JP2023026234A - Energy storage system and method for controlling the same - Google Patents

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Yousuke Tonami
健太郎 松永
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Abstract

To enhance energy utilization efficiency.SOLUTION: An energy storage system includes: an electrical energy conversion storage device; a material generation storage device; a hydrogen generation device; a hydrogen storage device; a hydrogen energy supply device; a heating/cooling device; and a control device. The control device includes: a power generation prediction section for predicting an amount of power generation by renewable energy; a demand prediction section for predicting an amount of demand power; an external state prediction section for predicting an external state; a setting section for setting a parameter of an evaluation value; a plan creation section for creating an operation plan based on the amount of power generation, the amount of demand power, the external state, and the evaluation value; and an operation section for operating the electric energy conversion storage device, the material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, the hydrogen energy supply device, and the heating/cooling device based on the operation plan.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施の形態は、エネルギー貯蔵システム及びエネルギー貯蔵システムの制御方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to energy storage systems and methods of controlling energy storage systems.

化石燃料の枯渇及び大気中への二酸化炭素の放出による地球温暖化への対策が様々な産業分野で推進されている。化石燃料によらないエネルギー源として、太陽光や風力、地熱等に代表される再生可能エネルギーが利用されている。再生可能エネルギーには時間変動がある。このため、再生可能エネルギーを利用時間や利用場所に適合させるために、再生可能エネルギーにより生成されたエネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵システムが用いられる。 Measures against global warming due to the depletion of fossil fuels and the release of carbon dioxide into the atmosphere are being promoted in various industrial fields. Renewable energy represented by sunlight, wind power, geothermal heat, etc. is used as an energy source that does not depend on fossil fuels. Renewable energy has time fluctuations. For this reason, energy storage systems are used to store energy generated by renewable energy in order to adapt renewable energy to the time and place of use.

エネルギー貯蔵システムにおいて、短期間のエネルギー貯蔵は電気エネルギーとして貯蔵し、長期間のエネルギー貯蔵は水素として貯蔵する方式が知られている。このエネルギー貯蔵システムは、例えば電解装置を用いて、電気エネルギーと水とから水素を生成し、生成された水素を水素貯蔵装置に貯蔵し、貯蔵された水素を、例えば燃料電池を用いて電気エネルギーに変換し供給する。 Energy storage systems are known to store short-term energy as electrical energy and long-term energy storage as hydrogen. This energy storage system uses, for example, an electrolyzer to generate hydrogen from electrical energy and water, stores the generated hydrogen in a hydrogen storage device, and converts the stored hydrogen to electrical energy using, for example, a fuel cell. converted to and supplied.

再生可能エネルギーとして、例えば太陽光発電を用いる場合、電解装置は、太陽光がある昼間は運転するが、太陽光がない夜間は停止する。電解装置の停止時、電解装置に用いる水の温度が低下し、水の温度が氷点下になると、水が凍結し得る。また、電解装置において、水の温度が低下した場合、エネルギーの利用効率が低下し得る。 For example, when using photovoltaic power generation as renewable energy, the electrolytic device operates during the daytime with sunlight, but stops at night when there is no sunlight. When the electrolyser is shut down, the temperature of the water used in the electrolyser drops, and if the water temperature drops below freezing, the water can freeze. In addition, when the temperature of water drops in the electrolyzer, the energy utilization efficiency may drop.

特許第6005503号公報Japanese Patent No. 6005503 特開2003-282122号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-282122

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、エネルギーの利用効率を向上させることができるエネルギー貯蔵システム及びエネルギー貯蔵システムの制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an energy storage system and a method of controlling the energy storage system that can improve energy utilization efficiency.

実施の形態によるエネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換し貯蔵する電気エネルギー変換貯蔵装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと自然の物質とから原料を生成し貯蔵する原料生成貯蔵装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと原料生成貯蔵装置に貯蔵された原料とから水素を生成する水素生成装置と、水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置に貯蔵された水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換し供給する水素エネルギー供給装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置、原料生成貯蔵装置、水素生成装置、水素貯蔵装置、及び水素エネルギー供給装置で熱媒を循環させて各装置の加熱または冷却を行う加熱冷却装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置、原料生成貯蔵装置、水素生成装置、水素貯蔵装置、水素エネルギー供給装置、及び加熱冷却装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、再生可能エネルギーによる発電量を予測する発電予測部と、需要電力量を予測する需要予測部と、外部状態を予測する外部状態予測部と、評価値のパラメータを設定する設定部と、発電量、需要電力量、外部状態、及び評価値に基づいて、運転計画を作成する計画作成部と、運転計画に基づいて、電気エネルギー変換貯蔵装置、原料生成貯蔵装置、水素生成装置、水素貯蔵装置、水素エネルギー供給装置、及び加熱冷却装置を運転する運転部と、を有する。 An energy storage system according to an embodiment includes an electrical energy conversion storage device that converts renewable energy into electrical energy and stores it, and a raw material that is generated and stored from the electrical energy stored in the electrical energy conversion storage device and natural substances. A raw material generation and storage device, a hydrogen generation device for generating hydrogen from the electrical energy stored in the electric energy conversion and storage device and the raw material stored in the raw material generation and storage device, and hydrogen for storing the hydrogen generated by the hydrogen generation device A storage device, a hydrogen energy supply device that converts the chemical energy of hydrogen stored in the hydrogen storage device into electrical energy and supplies it, an electrical energy conversion storage device, a raw material generation storage device, a hydrogen generation device, a hydrogen storage device, and hydrogen A heating and cooling device that heats or cools each device by circulating a heat medium in an energy supply device, an electric energy conversion storage device, a raw material generation storage device, a hydrogen generation device, a hydrogen storage device, a hydrogen energy supply device, and a heating and cooling a controller for controlling the device. The control device includes a power generation prediction unit that predicts the amount of power generated by renewable energy, a demand prediction unit that predicts the amount of power demand, an external state prediction unit that predicts an external state, and a setting unit that sets parameters for evaluation values. , the power generation amount, the demand power amount, the external state, and the evaluation value, a plan creation unit that creates an operation plan; an operating unit for operating the storage device, the hydrogen energy supply device, and the heating and cooling device.

また、実施の形態によるエネルギー貯蔵システムの制御方法において、エネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換し貯蔵する電気エネルギー変換貯蔵装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと自然の物質とから原料を生成し貯蔵する原料生成貯蔵装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと原料生成貯蔵装置に貯蔵された原料とから水素を生成する水素生成装置と、水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置に貯蔵された水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換し供給する水素エネルギー供給装置と、電気エネルギー変換貯蔵装置、原料生成貯蔵装置、水素生成装置、水素貯蔵装置、及び水素エネルギー供給装置で熱媒を循環させて各装置の加熱または冷却を行う加熱冷却装置と、を備える。実施の形態によるエネルギー貯蔵システムの制御方法は、再生可能エネルギーによる発電量を予測する発電予測工程と、需要電力量を予測する需要予測工程と、外部状態を予測する外部状態予測工程と、評価値のパラメータを設定する設定工程と、発電量、需要電力量、外部状態、及び評価値に基づいて、運転計画を作成する計画作成工程と、運転計画に基づいて、電気エネルギー変換貯蔵装置、原料生成貯蔵装置、水素生成装置、水素貯蔵装置、水素エネルギー供給装置、及び加熱冷却装置を運転する運転工程と、を備える。 In addition, in the control method of the energy storage system according to the embodiment, the energy storage system includes an electrical energy conversion storage device that converts renewable energy into electrical energy and stores it, and the electrical energy stored in the electrical energy conversion storage device and the natural energy. a raw material generation and storage device for generating and storing a raw material from the substance of the above, a hydrogen generation device for generating hydrogen from the electrical energy stored in the electrical energy conversion and storage device and the raw material stored in the raw material generation and storage device, and hydrogen generation A hydrogen storage device for storing hydrogen generated by the device, a hydrogen energy supply device for converting the chemical energy of the hydrogen stored in the hydrogen storage device into electrical energy and supplying it, an electrical energy conversion storage device, a raw material generation storage device, a heating and cooling device for heating or cooling each device by circulating a heat medium in the hydrogen generator, the hydrogen storage device, and the hydrogen energy supply device. A control method for an energy storage system according to an embodiment includes a power generation prediction step of predicting the amount of power generated by renewable energy, a demand prediction step of predicting the amount of power demand, an external state prediction step of predicting an external state, and an evaluation value a setting step of setting the parameters of, a planning step of creating an operation plan based on the power generation amount, the demand power amount, the external state, and the evaluation value, and an electric energy conversion storage device and raw material generation based on the operation plan and an operation step of operating the storage device, the hydrogen generator, the hydrogen storage device, the hydrogen energy supply device, and the heating and cooling device.

本実施の形態によれば、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 According to the present embodiment, energy utilization efficiency can be improved.

図1は、実施の形態によるエネルギー貯蔵システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an energy storage system according to an embodiment. 図2は、図1の制御装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the control device of FIG. 図3は、図2の発電予測部により予測される再生可能エネルギーによる発電量の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the amount of power generated by renewable energy predicted by the power generation prediction unit in FIG. 2 . 図4は、図2の需要予測部により予測される需要電力量の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of power demand predicted by the demand prediction unit in FIG. 2 . 図5は、図2の外部状態予測部により予測される気温の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of temperatures predicted by the external state prediction unit in FIG. 図6は、図2の計画作成部により予測される再生可能エネルギーの余剰電力量の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the surplus power amount of renewable energy predicted by the plan creating unit in FIG. 2 . 図7は、図2の計画作成部により予測される原料生成貯蔵装置に貯蔵された原料の水の温度の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the temperature of the raw material water stored in the raw material generation storage device predicted by the planning section of FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態によるエネルギー貯蔵システムについて説明する。 An energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
まず、図1~図7を参照して、第1の実施の形態によるエネルギー貯蔵システムについて説明する。
(First embodiment)
First, an energy storage system according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

図1に示すように、本実施の形態によるエネルギー貯蔵システム1は、電気エネルギー変換貯蔵装置10と、原料生成貯蔵装置20と、水素生成装置30と、水素貯蔵装置40と、水素エネルギー供給装置50と、加熱冷却装置60と、制御装置70と、を含んでいる。 As shown in FIG. 1, an energy storage system 1 according to the present embodiment includes an electrical energy conversion storage device 10, a raw material generation storage device 20, a hydrogen generation device 30, a hydrogen storage device 40, and a hydrogen energy supply device 50. , a heating and cooling device 60 , and a control device 70 .

電気エネルギー変換貯蔵装置10は、再生可能エネルギーE1を電気エネルギーE2に変換し貯蔵するように構成されている。再生可能エネルギーE1は、例えば、太陽光、風力、地熱である。再生可能エネルギーE1が太陽光である場合、太陽光である再生可能エネルギーE1は、太陽光発電(PV)により電気エネルギーE2に変換される。再生可能エネルギーE1が風力である場合、風力である再生可能エネルギーE1は、ウインドファーム(WF)により電気エネルギーE2に変換される。再生可能エネルギーE1が地熱である場合、地熱である再生可能エネルギーE1は、バイナリ発電により電気エネルギーE2に変換される。変換された電気エネルギーE2は、例えば、二次電池に貯蔵される。電気エネルギー変換貯蔵装置10に貯蔵された電気エネルギーE2は、原料生成貯蔵装置20及び水素生成装置30に供給することができる。 The electrical energy conversion and storage device 10 is configured to convert renewable energy E1 into electrical energy E2 and store it. Renewable energy E1 is, for example, sunlight, wind power, and geothermal power. When the renewable energy E1 is sunlight, the renewable energy E1 which is sunlight is converted into electric energy E2 by photovoltaic power generation (PV). When the renewable energy E1 is wind power, the wind power renewable energy E1 is converted into electrical energy E2 by a wind farm (WF). When the renewable energy E1 is geothermal, the geothermal renewable energy E1 is converted into electrical energy E2 by binary power generation. The converted electrical energy E2 is stored, for example, in a secondary battery. The electrical energy E2 stored in the electrical energy conversion storage device 10 can be supplied to the raw material generation storage device 20 and the hydrogen generation device 30 .

原料生成貯蔵装置20は、電気エネルギー変換貯蔵装置10に貯蔵された電気エネルギーE1と自然の物質M1とから原料M2を生成し貯蔵するように構成されている。自然の物質M1は、例えば、大地や大気中に存在する物質である。原料M2は、例えば、水、窒素、酸素である。原料M2が水である場合、自然の物質M1は、例えば、地表水、地下水である。この場合、原料生成貯蔵装置20は、地表水や地下水から膜分離や蒸留により水を分離することで原料M2を生成する。原料M2が窒素や酸素である場合、自然の物質M1は、例えば大気である。この場合、原料生成貯蔵装置20は、大気から深冷分離や膜分離により窒素や酸素を分離することで原料M2を生成する。原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2は、水素生成装置30に供給することができる。 The raw material generation and storage device 20 is configured to generate and store a raw material M2 from the electrical energy E1 stored in the electrical energy conversion and storage device 10 and the natural material M1. The natural substance M1 is, for example, a substance existing in the earth or the atmosphere. The raw material M2 is, for example, water, nitrogen, or oxygen. When the raw material M2 is water, the natural substance M1 is, for example, surface water or groundwater. In this case, the raw material production and storage device 20 produces the raw material M2 by separating water from surface water or groundwater by membrane separation or distillation. If the raw material M2 is nitrogen or oxygen, the natural substance M1 is, for example, air. In this case, the raw material production and storage device 20 produces the raw material M2 by separating nitrogen and oxygen from the atmosphere by cryogenic separation or membrane separation. The raw material M2 stored in the raw material generation and storage device 20 can be supplied to the hydrogen generator 30 .

水素生成装置30は、電気エネルギー変換貯蔵装置10に貯蔵された電気エネルギーE2と原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2とから水素H2を生成するように構成されている。水素生成装置30は、例えば、電解装置とその補機とから構成され、電気エネルギーE2と原料M2とから水素H2及び酸素O2を生成する。電解装置は、例えば、陽極及び陰極を含む電極と、固体高分子膜や固体酸化膜等を含む電解質と、を有している。補機は、例えば、熱交換装置、加圧装置、分離精製装置、貯蔵前処理装置等を含んでいる。熱交換装置は、電解装置を熱媒との熱交換により冷却するとともに、水素H2を熱媒との熱交換により冷却する。加圧装置は、原料M2や電解装置を加圧する。分離精製装置は、水素H2から不純物や水分等を分離して水素H2を精製する。この分離には、膜分離式、吸着再生式、深冷式等が含まれ、エネルギーを使用する。貯蔵前処理装置は、貯蔵に適した条件(三態、圧力、温度)になるように水素H2を処理する。この処理には、貯蔵容積が小さくなるように、水素H2を圧縮化して高圧化することや、水素H2を冷却して液化することが含まれ、エネルギーを使用する。圧縮には、圧縮機等で機械的に圧縮する方法と、加圧した電解装置等により化学的に圧縮する方法とがある。液化には、気体を臨界点以下に冷却して液体にすることが含まれる。水素生成装置30により生成された酸素O2は、外部に放出されてもよい。水素生成装置30により生成された水素H2は、水素貯蔵装置40に供給することができる。 The hydrogen generator 30 is configured to generate hydrogen H2 from the electrical energy E2 stored in the electrical energy conversion and storage device 10 and the raw material M2 stored in the raw material generation and storage device 20 . The hydrogen generator 30 is composed of, for example, an electrolytic device and its auxiliary equipment, and generates hydrogen H2 and oxygen O2 from electric energy E2 and raw material M2. An electrolytic device has, for example, electrodes including an anode and a cathode, and an electrolyte including a solid polymer membrane, a solid oxide membrane, or the like. Auxiliary machines include, for example, a heat exchange device, a pressurization device, a separation and purification device, a storage pretreatment device, and the like. The heat exchange device cools the electrolytic device by heat exchange with the heat medium, and cools the hydrogen H2 by heat exchange with the heat medium. The pressurizing device pressurizes the raw material M2 and the electrolytic device. The separation and purification device separates impurities, moisture, etc. from the hydrogen H2 and purifies the hydrogen H2. This separation includes membrane separation, adsorptive regeneration, cryogenic, etc., and uses energy. The storage pretreatment device treats the hydrogen H2 so as to bring it into conditions (three states, pressure, temperature) suitable for storage. This process involves compressing the hydrogen H2 to a higher pressure and cooling the hydrogen H2 to a liquid so that the storage volume is small, and uses energy. Compression includes a method of mechanically compressing with a compressor or the like and a method of chemically compressing with a pressurized electrolytic device or the like. Liquefaction involves cooling a gas below its critical point to a liquid. The oxygen O2 generated by the hydrogen generator 30 may be released to the outside. The hydrogen H2 generated by the hydrogen generator 30 can be supplied to the hydrogen storage device 40. FIG.

水素貯蔵装置40は、水素生成装置30により生成された水素H2を貯蔵するように構成されている。水素貯蔵装置40は、水素H2の貯蔵に適した条件(三態、圧力、温度)で水素H2を貯蔵する。水素貯蔵装置40は、例えば、水素H2を液体水素にして貯蔵したり、水素H2を高圧で圧縮して貯蔵したり、水素H2を水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵したりすることができる。また、水素H2を生成場所から利用場所へ移動させる場合も、水素H2を水素貯蔵装置40に貯蔵して運搬することができる。水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2は、水素エネルギー供給装置50に供給することができる。 The hydrogen storage device 40 is configured to store the hydrogen H2 produced by the hydrogen generator 30 . The hydrogen storage device 40 stores hydrogen H2 under conditions (three states, pressure, temperature) suitable for storing hydrogen H2. The hydrogen storage device 40 can, for example, store the hydrogen H2 as liquid hydrogen, compress the hydrogen H2 at a high pressure and store it, or store the hydrogen H2 after storing it in a hydrogen storage alloy. Also, when moving hydrogen H2 from a generation site to a usage site, hydrogen H2 can be stored in the hydrogen storage device 40 and transported. The hydrogen H 2 stored in the hydrogen storage device 40 can be supplied to the hydrogen energy supply device 50 .

水素エネルギー供給装置50は、水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2の化学エネルギーを電気エネルギーE3に変換し供給するように構成されている。水素エネルギー供給装置50は、例えば、燃料電池やガス燃料発電機である。燃料電池は、例えば、陽極及び陰極を含む電極と、固体高分子膜や固体酸化膜等を含む電解質と、を有している。燃料電池は、水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2と大気からの酸素O2とを電気化学的に反応させることにより、水素H2の化学エネルギーを電気エネルギーE3に変換する。水素エネルギー供給装置50により生成された電気エネルギーE3は、外部に供給することができる。 The hydrogen energy supply device 50 is configured to convert the chemical energy of the hydrogen H2 stored in the hydrogen storage device 40 into electrical energy E3 and supply the electrical energy E3. The hydrogen energy supply device 50 is, for example, a fuel cell or a gas fuel generator. A fuel cell has, for example, electrodes including an anode and a cathode, and an electrolyte including a solid polymer membrane, a solid oxide membrane, or the like. The fuel cell converts the chemical energy of hydrogen H2 into electrical energy E3 by electrochemically reacting hydrogen H2 stored in hydrogen storage device 40 with oxygen O2 from the atmosphere. The electric energy E3 generated by the hydrogen energy supply device 50 can be supplied to the outside.

加熱冷却装置60は、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、及び水素エネルギー供給装置50で熱媒HMを循環させて各装置の加熱または冷却を行うように構成されている。 The heating/cooling device 60 heats or cools each device by circulating the heat medium HM in the electrical energy conversion storage device 10, the raw material generation storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, and the hydrogen energy supply device 50. configured to do so.

電気エネルギー変換貯蔵装置10では、生成された電気エネルギーE2の一部が熱エネルギーに変換される。このため、電気エネルギー変換貯蔵装置10は昇温する。加熱冷却装置60は、電気エネルギー変換貯蔵装置10と熱媒HMとを熱交換することで、電気エネルギー変換貯蔵装置10を冷却する。一般に、装置の温度が高くなると、装置の寿命は短くなる。このため、電気エネルギー変換貯蔵装置10の温度が所定温度よりも大きくならないような温度の熱媒HMで熱交換させる。この熱交換により、熱媒HMは加熱される。 In the electrical energy conversion storage device 10, part of the generated electrical energy E2 is converted into thermal energy. As a result, the temperature of the electrical energy conversion storage device 10 rises. The heating/cooling device 60 cools the electrical energy conversion/storage device 10 by exchanging heat between the electrical energy conversion/storage device 10 and the heat medium HM. Generally, the higher the temperature of the device, the shorter the life of the device. Therefore, heat is exchanged with the heat medium HM having a temperature such that the temperature of the electrical energy conversion storage device 10 does not exceed a predetermined temperature. This heat exchange heats the heat medium HM.

原料生成貯蔵装置20では、原料M2が水である場合、水が貯蔵されている。気温が低い場合、水の温度が低下し、水の温度が氷点下になると、水が凍結し得る。加熱冷却装置60は、原料生成貯蔵装置20に貯蔵されている原料M2の水と熱媒HMとを熱交換することで、原料M2の水を加熱する。これにより、原料M2の水の凍結を防止することができる。この熱交換により、熱媒HMは冷却される。 In the raw material producing and storing device 20, water is stored when the raw material M2 is water. When the air temperature is cold, the temperature of the water drops, and when the temperature of the water drops below freezing, the water can freeze. The heating/cooling device 60 heats the water of the raw material M2 by exchanging heat between the water of the raw material M2 stored in the raw material generation and storage device 20 and the heat medium HM. As a result, freezing of the water of the raw material M2 can be prevented. This heat exchange cools the heat medium HM.

水素生成装置30では、電気エネルギーE2による水素H2の生成時に熱エネルギーが生成される。このため、水素生成装置30は昇温する。加熱冷却装置60は、水素生成装置30と熱媒HMとを熱交換することで、水素生成装置30を冷却する。一般に、電解装置の温度が高くなると、電解効率は高くなる一方、電解装置の寿命は短くなる。このため、電解装置の温度が所定温度よりも大きくならないような温度の熱媒HMで熱交換させる。また、水素H2の精製の吸着再生時に、水素生成装置30と熱媒HMとを熱交換させることで、分離精製装置の吸着筒を冷却する。また、水素H2の圧縮時に、水素生成装置30と熱媒HMとを熱交換させることで、圧縮機等の温度が所定温度よりも大きくならないようにする。これらの熱交換により、熱媒HMは加熱される。 In the hydrogen generator 30, thermal energy is generated when hydrogen H2 is generated from the electric energy E2. As a result, the temperature of the hydrogen generator 30 rises. The heating/cooling device 60 cools the hydrogen generator 30 by exchanging heat between the hydrogen generator 30 and the heat medium HM. In general, the higher the temperature of the electrolyzer, the higher the efficiency of electrolysis, but the shorter the life of the electrolyzer. Therefore, heat is exchanged with the heat medium HM having a temperature such that the temperature of the electrolytic device does not exceed a predetermined temperature. Further, during adsorption regeneration for refining hydrogen H2, heat exchange is performed between the hydrogen generator 30 and the heat medium HM, thereby cooling the adsorption column of the separation refiner. Further, when the hydrogen H2 is compressed, heat is exchanged between the hydrogen generator 30 and the heat medium HM, thereby preventing the temperature of the compressor and the like from becoming higher than a predetermined temperature. The heat medium HM is heated by these heat exchanges.

水素貯蔵装置40では、水素H2が貯蔵されている。エネルギーの利用効率を向上させるため、水素H2は、水素エネルギー供給装置50への水素H2の供給時に加熱される。加熱冷却装置60は、水素貯蔵装置40と熱媒HMとを熱交換することで、水素貯蔵装置40を加熱または冷却する。この熱交換により、熱媒HMは冷却または加熱される。 The hydrogen storage device 40 stores hydrogen H2. The hydrogen H2 is heated when it is supplied to the hydrogen energy supply device 50 in order to improve the energy utilization efficiency. The heating/cooling device 60 heats or cools the hydrogen storage device 40 by exchanging heat between the hydrogen storage device 40 and the heat medium HM. This heat exchange cools or heats the heat medium HM.

水素エネルギー供給装置50では、水素H2の化学エネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。このため、水素エネルギー供給装置50は昇温する。加熱冷却装置60は、水素エネルギー供給装置50と熱媒HMとを熱交換することで、水素エネルギー供給装置50を冷却する。この熱交換により、熱媒HMは加熱される。 In the hydrogen energy supply device 50, part of the chemical energy of hydrogen H2 is converted into thermal energy. As a result, the temperature of the hydrogen energy supply device 50 rises. The heating/cooling device 60 cools the hydrogen energy supply device 50 by exchanging heat between the hydrogen energy supply device 50 and the heat medium HM. This heat exchange heats the heat medium HM.

加熱冷却装置60は、熱媒HMの流量を調整することにより、熱媒HMの温度を調整してもよい。熱媒HMの流量は、例えば、加熱冷却装置60に用いられるポンプの運転条件を変更することにより、調整することができる。 The heating/cooling device 60 may adjust the temperature of the heat medium HM by adjusting the flow rate of the heat medium HM. The flow rate of the heat medium HM can be adjusted, for example, by changing the operating conditions of the pump used in the heating/cooling device 60 .

加熱冷却装置60は、熱媒HMを用いるものであれば、どのような方式であってもよい。加熱冷却装置60は、例えば、ヒートポンプ式熱交換器、ペルチェ式熱交換器、ボルテックスチューブ式熱交換器等であってもよい。また、熱媒HMの温度を調整するために、複数の熱交換器を直列あるいは並列に接続してもよい。 The heating/cooling device 60 may be of any type as long as it uses the heat medium HM. The heating/cooling device 60 may be, for example, a heat pump heat exchanger, a Peltier heat exchanger, a vortex tube heat exchanger, or the like. Also, a plurality of heat exchangers may be connected in series or in parallel to adjust the temperature of the heat medium HM.

加熱冷却装置60は、複数の熱媒HMを有していてもよい。例えば、複数の熱媒HMは、温度の異なる複数の熱媒を含んでいてもよい。そして、気温等の外部状態に応じて、各装置の加熱または冷却を行う熱媒が変更されてもよい。例えば、気温が低い場合、各装置を加熱するように温度の高い熱媒に変更され、気温が高い場合、各装置を冷却するように温度の低い熱媒に変更されてもよい。また例えば、複数の熱媒HMは、液体の熱媒と、気体の熱媒と、を含んでいてもよい。この場合、例えば、(閉じられた)狭い空間の加熱または冷却を行う際は液体の熱媒に変更され、(開かれた)広い空間の加熱または冷却を行う際は気体の熱媒に変更されてもよい。 The heating/cooling device 60 may have a plurality of heat mediums HM. For example, the multiple heat carriers HM may include multiple heat carriers having different temperatures. Then, the heat medium that heats or cools each device may be changed according to external conditions such as air temperature. For example, when the air temperature is low, the heat medium may be changed to a high temperature heat medium so as to heat each device, and when the air temperature is high, it may be changed to a low temperature heat medium so as to cool each device. Further, for example, the plurality of heat carriers HM may include a liquid heat carrier and a gaseous heat carrier. In this case, for example, it is changed to a liquid heat carrier when heating or cooling a small (closed) space, and to a gaseous heat carrier when heating or cooling a large (open) space. may

制御装置70は、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、水素エネルギー供給装置50、及び加熱冷却装置60を制御するように構成されている。制御装置70は、各装置のセンシングデータを定期的に取得する。制御装置70は、再生可能エネルギーによる発電量、需要電力量及び外部状態を予測して、評価値に基づいて、エネルギーの利用効率が高くなるような運転計画を作成し各装置を制御する。運転計画の期間(計画期間)は、例えば、年単位、季節単位、月単位、週単位、あるいは日単位であってもよい。 The control device 70 is configured to control the electrical energy conversion storage device 10 , the raw material generation storage device 20 , the hydrogen generation device 30 , the hydrogen storage device 40 , the hydrogen energy supply device 50 and the heating/cooling device 60 . The control device 70 periodically acquires sensing data of each device. The control device 70 predicts the amount of power generated by renewable energy, the amount of power demand, and the external state, and based on the evaluation values, creates an operation plan that increases the energy utilization efficiency and controls each device. The operation planning period (planned period) may be, for example, yearly, seasonally, monthly, weekly, or daily.

図2に示すように、制御装置70は、記憶部71と、発電予測部72と、需要予測部73と、外部状態予測部74と、設定部75と、計画作成部76と、運転部77と、を有している。 As shown in FIG. 2, the control device 70 includes a storage unit 71, a power generation prediction unit 72, a demand prediction unit 73, an external state prediction unit 74, a setting unit 75, a plan creation unit 76, and an operation unit 77. and have

記憶部71は、発電予測部72による予測に用いられるデータ、需要予測部73による予測に用いられるデータ、及び外部状態予測部74による予測に用いられるデータを記憶している。例えば、記憶部71は、発電予測部72による予測に用いられるデータとして、過去の日時における気象条件(晴/曇/雨)と、過去の日時における気象条件下で実際に電気エネルギー変換貯蔵装置10が変換(発電)した実績発電量とを記憶している。また、記憶部71は、需要予測部73による予測に用いられるデータとして、実績需要電力量を日時や気象条件と共に記憶している。また、記憶部71は、外部状態予測部74での予測に用いられるデータとして、外部状態(例えば、気温)を日時や気象条件と共に記憶している。 The storage unit 71 stores data used for prediction by the power generation prediction unit 72 , data used for prediction by the demand prediction unit 73 , and data used for prediction by the external state prediction unit 74 . For example, the storage unit 71 stores the weather conditions (sunny/cloudy/rainy) at the past date and time as the data used for the prediction by the power generation prediction unit 72, and the actual electric energy conversion storage device 10 under the weather conditions at the past date and time. stores the actual amount of power generated by conversion (power generation). In addition, the storage unit 71 stores actual power demand as data used for prediction by the demand prediction unit 73 together with date and time and weather conditions. The storage unit 71 also stores external conditions (for example, temperature) together with date and time and weather conditions as data used for prediction by the external condition prediction unit 74 .

発電予測部72は、再生可能エネルギーによる発電量を予測する。発電予測部72は、記憶部71にアクセスし、記憶部71に記憶された過去の日時における気象条件(晴/曇/雨)と、その過去の日時における気象条件下で実際に電気エネルギー変換貯蔵装置10が変換(発電)した実績発電量とを取得する。発電予測部72は、取得した情報を、気象条件毎、例えば晴、曇、雨の3つに分類する。発電予測部72は、各気象条件において電気エネルギー変換貯蔵装置10が変換(発電)した実績発電量の確率分布を計算する。発電予測部72は、この実績発電量の確率分布から、計画期間内における発電量を予測する。そして、発電予測部72は、計算結果を記憶部71に記憶する。発電予測部72は、日時に基づく季節毎に実績発電量の確率分布を計算してもよい。これにより、発電予測部72は、予測したい日時により適した各気象条件下で電気エネルギー変換貯蔵装置10が変換(発電)した実績発電量の確率分布を計算することができ、予測したい日時における発電量をより正確に予測することができる。 The power generation prediction unit 72 predicts the amount of power generated by renewable energy. The power generation prediction unit 72 accesses the storage unit 71, and the weather conditions (sunny/cloudy/rainy) at the past date and time stored in the storage unit 71 and the actual electrical energy conversion and storage under the weather conditions at the past date and time. Acquires the actual power generation amount converted (generated) by the device 10 . The power generation prediction unit 72 classifies the acquired information into three weather conditions, for example, fine, cloudy, and rainy. The power generation prediction unit 72 calculates the probability distribution of the actual power generation amount converted (generated) by the electrical energy conversion and storage device 10 under each weather condition. The power generation prediction unit 72 predicts the power generation amount within the planned period from the probability distribution of the actual power generation amount. The power generation prediction unit 72 then stores the calculation result in the storage unit 71 . The power generation prediction unit 72 may calculate the probability distribution of the actual power generation amount for each season based on the date and time. As a result, the power generation prediction unit 72 can calculate the probability distribution of the actual power generation amount converted (generated) by the electrical energy conversion and storage device 10 under each weather condition more suitable for the date and time to be predicted. Quantities can be predicted more accurately.

発電量の確率分布は、確定項と確率項とに分けられてもよい。確定項は、例えば、太陽の仰角や電気エネルギー変換貯蔵装置10の変換効率(発電効率)の関数により表される。確率項は、例えば、日射量の確率分布の関数により表される。太陽の仰角は、例えば、日時から計算することができる。変換効率(発電効率)は、例えば、温度の関数を用いて、気温から計算することができる。温度の関数は、例えば、天候が快晴のときの実績発電量と実績気温に基づく推定発電量との関係から計算することができる。日射量は、例えば、発電量の予測関数を用いて、実績発電量と太陽の仰角と変換効率(発電効率)とから推定することができる。日射量の確率分布は、例えば、気象条件(晴/曇/雨)が同一のときの推定日射量から計算することができる。 The probability distribution of the amount of power generation may be divided into a deterministic term and a stochastic term. The deterministic term is represented by, for example, a function of the elevation angle of the sun and the conversion efficiency (power generation efficiency) of the electrical energy conversion and storage device 10 . The probability term is represented by, for example, a function of the probability distribution of the amount of solar radiation. The elevation angle of the sun can be calculated from the date and time, for example. Conversion efficiency (power generation efficiency) can be calculated from air temperature, for example, using a function of temperature. The temperature function can be calculated, for example, from the relationship between the actual power generation amount when the weather is fine and the estimated power generation amount based on the actual temperature. The amount of solar radiation can be estimated from the actual amount of power generation, the elevation angle of the sun, and the conversion efficiency (power generation efficiency), for example, using a prediction function for the amount of power generation. The probability distribution of the amount of solar radiation can be calculated, for example, from the estimated amount of solar radiation when the weather conditions (sunny/cloudy/rainy) are the same.

需要予測部73は、需要電力量を予測する。需要予測部73は、記憶部71にアクセスし、現在の日時と気象条件に近い条件における過去の実績需要電力量を記憶部71から取得する。需要予測部73は、需要電力量の確率分布を計算し、この需要電力量の確率分布から、計画期間内における需要電力量を予測する。需要電力量の確率分布は、例えば、曜日(平日/休日)が同一で、かつ気象条件(晴/曇/雨)が同一のときの実績需要電力量から計算することができる。需要電力量は、例えば、曜日と気象条件の関数として計算することができる。曜日の需要電力量への影響は、例えば、気象条件が同一のときの需要電力量から計算することができる。気象条件の需要電力量への影響は、例えば、曜日が同一のときの需要電力量から計算することができる。 The demand prediction unit 73 predicts the amount of power demand. The demand forecasting unit 73 accesses the storage unit 71 and acquires from the storage unit 71 the past actual power demand under conditions close to the current date and time and weather conditions. The demand forecasting unit 73 calculates the probability distribution of the amount of power demand, and predicts the amount of power demand within the planning period from the probability distribution of the amount of power demand. The probability distribution of power demand can be calculated, for example, from the actual power demand when the days of the week (weekdays/holidays) are the same and the weather conditions (clear/cloudy/rainy) are the same. Electricity demand can be calculated, for example, as a function of the day of the week and weather conditions. The influence of the day of the week on the power demand can be calculated, for example, from the power demand when the weather conditions are the same. The influence of weather conditions on the amount of power demand can be calculated from the amount of power demand for the same day of the week, for example.

外部状態予測部74は、外部状態を予測する。外部状態予測部74は、記憶部71にアクセスし、現在の日時と気象条件に近い条件における過去の実績外部状態を記憶部71から取得する。外部状態は、例えば、大気の温度、すなわち気温である。外部状態予測部74は、気温の確率分布を計算し、この気温の確率分布から、計画期間内における気温を予測する。気温の確率分布は、例えば、気象条件(晴/曇/雨)が同一のときの実績気温から計算することができる。 The external state prediction unit 74 predicts an external state. The external state prediction unit 74 accesses the storage unit 71 and acquires from the storage unit 71 past actual external states under conditions close to the current date and time and weather conditions. The external condition is, for example, the temperature of the atmosphere, ie the air temperature. The external state prediction unit 74 calculates the temperature probability distribution and predicts the temperature within the planning period from this temperature probability distribution. The temperature probability distribution can be calculated, for example, from actual temperatures under the same weather conditions (clear/cloudy/rainy).

設定部75は、評価値のパラメータを設定する。評価値は、例えば、以下の式により表すことができる。
評価値=Σ(使う価値+BCP価値-運転費用-保守費用)
The setting unit 75 sets parameters for evaluation values. The evaluation value can be represented, for example, by the following formula.
Evaluation value = Σ (use value + BCP value - operation cost - maintenance cost)

ここで、使う価値は、例えば、発電量(kWh)にパラメータの単価(円/kWh)を乗じて得た値(価格)である。BCP価値は、例えば、発電量(kWh)に異常気象時等に付加されるパラメータの単価(円/kWh)を乗じて得た値(価格)である。運転費用は、例えば、各装置の消費電力量(kWh)にパラメータの単価(円/kWh)を乗じて得た値(費用)である。保守費用は、例えば、水の凍結等により装置が故障した際のパラメータの修理費用等である。Σは、総和計算を意味し、計画期間内における各値の総和を計算する。 Here, the value to be used is, for example, the value (price) obtained by multiplying the power generation amount (kWh) by the unit price (yen/kWh) of the parameter. The BCP value is, for example, a value (price) obtained by multiplying the power generation amount (kWh) by the unit price (yen/kWh) of a parameter added during abnormal weather or the like. The operating cost is, for example, a value (cost) obtained by multiplying the power consumption (kWh) of each device by the unit price (yen/kWh) of the parameter. The maintenance cost is, for example, the cost of repairing parameters when the device breaks down due to freezing of water or the like. Σ means summation calculation, and calculates the summation of each value within the planning period.

計画作成部76は、発電予測部72により予測された発電量、需要予測部73により予測された需要電力量、外部状態予測部74により予測された外部状態、及び設定部75により設定されたパラメータでの評価値に基づいて、運転計画を作成する。計画作成部76は、発電予測部72により予測された発電量、需要予測部73により予測された需要電力量、及び外部状態予測部74により予測された外部状態を用いて、各装置の内部状態を予測する。そして、計画作成部76は、設定部75により設定されたパラメータでの評価値が最適となるように、運転計画を作成する。 The plan creation unit 76 calculates the power generation amount predicted by the power generation prediction unit 72, the power demand predicted by the demand prediction unit 73, the external state predicted by the external state prediction unit 74, and the parameters set by the setting unit 75. Create an operation plan based on the evaluation value in The plan creation unit 76 uses the power generation amount predicted by the power generation prediction unit 72, the power demand predicted by the demand prediction unit 73, and the external state predicted by the external state prediction unit 74 to determine the internal state of each device. to predict. Then, the plan creating unit 76 creates an operation plan so that the evaluation value with the parameters set by the setting unit 75 is optimal.

各装置の内部状態は、例えば、各装置の発熱量や温度、各装置に含まれる原料の状態である。装置の発熱量は、例えば、定格運転時の発熱量と、装置の定格電力比とから計算することができる。装置の温度は、例えば、装置の熱容量と、装置の発熱量と、外部への放熱量とから計算することができる。原料の状態は、例えば、三態(気体/液体/固体)である。例えば、原料の水の温度は、熱容量と、装置の発熱量と、外部への放熱量とから計算することができ、水の三態変化、とりわけ水の凍結は、水の温度が氷点下になることから予測することができる。 The internal state of each device is, for example, the calorific value and temperature of each device, and the state of raw materials contained in each device. The calorific value of the device can be calculated from, for example, the calorific value during rated operation and the rated power ratio of the device. The temperature of the device can be calculated, for example, from the heat capacity of the device, the amount of heat generated by the device, and the amount of heat released to the outside. The state of the raw material is, for example, three states (gas/liquid/solid). For example, the temperature of raw material water can be calculated from the heat capacity, the amount of heat generated by the device, and the amount of heat released to the outside. can be predicted from

運転計画には、水素生成装置30による水素H2の生成量、水素エネルギー供給装置50による電気エネルギーE3の生成量、加熱冷却装置60による各装置の加熱量及び冷却量、加熱冷却装置60による加熱または冷却を行う熱媒HMの変更等が含まれる。計画作成部76は、計画期間内において、各装置の初期設定における運転パターンから各装置の内部状態を予測し、評価値を計算する。また、各装置の運転パターンを変更して、その運転パターンから各装置の内部状態を予測し、評価値を計算する。これらを繰り返すことにより、評価値が最適となる運転パターンを決定する。運転パターンは、各装置の制限内(生成量や加熱量、冷却量等の制限範囲内)で変更される。 The operation plan includes the amount of hydrogen H2 generated by the hydrogen generator 30, the amount of electric energy E3 generated by the hydrogen energy supply device 50, the amount of heating and cooling of each device by the heating and cooling device 60, and the heating or cooling by the heating and cooling device 60. A change of the heat medium HM for cooling is included. The plan creation unit 76 predicts the internal state of each device from the operation pattern in the initial setting of each device within the planning period, and calculates an evaluation value. Also, the operation pattern of each device is changed, the internal state of each device is predicted from the operation pattern, and an evaluation value is calculated. By repeating these steps, an operation pattern with the optimum evaluation value is determined. The operation pattern is changed within the limits of each device (within the limits of the production amount, heating amount, cooling amount, etc.).

例えば、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2の水が凍結した場合、保守費用が高くなるように評価値のパラメータを設定する。この場合、原料生成貯蔵装置20の運転時間を長くしたり、加熱冷却装置60による原料生成貯蔵装置20の加熱量を増やしたりして、原料M2の水の凍結を防止するように、運転計画を作成する。 For example, when the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 freezes, the parameter of the evaluation value is set so that the maintenance cost becomes high. In this case, the operating time of the raw material production and storage device 20 is lengthened, or the amount of heating of the raw material production and storage device 20 by the heating and cooling device 60 is increased, so as to prevent the water of the raw material M2 from freezing. create.

運転部77は、運転計画に基づいて、各装置、すなわち、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、水素エネルギー供給装置50、及び加熱冷却装置60を運転する。例えば、運転部77は、上記運転計画に基づき、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2の水と加熱冷却装置60の熱媒HMとを熱交換して、原料M2の水を加熱し、原料M2の水の凍結を防止するように、加熱冷却装置60を運転する。 The operation unit 77 operates each device, that is, the electrical energy conversion and storage device 10, the raw material generation and storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, the hydrogen energy supply device 50, and the heating and cooling device 60, based on the operation plan. to drive. For example, the operation unit 77 heats the water of the raw material M2 by exchanging heat between the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 and the heat medium HM of the heating/cooling device 60 based on the operation plan, The heating/cooling device 60 is operated so as to prevent freezing of the water of the raw material M2.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.

エネルギー貯蔵システム1が稼働すると、電気エネルギー変換貯蔵装置10により、太陽光等の再生可能エネルギーE1が電気エネルギーE2に変換され貯蔵される。 When the energy storage system 1 operates, the electrical energy conversion storage device 10 converts renewable energy E1 such as sunlight into electrical energy E2 and stores the electrical energy.

電気エネルギー変換貯蔵装置10に貯蔵された電気エネルギーE2は、原料生成貯蔵装置20に供給され、原料生成貯蔵装置20により、電気エネルギーE2と自然の物質M1である地表水や地下水から原料M2の水が生成される。 The electric energy E2 stored in the electric energy conversion and storage device 10 is supplied to the raw material generation and storage device 20, and the raw material generation and storage device 20 converts the electric energy E2 and the water of the raw material M2 from surface water and groundwater, which are natural substances M1. is generated.

また、電気エネルギーE2及び原料M2は、水素生成装置30に供給され、水素生成装置30により、電気エネルギーE2と原料M2とから水素H2及び酸素O2が生成される。 The electric energy E2 and the raw material M2 are supplied to the hydrogen generator 30, and the hydrogen generator 30 generates hydrogen H2 and oxygen O2 from the electric energy E2 and the raw material M2.

水素生成装置30により生成された酸素O2は、外部に放出される。また、水素生成装置30により生成された水素H2は、水素貯蔵装置40に供給され貯蔵される。 Oxygen O2 generated by the hydrogen generator 30 is released to the outside. Further, the hydrogen H2 generated by the hydrogen generator 30 is supplied to the hydrogen storage device 40 and stored.

水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2は、水素エネルギー供給装置50に供給され、水素エネルギー供給装置50により、水素H2と大気からの酸素O2とが電気化学的に反応し、水素H2の化学エネルギーが電気エネルギーE3に変換される。 The hydrogen H2 stored in the hydrogen storage device 40 is supplied to the hydrogen energy supply device 50. The hydrogen energy supply device 50 electrochemically reacts the hydrogen H2 with oxygen O2 from the atmosphere to generate the chemical energy of the hydrogen H2. is converted into electrical energy E3.

水素エネルギー供給装置50により生成された電気エネルギーE3は、外部に供給される。 The electric energy E3 generated by the hydrogen energy supply device 50 is supplied to the outside.

また、加熱冷却装置60の熱媒HMが、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、及び水素エネルギー供給装置50で循環し、各装置の加熱または冷却を行う。 In addition, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 circulates in the electric energy conversion storage device 10, the raw material generation storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, and the hydrogen energy supply device 50, and heats or heats each device. Allow to cool.

より具体的には、加熱冷却装置60の熱媒HMは、電気エネルギー変換貯蔵装置10と熱交換し、電気エネルギー変換貯蔵装置10を冷却する。この熱交換により、熱媒HMは加熱される。 More specifically, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 exchanges heat with the electrical energy conversion and storage device 10 to cool the electrical energy conversion and storage device 10 . This heat exchange heats the heat medium HM.

また、加熱冷却装置60の熱媒HMは、原料生成貯蔵装置20に貯蔵されている原料M2の水と熱交換し、原料M2の水を加熱する。この熱交換により、熱媒HMは冷却される。 In addition, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 exchanges heat with the water of the raw material M2 stored in the raw material generation and storage device 20 to heat the water of the raw material M2. This heat exchange cools the heat medium HM.

また、加熱冷却装置60の熱媒HMは、水素生成装置30と熱交換し、水素生成装置30を冷却する。この熱交換により、熱媒HMは加熱される。 Also, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 exchanges heat with the hydrogen generator 30 to cool the hydrogen generator 30 . This heat exchange heats the heat medium HM.

また、加熱冷却装置60の熱媒HMは、水素貯蔵装置40と熱交換し、水素貯蔵装置40を加熱または冷却する。この熱交換により、熱媒HMは冷却または加熱される。 Heat medium HM of heating/cooling device 60 heat-exchanges with hydrogen storage device 40 to heat or cool hydrogen storage device 40 . This heat exchange cools or heats the heat medium HM.

また、加熱冷却装置60の熱媒HMは、水素エネルギー供給装置50と熱交換し、水素エネルギー供給装置50を冷却する。この熱交換により、熱媒HMは加熱される。 Also, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 exchanges heat with the hydrogen energy supply device 50 to cool the hydrogen energy supply device 50 . This heat exchange heats the heat medium HM.

ここで、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、水素エネルギー供給装置50、及び加熱冷却装置60は、制御装置70により制御される。以下、本実施の形態によるエネルギー貯蔵システム1の制御方法について説明する。 Here, the electric energy conversion storage device 10 , the raw material generation storage device 20 , the hydrogen generation device 30 , the hydrogen storage device 40 , the hydrogen energy supply device 50 and the heating/cooling device 60 are controlled by the control device 70 . A control method for the energy storage system 1 according to this embodiment will be described below.

まず、発電予測部72により、再生可能エネルギーE1による発電量が予測される(発電予測工程)。例えば、記憶部71に記憶された過去の日時における気象条件(晴/曇/雨)と、その過去の日時における気象条件下で実際に電気エネルギー変換貯蔵装置10が変換(発電)した実績発電量とに基づいて、実績発電量の確率分布が計算され、この実績発電量の確率分布から、計画期間内における発電量が予測される。 First, the power generation prediction unit 72 predicts the amount of power generated by the renewable energy E1 (power generation prediction step). For example, the weather conditions (sunny/cloudy/rainy) at the past date and time stored in the storage unit 71 and the actual power generation amount actually converted (generated) by the electrical energy conversion storage device 10 under the weather conditions at the past date and time Based on , the probability distribution of the actual power generation amount is calculated, and the power generation amount within the planning period is predicted from the probability distribution of the actual power generation amount.

図3に、発電予測部72により予測される再生可能エネルギーによる発電量の例を示す。ここで、計画期間は1日である。図3において、縦軸は発電量S(kWh:例えば発電電力の1時間平均)を示し、横軸は時刻tを示している。図3の(a)のグラフは、快晴時の太陽光発電による発電量を示し、図3の(b)のグラフは、曇り時の太陽光発電による発電量を示している。図3の(a)のグラフは、図3の(b)のグラフよりも全体的に発電量が多くなっている。図3に示す例においては、いずれの発電量も昼12時頃にピークになっている。 FIG. 3 shows an example of the amount of power generated by renewable energy predicted by the power generation prediction unit 72 . Here, the planning period is one day. In FIG. 3, the vertical axis indicates the amount of power generation S (kWh: for example, an hourly average of generated power), and the horizontal axis indicates time t. The graph in (a) of FIG. 3 shows the amount of power generated by photovoltaic power generation in fine weather, and the graph in (b) of FIG. 3 shows the amount of power generated by photovoltaic power generation in cloudy weather. The graph in (a) of FIG. 3 shows a larger amount of power generation as a whole than the graph in (b) of FIG. 3 . In the example shown in FIG. 3, all power generation amounts peak around 12:00 noon.

次に、需要予測部73により、需要電力量が予測される(需要予測工程)。例えば、現在の日時と気象条件に近い条件における過去の実績需要電力量に基づいて、需要電力量の確率分布が計算され、この需要電力量の確率分布から、計画期間内における需要電力量が予測される。 Next, the demand prediction unit 73 predicts the power demand (demand prediction step). For example, the probability distribution of power demand is calculated based on past actual power demand under conditions close to the current date and time and weather conditions, and the power demand within the planned period is predicted from this probability distribution of power demand. be done.

図4に、需要予測部73により予測される需要電力量の例を示す。図4において、縦軸は需要電力量D(kWh:例えば需要電力の1時間平均)を示し、横軸は時刻tを示している。図4に示す例においては、需要電力は夕刻18時頃にピークになっている。 FIG. 4 shows an example of power demand predicted by the demand prediction unit 73 . In FIG. 4, the vertical axis indicates the amount of power demand D (kWh: for example, an hourly average of power demand), and the horizontal axis indicates time t. In the example shown in FIG. 4, the power demand peaks around 18:00 in the evening.

続いて、外部状態予測部74により、外部状態が予測される(外部状態予測工程)。例えば、現在の日時と気象条件に近い条件における過去の実績外部状態に基づいて、気温の確率分布が計算され、この気温の確率分布から、計画期間内における気温が予測される。 Subsequently, the external state prediction unit 74 predicts the external state (external state prediction step). For example, a temperature probability distribution is calculated based on past actual external conditions under conditions close to the current date and time and weather conditions, and the temperature within the planning period is predicted from this temperature probability distribution.

図5に、外部状態予測部74により予測される気温の例を示す。図5において、縦軸は温度T(℃)を示し、横軸は時刻tを示している。図5に示す例においては、気温は午後14時頃にピークになっている。 FIG. 5 shows an example of temperature predicted by the external state prediction unit 74. In FIG. In FIG. 5, the vertical axis indicates temperature T (° C.) and the horizontal axis indicates time t. In the example shown in FIG. 5, the temperature peaks around 14:00.

また、設定部75により、評価値のパラメータが設定される(設定工程)。例えば、評価値は、使う価値とBCP価値の計画期間内における総和から運転費用と保守費用の計画期間内における総和を減算した値として計算される。保守費用には、原料M2の水の凍結等により装置が故障した際の修理費用が含まれる。すなわち、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2の水が凍結した場合、保守費用が高くなり、評価値は低くなる。 Also, the setting unit 75 sets parameters for the evaluation values (setting step). For example, the evaluation value is calculated as a value obtained by subtracting the total sum of operating costs and maintenance costs within the planned period from the total sum of the value of use and the BCP value within the planned period. The maintenance costs include repair costs when the device breaks down due to freezing of the water of the raw material M2 or the like. That is, when the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 freezes, the maintenance cost increases and the evaluation value decreases.

次に、計画作成部76により、発電予測部72により予測された発電量、需要予測部73により予測された需要電力量、外部状態予測部74により予測された外部状態、及び設定部75により設定されたパラメータでの評価値に基づいて、運転計画が作成される(計画作成工程)。まず、計画作成部76により、発電予測部72により予測された発電量、需要予測部73により予測された需要電力量、及び外部状態予測部74により予測された外部状態に基づいて、各装置の発熱量や温度、各装置に含まれる原料の状態等の内部状態が予測される。そして、設定部75により設定されたパラメータでの評価値が最適となるように、運転計画が作成される。以下、図6及び図7を用いて運転計画の作成の例を説明する。 Next, the plan creation unit 76 generates the power generation predicted by the power generation prediction unit 72, the power demand predicted by the demand prediction unit 73, the external state predicted by the external state prediction unit 74, and the setting by the setting unit 75. An operation plan is created based on the evaluation values of the parameters obtained (plan creation step). First, the plan creation unit 76 determines the power generation amount predicted by the power generation prediction unit 72, the power demand predicted by the demand prediction unit 73, and the external state predicted by the external state prediction unit 74. Internal states such as the amount of heat generated, the temperature, and the state of raw materials contained in each device are predicted. Then, an operation plan is created so that the evaluation value with the parameters set by the setting unit 75 is optimal. An example of creating an operation plan will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.

図6に、計画作成部76により予測される再生可能エネルギーの余剰発電量の例を示す。再生可能エネルギーの余剰発電量は、発電予測部72により予測された発電量Sと、需要予測部73により予測された需要電力量Dとの差分から予測することができる。図6の(a)のグラフは、図4の(a)のグラフと図5のグラフとの差分を示し、図6の(b)のグラフは、図4の(b)のグラフと図5のグラフとの差分を示している。 FIG. 6 shows an example of the surplus power generation amount of renewable energy predicted by the plan creation unit 76 . The surplus power generation amount of renewable energy can be predicted from the difference between the power generation amount S predicted by the power generation prediction unit 72 and the power demand amount D predicted by the demand prediction unit 73 . The graph in FIG. 6(a) shows the difference between the graph in FIG. 4(a) and the graph in FIG. 5, and the graph in FIG. 6(b) shows the graph in FIG. shows the difference from the graph of

図6の(a)のグラフの場合、朝6時頃から夕刻18時頃までの時間帯において発電量Sが需要電力量Dを上回っており、特に昼12時頃において発電量Sが需要電力量Dを大幅に上回っている。このため、この時間帯において、水素生成装置30により水素H2を生成するように、運転計画を作成する。また、この場合、水素生成装置30が発熱し、水素生成装置30の温度が上昇する。このため、この時間帯において、加熱冷却装置60の熱媒HMと水素生成装置30とを熱交換し、水素生成装置30を冷却するように、運転計画を作成する。 In the case of the graph of (a) of FIG. 6, the amount of power generation S exceeds the amount of power demand D in the time period from about 6:00 in the morning to about 18:00 in the evening. It greatly exceeds the quantity D. Therefore, an operation plan is created so that the hydrogen generator 30 generates hydrogen H2 during this time period. Moreover, in this case, the hydrogen generator 30 generates heat, and the temperature of the hydrogen generator 30 rises. Therefore, an operation plan is created so that the heat medium HM of the heating/cooling device 60 and the hydrogen generator 30 are heat-exchanged and the hydrogen generator 30 is cooled during this period of time.

また、図6の(b)のグラフの場合、すべての時間帯において需要電力量Dが発電量Sを上回っており、特に夕刻18時頃において需要電力量Dが発電量Sを大幅に上回っている。このため、外部に適切に電力を供給するために、この時間帯において、水素エネルギー供給装置50により電気エネルギーE3を生成するように、運転計画を作成する。また、この場合、水素エネルギー供給装置50が発熱する。このため、この時間帯において、加熱冷却装置60の熱媒HMと水素エネルギー供給装置50とを熱交換し、水素エネルギー供給装置50を冷却するように、運転計画を作成する。 In addition, in the case of the graph of (b) of FIG. 6, the power demand D exceeds the power generation S in all time zones, and in particular around 18:00 in the evening, the power demand D significantly exceeds the power generation S. there is Therefore, in order to appropriately supply power to the outside, an operation plan is created so that the hydrogen energy supply device 50 generates the electric energy E3 during this time period. Also, in this case, the hydrogen energy supply device 50 generates heat. Therefore, an operation plan is created so that the heat medium HM of the heating/cooling device 60 and the hydrogen energy supply device 50 are heat-exchanged and the hydrogen energy supply device 50 is cooled during this time period.

また、図7に、計画作成部76により予測される原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2の水の温度の例を示す。図7において、縦軸は温度T(℃)を示し、横軸は時刻tを示している。図7の(a)のグラフ(破線)は、図5のグラフと同様の気温を示し、図7の(b)のグラフ(実線)は、原料M2の水の温度を示している。原料M2の水の温度は、外部状態予測部74により予測された気温から予測することができる。図7に示すように、原料M2の水の温度は、気温に対して少し遅れて変化している。 FIG. 7 shows an example of the temperature of the water of the raw material M2 stored in the raw material generation storage device 20 predicted by the planning unit 76. As shown in FIG. In FIG. 7, the vertical axis indicates temperature T (° C.) and the horizontal axis indicates time t. The graph (dashed line) in FIG. 7(a) shows the same air temperature as the graph in FIG. 5, and the graph (solid line) in FIG. 7(b) shows the temperature of the water of the raw material M2. The temperature of the water of the raw material M2 can be predicted from the air temperature predicted by the external state prediction section 74 . As shown in FIG. 7, the temperature of the water of the raw material M2 changes slightly behind the air temperature.

図7に示すように、原料M2の水の温度は、深夜24時以降において氷点下になっている。このため、この時間帯において原料M2の水は凍結し得る。原料M2の水が凍結した場合、保守費用が増大し、評価値は低くなる。このため、図7の(b’)のグラフ(一点鎖線)に示すように、原料M2の水が凍結する前の時間帯、例えば昼頃において、加熱冷却装置60により原料生成貯蔵装置20を加熱して原料M2の水の温度を上昇させ、深夜における原料M2の水の凍結を防止するように、運転計画を作成する。この原料生成貯蔵装置20の加熱には、水素生成装置30の熱エネルギーが用いられてもよい。すなわち、図6の(a)のグラフのような場合において、水素生成装置30と熱交換することにより加熱された加熱冷却装置60の熱媒HMの熱エネルギーを用いて、原料M2の水を加熱してもよい。また、原料生成貯蔵装置20の加熱に、水素エネルギー供給装置50の熱エネルギーが用いられてもよい。すなわち、図6の(b)のグラフのような場合において、水素エネルギー供給装置50と熱交換することにより加熱された加熱冷却装置60の熱媒HMの熱エネルギーを用いて、原料M2の水を加熱してもよい。これにより、原料M2の水の凍結を防止することができ、評価値が高くなるような、運転計画を作成することができる。 As shown in FIG. 7, the temperature of the water of the raw material M2 is below freezing after midnight. Therefore, the water of the raw material M2 can freeze during this period of time. If the water in raw material M2 freezes, the maintenance cost will increase and the rating will be low. Therefore, as shown in the graph (chain line) of (b′) in FIG. 7, the heating and cooling device 60 heats the raw material production and storage device 20 in a time zone before the water of the raw material M2 freezes, for example, around noon. Then, an operation plan is created so as to raise the temperature of the water of the raw material M2 and prevent the water of the raw material M2 from freezing in the middle of the night. Thermal energy of the hydrogen generator 30 may be used to heat the raw material generation storage device 20 . That is, in the case shown in the graph of FIG. 6(a), the water of the raw material M2 is heated using the thermal energy of the heat medium HM of the heating/cooling device 60 heated by heat exchange with the hydrogen generator 30. You may Also, the thermal energy of the hydrogen energy supply device 50 may be used to heat the raw material generation and storage device 20 . That is, in the case shown in the graph of FIG. 6B, the heat energy of the heat medium HM of the heating/cooling device 60 heated by heat exchange with the hydrogen energy supply device 50 is used to convert the water of the raw material M2. May be heated. As a result, it is possible to prevent freezing of the water of the raw material M2 and create an operation plan that increases the evaluation value.

そして、運転部77により、上記のような運転計画に基づいて、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、水素エネルギー供給装置50、及び加熱冷却装置60が運転される(運転工程)。 Based on the above operation plan, the operation unit 77 operates the electrical energy conversion and storage device 10, the raw material generation and storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, the hydrogen energy supply device 50, and the heating and cooling device. 60 is operated (operating step).

このようにして、制御装置70により、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、水素エネルギー供給装置50、及び加熱冷却装置60が制御される。 In this way, the control device 70 controls the electric energy conversion storage device 10 , the raw material generation storage device 20 , the hydrogen generation device 30 , the hydrogen storage device 40 , the hydrogen energy supply device 50 and the heating/cooling device 60 .

このように本実施の形態によれば、発電予測部72により予測された発電量、需要予測部73により予測された需要電力量、外部状態予測部74により予測された外部状態、及び設定部75により設定されたパラメータでの評価値に基づいて、運転計画が作成される。このことにより、再生可能エネルギーによる発電量、需要電力量、及び外部状態を考慮して、エネルギー貯蔵システム1の各装置を運転することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Thus, according to the present embodiment, the power generation amount predicted by the power generation prediction unit 72, the power demand predicted by the demand prediction unit 73, the external state predicted by the external state prediction unit 74, and the setting unit 75 An operation plan is created based on the evaluation values of the parameters set by. As a result, each device of the energy storage system 1 can be operated in consideration of the amount of power generated by renewable energy, the amount of power demand, and the external state. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

また、本実施の形態によれば、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2の水の凍結を防止するように、運転計画が作成される。このことにより、計画期間内において、水素生成装置30に用いる原料M2の水が凍結しないように、各装置を運転することができる。このため、装置の保守費用を抑制することができるとともに、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the operation plan is created so as to prevent the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 from freezing. As a result, each device can be operated so that the water of the raw material M2 used in the hydrogen generator 30 does not freeze within the planned period. Therefore, it is possible to reduce the maintenance cost of the device and improve the energy utilization efficiency.

また、本実施の形態によれば、水素生成装置30または水素エネルギー供給装置50と熱交換することにより加熱された熱媒HMの熱エネルギーを用いて、原料M2の水の凍結を防止するように、運転計画が作成される。このことにより、水素生成装置30または水素エネルギー供給装置50により生成された熱エネルギーを、原料M2の水の凍結を防止するためのエネルギーとして、有効に活用することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the thermal energy of the heat medium HM heated by heat exchange with the hydrogen generator 30 or the hydrogen energy supply device 50 is used to prevent the water of the raw material M2 from freezing. , an operation plan is created. As a result, the thermal energy generated by the hydrogen generator 30 or the hydrogen energy supply device 50 can be effectively utilized as energy for preventing the water of the raw material M2 from freezing. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

また、本実施の形態によれば、加熱冷却装置60は、複数の熱媒HMを有し、外部状態に応じて、加熱または冷却を行う熱媒HMが変更される。このことにより、気温等の外部状態に応じて、効率的に各装置の加熱または冷却を行うことができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Moreover, according to the present embodiment, the heating/cooling device 60 has a plurality of heat mediums HM, and the heat medium HM for heating or cooling is changed according to the external state. As a result, each device can be efficiently heated or cooled according to external conditions such as air temperature. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態によるエネルギー貯蔵システムについて説明する。
(Second embodiment)
Next, an energy storage system according to a second embodiment will be described.

第2の実施の形態においては、電気エネルギー変換貯蔵装置、水素生成装置、及び水素エネルギー供給装置のいずれかで生成された熱エネルギーを貯蔵する熱エネルギー貯蔵装置が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図1~図7に示す第1の実施の形態と略同一である。 The second embodiment is mainly different in that a thermal energy storage device for storing thermal energy generated by any one of the electrical energy conversion storage device, the hydrogen generation device, and the hydrogen energy supply device is provided. , and other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

本実施の形態によるエネルギー貯蔵システム1は、熱エネルギー貯蔵装置80を更に含んでいる。熱エネルギー貯蔵装置80は任意の位置に配置されていてもよい。 The energy storage system 1 according to this embodiment further includes a thermal energy storage device 80 . Thermal energy storage device 80 may be placed at any location.

熱エネルギー貯蔵装置80は、電気エネルギー変換貯蔵装置10、水素生成装置30、及び水素エネルギー供給装置50のいずれかで生成された熱エネルギーを貯蔵するように構成されている。例えば、熱エネルギー貯蔵装置80は、水素エネルギー供給装置50で生成された熱エネルギーを貯蔵してもよい。この場合、熱エネルギー貯蔵装置80は、例えば、水素エネルギー供給装置50の燃料電池により生成された高温の水(お湯)を貯蔵する貯湯槽であってもよい。この場合、熱エネルギー貯蔵装置80は、水素エネルギー供給装置50と加熱冷却装置60との間に配置されてもよい。 Thermal energy storage device 80 is configured to store thermal energy generated by any of electrical energy conversion storage device 10 , hydrogen generation device 30 , and hydrogen energy supply device 50 . For example, thermal energy storage device 80 may store thermal energy generated by hydrogen energy supply device 50 . In this case, the thermal energy storage device 80 may be, for example, a hot water storage tank that stores hot water (hot water) generated by the fuel cell of the hydrogen energy supply device 50 . In this case, the thermal energy storage device 80 may be arranged between the hydrogen energy supply device 50 and the heating and cooling device 60 .

加熱冷却装置60は、熱エネルギー貯蔵装置80に貯蔵された熱エネルギーを用いて、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M1及び水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2を加熱する。すなわち、加熱冷却装置60は、熱エネルギー貯蔵装置80と熱交換することにより加熱された熱媒HMの熱エネルギーを用いて、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M2や水素貯蔵装置40に貯蔵された水素H2を加熱する。 The heating/cooling device 60 uses the thermal energy stored in the thermal energy storage device 80 to heat the raw material M1 stored in the raw material generation storage device 20 and the hydrogen H2 stored in the hydrogen storage device 40 . That is, the heating/cooling device 60 uses the thermal energy of the heat medium HM heated by heat exchange with the thermal energy storage device 80 to store the raw material M2 stored in the raw material generation and storage device 20 and the hydrogen storage device 40. The hydrogen H2 is heated.

熱エネルギー貯蔵装置80は、例えば、気温が高い昼間に熱エネルギーを貯蔵し、気温が低い夜間に熱エネルギーを放出するようにしてもよい。ただし、熱エネルギーの貯蔵の際にエネルギーロスが生じるため、そのエネルギーロスも考慮して、計画期間内において全体としてのエネルギーの利用効率が向上するように、運転計画を作成する。 The thermal energy storage device 80 may, for example, store thermal energy during the day when the temperature is high and release thermal energy during the night when the temperature is low. However, since energy loss occurs when thermal energy is stored, an operation plan is created in consideration of the energy loss so as to improve the overall energy utilization efficiency within the planning period.

熱エネルギー貯蔵装置80は、複数の蓄熱材を有していてもよい。例えば、複数の蓄熱材は、上述した貯湯槽と、水素吸蔵合金と、を含んでいてもよい。水素吸蔵合金は、水素H2を吸蔵する際に発熱し、水素H2を放出する際に吸熱する。すなわち、水素吸蔵合金は、水素H2を吸蔵する際に熱エネルギーを放出し、水素H2を放出する際に熱エネルギーを吸収する。貯湯槽は、外部へ熱エネルギーをロスしやすいのに対して、水素吸蔵合金は、外部へ熱エネルギーをロスしにくく、長期間の貯蔵に適している。このため、貯蔵期間に応じて、熱エネルギーを貯蔵する蓄熱材が変更されてもよい。例えば、貯蔵期間が長い場合、貯湯槽に貯蔵されたお湯の温度が低下し、熱エネルギーのロスが生じてしまうため、熱エネルギーを水素吸蔵合金に貯蔵するようにしてもよい。また、外部状態に応じて、熱エネルギーを貯蔵する蓄熱材が変更されてもよい。例えば、気温が低い場合、熱エネルギーを放出して各装置を加熱する蓄熱材に熱エネルギーを貯蔵し、気温が高い場合、熱エネルギーを吸収して各装置を冷却する蓄熱材に熱エネルギーを貯蔵するようにしてもよい。 The thermal energy storage device 80 may have multiple heat storage materials. For example, the multiple heat storage materials may include the hot water storage tank and the hydrogen storage alloy described above. The hydrogen storage alloy generates heat when absorbing hydrogen H2 and absorbs heat when releasing hydrogen H2. That is, the hydrogen storage alloy releases thermal energy when storing hydrogen H2, and absorbs thermal energy when releasing hydrogen H2. Hot water storage tanks tend to lose heat energy to the outside, whereas hydrogen storage alloys are less likely to lose heat energy to the outside and are suitable for long-term storage. Therefore, the heat storage material that stores the thermal energy may be changed according to the storage period. For example, if the storage period is long, the temperature of the hot water stored in the hot water tank will drop, resulting in loss of thermal energy. Therefore, thermal energy may be stored in a hydrogen storage alloy. Also, the heat storage material that stores the thermal energy may be changed according to the external conditions. For example, when the temperature is low, thermal energy is stored in a heat storage material that emits thermal energy and heats each device, and when the temperature is high, thermal energy is stored in a heat storage material that absorbs thermal energy and cools each device. You may make it

熱エネルギー貯蔵装置80の蓄熱材が水素吸蔵合金である場合、水素吸蔵合金は水素H2の吸蔵及び放出を行うため、図1に示すように、水素貯蔵装置40が熱エネルギー貯蔵装置80を兼ねていてもよい。 When the heat storage material of the thermal energy storage device 80 is a hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy stores and releases hydrogen H2. Therefore, as shown in FIG. may

熱エネルギー貯蔵装置80は、複数の水素吸蔵合金を有していてもよい。この場合、水素吸蔵合金の間で水素H2を循環させて、加熱冷却装置60の熱媒HMを加熱または冷却してもよい。例えば、各水素吸蔵合金が水素H2を吸蔵する際に生じる熱エネルギーにより、加熱冷却装置60の熱媒HMを加熱してもよい。また例えば、各水素吸蔵合金が水素H2を放出する際に、加熱冷却装置60の熱媒HMを冷却してもよい。 Thermal energy storage device 80 may comprise multiple hydrogen storage alloys. In this case, the hydrogen H2 may be circulated between the hydrogen storage alloys to heat or cool the heat medium HM of the heating/cooling device 60 . For example, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 may be heated by thermal energy generated when each hydrogen storage alloy stores hydrogen H2. Further, for example, the heat medium HM of the heating/cooling device 60 may be cooled when each hydrogen storage alloy releases hydrogen H2.

また、水素貯蔵装置40が水素H2を液体水素にして貯蔵する場合、液体水素は気化時に吸熱するため、この場合も、水素貯蔵装置40を熱エネルギー貯蔵装置80として用いることができる。 When the hydrogen storage device 40 stores the hydrogen H2 as liquid hydrogen, the liquid hydrogen absorbs heat when vaporized.

熱エネルギー貯蔵装置80は、制御装置70により制御される。このため、上述した熱エネルギー貯蔵装置80の運転は、計画作成部76が作成した運転計画に基づいて、行われる。 Thermal energy storage device 80 is controlled by controller 70 . Therefore, the operation of the thermal energy storage device 80 described above is performed based on the operation plan created by the plan creation unit 76 .

このように本実施の形態によれば、熱エネルギー貯蔵装置80は、電気エネルギー変換貯蔵装置10、水素生成装置30、及び水素エネルギー供給装置50のいずれかで生成された熱エネルギーを貯蔵する熱エネルギー貯蔵装置80が設けられている。このことにより、各装置で生成された熱エネルギーを貯蔵することができ、熱エネルギーを有効に活用することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Thus, according to the present embodiment, the thermal energy storage device 80 stores thermal energy generated by any one of the electrical energy conversion storage device 10, the hydrogen generation device 30, and the hydrogen energy supply device 50. A storage device 80 is provided. As a result, the thermal energy generated by each device can be stored, and the thermal energy can be effectively utilized. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

また、本実施の形態によれば、加熱冷却装置60は、熱エネルギー貯蔵装置80に貯蔵された熱エネルギーを用いて、原料生成貯蔵装置20に貯蔵された原料M1を加熱する。このことにより、熱エネルギー貯蔵装置80により貯蔵された熱エネルギーを、原料M2を加熱するためのエネルギーとして、有効に活用することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, heating/cooling device 60 heats raw material M1 stored in raw material production/storage device 20 using thermal energy stored in thermal energy storage device 80 . As a result, the thermal energy stored by the thermal energy storage device 80 can be effectively utilized as energy for heating the raw material M2. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

また、本実施の形態によれば、熱エネルギー貯蔵装置80の蓄熱材は、水素吸蔵合金を含み、水素吸蔵合金は、水素H2を吸蔵する際に熱エネルギーを放出し、水素H2を放出する際に熱エネルギーを吸収する。このように熱エネルギーの貯蔵に水素吸蔵合金を用いることにより、熱エネルギーを長期間貯蔵することができ、貯蔵期間が長い場合に生じ得る、外部への熱エネルギーのロスを抑制することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。また、水素吸蔵合金は水素H2の吸蔵及び放出を行うことができるため、水素貯蔵装置40を熱エネルギー貯蔵装置80として用いることができる。このため、システムの大型化を抑制することができるとともに、設備コストの増大を抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the heat storage material of the thermal energy storage device 80 includes a hydrogen storage alloy, and the hydrogen storage alloy releases thermal energy when storing hydrogen H2. to absorb heat energy. By using a hydrogen storage alloy for storing thermal energy in this way, thermal energy can be stored for a long period of time, and the loss of thermal energy to the outside that can occur when the storage period is long can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency. In addition, since the hydrogen storage alloy can store and release hydrogen H2, the hydrogen storage device 40 can be used as the thermal energy storage device 80. FIG. Therefore, it is possible to suppress an increase in system size and an increase in equipment cost.

また、本実施の形態によれば、外部状態に応じて、熱エネルギーを貯蔵する蓄熱材が変更される。このことにより、気温等の外部状態に応じて、熱エネルギーを適切な蓄熱材に選択的に貯蔵することができる。このため、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the heat storage material that stores thermal energy is changed according to the external conditions. As a result, thermal energy can be selectively stored in an appropriate heat storage material according to external conditions such as air temperature. Therefore, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

(その他の実施の形態)
次に、その他の実施の形態によるエネルギー貯蔵システムについて説明する。
(Other embodiments)
Next, energy storage systems according to other embodiments will be described.

計画作成部76は、外部状態に応じて、水素エネルギー供給装置50により生成される電気エネルギーと熱エネルギーの比率を変更するように、運転計画を作成してもよい。 The plan creation unit 76 may create an operation plan so as to change the ratio of electrical energy and thermal energy generated by the hydrogen energy supply device 50 according to external conditions.

電気エネルギーと熱エネルギーの比率は、例えば、水素エネルギー供給装置50の燃料電池の運転温度を変更することにより、変更することができる。電気エネルギーと熱エネルギーの比率は、設定部75により設定されたパラメータでの評価値が最適となるように変更される。 The ratio of electrical energy to thermal energy can be changed, for example, by changing the operating temperature of the fuel cell of the hydrogen energy supply device 50 . The ratio of electric energy and thermal energy is changed so that the evaluation value with the parameters set by the setting unit 75 is optimized.

例えば、計画期間内において、気温が低く、原料生成貯蔵装置20に貯蔵されている原料M2の水が凍結する可能性がある場合、原料M2の水の凍結を防止するように、原料M2の水を加熱するため、多くの熱エネルギーを要する。このような場合、水素エネルギー供給装置50により生成される電気エネルギーと熱エネルギーの比率を、熱エネルギーが多くなるように変更する。また例えば、計画期間内において、気温が高く、原料生成貯蔵装置20に貯蔵されている原料M2の水が凍結する可能性がない場合は、多くの熱エネルギーを要さない。このような場合、水素エネルギー供給装置50により生成される電気エネルギーと熱エネルギーの比率を、電気エネルギーが多くなるように変更する。 For example, during the planning period, when the temperature is low and there is a possibility that the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 will freeze, the water of the raw material M2 is adjusted to prevent the water of the raw material M2 from freezing. requires a lot of heat energy. In such a case, the ratio of electrical energy and thermal energy generated by the hydrogen energy supply device 50 is changed so that thermal energy is increased. Also, for example, if the air temperature is high and there is no possibility that the water of the raw material M2 stored in the raw material production and storage device 20 will freeze within the planning period, much thermal energy is not required. In such a case, the ratio of electrical energy and thermal energy generated by the hydrogen energy supply device 50 is changed so that electrical energy is increased.

このように、気温等の外部状態に応じて、水素エネルギー供給装置50により生成される電気エネルギーと熱エネルギーの比率を変更することにより、全体としてのエネルギーを有効に活用することができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 In this way, by changing the ratio of the electrical energy and the thermal energy generated by the hydrogen energy supply device 50 according to the external conditions such as the temperature, it is possible to effectively utilize the energy as a whole. Utilization efficiency can be improved.

また、上述した実施の形態においては、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、及び水素エネルギー供給装置50がそれぞれ別の装置として構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、電気エネルギー変換貯蔵装置10、原料生成貯蔵装置20、水素生成装置30、水素貯蔵装置40、及び水素エネルギー供給装置50のうちの少なくとも2つが、1つの装置により構成されていてもよい。これにより、システムの大型化を抑制することができるとともに、設備コストの増大を抑制することができる。 In the above-described embodiment, the electric energy conversion and storage device 10, the raw material generation and storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, and the hydrogen energy supply device 50 are configured as separate devices. explained. However, without being limited to this, at least two of the electrical energy conversion and storage device 10, the raw material generation and storage device 20, the hydrogen generation device 30, the hydrogen storage device 40, and the hydrogen energy supply device 50 are combined into one device. It may be configured by As a result, it is possible to suppress an increase in the size of the system and an increase in facility costs.

以上述べた実施の形態によれば、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 According to the embodiment described above, it is possible to improve the energy utilization efficiency.

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。これらの新規な実施の形態は、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。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1:エネルギー貯蔵システム、10:電気エネルギー変換貯蔵装置、20:原料生成貯蔵装置、30:水素生成装置、40:水素貯蔵装置、50:水素エネルギー供給装置、60:加熱冷却装置、70:制御装置、72:発電予測部、73:需要予測部、74:外部状態予測部、75:設定部、76:計画作成部、77:運転部、80:熱エネルギー貯蔵装置、A:大気、E1:再生可能エネルギー、E2:電気エネルギー、E3:電気エネルギー、H2:水素、HM:熱媒、M1:自然の物質、M2:原料、O2:酸素 1: Energy storage system, 10: Electric energy conversion storage device, 20: Raw material generation storage device, 30: Hydrogen generation device, 40: Hydrogen storage device, 50: Hydrogen energy supply device, 60: Heating and cooling device, 70: Control device , 72: Power generation prediction unit, 73: Demand prediction unit, 74: External state prediction unit, 75: Setting unit, 76: Planning unit, 77: Operation unit, 80: Thermal energy storage device, A: Atmosphere, E1: Regeneration Possible energy, E2: electric energy, E3: electric energy, H2: hydrogen, HM: heat medium, M1: natural substance, M2: raw material, O2: oxygen

Claims (12)

再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換し貯蔵する電気エネルギー変換貯蔵装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと自然の物質とから原料を生成し貯蔵する原料生成貯蔵装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと前記原料生成貯蔵装置に貯蔵された原料とから水素を生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換し供給する水素エネルギー供給装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、及び前記水素エネルギー供給装置で熱媒を循環させて各装置の加熱または冷却を行う加熱冷却装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、前記水素エネルギー供給装置、及び前記加熱冷却装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、再生可能エネルギーによる発電量を予測する発電予測部と、需要電力量を予測する需要予測部と、外部状態を予測する外部状態予測部と、評価値のパラメータを設定する設定部と、前記発電量、前記需要電力量、前記外部状態、及び前記評価値に基づいて、運転計画を作成する計画作成部と、前記運転計画に基づいて、前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、前記水素エネルギー供給装置、及び前記加熱冷却装置を運転する運転部と、を有する、エネルギー貯蔵システム。
an electrical energy conversion and storage device that converts renewable energy into electrical energy and stores it;
a raw material generation and storage device for generating and storing raw materials from the electric energy stored in the electric energy conversion and storage device and natural substances;
a hydrogen generator for generating hydrogen from the electrical energy stored in the electrical energy conversion storage device and the raw material stored in the raw material generation storage device;
a hydrogen storage device for storing hydrogen generated by the hydrogen generator;
a hydrogen energy supply device that converts the chemical energy of hydrogen stored in the hydrogen storage device into electrical energy and supplies it;
a heating and cooling device for heating or cooling each device by circulating a heat medium in the electrical energy conversion storage device, the raw material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, and the hydrogen energy supply device;
a control device that controls the electrical energy conversion storage device, the raw material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, the hydrogen energy supply device, and the heating and cooling device;
The control device includes a power generation prediction unit that predicts the amount of power generated by renewable energy, a demand prediction unit that predicts the amount of power demand, an external state prediction unit that predicts an external state, and a setting unit that sets parameters for evaluation values. a plan creation unit that creates an operation plan based on the power generation amount, the power demand amount, the external state, and the evaluation value; and the electric energy conversion storage device and the raw material generation based on the operation plan. An energy storage system, comprising: a storage device, the hydrogen generator, the hydrogen storage device, the hydrogen energy supply device, and an operating section that operates the heating and cooling device.
前記原料は水を含み、
前記計画作成部は、前記原料の水の凍結を防止するように、前記運転計画を作成する、請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
The raw material contains water,
2. The energy storage system according to claim 1, wherein said plan creation unit creates said operation plan so as to prevent freezing of said raw material water.
前記計画作成部は、前記水素生成装置または前記水素エネルギー供給装置と熱交換することにより加熱された前記熱媒の熱エネルギーを用いて、前記原料の水の凍結を防止するように、前記運転計画を作成する、請求項2に記載のエネルギー貯蔵システム。 The plan creation unit uses the thermal energy of the heat medium heated by heat exchange with the hydrogen generator or the hydrogen energy supply device to prevent the raw material water from freezing. 3. The energy storage system of claim 2, which creates a 前記加熱冷却装置は、複数の前記熱媒を有し、前記外部状態に応じて、加熱または冷却を行う前記熱媒が変更される、請求項1~3のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。 The energy storage according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating and cooling device has a plurality of the heat medium, and the heat medium that performs heating or cooling is changed according to the external state. system. 前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記水素生成装置、及び前記水素エネルギー供給装置のいずれかで生成された熱エネルギーを貯蔵する熱エネルギー貯蔵装置を更に備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。 5. The apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a thermal energy storage device that stores thermal energy generated by any one of the electrical energy conversion storage device, the hydrogen generation device, and the hydrogen energy supply device. energy storage system. 前記加熱冷却装置は、前記熱エネルギー貯蔵装置に貯蔵された熱エネルギーを用いて、前記原料生成貯蔵装置に貯蔵された前記原料を加熱する、請求項5に記載のエネルギー貯蔵システム。 6. The energy storage system according to claim 5, wherein the heating and cooling device heats the raw material stored in the raw material generation and storage device using the thermal energy stored in the thermal energy storage device. 前記熱エネルギー貯蔵装置は、複数の蓄熱材を有する、請求項5または6に記載のエネルギー貯蔵システム。 7. Energy storage system according to claim 5 or 6, wherein the thermal energy storage device comprises a plurality of heat storage materials. 前記蓄熱材は、水素吸蔵合金を含み、前記水素吸蔵合金は、水素を吸蔵する際に熱エネルギーを放出し、水素を放出する際に熱エネルギーを吸収する、請求項7に記載のエネルギー貯蔵システム。 8. The energy storage system according to claim 7, wherein the heat storage material includes a hydrogen storage alloy, and the hydrogen storage alloy releases thermal energy when storing hydrogen and absorbs thermal energy when releasing hydrogen. . 前記外部状態に応じて、熱エネルギーを貯蔵する前記蓄熱材が変更される、請求項7または8に記載のエネルギー貯蔵システム。 9. The energy storage system according to claim 7 or 8, wherein the heat storage material storing thermal energy is changed according to the external condition. 前記計画作成部は、前記外部状態に応じて、前記水素エネルギー供給装置により生成される電気エネルギーと熱エネルギーの比率を変更するように、前記運転計画を作成する、請求項1から9のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。 10. The operation plan according to any one of claims 1 to 9, wherein the plan creation unit creates the operation plan so as to change the ratio of electrical energy and thermal energy generated by the hydrogen energy supply device according to the external condition. The energy storage system according to any one of the preceding items. 前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、及び前記水素エネルギー供給装置のうちの少なくとも2つが、1つの装置により構成されている、請求項1から10のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。 11. At least two of the electrical energy conversion storage device, the raw material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, and the hydrogen energy supply device are configured by one device. The energy storage system according to any one of Claims 1 to 3. エネルギー貯蔵システムの制御方法であって、
前記エネルギー貯蔵システムは、
再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換し貯蔵する電気エネルギー変換貯蔵装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと自然の物質とから原料を生成し貯蔵する原料生成貯蔵装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置に貯蔵された電気エネルギーと前記原料生成貯蔵装置に貯蔵された原料とから水素を生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換し供給する水素エネルギー供給装置と、
前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、及び前記水素エネルギー供給装置で熱媒を循環させて各装置の加熱または冷却を行う加熱冷却装置と、を備え、
前記制御方法は、
再生可能エネルギーによる発電量を予測する発電予測工程と、
需要電力量を予測する需要予測工程と、
外部状態を予測する外部状態予測工程と、
評価値のパラメータを設定する設定工程と、
前記発電量、前記需要電力量、前記外部状態、及び前記評価値に基づいて、運転計画を作成する計画作成工程と、
前記運転計画に基づいて、前記電気エネルギー変換貯蔵装置、前記原料生成貯蔵装置、前記水素生成装置、前記水素貯蔵装置、前記水素エネルギー供給装置、及び前記加熱冷却装置を運転する運転工程と、を備える、エネルギー貯蔵システムの制御方法。
A method of controlling an energy storage system, comprising:
The energy storage system comprises:
an electrical energy conversion and storage device that converts renewable energy into electrical energy and stores it;
a raw material generation and storage device for generating and storing raw materials from the electric energy stored in the electric energy conversion and storage device and natural substances;
a hydrogen generator for generating hydrogen from the electrical energy stored in the electrical energy conversion storage device and the raw material stored in the raw material generation storage device;
a hydrogen storage device for storing hydrogen generated by the hydrogen generator;
a hydrogen energy supply device that converts the chemical energy of hydrogen stored in the hydrogen storage device into electrical energy and supplies it;
a heating and cooling device for heating or cooling each device by circulating a heat medium in the electrical energy conversion storage device, the raw material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, and the hydrogen energy supply device; prepared,
The control method is
a power generation prediction step of predicting the amount of power generated by renewable energy;
a demand forecasting step of forecasting the amount of power demand;
an external state prediction step of predicting an external state;
a setting step of setting evaluation value parameters;
a plan creation step of creating an operation plan based on the power generation amount, the power demand amount, the external state, and the evaluation value;
an operating step of operating the electrical energy conversion storage device, the raw material generation storage device, the hydrogen generation device, the hydrogen storage device, the hydrogen energy supply device, and the heating and cooling device based on the operation plan. , a control method for an energy storage system.
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