JP2019118180A - 制御装置、電力制御システム、沸き上げ制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】超過沸き上げの発生を抑制する。【解決手段】制御装置（１）は、発電ユニット（２）からの逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、逆潮流量が、給湯ユニット（３）の動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定された逆潮流量よりも大きい場合に、給湯ユニット（３）に沸き上げの開始を指示する。【選択図】図３

Description

本発明は、発電ユニットから電力供給される給湯ユニットと接続する制御装置等に関する。

太陽光発電等の発電ユニットを設置した住宅設備が、近年増加している。このような発電設備を持つ住宅では、家電製品の駆動にかかる電力に、発電設備で発電した電力を用いることがある。

ところで、家電製品の中でも、給湯ユニット等、動作のタイミングおよび稼働時間を調整できる製品は、発電設備で発電した電力が余っている（余剰電力が発生している）タイミングで駆動させることが望ましい。特許文献１および２には、余剰電力を測定または予測して、該測定または予測に応じて給湯ユニットでの湯沸しのタイミングや湯沸しの量を決定する技術が開示されている。

特開２０１６−４４８４９号公報（２０１６年４月４日公開） 特開２０１３−１４８２８７号公報（２０１３年８月１日公開）

しかしながら、余剰電力は、電力需要が急増した場合、または天候の悪化等で発電量自体が減少した場合等に予想外に減少することがある。そのため、余剰電力が十分にある状態で沸き上げを開始しても、そのまま目標温度に達するまで沸き上げを連続運転させた場合、給湯ユニットの湯沸しにかかる電力量が、余剰電力量を超過してしまうことがある。

図９は、日中に給湯ユニットが沸き上げ動作を行わない場合の逆潮流の電力量（逆潮流量）および買電量に、ある期間給湯ユニットが沸き上げ動作を実行した場合の消費電力量（動作電力量）の一例を重ねて示したグラフである。逆潮流量は、すなわち、余剰電力量であるといえる。また、買電量は、電力制御システム１００全体における不足電力量であるといえる。図示のように、余剰電力量が一定以上減少すると、動作電力量が余剰電力量を超過した状態で沸き上げが行われる（超過沸き上げ）ことになる。この場合、超過分の電力は、電力会社から買電して賄う必要がある。給湯ユニットが日中に沸き上げを行っていた場合、日中の高単価の料金で買電を行うことになるため、ユーザの経済的な負担が大きくなる虞があった。

本発明の一態様は、前記問題点に鑑みたものであり、余剰電力量を超過する電力を消費して沸き上げを行う超過沸き上げの発生を抑制することができる制御装置等を実現することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、発電ユニットから電力供給される給湯ユニットと接続する制御装置であって、逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、測定した逆潮流の電力量が、前記給湯ユニットが沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする。

また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る沸き上げ制御方法は、逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、測定した逆潮流の電力量が、発電ユニットから電力供給される給湯ユニットが沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、超過沸き上げの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係るコントローラおよび給湯ユニットの要部構成を示す図である。 前記実施形態に係る電力制御システムの概要を示す図である。 前記実施形態に係るコントローラおよび給湯ユニットの処理の流れを示すフローチャートである。 日中に給湯ユニットが沸き上げ動作を行わない場合の逆潮流量および買電量に、動作電力量の一例を重ねて示したグラフである。 単純制御を実施した場合の、発電ユニットの発電容量別の余剰沸き上げを実施した時間と、超過沸き上げを実施した時間との推移を示すグラフである。 図５のグラフの集計対象となった世帯数と、余剰沸き上げの発生確率および超過沸き上げの発生確率とを、発電容量別に示した表である。 実施形態１に示した制御を実施した場合の、発電ユニットの発電容量別の余剰沸き上げを実施した時間と、超過沸き上げを実施した時間との推移を示すグラフである。 図７のグラフの集計対象となった世帯数と、余剰沸き上げの発生確率および超過沸き上げの発生確率とを、発電容量別に示した表である。 日中に給湯ユニットが沸き上げ動作を行わない場合の逆潮流量および買電量に、動作電力量の一例を重ねて示したグラフである。

〔実施形態１〕
≪システム概要≫
以下、本開示の一態様である実施形態１について、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る電力制御システム１００の概要を示す図である。電力制御システム１００は、少なくとも、コントローラ（制御装置）１と、発電ユニット２と、給湯ユニット３とを含む。また、電力制御システム１００は、サーバ４および表示装置５を含んでいてもよい。

コントローラ１は、分電盤を介して給湯ユニット３と接続している。また、コントローラ１は、分電盤を介して発電ユニット２と接続していてもよい。発電ユニット２は、分電盤を介し商用配電線網と接続し、商用配電線網と系統連系している。給湯ユニット３は、ブレーカーを介し商用配電線網と接続している。発電ユニット２は、太陽電池パネルおよびパワーコンディショナーから成るユニットであり、分電盤を介して商用配電線網と接続している。なお、発電ユニット２のパワーコンディショナーには、図示のように、発電された電力を蓄える蓄電池が接続されていてもよい。

電力制御システム１００にサーバ４および表示装置５が含まれる場合、コントローラ１はルーターを介してサーバ４と無線または有線で通信接続する。なお、ルーターは無線ルーターであってもよい。表示装置５は、サーバ４またはルーターを介しコントローラ１と無線通信する。なお、電力制御システム１００は、図示の装置の他にも、冷蔵庫、テレビ、エアコン等の家電製品および発電機等、電力を消費または供給する装置が接続されていてもよい。

以下、発電ユニット２、給湯ユニット３、およびコントローラ１について更に説明する。発電ユニット２は太陽電池パネルとパワーコンディショナーから成るユニットである。太陽電池パネルは、太陽光発電を行う。なお、発電ユニット２は太陽電池パネルの代わりに、風力発電または地熱発電等、太陽光発電以外の方法で発電を行うための構成を有していてもよい。パワーコンディショナーは、太陽電池パネルで発電された直流電流を交流電流に変換する。パワーコンディショナーはまた、太陽電池パネルでの発電量を測定する。

発電ユニット２で発電された電力は、分電盤を介して電力制御システム１００の各種装置に供給される。電力供給の際の電力の配分は、コントローラ１により適宜制御されてもよい。

給湯ユニット３は自己のタンク内の水を熱して湯を沸き上げ、沸き上げた湯を保温および貯蔵する。給湯ユニット３における水の加熱方法は特に限定しない。例えば、給湯ユニット３は、ヒートポンプ方式の給湯ユニットであってもよい。給湯ユニット３は、自己の沸き上げ設定に応じて、湯を沸き上げる。ここで、沸き上げ設定とは、給湯ユニット３での沸き上げのタイミングおよび長さ等を規定するものである。

本実施形態では、沸き上げ設定には「コントローラ制御」と「自動制御」の２種類の設定が存在し、給湯ユニット３はこれら２種類の沸き上げ設定のいずれかの設定で稼働する。コントローラ制御は、コントローラ１の指示に応じて沸き上げを実行する沸き上げ設定である。一方、自動制御は、給湯ユニット３において予め定められた設定で沸き上げを実行する沸き上げ設定である。なお、沸き上げ設定の初期設定はコントローラ制御および自動制御のいずれであっても良い。本実施形態では、初期設定で沸き上げ設定は自動制御であることとする。

コントローラ１は、電力制御システム１００に含まれる各種装置の消費電力量および発電量を取得する。コントローラ１は少なくとも、給湯ユニット３の消費電力量を取得する。また、コントローラ１は給湯ユニット３の沸き上げ設定を変更する。また、コントローラ１は給湯ユニット３の沸き上げ設定がコントローラ制御である場合、給湯ユニット３に対し、湯の沸き上げの開始および終了を指示する。なお、コントローラ１は、発電ユニット２における発電量を取得してもよい。

サーバ４は、コントローラ１に対し各種情報を提供するサーバである。なお、サーバ４は１台のサーバではなく、複数台のサーバ、またはクラウドサーバ等であってもよい。また、コントローラ１は、サーバ４ではなく、インターネット等のネットワークに接続して、各種情報を得てもよい。また、サーバ４は、コントローラ１の記憶部３０での情報の保持や、制御部１０で指示する制御内容などをコントローラ１に代わって実行してもよい。

表示装置５は、コントローラ１が取得している各種情報を表示部に表示する。また、表示装置５はユーザの入力操作を受け付ける入力部を備え、該入力操作に応じてコントローラ１に対し指示を送信してもよい。表示装置５は、例えばスマートフォン、タブレット端末等で実現できる。

≪要部構成≫
図１は、本実施形態に係るコントローラ１および給湯ユニット３の要部構成を示す図である。図１では装置間の接続およびデータの送受信を示すため、発電ユニット２、サーバ４、および表示装置５も併せて図示している。

（コントローラ１の要部構成）
コントローラ１は、制御部１０と、通信部２０と、記憶部３０とを含む。通信部２０は、外部装置との通信を行う。例えば、電力制御システム１００がサーバ４を含むネットワーク、および表示装置５と有線または無線で接続されている場合、通信部２０はサーバ４および表示装置５とデータの送受信を行う。

制御部１０は、コントローラ１を統合的に制御するものである。制御部１０は、情報取得部１１、動作電力測定部１２、設定変更指示部１３、逆潮流測定部１４、沸き上げ指示部１５、および沸き上げ判定部１６を含む。制御部１０は、給湯ユニット３の状態を常時監視している。具体的には、制御部１０は給湯ユニット３の現在の沸き上げ設定と、沸き上げを実行中か否かを常時監視している。また、制御部１０は発電ユニット２の発電量を常時監視していてもよい。

なお、電力制御システム１００が表示装置５を含む場合、制御部１０は表示装置５に表示する画像を作成し、通信部２０を介して表示装置５に送信してもよい。具体的には、制御部１０は電力制御システム１００全体の発電量および消費電力量、ならびに電力制御システム１００に含まれる各装置の稼働状況等を示すモニタ画面の画像を作成し、表示装置５に送信してもよい。また、制御部１０は、表示装置５の入力部を介し入力されたユーザの指示を受け付け、該指示に応じて電力制御システム１００に含まれる各装置を制御してもよい。

情報取得部１１は、通信部２０を介して外部装置から種々の情報を取得する。例えば、情報取得部１１はサーバ４から日付および現在時刻を取得する。また例えば、情報取得部１１は毎日所定の時間（例えば、夜０：００）になると、サーバ４またはサーバ４を含むネットワークから、予想降水確率を取得する。なお、日没後日付が変わるまでの時刻に該予想降水確率を取得する場合、情報取得部１１は、取得した日付の次の日（すなわち、明日）の予想降水確率を取得する。また、日付が変わってから該予想降水確率を取得する場合、情報取得部１１は、取得した日付当日（すなわち、今日）の予想降水確率を取得する。なお、情報取得部１１が取得する予想降水確率は、後述するコントローラ制御での沸き上げを行う予定の時間帯を含む、日中の予想降水確率であることが望ましい。

取得した予想降水確率が所定値（例えば、３０％）以下である場合、情報取得部１１は動作電力測定部１２に動作電力の測定を指示するとともに、設定変更指示部１３に沸き上げ設定の変更を指示する。

動作電力測定部１２は、給湯ユニット３が沸き上げを行う際の消費電力量を測定する。以降、給湯ユニット３が沸き上げを行う際の消費電力量のことを「動作電力量」と称する。動作電力測定部１２は、情報取得部１１から動作電力量の測定を開始する指示を受けると、該指示が指定する時間であって、給湯ユニット３が沸き上げを実行中の所定の時間（例えば夜２：００等）に、給湯ユニット３の動作電力量を測定する。動作電力測定部１２は動作電力量の値を記憶部３０に記憶させる。

設定変更指示部１３は、給湯ユニット３の設定変更部３２に沸き上げ設定を変更させる。設定変更指示部１３は、情報取得部１１から沸き上げ設定の変更を指示されると、沸き上げ設定をコントローラ制御に変更する旨の指示を作成する。設定変更指示部１３は作成した指示を、予め定められた時間（例えば、朝４：００）に給湯ユニット３に送る。また、設定変更指示部１３は、情報取得部１１が取得する時刻を参照し、所定の時刻（例えば、１７：００）を過ぎた場合、沸き上げ設定を自動制御に戻す旨の指示を作成する。設定変更指示部１３は作成した指示を給湯ユニット３に送る。

逆潮流測定部１４は、単位時間（例えば、１時間）毎の逆潮流の電力量（逆潮流量）を測定する。電力制御システム１００においては、逆潮流量は、発電ユニット２の発電量から、分電盤に接続されている装置（コントローラ１、および家電等）の消費電力量を差し引き、そこからさらに、給湯ユニット３の消費電力量を差し引いた残りの電力量となる。換言すると、逆潮流量とは電力制御システム１００全体における余剰電力量である。逆潮流測定部１４は、例えば商用配電線網と電力制御システム１００の配線との接続箇所（すなわち、図２の分電盤およびブレーカーよりも系統側）に備えられた電力量計（所謂、売電メーター）から、逆潮流量の値を取得する。

逆潮流測定部１４は、給湯ユニット３の沸き上げ設定がコントローラ制御に変更されると、逆潮流量の測定を開始する。逆潮流測定部１４は、測定した逆潮流量の値を沸き上げ判定部１６に送るとともに、記憶部３０に記憶させる。逆潮流測定部１４は逆潮流量を１回測定する毎に、沸き上げ判定部１６に対し判定を行うよう指示する。判定の内容は後述する。また、逆潮流測定部１４は、給湯ユニット３の沸き上げ設定が自動制御に変更されると、逆潮流量の測定を停止する。

沸き上げ指示部１５は、給湯ユニット３の沸き上げ設定がコントローラ制御である場合に、給湯ユニット３に沸き上げの開始および終了を指示する。また、沸き上げ指示部１５は、後述する沸き上げ判定部１６からの指示に従って、沸き上げの開始指示または終了指示を作成して給湯ユニット３に送る。

沸き上げ判定部１６は、給湯ユニット３の沸き上げ設定がコントローラ制御である場合に、沸き上げの開始および終了に係る判定を行う。沸き上げ判定部１６は、逆潮流測定部１４から判定を行うよう指示されると、現在給湯ユニット３が沸き上げを実行中か否かを確認する。現在給湯ユニット３が沸き上げを実行中でない場合、沸き上げ判定部１６は、沸き上げを開始するか否かを判定する。

具体的には、沸き上げ判定部１６は、記憶部３０に記憶された動作電力量の値と、前回に測定された逆潮流量の値とを参照する。そして、沸き上げ判定部１６は、逆潮流測定部１４から受信した逆潮流量（すなわち、直近に測定された逆潮流量）が、動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定された逆潮流の電力量よりも大きいか否かを判定する。上述のように、この段階では給湯ユニット３は沸き上げを行っていない、すなわちほぼ動作していない状態である。したがって「直近に測定された逆潮流量」とは、発電ユニット２の発電量から、分電盤に接続された各種装置の消費電力量を差し引いた余剰電力量である。

直近に測定された逆潮流量が、動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定された逆潮流の電力量よりも大きい場合、沸き上げ判定部１６は、沸き上げ指示部１５に対し沸き上げの開始指示を作成するよう指示する。一方、直近に測定された逆潮流量が、動作電力量以下である、または、前回に測定された逆潮流の電力量以下である場合、沸き上げ判定部１６は、沸き上げ指示部１５に対し指示は行わない。

なお、沸き上げ判定部１６は、直近に測定された逆潮流量が、動作電力量と予め定められた第１閾値の合計値よりも大きく、かつ、前回に測定された逆潮流量よりも大きいか否かを判定してもよい。第１閾値の値は特に限定されない。例えば、第１閾値は、０．７５ｋＷｈであってもよい。

このように、動作電力量に第１閾値の値を足して判定を行うことにより、余剰電力量が動作電力量よりもどの程度大きければ、沸き上げを開始させるかを調節することができる。これにより、給湯ユニットおよび制御装置を実際に使用するにあたって、超過沸き上げをどの程度厳密に防ぐかを調整することができる。

一方、現在給湯ユニット３が沸き上げを実行中である場合、沸き上げ判定部１６は、沸き上げを終了するか否かを判定する。具体的には、沸き上げ判定部１６は、直近に測定された逆潮流量が、記憶部３０に記憶されている第２閾値以下であるか否かを判定する。上述のように、この段階では給湯ユニット３は沸き上げを実行中である。したがって「直近に測定された逆潮流量」とは、発電ユニット２の発電量から、分電盤に接続された各種装置の消費電力量を差し引いて、さらに給湯ユニット３の動作電力量を差し引いた余剰電力量である。余剰電力量が０未満になる場合、商用配電線網から買電を行うことになる。そのため、余剰電力量がどの程度まで減少した際に沸き上げを終了するかを調節するための閾値として、第２閾値を設ける。

直近に測定された逆潮流量が第２閾値以下でない場合、沸き上げ判定部１６は沸き上げ指示部１５に対し指示は行わない。つまり、給湯ユニット３の沸き上げは継続される。一方、直近に測定された逆潮流量が第２閾値以下である場合、沸き上げ判定部１６は沸き上げ指示部１５に対し沸き上げの終了指示を作成するよう指示する。第２閾値の値は、ユーザが適宜設定してもよい。例えば、第２閾値は、第１閾値と同様、０．７５ｋＷｈであってもよい。

記憶部３０は、コントローラ１に必要な各種データを記憶する。記憶部３０は少なくとも、第１閾値の値および第２閾値の値と、動作電力量の値と、逆潮流量の値とを記憶する。なお、逆潮流量の値については、記憶部３０は少なくとも、直前に測定された逆潮流量の値と、その１つ前（すなわち、前回）に測定された逆潮流量の値とを記憶しておく。記憶部３０は給湯ユニット３の現在の沸き上げ設定を示す情報を記憶していてもよい。記憶部３０は、給湯ユニット３が現在沸き上げを実行中か否かを示す情報を記憶していてもよい。

なお、コントローラ１は日付および時刻を測定する計時部を備えていてもよい。その場合、制御部１０の各部は日付および時刻を参照する際に、サーバ４から取得した日付および時刻ではなく、コントローラ１の計時部から取得した日付および時刻を用いてもよい。

（給湯ユニット３の要部構成）
給湯ユニット３は、受信部３１と、設定変更部３２と、沸き上げ制御部３３とを含む。受信部３１は、設定変更指示部１３および沸き上げ指示部１５からの指示を受信する。受信部３１は、設定変更指示部１３から受信した、沸き上げ設定の変更指示を設定変更部３２に送る。受信部３１は、沸き上げ指示部１５から受信した、沸き上げの開始指示または沸き上げの終了指示を沸き上げ制御部３３に送る。

設定変更部３２は、給湯ユニット３における沸き上げ設定を変更する。設定変更部３２は、受信部３１から受信した指示に従って、沸き上げ設定をコントローラ制御または自動制御のいずれかに変更する。

沸き上げ制御部３３は、沸き上げ設定に応じたタイミングおよび時間で給湯ユニット３に沸き上げを実行させる。例えば、沸き上げ設定が自動制御である場合、沸き上げ制御部３３は、沸き上げの開始時間を決定し、決定した開始時間から、沸き上げが完了する（すなわち、給湯ユニット３のタンク内の水が規定の温度まで沸き上げられる）まで給湯ユニット３に沸き上げを実行させる。もしくは、沸き上げ制御部３３は、沸き上げの開始時間および終了時間を決定し、決定した開始時間から終了時間までの間、給湯ユニット３に沸き上げを実行させてもよい。なお、沸き上げ設定が自動制御である場合、給湯ユニット３は電力会社からの買電の値段が最も安くなる時間帯（例えば、夜間）に沸き上げ（自動沸き上げ）を開始および完了することが望ましい。

一方、沸き上げ設定がコントローラ制御である場合、沸き上げ制御部３３は、沸き上げ指示部１５からの沸き上げの開始指示に応じて給湯ユニット３に沸き上げを開始させる。また、沸き上げ制御部３３は、沸き上げ指示部１５からの沸き上げの終了指示に応じて給湯ユニット３に沸き上げを終了させる。なお、沸き上げの開始指示および終了指示にそれぞれ、沸き上げの開始時刻および終了時刻を指定する情報が含まれている場合、沸き上げ制御部３３は時刻を参照し、指定された開始時刻になった場合に沸き上げを開始させ、指定された終了時刻になった場合に沸き上げを終了させればよい。

≪処理の流れ≫
図３は、コントローラ１および給湯ユニット３の処理の流れを示すフローチャートである。なお、フローチャートの左側には、コントローラ１および給湯ユニット３において処理を行う時刻を例示しているが、図３の各種処理を行う時間は、例示した時刻には限定されない。

情報取得部１１は、例えば日付が変わる０：００になると、今日の予想降水確率を取得する。降水確率が所定値より大きい場合（Ｓ１００でＮＯ）、情報取得部１１は動作電力測定部１２および設定変更指示部１３に指示をせず、処理を終了する。したがって、給湯ユニット３の沸き上げ設定は自動制御から変更されず、給湯ユニット３は自律的に沸き上げの開始時間を決定し、沸き上げを行う。例えば、給湯ユニット３は１：００から６：００まで沸き上げを行う。

一方、降水確率が所定値以下である場合（Ｓ１００でＹＥＳ）、動作電力測定部１２は給湯ユニット３が沸き上げを開始した後に（Ｓ１０２）、給湯ユニット３の動作電力量を測定する（Ｓ１０４）。図３の例では、夜１：００に沸き上げが開始され、２：００に動作電力量が測定される。

Ｓ１００でＹＥＳの場合、設定変更指示部１３は、沸き上げ設定をコントローラ制御に変更する旨の指示を朝４：００に給湯ユニット３に送る（Ｓ１０６）。給湯ユニット３の設定変更部３２は該指示に応じて、沸き上げ設定をコントローラ制御に変更する。沸き上げ設定が変更されたことにより、自動での沸き上げ（Ｓ１０２）は停止される。すなわち、沸き上げは自動制御の場合に比べ早期終了する（Ｓ１０８）。

沸き上げ設定がコントローラ制御に変更されると、逆潮流測定部１４は、１時間毎の逆潮流量の測定を開始する（Ｓ１１０）。沸き上げ判定部１６は、逆潮流測定部１４が測定した逆潮流量が動作電力量と第１閾値との合計よりも大きいか否か判定する（Ｓ１１２）。大きい場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、沸き上げ判定部１６はさらに、逆潮流量が、記憶部３０に記憶された、前回測定された逆潮流量よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１４）。大きい場合（Ｓ１１４でＹＥＳ）、沸き上げ指示部１５は給湯ユニット３に沸き上げの開始指示を送ることで、沸き上げを開始させる（Ｓ１１６）。給湯ユニット３の沸き上げ制御部３３は該開始指示に従って、沸き上げ設定がコントローラ制御の状態で沸き上げを行う（Ｓ１１８）。

給湯ユニット３が沸き上げを実行している間、沸き上げ判定部１６は、逆潮流測定部１４が直近に測定した逆潮流量が、第２閾値以下になったか否か判定する（Ｓ１２０）。逆潮流量の値が第２閾値以下でない場合（Ｓ１２０でＮＯ）、沸き上げ判定部１６は次に逆潮流量が測定されるまで待機する。一方、逆潮流量が第２閾値以下である場合（Ｓ１２０でＹＥＳ）、設定変更指示部１３は給湯ユニット３に対し、沸き上げの終了指示を送信することで、給湯ユニット３の沸き上げを終了させる（Ｓ１２２）。

沸き上げを終了した場合（Ｓ１２２）、逆潮流量が動作電力量と第１閾値との合計以下の場合（Ｓ１１２でＮＯ）、または逆潮流量が、前回測定された逆潮流量以下の場合（Ｓ１１４でＮＯ）、設定変更指示部１３は、所定の時刻（例えば、１７：００）を過ぎたか否か判定する（Ｓ１２４）。１７：００を過ぎた場合、設定変更指示部１３は沸き上げ設定を自動制御に戻す旨の指示を給湯ユニット３に送ることで、沸き上げ設定を自動制御に戻す（Ｓ１２６）。給湯ユニット３の沸き上げ制御部３３は該指示に従って、沸き上げ設定を自動設定に設定する（Ｓ１２８）。

図３に示す処理によれば、発電ユニット２の発電で動作電力量を賄ったとしても余剰電力が生じる状態で、かつ、余剰電力が増加傾向にある場合に、給湯ユニット３に沸き上げ動作を行わせる。また、余剰電力が、予め定めた閾値（第２閾値）以下に減少した、すなわち余剰電力が第２閾値で定めた程度の減少傾向になった場合に、沸き上げを終了させることができる。

図４は、日中に給湯ユニットが沸き上げ動作を行わない場合の逆潮流量および買電量に、給湯ユニットが沸き上げ動作を実行した場合の動作電力量の一例を重ねて示したグラフである。図４で重ねて示した動作電力量は、以下のように沸き上げ動作を制御した場合の動作電力量である。すなわち、図４の例では、逆潮流量が動作電力量と第１閾値との合計よりも大きい場合（図３のＳ１１２でＹＥＳ）、かつ、逆潮流量が、前回測定された逆潮流量よりも大きい場合に（図３のＳ１１４でＹＥＳ）、沸き上げを開始させている（図３のＳ１１６）。また、図４の例では、逆潮流量が第２閾値以下になった場合に（図３のＳ１２０でＹＥＳ）沸き上げを終了させている（図３のＳ１２２）。このように沸き上げ動作を制御した場合、図示のように、発電ユニット２の発電で動作電力量を賄ったとしても逆潮流（すなわち、余剰電力）が生じる状態で、かつ、その逆潮流量が増加傾向にある場合に、沸き上げ動作が開始される。したがって、買電が生じるような状況下で沸き上げ動作が開始されることを防止できる。また、逆潮流量がある程度（第２閾値以下に）減少すると、沸き上げ動作は終了する。したがって、図９に示した例のような超過沸き上げの発生を防止することができる。また、これにより、電力会社からの買電を減少させることができる。

〔実施形態２〕
本開示に係るコントローラ１は、実施形態１にて説明した、余剰電力を給湯ユニット３の沸き上げに利用するモード（第１モード）と、余剰電力を給湯ユニット３の沸き上げに利用しないモード（第２モード）とを切り替え可能な装置であってもよい。コントローラ１を第２モードとすることで、より多くの余剰電力を発生させることができる。以下、本開示の実施形態２について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

本実施形態に係るコントローラ１の制御部１０は、ユーザの指示（例えば、図２の表示装置５から受信する指示）に応じて、自己のモードを切り替える。コントローラ１は、第１モードの場合は実施形態１にて説明した処理を行う。

一方、第２モードの場合、コントローラ１は実施形態１にて示した処理とは異なる処理を行う。以下、第２モードにおけるコントローラ１の処理の流れの一例を説明する。

本実施形態において、給湯ユニット３の沸き上げ設定は常時自動制御である。コントローラ１の情報取得部１１は、自己のモードが第２モードである場合も、予想降水確率を取得する。取得した予想降水確率が所定値より大きい場合、情報取得部１１は動作電力測定部１２および設定変更指示部１３に指示をせず、処理を終了する。したがって、給湯ユニット３は自律的に沸き上げの開始時間を決定し、沸き上げを行う。例えば、給湯ユニット３は１：００から６：００まで沸き上げを行う。一方、予想降水確率が所定値以下の場合、コントローラ１の沸き上げ指示部１５は、給湯ユニット３に対し、予め定められた、深夜電気料金の終了時間（例えば、朝７：００）になると、沸き上げを禁止する指示（禁止指示）を送信する。そして、所定の時間（例えば、１８：００）になると、沸き上げ指示部１５は該禁止指示を解除する旨の指示（解除指示）を給湯ユニット３に送信する。

給湯ユニット３の設定変更部３２は、受信部３１を介し禁止指示を受信した場合、沸き上げ制御部３３に沸き上げの実行禁止を指示する。一方、設定変更部３２は、コントローラ１から解除指示を受信すると、沸き上げ制御部３３の沸き上げの実行禁止を解除する。

以上の処理によれば、日中の高単価の電気料金での沸き上げを禁止することができる。したがって、電力制御システム１００を利用するユーザの経済的負担を減少させることができる。

〔変形例〕
なお、コントローラ１は給湯ユニット３から単位時間（例えば、１時間）毎に、給湯ユニット３のタンクの残湯量を計測してもよい。さらに、電力制御システム１００が表示装置５を含んでおり、かつ、計測した残湯量が所定値（例えば１５０Ｌ）以下になった場合、コントローラ１は、表示装置５を介して、残湯量が少ないこと、および追加で沸き上げる旨の指示を出すよう促す通知をユーザに提示してもよい。

または、実施形態２にて説明した制御を行う場合、給湯ユニット３は、残湯量が所定値以下になった場合であって、沸き上げの実行が禁止されていない場合は自動的に沸き上げを実行してもよい。一方、沸き上げの実行が禁止されている場合は、上述の通り、コントローラ１から表示装置５を介して追加で沸き上げる旨の指示を出すよう促す通知をユーザに提示してもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
コントローラ１の制御ブロック（特に情報取得部１１、動作電力測定部１２、設定変更指示部１３、逆潮流測定部１４、沸き上げ指示部１５、および沸き上げ判定部１６）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、コントローラ１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る制御装置（コントローラ１）は、発電ユニット（発電ユニット２）から電力供給される給湯ユニット（給湯ユニット３）と接続する制御装置であって、逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、測定した逆潮流の電力量が、前記給湯ユニットが沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示する。

前記の構成によれば、制御装置は、余剰電力で給湯ユニットの沸き上げを賄える場合、かつ、その余剰電力の量が増加傾向にある場合に、給湯ユニットに沸き上げを開始させる。そのため、余剰電力量を超過する電力を消費して沸き上げを行う可能性を低減することができる。したがって、制御装置は超過沸き上げを防止することができる。

本発明の態様２に係る制御装置は、前記態様１において、測定した逆潮流の電力量が、前記動作電力量と所定の第１閾値との合計値よりも大きく、かつ、前記前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示してもよい。

前記の構成によれば、第１の閾値の値を調節することにより、余剰電力量が動作電力量よりもどの程度大きければ、沸き上げを開始させるかを調節することができる。これにより、給湯ユニットおよび制御装置を実際に使用するにあたって、超過沸き上げをどの程度厳密に防ぐかを調整することができる。

本発明の態様３に係る制御装置は、前記態様２において、前記給湯ユニットに沸き上げの実行を指示したに測定する前記逆潮流の電力量が第２閾値以下になった場合、前記給湯ユニットに前記沸き上げの終了を指示してもよい。

前記の構成によれば、制御装置は、余剰電力量が第２閾値以下になった場合、すなわち余剰電力量が、第２閾値で定めた程度の減少傾向になった場合に、沸き上げを終了させることができる。したがって、沸き上げを実行し続けて超過沸き上げが発生することを防止することができる。

本発明の態様４に係る制御装置は、前記態様１から３のいずれか一態様において、前記発電ユニットは太陽光発電を行う発電ユニットであり、前記給湯ユニットは夜間に自動沸き上げを行う給湯ユニットであり、前記制御装置は、日中の予想降水確率を取得し、前記予想降水確率が所定値以下である場合に、前記逆潮流の電力量の測定を開始してもよい。

前記の構成によれば、予想降水確率が所定値よりも低い、すなわち晴れる可能性がある程度高い場合だけ、逆潮流の電力量の測定、すなわち余剰電力量の測定を行い、給湯ユニットの沸き上げを開始するか否かを決定する。太陽光発電は、天候により発電量が大きく変動するため、前記の構成によれば、余剰電力の少ない、超過沸き上げが発生し易い日の日中の沸き上げを防止することができる。

本発明の態様５に係る制御装置は、前記態様４において、前記予想降水確率が所定値以下である場合、前記給湯ユニットの自動沸き上げの完了よりも前に、該自動沸き上げを終了させてもよい。

前記の構成によれば、余剰電力量が多いと予想される日は、夜間の自動沸き上げを早期終了させて、日中の余剰電力を用いて沸き上げを行うことができる。したがって、買電のコストを低下させることができる。

本発明の態様６に係る制御装置は、前記態様４または５において、前記予想降水確率が所定値以下である場合に、前記給湯ユニットが前記自動沸き上げを行っている間の前記給湯ユニットの消費電力量を前記動作電力量として測定し、測定した逆潮流の電力量が、測定した前記動作電力量よりも大きく、かつ、前記前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示してもよい。

前記の構成によれば、夜間の自動沸き上げの際の、実際の動作電力量の値を用いて、沸き上げを開始するか否かをより正確に決定することができる。

本発明の態様７に係る電力制御システム（電力制御システム１００）は、前記態様１〜６のいずれか１態様に記載の制御装置（コントローラ１）と、前記給湯ユニット（３）と、前記発電ユニット（発電ユニット２）とを含む。前記構成によれば、前記態様１に記載の制御装置と同様の効果を奏する。

本発明の態様８に係る沸き上げ制御方法は、逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し（Ｓ１１０）、測定した逆潮流の電力量が、発電ユニット（発電ユニット２）から電力供給される給湯ユニット（給湯ユニット３）が沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示する。前記沸き上げ制御方法によれば、前記態様１に記載の制御装置と同様の効果を奏する。

本発明の各態様に係るコントローラ１は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記コントローラ１が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記コントローラ１をコンピュータにて実現させるコントローラ１の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

なお、図３に示したコントローラ１の制御方法（沸き上げ制御方法）は、単に余剰電力量が動作電力量よりも大きくなった際に沸き上げを行うよう制御する場合よりも、更に効果的である。本開示に係るコントローラ１の利点について、実際の余剰電力量および動作電力量を集計したデータを利用したシミュレーション結果を参照して説明する。なお、以下では、単に余剰電力量が動作電力量よりも大きくなった際に給湯ユニット３に沸き上げを開始させ、余剰電力量が動作電力量を下回るまで沸き上げを行わせるような制御を「単純制御」と称する。

図５は、単純制御を実施した場合の、発電ユニット２の発電容量別の余剰沸き上げを実施した時間と、超過沸き上げを実施した時間との推移を示すグラフである。図６は、図５のグラフの集計対象となった世帯数と、余剰沸き上げの発生確率および超過沸き上げの発生確率とを、発電容量（ＰＶ容量）別に示した表である。

図７は、実施形態１に示した制御を実施した場合の、発電ユニット２の発電容量別の余剰沸き上げを実施した時間と、超過沸き上げを実施した時間との推移を示すグラフである。図８は、図７のグラフの集計対象となった世帯数と、余剰沸き上げの発生確率および超過沸き上げの発生確率とを、発電容量（ＰＶ容量）別に示した表である。

なお、図５〜図８に示す実施例におけるデータの集計期間は同一の１年間（２０１３年１２月１日から２０１４年１１月３０日）であった。また、図６および図８に示すように、発電ユニット２の発電容量別の世帯数は、図５〜図６に示す実施例と、図７〜図８に示す実施例とで同一であった。

図５と図７を比較すると、実施形態１に示した制御を実施した場合、単純制御を実施した場合に比べ、いずれの発電容量においても、超過沸き上げの発生時間が減少している。図６と図８とを比較すると、実施形態１に示した制御を実施した場合、単純制御を実施した場合に比べ、いずれの発電容量においても、超過沸き上げの発生確率が減少している。また、発電容量が大きい世帯ほど、超過沸き上げの発生確率の減少が顕著であった。以上の通り、本開示の実施形態１に示した制御を実施した場合、単純制御を実施した場合よりも、超過沸き上げの発生をより抑えることができた。

１ コントローラ（制御装置）
２ 発電ユニット
３ 給湯ユニット
４ サーバ
５ 表示装置
１０ 制御部
１１ 情報取得部
１２ 動作電力測定部
１３ 設定変更指示部
１４ 逆潮流測定部
１５ 沸き上げ指示部
１６ 沸き上げ判定部
２０ 通信部
３０ 記憶部
３１ 受信部
３２ 設定変更部
３３ 沸き上げ制御部
１００ 電力制御システム

Claims (9)

1. 発電ユニットから電力供給される給湯ユニットと接続する制御装置であって、
   逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、
   測定した逆潮流の電力量が、前記給湯ユニットが沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする、制御装置。
2. 測定した逆潮流の電力量が、前記動作電力量と所定の第１閾値との合計値よりも大きく、かつ、前記前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記給湯ユニットに沸き上げの実行を指示した後に測定する前記逆潮流の電力量が第２閾値以下になった場合、前記給湯ユニットに前記沸き上げの終了を指示することを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記発電ユニットは太陽光発電を行う発電ユニットであり、
   前記給湯ユニットは夜間に自動沸き上げを行う給湯ユニットであり、
   前記制御装置は、
   日中の予想降水確率を取得し、
   前記予想降水確率が所定値以下である場合に、前記逆潮流の電力量の測定を開始することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記予想降水確率が所定値以下である場合、前記給湯ユニットの自動沸き上げの完了よりも前に、該自動沸き上げを終了させることを特徴とする、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記予想降水確率が所定値以下である場合に、前記給湯ユニットが前記自動沸き上げを行っている間の前記給湯ユニットの消費電力量を前記動作電力量として測定し、
   測定した逆潮流の電力量が、測定した前記動作電力量よりも大きく、かつ、前記前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする、請求項４または５に記載の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置と、前記給湯ユニットと、前記発電ユニットとを含む、電力制御システム。
8. 逆潮流の電力量を単位時間毎に測定し、
   測定した逆潮流の電力量が、発電ユニットから電力供給される給湯ユニットが沸き上げを行う際の消費電力量である動作電力量よりも大きく、かつ、前回に測定した逆潮流の電力量よりも大きい場合に、前記給湯ユニットに沸き上げの開始を指示することを特徴とする、沸き上げ制御方法。
9. 請求項１に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

Images