JP2022125850A5 - 制御システム、制御方法、水素製造システム - Google Patents

Claims (20)

1. 電力変換器を制御することにより、複数の水電解スタックに対して分配する電力を制御する制御システムであって、
   前記水電解スタックの劣化のしやすさを示す劣化特性に基づき前記水電解スタックの稼働ローテーション計画を策定する稼働計画策定部、
   前記稼働ローテーション計画において、所定期間にわたって電力供給を受ける前記水電解スタックの動作状態を割り当てるスタック動作割当部、
   を備え、
   前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックが電力供給を受ける際の動作状態として、
   （ｉ）所定期間において、他の前記水電解スタックよりも優先的に電力分配を受ける稼働優先スタック、
   （ｉｉ）所定期間において、他の前記水電解スタックよりも電力供給しないことを優先する停止優先スタック、
   を割り当てる
   ことを特徴とする制御システム。
2. 前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックの動作状態として、
   （ｉｉｉ）各前記水電解スタックに対して供給される電力の総和から前記稼働優先スタックへ供給される電力を差し引くとともに前記停止優先スタックへ供給される電力を差し引いた電力の分配を受ける中間稼働スタック、を割り当てる
   ことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
3. 前記スタック動作割当部は、前記稼働ローテーション計画において、前記複数の水電解スタックのうち第１スタックの動作状態として、前記稼働優先スタック、前記停止優先スタック、および前記中間稼働スタックを第１順序で順次割り当て、
   前記スタック動作割当部は、前記稼働ローテーション計画において、前記複数の水電解スタックのうち前記第１スタックとは異なる第２スタックの動作状態として、前記稼働優先スタック、前記停止優先スタック、および前記中間稼働スタックを前記第１順序とは異なる第２順序で順次割り当てる
   ことを特徴とする請求項２記載の制御システム。
4. 前記スタック動作割当部は、前記稼働ローテーション計画において、前記第１スタックの動作状態を、前記稼働優先スタック、前記停止優先スタック、前記中間稼働スタックの順で割り当て、
   前記スタック動作割当部は、前記第１スタックに対して前記稼働優先スタックを割り当てたときは前記第２スタックに対して前記稼働優先スタック以外の動作状態を割り当て、
   前記スタック動作割当部は、前記第１スタックに対して前記停止優先スタックを割り当てたときは前記第２スタックに対して前記停止優先スタック以外の動作状態を割り当てる
   ことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
5. 前記稼働ローテーション計画を実施した場合における前記水電解スタックの劣化率を、前記水電解スタックの劣化特性にしたがって計算する、劣化率計算部を備え、
   前記スタック動作割当部は、前記計算した劣化率の各前記水電解スタック間の差分が小さくなるように、前記稼働ローテーション計画を割り当てる
   ことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
6. 前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックの動作状態として、前記稼働優先スタック、前記停止優先スタック、前記中間稼働スタック、および、所定期間にわたって停止する停止スタックのうちいずれかを割り当て、
   前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックに対して供給される電力が閾値未満となる低電力期間が生じる場合は、前記低電力期間のうち少なくとも一部において、各前記水電解スタックのうちいずれかの動作状態として前記停止スタックを割り当てる
   ことを特徴とする請求項２記載の制御システム。
7. 前記水電解スタックは、電力値が経時変動する変動電源から電力を受け取り、
   前記変動電源の発電量を予測した結果を受け取り、
   前記予測した発電量にしたがって、前記稼働優先スタックを割り当てる前記水電解スタックの個数を調整する
   ことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
8. 前記予測した発電量が第１発電量であるときは、第１個数の前記水電解スタックに対して前記稼働優先スタックを割り当て、
   前記予測した発電量が前記第１発電量よりも小さい第２発電量であるときは、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記水電解スタックに対して前記稼働優先スタックを割り当てる
   ことを特徴とする請求項７記載の制御システム。
9. 前記水電解スタックの劣化状態を取得し、
   前記取得した劣化状態にしたがって、前記水電解スタックの動作状態を割り当てる
   ことを特徴とする請求項２記載の制御システム。
10. 前記取得した劣化状態が第１劣化状態である前記水電解スタックについては、所定期間内において前記中間稼働スタックを割り当てる回数を第１回数以内に抑制し、
    前記取得した劣化状態が前記第１劣化状態よりも劣化度の小さい第２劣化状態である前記水電解スタックについては、所定期間内において前記中間稼働スタックを割り当てる回数を前記第１回数よりも多くする
    ことを特徴とする請求項９記載の制御システム。
11. 電力変換器を制御することにより複数の水電解スタックに対して分配する電力を制御する制御システムであって、
    前記水電解スタックの劣化のしやすさを示す劣化特性に基づき前記水電解スタックの稼働ローテーション計画を策定する稼働計画策定部、
    前記稼働ローテーション計画において、所定期間にわたって電力供給を受ける前記水電解スタックの動作状態を割り当てるスタック動作割当部、
    を備え、
    前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックが電力供給を受ける際の動作状態として、
    前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも優先的に電力分配を受ける稼働優先スタック、
    前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも優先的に長く停止する停止優先スタック、
    を割り当てる
    ことを特徴とする制御システム。
12. 電力変換器を制御することにより、複数の水電解スタックに対して分配する電力を制御する制御方法であって、
    前記水電解スタックの劣化のしやすさを示す劣化特性に基づき前記水電解スタックの稼働ローテーション計画を策定するステップ、
    前記稼働ローテーション計画において、所定期間にわたって電力供給を受ける前記水電解スタックの動作状態を割り当てるステップ、
    を有し、
    前記水電解スタックの動作状態を割り当てるステップにおいては、前記水電解スタックが電力供給を受ける際の動作状態として、
    （ｉ）前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも優先的に電力分配を受ける稼働優先スタック、
    （ｉｉ）前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも電力供給しないことを優先する停止優先スタック、
    を割り当てる
    ことを特徴とする制御方法。
13. 前記水電解スタックが電力供給を受ける際の動作状態として、
    （ｉｉｉ）各前記水電解スタックに対して供給される電力の総和から前記稼働優先スタックへ供給される電力を差し引くとともに前記停止優先スタックへ供給される電力を差し引いた電力の分配を受ける中間稼働スタック、
    を割り当てる
    ことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
14. 複数の水電解スタックによって水素を製造する水素製造システムであって、
    電力変換器を制御することにより、各前記水電解スタックに対して分配する電力を制御する電力分配制御部、
    を備え、
    前記電力分配制御部は、
    前記水電解スタックの劣化のしやすさを示す劣化特性に基づき前記水電解スタックの稼働ローテーション計画を策定する稼働計画策定部、
    前記稼働ローテーション計画において、所定期間にわたって電力供給を受ける前記水電解スタックの動作状態を割り当てるスタック動作割当部、
    を備え、
    前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックが電力供給を受ける際の動作状態として、
    （ｉ）前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも優先的に電力分配を受ける稼働優先スタック、
    （ｉｉ）前記所定期間において、他の前記水電解スタックよりも電力供給しないことを優先する停止優先スタック、
    を割り当てる
    ことを特徴とする水素製造システム。
15. 前記スタック動作割当部は、前記水電解スタックの動作状態として、
    （ｉｉｉ）各前記水電解スタックに対して供給される電力の総和から前記稼働優先スタックへ供給される電力を差し引くとともに前記停止優先スタックへ供給される電力を差し引いた電力の分配を受ける中間稼働スタック、を割り当てる
    ことを特徴とする請求項１４記載の水素製造システム。
16. 前記水電解スタックは、電力値が経時変動する変動電源から電力を受け取り、
    前記変動電源の発電量を予測した結果を受け取り、
    前記予測した発電量にしたがって、前記稼働優先スタックを割り当てる前記水電解スタックの個数を調整する
    ことを特徴とする請求項１４記載の水素製造システム。
17. 前記水素製造システムはさらに、前記変動電源から供給される供給電力を前記水電解スタックへ供給するかまたは送配電系統へ出力するかを切り替える分配器を備え、
    前記水素製造システムはさらに、前記分配器が前記水電解スタックと前記送配電系統との間で前記供給電力を分配する比率を電力需要にしたがって制御するマネジメントシステムを備える
    ことを特徴とする請求項１６記載の水素製造システム。
18. 前記電力分配制御部は、前記変動電源の発電量を予測した結果を受け取り、
    前記マネジメントシステムは、前記予測した発電量が第１発電量であるときは、前記供給電力のうち第１比率の部分を前記送配電系統へ出力するように前記分配器を制御し、
    前記マネジメントシステムは、前記予測した発電量が前記第１発電量よりも小さい第２発電量であるときは、前記供給電力のうち前記第１比率よりも小さい第２比率の部分を前記送配電系統へ出力するように前記分配器を制御する
    ことを特徴とする請求項１７記載の水素製造システム。
19. 前記マネジメントシステムは、前記電力需要が第１電力量であるときは、前記供給電力のうち第１比率の部分を前記送配電系統へ出力するように前記分配器を制御し、
    前記マネジメントシステムは、前記電力需要が前記第１電力量よりも小さい第２電力量であるときは、前記供給電力のうち前記第１比率よりも小さい第２比率の部分を前記送配電系統へ出力するように前記分配器を制御する
    ことを特徴とする請求項１７記載の水素製造システム。
20. 前記マネジメントシステムは、熱需要、前記熱需要に対して供給される熱供給量、水素需要、および、前記水素製造システムが供給する水素供給量にしたがって、前記比率を制御する
    ことを特徴とする請求項１７記載の水素製造システム。