JP2016162362A - 制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】熱供給設備において再生可能エネルギーを利用する熱源機器の制御を行うことができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の制御装置は、情報取得部と、入力部と、演算部と、機器制御部とを持つ。情報取得部は、熱源機器と、ヒートポンプとにおいて、熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する。入力部は、熱需要量及び時間帯を含む需要家情報と、再生可能エネルギーの単価及び電力の単価を含むエネルギー単価情報とを入力する。演算部は、熱需要を予測し、予測結果と、需要家情報と、エネルギー単価情報とに基づいて、熱源機器で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及びヒートポンプで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する。機器制御部は、エネルギーコストが少ない装置を制御して需要家へ熱媒体を供給させる。【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。

従来、熱供給設備において熱源機器として化石燃料ボイラーやヒートポンプが利用されている。このような熱供給設備における制御システムでは、過去の熱需要実績及び各熱源機器の過去の運転実績に基づいて各熱源機器の運転計画が作成され、作成された運転計画に基づいて各熱源機器の制御が行われている。近年、環境への影響をより軽減できる熱源機器としてバイオマスボイラーが普及してきている。バイオマスボイラーでは、木質チップなどの再生可能エネルギーを利用して熱供給が行われる。しかしながら、バイオマスボイラーを熱供給設備に利用した場合、エネルギー原料確保、保管等の観点から、上記の制御システムではバイオマスボイラーの運転計画を作成できないためバイオマスボイラーの制御を行うことができない可能性があった。

特開２０００−１３２２０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、熱供給設備において再生可能エネルギーを利用する熱源機器の制御を行うことができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

実施形態の制御装置は、情報取得部と、入力部と、演算部と、機器制御部とを持つ。情報取得部は、再生可能エネルギーを利用することで熱エネルギーを生成し、前記熱エネルギーが加えられる熱媒体を供給する熱供給運転機能を有する熱源機器と、前記熱源機器に代わって前記熱媒体を供給するバックアップ装置として用いられるヒートポンプとにおいて、過去の気象データに応じた前記熱源機器及び前記ヒートポンプにおける前記熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する。入力部は、需要家が要求している熱需要量及び熱需要を要求している時間帯を含む需要家情報と、時間帯に応じた前記再生可能エネルギーの単価及び電力の単価を含むエネルギー単価情報とを入力する。演算部は、取得された前記実績データと、気象データを取得する気象データ取得装置から取得された気象データとに基づいて熱需要を予測し、予測結果と、前記需要家情報と、前記エネルギー単価情報とに基づいて、前記需要家が要求している時間帯において前記熱源機器で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及び前記ヒートポンプで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する。機器制御部は、算出された前記エネルギーコストに基づいて、前記熱源機器又は前記ヒートポンプのうち前記エネルギーコストが少ない装置を制御して前記需要家へ熱媒体を供給させる。

第１の実施形態における供給制御システム１００のシステム構成を表すシステム構成図。 第１の実施形態にかかる制御装置３０の構成を表す概略ブロック図。 熱需要の予測結果の一例を示す図。 エネルギーコストの比較結果の一例を示す図。 制御装置３０が行う熱供給の制御処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態における供給制御システム１００ａのシステム構成を表すシステム構成図。 第２の実施形態にかかる制御装置３０ａの構成を表す概略ブロック図。 熱源機器１０ａの処理の概念図。 制御装置３０ａが行う熱供給の制御処理の流れを示すフローチャート。

以下、実施形態の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における供給制御システム１００のシステム構成を表すシステム構成図である。
供給制御システム１００は、熱源機器１０、ヒートポンプ２０、制御装置３０及び熱量計５０を備える。第１の実施形態における供給制御システム１００では、熱需要家４０からの要求に応じて、制御装置３０が熱源機器１０又はヒートポンプ２０のいずれかの機器を制御して熱需要家４０に熱供給を行う。

熱源機器１０は、再生可能エネルギーを用いて熱媒体に一定の熱量（熱エネルギー）を生成し、一定の熱量（熱エネルギー）が加えられる熱媒体（以下、「温熱媒体」という。）を供給する。このように、熱源機器１０は、再生可能エネルギーから生成した熱量を利用して熱供給を行う熱供給運転機能を有する。熱源機器１０は、例えば木質バイオマスボイラーである。ここで、再生可能エネルギーとは、半永久的に使用可能な資源であり、例えば木質チップ、地中熱、太陽熱及び工場廃熱などである。熱媒体は、例えば水、不凍液、蒸気及び空気などである。温熱媒体は、熱媒体が水又は不凍液である場合には温水であり、熱媒体が蒸気又は空気である場合には温風である。熱源機器１０は、一定の出力で一定の流量の温熱媒体を供給する。

ヒートポンプ２０は、例えばエア・コンディショナーや給湯器などの熱源機器である。ヒートポンプ２０は、温熱媒体の供給（以下、「温熱供給」という。）及び冷却される熱媒体（以下、「冷却媒体」という。）の供給（以下、「冷却供給」という。）が可能である。冷却媒体は、熱媒体が水又は不凍液である場合には冷水であり、熱媒体が蒸気又は空気である場合には冷風である。
制御装置３０は、熱需要家４０からの要求に応じて、熱源機器１０又はヒートポンプ２０のいずれかの機器を制御して熱需要家４０に熱供給を行う。熱需要家４０からの要求には、熱需要量、供給される熱の温度及び供給を所望する時間帯などの需要家情報が含まれる。
熱量計５０は、熱需要家４０に供給される熱供給量を測定する。熱量計５０は、測定した熱供給量を制御装置３０に通知する。

図２は、第１の実施形態にかかる制御装置３０の構成を表す概略ブロック図である。
制御装置３０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、制御装置３０は、気象データ取得部３０１、入力部３０２、情報取得部３０３、実績データ記憶部３０４、演算部３０５、機器制御部３０６を備える装置として機能する。なお、制御装置３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

気象データ取得部３０１は、定期的に（例えば、１時間毎に）又は予め定められたタイミングで気象データを取得する。気象データは、制御装置３０における気象に関するデータである。例えば、気象データ取得部３０１は、気象データとして、気温、湿度、気圧、降水量、風速を計測、または気象庁等による予測データを入手する。
入力部３０２は、需要家情報及びエネルギー単価情報を自装置に入力する。需要家情報は、需要家に関する情報であり、例えば熱需要家４０が要求している熱需要量、温度、時間帯などを表す。エネルギー単価情報は、熱エネルギーの生成に利用される再生可能エネルギーの単価、電力の単価に関する情報を表す。

情報取得部３０３は、実績データを取得する。実績データは、制御装置３０による過去の需要実績及び各機器（熱源機器１０及びヒートポンプ２０）の過去の運転実績などのデータである。例えば、実績データは、気象データ、再生可能エネルギーの消費量、需要家情報及び熱供給量などである。
実績データ記憶部３０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。実績データ記憶部３０４は、情報取得部３０３が取得した実績データを記憶する。

演算部３０５は、種々の演算を行う。例えば、演算部３０５は、気象データ取得部３０１が取得した気象データと、実績データ記憶部３０４に記憶されている実績データとに基づいて１日の熱需要を予測する。なお、予測手法としては既存の技術が用いられてもよい。例えば、予測手法としてはニューラルネットワークや、ファジィ、ＧＡ（Genetic Algorithm）、カオス、カルマンフィルタ、最小２乗法、ＧＭＤＨ（Grouping Method of Data Handling）等の各種の方法を用いることができる。

また、演算部３０５は、入力部３０２に入力された需要家情報及びエネルギー単価情報と、熱需要の予測結果とに基づいて、熱源機器１０で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及びヒートポンプ２０で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する。さらに、演算部３０５は、需要家情報と、実績データとに基づいて再生可能エネルギーの消費量を予測する。
機器制御部３０６は、演算部３０５の予測結果に基づいて熱源機器１０又はヒートポンプ２０の運転を制御して熱需要家４０に熱供給を行う。

図３は、熱需要の予測結果の一例を示す図である。
図３において、左の縦軸は外気温の予測値を表し、右の縦軸は熱需要の予測値を表し、横軸は時刻を表す。図３では、０時から２３時までの間に２つの曲線６１及び６２が示されている。曲線６１は、外気温の予測値の推移を表す。曲線６２は、熱需要の予測値の推移を表す。図３に示される例では、予測結果として、外気温が低いほど熱需要が高く、外気温が高いほど熱需要が低くなることが示されている。

図４は、エネルギーコストの比較結果の一例を示す図である。
図４において、縦軸はエネルギーコストを表し、横軸は機器による熱供給量の出力を表す。図４では、２つの直線６３及び６４が示されている。直線６３は、熱源機器１０による熱供給量の出力に対するエネルギーコストを表す。直線６４は、ヒートポンプ２０による熱供給量の出力に対するエネルギーコストを表す。図４に示される例では、機器による熱供給量の出力が小さいほどヒートポンプ２０のエネルギーコストが熱源機器１０のエネルギーコストよりも少ない。それに対して、機器による熱供給量の出力が大きくなるにつれてヒートポンプ２０のエネルギーコストが熱源機器１０のエネルギーコストよりも大きくなっていることが示されている。

図５は、制御装置３０が行う熱供給の制御処理の流れを示すフローチャートである。図５における制御処理は、熱需要家４０から熱供給の要求がなされた場合に実行される。なお、この例では、制御装置３０の実績データ記憶部３０４に実績データが既に記憶されている場合を例に説明する。
入力部３０２は、エネルギー単価情報を自装置に入力する（ステップＳ１０１）。気象データ取得部３０１は、気象データを取得する（ステップＳ１０２）。気象データ取得部３０１は、取得した気象データを演算部３０５に出力する。演算部３０５は、取得された気象データと、実績データ記憶部３０４に記憶されている実績データとに基づいて熱需要を予測する（ステップＳ１０３）。

その後、演算部３０５は、熱需要の予測結果と、入力されたエネルギー単価情報とに基づいて、熱需要家４０から要求されている時間帯における熱源機器１０のエネルギーコスト及びヒートポンプ２０のエネルギーコストを算出する（ステップＳ１０４）。機器制御部３０６は、算出された熱源機器１０のエネルギーコストとヒートポンプ２０のエネルギーコストとを比較して、熱源機器１０のエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高いか否か判定する（ステップＳ１０５）。

機器制御部３０６は、熱源機器１０のエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高いと判定した場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、熱需要家４０に熱供給を行う機器にヒートポンプ２０を選択する。そして、機器制御部３０６は、ヒートポンプ２０の運転を制御して、需要家情報に基づいて熱需要家４０に熱供給を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、機器制御部３０６は、熱需要家４０が要求している熱供給量、温度及び時間帯を満たすようにヒートポンプ２０の運転を制御して熱供給を行う。熱量計５０は、熱需要家４０に供給されている熱供給量を測定する。そして、熱量計５０は、測定した熱供給量を制御装置３０に出力する。情報取得部３０３は、気象データ、再生可能エネルギーの消費量、需要家情報及び熱供給量の各値を取得し、取得した各値を実績データとして実績データ記憶部３０４に記憶させる（ステップＳ１０７）。

一方、機器制御部３０６は、熱源機器１０のエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高くないと判定した場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、熱需要家４０に熱供給を行う機器に熱源機器１０を選択する。そして、機器制御部３０６は、熱源機器１０の運転を制御して熱需要家４０に熱供給を行う（ステップＳ１０８）。熱量計５０は、熱需要家４０に供給されている熱供給量を測定する。そして、熱量計５０は、測定した熱供給量を制御装置３０に出力する。その後、制御装置３０は、ステップＳ１０７の処理を実行する。

以上のように構成された第１の実施形態における制御装置３０によれば、供給制御システム１００（熱供給設備）において再生可能エネルギーを利用する熱源機器１０の制御を行うことができる。具体的には、以下の通りである。
制御装置３０は、実績データと、現時点の気象データ(予報を含む)とに基づいて、熱需要を予測し、予測結果と、エネルギー単価情報とに基づいて、熱需要家４０から要求された時間帯においてエネルギーコストが安い機器を熱需要家４０に熱供給を行う機器に選択する。そして、制御装置３０は、選択した機器を制御して熱需要家４０に熱供給を行わせる。そのため、供給制御システム１００（熱供給設備）において再生可能エネルギーを利用する熱源機器１０の制御を行うことが可能になる。

以下、第１の実施形態における制御装置３０の変形例について説明する。
気象データ取得部３０１、入力部３０２、情報取得部３０３、実績データ記憶部３０４、演算部３０５及び機器制御部３０６の各機能部は、それぞれ別の装置に実装されてもよいし、各機能部の一部が別の装置に実装されてもよい。
制御装置３０は、熱源機器１０による熱エネルギーの生成に利用される再生可能エネルギーの残量に応じて熱需要家４０に熱供給を行う機器を選択するように構成されてもよい。このように構成される場合、情報取得部３０３は再生可能エネルギーの残量に関する情報（以下、「残量情報」という。）を取得する。この場合の処理について、図５を用いて詳細に説明する。
ステップＳ１０５の処理において、機器制御部３０６が熱源機器１０のエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高くないと判定した場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、情報取得部３０３は再生可能エネルギーの残量情報を取得する。機器制御部３０６は、取得された残量情報で示される再生可能エネルギーの残量が所定の閾値（第３の閾値）以上であるか否か判定する。所定の閾値は、演算部３０５によって予め算出される。例えば、演算部３０５は、実績データに含まれる気象データと再生可能エネルギーの消費量とに基づいて、外気温における再生可能エネルギーの消費量を求める。そして、演算部３０５は、求めた結果を参照し、気象データ取得部３０１によって取得された気象データで示される外気温に対応する再生可能エネルギーの消費量を取得する。このように取得された再生可能エネルギーの消費量が所定の閾値となる。

機器制御部３０６は、再生可能エネルギーの残量が所定の閾値以上であると判定した場合、熱需要家４０に熱供給を行う機器に熱源機器１０を選択する。そして、制御装置３０は、ステップＳ１０８以降の処理を実行する。
一方、機器制御部３０６は、再生可能エネルギーの残量が所定の閾値未満であると判定した場合、熱需要家４０に熱供給を行う機器にヒートポンプ２０を選択する。そして、制御装置３０は、ステップＳ１０６以降の処理を実行する。

このように構成されることによって、熱需要家４０に対してより確実に熱供給を行うことができる。以下、この効果について詳細に説明する。
第１の実施形態では、熱源機器１０のエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストより安い場合、熱源機器１０による熱供給が実行される。しかし、熱源機器１０が使用する再生可能エネルギーが足りなくなってしまった場合には熱需要家４０に熱供給が出来なくなってしまう可能性がある。それに対して、上述したように再生可能エネルギーの残量も含めて運転計画を実行すると、コストが多少かかってしまう場合もあるが、より確実に熱需要家４０に熱供給を行うことが可能になる。さらに、再生可能エネルギーの残量に基づく判断を行うための閾値は一定ではなく、過去の実績データに基づいて求められる。したがって、より熱供給時における状況を鑑みて熱供給を行うことが可能になる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における供給制御システム１００ａのシステム構成を表すシステム構成図である。
供給制御システム１００ａは、熱源機器１０ａ、ヒートポンプ２０、制御装置３０ａ、熱量計５０、計測器６０、燃料保管庫７０及び燃料供給装置８０を備える。第２の実施形態における供給制御システム１００ａでは、第１の実施形態における処理と同様の処理に加え、熱源機器１０ａが燃料を生成し、燃料需要家９０からの要求に応じて燃料需要家９０に燃料供給を行う。燃料とは、含水率が小さい乾燥チップ、炭、バイオガスなどである。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の処理を行う装置については説明を省略する。

熱源機器１０ａは、再生可能エネルギーを用いて熱媒体に一定の熱量を加え、温熱媒体を供給する。熱源機器１０ａは、一定の出力で一定の流量の温熱媒体を供給する。また、熱源機器１０ａは、再生可能エネルギーを利用して燃料を製造する。このように、熱源機器１０ａは、再生可能エネルギーから生成した熱エネルギーを利用して熱供給を行う熱供給運転機能と、再生可能エネルギーから燃料を製造する燃料製造運転機能とを有する。
制御装置３０ａは、熱需要家４０からの要求に応じて、熱源機器１０ａ又はヒートポンプ２０のいずれかの機器を制御して熱需要家４０に熱供給を行う。また、制御装置３０ａは、燃料需要家９０からの要求に応じて、燃料供給装置８０を制御して燃料需要家９０に燃料供給を行う。また、制御装置３０ａは、熱源機器１０ａを制御して熱供給又は燃料製造のいずれかの処理を実行させる。

計測器６０は、熱源機器１０ａによって生成された燃料の製造量を測定する。計測器６０は、測定した製造量を制御装置３０ａに通知する。
燃料保管庫７０は、熱源機器１０ａによって生成された燃料を保管する。燃料保管庫７０には、不図示のセンサが備えられている。センサは、燃料保管庫７０に保管されている燃料の量を制御装置３０ａに通知する。
燃料供給装置８０は、制御装置３０ａの制御に従って、燃料保管庫７０に保管されている燃料を燃料需要家９０に供給する。燃料供給装置８０は、燃料需要家９０に供給した燃料の量を制御装置３０ａに通知する。

図７は、第２の実施形態にかかる制御装置３０ａの構成を表す概略ブロック図である。
制御装置３０ａは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、制御装置３０ａは、気象データ取得部３０１、入力部３０２ａ、情報取得部３０３ａ、実績データ記憶部３０４ａ、演算部３０５ａ、機器制御部３０６ａを備える装置として機能する。なお、制御装置３０ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

第２の実施形態における制御装置３０ａは、入力部３０２、情報取得部３０３、実績データ記憶部３０４、演算部３０５及び機器制御部３０６に代えて入力部３０２ａ、情報取得部３０３ａ、実績データ記憶部３０４ａ、演算部３０５ａ及び機器制御部３０６ａを備える点で制御装置３０と構成が異なる。制御装置３０ａは、他の構成については制御装置３０と同様である。そのため、制御装置３０ａ全体の説明は省略し、入力部３０２ａ、情報取得部３０３ａ、実績データ記憶部３０４ａ、演算部３０５ａ及び機器制御部３０６ａについて説明する。

入力部３０２ａは、需要家情報及びエネルギー単価情報を自装置に入力する。入力部３０２ａは、需要家情報として、熱需要家４０が要求している熱需要量、温度、時間帯の他に燃料需要家９０が要求している燃料需要量及び時間帯などの情報を自装置に入力する。
情報取得部３０３ａは、実績データを取得する。例えば、情報取得部３０３ａは、気象データ、再生可能エネルギーの消費量、需要家情報、熱供給量、燃料供給量、燃料製造量及び燃料保管量などの実績データを取得する。
実績データ記憶部３０４ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。実績データ記憶部３０４ａは、情報取得部３０３ａが取得した実績データを記憶する。

演算部３０５ａは、種々の演算を行う。例えば、演算部３０５ａは、気象データ取得部３０１が取得した気象データと、実績データ記憶部３０４ａに記憶されている実績データとに基づいて熱需要を予測する。また、演算部３０５ａは、入力部３０２ａに入力された需要家情報及びエネルギー単価情報と、熱需要の予測結果とに基づいて、熱源機器１０ａで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及びヒートポンプ２０で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する。さらに、演算部３０５ａは、需要家情報と、実績データとに基づいて再生可能エネルギーの消費量を予測する。演算部３０５ａは、気象データ取得部３０１が取得した気象データと、実績データに含まれる気象データ及び燃料製造量とに基づいて燃料製造量を予測する。なお、演算部３０５ａが行う予測手法は、第１の実施形態における予測手法と同様である。

機器制御部３０６ａは、演算部３０５ａの演算結果に基づいて熱源機器１０ａ又はヒートポンプ２０の運転を制御して熱需要家４０に熱供給を行う。また、機器制御部３０６ａは、演算部３０５ａの演算結果に基づいて、熱源機器１０ａを制御して熱供給又は燃料製造のいずれかの処理を実行させる。

図８は、熱源機器１０ａの処理の概念図である。
図８に示すように、熱源機器１０ａには再生可能エネルギーが与えられ、熱源機器１０ａは与えられた再生可能エネルギーを利用する。熱源機器１０ａは、再生可能エネルギーを利用して熱エネルギーの生成及び燃料の製造を行う。そのため、第２の実施形態における熱源機器１０ａは、熱供給運転機能と、燃料製造運転機能とを有している。熱供給運転機能は、熱源機器１０ａが生成した熱エネルギーを利用して熱需要家４０に熱供給を行う機能である。燃料製造運転機能は、熱源機器１０ａが再生可能エネルギーを利用して燃料を生成する機能である。熱源機器１０ａの運転機能は、制御装置３０ａの制御によって決定される。

以下、熱源機器１０ａの運転機能の制御について具体的に説明する。
機器制御部３０６ａは、燃料の製造が必要であると判定した場合、燃料の製造を実行する旨の指示を含む運転指示を生成する。そして、機器制御部３０６ａは、生成した運転指示を熱源機器１０ａに通知する。熱源機器１０ａは、通知された運転指示に含まれる指示に従って自装置の運転機能を燃料製造運転機能に設定し、燃料の製造を行う。
また、機器制御部３０６ａは、熱供給を行わせる必要があると判定した場合、熱供給を実行する旨の指示を含む運転指示を生成する。そして、機器制御部３０６ａは、生成した運転指示を熱源機器１０ａに通知する。熱源機器１０ａは、通知された運転指示に含まれる指示に従って自装置の運転機能を熱供給運転機能に設定し、熱供給を行う。このように、熱源機器１０ａは、熱エネルギーの生成と燃料の製造とを行うことができる。
以上で、熱源機器１０ａの運転機能の制御についての説明を終了する。

図９は、制御装置３０ａが行う熱供給の制御処理の流れを示すフローチャートである。図９における制御処理は、熱需要家４０から熱供給の要求がなされた場合に実行される。なお、図９の処理開始時には、制御装置３０ａの実績データ記憶部３０４ａに実績データが予め記憶されている場合を例に説明する。
機器制御部３０６ａは、実績データ記憶部３０４ａに記憶されている実績データから最新の燃料保管量の情報を取得する（ステップＳ２０１）。機器制御部３０６ａは、取得した燃料保管量の情報から燃料保管庫７０に保管されている燃料が不足しているか否か判定する（ステップＳ２０２）。例えば、燃料保管量が第１の閾値以上である場合、機器制御部３０６ａは燃料が不足していないと判定する。一方、燃料保管量が第１の閾値未満である場合、機器制御部３０６ａは燃料が不足していると判定する。ここで、第１の閾値は、燃料保管庫７０に保管されている燃料が不足していることを示す基準となる値である。第１の閾値は、予め設定されていてもよいし、供給制御システム１００の運用者によって設定されてもよい。

燃料が不足していない場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、入力部３０２ａは、エネルギー単価情報を自装置に入力する（ステップＳ２０３）。気象データ取得部３０１は、気象データを取得する（ステップＳ２０４）。気象データ取得部３０１は、取得した気象データを演算部３０５ａに出力する。演算部３０５ａは、取得された気象データと、実績データ記憶部３０４ａに記憶されている実績データとに基づいて熱需要を予測する（ステップＳ２０５）。

その後、演算部３０５ａは、熱需要の予測結果と、入力されたエネルギー単価情報とに基づいて、熱需要家４０から要求されている時間帯における熱源機器１０ａのエネルギーコスト及びヒートポンプ２０のエネルギーコストを算出する（ステップＳ２０６）。機器制御部３０６ａは、算出された熱源機器１０ａのエネルギーコストとヒートポンプ２０のエネルギーコストとを比較して、熱源機器１０ａのエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高いか否か判定する（ステップＳ２０７）。

機器制御部３０６ａは、熱源機器１０ａのエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高いと判定した場合（ステップＳ２０７−ＹＥＳ）、実績データ記憶部３０４ａに記憶されている実績データの最新の燃料保管量の情報から、燃料保管庫７０に燃料を保管する余裕があるか否か判定する（ステップＳ２０８）。例えば、燃料保管量が第２の閾値以上である場合、機器制御部３０６ａは燃料保管庫７０に燃料を保管する余裕がないと判定する。一方、燃料保管量が第２の閾値未満である場合、機器制御部３０６ａは燃料保管庫７０に燃料を保管する余裕があると判定する。ここで、第２の閾値は、演算部３０５ａによって予測された燃料製造量の値である。第２の閾値は、第１の閾値よりも大きい値に設定される。

機器制御部３０６ａは、燃料保管庫７０に燃料を保管する余裕がないと判定した場合（ステップＳ２０８−ＮＯ）、熱需要家４０に熱供給を行う機器にヒートポンプ２０を選択する。そして、機器制御部３０６ａは、ヒートポンプ２０の運転を制御して、需要家情報に基づいて熱需要家４０に熱供給を行う。熱量計５０は、熱需要家４０に供給されている熱供給量を測定する。そして、熱量計５０は、測定した熱供給量を制御装置３０ａに出力する。情報取得部３０３ａは、気象データ、燃料消費量、需要家情報及び熱供給量の各値を取得し、取得した各値を実績データとして実績データ記憶部３０４ａに記憶させる（ステップＳ２１０）。なお、燃料の製造運転制御が行われた場合、情報取得部３０３ａは上記の情報（気象データ、需要家情報及び熱供給量）の他に、燃料製造量及び燃料保管量の各値を取得する。そして、情報取得部３０３ａは、取得した各値を実績データとして実績データ記憶部３０４ａに記憶させる。

一方、機器制御部３０６ａは、燃料保管庫７０に燃料を保管する余裕があると判定した場合（ステップＳ２０８−ＹＥＳ）、熱源機器１０ａを制御して燃料の製造を実行させる（ステップＳ２１１）。例えば、機器制御部３０６ａは、演算部３０５ａによって予測された燃料製造量分の燃料の製造を熱源機器１０ａに実行させる。その後、制御装置３０ａは、ステップＳ２０９以降の処理を実行する。
また、ステップＳ２０７の処理において、機器制御部３０６ａは、熱源機器１０ａのエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高くないと判定した場合（ステップＳ２０７−ＮＯ）、熱需要家４０に熱供給を行う機器に熱源機器１０ａを選択する。そして、機器制御部３０６ａは、熱源機器１０ａの運転を制御して熱需要家４０に熱供給を行う（ステップＳ２１２）。熱量計５０は、熱需要家４０に供給されている熱供給量を測定する。そして、熱量計５０は、測定した熱供給量を制御装置３０ａに出力する。その後、制御装置３０ａは、ステップＳ２１０の処理を実行する。

以上のように構成された第２の実施形態における制御装置３０ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第２の実施形態における供給制御システム１００ａでは、熱源機器１０ａが熱供給の運転機能の他に燃料の製造機能を有している。したがって、熱源機器１０ａが自ら燃料を生成することができる。そのため、燃料需要家９０の要求に対応することが可能になる。

また、第１の実施形態では、ヒートポンプ２０が熱供給を行っている場合には熱源機器１０は稼働しない。そのため、ヒートポンプ２０が熱供給を行っている場合には熱源機器１０を有効利用することができない。それに対して、第２の実施形態では、ヒートポンプ２０が熱供給を行っている場合に、熱源機器１０ａは燃料保管庫７０の保管量に応じて燃料の製造を行う。したがって、ヒートポンプ２０が熱供給を行っている場合に、熱源機器１０ａが稼働しない時期を軽減することができる。そのため、ヒートポンプ２０が熱供給を行っている場合であっても熱源機器１０を有効利用することができる。

以下、第２の実施形態における制御装置３０ａの変形例について説明する。
気象データ取得部３０１、入力部３０２ａ、情報取得部３０３ａ、実績データ記憶部３０４ａ、演算部３０５ａ及び機器制御部３０６ａの各機能部は、それぞれ別の装置に実装されてもよいし、各機能部の一部が別の装置に実装されてもよい。
制御装置３０ａは、熱源機器１０ａによる熱エネルギーの生成に利用される再生可能エネルギーの残量に応じて熱需要家４０に熱供給を行う機器を選択するように構成されてもよい。このように構成される場合、制御装置３０ａは残量情報を取得する。この場合の処理について、図９を用いて詳細に説明する。
ステップＳ２０７の処理において、機器制御部３０６ａは、熱源機器１０ａのエネルギーコストがヒートポンプ２０のエネルギーコストよりも高くないと判定した場合（ステップＳ２０７−ＮＯ）、取得された残量情報が示す再生可能エネルギーの残量が所定の閾値以上であるか否か判定する。所定の閾値の求め方は、第１の実施形態における所定の閾値の求め方と同様である。

また、演算部３０５ａは、実績データに基づいて、燃料保管庫７０に保管されている燃料の量を予測してもよい。具体的には、演算部３０５ａは、実績データにおける燃料供給量、燃料製造量及び燃料保管量に基づいて燃料保管庫７０に保管されている燃料の量を予測する。この場合、機器制御部３０６ａは、演算部３０５ａによる予測結果に基づいて、図９のステップＳ２０２における処理を行う。

機器制御部３０６ａは、再生可能エネルギーの残量が所定の閾値以上であると判定した場合、熱需要家４０に熱供給を行う機器に熱源機器１０ａを選択する。そして、制御装置３０ａは、ステップＳ２１２以降の処理を実行する。
一方、機器制御部３０６ａは、再生可能エネルギーの残量が所定の閾値未満であると判定した場合、熱需要家４０に熱供給を行う機器にヒートポンプ２０を選択する。そして、制御装置３０ａは、ステップＳ２０９以降の処理を実行する。

制御装置３０ａは、燃料保管庫７０に保管されている燃料が不足する時刻を予測して、予測した時刻に基づいて熱源機器１０ａに燃料の製造を実行させるように構成されてもよい。このように構成される場合、制御装置３０ａは以下のように動作する。
制御装置３０ａの情報取得部３０３ａは、燃料保管量を取得する。次に、演算部３０５ａは、燃料需要家９０に供給する燃料供給予定量の情報を取得する。燃料の予定量の情報は、例えば、実績データにおける気象データ、燃料需要家９０への過去の供給量、供給日時などに基づいて算出してもよいし、燃料需要家９０との供給契約に基づいて算出してもよい。その後、演算部３０５ａは、実績データに基づいて燃料消費量を予測する。例えば、演算部３０５ａは、燃料供給量と燃料製造量とに基づいて燃料消費量を予測する。そして、演算部３０５ａは、燃料保管量と、燃料供給予定量と、燃料消費量とに基づいて燃料の保管量が台１の閾値未満となる時刻を予測する。機器制御部３０６ａは、予測された時刻に熱源機器１０ａを制御して燃料の製造を実行させる。

以下、上述した各実施形態（第１の実施形態及び第２の実施形態）に供給する変形例について説明する。
再生可能エネルギーは、上述のエネルギーに限定される必要はない。再生可能エネルギーは、上述のエネルギーの他に太陽光、水力、風力、バイオマスなどのエネルギーであってもよい。
気象データ取得部３０１は、インターネット上の気象情報ウェブサイトから制御装置３０（制御装置３０ａ）が存在する地域の気象データを取得して自装置に入力してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、供給媒体を供給する熱供給運転機能を有する熱源機器１０と、ヒートポンプ２０とにおいて、過去の気象データに応じた熱源機器１０及びヒートポンプ２０における熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する情報取得部３０３と、需要家が要求している熱需要量及び熱需要を要求している時間帯を含む需要家情報と、時間帯に応じたエネルギー単価情報とを入力する入力部３０２と、実績データと、気象データを取得する気象データ取得部３０１から取得された気象データとに基づいて熱需要を予測し、予測結果と、需要家情報と、エネルギー単価情報とに基づいて、需要家が要求している時間帯において熱源機器１０で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及びヒートポンプ２０で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する演算部３０５と、エネルギーコストに基づいて、熱源機器１０又はヒートポンプ２０のうちエネルギーコストが少ない装置を制御して需要家へ熱媒体を供給させる機器制御部３０６とを持つことにより、供給制御システム１００（熱供給設備）において再生可能エネルギーを利用する熱源機器１０の制御を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０、１０ａ…熱源機器，２０…ヒートポンプ，３０、３０ａ…制御装置，５０…熱量計，６０…計測器，７０…燃料保管庫，８０…燃料供給装置，３０１…気象データ取得部（気象データ取得装置），３０２、３０２ａ…入力部，３０３、３０３ａ…情報取得部，３０４、３０４ａ…実績データ記憶部，３０５、３０５ａ…演算部，３０６、３０６ａ…機器制御部

Claims (7)

1. 再生可能エネルギーを利用することで熱エネルギーを生成し、前記熱エネルギーが加えられる熱媒体を供給する熱供給運転機能を有する熱源機器と、前記熱源機器に代わって前記熱媒体を供給するバックアップ装置として用いられるヒートポンプとにおいて、過去の気象データに応じた前記熱源機器及び前記ヒートポンプにおける前記熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する情報取得部と、
   需要家が要求している熱需要量及び熱需要を要求している時間帯を含む需要家情報と、時間帯に応じた前記再生可能エネルギーの単価及び電力の単価を含むエネルギー単価情報とを入力する入力部と、
   取得された前記実績データと、気象データを取得する気象データ取得装置から取得された気象データとに基づいて熱需要を予測し、予測結果と、前記需要家情報と、前記エネルギー単価情報とに基づいて、前記需要家が要求している時間帯において前記熱源機器で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及び前記ヒートポンプで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する演算部と、
   算出された前記エネルギーコストに基づいて、前記熱源機器又は前記ヒートポンプのうち前記エネルギーコストが少ない装置を制御して前記需要家へ熱媒体を供給させる機器制御部と、
   を備える制御装置。
2. 前記熱源機器は、再生可能エネルギーから燃料を製造する燃料製造運転機能をさらに有し、
   前記情報取得部は、前記熱源機器によって生成される前記燃料を保管する燃料保管庫に保管されている前記燃料の量の情報をさらに取得し、
   前記機器制御部は、取得された前記情報で示される前記燃料の量に基づいて前記熱源機器の運転機能を制御する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記機器制御部は、前記燃料を保管する燃料保管庫に保管されている前記燃料の量が燃料の不足を示す第１の閾値未満である場合、又は、前記燃料保管庫に保管されている前記燃料の量が前記燃料保管庫に前記燃料を保管する余裕があることを示す第２の閾値未満である場合に前記熱源機器に前記燃料製造運転機能を実行させ、それ以外の場合に前記熱源機器に前記熱供給運転機能を実行させる、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記機器制御部は、前記熱源機器に前記燃料製造運転機能を実行させる場合、前記ヒートポンプを制御して前記需要家へ前記熱媒体を供給させる、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記情報取得部は、前記再生可能エネルギーの残量に関する残量情報をさらに取得し、
   前記機器制御部は、前記熱源機器のエネルギーコストが前記ヒートポンプのエネルギーコストよりも少ない場合であっても、取得された前記残量情報で示される前記再生可能エネルギーの残量が第３の閾値未満である場合には前記ヒートポンプを制御して前記需要家へ熱媒体を供給させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 再生可能エネルギーを利用することで熱エネルギーを生成し、前記熱エネルギーが加えられる熱媒体を供給する熱供給運転機能を有する熱源機器と、前記熱源機器に代わって前記熱媒体を供給するバックアップ装置として用いられるヒートポンプとにおいて、過去の気象データに応じた前記熱源機器及び前記ヒートポンプにおける前記熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する情報取得ステップと、
   需要家が要求している熱需要量及び熱需要を要求している時間帯を含む需要家情報と、時間帯に応じた前記再生可能エネルギーの単価及び電力の単価を含むエネルギー単価情報とを入力する入力ステップと、
   取得された前記実績データと、気象データを取得する気象データ取得装置から取得された気象データとに基づいて熱需要を予測し、予測結果と、前記需要家情報と、前記エネルギー単価情報とに基づいて、前記需要家が要求している時間帯において前記熱源機器で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及び前記ヒートポンプで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する演算ステップと、
   算出された前記エネルギーコストに基づいて、前記熱源機器又は前記ヒートポンプのうち前記エネルギーコストが少ない装置を制御して前記需要家へ熱媒体を供給させる機器制御ステップと、
   を有する制御方法。
7. 再生可能エネルギーを利用することで熱エネルギーを生成し、前記熱エネルギーが加えられる熱媒体を供給する熱供給運転機能を有する熱源機器と、前記熱源機器に代わって前記熱媒体を供給するバックアップ装置として用いられるヒートポンプとにおいて、過去の気象データに応じた前記熱源機器及び前記ヒートポンプにおける前記熱媒体の熱供給量を含む実績データを取得する情報取得ステップと、
   需要家が要求している熱需要量及び熱需要を要求している時間帯を含む需要家情報と、時間帯に応じた前記再生可能エネルギーの単価及び電力の単価を含むエネルギー単価情報とを入力する入力ステップと、
   取得された前記実績データと、気象データを取得する気象データ取得装置から取得された気象データとに基づいて熱需要を予測し、予測結果と、前記需要家情報と、前記エネルギー単価情報とに基づいて、前記需要家が要求している時間帯において前記熱源機器で熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコスト及び前記ヒートポンプで熱エネルギーを生成した場合のエネルギーコストを算出する演算ステップと、
   算出された前記エネルギーコストに基づいて、前記熱源機器又は前記ヒートポンプのうち前記エネルギーコストが少ない装置を制御して前記需要家へ熱媒体を供給させる機器制御ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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