JP2017099214A - 給湯器管理装置、ゲートウェイ装置、給湯器管理システム、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】逆潮流電力の変動を抑制する。
【解決手段】余剰電力予測部１３は、記憶部１４に記憶された電力データおよび気象条件の実績値と予測値に応じて、余剰電力を予測する。所要電力算出部１５は、給湯器の特性に応じて、稼働データに含まれる残湯温度および残湯量から、給湯器の沸き上げ運転の所要電力および所要時間を算出する。時間帯検出部１６は、余剰電力、所要電力および所要時間から、将来期間の内、余剰電力によって給湯器の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出する。通信部１１は、第１の時間帯を示す情報を送信し、第１の時間帯の内、給湯器の沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を示す情報を受信する。スケジュール決定部１７は、所要電力、所要時間、および割当時間帯から、将来期間における給湯器の沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、給湯器の動作を管理する給湯器管理装置、ゲートウェイ装置、給湯器管理システム、およびプログラムに関する。

貯湯タンクを有する電気給湯器が各住居に設けられている集合住宅において、電力料金の安価な深夜時間帯に複数の電気給湯器が沸き上げ運転を行う場合に、運転騒音が近隣住民の生活に影響を及ぼすという課題がある。

特許文献１に開示される貯湯式給湯装置は、開始時間および／または停止時間が異なる第一運転モードと第二運転モードを有する。集合住宅内の複数の貯湯式給湯装置がそれぞれ第一運転モードと第二運転モードに分散して運転することで、同一時間帯に集中して複数の貯湯式給湯装置が沸き上げ運転を行うことを抑制する。

貯湯式給湯装置が、電力会社の電源系統に加えて、気象条件によって発電量が変化する発電システムから電力供給を受ける場合、特許文献１に開示される貯湯式給湯装置では、電源系統に逆潮流される電力が気象条件によって変動する。

逆潮流される電力の平準化を図るため、特許文献２に開示される電力貯蔵システムでは、夜間を含む軽負荷時間帯に分散電源の発電電力をバッテリーに充電し、昼間を含む重負荷時間帯にそのバッテリーの貯蔵電力を放電することにより、負荷電力に見合った電力を商用電源系統に逆潮流する。特許文献３に開示される家庭用太陽光発電システムでは、日中の余剰電力を蓄電池に電力貯蔵し、発電した電力を日没以降の電力消費に利用する。

特開２０１４−１３７２００号公報 特開２０００−１７５３６０号公報 特開２００６−２９５０９０号公報

特許文献２および３に開示される逆潮流される電流の平準化方法は、蓄電池を要するため、蓄電池を設置するコストがかかる。また蓄電池の充放電時に電力損失が生じてしまい、余剰電力の一部が無駄になる場合がある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成で、逆潮流電力の変動を抑制することが目的である。

上記目的を達成するため、本発明に係る給湯器管理装置は、気象条件によって発電量が変化する発電システムから電力の供給を受ける、貯湯タンクを有する電気給湯器について、貯湯タンク内の湯水の温度を定められた温度まで上昇させる沸き上げ運転を含む電気給湯器の動作を管理する給湯器管理装置であって、電力データ取得部と、稼働データ取得部と、気象情報取得部と、余剰電力予測部と、所要電力算出部と、時間帯検出部と、割当時間帯取得部と、スケジュール決定部とを備える。電力データ取得部は、発電システムの発電電力実績ならびに発電システムから電力の供給を受ける電気機器および電気給湯器の消費電力実績を含む電力データを取得する。稼働データ取得部は、電気給湯器の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する。気象情報取得部は、発電システムの設置場所における気象条件の実績値および予測値を取得する。余剰電力予測部は、電力データならびに気象条件の実績値および予測値から、将来期間における余剰電力の予測値を算出する。所要電力算出部は、電気給湯器の特性に応じて稼働データから電気給湯器の沸き上げ運転に必要な電力である所要電力および該沸き上げ運転の完了までに要する所要時間を算出する。時間帯検出部は、余剰電力の予測値、所要電力および所要時間から、将来期間の内、余剰電力によって電気給湯器の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出し、第１の時間帯を示す情報を出力する。割当時間帯取得部は、第１の時間帯の内、電気給湯器の沸き上げ運転に割り当てられた時間帯である割当時間帯を示す情報を取得する。スケジュール決定部は、割当時間帯を示す情報に応じて、将来期間における該電気給湯器の沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成して出力する。

本発明によれば、将来期間の内、余剰電力によって貯湯タンクを有する電気給湯器の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出して出力することで、逆潮流電力の変動を抑制することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る給湯器管理システムの配置例を示す図である。 実施の形態１に係るゲートウェイ装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る給湯器の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る給湯器の他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る給湯器管理装置の構成例を示す図である。 実施の形態１における記憶部に記憶される稼働データの例を示す図である。 実施の形態１における記憶部に記憶される発電電力実績のデータの例を示す図である。 実施の形態１における記憶部に記憶される消費電力実績のデータの例を示す図である。 実施の形態１における記憶部に記憶される気象条件の例を示す図である。 実施の形態１における給湯器の特性の例を示す図である。 実施の形態１におけるデータ取得処理の流れを示すシーケンス図である。 実施の形態１におけるデータ取得処理の流れを示すシーケンス図である。 実施の形態１に係る給湯器管理装置が行う余剰電力予測の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯器管理装置が行う時間帯検出の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１における発電電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態１における消費電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態１における消費電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態１における余剰電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態１におけるスケジュール決定処理の流れを示すシーケンス図である。 実施の形態１に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。 実施の形態１に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。 実施の形態１における余剰電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態１に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における余剰電力の予測値の例を示す図である。 実施の形態２における余剰電力の予測値と積算値の例を示す図である。 実施の形態２に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。 実施の形態２に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給湯器管理装置およびゲートウェイ装置のハードウェアの構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。電力システム１００は、電力会社の電源系統２００から電力の供給を受け、発電システム１０１で発電された電力を電源系統２００に逆潮流させる。電力システム１００は、給湯器６を備える需要家設備１０２を有する。図１の例では、２つの需要家設備１０２が記載されているが、電力システム１００に含まれる需要家設備１０２の数は任意の数である。実施の形態１では、電力システム１００に複数の需要家設備１０２が含まれる場合について説明する。図１において、電力の流れを実線の矢印で示し、制御信号およびデータの流れを点線の矢印で示す。電源系統２００からの電力は、電力メータ２３および分電盤８を介して電気機器５および給湯器６に供給される。分電盤８には電気機器５、および給湯器６および発電システム１０１の発電電力および電気機器５の消費電力を計測する計測機器７が電気的に接続されている。電気機器５の数は任意である。給湯器６は、貯湯タンクを有する電気給湯器である。

発電システム１０１は、気象条件によって発電量が変化する発電システムであり、例えば、太陽光発電システムまたは風力発電システムなどである。発電装置２１で発電された電力は、パワーコンディショナ２２で交流電力に変換され、分電盤８を介して電気機器５および給湯器６に供給される。発電システム１０１の発電電力が電気機器５および給湯器６の消費電力を上回り、余剰電力が生じる場合には、パワーコンディショナ２２および電力メータ２３を介した電源系統２００への逆潮流が行われる。発電システム１０１の発電電力が電気機器５および給湯器６の消費電力を下回る場合には、電源系統２００から電気機器５および給湯器６に電力が供給される。

給湯器管理システム１０３は、後述するように、電気機器５、給湯器６、および計測機器７に接続された通信機器４からデータを取得するゲートウェイ装置３、ならびにネットワーク２を介して接続されたゲートウェイ装置３から取得したデータに基づき、余剰電力による、給湯器６の貯湯タンク内の湯水の温度を定められた温度まで上昇させる沸き上げ運転が可能な時間帯を検出して出力する給湯器管理装置１を備える。ゲートウェイ装置３は、余剰電力による沸き上げ運転が可能な時間帯の内、給湯器６の沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を取得し、給湯器管理装置１は、割当時間帯に応じて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成して出力する。給湯器管理装置１が作成したスケジュールに応じて、ゲートウェイ装置３が給湯器６を制御する。実施の形態１では、複数の需要家設備１０２のそれぞれに対してゲートウェイ装置３が設けられており、給湯器管理システム１０３は、複数のゲートウェイ装置３、および複数のゲートウェイ装置３から取得したデータに基づいて、給湯器６のそれぞれについて余剰電力による沸き上げ運転が可能な時間帯を検出して出力する給湯器管理装置１を備える。

図２は、実施の形態１に係る給湯器管理システムの配置例を示す図である。給湯器管理システム１０３は、上述のように、給湯器管理装置１、給湯器管理装置１にネットワーク２で接続された複数のゲートウェイ装置３を有する。ネットワーク２の通信方式は、無線方式、有線方式またはこれらの組み合わせである。またネットワーク２は、インターネット、専用線またはこれらの組み合わせである。図２の例では、Ｎ戸の住居のそれぞれにゲートウェイ装置３が備えつけられる。

電気機器５、給湯器６および計測機器７のそれぞれには通信機器４が接続され、通信機器４は宅内ネットワークを介してゲートウェイ装置３に接続される。電気機器５、給湯器６および計測機器７が通信機能を有する場合には、通信機器４は設けなくてもよい。電気機器５は例えば、テレビ、ＤＶＤレコーダ、空気清浄機、エアコン、食器洗い乾燥機、炊飯器、ＩＨ調理器、照明、換気扇、電子レンジ、冷蔵庫、パソコン、床暖房、電動窓、電動ブラインドなど、通信機器４が接続可能または通信機能を有する任意の機器である。宅内ネットワークの通信方式は、無線方式、有線方式またはこれらの組み合わせである。宅内ネットワークとして、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）に準じたネットワークを用いることができる。発電装置２１は、図２に示す各住居に備え付けられてもよいし、図１のように、複数の住居に対して共有の発電装置２１が設けられてもよい。

端末装置９からは、後述する、余剰電力による給湯器６の沸き上げ運転が可能な時間帯を示す情報が出力される。端末装置９は、該情報を画面に表示してもよいし、音声で出力してもよい。端末装置９は、通信機能を有し、宅内ネットワークを介してゲートウェイ装置３に接続される。端末装置９は、住居ごとに備えつけられる、壁掛け型の端末でもよいし、ネットワーク２を介して給湯器管理装置１に接続され、住居外で使用可能な携帯端末でもよい。端末装置９に、電気機器５の稼働状態の表示機能または電気機器５の操作機能などをもたせてもよい。その場合、端末装置９は、電気機器５へのリモートアクセスを可能にするサーバに接続される。サーバに端末装置９およびゲートウェイ装置３の識別情報、または住居の住人を識別する情報などを記憶することで、サーバが端末装置９との間で認証手続を行い、端末装置９と給湯器管理装置１との間および端末装置９とゲートウェイ装置３との間の通信を確立することができる。

図３は、実施の形態１に係るゲートウェイ装置の構成例を示すブロック図である。ゲートウェイ装置３は、給湯器６の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する稼働データ取得部３１、発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５と給湯器６の消費電力実績を取得する電力データ取得部３２、電力データ、稼働データおよび後述する割当時間帯を示す情報の送信と後述する沸き上げ運転が可能な時間帯を示す情報およびスケジュールの受信を行うゲートウェイ通信部３３、スケジュールに応じて給湯器６を制御する給湯器制御部３４、沸き上げ運転が可能な時間帯を示す情報を端末装置９に出力する時間帯出力部３５、ならびに端末装置９から割当時間帯を示す情報を取得する割当時間帯取得部３６を備える。

稼働データ取得部３１は、通信機器４から、給湯器６の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する。稼働データ取得部３１は、さらに電気機器５の動作実績を示す情報を取得してもよい。

電力データ取得部３２は、計測機器７から、発電システム１０１の発電電力実績ならびに発電システム１０１から電力の供給を受ける電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する。計測機器７は、宅内ネットワークを介して、電気機器５および給湯器６に接続される通信機器４から該電気機器５および給湯器６の消費電力実績を取得してもよいし、分電盤８の内部の分岐回路にそれぞれ設けられた電流センサを用いて、需要家設備１０２内の分岐回路ごとに消費電力実績を取得してもよい。分岐回路に設けられた電流センサを用いることで、宅内ネットワークに接続されていない図示しない電気機器の消費電力実績についても取得することが可能である。

稼働データ取得部３１が、電気機器５の動作実績を示す情報を取得する場合には、電力データ取得部３２は、電気機器５の動作実績を示す情報および予め定められた一定時間あたりの消費電力を示す情報に基づいて、電気機器５の消費電力実績を算出してもよい。電力データ取得部３２は、例えば、テレビがオン状態である場合の消費電力についての情報を保持しておくことで、テレビの動作実績、すなわち、テレビがオン状態であるかオフ状態であるかを示す情報に基づき、テレビの消費電力実績を算出することが可能である。また電気機器５に接続された通信機器４から、電気機器５の消費電力実績が取得可能である場合には、計測機器７は宅内ネットワークに接続された電気機器５の消費電力を計測する必要はない。

ゲートウェイ通信部３３は、稼働データ取得部３１が取得した稼働データおよび電力データ取得部３２が取得した電力データに、データの取得日時を付してネットワーク２を介して給湯器管理装置１に送信する。なおデータの取得日時は、稼働データ取得部３１および電力データ取得部３２にて付与されてもよい。ゲートウェイ通信部３３は、後述する、給湯器６の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を示す情報を給湯器管理装置１から受信する。時間帯出力部３５は、ゲートウェイ通信部３３が給湯器管理装置１から受信した第１の時間帯を示す情報を端末装置９に送信する。

端末装置９は、第１の時間帯を示す情報に応じて、給湯器６の沸き上げ運転が完了可能な時間帯を画面に表示し、ユーザが沸き上げ運転を完了する時間帯を選択する。端末装置９は、ユーザの操作に応じて、給湯器６の沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を示す情報を割当時間帯取得部３６に送信する。

割当時間帯取得部３６は、割当時間帯を示す情報を取得し、ゲートウェイ通信部３３は、割当時間帯を示す情報を給湯器管理装置１に送信する。ゲートウェイ通信部３３は、割当時間帯を示す情報に応じて給湯器管理装置１で生成された給湯器６の沸き上げを行う時間帯を示すスケジュールを取得する。給湯器制御部３４は、取得したスケジュールに応じて、給湯器６の運転の切り替えおよび出力の調節を行って給湯器６を制御する。

端末装置９がゲートウェイ装置３を介さずに、給湯器管理装置１に接続される場合には、ゲートウェイ装置３の一部の機能を端末装置９にもたせることで、端末装置９が接続されないゲートウェイ装置３は、時間帯出力部３５および割当時間帯取得部３６を備えなくてもよい。この場合、端末装置９は、給湯器管理装置１から第１の時間帯を示す情報を取得して画面に表示し、ユーザの操作に応じて取得した割当時間帯を示す情報を給湯器管理装置１に送信する。

図４は、実施の形態１に係る給湯器の構成例を示すブロック図である。給湯器６は、ヒートポンプ式加熱器６０と貯湯タンク６５が水流路６６によって連結され、実線の矢印で示す方向に水流路６６を水が流れる。ヒートポンプ式加熱器６０においては、実線の矢印で示す方向に媒体が移動する。蒸発器６１で空気中の熱が媒体に吸収され、媒体は圧縮器６２で圧縮されて温度が上昇する。放熱器６３で熱を放出した媒体は、膨張弁６４で膨張されて液化される。循環ポンプ６７によって放熱器６３に導かれた水は、媒体が放出する熱により加熱され、貯湯タンク６５に供給される。

貯湯タンク６５は、単一の区分または高さ方向に分割された複数の区分で構成され、図４の例では、貯湯タンク６５は、区分６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ，６５１ｄ，６５１ｅで構成される。区分６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ，６５１ｄ，６５１ｅにはそれぞれ、水温を検出する温度センサ６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃ，６５２ｄ，６５２ｅが設けられる。貯湯タンク６５の区分数および区分方法ならびに温度センサの数は任意である。貯湯タンク６５に設けられた出湯管６５３から浴室または台所などにお湯が供給され、給水管６５４から貯湯タンク６５に水が供給される。稼働データ取得部３１は、ヒートポンプ式加熱器６０および温度センサ６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃ，６５２ｄ，６５２ｅから稼働データを取得する。給湯器制御部３４は、ヒートポンプ式加熱器６０を制御する。

図５は、実施の形態１に係る給湯器の他の構成例を示すブロック図である。図５に示す給湯器６は、給湯機能と暖房機能を備える給湯器であり、図４の構成に加えて、流路切替弁６８、ラジエータ６９、および床暖房機器７０を備える。流路切替弁６８の制御に応じて、ヒートポンプ式加熱器６０で加熱されたお湯は、貯湯タンク６５、またはラジエータ６９および床暖房機器７０で構成される暖房機器に供給される。稼働データ取得部３１は、流路切替弁６８から、給湯器６が給湯機器および暖房機器のいずれとして機能しているかを示す、弁の方向を取得する。給湯器制御部３４は、流路切替弁６８を制御する。図４および図５の例では、給湯器６は、ヒートポンプ式加熱器６０を備えているが、給湯器６は、電熱ヒータを備えてもよい。

図６は、実施の形態１に係る給湯器管理装置の構成例を示す図である。給湯器管理装置１は、電力データ、稼働データ、気象条件、および割当時間帯を示す情報の受信と第１の時間帯を示す情報およびスケジュールの送信を行う通信部１１、気象条件の実績値と予測値を取得する気象情報取得部１２、電力データ、稼働データ、および気象条件の実績値と予測値が記憶される記憶部１４、余剰電力を予測する余剰電力予測部１３、給湯器６の沸き上げ運転の所要電力と所要時間を算出する所要電力算出部１５、第１の時間帯を検出する時間帯検出部１６、ならびにスケジュールを作成するスケジュール決定部１７を備える。

通信部１１は、ゲートウェイ装置３から、稼働データおよび電力データを取得する。取得された稼働データ、電力データに含まれる発電システム１０１の発電電力実績、ならびに電力データに含まれる電気機器５および給湯器６の消費電力実績はそれぞれ記憶部１４に記憶される。図７は、実施の形態１における記憶部に記憶される稼働データの例を示す図である。取得日および時刻は、ゲートウェイ通信部３３において稼働データに付与された日時である。図７の例では、稼働データは、沸き上げ運転を行っているか否かを示す運転状態、温度センサ６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃ，６５２ｄ，６５２ｅの検出した温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅ（単位：度）、および区分６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ，６５１ｄ，６５１ｅの残湯量Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅ（単位：リットル）を含む。

図７の例では、住居１の住居ＩＤが０００１、住居１に備えつけられた給湯器６の機器ＩＤが０１０１、住居２の住居ＩＤが０００２、住居２に備えつけられた給湯器６の機器ＩＤが０１０２である。２０１５年１０月７日の朝７時３０分時点で、住居１に備えつけられた給湯器６は、沸き上げ運転を行っておらず、温度Ｔａ＝６５度、温度Ｔｂ＝４０度、温度Ｔｃ＝２０度、温度Ｔｄ＝２０度、温度Ｔｅ＝２０度であり、各区分の残湯量は６０リットルである。２０１５年１０月７日の朝８時時点で、住居１に備えつけられた給湯器６は、沸き上げ運転を行っておらず、温度Ｔａ＝６０度、温度Ｔｂ＝３５度、温度Ｔｃ＝２０度、温度Ｔｄ＝２０度、温度Ｔｅ＝２０度であり、各区分の残湯量は６０リットルである。２０１５年１０月７日の朝７時３０分時点で、住居２に備えつけられた給湯器６は、沸き上げ運転を行っておらず、温度Ｔａ＝６５度、温度Ｔｂ＝３０度、温度Ｔｃ＝２０度、温度Ｔｄ＝２０度、温度Ｔｅ＝２０度であり、各区分の残湯量は３６リットルである。２０１５年１０月７日の朝８時時点で、住居２に備えつけられた給湯器６は、沸き上げ運転を行っておらず、温度Ｔａ＝６０度、温度Ｔｂ＝２５度、温度Ｔｃ＝２０度、温度Ｔｄ＝２０度、温度Ｔｅ＝２０度であり、各区分の残湯量は３６リットルである。

図８は、実施の形態１における記憶部に記憶される発電電力実績のデータの例を示す図である。図９は、実施の形態１における記憶部に記憶される消費電力実績のデータの例を示す図である。取得日および時刻は、ゲートウェイ通信部３３において電力データに付与された日時である。一定間隔で取得された発電システム１０１の発電電力実績（単位：ｋＷ）のデータならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績（単位：ｋＷ）のデータが記憶部１４に記憶される。ゲートウェイ通信部３３における電力データの取得タイミングは任意である。図８の例では、２０１５年１０月７日の朝７時から朝７時３０分までの１０分ごとの発電装置ＩＤが０００１である発電装置２１の発電電力実績は１．２ｋＷである。図９の例では、２０１５年１０月７日の朝７時および朝７時１０分の時点で機器ＩＤが０００１である電気機器５の消費電力が０．１ｋＷであり、２０１５年１０月７日の朝７時および朝７時１０分の時点で機器ＩＤが０００２である電気機器５の消費電力が０．２ｋＷであり、２０１５年１０月７日の朝７時および朝７時１０分の時点で機器ＩＤが０１０１である給湯器６の消費電力が１．０ｋＷである。

気象情報取得部１２は、通信部１１を介して、図示しない気象情報源から発電システム１０１の設置場所における気象条件の実績値と予測値を取得する。取得された気象条件の実績値および予測値は記憶部１４に記憶される。図１０は、実施の形態１における記憶部に記憶される気象条件の例を示す図である。図１０の例では、気象条件は、気温、湿度、天候であるが、気象情報源から取得する気象条件は任意に定めることができる。気象情報源は、例えば、気象庁の気象情報提供サーバ、民間の気象情報提供サービス、または、気象予報士が気象データを入力する装置などである。上述の記憶部１４に記憶されているデータには、給湯器管理装置１が該データを取得した日時が紐付けられてもよい。

余剰電力予測部１３は、記憶部１４に記憶された電力データおよび気象条件の実績値と予測値に応じて、将来期間における給湯器６の沸き上げ運転に利用可能な発電システム１０１で発電された電力である余剰電力を予測する。余剰電力予測部１３は、算出した余剰電力を時間帯検出部１６に送る。将来期間は、任意に定めることができる。余剰電力予測部１３は、将来期間において、任意に定めた単位時間ごとに余剰電力を予測してもよい。余剰電力予測部１３は、将来期間の単位時間ごとの気象条件の予測値を記憶部１４から読み出し、該気象条件の予測値と気象条件が類似する過去の単位時間を検出する。余剰電力予測部１３は、該過去の単位時間における発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５の消費電力実績に基づき発電電力の予測値および消費電力の予測値を算出する。余剰電力予測部１３は、単位時間ごとに、発電電力の予測値から消費電力の予測値を減算する演算を行う。余剰電力予測部１３は該演算結果および０の内、大きい値を余剰電力の予測値として算出する。余剰電力予測部１３は、将来期間と気象条件が類似する日の発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５の消費電力実績に基づき発電電力の予測値および消費電力の予測値を算出してもよい。

余剰電力予測部１３が、気象条件が類似する直近５日間の発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５の消費電力実績に基づいて余剰電力を予測する場合を例にして説明する。余剰電力予測部１３は、気象条件が類似する直近５日間の発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５の消費電力実績のデータを記憶部１４から読み出す。余剰電力予測部１３は、各日における単位時間ごとの発電電力実績および消費電力実績のそれぞれの平均値を算出して、発電電力の予測値および消費電力の予測値を算出する。余剰電力予測部１３は、算出した発電電力の予測値から消費電力の予測値を減算する演算を行い、該演算結果および０の内、大きい値を余剰電力の予測値として算出する。余剰電力予測部１３は、単位時間ごとに、発電電力実績の最小値を発電電力の予測値とし、消費電力実績の最大値を消費電力の予測値としてもよい。余剰電力の予測に用いられるデータの決め方および読み出すデータの個数は任意に定めることができる。余剰電力予測部１３は、気象条件が類似する直近５日間の発電電力実績のデータに基づいて発電電力の予測値を算出し、曜日が同じである直近５日間の消費電力実績のデータに基づいて消費電力の予測値を算出してもよい。すなわち、発電電力の予測値の算出に用いるデータと消費電力の予測値の算出に用いるデータは異なってもよい。余剰電力予測部１３は、気象条件が最も類似する単位時間または日における発電システム１０１の発電電力実績および電気機器５の消費電力実績に基づいて余剰電力を予測してもよい。

電力データ取得部３２で住居全体での消費電力を取得している場合には、記憶部１４に記憶されている消費電力実績は、電気機器５の消費電力実績および給湯器６の消費電力実績を加算したデータである。この場合には、余剰電力予測部１３は、稼働データおよび給湯器６の特性に基づき、給湯器６が沸き上げ運転をしている間は、記憶部１４に記憶されている消費電力実績から給湯器６の定格消費電力を減算した値を電気機器５の消費電力実績として用い、給湯器６が沸き上げ運転をしていない間は、記憶部１４に記憶されている住居全体での消費電力実績を電気機器５の消費電力実績として用いて、消費電力の予測値を算出する。図２に示す各住居に発電装置２１が備えつけられている場合であって、気象条件が類似する一日のデータに基づいて消費電力の予測値を算出する場合には、Ｎ戸の住居全体における、時間帯Ｔでの、電気機器５の消費電力の予測値Ｐｃ_Ｔは、下記（１）式で表される。下記（１）式において、Ｐａ_ｉＴは、気象条件が類似する日の時間帯Ｔにおける住居ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）全体の消費電力実績であり、Ｐｂ_ｉＴは、気象条件が類似する日の時間帯Ｔにおける住居ｉに備えつけられた給湯器６の定格消費電力である。

気象条件が類似する複数日のデータに基づいて消費電力の予測値を算出する場合には、Ｎ戸の住居全体における、時間帯Ｔでの電気機器５の消費電力の予測値Ｐｃ_Ｔは、下記（２）式で表される。下記（２）式において、ｄは気象条件が類似する日を識別する番号であり、１≦ｄ≦ｄｓであり、ｄｓは気象条件が類似する複数日の総数である。Ｐａ［ｄ］_ｉＴは、気象条件が類似する複数日の内、ｄ番目の日の時間帯Ｔにおける住居ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）全体の消費電力実績であり、Ｐｂ［ｄ］_ｉＴは、気象条件が類似する複数日の内、ｄ番目の日の時間帯Ｔにおける住居ｉに備えつけられた給湯器６の定格消費電力である。

図２に示す各住居に発電装置２１が備えつけられている場合に、Ｎ戸の住居全体における、時間帯Ｔでの、余剰電力予測部１３が算出する余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔは、下記（３）式で表されるように、発電装置２１の発電電力の予測値Ｐｇ_Ｔから電気機器５の消費電力の予測値Ｐｃ_Ｔを減算した値および０の内、大きい値である。

所要電力算出部１５は、給湯器６の特性に応じて稼働データに含まれる残湯温度および残湯量から、給湯器６の沸き上げ運転に必要な電力である所要電力および沸き上げ運転の完了までに要する時間である所要時間を算出する。所要電力算出部１５は算出した所要電力および所要時間を余剰電力予測部１３および時間帯検出部１６に送る。また所要電力算出部１５は算出した所要時間をスケジュール決定部１７に送る。図１１は、実施の形態１における給湯器の特性の例を示す図である。図１１の例では、給湯器６の特性は、貯湯容量（単位：リットル）、沸き上げ出力（単位：ｋＷ）、外気温に応じて定められた沸き上げにかかる定格消費電力（単位：ｋＷ）である。ヒートポンプ式加熱器６０は、外気温が高い方が熱交換効率がよいため、外気温に応じて定格消費電力を定めることで、所要電力の算出における誤差を低減する。図１１の例では、外気温が１０度以上の場合と外気温が１０度未満の場合の２種類の定格消費電力を定めているが、定格消費電力の種類は２種類に限られない。給湯器６の特性は、予め記憶部１４に記憶されていてもよいし、定期的に稼働データとして給湯器管理装置１に送信されて、記憶部１４に記憶されてもよい。

所要電力算出部１５は、給湯器６の特性および外気温から、沸き上げに必要な電力である所要電力を算出する。所要電力算出部１５は、給湯器６の残湯温度、残湯量および貯湯容量から、沸き上げに必要な熱量を算出し、算出した熱量を得るのに必要な時間である所要時間を算出する。残湯量と沸き上げ時の湯量である設定湯量が一致する場合には、沸き上げ運転の所要時間ｔｈは、下記（４）式で表される。下記（４）式において、Ｔｗは設定される沸き上げ温度であり、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅは、区分６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ，６５１ｄ，６５１ｅの残湯量であり、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅは、温度センサ６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃ，６５２ｄ，６５２ｅが検出した温度であり、Ｐｈはヒートポンプ式加熱器６０の沸き上げ出力である。残湯量と設定湯量に差分がある場合には、該差分に、沸き上げ温度Ｔｗと供給される水の温度との差を乗算した値が下記（４）式の分子に加算される。

時間帯検出部１６は、余剰電力予測部１３で算出された余剰電力ならびに所要電力算出部１５で算出された所要電力および所要時間から、将来期間の内、余剰電力によって給湯器６の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出し、第１の時間帯を示す情報を通信部１１およびスケジュール決定部１７に送る。時間帯検出部１６の処理の対象となる将来期間は、余剰電力予測部１３の処理の対象となる将来期間に含まれる期間である。時間帯検出部１６は、余剰電力が所要電力以上となる時間が所要時間以上続く時間帯を第１の時間帯として検出する。すなわち、時間帯検出部１６は、時間帯Ｔにおいて、下記（５）式が成り立つか否かを判定し、下記（５）式が成り立つ単位時間が連続する時間を検出し、下記（５）式が成り立つ単位時間が連続する時間が所要時間となる場合に、該連続する時間を第１の時間帯として検出する。下記（５）式において、Ｐｄは、所要電力である。

通信部１１は、第１の時間帯を示す情報をゲートウェイ装置３に送信する。上述のように時間帯出力部３５は第１の時間帯を示す情報を端末装置９に送信し、割当時間帯取得部３６が割当時間帯を示す情報を取得し、ゲートウェイ通信部３３が給湯器管理装置１に割当時間帯を示す情報を送信する。通信部１１は、割当時間帯を示す情報を受信し、余剰電力予測部１３およびスケジュール決定部１７に送信する。

スケジュール決定部１７は、所要電力および所要時間ならびに割当時間帯を示す情報から、将来期間における給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成して通信部１１に送信する。スケジュール決定部１７の処理の対象となる将来期間は、時間帯検出部１６の処理の対象となる将来期間に含まれる期間である。通信部１１は、スケジュールをゲートウェイ装置３に送信する。

余剰電力予測部１３は、割当時間帯を示す情報を取得すると、割当時間帯における余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔから給湯器６の沸き上げ運転の所要電力をＰｄを減算して、余剰電力の予測値を更新する。時間帯検出部１６は、更新された余剰電力に応じて再度第１の時間帯を検出する。通信部１１は、再度検出された第１の時間帯をゲートウェイ装置３に送信する。通信部１１が再度検出された第１の時間帯に応じた割当時間帯を取得した場合には、スケジュール決定部１７、余剰電力予測部１３および時間帯検出部１６は上述の処理を繰り返す。

図２に示すＮ戸の住居のそれぞれに発電装置２１および給湯器６が備えつけられている電力システム１００において、将来期間として朝８時から翌日の朝８時までの２４時間のスケジュールを作成する場合を例にして、給湯器管理システム１０３の各部の動作の詳細をシーケンス図およびフローチャートを用いて説明する。稼働データおよび電力データの取得時間の間隔は１分であり、単位時間は３０分である。

図１２は、実施の形態１におけるデータ取得処理の流れを示すシーケンス図である。住居１のゲートウェイ装置３は、給湯器６の稼働データと、発電システム１０１の発電電力実績ならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する（ステップＳｑ１）。住居１のゲートウェイ装置３は、取得したデータを給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ２）。給湯器管理装置１は、データを取得し、取得したデータを記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ３）。給湯器管理装置１が、気象情報源に対してデータ要求を送信すると（ステップＳｑ４）、気象情報源は気象条件を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ５）。給湯器管理装置１は、取得した気象条件を記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ６）。

同様に、住居２のゲートウェイ装置３は、給湯器６の稼働データと、発電システム１０１の発電電力実績ならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する（ステップＳｑ７）。住居２のゲートウェイ装置３は、取得したデータを給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ８）。給湯器管理装置１は、データを取得し、取得したデータを記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ９）。給湯器管理装置１が、気象情報源に対してデータ要求を送信すると（ステップＳｑ１０）、気象情報源は気象条件を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ１１）。給湯器管理装置１は、取得した気象条件を記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ１２）。

ステップＳｑ１から時間Ｔ１が経過すると、住居１のゲートウェイ装置３は、再び、給湯器６の稼働データと、発電システム１０１の発電電力実績ならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する（ステップＳｑ１３）。時間Ｔ１は、単位時間より短い任意の時間である。

後述の処理は同様であり、住居１のゲートウェイ装置３は、取得したデータを給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ１４）。給湯器管理装置１は、データを取得し、取得したデータを記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ１５）。給湯器管理装置１が、気象情報源に対してデータ要求を送信すると（ステップＳｑ１６）、気象情報源は気象条件を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ１７）。給湯器管理装置１は、取得した気象条件を記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ１８）。

ゲートウェイ装置３は、図１２のように、取得した稼働データおよび電力データを逐次送信してもよいし、ゲートウェイ装置３に設けられたメモリに記憶された、データの取得間隔より長い一定期間における稼働データおよび電力データを一定間隔で給湯器管理装置１に送信してもよい。ゲートウェイ装置３は、メモリに記憶された一定期間における稼働データおよび電力データに対して演算処理、例えば平均化または積算など、を行い、演算を行った稼働データおよび電力データを給湯器管理装置１に送信してもよい。演算処理の対象となる一定期間は、単位時間より短い時間である。

給湯器管理装置１は、一定の間隔でゲートウェイ装置３にデータを要求してもよい。図１３は、実施の形態１におけるデータ取得処理の流れを示すシーケンス図である。給湯器管理装置１は、前回のデータ取得時点から一定時間が経過すると、住居１および住居２のゲートウェイ装置３にデータ要求を送信する（ステップＳｑ２１，Ｓｑ２４）。住居１にのゲートウェイ装置３は、データ要求を受信すると、給湯器６の稼働データと、発電システム１０１の発電電力実績ならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する（ステップＳｑ２２）。住居１のゲートウェイ装置３は、取得したデータを給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ２３）。同様に、住居２のゲートウェイ装置３は、データ要求を受信すると、給湯器６の稼働データと、発電システム１０１の発電電力実績ならびに電気機器５および給湯器６の消費電力実績を含む電力データを取得する（ステップＳｑ２５）。住居２のゲートウェイ装置３は、取得したデータを給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ２６）。

給湯器管理装置１は、データを取得し、取得したデータを記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ２７）。給湯器管理装置１が、気象情報源に対してデータ要求を送信すると（ステップＳｑ２８）、気象情報源は気象条件を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ２９）。給湯器管理装置１は、取得した気象条件を記憶部１４に記憶する（ステップＳｑ３０）。

図１２および図１３の例では、給湯器管理装置１は、ゲートウェイ装置３から稼働データおよび電力データを受信すると、受信時点での気象条件の実績値を気象情報源から取得し、稼働データおよび電力データと気象条件の実績値とを紐付けて記憶部１４に記憶する。図１３のように、給湯器管理装置１からゲートウェイ装置３にデータ要求をすることで、稼働データおよび電力データのタイミングをあわせることができ、稼働データおよび電力データに紐付けられる気象条件のばらつきを低減することができる。

図１４は、実施の形態１に係る給湯器管理装置が行う余剰電力予測の動作の一例を示すフローチャートである。余剰電力予測部１３は、対象の住居の、予測対象期間における気象条件の予測値を記憶部１４から読み出す（ステップＳ１１）。余剰電力予測部１３は、予測対象期間に対応する過去の期間を検出する（ステップＳ１２）。予測対象期間に対応する過去の期間とは、天候が予測対象期間の天候と類似する過去の期間、天候が晴れである時間の合計が予測対象期間における天候が晴れの時間の合計と類似する過去の期間、などである。余剰電力予測部１３は、予測対象期間に対応する過去の期間における、予測対象の住居における電力データを記憶部１４から読み出す（ステップＳ１３）。余剰電力予測部１３は、予測対象期間の単位時間ごとに、電力データに含まれる発電システム１０１の発電電力実績のデータおよび電気機器５の消費電力実績のデータに基づいて、余剰電力の予測値を算出する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が完了すると、余剰電力予測部１３は余剰電力予測処理を終了する。余剰電力予測部１３は、上述の処理を各予測対象の住居に対して行う。

図１５は、実施の形態１に係る給湯器管理装置が行う時間帯検出の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１〜Ｓ３１は住居ごとに、余剰電力が所要電力以上である時間帯を検出するループ処理である。所要電力算出部１５は、記憶部１４から稼働データおよび給湯器６の特性を読み出す（ステップＳ２２）。所要電力算出部１５は、給湯器６の沸き上げ運転の所要電力を算出し、上記（４）式を用いて沸き上げ運転の所要時間を算出する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２４〜Ｓ３０は、単位時間ごとに、余剰電力による給湯器６の沸き上げ運転が可能であるか否かを判定するループ処理である。スケジュール作成対象期間が２４時間であり、単位時間は３０分であるので、ループ処理の対象となる単位時間の数は４８である。時間帯検出部１６は、時間帯Ｔにおいて、余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが所要電力Ｐｄ以上であるか否かを判定し、余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが所要電力Ｐｄ以上である場合には（ステップＳ２５；Ｙ）、沸き上げ可能時間の積算値を示すパラメータＡＴ_ｉに０．５を加算する（ステップＳ２６）。なおパラメータＡＴ_ｉは、時間帯検出処理の開始時に０で初期化される。時間帯検出部１６は、パラメータＡＴ_ｉが沸き上げ運転の所要時間ｔｈ以上であるか否かを判定し、パラメータＡＴ_ｉが沸き上げ運転の所要時間ｔｈ以上である場合には（ステップＳ２７；Ｙ）、時間帯Ｔを第１の時間帯における沸き上げ運転が完了する時間である沸き上げ完了時間帯として検出する（ステップＳ２８）。沸き上げ完了時間帯と沸き上げ運転の所要時間によって第１の時間帯が特定できるので、沸き上げ完了時間帯は、第１の時間帯を示す情報である。パラメータＡＴ_ｉが沸き上げ運転の所要時間ｔｈ未満である場合には（ステップＳ２７；Ｎ）、ステップＳ２８の処理は行わない。余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが所要電力Ｐｄ未満である場合には（ステップＳ２５；Ｎ）、パラメータＡＴ_ｉを０でリセットする（ステップＳ２９）。給湯器管理装置１は、ステップＳ２１〜Ｓ３１の処理が完了すると、時間帯検出の処理を終了する。

図１５の例では、所要電力算出部１５が住居ｉについて、給湯器６の沸き上げ運転の所要電力および所要時間を算出してから、時間帯検出部１６が住居ｉについて、単位時間ごとに余剰電力による給湯器６の沸き上げ運転が可能であるか否かを判定する。時間帯検出の処理は上述の例に限られず、所要電力算出部１５がＮ戸の住居それぞれについて、給湯器６の沸き上げ運転の所要電力および所要時間を算出した後に、時間帯検出部１６がＮ戸の住居それぞれについて、単位時間ごとに余剰電力による給湯器６の沸き上げ運転が可能であるか否かを判定してもよい。

図１６は、実施の形態１における発電電力の予測値の例を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が発電電力の予測値（単位：ｋＷ）である。図１７および図１８は、実施の形態１における消費電力の予測値の例を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が消費電力の予測値（単位：ｋＷ）である。図１７は住居１における電気機器５の消費電力の予測値であり、図１８は住居２における電気機器５の消費電力の予測値である。図１９は、実施の形態１における余剰電力の予測値の例を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が余剰電力の予測値（単位：ｋＷ）である。図１９は、図１６に示す発電システム１０１の発電電力の予測値から図１７および図１８に示す電気機器５の消費電力の予測値を減算したものである。

住居１および住居２の給湯器６の特性が図１１に示すとおりであり、給湯器６の沸き上げ温度の設定を８５度、外気温が１９度の場合を例にして説明する。住居１の給湯器６の沸き上げ運転の所要電力Ｐｄ１は１．３ｋＷであり、所要時間ｔｈ１は、下記（６）式で表されるように、約４時間である。住居２の給湯器６の沸き上げ運転の所要電力Ｐｄ２は０．９５ｋＷであり、所要時間ｔｈ２は、下記（７）式で表されるように、約２．５時間である。

図１９において、余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが住居１の給湯器６の所要電力Ｐｄ１以上となる時間帯は９時３０分から１５時３０分までの時間帯であり、所要時間ｔｈ１以上であるから、第１の時間帯は９時３０分から１５時３０分までの時間帯であり、図１５のステップＳ２８で沸き上げ完了時間帯として検出されるのは、１３時３０分から１５時３０分までの時間帯である。図１９において、余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが住居２の給湯器６の所要電力Ｐｄ２以上となる時間帯は９時から１６時までの時間帯であり、所要時間ｔｈ２以上であるから、第１の時間帯は９時から１６時までの時間帯であり、図１５のステップＳ２８で沸き上げ完了時間帯として検出されるのは、１１時３０分から１６時までの時間帯である。

第１の時間帯に応じて各住居の沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成する処理について説明する。図２０は、実施の形態１におけるスケジュール決定処理の流れを示すシーケンス図である。給湯器管理装置１は、住居１に１３時３０分から１５時３０分までの時間帯である沸き上げ完了時間帯を示す情報を送信する（ステップＳｑ４１）。給湯器管理装置１は、住居２のゲートウェイ装置３に、１１時３０分から１６時までの時間帯である沸き上げ完了時間帯を示す情報を送信する（ステップＳｑ４２）。住居１のゲートウェイ装置３は沸き上げ完了時間帯を示す情報を受信し、１３時３０分から１５時３０分までの沸き上げ完了時間帯を示す情報を端末装置９から出力する（ステップＳｑ４３）。住居１のゲートウェイ装置３は沸き上げ完了時間帯を示す情報を受信し、１１時３０分から１６時までの沸き上げ完了時間帯を示す情報を端末装置９から出力する（ステップＳｑ４４）。

図２１および図２２は、実施の形態１に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。端末装置９の表示画面９０には、単位時間に対応する時間区分９１が表示され、時間区分９１にはチェックボックス９２が設けられている。また表示画面９０には、決定ボタン９３およびクリアボタン９４が設けられている。図２１の例では、１３時３０分の時間区分９１から１５時３０分の時間区分９１までのチェックボックス９２が黒色で表示され、１３時３０分から１５時３０分までの時間帯に沸き上げ運転が完了可能であることを示している。同様に、図２２の例では、１１時３０分の時間区分９１から１６時の時間区分９１までのチェックボックス９２が黒色で表示され、１１時３０分から１６時までの時間帯に沸き上げ運転が完了可能であることを示している。ユーザはチェックボックス９２が黒色で表示されている時間区分９１の内、所望の時間区分９１を選択して、決定ボタン９３を操作する。表示画面における沸き上げ運転が完了可能な時間帯の表示方法は上述の例に限られず、沸き上げ運転が完了可能な時間帯とその他の時間帯が区別可能な任意の方法で表示することができる。

住居１のゲートウェイ装置３は、端末装置９からユーザの操作に応じた指示時間帯を取得する（図２０ステップＳｑ４５）。ユーザが１５時の時間区分９１のチェックボックス９２を選択した場合、ゲートウェイ装置３は、端末装置９から指示時間帯として１５時の時間帯を示す情報を取得する。指示時間帯と沸き上げ運転の所要時間によって、第１の時間帯の内、給湯器６の沸き上げに割り当てられる時間である割当時間帯が特定できるので、指定時間帯は、割当時間帯を示す情報である。住居１のゲートウェイ装置３は、指示時間帯を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ４６）。給湯器管理装置１は、住居１のゲートウェイ装置３から指示時間帯を取得し、指示時間帯および住居１の給湯器６の沸き上げの所要時間から住居１の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定する（ステップＳｑ４７）。上述の例では、指示時間帯は１５時の時間帯であり、所要時間は４時間であるから、１１時から１５時が割当時間帯であり、給湯器管理装置１は、１１時から１５時までを住居１の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯として決定する。

給湯器管理装置１は、住居１の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯に応じて、余剰電力の予測値を更新し、第１の時間帯を再度検出する（ステップＳｑ４８）。給湯器管理装置１は、再検出された第１の時間帯に応じた完了時間帯を住居２のゲートウェイ装置３に送信する（ステップＳｑ４９）。

住居２のゲートウェイ装置３は沸き上げ完了時間帯を再度受信し、沸き上げ完了時間帯を端末装置９から再度出力する（ステップＳｑ５０）。住居２のゲートウェイ装置３は、ユーザの端末装置９の操作に応じて、端末装置９から指示時間帯を取得する（ステップＳｑ５１）。住居２のゲートウェイ装置３は、指示時間帯を給湯器管理装置１に送信する（ステップＳｑ５２）。給湯器管理装置１は、住居２のゲートウェイ装置３から指示時間帯を取得し、指示時間帯および住居２の給湯器６の沸き上げの所要時間から住居２の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定する（ステップＳｑ５３）。給湯器管理装置１は、住居２の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯に応じて、余剰電力の予測値を更新し、第１の時間帯を再度検出する（ステップＳｑ５４）。

図２３は、実施の形態１における余剰電力の予測値の例を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が余剰電力の予測値（単位：ｋＷ）である。図２３に示す余剰電力の予測値は、図１９に示す余剰電力の予測値から、１１時から１５時までの間において、住居１の給湯器６の所要電力Ｐｄ１を減算した値である。更新された余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔが住居２の給湯器６の所要電力Ｐｄ２以上となるのは、９時から１３時３０分までの時間帯であり、図１５のステップＳ２８で沸き上げ完了時間帯として検出されるのは１１時３０分から１３時３０分までの時間帯である。

ユーザが１３時の時間区分９１のチェックボックス９２を選択した場合、住居２のゲートウェイ装置３は、端末装置９から指示時間帯として１３時の時間帯を示す情報を取得する。この場合、指示時間帯は１３時の時間帯であり、所要時間は２．５時間であるから、給湯器管理装置１は、１０時３０分から１３時までを住居２の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯として決定する。

図２４は、実施の形態１に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。図２４の例では、１１時３０分の時間区分９１から１３時３０分の時間区分９１までのチェックボックス９２が黒色で表示され、１１時３０分から１３時３０分までの時間帯に沸き上げ運転が完了可能であることを示している。

給湯器管理装置１は、住居１および住居２の給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯に基づいてスケジュールを作成する（図２０ステップＳｑ５５）。給湯器管理装置１は、住居１および住居２のゲートウェイ装置３にスケジュールを送信する（ステップＳｑ５６，Ｓｑ５７）。住居１のゲートウェイ装置３は、スケジュールを受信し、スケジュールを設定する（ステップＳｑ５８）。住居２のゲートウェイ装置３は、スケジュールを受信し、スケジュールを設定する（ステップＳｑ５９）。その後、１０時３０分に住居２のゲートウェイ装置３は、給湯器６に沸き上げ運転の開始を指示し（ステップＳｑ６０）、１１時に住居１のゲートウェイ装置３は、給湯器６に沸き上げ運転の開始を指示する（ステップＳｑ６１）。

上述の例では、ゲートウェイ装置３から割当時間帯を示す情報を受信するたびに、給湯器管理装置１は、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定し、余剰電力の予測値の更新および第１の時間帯の再検出を行ったが、給湯器管理装置１は、少なくとも一部のゲートウェイ装置３から割当時間帯を示す情報を受信してから、給湯器６の優先順位に応じて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定してもよい。

以上説明した通り、本実施の形態１に係る給湯器管理装置１によれば、将来期間の内、余剰電力によって給湯器６の沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出し、第１の時間帯の内、ユーザが選択した完了時間帯に応じて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定することで、逆潮流電力の変動を抑制することが可能である。ユーザに第１の時間帯を提示することで、ユーザに発電システム１０１で発電された電力を有効に利用することを意識させることが可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１では、余剰電力のみによって給湯器６の沸き上げ運転が可能である第１の時間帯に基づいて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定する。実施の形態２では、系統電力および余剰電力によって給湯器６の沸き上げ運転が可能である第２の時間帯も用いて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定する。実施の形態２に係る電力システム１００の各部の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と異なる、給湯器管理装置１の動作について説明する。

時間帯検出部１６は、長さが沸き上げ運転の所要時間と一致する時間帯であって、該時間帯に亘って余剰電力の予測値と沸き上げ運転の所要電力の内、小さい値を積算した値が、沸き上げ運転に必要な電力量である所要電力量に１未満の正数である比率を乗算した値以上となる時間帯である第２の時間帯を検出する。

図２５は、本発明の実施の形態２における余剰電力の予測値の例を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が余剰電力の予測値（単位：ｋＷ）である。給湯器６の特性は実施の形態１と同様であり、住居１の給湯器６の沸き上げ運転の所要時間ｔｈ１は４時間であり、所要電力Ｐｄ１は１．３ｋＷである。図２５の例では、余剰電力の予測値がＰｓ_Ｔが所要電力Ｐｄ１以上となる時間は４時間に満たない。

時間帯検出部１６は、所要時間に亘って余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔと沸き上げ運転の所要電力Ｐｄの内、小さい値を積算する。時間帯検出部１６は、３０分の単位時間ごとの余剰電力の予測値Ｐｓ_Ｔと所要電力Ｐｄの内、小さい値を、所要時間に相当するＭ個の単位時間に亘って積算する。各時間帯Ｔについて、時間帯Ｔの直前のＭ個の単位時間に亘る積算値ＰｓＭ_Ｔは、下記（８）式で表される。

図２６は、実施の形態２における余剰電力の予測値と積算値の例を示す図である。図２６は、所要時間４時間に亘る積算値（単位：ｋＷｈ）の例を示す。１２時の時間帯に対応する積算値は、８時の時間帯から１１時３０分の時間帯までに亘って、余剰電力の予測値と所要電力Ｐｄの内、小さい値を積算した値である。

時間帯検出部１６は、単位時間ごとに下記（９）式が成立するか否かを判定する。下記（９）式において、αは１未満の正数である比率である。

αを０．５とすると、住居１について、所要時間４時間に相当するＭ＝８であるから、上記（９）式の右辺は１．３×４×０．５＝２．６（単位：ｋＷｈ）となる。図２６の例において、積算値が２．６以上であるのは、１２時の時間帯から１７時の時間帯までである。時間検出部１６は、１２時から１７時までの時間帯を、第２の時間帯における沸き上げ運転が完了する時間である第２の沸き上げ完了時間帯として検出する。第２の沸き上げ完了時間帯と沸き上げ運転の所要時間によって第２の時間帯が特定できるので、第２の沸き上げ完了時間帯は、第２の時間帯を示す情報である。通信部１１は、第２の時間帯を示す第２の沸き上げ完了時間帯をゲートウェイ装置３に送信する。時間帯出力部３５は、第２の沸き上げ完了時間帯を端末装置９に送信する。

図２７は、実施の形態２に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。図２７の例では、１２時の時間区分９１から１７時までの時間区分９１までのチェックボックス９２が斜線で表示され、１２時から１７時までの時間帯に、系統電力および余剰電力による沸き上げ運転が完了可能であることを示している。

ゲートウェイ装置３は、端末装置９からユーザの操作に応じた指示時間帯を取得する。指示時間帯は、第２の時間帯の内、給湯器６の沸き上げに割り当てられる時間である割当時間帯を示す情報である。

比率αは１種類に限られず、２種類以上用いてもよい。時間帯検出部１６は、αが０．３である場合の第２の沸き上げ完了時間帯およびαが０．７である場合の第２の沸き上げ完了時間帯を検出してゲートウェイ装置３に送信し、ゲートウェイ装置３は端末装置９に２種類の第２の沸き上げ完了時間帯を送信する。端末装置９には、αが０．３である場合の第２の沸き上げ完了時間帯を発電電力を３０％以上使用する時間帯として表示し、αが０．７である場合の第２の沸き上げ完了時間帯を発電電力を７０％以上使用する時間帯として表示してもよい。

上述の例では、第１の時間帯が存在しなかったが、第１の時間帯および第２の時間帯が存在する場合には、表示画面９０に、第１の沸き上げ完了時間帯および第２の沸き上げ完了時間帯の両方が表示されてもよい。割当時間帯は第１の時間帯および第２の時間帯の少なくともいずれかから給湯器６の沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である。表示画面における時間帯の表示方法は上述の例に限られず、第１の時間帯に対応する沸き上げ完了時間帯、第２の沸き上げ完了時間帯、および、その他の時間帯が区別可能な任意の方法で表示することができる。

以上説明した通り、本実施の形態２に係る給湯器管理装置１によれば、第１の時間帯に加え、将来期間の内、系統電力および余剰電力によって給湯器６の沸き上げ運転が可能な時間帯である第２の時間帯を検出し、第１の時間帯および第２の時間帯の少なくともいずれかから、ユーザが選択した時間帯に応じて、給湯器６の沸き上げ運転を行う時間帯を決定することで、余剰電力を有効に利用することが可能である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３においては、給湯器管理装置１は、沸き上げ運転により消費電力のピークが契約電力を超えることが予想される場合に、その旨をゲートウェイ装置３に送信し、ゲートウェイ装置３は端末装置９から消費電力のピークが契約電力を超えることを出力する。実施の形態３に係る電力システム１００の各部の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と異なる、給湯器管理装置１の動作について説明する。

余剰電力予測部１３は、下記（１０）式で表されるように、単位時間ごとに、電気機器５の消費電力の予測値から発電システム１０１の発電電力の予測値を減算した値および０の内、大きい値を系統電力の使用量の予測値ＰｅＴとして算出する。

時間帯検出部１６は、下記（１１）式で表されるように、単位時間ごとに、系統電力の使用量の予測値Ｐｅ_Ｔに沸き上げ運転の所要電力を加算した値が契約電力Ｐｍａｘを超えないか否かを判定する。下記（１１）式は契約電力を超過しないことを確実にするための正数であり、０に近い値が望ましい。

住居１の給湯器６の沸き上げ運転の所要時間が３時間であり、午後８時の時間帯において、上記（１１）式が成立する場合、時間帯検出部１６は午後８時から午後１１時までを第３の時間帯として検出する。通信部１１は、第３の時間帯を示す情報をゲートウェイ装置３に送信する。ゲートウェイ装置３は、第３の時間帯を示す情報を端末装置９に送信する。

図２８は、実施の形態２に係る端末装置の表示画面の例を示す図である。端末装置９は、取得した第３の時間帯を示す情報に基づき、図２８に示すように午後８時から午後１１時までを使用不可の時間帯として画面に表示する。端末装置９において、第３の時間帯は選択できないようにしてもよい。表示画面における時間帯の表示方法は上述の例に限られず、第１の時間帯に対応する沸き上げ完了時間帯、第２の沸き上げ完了時間帯、第３の時間帯、および、その他の時間帯が区別可能な任意の方法で表示することができる。

以上説明した通り、本実施の形態３に係る給湯器管理装置１によれば、将来期間の内、給湯器６の沸き上げ運転によって契約電力を超過することが予測される時間帯である第３の時間帯を検出して出力することで、系統電力の消費の増大を抑制することが可能である。

図２９は、本発明の実施の形態に係る給湯器管理装置およびゲートウェイ装置のハードウェアの構成例を示す図である。給湯器管理装置１およびゲートウェイ装置３は、それぞれの装置を制御するハードウェア構成としてプロセッサ１１１、メモリ１１２、およびインターフェース１１３を備える。これらの装置の各機能は、プロセッサ１１１がメモリ１１２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。インターフェース１１３は各装置を接続し、通信を確立させるためのものであり、必要に応じて複数の種類のインターフェースから構成されてもよい。図２９では、プロセッサ１１１およびメモリ１１２をそれぞれ１つで構成する例を示しているが、複数のプロセッサ１１１および複数のメモリ１１２が連携して各機能を実行してもよい。

その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。

プロセッサ１１１、メモリ１１２，およびインターフェース１１３で構成される制御処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなど）に格納して配布し、前記コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する給湯器管理装置１およびゲートウェイ装置３を構成してもよい。また、インターネットなどの通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に前記コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードすることで給湯器管理装置１およびゲートウェイ装置３を構成してもよい。

また、給湯器管理装置１およびゲートウェイ装置３の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS：Bulletin Board System）に前記コンピュータプログラムを掲示し、通信ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。給湯器６の設置箇所は住居に限定されず、商業施設または公共施設などでもよい。上述の例では、各住居に発電装置２１および給湯器６が備えつけられる構成について説明したが、一部の住居にのみ発電装置２１が備えつけられてもよい。また給湯器管理装置１が直接、計測機器７から電力データを取得し、給湯器６から稼働データを取得するように構成してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ 給湯器管理装置、２ ネットワーク、３ ゲートウェイ装置、４ 通信機器、５ 電気機器、６ 給湯器、７ 計測機器、８ 分電盤、９ 端末装置、１１ 通信部、１２ 気象情報取得部、１３ 余剰電力予測部、１４ 記憶部、１５ 所要電力算出部、１６ 時間帯検出部、１７ スケジュール決定部、２１ 発電装置、２２ パワーコンディショナ、２３ 電力メータ、３１ 稼働データ取得部、３２ 電力データ取得部、３３ ゲートウェイ通信部、３４ 給湯器制御部、３５ 時間帯出力部、３６ 割当時間帯取得部、６０ ヒートポンプ式加熱器、６１ 蒸発器、６２ 圧縮器、６３ 放熱器、６４ 膨張弁、６５ 貯湯タンク、６６ 水流路、６７ 循環ポンプ、６８ 流路切替弁、６９ ラジエータ、７０ 床暖房機器、９０ 表示画面、９１ 時間区分、９２ チェックボックス、９３ 決定ボタン、９４ クリアボタン、１００ 電力システム、１０１ 発電システム、１０２ 需要家設備、１０３ 給湯器管理システム、１１１ プロセッサ、１１２ メモリ、１１３ インターフェース、２００ 電源系統、６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ，６５１ｄ，６５１ｅ 区分、６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃ，６５２ｄ，６５２ｅ 温度センサ、６５３ 出湯管、６５４ 給水管。

Claims (7)

1. 気象条件によって発電量が変化する発電システムから電力の供給を受ける、貯湯タンクを有する電気給湯器について、前記貯湯タンク内の湯水の温度を定められた温度まで上昇させる沸き上げ運転を含む前記電気給湯器の動作を管理する給湯器管理装置であって、
   前記発電システムの発電電力実績ならびに前記発電システムから電力の供給を受ける電気機器および前記電気給湯器の消費電力実績を含む電力データを取得する電力データ取得部と、
   前記電気給湯器の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する稼働データ取得部と、
   前記発電システムの設置場所における前記気象条件の実績値および予測値を取得する気象情報取得部と、
   前記電力データならびに前記気象条件の実績値および予測値から、将来期間における余剰電力の予測値を算出する余剰電力予測部と、
   前記電気給湯器の特性に応じて前記稼働データから前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に必要な電力である所要電力および該沸き上げ運転の完了までに要する時間である所要時間を算出する所要電力算出部と、
   前記余剰電力の予測値、前記所要電力および前記所要時間から、前記将来期間の内、前記余剰電力によって前記電気給湯器の前記沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出し、前記第１の時間帯を示す情報を出力する時間帯検出部と、
   前記第１の時間帯の内、前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を示す情報を取得する割当時間帯取得部と、
   前記割当時間帯を示す情報に応じて、前記将来期間における該電気給湯器の前記沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成して出力するスケジュール決定部と、
   を備える給湯器管理装置。
2. 前記余剰電力予測部は、前記割当時間帯取得部において前記割当時間帯を示す情報を取得した場合には、前記割当時間帯における前記余剰電力の予測値から前記所要電力を減算して、前記余剰電力の予測値を更新し、
   前記時間帯検出部は、更新された前記余剰電力の予測値に応じて前記第１の時間帯を検出し、前記第１の時間帯を示す情報を出力する、
   請求項１に記載の給湯器管理装置。
3. 前記時間帯検出部は、長さが前記所要時間と一致する時間帯であって、該時間帯に亘って前記余剰電力の予測値と前記所要電力の内、小さい値を積算した値が、前記沸き上げ運転に必要な電力量である所要電力量に１未満の正数である比率を乗算した値以上となる前記時間帯である第２の時間帯を検出し、前記第２の時間帯を示す情報を出力し、
   前記割当時間帯取得部は、前記第１の時間帯および前記第２の時間帯の少なくともいずれかから前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に割り当てられた時間帯である前記割当時間帯を示す情報を取得する、
   請求項１または２に記載の給湯器管理装置。
4. 前記時間帯検出部は、前記発電電力の予測値および前記消費電力の予測値から、前記将来期間における電力会社の電源系統から供給される電力である系統電力使用量の予測値を算出し、前記系統電量使用量の予測値が前記電力会社との契約電力によって決定される閾値に１未満の正数を乗算した値以上である第３の時間帯を検出し、前記第３の時間帯を示す情報を出力する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯器管理装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の給湯器管理装置にネットワークを介して接続され、
   気象条件によって発電量が変化する発電システムから電力の供給を受ける、貯湯タンクを有する電気給湯器について、前記貯湯タンク内の湯水の温度を定められた温度まで上昇させる沸き上げ運転を含む前記電気給湯器の動作を制御するゲートウェイ装置であって、
   前記発電システムの発電電力実績ならびに前記発電システムから電力の供給を受ける電気機器および前記電気給湯器の消費電力実績を含む電力データを取得する電力データ取得部と、
   前記電気給湯器の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する稼働データ取得部と、
   将来期間の内、余剰電力によって前記電気給湯器の前記沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を示す情報を出力する時間帯出力部と、
   前記第１の時間帯の内、前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を示す情報を取得する割当時間帯取得部と、
   前記稼働データおよび前記電力データを前記給湯器管理装置に送信し、前記稼働データおよび前記電力データに基づいて検出される前記第１の時間帯を示す情報を前記給湯器管理装置から受信し、前記割当時間帯を示す情報を前記給湯器管理装置に送信し、前記将来期間における前記電気給湯器の前記沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを給湯器管理装置から受信する通信部と、
   前記スケジュールに応じて前記電気給湯器を制御する給湯器制御部と、
   を備えるゲートウェイ装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の給湯器管理装置と、
   請求項５に記載のゲートウェイ装置と、
   を備える給湯器管理システム。
7. 気象条件によって発電量が変化する発電システムから電力の供給を受ける、貯湯タンクを有する電気給湯器について、前記貯湯タンク内の湯水の温度を定められた温度まで上昇させる沸き上げ運転を含む前記電気給湯器の動作を管理するためのプログラムであって、コンピュータを、
   前記発電システムの発電電力実績ならびに前記発電システムから電力の供給を受ける電気機器および前記電気給湯器の消費電力実績を含む電力データを取得する電力データ取得部、
   前記電気給湯器の動作状態、残湯量、および残湯温度を含む稼働データを取得する稼働データ取得部、
   前記発電システムの設置場所における前記気象条件の実績値および予測値を取得する気象情報取得部、
   前記電力データならびに前記気象条件の実績値および予測値から、将来期間における余剰電力の予測値を算出する余剰電力予測部、
   前記電気給湯器の特性に応じて前記稼働データから前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に必要な電力である所要電力および該沸き上げ運転の完了までに要する時間である所要時間を算出する所要電力算出部、
   前記余剰電力の予測値、前記所要電力および前記所要時間から、前記将来期間の内、前記余剰電力によって前記電気給湯器の前記沸き上げ運転が可能な時間帯である第１の時間帯を検出し、前記第１の時間帯を示す情報を出力する時間帯検出部、
   前記第１の時間帯の内、前記電気給湯器の前記沸き上げ運転に割り当てられる時間帯である割当時間帯を示す情報を取得する割当時間帯取得部、
   前記割当時間帯を示す情報に応じて、前記将来期間における該電気給湯器の前記沸き上げ運転を行う時間帯を示すスケジュールを作成して出力するスケジュール決定部、
   として機能させるプログラム。

Images