JP6441542B2

JP6441542B2 - 水素管理システムおよび水素管理方法

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Publication number: JP6441542B2
Application number: JP2018509637A
Authority: JP
Inventors: 秋葉　剛史; 剛史秋葉; 史之山根
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: JPWO2018083781A1; WO2018083781A1

Description

本発明の実施形態は、水素管理システムおよび水素管理方法に関する。

クリーンな次世代エネルギーとして水素が注目されており、この水素を燃料とする燃料電池（ＦＣ：Fuel Cell）車両が増加すると予想されている。例えば物流事業者が倉庫等で使うフォークリフトについても、これまで利用されてきたディーゼルエンジン方式やバッテリ方式のフォークリフトに代わり、燃料電池式フォークリフト（ＦＣフォークリフト）が増加してくると予想されている。

特許第４１５３６９０号公報特許第４２４７１９２号公報特許第５３２１３６５号公報特許第５６７９９２０号公報特許第５８６８４５４号公報

ＦＣフォークリフト等の燃料電池車両に水素を供給する水素ステーションは、製造コストが非常に高いため、複数の燃料電池車両が水素ステーションを共有して使用する形態が考えられている。

しかしながら、複数の燃料電池車両が水素ステーションを共用する場合、いくつかの燃料電池車両に水素の充填待ちが発生する可能性がある。各燃料電池車両への水素充填は各燃料電池車両の使用者（運転者）によって行われるため、例えば水素充填の実施が遅い使用者がいると、充填待ちが発生し得る。水素の充填待ちの時間が長いと、燃料切れが生じたり、作業が滞ったりして、業務に支障をきたすことが考えられる。

本発明が解決しようとする課題は、複数の燃料電池車両が水素ステーションを共用する形態において水素充填待ちの発生を抑制することができる水素管理システムおよび統合水素管理装置を提供することにある。

実施形態の水素管理システムは、発電装置により発電される電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置により製造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を用いて複数の燃料電池車両の各々に水素を充填することが可能な水素ステーションと、を含む水素供給システムに適用される水素管理システムであって、前記複数の燃料電池車両の水素需要予測と前記水素製造装置の水素製造計画の少なくとも一部の情報を用いて、燃料電池車両毎に、水素の充填を実施する充填実施時間を決定するとともに、少なくとも当該充填実施時間における充填開始時刻を示す充填指示を発行する充填計画手段と、燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により過去において発行された個々の充填指示に示される充填開始時刻に対する実際の充填開始時刻のずれを学習し、学習した結果を用いて、前記充填計画手段により発行される充填指示に対して充填が開始される充填開始時刻を予測する充填実績学習予測手段と、燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により発行される充填指示に示される充填開始時刻を、前記充填実績学習予測手段により予測される充填開始時刻に応じて補正した上で、当該充填指示を対応する燃料電池車両へ送る充填指示補正手段とを具備する。

第１の実施形態に係る水素供給システムの全体構成を示す図。水素ＭＭＳ５０とその周辺部との接続関係を示す図。水素ＭＭＳ５０の主要な機能の概念を示す図。充填指示遵守実績学習・予測部５４の機能の詳細を説明するための概念図。充填計画部５２による動作の一例を示す図。充填指示補正部５５による動作の一例を示す図。ＦＣフォークリフトの端末装置の画面上に表示される情報の表示例（その１）。ＦＣフォークリフトの端末装置の画面上に表示される情報の表示例（その２）。ＦＣフォークリフトの端末装置の画面上に表示される情報の表示例（その３）。水素ＥＭＳ３０から水素ＭＭＳ５０へ伝送されるデータの一例を示す図。図２の構成の変形例を示す図。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水素供給システムの全体構成を示す図である。

［システム構成］
この水素供給システムは、発電設備１０、水素製造装置１１、水素タンク（水素貯蔵装置）１２、水素ステーション２０、水素ＥＭＳ（Energy Management System）３０、事業者Ａが所有するＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂ、水素ＭＭＳ（Mobility Management System）５０等を含む。

なお、ここでは燃料電池車両としてＦＣフォークリフトを適用する場合の例を示すが、他の種類の燃料電池車両を適用しても良い。

発電設備１０は、太陽光発電や風力発電など、自然エネルギーを利用した発電を行う。

水素製造装置１１は、発電設備１０により発電された電気と水から水電解によって水素を製造する。

水素タンク１２は、水素製造装置１１により製造された水素を貯蔵する。

水素ステーション２０は、水素タンク１２から水素を取り込んで貯蔵する水素貯蔵設備や、貯蔵した水素を燃料電池車両であるＦＣフォークリフトに充填するための充填設備（ディスペンサー等）を備えている。この水素ステーション２０は、複数のＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂが共用する。なお、本実施形態では水素ステーション２０が固定式の水素ステーション（定置型設備）である場合を例示するが、移動式の水素ステーション（移動車両）に代えて実施することも可能である。

水素ＥＭＳ３０は、水素ステーション２０における水素充填実績の収集を行ったり、太陽光発電や風力発電の発電可能量予測や水素ＭＭＳ５０から示される水素貯蔵要求量に基づいて水素製造計画を立てたり、その水素製造計画に従って水素製造装置１１の水素製造動作を制御したりする管理システムである。

ＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂは、事業者Ａが主に物流事業を運営するにあたり使用する燃料電池車両である。各ＦＣフォークリフトには、使用者が使用可能な端末装置が備えられる。

水素ＭＭＳ５０は、水素ＥＭＳ３０から得られる各種の情報を取り込み、後述する「水素需要予測」、「充填計画」、「水素貯蔵要求量計算」、「充填指示遵守実績学習・予測」、「充填指示補正」を実施し、水素ＥＭＳ３０に対して水素貯蔵要求を行ったり、ＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂを構成する個々のＦＣフォークリフトに対して充填指示を行ったりする管理システムである。

本実施形態の水素供給システムでは、前述したように複数のＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂが水素ステーション２０を共用するが、水素ステーション２０を用いて同時に充填を行えるＦＣフォークリフトの台数には限りがあり、いくつかのＦＣフォークリフトに水素の充填待ちが発生する可能性がある。そのため、水素ＭＭＳ５０は、事業者Ａの情報管理システム等から得られる事業者情報として、ＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂへの水素充填が可能な充填可能時間帯を示す情報を得た上で、その時間帯の中で個々のＦＣフォークリフトが水素充填を行うべき時間を個別に設定する。

それでもなお、状況によってはいくつかのＦＣフォークリフトに水素の充填待ちが発生する可能性がある。各ＦＣフォークリフトへの水素充填は各ＦＣフォークリフトの使用者によって行われるため、例えば水素充填の実施が遅い使用者がいると、充填待ちが発生し得る。このような事態の発生を低減するため、本実施形態では、水素ＭＭＳ５０が各ＦＣフォークリフトの過去の充填実績を学習した上で各ＦＣフォークリフトに対する充填指示の内容を必要に応じて調整する機能を実現する。

［水素ＭＭＳ５０の構成］
図２は、水素ＭＭＳ５０とその周辺部との接続関係を示す図である。
図２に示すように、水素ＥＭＳ３０は、充填実績収集部３１、水素製造計画部３２などの機能を備えている。

充填実績収集部３１は、水素ステーション２０においてＦＣフォークリフト毎に記録される車両ＩＤ、充填開始時刻（日時）および充填終了時刻（日時）を示す情報を収集し、これを「充填実績情報」として水素ＭＭＳ５０側に提供する機能を有する。

水素製造計画部３２は、太陽光発電や風力発電の発電可能量予測や水素ＭＭＳ５０から示される水素貯蔵要求量に基づいて水素製造計画を立て、その水素製造計画に従って水素製造装置１１の水素製造動作を制御する機能を有する。

また、水素製造計画部３２は、水素製造計画の中で製造される再生可能エネルギー由来の水素（すなわち、自然エネルギーを利用した発電を行う発電設備１０で発電された電力を用いて製造される水素）の時間帯（開始時刻／終了時刻）毎の積算水素量を示す情報を生成し、これを「再生可能エネルギー由来水素製造積算期待値」として水素ＭＭＳ５０側に提供する機能を有する。

一方、水素ＭＭＳ５０は、水素需要予測部５１、充填計画部５２、水素貯蔵要求量計算部５３、充填指示遵守実績学習・予測部５４、充填指示補正部５５などの各種の機能を備えている。これらの各種機能のうち、特に充填計画部５２、充填指示遵守実績学習・予測部５４、充填指示補正部５５の各機能の関係を図３の概念図に示す。

水素需要予測部５１は、水素ＥＭＳ３０側の充填実績収集部３１から提供される充填実績情報を用いて、ＦＣフォークリフト群４０Ａ，４０Ｂの水素需要予測を行い、各ＦＣフォークリフトの時間帯毎の水素需要予測量の積算値を示す需要予測結果（水素消費量情報）を生成する。

充填計画部５２は、事業者Ａの情報管理システム等から提供される事業者情報と、水素ＥＭＳ３０側の水素製造計画部３２により生成された再生可能エネルギー由来水素製造積算期待値と、水素需要予測部５１により生成された需要予測結果（水素消費量情報）とを用いて、所定のアルゴリズムによる一連の処理を実行することにより、ＦＣフォークリフト毎に、水素の充填を実施する充填実施時間を決定するとともに、少なくとも当該充填実施時間における充填開始時刻（以下、「充填指示時刻」と称す。）を示す充填指示を発行する機能を有する。なお、当該充填指示には、充填開始時刻の情報と併せて充填終了時刻の情報も含まれるようにしてもよい。

また、充填計画部５２は、当該充填指示に示される各ＦＣフォークリフトの充填実施時間における充填指示時刻を示す情報を、需要予測結果（充填タイミング情報）として生成する機能を有する。

水素貯蔵要求量計算部５３は、充填計画部５２により生成された需要予測結果（充填タイミング情報）を用いて、水素ステーション２０が使用する水素タンク１２への貯蔵が求められる水素の水素量（水素貯蔵要求量）を計算し、当該水素貯蔵要求量を示す水素貯蔵要求を水素ＥＭＳ３０側の水素製造計画部３２に送る機能を有する。

充填指示遵守実績学習・予測部５４は、例えばニューラルネットワーク（ＮＮ）もしくは回帰分析（回帰式）の機能をもつ学習器を備え、動作モードとして「学習モード」と「予測モード」を有する。

この充填指示遵守実績学習・予測部５４は、「学習モード」においては、水素ＥＭＳ３０側の充填実績収集部３１から提供される充填実績情報を用いて、ＦＣフォークリフト毎に、充填計画部５２により過去において発行された個々の充填指示に示される充填指示時刻に対する実際の充填開始時刻のずれを学習器で学習し、「予測モード」においては、学習器で学習した結果を用いて、充填計画部５２により発行される充填指示に対して充填が開始される充填開始時刻（以下、「予測充填時刻」と称す。）を予測し、当該予測充填時刻を充填指示補正部５５に通知する機能を有する。なお、この通知の際には、充填開始時刻の情報と併せて充填終了時刻の情報も通知されるようにしてもよい。

充填指示補正部５５は、ＦＣフォークリフト毎に、充填計画部５２により発行される充填指示に示される充填指示時刻を、充填指示遵守実績学習・予測部５４により予測される予測充填時刻に応じて補正した上で、当該充填指示の情報を対応するＦＣフォークリフトに備えられる端末装置へ無線通信で送信し、その端末装置のディスプレイ上に、補正後の充填指示時刻を示す情報を表示させる機能を有する。なお、その送信の際には、充填開始時刻の情報と併せて充填終了時刻の情報も送信されるようにしてもよい。あるいは、充填開始時刻までの残り時間を示す情報が送信されるようにしてもよい。

例えば、充填指示補正部５５は、充填指示遵守実績学習・予測部５４により予測される予測充填時刻が、充填計画部５２により発行される充填指示に示される充填指示時刻よりも、例えばＴｄ分だけ遅い場合は、当該充填指示時刻をＴｄ分だけ早める補正を実施する。これにより、充填計画部５２が示した充填指示時刻において、該当するＦＣフォークリフトの使用者が充填を実施することが期待される。

一方、充填指示遵守実績学習・予測部５４により予測される予測充填時刻が、充填計画部５２により発行される充填指示に示される充填指示時刻よりも、例えばＴａ分だけ先行する場合は、該当するＦＣフォークリフトの使用者が充填指示時刻を無視しあるいは先読みをして充填を早く開始する傾向があると考えらえるため、充填指示補正部５５は、当該充填指示時刻をＴａ分だけ遅くする補正を実施するようにしてもよい。あるいは、そのような場合、充填指示が無視されるとみなし、そのＦＣフォークリフトに対する充填指示の送信を中止するとともに、その旨を外部（例えば事業者Ａの情報管理システム）に通知するようにしてもよい。そのようにすると、無駄な充填指示に要する処理およびそれに伴う電力消費を削減することができる。

また、充填指示遵守実績学習・予測部５４により過去に予測された分も含め、充填指示遵守実績学習・予測部５４により予測される予測充填時刻が、充填計画部５２により発行される充填指示に示される充填指示時刻に対し、一定以上の開き又はばらつきを示す場合も、充填指示が無視されるとみなし、そのＦＣフォークリフトに対する充填指示の送信を中止するとともに、その旨を外部（例えば事業者Ａの情報管理システム）に通知するようにしてもよい。その場合も、無駄な充填指示に要する処理およびそれに伴う電力消費を削減することができる。

［充填指示遵守実績学習・予測部５４の機能の詳細］
図４は、充填指示遵守実績学習・予測部５４の機能の詳細を説明するための概念図である。

充填指示遵守実績学習・予測部５４は、例えば人間の脳を模擬したニューラルネットワークの機能をもつ学習器を有する。ニューラルネットワークは、入力層、中間層、出力層を有する。入力層は外部よりデータを入力し、中間層は入力層から入力したデータに所定の処理を施し、出力層は中間層により処理の施されたデータを外部へ出力する。これら入力層、中間層、出力層により、ＦＣフォークリフト毎に充填指示時刻から予測充填時刻を非線形に導き出す演算モデルが形成される。

充填指示遵守実績学習・予測部５４は、「学習モード」と「予測モード」のいずれにおいても、充填計画部５２からあるＦＣフォークリフトに関する充填指示が送られてきた際には、当該充填指示と所定のカレンダーとから得られる充填指示時刻（日時）などの情報を入力データとしてニューラルネットワークの入力層に供給する。

充填指示遵守実績学習・予測部５４は、「学習モード」のときには、充填計画部５２から受けた充填指示に対応するＦＣフォークリフトの充填実績情報をデータ水素ＥＭＳ３０側の充填実績収集部３１から受け、当該充填実績情報を教師データとしてニューラルネットワークの出力層に供給する。すると、ニューラルネットワークは、当該ＦＣフォークリフトに関して入力層のデータから出力層のデータ（教師データ）が導出されるように、中間層の演算を構成する個々の可変パラメータを調整し、上記演算モデルを更新する。

また、充填指示遵守実績学習・予測部５４は、「予測モード」のときには、充填計画部５２から受けた充填指示に示される充填開始時刻から、ニューラルネットワークの入力層、中間層、出力層を通じて、予測充填時刻を導き出し、この予測充填時刻を填指示補正部５５に通知する。

なお、ここでは学習器にニューラルネットワークを適用する場合の例を示したが、代わりに回帰分析（回帰式）を適用してもよく、その場合も同様な動作をさせることが可能である。

次に、図５を参照して、充填計画部５２による動作の一例を説明する。

充填計画部５２は、事業者Ａの情報管理システム等から事業者情報である充填可能時間帯の情報を取得するとともに、水素需要予測部５１からＦＣフォークリフト毎の需要予測結果（水素消費量情報）を取得し、当該充填可能時間帯の中においてＦＣフォークリフト毎に水素を「充填する」／「しない」のいずれかを０−１値（「１」または「０」）で表す変数ｘ_t ^fを用意する（ステップＳ１１）。但し、ｆは、ＦＣフォークリフトの識別番号を示し、ｆ＝０，…，Ｆであるものとする。また、ｔは、充填可能時間帯の中の時刻を示し、ｔ＝０，…，Ｔであるものとする。すなわち、各ＦＣフォークリフトの充填実施時間の候補は、水素の充填を行うか否かを単位時間毎に示す２値の変数で表現される。

そして、充填計画部５２は、以降のステップＳ１２〜Ｓ１８において、ＦＣフォークリフト毎に、充填可能時間帯の中の充填実施時間の候補を所定のアルゴリズムに従って仮決定し、それぞれ仮決定した充填実施時間の候補が所定の評価基準を満すまで、新たな別の候補を仮決定する処理を繰り返す。具体的には、以下に説明する処理を実行する。

充填計画部５２は、時刻ｔ＝０，…，Ｔ、ＦＣフォークリフトｆ＝０，…，Ｆに関するすべての変数ｘ_t ^fに対し、任意の０−１値（「１」または「０」の値）をランダムに付与する（ステップＳ１２）。

また、充填計画部５２は、変数ｘ_t ^fが１となっている時刻でフル充填が行われた場合の各ＦＣフォークリフトの充填量ｃ_t ^fおよび残燃料の時間的変化を求める（ステップＳ１３）。

そして、充填計画部５２は、以降のステップＳ１４〜Ｓ１６において、充填された水素が無くなるＦＣフォークリフトの台数を示す第１の評価値（ガス欠ペナルティ）と、同時に充填の行われるＦＣフォークリフトのうち同時充填が可能な台数を超える分の台数を示す第２の評価値（同時充填ペナルティ）と、水素タンク１２に貯蔵される水素の不足量を示す第３の評価値（再生可能エネルギー由来水素の不足ペナルティ）の全てもしくはそのうちの少なくとも１つを演算し、その演算結果を上記評価基準に適用して判定を行う。具体的には、以下に説明する処理を実行する。

充填計画部５２は、図５のステップＳ１４に記載の計算式に従って、ガス欠ペナルティＥ_ｌを計算する（ステップＳ１４）。但し、この計算式の中の変数ｌ_t ^fは、ＦＣフォークリフトｆが時刻ｔでガス欠になるか否かを「０」または「１」の２値で示すものであり、ガス欠場合には「１」、それ以外の場合には「０」を示すものとする。

また、充填計画部５２は、図５のステップＳ１５に記載の計算式に従って、同時充填ペナルティＥ_ｓを計算する（ステップＳ１５）。但し、この計算式の中の定数Ｓ_ｍａｘは、同時刻に同時（連続的）に充填可能なＦＣフォークリフト台数を示すものである。

また、充填計画部５２は、図５のステップＳ１６に記載の計算式に従って、再生可能エネルギー由来水素の不足ペナルティＥ_ｅを計算する（ステップＳ１６）。但し、この計算式の中の変数Ｅ_ｔは、時刻ｔにおける再生可能エネルギー由来水素製造積算期待値を示すものである。

そして、充填計画部５２は、図５のステップＳ１７に記載の計算式に従って、評価値Ｅを計算する（ステップＳ１７）。但し、この計算式の中の定数Ｗ_ｌ，Ｗ_ｓ，Ｗ_ｅは、それぞれ、ガス欠ペナルティＥ_ｌ、同時充填ペナルティＥ_ｓ、再生可能エネルギー由来水素の不足ペナルティＥ_ｅの重み付けを決定づける係数である。

ここで、計算した評価値Ｅが所定の閾値Ｅ_Thresholdに満たない場合は（ステップＳ１８のｎｏ）、ステップＳ１２からの処理を繰り返し、一方、計算した評価値Ｅが所定の閾値Ｅ_Threshold以上である場合は（ステップＳ１８のｙｅｓ）、ｘ_t ^fが１となっている時刻ｔをＦＣフォークリフトｆへの充填指示を行う時刻（充填指示時刻）とし、また、それを需要予測結果（充填タイミング情報）として適用する（ステップＳ１９）。

なお、最適な評価値を得るために、シミュレーテッドアニーリング（Simulated Annealing）やタブーサーチ（Tabu Search）、遺伝的アルゴリズム（Generic Algorithm）などを利用してもよい。また、評価終了の判定は、評価値が閾値以下となった時、または規定回数の繰り返しの中で最小となった時、または評価値の変化率が閾値以下となった時、のいずれかにおいて行ってもよいし、またはそれらを組み合わせて実施してもよい。

そして、充填計画部５２は、ＦＣフォークリフト毎に充填指示時刻を示す充填指示を発行して充填指示遵守実績学習・予測部５４および充填指示補正部５５に供給するとともに、当該充填指示に示される各ＦＣフォークリフトの充填指示時刻を示す情報を、需要予測結果（充填タイミング情報）として水素貯蔵要求量計算部５３に供給する。

次に、図６を参照して、充填指示補正部５５による動作の一例を説明する。

充填指示補正部５５は、ＦＣフォークリフト毎に、充填指示補正の要否を判断した上で必要な場合に充填指示補正を行うための処理を実施する。まず、識別番号ｆ＝０のＦＣフォークリフトから処理を開始する（ステップＳ２１）。

充填指示補正部５５は、そのＦＣフォークリフトに関して、充填指示遵守実績学習・予測部５４により予測される予測充填時刻と、充填計画部５２により発行された充填指示に示される充填指示時刻との差分を算出する（ステップＳ２２）。

ここで、算出した差分が０より大きい場合は（ステップＳ２３のｙｅｓ）、充填指示時刻を、差分だけ前倒しする補正を行い（ステップＳ２５）、補正した充填指示時刻を示す充填指示を当該ＦＣフォークリフトへ送信する。一方、算出した差分が０である場合は（ステップＳ２３のｎｏ）、ステップＳ２４の補正処理は行わずに、充填指示時刻を示す充填指示を当該ＦＣフォークリフトへ送信する。

充填指示補正部５５は、全てのＦＣフォークリフトに対する処理が完了していなければ（ステップＳ２５のｎｏ）、次番の識別番号のＦＣフォークリフトを処理対象とし（ステップＳ２６）、ステップＳ２２からの処理を送り返す。一方、全てのＦＣフォークリフトに対する処理が完了していれば（ステップＳ２５のｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

第１の実施形態によれば、複数のＦＣフォークリフトが水素ステーションを共用するに際し、各ＦＣフォークリフトに水素の充填待ちが発生する事象の発生を抑え、燃料切れや作業が停滞の発生を抑え、業務に支障をきたす事態を防ぐことができる。

また、ランダムに設定されたＦＣフォークリフト毎の充填実施時間の候補が評価基準を満たすか否かの判定を行うに際し、各種の評価値を算出し、それぞれに重みを掛けた上で、加算して得られる値を最終的な評価値として評価基準に適用して判定を行っているため、適切な充填量、適切な充填タイミングを実現でき、また、これにより適切な水素貯蔵要求量を求めて提示することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の充填計画部５２における充填実施時間の候補の表現法の変形例を示すものである。

上述した第１の実施形態では、各ＦＣフォークリフトの充填実施時間の候補が、水素の充填を行うか否かを単位時間毎に示す２値の変数で表現される場合を例示したが、この第２の実施形態では、各ＦＣフォークリフトの充填実施時間の候補を、水素の「充填開始時刻」および「充填終了時刻」を示す変数で表現する。

なお、最適な評価値を得るために、シミュレーテッドアニーリング（Simulated Annealing）やタブーサーチ（Tabu Search）、遺伝的アルゴリズム（Generic Algorithm）などを利用してもよい。この場合、充填開始時刻と充填終了時刻に設定する値はランダムではなく、最適化処理の中でよい解を得た場合の値を保持しておき、その値を利用してもよい。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態に比べ、充填する／しないの変化を少なくすることができ、運用時の遅延に対する耐性を向上させ、また、各ＦＣフォークリフトが事業所と水素ステーション２０との間を頻繁に行き来することを抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第３の実施形態は、充填計画部５２において充填可能時間帯の中での充填が不可能な場合の処理の具体例を示すものである。

充填計画部５２は、充填可能時間帯の中での充填が不可能な場合、水素ステーション台数の増加が必要な旨を所定のシステム（例えば水素ステーションの運行を管理するシステムもしくはそのオペレータの端末装置）に通知し、当該所定のシステムから、水素ステーション台数の更新の通知を受けた場合に、通知された情報を用いて、上述した図５の充填計画の処理を再実行する。

また、充填計画部５２は、充填可能時間帯の中での充填が不可能な場合、充填可能時間帯の変更が必要な旨を所定のシステム（例えば事業者Ａの情報管理システムもしくはそのオペレータの端末装置）に通知し、当該所定のシステムから、充填可能時間帯の更新の通知を受けた場合に、通知された情報を用いて、上述した図５の充填計画の処理を再実行する。

第３の実施形態によれば、充填待ちの発生を抑制する効果をより一層高めることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第４の実施形態は、充填計画部５２が所定のシステムから条件の再設定による充填計画の再実行を要求された場合の処理の具体例を示すものである。

充填計画部５２は、所定のシステム（例えば水素ＥＭＳ３０もしくはそのオペレータの端末装置）から、条件の再設定による充填計画の再実行を要求された場合に、当該要求に従って条件の再設定による充填計画を再実行する。

第４の実施形態によれば、外部の状態変化に対して柔軟に対応することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第５の実施形態は、充填指示補正部５５が各燃料電池車両へ送信する情報の具体例を示すものである。

充填指示補正部５５は、各ＦＣフォークリフトに充填指示を送信するに際し、当該ＦＣフォークリフトに備えられる端末装置の画面上に表示させる情報を送信する。当該情報には、充填指示時刻を示す情報が含まれていてもよいが、代わりに、充填指示時刻を中心にしてある一定の許容幅をもたせた時間帯を示す情報が含まれていてもよい。あるいは、充填指示時刻までの残り時間を示す情報が含まれていてもよい。

ここでは、充填指示補正部５５から送信された情報があるＦＣフォークリフトの端末装置の画面上に表示される場合の３つの画面表示例を挙げる。

図７Ａは、ＦＣフォークリフトの使用者に対して通知する充填依頼時刻として、特定の「08:30」が表示される例を示している。この場合の「08:30」は、充填指示補正部５５により補正が行われた充填指示時刻に相当する。

図７Ｂは、ＦＣフォークリフトの使用者に対して通知する充填依頼時刻として、ある一定の許容幅をもたせた時間帯「08:30」〜「09:00」が表示される例を示している。この場合、「08:30」〜「09:00」の中間に位置する「09:45」が、充填指示補正部５５により補正が行われた充填指示時刻に相当する。

図７Ｃは、充填依頼時刻までの残り時間「01:30」とともに充填の開始を促すメッセージが表示される例を示している。

これら３つの画面表示例は、事業者Ａから要望に応じて選択的に採用するようにしてもよいし、各ＦＣフォークリフトの使用者の行動特性に基づいてＦＣフォークリフト毎に適切なものを選択して採用するようにしてもよい。

第５の実施形態によれば、各ＦＣフォークリフトの使用者に対し、より一層充填計画に従った充填作業を行わせることができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第６の実施形態は、水素ＥＭＳ３０から水素ＭＭＳ５０へ伝えられるデータとその通信方式の具体例を示すものである。

図８に示すように、水素ＭＭＳ５０は、水素ＥＭＳ３０から、水素ステーション２０においてＦＣフォークリフト毎に記録される車両ＩＤ、充填開始時刻（日時）および充填終了時刻（日時）を示す「充填実績情報」のデータを受信するとともに、水素製造計画の中で製造される再生可能エネルギー由来の水素の時間帯（開始時刻／終了時刻）毎の積算水素量を示す「再生可能エネルギー由来水素製造積算期待値」のデータを受信する。

この場合の通信方式は、水素ＥＭＳ３０と水素ＭＭＳ５０との間で直接送受信を行う方式でもよいし、水素ＥＭＳ３０と水素ＭＭＳ５０とが互いに水素ＭＭＳ５０内の記録媒体に保管されるデータベースまたは共有ファイルにアクセスする方式でもよい。

また、ここでは図示しないが、水素ＭＭＳ５０が各ＦＣフォークリフトに備えられる端末装置に充填指示を伝える際には、例えばＷｉＦｉやＬＴＥ（登録商標）などの通信規格に基づく無線通信を適用する。

第６の実施形態によれば、水素ＥＭＳ３０から水素ＭＭＳ５０へ必要最小限の通信量により効率的に情報を伝えることができるとともに、水素ＭＭＳ５０は各ＦＣフォークリフトが運行中であっても情報を伝えることができるため、各ＦＣフォークリフトの使用者に、運転計画に沿った充填指示時刻を遅延なく伝えることができる。

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。なお、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

第７の実施形態は、第１の実施形態で説明した図２のシステム構成の変形例を示すものである。

上述した第１の実施形態では、図２に示したように水素ＥＭＳ３０と水素ＭＭＳ５０とがそれぞれ独立して別々の機能を有する場合を例示したが、この第７の実施形態では、水素ＭＭＳ５０の機能を水素ＥＭＳ３０に統合させる。すなわち、この第７の実施形態では、水素需要予測部５１、充填計画部５２、水素貯蔵要求量計算部５３、充填指示遵守実績学習・予測部５４、および充填指示補正部５５を、図９に示すように水素ＥＭＳ３０の機能の一部となるように構成する。

第７の実施形態によれば、構成するシステム数を低減することができ、システム間の通信も削減することができるため、コストを抑えることができると共に、データ伝送の効率化・高速化を図ることができる。

以上詳述したように、少なくとも１つの実施形態によれば、複数の燃料電池車両が水素ステーションを共用する形態において水素充填待ちの発生を抑制することができる。

各実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。

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。これら新規な実施形態は、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。

１０…発電設備、１１…水素製造装置、１２…水素タンク、２０…水素ステーション、３０…水素ＥＭＳ（Energy Management System）、３１…充填実績収集部、３２…水素製造計画部、４０Ａ，４０Ｂ…ＦＣフォークリフト群、５０…水素ＭＭＳ（Mobility Management System）、５１…水素需要予測部、５２…充填計画部、５３…水素貯蔵要求量計算部、５４…充填指示遵守実績学習・予測部、５５…充填指示補正部。

Claims

発電装置により発電される電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置により製造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を用いて複数の燃料電池車両の各々に水素を充填することが可能な水素ステーションと、を含む水素供給システムに適用される水素管理システムであって、
前記複数の燃料電池車両の水素需要予測と前記水素製造装置の水素製造計画の少なくとも一部の情報を用いて、燃料電池車両毎に、水素の充填を実施する充填実施時間を決定するとともに、少なくとも当該充填実施時間における充填開始時刻を示す充填指示を発行する充填計画手段と、
燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により過去において発行された個々の充填指示に示される充填開始時刻に対する実際の充填開始時刻のずれを学習し、学習した結果を用いて、前記充填計画手段により発行される充填指示に対して充填が開始される充填開始時刻を予測する充填実績学習予測手段と、
燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により発行される充填指示に示される充填開始時刻を、前記充填実績学習予測手段により予測される充填開始時刻に応じて補正した上で、当該充填指示を対応する燃料電池車両へ送る充填指示補正手段と
を具備する水素管理システム。
前記充填計画手段は、
前記複数の燃料電池車両に水素を充填することが可能な充填可能時間帯を複数の単位時間に分け、前記複数の単位時間の中から各燃料電池車両の水素の充填を実施する充填実施時間を決定する処理を行う、請求項１に記載の水素管理システム。
前記充填計画手段は、
各燃料電池車両の充填実施時間の候補を所定のアルゴリズムに従って仮決定し、それぞれ仮決定した充填実施時間の候補が所定の評価基準を満たさない場合には前記評価基準を満たすまで別の候補を仮決定する処理を繰り返し、前記評価基準を満たす場合に当該候補を充填実施時間として決定する、請求項２に記載の水素管理システム。
前記充填計画手段は、
各燃料電池車両の充填実施時間の候補が前記評価基準を満たすか否かの判定を行うに際し、
充填された水素が無くなる燃料電池車両の台数を示す第１の評価値と、同時に充填の行われる燃料電池車両のうち同時充填が可能な台数を超える分の台数を示す第２の評価値と、前記水素貯蔵装置に貯蔵される水素の不足量を示す第３の評価値、のうちの少なくとも１つを演算し、その演算結果を前記評価基準に適用して判定を行う、請求項３に記載の水素管理システム。
前記充填指示補正手段は、
前記充填実績学習予測手段により予測される充填開始時刻が、前記充填計画手段により発行される充填指示に示される充填開始時刻よりも先行する場合、当該燃料電池車両に対する充填指示の送信を中止する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水素管理システム。
前記充填指示補正手段は、
前記充填実績学習予測手段により予測される充填開始時刻が、前記充填計画手段により発行される充填指示に示される充填開始時刻に対し、一定以上の開き又はばらつきを示す場合、当該燃料電池車両に対する充填指示の送信を中止する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水素管理システム。
前記充填計画手段は、
前記充填可能時間帯の中での充填が不可能な場合、水素ステーション台数の増加が必要な旨もしくは前記充填可能時間帯の変更が必要な旨を所定のシステムに通知し、当該所定のシステムから、水素ステーション台数の更新の通知を受けた場合もしくは充填可能時間帯の更新の通知を受けた場合に、通知された情報を用いて処理を再実行する、請求項２に記載の水素管理システム。
前記充填計画手段、前記充填実績学習予測手段、および前記充填指示補正手段は、水素の製造計画を行う水素製造計画手段を有する水素エネルギー管理システムの一部として実現されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水素管理システム。
発電装置により発電される電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置により製造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を用いて複数の燃料電池車両の各々に水素を充填することが可能な水素ステーションと、を含む水素供給システムに適用される水素管理方法であって、
充填計画手段により、前記複数の燃料電池車両の水素需要予測と前記水素製造装置の水素製造計画の少なくとも一部の情報を用いて、燃料電池車両毎に、水素の充填を実施する充填実施時間を決定するとともに、少なくとも当該充填実施時間における充填開始時刻を示す充填指示を発行し、
充填実績学習予測手段により、燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により過去において発行された個々の充填指示に示される充填開始時刻に対する実際の充填開始時刻のずれを学習し、学習した結果を用いて、前記充填計画手段により発行される充填指示に対して充填が開始される充填開始時刻を予測し、
充填指示補正手段により、燃料電池車両毎に、前記充填計画手段により発行される充填指示に示される充填開始時刻を、前記充填実績学習予測手段により予測される充填開始時刻に応じて補正した上で、当該充填指示を対応する燃料電池車両へ送る、
ことを含む水素管理方法。