JP6279245B2 - 水需給最適化システム及び水需給管理サーバ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、上下水道インフラによる水需給を最適化する水需給最適化システムと、このシステムで用いられる水需給管理サーバとに関する。

従来の上下水道システムは、一般的に河川から取水した水を浄水場で飲用水へと処理する。作られた飲用水は、ポンプ等の設備により水道管に圧送され、配水池、配水塔、及び貯水槽等を経由し需要家まで届けられる。

需要家にて使用された下水はポンプ場等で圧送され、滞水池等を経由し、下水処理場に送られる。下水処理場は、下水を一定の水質レベルまで処理し、処理水を河川等へ放流する。

ところで、住宅地において、水の需要量は、朝及び夕方にピークが現れることが経験的に知られている。この傾向は、需要家が仕事に出ている昼間、及び、就寝中の夜間には水需要が低いことに由来している。すなわち、需要家は、水を使用したいときに使用したいだけ使用する。上下水道システムを構成するポンプ等の設備は、設備を運転するためのエネルギーとなる電力の需給バランスとは関わりなく、配水池の水位（＝水量）等に応じた設定値に基づいて自動で運転する。このように、上下水道システムは、水需要に応じて水を処理するため、水需要がピークとなる時間帯の処理量が必然的に多くなる。また、水需要がピークとなる時間帯は電力単価の高い時間帯と一致する。その結果、上下水道システムでは、水需要のピーク時近傍において、高い水処理単価で水が処理されることになる。

また、上下水道システムは水需要のピーク時にも処理がオーバーフローしないようピーク時の処理量を基準にプラントの大きさや設備の処理能力が設計されている。そのため、インフラ整備コストが高くなるという問題がある。

特開２０１３−２０９１号公報

以上のように、従来の上下水道システムでは、水需要のピークが現れる電力単価の高い時間帯に水の処理量が多いため、水の処理単価が高いという問題がある。また、従来の上下水道システムでは、水需要のピークに合わせてプラントの大きさ及び設備の処理能力が設計されているため、インフラ整備コストが高くなる。

そこで、目的は、水処理コストの低減及び設備コストの低減を実現することが可能な水需給最適化システム及びこのシステムで用いられる水需給管理サーバを提供することにある。

実施形態によれば、水需給最適化システムは、浄水場、第１及び第２の発電機、下水処理場、並びに、水需給管理サーバを具備する。浄水場は、原水を取水し、前記取水した原水を浄水へ浄化する。第１の発電機は、前記浄水場と、水供給エリアとの間に設けられ、前記水供給エリアへ供給される浄水の水流を利用して発電する。下水処理場は、前記水供給エリアで使用された排水に対して下水処理を施した後、放流する。第２の発電機は、前記水供給エリアと、前記下水処理場との間に設けられ、前記下水処理場へ送水される排水の水流を利用して発電する。水需給管理サーバは、電力単価、前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量、並びに、前記水供給エリアにおける水需要量を参照し、前記水需要量を満たしつつ、水処理コストを最小限にするように前記浄水場及び前記下水処理場を制御する。

第１の実施形態に係る水需給最適化システムの構成を示す図である。 図１に示す水需給管理サーバの機能構成を示す図である。 図２に示す記憶部に記憶される電力単価を示す図である。 図２に示す信号処理部で取得される水需要データを示す図である。 図１に示す水需給最適化システムのその他の構成を示す図である。 時間帯別料金制度を採用した際の水単価の変動の例を示す図である。 リアルタイムプライシング制度を採用した際の水単価の変動の例を示す図である。 図１に示す水需給最適化システムのその他の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る水需給最適化システムの構成を示す図である。 図９に示す水需給管理サーバの機能構成を示す図である。 図９に示す水需給最適化システムのその他の構成を示す図である。 図９に示す水需給最適化システムのその他の構成を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水需給最適化システムの構成を示す模式図である。図１に示す水需給最適化システムは、水需給管理サーバ１０、上水道システム２０及び下水道システム３０を具備する。上水道システム２０は、ポンプ２１−１〜２１−３、浄水場２２、配水池２３−１，２３−２、配水塔２４、発電機２５及び貯水槽２６を備える。図１では、エネルギーを創造する創エネルギー対象を破線で示した四角で囲み、エネルギーを蓄える蓄エネルギー対象を一点鎖線で示した四角で囲み、エネルギーを使用するエネルギー使用対象を二点鎖線で示した四角で囲むようにしている。

ポンプ２１−１は、水需給管理サーバ１０からの指示に従い、河川又は地下水等の取水源から、原水を取水し、取水した原水を浄水場２２へ送水する。浄水場２２は、浄水場２２内にある複数の浄水設備を運用することで、取水した原水の水質を所定のレベルまで浄化する。浄水場２２は、生産した浄水を配水池２３−１へ送水する。

ポンプ２１−２は、水需給管理サーバ１０からの指示に従い、配水池２３−１に蓄えられた浄水を配水池２３−２へ送水する。ポンプ２１−３は、水需給管理サーバ１０からの指示に従い、配水池２３−２に蓄えられた浄水を配水塔２４へポンプアップする。

配水塔２４は、水需給管理サーバ１０から下限水位が設定される。配水塔２４は、設定される下限水位に達した場合、到達通知を水需給管理サーバ１０へ通知する。配水塔２４に蓄えられた浄水は、自然落下を利用して需要家へ送水される。

発電機２５は、配水塔２４から需要家までの配水配管に設けられ、配水塔２４から送水される浄水の水流を利用して発電する。発電された電力は、例えば、近傍に設けられるポンプ２１−３へ供給され、ポンプ２１−３の動力として用いられる。発電機２５は、発電量を発電量データとして水需給管理サーバ１０へ送信する。配水塔２４から発電機２５を介して配水された浄水は、貯水槽２６で一時的に蓄えられた後、需要家が存在する水供給エリアへ供給される。水供給エリアへ供給される浄水の水量は、水量センサにより計測され、計測された水量は、水量データとして水需給管理サーバ１０へ送信される。

下水道システム３０は、滞水池３１−１，３１−２、ポンプ３２−１，３２−２、発電機３３−１，３３−２及び下水処理場３４を備える。

需要家により使用された下水は、下水道管へ排出され、滞水池３１−１に蓄えられる。ポンプ３２−１は、水需給管理サーバ１０からの指示に従い、滞水池３１−１に蓄えられる下水を圧送する。圧送された下水は、土地の高度差等を利用した自然流下により運ばれ、発電機３３−１へ供給される。発電機３３−１は、滞水池３１−１と滞水池３１−２との間に設けられ、ポンプ３２−１により圧送される下水の水流を利用して発電する。発電された電力は、例えば、近傍に設けられるポンプ３２−１へ供給され、ポンプ３２−１の動力として用いられる。発電機３３−１は、発電量を発電量データとして水需給管理サーバ１０へ送信する。ポンプ３２−１により圧送された下水は、発電機３３−１を介して滞水池３１−２に蓄えられる。ポンプ３２−２は、水需給管理サーバ１０からの指示に従い、滞水池３１−２に蓄えられる下水を圧送し、下水処理場３４へ供給される。

下水処理場３４は、ポンプ３２−２から供給される下水を、一定の水質レベルまで処理した後、発電機３３−２を介して河川等へ放流する。発電機３３−２は、下水処理場３４と河川等との間に設けられ、下水処理場３４から排出される処理水の水流を利用して発電する。発電された電力は、例えば、下水処理場３４へ供給され、下水処理場３４の動力として用いられる。発電機３３−２は、発電量を発電量データとして水需給管理サーバ１０へ送信する。

水需給管理サーバ１０は、例えば、インターネット等のネットワークに接続された複数のサーバから構築されるクラウドサーバである。水需給管理サーバ１０は、水量センサにより計測された水供給エリアにおける水量データ、配水塔２４から通知される到達通知、及び、発電機２５，３３−１，３３−２から通知される発電量データを受信する。

水需給管理サーバ１０は、図２に示すように、信号処理部１１及び記憶部１２を備える。記憶部１２は、電力単価についての情報、発電機２５，３３−１，３３−２から送信される発電量データ、水量センサから送信される水量データ、配水池２３−１，２３−２、配水塔２４、貯水槽２６、及び滞水池３１−１，３１−２が蓄える貯水量についての貯水量データ、並びに、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３，３２−１，３２−２、浄水場２２及び下水処理場３４が使用する電力についての電力使用量データを記録する。記憶部１２が記録している電力単価では、例えば、図３に示すように、朝方と夕方とに単価が高い時間帯が現れる。

信号処理部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びに、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等を含む。

信号処理部１１は、記憶部１２に記録されている水量データに基づき、水供給エリアにおける水需要を示す水需要データを予測する。このとき予測される水需要データは、例えば、図４のように、朝方と夕方とにピークが現れる形状となる。信号処理部１１は、生成した水需要を満たす配水塔２４の下限水位を制約条件として、記憶部１２に記録されている発電量データに基づいて算出される創エネルギー量、記憶部１２に記録されている貯水量データに基づいて算出される蓄エネルギー量、及び記憶部１２に記録されている電力使用量データに基づいて算出されるエネルギー使用量が最適な値を取るように、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を制御する。なお、創エネルギー量、蓄エネルギー量、及び、エネルギー使用量が最適な値とは、例えば、記憶部１２に記録されている電力単価を参照し、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３，３２−１，３２−２、浄水場２２及び下水処理場３４における水の処理コストが最小になるような創エネルギー量、蓄エネルギー量及びエネルギー使用量のことである。

以上のように、第１の実施形態では、水需給最適化システムは、浄水の搬送経路に発電機２５を設けると共に、下水の搬送経路に発電機３３−１，３３−２を設ける。このとき、上下水道インフラは、水を圧送する動力を低減するため、できる限り土地の高度差を利用して自然流下で水を運ぶ。発電機２５，３３−１，３３−２は、配水の自然流を利用して発電する。そして、水需給管理サーバ１０は、電力単価、創エネルギー量、蓄エネルギー量及びエネルギー使用量を参照し、水需要を満たしつつ、水処理コストが最小となるように、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を制御する。これにより、ポンプ２１−１〜２１−３による配水池から次の配水池への水の搬送、ポンプ３２−１，３２−２による滞水池から次の滞水池への水の搬送、浄水場２２における処理及び下水処理場３４における処理等、水需要を満たせば、時間的な幅を持って処理を行うことが可能な浄水処理および下水処理を電力需要が高くかつ電力単価が高い時間帯以外に行うことで、水処理コストを低減することができ、また、水処理量の平滑化及びピークシフトを実現することが可能となる。更に、水の処理量の平滑化及びピークシフトに伴い、浄水場２２及び下水処理場３４の規模を小さくすることが可能となるため、インフラ設備の縮小、設備コストの低減、及び、処理場の運用コストの低減を図ることが可能となる。また、水需給管理サーバ１０は、水需給最適化システムを、発電機２５，３３−１，３３−２により発電される電力を活用して効率的に運営することが可能となる。

したがって、第１の実施形態に係る水需給最適化システムによれば、水処理コストの低減及び設備コストの低減を実現することができる。

なお、第１の実施形態では、水需給管理サーバ１０は、水供給エリアに設けられた水量センサにより計測される水量データに基づいて水需要データを取得する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、水需給最適化システムは、需要家毎にスマートメータ４１を備えても良い。スマートメータ４１は、需要家に供給される電気量及び水量をリアルタイムで計測する。スマートメータ４１は、水需給管理サーバ１０へ計測した電気量及び水量を使用量データとして送信する。水需給管理サーバ１０は、スマートメータ４１で計測される需要家毎の使用量データを受け取り、受け取った使用量データに基づき、水供給エリアにおける水需要データを生成する。

なお、水需給管理サーバ１０は、水需要データを生成する際に、水量センサから送信される水量データを用いて補完することも可能である。例えば、スマートメータ４１の未整備や故障等により全需要家のスマートメータ４１から使用量データが得られない場合、水量センサから送信される水量データの方が大きな値となる。このようなときには、スマートメータ４１から与えられる使用量データと、水量センサから与えられる水量データとを用いて、水需要データを生成する。例えば、過去の使用量データと水量データとの関係を参照して、水需要データを生成する。

このように、水需給管理サーバ１０は、スマートメータ４１により取得される需要家毎の使用量データに基づいて水需要データを生成するようにしているため、需要家毎の水需要量をリアルタイムで把握することが可能となる。また、水需給管理サーバ１０は、需要家毎の使用量データをリアルタイムで取得することが可能であるため、需要家毎のエネルギー使用量トレンドを学習することが可能となる。そのため、水需給管理サーバ１０は、時々刻々と変化する水供給エリアでの水需要に即して、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を最適に運用することが可能となる。すなわち、水の処理量の平滑化及びピークシフトをさらに実現することが可能となる。

また、第１の実施形態に示す水需給最適化システムは、水単価が一定の場合を例に説明しているが、図６及び図７に示すように、水単価が変動する時間帯別料金制度又はリアルタイムプライシング制度を採用する場合であっても構わない。このとき、水需給最適化システムは、図８に示すように、需要家毎に、表示部を備える管理端末４２が設けられる。

時間帯別料金制度が採用されている場合、水需給管理サーバ１０は、過去のトレンド等に基づいて設定されている水単価から水単価情報を生成し、生成した水単価情報を各家庭に設置されている管理端末４２へ送信する。また、リアルタイムプライシング制度が採用されている場合、水需給管理サーバ１０は、水需要データに基づいて水単価情報を生成し、生成した水単価情報を管理端末４２へ送信する。

管理端末４２は、水需給管理サーバ１０から水単価情報が与えられると、与えられた水単価情報を表示する。需要家は、管理端末４２に表示される水単価情報を参照して自己が所有する設備を使用する。例えば、需要家は、水単価が現時間帯において高いと判断した場合、風呂、洗面所及び台所の使用を控え、水単価が現時間帯において安いと判断した場合、これらの設備を使用する。

これにより、需要家は、水単価を参照して、適宜、水の利用可否を判断することが可能となり、水道料を抑えることが可能となると共に、水の使用量の平滑化及びピークシフトに貢献することが可能となる。すなわち、水の処理量の平滑化及びピークシフトをさらに実現することが可能となる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る水需給最適化システムの構成を示す模式図である。図９に示す水需給最適化システムは、水需給管理サーバ５０、上水道システム２０、下水道システム３０、太陽光発電施設６０及び蓄電池７０を具備する。

太陽光発電施設６０は、太陽光が照射されることにより発電する。太陽光発電施設６０は、電力系統に連系され、発電した電力を送電する。

蓄電池７０は、商用電力に余剰がある場合、余剰電力を充電する。また、蓄電池７０は、商用電力が不足している場合、商用電力を補完するため充電している電力を放電する。蓄電池７０は、蓄えている電力量についての情報を蓄電データとして水需給管理サーバ１０へ送信する。

水需給管理サーバ５０は、図１０に示すように、信号処理部５１及び記憶部５２を備える。記憶部５２は、電力単価についての情報、発電機２５，３３−１，３３−２から送信される発電機発電量データ、水量センサから送信される水量データ、配水池２３−１，２３−２、配水塔２４、貯水槽２６、及び滞水池３１−１，３１−２が蓄える貯水量についての貯水量データ、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３，３２−１，３２−２、浄水場２２及び下水処理場３４が使用する電力についての電力使用量データ、並びに、図示しない気象サーバから送信される太陽の日照時間等に関する日照データ、日照データに基づいて算出された太陽光設備の太陽光発電データを記録する。

信号処理部５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びに、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等を含む。

信号処理部５１は、記憶部５２に記録されている水量データに基づき、水供給エリアにおける水需要を示す水需要データを予測する。信号処理部５１は、生成した水需要を満たす配水塔２４の下限水位を制約条件として、記憶部１２に記録されている発電機発電量データ、太陽光発電データ及び蓄電データに基づいて算出される創エネルギー量、記憶部１２に記録されている貯水量データに基づいて算出される蓄エネルギー量、及び記憶部１２に記録されている電力使用量データに基づいて算出されるエネルギー使用量が最適な値を取るように、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を制御する。なお、創エネルギー量、蓄エネルギー量、及び、エネルギー使用量が最適な値とは、例えば、記憶部５２に記録されている電力単価を参照し、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３，３２−１，３２−２、浄水場２２及び下水処理場３４における水の処理コストが最小になるような創エネルギー量、蓄エネルギー量及びエネルギー使用量を示す。

具体例を図４に示す水需要を参照して説明する。９時〜１７時の時間帯は、太陽光発電施設６０による発電量が大きいことが知られている。信号処理部５１は、９時〜１７時の時間帯においては、太陽光発電施設６０で発電された電力を用いて、７時〜９時における水需要のピーク時に使用された水に対する下水処理を実施するように、ポンプ３２−１，３２−２、及び下水処理場３４を制御する。また、信号処理部５１は、９時〜１７時の時間帯においては、太陽光発電施設６０で発電された電力を用いて、１７時〜２０時における水需要のピークに備えて予め浄水処理を実施するように、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、及び浄水場２２を制御する。

以上のように、第２の実施形態では、水需給最適化システムは、浄水の搬送経路に設けられる発電機２５、下水の搬送経路に設けられる発電機３３−１，３３−２、太陽光発電施設６０及び蓄電池７０を備える。そして、水需給管理サーバ５０は、電力単価、創エネルギー量、蓄エネルギー量及びエネルギー使用量を参照し、水需要を満たしつつ、水処理コストが最小となるように、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を制御する。通常、太陽光発電施設６０により発電された電力は、需要家にて消費をされる。しかし、発電した電力の電力量が変動することも知られている。そこで、蓄電池７０等により補完を行い、安定した電力を需要家へ供給することが重要である。しかしながら、十分な充電容量を蓄電池に求めると、蓄電池の設備の大規模化やコストの増大につながるため、適切とは言えない。そこで、水需給最適化システムと組み合わせることにより、太陽光発電施設６０の発電量が余剰となった場合には、ポンプ２１−１〜２１−３による配水池から次の配水池への水の搬送、ポンプ３２−１，３２−２による滞水池から次の滞水池への水の搬送、浄水場２２における処理及び下水処理場３４における処理等、水需要を満たせば、時間的な幅を持って処理を行うことが可能でエネルギーを必要とする時間帯に幅があるものにその余剰電力を活用することでき、水需給管理サーバ５０は、水需給最適化システムを、発電機２５，３３−１，３３−２及び太陽光発電施設６０により発電される電力、並びに、蓄電池７０により放電される電力を活用して効率的に運営することが可能となり、更に水の処理量の平滑化及びピークシフトを実現することが可能となる。また、水の処理量の平滑化及びピークシフトに伴い、浄水場２２及び下水処理場３４の規模を小さくすることが可能となるため、設備コストの低減、及び、処理場の運用コストの低減を図ることが可能となる。

したがって、第２の実施形態に係る水需給最適化システムによれば、水処理コストの低減及び設備コストの低減を実現することができる。

なお、第２の実施形態では、水需給管理サーバ５０は、水供給エリアに設けられた水量センサにより計測される水量データに基づいて水需要データを取得する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、水需給最適化システムは、需要家毎にスマートメータ４１を備えても良い。このとき、水需給管理サーバ５０は、スマートメータ４１で計測される需要家毎の使用量データを受け取り、受け取った使用量データに基づき、水供給エリアにおける水需要データを生成する。なお、水需給管理サーバ５０は、水需要データを生成する際に、水量センサから送信される水量データを用いて補完することも可能である。

このように、水需給管理サーバ５０は、スマートメータ４１により取得される需要家毎の使用量データに基づいて水需要データを生成するようにしているため、需要家毎の水需要量をリアルタイムで把握することが可能となる。また、水需給管理サーバ５０は、需要家毎の使用量データをリアルタイムで取得することが可能であるため、需要家毎のエネルギー使用量トレンドを学習することが可能となる。そのため、水需給管理サーバ５０は、時々刻々と変化する水供給エリアでの水需要に即して、ポンプ２１−１，２１−２，２１−３、浄水場２２、ポンプ３２−１，３２−２及び下水処理場３４を最適に運用することが可能となる。すなわち、水の処理量の平滑化及びピークシフトをさらに実現することが可能となる。

また、第２の実施形態に示す水需給最適化システムは、水単価が一定の場合を例に説明しているが、図６及び図７に示すように、水単価が変動する時間帯別料金制度又はリアルタイムプライシング制度を採用する場合であっても構わない。このとき、水需給最適化システムは、図１２に示すように、需要家毎に、表示部を備える管理端末４２が設けられる。

これにより、需要家は、水単価を参照して、適宜、水の利用可否を判断することが可能となり、水道料を抑えることが可能となると共に、水の使用量の平滑化及びピークシフトに貢献することが可能となる。すなわち、水の処理量の平滑化及びピークシフトをさらに実現することが可能となる。

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

１０…水需給管理サーバ、１１…信号処理部、１２…記憶部、２０…上水道システム、２１−１〜２１−３…ポンプ、２２…浄水場、２３−１，２３−２…配水池、２４…配水塔、２５…発電機、２６…貯水槽、３０…下水道システム、３１−１，３１−２…滞水池、３２−１，３２−２…ポンプ、３３−１，３３−２…発電機、３４…下水処理場、４１…スマートメータ、４２…管理端末、５０…水需給管理サーバ、５１…信号処理部、５２…記憶部、６０…太陽光発電施設、７０…蓄電池

Claims (12)

1. 原水を取水し、前記取水した原水を浄水へ浄化する浄水場と、
   前記浄水場と、水供給エリアとの間に設けられ、前記水供給エリアへ供給される浄水の水流を利用して発電する第１の発電機と、
   前記水供給エリアで使用された下水に対して下水処理を施した後、放流する下水処理場と、
   前記水供給エリアと、前記下水処理場との間に設けられ、前記下水処理場へ送水される下水の水流を利用して発電する第２の発電機と、
   電力単価を参照し、前記水供給エリアにおける水需要量を満たすことを制約条件として、前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量に基づいて算出されるエネルギー使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量に基づいて算出される創エネルギー量が、前記浄水場及び前記下水処理場における水処理コストを最小とする値を取るように、前記浄水場及び前記下水処理場を制御する水需給管理サーバと
   を具備する水需給最適化システム。
2. 前記浄化された浄水を送水する第１のポンプと、
   前記送水された浄水を蓄え、蓄えた浄水を前記水供給エリアへ供給する配水塔と、
   前記水供給エリアで使用された下水を圧送する第２のポンプと
   をさらに具備し、
   前記第１の発電機は、前記配水塔と、前記水供給エリアとの間に設けられ、前記配水塔から前記水供給エリアへ送水される浄水の水流を利用して発電し、
   前記下水処理場は、前記圧送された下水に対して下水処理を施した後、放流し、
   前記第２の発電機は、前記第２のポンプにより圧送される下水の水流を利用して発電し、
   前記水需給管理サーバは、前記電力単価を参照し、前記水需要量を満たす前記配水塔における下限水位を制約条件として、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場における電力使用量に基づいて算出されるエネルギー使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量に基づいて算出される創エネルギー量、前記配水塔が蓄える貯水量に基づいて算出される蓄エネルギー量が、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場における水処理コストを最小とする値を取るように、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場を制御する請求項１記載の水需給最適化システム。
3. 前記水供給エリアに存在する需要家毎に設置され、前記需要家が使用する水の使用量を計測するスマートメータをさらに具備し、
   前記水需給管理サーバは、前記水の使用量に基づいて前記水供給エリアにおける水需要量を取得する請求項１又は２に記載の水需給最適化システム。
4. 前記水供給エリアに存在する需要家毎に設置され、前記水需給管理サーバから供給される水単価情報を前記需要家に対して表示する管理端末をさらに具備し、
   前記水需給管理サーバは、前記水需要量に基づいて前記水単価情報を生成する請求項１又は２に記載の水需給最適化システム。
5. 太陽光が照射されることにより発電する太陽光発電施設をさらに具備し、
   前記水需給管理サーバは、電力単価、前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量、前記水供給エリアにおける水需要量、並びに、前記太陽光発電施設の発電量を参照し、前記水需要量を満たしつつ、水処理コストを最小限にするように前記浄水場及び前記下水処理場を制御する請求項１乃至４のいずれかに記載の水需給最適化システム。
6. 電力を蓄積する蓄電池をさらに具備し、
   前記水需給管理サーバは、電力単価、前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量、前記水供給エリアにおける水需要量、前記太陽光発電施設の発電量、並びに、前記蓄電池の蓄電量を参照し、前記水需要量を満たしつつ、水処理コストを最小限にするように前記浄水場及び前記下水処理場を制御する請求項５記載の水需給最適化システム。
7. 取水した原水を浄水へ浄化し、前記浄水を水供給エリアへ配水する浄水場と、前記水供給エリアで使用された下水に対して下水処理を施した後、放流する下水処理場とを具備する水需給最適化システムで用いられる水需給管理サーバにおいて、
   前記浄水場と前記水供給エリアとの間に設けられる第１の発電機が前記水供給エリアへ供給される浄水の水流を利用して発電する発電量、前記水供給エリアと前記下水処理場との間に設けられる第２の発電機が前記下水処理場へ送水される下水の水流を利用して発電する発電量、電力単価、及び前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量を記録する記憶部と、
   前記電力単価を参照し、前記水供給エリアにおける水需要量を満たすことを制約条件として、前記浄水場及び前記下水処理場における電力使用量に基づいて算出されるエネルギー使用量、前記第１及び第２の発電機による発電量に基づいて算出される創エネルギー量が、前記浄水場及び前記下水処理場における水処理コストを最小とする値を取るように、前記浄水場及び前記下水処理場を制御する信号処理部と
   を具備する水需給管理サーバ。
8. 前記浄水場で浄化された浄水を、配水塔を介して前記水供給エリアへ送水する第１のポンプと、前記水供給エリアで使用された下水を、前記下水処理場へ圧送する第２のポンプとをさらに具備する前記水需給最適化システムに用いられ、
   前記第１の発電機は、前記配水塔と前記水供給エリアとの間に設けられ、前記配水塔から前記水供給エリアへ送水される浄水の水流を利用して発電し、
   前記第２の発電機は、前記第２のポンプにより圧送される下水の水流を利用して発電し、
   前記記憶部は、前記第１及び第２の発電機により発電される発電量、前記配水塔が蓄える貯水量、電力単価、並びに、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場における電力使用量を記録し、
   前記信号処理部は、前記電力単価を参照し、前記水需要量を満たす前記配水塔における下限水位を制約条件として、前記電力使用量に基づいて算出されるエネルギー使用量、前記発電量に基づいて算出される創エネルギー量、前記貯水量に基づいて算出される蓄エネルギー量が、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場における水処理コストを最小とする値を取るように、前記浄水場、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び前記下水処理場を制御する請求項７記載の水需給管理サーバ。
9. 前記水供給エリアに存在する需要家毎に設置されるスマートメータが計測する前記需要家による水の使用量に基づいて前記水供給エリアにおける水需要量を取得する請求項７又は８に記載の水需給管理サーバ。
10. 前記水供給エリアに存在する需要家毎に設置される管理端末に、前記水需要量に基づいて生成する水単価情報を表示する請求項７又は８に記載の水需給管理サーバ。
11. 太陽光発電をする太陽光発電施設の発電量をさらに参照し、前記水需要量を満たしつつ、水処理コストを最小限にするように前記浄水場及び前記下水処理場を制御する請求項７乃至１０のいずれかに記載の水需給管理サーバ。
12. 電力を蓄積する蓄電池の蓄電量をさらに参照し、前記水需要量を満たしつつ、水処理コストを最小限にするように前記浄水場及び前記下水処理場を制御する請求項１１記載の水需給管理サーバ。

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