JP6479212B2 - 給湯器制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、給湯器制御システム、制御方法及びプログラムに関する。

近年、自然エネルギーを活用する技術が注目されており、太陽光及び風力に代表される自然エネルギーにより発電する分散型電源が需要家に設置されるケースが多くなっている。このような需要家は、分散型電源による発電電力を自ら消費したり商用電力系統へ供給して電気事業者に売ったりする。これにより、需要家は、商用電力系統から購入する電力を減少させて、経済的利益を得ることができる。

需要家から商用電力系統へ電力が供給される逆潮流により、商用電力系統の需給バランスが崩れることがある。例えば、快晴の休日には、需要が大幅に減少するとともに、太陽光による発電量が増加して供給量が増加する。

そこで、商用電力系統の需給バランスを保つために、電気事業者が需要家に対して時間を指定して逆潮流の抑制を予め指示するための制度の整備が進められている。例えば、２０１４年には日本の資源エネルギー庁から、太陽光発電に対する出力制御ルールが公示されている。この出力制御ルールは、分散型電源の発電量を調整して、商用電力系統への売電を抑えるものである。

また、発電電力を需要家で極力消費して、逆潮流を減少させるための技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に、貯湯タンクを備える給湯暖房装置を動作させる技術が記載されている。貯湯タンクを備える給湯装置の消費電力は一般的に大きいため、特許文献１に記載の技術は、逆潮電力量を効果的に減少させることができる。

国際公開第２０１２／０９０３６５号

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、上述のような逆潮流を抑制するための指示に応じて逆潮流を減少させるものではないため、商用電力系統の需給バランスを改善するとは限らない。また、特許文献１に記載の技術は、逆潮電力量が多くなる時間帯に、その後に必要とされる熱量を生成するため、当該時間帯までに貯湯タンクの最大容量付近まで蓄熱されている場合には、給湯暖房装置を動作させることができず、逆潮流を減少させることができない。この場合において逆潮流を抑制することが指示されると、発電電力を制限する必要があり、分散型電源の発電能力を十分に活用することができないおそれがあった。ひいては、特許文献１に記載の技術には、電力の利用効率を向上させる余地があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、電力の利用効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の給湯器制御システムは、商用電力系統と商用電力系統に電力を供給する分散型電源との少なくとも一方から供給される電力で貯湯タンクに湯を供給する給湯器を制御する給湯器制御システムであって、第１の時間における分散型電源から商用電力系統への電力の供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、指示取得手段によって指示が取得されない場合に、第１の時間より前の第２の時間に給湯器に予め定められた量の湯を供給させ、指示取得手段によって指示が取得された場合に、給湯器に、第２の時間に予め定められた量より少ない量の湯を供給させて第１の時間に湯を供給させることにより、予め定められた量以上の量の湯を供給させる制御手段と、を備え、制御手段は、指示取得手段によって指示が取得された場合において、第１の時間のうち給湯器に湯を供給させる条件が成立する条件成立時間の長さが閾値より長いときには、給湯器に、湯切れを防止するための最小貯湯量の湯を第２の時間に供給させて第１の時間に湯を供給させることにより、予め定められた量以上の量の湯を供給させ、条件成立時間の長さが閾値より短いときには、給湯器に、第２の時間に予め定められた量より少ない量の湯を供給させて条件成立時間に湯を供給させることにより、予め定められた量の湯を供給させる。

本発明によれば、指示取得手段によって指示が取得されない場合には第２の時間に予め定められた量の湯が供給される一方、指示が取得された場合には第２の時間に予め定められた量より少ない量の湯が供給される。そして、指示が取得された場合には、指示により指定された第１の時間に湯が供給される。これにより、第１の時間にある程度の量の湯を供給することが可能になり、分散型電源の発電能力を活用することができる。ひいては、電力の利用効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る給湯器制御システムの構成を示す図である。 逆潮電力を抑制する抑制指示を説明するための図である。 パワーコンディショナによって制限される発電電力の一例を示す図である。 制御装置、給湯器の制御部、計測装置及びデータサーバのハードウェア構成を示す図である。 給湯器制御システムの機能的な構成を示すブロック図である。 沸上げ運転を夜間から昼間にシフトすることを示す模式図である。 沸上げ運転による湯量の推移の例を示す図である。 発電抑制処理を示すフロー図である。 制御装置と給湯器との間で行われる通信の概要を示すシーケンス図である。 夜間までに実行される処理の概要を示すシーケンス図である。 余剰電力予測処理を示すフロー図である。 余剰電力の予測値の一例を示す図である。 昼間沸上げ判定処理を示す第１のフロー図である。 沸上げ許可フラグに設定される値を説明するための図である。 発電電力と経済効果との関係を説明するための第１の図である。 発電電力と経済効果との関係を説明するための第２の図である。 発電電力と経済効果との関係を説明するための第３の図である。 沸上げ許可フラグの系列について説明するための図である。 昼間沸上げ判定処理を示す第２のフロー図である。 計画処理を示すフロー図である。 湯量の計画について説明するための図である。 予測修正処理を示すフロー図である。 昼間に実行される処理の概要を示すシーケンス図である。 買電価格判定処理を示すフロー図である。 売電価格判定処理を示すフロー図である。 実施の形態２に係る給湯器制御システムの構成を示す図である。 実施の形態２に係る給湯器制御システムの機能的な構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る給湯器制御システムの構成を示す図である。 実施の形態４に係る給湯器制御システムの構成を示す図である。 実施の形態５に係る給湯器制御システムの構成を示す図である。 対象機器選択処理を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

実施の形態１．
図１には、実施の形態１に係る給湯器制御システム１００の構成が示されている。給湯器制御システム１００は、住宅ＨＭに設置された給湯器２０を制御して電力を効率的に利用するためのＨＥＭＳ（Home Energy Management System）である。給湯器制御システム１００は、図１に示されるように、給湯器２０を制御する制御装置１０、水を加熱して生成した湯をタンクに供給して貯える給湯器２０、太陽光により発電する分散型電源３０、分散型電源３０によって発電される発電電力及び住宅ＨＭで消費される電力を計測する計測装置４０、電力を消費する電気機器５０、並びに、広域ネットワークＮＷ１を介して制御装置１０に接続される電力サーバ６０及びデータサーバ７０を有している。なお、制御装置１０、給湯器２０、分散型電源３０、計測装置４０及び電気機器５０はいずれも、住宅ＨＭに設置される。また、図１中の商用電力系統ＰＳにつながる太い実線は電力線を表し、細い破線は通信線（信号線）を表している。

制御装置１０は、住宅ＨＭ内の機器を統合的に制御することが可能なＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラである。制御装置１０は、給湯器２０及び電気機器５０から、その運転状態を定期的に取得することにより、給湯器２０及び電気機器５０の運転状態を監視する。そして、制御装置１０は、制御コマンドを送信することにより給湯器２０及び電気機器５０の運転状態を変化させて、給湯器２０及び電気機器５０を制御する。

また、制御装置１０は、計測装置４０から電力の計測結果を定期的に取得して、取得した計測結果を分散型電源３０及びデータサーバ７０に提供する。さらに、制御装置１０は、電力サーバ６０からの指示を取得する指示取得部１１を有している。指示取得部１１は、特定の時間における分散型電源３０から商用電力系統ＰＳへの電力の供給を抑制する指示を電力サーバ６０から取得して、分散型電源３０へ転送する。電力サーバ６０からの指示を、以下では抑制指示という。抑制指示によって指定される特定の時間は、通常、商用電力系統ＰＳの需給状況に対して分散型電源３０による発電電力が過剰となる時間である。

抑制指示は、特定の時間に分散型電源３０から商用電力系統ＰＳへ電力が供給されるときの発電電力の制限値を指定する。図２には、抑制指示の具体例が示されている。図２に示される例では、０時から９時までの発電量を、分散型電源３０の定格電力の１００％とすることが指定されている。また、９時から１１時までの発電量を、分散型電源３０の定格電力の４０％とすることが指定されている。図２に例示された抑制指示は、分散型電源３０の定格電力に対する割合で制限値を指定したが、発電電力の制限値をｋＷ単位で指定してもよい。

なお、図２中の実線で示される線Ｌａは、分散型電源３０によって出力可能な発電電力の推移を表し、破線で示される線Ｌｐは、抑制指示によって指定される制限値の推移を表す。本実施の形態では、抑制指示によって発電電力が制限される時間を、単に昼間という。ただし、１００％の制限値では、実質的に発電電力が制限されないため、図２の例における昼間は、９時から１５時を意味する。

図１に戻り、給湯器２０は、ヒートポンプ式の電気給湯器である。給湯器２０は、上水道から供給された水を加熱して生成した湯を貯湯タンク２４（図５参照）に供給し、住宅ＨＭの住人が使用する湯を貯湯タンク２４から出水する。通常、給湯器２０は、電気料金が安価になる夜間に、１日間に必要な量の湯を沸上げて、夜間以外の時間には、湯量が不足した場合に限り湯を沸上げる。なお、湯の沸上げは、湯を生成して貯湯タンク２４に供給することを意味する。給湯器２０によって生成される湯の温度は、約６０℃である。

給湯器２０は、給湯器２０が備えるヒートポンプユニット２３（図５参照）を制御する制御部２１を有している。制御部２１の機能については、後述する。

分散型電源３０は、住宅ＨＭの屋根の上に設置される発電装置である。分散型電源３０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネル（不図示）、及びソーラーパネルにより発電された電力を変換して出力するパワーコンディショナ３１を有している。

パワーコンディショナ３１は、計測装置４０による計測結果を、制御装置１０を介して取得することにより、発電電力Ｐｇと、給湯器２０、分散型電源３０及び電気機器５０を有する住宅ＨＭで消費される消費電力Ｐｃとを監視する。発電電力Ｐｇが消費電力Ｐｃを超えると、住宅ＨＭでは余剰電力が生じる。この余剰電力は逆潮電力Ｐｒとして商用電力系統ＰＳへ供給される。このため、Ｐｇ＝Ｐｃ＋Ｐｒの関係式が成立する。なお、商用電力系統ＰＳから電力が住宅ＨＭに供給される場合には、逆潮電力Ｐｒが負の値になる。以下では、住宅ＨＭで消費される消費電力を、単に消費電力という。

パワーコンディショナ３１は、電力サーバ６０から指示取得部１１を介して抑制指示を取得すると、抑制指示により指定された時間に、制限値を超えないように発電電力Ｐｇを制限する。ただし、この制限値は、逆潮流が生じる際に指定された制限値であるため、逆潮電力Ｐｒが負の場合には、パワーコンディショナ３１は、逆潮電力Ｐｒが正にならない範囲で発電電力Ｐｇを制限する。この場合の発電電力Ｐｇは、制限値を超えることがある。すなわち、パワーコンディショナ３１は、消費電力Ｐｃが制限値を超えると、消費電力Ｐｃを超えない大きさの発電電力Ｐｇを住宅ＨＭに供給して、逆潮電力Ｐｒをゼロとする。分散型電源３０が出力可能な電力が消費電力Ｐｃより大きい場合には、パワーコンディショナ３１は、消費電力Ｐｃに等しい大きさの発電電力Ｐｇを住宅ＨＭに供給することになる。

図３には、パワーコンディショナ３１によって制限される発電電力Ｐｇの具体例が示されている。図３中の一点鎖線で示される線Ｌｃは、消費電力Ｐｃの推移を表し、太い実線で示される線Ｌｇは、実際に発電される発電電力Ｐｇの推移を表す。図３に示される例において、発電電力Ｐｇが制限されない時間Ｐ１，Ｐ４では、発電電力Ｐｇが、分散型電源３０により出力可能な電力に等しくなる。また、制限値が消費電力Ｐｃより大きい時間Ｐ２では、発電電力Ｐｇが、制限値に等しくなる。また、制限値が消費電力より小さい時間Ｐ３では、発電電力Ｐｇが、消費電力Ｐｃに等しくなる。ただし、分散型電源３０により出力可能な電力が消費電力Ｐｃより小さければ、発電電力Ｐｇは、図３中の１５時直前に示されるように、出力可能な電力に等しくなる。

図３下部に示されるように、時間Ｐ２に含まれる時刻Ｔ１において、発電電力Ｐｇが制限値に等しいため、出力可能な電力から実際の発電電力Ｐｇを減じて得る損失電力は、比較的大きい。一方、時間Ｐ３に含まれる時刻Ｔ２では、出力可能な電力及び制限値が時刻Ｔ１とほぼ等しい。この時刻Ｔ２では、消費電力Ｐｃが時刻Ｔ１からある程度増加して制限値を超えるため、発電電力Ｐｇが消費電力Ｐｃに等しく、損失電力は、比較的小さくなる。このため、抑制指示により逆潮電力Ｐｒが制限される昼間に、制限値を超えるように消費電力Ｐｃを増加させれば、損失電力を低減させることができる。

図１に戻り、計測装置４０は、住宅ＨＭの分電盤内で電力線に取り付けられた変流器（不図示）を用いて、発電電力及び消費電力を計測する。計測装置４０は、発電電力の計測値を取得する第１計測値取得部４１と、消費電力の計測値を取得する第２計測値取得部４２とを有している。計測装置４０は、取得した計測値を、制御装置１０に通知する。

電気機器５０は、例えば、空調機器、照明機器又は調理機器に代表される家電機器である。電気機器５０は、制御装置１０を介して給湯器２０を操作するための端末であってもよい。

電力サーバ６０は、商用電力系統ＰＳを商用電源として提供する電気事業者によって運営される配信サーバである。電力サーバ６０は、抑制指示によって時間が指定される日の前日以前に、例えば気象予報に基づいて作成した抑制指示を需要家へ配信する。なお、需要家による逆潮流を抑制する必要がない日には、抑制指示が配信されない。

データサーバ７０は、制御装置１０と連携してＨＥＭＳを機能させるためのサーバ装置である。データサーバ７０は、制御装置１０の動作に必要なデータを記憶する。例えば、データサーバ７０は、計測装置４０による計測結果を、制御装置１０を介して取得して蓄積する。また、データサーバ７０は、制御装置１０によって収集された給湯器２０及び電気機器５０の運転状態を取得して蓄積する。また、データサーバ７０は、給湯器２０及び電気機器５０それぞれの運転状態と、その運転状態で消費される電力とを対応付けて記憶している。さらに、データサーバ７０は、商用電力系統ＰＳから住宅ＨＭへ供給される電力の買電単価と、商用電力系統ＰＳへ供給される逆潮電力Ｐｒの売電単価を時間帯別に記憶している。そして、データサーバ７０は、制御装置１０からの要求に応じて、データを制御装置１０に提供する。

図４には、制御装置１０、給湯器２０の制御部２１、計測装置４０及びデータサーバ７０のハードウェア構成が示されている。図４に示されるように、制御装置１０、制御部２１、計測装置４０及びデータサーバ７０は、プロセッサＨ１、主記憶部Ｈ２、補助記憶部Ｈ３、入力部Ｈ４、出力部Ｈ５、及び通信部Ｈ６を有するコンピュータとして構成される。主記憶部Ｈ２、補助記憶部Ｈ３、入力部Ｈ４、出力部Ｈ５、及び通信部Ｈ６はいずれも、内部バスＨ７を介してプロセッサＨ１に接続されている。

プロセッサＨ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成される。プロセッサＨ１は、補助記憶部Ｈ３に記憶されるプログラムＰａを実行することにより、後述の機能を発揮する。

主記憶部Ｈ２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される。主記憶部Ｈ２は、補助記憶部Ｈ３からプログラムＰａをロードする。そして、主記憶部Ｈ２は、プロセッサＨ１の作業領域として用いられる。

補助記憶部Ｈ３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部Ｈ３は、プログラムＰａの他に、プロセッサＨ１の処理に用いられる種々のデータを記憶している。

入力部Ｈ４は、例えば入力キー及び静電容量方式のポインティングデバイスを含んで構成される。入力部Ｈ４は、ユーザによって入力された情報を取得して、プロセッサＨ１に通知する。

出力部Ｈ５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に代表される表示デバイスを含んで構成される。出力部Ｈ５は、例えば、入力部Ｈ４を構成するポインティングデバイスと一体的に形成されることで、タッチスクリーンを構成する。

通信部Ｈ６は、外部の機器と通信するための通信インタフェース回路を含んで構成される。通信部Ｈ６は、外部から受信した信号に含まれる情報をプロセッサＨ１に通知して、プロセッサＨ１から出力された情報を伝送するための信号を外部の機器に送信する。

図５には、給湯器制御システム１００の機能的な構成が示されている。図５に示される制御装置１０、給湯器２０の制御部２１、計測装置４０及びデータサーバ７０の機能は、上述のハードウェアが連携して動作することで実現される。

制御装置１０の指示取得部１１及び転送部１２は、主として制御装置１０のプロセッサＨ１と通信部Ｈ６とによって実現される。指示取得部１１は、電力サーバ６０から送信された抑制指示を分散型電源３０のパワーコンディショナ３１及び判定部１４へ転送する。また、転送部１２は、計測装置４０による計測結果をデータサーバ７０の発電消費予測部７１へ転送する。

余剰電力予測部１３は、主として制御装置１０のプロセッサＨ１によって実現される。余剰電力予測部１３は、データサーバ７０の発電消費予測部７１によって予測された発電電力及び消費電力の予測値に基づいて、住宅ＨＭにおける余剰電力の推移を予測する。そして、余剰電力予測部１３は、予測結果を判定部１４に通知する。

判定部１４は、主として制御装置１０のプロセッサＨ１と通信部Ｈ６とによって実現される。判定部１４は、図６に示されるように、通常は夜間に実行される給湯器２０の沸上げ運転を昼間に実行するための条件が成立するか否かを、夜間の沸上げ運転が実行される前に抑制指示に応じて判定する。沸上げ運転が昼間に実行されれば、昼間の消費電力が増加して、損失電力を低減することが可能になる。判定部１４は、判定の結果を給湯器２０の制御部２１に通知する。

給湯器２０の制御部２１は、判定部１４の判定結果に基づいて、ヒートポンプユニット２３を制御することにより、給湯器２０に湯を生成させる。換言すると、制御部２１は、制御装置１０の指示取得部１１によって抑制指示が取得されない場合には夜間に給湯器２０に目標貯湯量の湯を貯湯タンク２４へ供給させる。目標貯湯量は、１日間に使用が見込まれる湯量であって、過去のユーザによる湯の使用実績から予め定められる。また、制御部２１は、指示取得部１１によって抑制指示が取得された場合において条件が成立したときには、給湯器２０に、夜間に目標貯湯量より少ない量の湯を供給させて昼間に湯を供給させることにより、目標貯湯量以上の量の湯を貯湯タンク２４へ供給させる。

図７には、給湯器２０が昼間に沸上げ運転を実行する場合と実行しない場合それぞれの湯量の推移が示されている。図７中の実線で示されるＬ１１は、昼間に沸上げ運転を実行することなく、夜間に目標貯湯量の湯を沸上げる通常の場合に対応する。一方、破線で示されるＬ１２は、夜間に沸上げる湯量を目標貯湯量から減らして、抑制指示に応じて昼間に湯を沸上げる場合に対応する。図７に示されるように、昼間沸上げ運転を実行すると、通常は夜間に沸上げられる湯量Ｖ１が昼間にシフトして、電力消費も昼間にシフトすることとなる。

図５に戻り、制御部２１は、給湯器２０の運転計画を立案する計画モジュール２２、並びに、計画モジュール２２によって立案された運転計画に従ってヒートポンプユニット２３を制御する第１制御モジュール２２ａ及び第２制御モジュール２２ｂを有している。計画モジュール２２、第１制御モジュール２２ａ及び第２制御モジュール２２ｂは、主として制御部２１のプロセッサＨ１及び通信部Ｈ６により実現される。第１制御モジュール２２ａは、逆潮電力を抑制することが指示されない通常の場合に立案された運転計画に従ってヒートポンプユニット２３を制御して夜間に目標貯湯量の湯を貯湯タンク２４に供給させる。また、第２制御モジュール２２ｂは、逆潮電力を抑制する旨の指示がなされた場合において条件が成立したときに立案された運転計画に従ってヒートポンプユニット２３を制御して、夜間に目標貯湯量より少ない量の湯を供給させて昼間に湯を供給させることにより、目標貯湯量以上の量の湯を貯湯タンク２４へ供給させる。

ヒートポンプユニット２３は、貯湯タンク２４と管路を介して接続され、貯湯タンク２４に貯えられる湯水を加熱してから貯湯タンク２４に供給する。貯湯タンク２４の容量は、例えば８００リットルである。なお、給湯器２０の沸上げ運転によって生成される湯の量は、ヒートポンプユニット２３により配水管を介して貯湯タンク２４に供給される湯の量を意味する。また、貯湯タンク２４に貯えられた湯の量は、ユーザによる使用が想定される４３℃の湯に換算したときの量を意味するものとしてもよい。

続いて、給湯器制御システム１００において実行される処理について、図８〜２５を用いて説明する。

図８には、分散型電源３０のパワーコンディショナ３１によって実行される発電抑制処理が示されている。この発電抑制処理は、パワーコンディショナ３１に電力が供給されると、一定の周期でくり返し実行される。一定の周期は、１分間である。

発電抑制処理において、パワーコンディショナ３１は、まず、現在時刻が抑制指示により指定された時間に含まれるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。なお、抑制指示がない場合には、ステップＳ３１１の判定は否定される。

現在時刻が抑制指示により指定された時間に含まれないと判定した場合（ステップＳ３１１；Ｎｏ）、パワーコンディショナ３１は、通常モードで動作する（ステップＳ３１２）。通常モードは、発電電力を制限することなく、出力可能な電力をすべて住宅ＨＭ及び商用電力系統ＰＳへ供給するモードである。その後、パワーコンディショナ３１は、発電抑制処理を終了する。

一方、現在時刻が抑制指示により指定された時間に含まれると判定した場合（ステップＳ３１１；Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ３１は、現在の発電能力が制限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３１３）。現在の発電能力は、現在時刻において出力可能な発電電力を意味する。

現在の発電能力が制限値より大きくないと判定した場合（ステップＳ３１３；Ｎｏ）、パワーコンディショナ３１は、発電電力を制限する必要がないため、ステップＳ３１２へ移行する。

一方、現在の発電能力が制限値より大きいと判定した場合（ステップＳ３１３；Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ３１は、商用電力系統ＰＳから電力が供給されているか否かを判定する（ステップＳ３１４）。すなわち、パワーコンディショナ３１は、逆潮電力Ｐｒが負であるか否かを判定する。

商用電力系統ＰＳから電力が供給されていないと判定した場合（ステップＳ３１４；Ｎｏ）、パワーコンディショナ３１は、出力抑制モードで動作する（ステップＳ３１５）。出力抑制モードは、抑制指示により指定された制限値まで発電電力を制限するモードである。その後、パワーコンディショナ３１は、発電抑制処理を終了する。

商用電力系統ＰＳから電力が供給されていると判定した場合（ステップＳ３１４；Ｙｅｓ）パワーコンディショナ３１は、逆潮流ゼロモードで動作する（ステップＳ３１６）。逆潮流ゼロモードは、逆潮電力Ｐｒが極力ゼロに近づくように発電電力を制限するモードである。その後、パワーコンディショナ３１は、発電抑制処理を終了する。

続いて、制御装置１０と給湯器２０との間で行われる通信の概要について、図９を用いて説明する。図９に示されるように、電力サーバ６０から抑制指示が制御装置１０へ送信されると（ステップＳ１）、制御装置１０は、給湯器２０に昼間に湯を生成させるための条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２）。

条件が成立すると判定した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御装置１０は、給湯器２０に対して昼間の沸上げを要求する（ステップＳ３）。一方、条件が成立しないと判定した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、制御装置１０は、昼間の沸上げを要求しない。

昼間の沸上げを要求された給湯器２０は、昼間の沸上げ運転を計画する計画処理を実行する（ステップＳ２２）。その後、給湯器２０は、計画処理にて立案された運転計画に従って、給湯器２０のヒートポンプユニット２３を制御する制御処理を実行する（ステップＳ２１）。この場合の制御処理は、第２制御モジュール２２ｂ（図５参照）によって実行される処理に相当する。これにより、給湯器２０は、夜間の沸上げ運転と昼間の沸上げ運転とを実行することとなる。なお、昼間の沸上げが要求されない場合には、夜間の沸上げ運転を計画する計画処理が実行され、この計画にしたがってヒートポンプユニット２３を制御する制御処理が夜間に実行される。この場合の制御処理は、第１制御モジュール２２ａ（図５参照）によって実行される処理に相当する。

昼間の沸上げ運転をするための制御処理が実行されると、制御装置１０は、運転モード変更フラグがＯＮか否かを判定する（ステップＳ４）。運転モードの変更は、予め計画された昼間の沸上げ運転を、実際の発電電力及び消費電力の状況に応じて停止することを意味する。

沸上げモード変更フラグがＯＮであると判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御装置１０は、給湯器２０に対して運転モードの変更を要求する（ステップＳ５）。一方、運転モード変更フラグがＯＮではないと判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御装置１０は、給湯器２０に対して運転モードの変更を要求しない。

給湯器２０は、運転モードの変更を要求されると、運転モードを変更する（ステップＳ６）。

続いて、図９に示された一連の処理のうち、夜間までに実行される部分の詳細を、図１０を用いて説明する。

図１０に示されるように、電力サーバ６０から制御装置１０に抑制指示が送信される（ステップＳ１）。また、計測装置４０は、発電電力及び消費電力の計測値を、制御装置１０を介してデータサーバ７０へ順次送信する。

データサーバ７０は、受信した計測値から、発電電力及び消費電力の予測値を算出する発電消費予測処理を実行する（ステップＳ７０）。発電消費予測処理による予測は、例えば、過去の一定期間における１日間の推移の平均を算出するものであってもよいし、気象状況、曜日、及びユーザのスケジュールを含むパラメータを用いて統計的に予測値を算出するものであってもよい。なお、発電電力の予測は、抑制指示によって過去に抑制された発電電力の実績を排除して実行される。すなわち、発電電力の予測値は、分散型電源３０によって出力可能な発電電力の予測値を意味する。また、消費電力の予測値は、昼間の沸き上げ運転が実行されるケースを排除して予測されたものであることが望ましいが、このケースを含んで予測されたものであってもよい。

制御装置１０は、データサーバ７０に対して予測結果を要求し、その応答により予測結果を得る。そして、制御装置１０は、発電電力及び消費電力の予測値に基づいて住宅ＨＭ内の余剰電力の予測値を算出する余剰電力予測処理を実行する（ステップＳ１３）。この余剰電力予測処理について、図１１，１２を用いて説明する。

余剰電力予測処理は、翌日の０時から２４時における余剰電力の推移を、３０分間の時間区分毎に予測する処理である。図１１に示されるように、余剰電力予測処理において、制御装置１０の余剰電力予測部１３は、まず、変数ａに１を代入する（ステップＳ１３１）。変数ａは、時間区分に付される番号である。

次に、余剰電力予測部１３は、ａ番目の時間区分における余剰電力を予測する（ステップＳ１３２）。この予測は、例えば、ａ番目の時間区分における発電電力の予測値から消費電力の予測値を減算することで余剰電力の予測値を得るものである。なお、発電電力及び消費電力の予測値が３０分間の時間区分に区切られていないときには、余剰電力予測部１３は、この時間区分における平均値を用いて、余剰電力の予測値を算出する。

次に、余剰電力予測部１３は、変数ａが最後の値であるか否かを判定する（ステップＳ１３３）。最後の値は、２３時３０分から２４時ちょうどまでの時間区分に付される番号「４８」である。

変数ａが最後の値ではないと判定した場合（ステップＳ１３３；Ｎｏ）、余剰電力予測部１３は、変数ａの値を１だけ増加させる（ステップＳ１３４）。その後、余剰電力予測部１３は、ステップＳ１３２以降の処理をくり返す。

一方、変数ａが最後の値であると判定した場合（ステップＳ１３３；Ｙｅｓ）、余剰電力予測部１３は、余剰電力予測処理を終了する。

図１２には、余剰電力予測処理による予測結果が示されている。図１２では、余剰電力に相当する領域にハッチングが付されている。余剰電力予測処理では、ハッチングが付された領域を３０分間の時間区分に区切って電力の値が予測される。なお、図１２中の線Ｌｇは、発電電力の予測値の推移を示し、線Ｌｃは、消費電力の予測値の推移を示している。

図１０に戻り、制御装置１０は、余剰電力予測処理（ステップＳ１３）に続いて昼間沸上げ判定処理を実行する（ステップＳ１４）。昼間沸上げ判定処理は、昼間に沸上げ運転を実行する条件が成立するか否かを判定する処理であって、図９中のステップＳ２に対応する。昼間沸上げ判定処理は、例えば、電気料金が安価になる２３時までに後述のステップＳ３が完了するように、２２時３０分までに実行される。以下、昼間沸上げ判定処理について、図１３〜１９を用いて説明する。

昼間沸上げ判定処理では、判定部１４は、まず、変数ａに１を代入して、すべての昼間沸上げ許可フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ１４１）。

次に、判定部１４は、ａ番目の時間区分に対する抑制指示があるか否かを判定する（ステップＳ１４２）。具体的には、判定部１４は、翌日のａ番目の時間区分が抑制指示により指定された時間に含まれていて、かつ、分散型電源３０の定格電力より小さい制限値が指定されているか否かを判定する。

ａ番目の時間区分に対する抑制指示がないと判定した場合（ステップＳ１４２；Ｎｏ）、判定部１４は、ステップＳ１４９へ処理を移行する。一方、ａ番目の時間区分に対する抑制指示があると判定した場合（ステップＳ１４２；Ｙｅｓ）、判定部１４は、ａ番目の時間区分における発電電力の制限値を算出する（ステップＳ１４３）。具体的には、抑制指示により指定される制限値が、分散型電源３０の定格電力に対する割合を示すものであるときに、判定部１４は、この割合を定格電力に乗じることでＷ又はｋＷ単位の制限値を算出する。

次に、判定部１４は、ａ番目の時間区分において給湯器２０が湯を生成しても消費電力が発電電力より小さいか否かを判定する（ステップＳ１４４）。具体的には、判定部１４は、ａ番目の時間区分において給湯器２０が沸上げ運転を実行して住宅ＨＭで消費される消費電力の予測値が増加しても、増加した消費電力の予測値が発電電力の予測値より小さいか否かを判定する。

ただし、発電消費予測部７１から出力された消費電力の予測値は、給湯器２０が昼間に沸上げ運転を実行することなく夜間に沸上げ運転を実行したときの消費電力を示している。このため、判定部１４は、データサーバ７０に記憶される給湯器２０の運転状態の履歴と、その運転状態で消費される電力とを参照することにより、消費電力の予測値のうち、給湯器２０以外の機器の総消費電力の予測値を得ることができる。判定部１４は、この総消費電力の予測値と、沸上げ運転を実行する給湯器２０の消費電力との和が、発電電力の予測値より小さいか否かを判定する。

給湯器２０が湯を生成しても消費電力が発電電力より小さいわけではないと判定した場合（ステップＳ１４４；Ｎｏ）、判定部１４は、ステップＳ１４９へ処理を移行する。

一方、給湯器２０が湯を生成しても消費電力が発電電力より小さいと判定した場合（ステップＳ１４４；Ｙｅｓ）、判定部１４は、ａ番目の時間区分における発電電力が制限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４５）。具体的には、判定部１４は、発電電力の予測値がステップＳ１４３で算出した制限値より大きいか否かを判定する。

発電電力が制限値より大きいと判定した場合（ステップＳ１４５；Ｙｅｓ）、判定部１４は、ａ番目の時間区分における消費電力が制限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４６）。具体的には、判定部１４は、消費電力の予測値がステップＳ１４３で算出した制限値より大きいか否かを判定する。

消費電力が制限値より大きいと判定した場合（ステップＳ１４６；Ｙｅｓ）、判定部１４は、昼間に沸上げ運転を実行するための条件が成立したと判断して、ａ番目の時間区分に対応する沸上げ許可フラグをＯＮに設定する（ステップＳ１４７）。

ステップＳ１４５において発電電力が制限値より大きくはないと判定した場合（ステップＳ１４５；Ｎｏ）、判定部１４は、夜間に給湯器２０が消費する電力の買電価格が昼間の逆潮電力の売電価格より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４８）。具体的には、判定部１４は、夜間に給湯器２０が３０分間で消費する電力にかかる料金が、ａ番目の時間区分における逆潮電力の予測値の売電価格より大きいか否かを判定する。

ステップＳ１４８の判定が肯定されれば（ステップＳ１４８；Ｙｅｓ）、ａ番目の時間区分に逆潮電力を商用電力系統ＰＳへ供給して売電することにより得る経済的利益よりも、ａ番目の時間区分に給湯器２０に沸上げ運転を実行させて夜間の電力消費にかかる料金を減少させることで得る経済的利益の方が大きい。すなわち、昼間に沸上げ運転を実行する方が、経済的利益が大きい。このため、ステップＳ１４８の判定が肯定された場合、判定部１４は、ステップＳ１４７へ移行して、沸上げ許可フラグをＯＮに設定する。

一方、ステップＳ１４８の判定が否定されれば、昼間に沸上げ運転を実行しない方が、経済的利益が大きい。このため、判定部１４は、沸上げ許可フラグをＯＮにすることなく、ステップＳ１４９へ処理を移行する。

ただし、ステップＳ１４５の判定が否定された後に実行されるステップＳ１４８の判定では、逆潮電力は、発電電力から消費電力を除いたものに等しい。

ステップＳ１４６において消費電力が制限値より大きくはないと判定した場合（ステップＳ１４６；Ｎｏ）、判定部１４は、ステップＳ１４８へ処理を移行する。ただし、この場合におけるステップＳ１４８の判定では、逆潮電力は、制限値から消費電力を除いたものに等しい。

ステップＳ１４４〜Ｓ１４７の処理により、特定の場合に沸上げ許可フラグがＯＮに設定される。図１４には、発電電力Ｐｇ、制限値Ｐｐ、給湯器２０以外の機器の総消費電力Ｐｄ、及び給湯器２０の消費電力Ｐｈの大小関係と、経済効果と、沸上げ許可フラグと、パワーコンディショナ３１の運転モードとを関連づけたテーブルが示されている。

また、図１５には、制限値Ｐｐが、給湯器２０以外の機器の総消費電力Ｐｄと給湯器２０の消費電力Ｐｈとの和より大きい場合における発電電力Ｐｇと経済効果との関係が示されている。図１５中の線Ｌ２１は、昼間に沸上げ運転を実行しない場合に対応し、線Ｌ２２は、昼間に沸上げ運転を実行する場合に対応する。また、Ｇｍａｘは、分散型電源３０の定格電力を意味する。図１５に示される電力の大小関係は、図１４に示されるケース１，２，７，８，９，１０を含んでいる。

線Ｌ２１で示されるように、昼間に沸上げ運転を実行しない場合において、発電電力Ｐｇが総消費電力Ｐｄを超えると逆潮電力が生じるため、売電による経済効果が得られる。ただし、発電電力Ｐｇが制限値Ｐｐを超えても、実際に発電される電力は制限値Ｐｐに制限されるため、経済効果が増加することはない。また、発電電力Ｐｇが総消費電力Ｐｄを下回ってゼロになると、総消費電力Ｐｄを商用電力系統ＰＳからの電力で賄うことになるため、経済効果は減少する。

また、線Ｌ２２に示されるように、昼間に沸上げ運転を実行する場合において、発電電力Ｐｇが総消費電力Ｐｄと給湯器２０の消費電力Ｐｈとの和Ｐｄ＋Ｐｈを超えると、夜間の沸上げ運転に必要な電力消費が減少するため、経済効果が得られる。また、発電電力ＰｇがＰｄ＋Ｐｈを下回ってゼロになると、総消費電力Ｐｄと給湯器２０の消費電力Ｐｈとを商用電力系統ＰＳからの電力で賄うことになるため、経済効果は減少する。

図１６には、制限値Ｐｐが、総消費電力Ｐｄより大きく、総消費電力Ｐｄと給湯器２０の消費電力Ｐｈとの和より小さい場合における、発電電力Ｐｇと経済効果との関係が示されている。図１６に示される電力の大小関係は、図１４に示されるケース３を含んでいる。

図１７には、制限値Ｐｐが総消費電力Ｐｄより小さい場合における発電電力Ｐｇと経済効果との関係が示されている。図１７に示される電力の大小関係は、図１４に示されるケース４，５，６，１１を含んでいる。

図１３に戻り、ステップＳ１４７に続いて、判定部１４は、変数ａが最後の値であるか否かを判定する（ステップＳ１４９）。変数ａが最後の値ではないと判定した場合（ステップＳ１４９；Ｎｏ）、判定部１４は、変数ａの値を１だけ増加させる（ステップＳ１５０）。その後、判定部１４は、ステップＳ１４２以降の処理をくり返す。

ステップＳ１４１〜Ｓ１４９の処理により、翌日の時間区分それぞれについて沸上げ許可フラグがＯＮ又はＯＦＦに設定される。図１８には、沸上げ許可フラグの系列と、発電電力、消費電力及び制限値の推移との関係の一例が示されている。図１８に示される例では、沸上げ許可フラグがＯＮに設定される時間の余剰電力に対応する領域にハッチングが付されている。抑制指示により制限値が指定される時間のうち時間Ｐ１３では、余剰電力が不足しており、給湯器２０が沸上げ運転を実行すると消費電力が発電電力を超えるため、沸上げ許可フラグがＯＦＦに設定される。また、時間Ｐ１１では、制限値が消費電力を超えており、給湯器２０に沸上げ運転を実行させるよりも逆潮電力を売電する方が、経済効果が大きいという判断に基づいて、沸上げ許可フラグがＯＦＦに設定される。また、時間Ｐ１２では、十分な余剰電力があり、制限値が消費電力より小さいため、沸上げ許可フラグがＯＮに設定される。

図１３に示されるステップＳ１４９において変数ａが最後の値であると判定した場合（ステップＳ１４９；Ｙｅｓ）、判定部１４は、図１９に示されるように、条件成立時間として、沸上げ許可フラグが連続してＯＮになる最長時間を探索する（ステップＳ１５１）。

次に、判定部１４は、条件成立時間以外の沸上げ許可フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ１５２）。これにより、給湯器２０の沸上げ運転の実行と停止とが交互にくり返されることを防ぐことができる。

次に、判定部１４は、条件成立時間の開始時刻と終了時刻を取得する（ステップＳ１５３）。判定部１４は、取得した開始時刻及び終了時刻を給湯器２０に通知する（ステップＳ１５４）。そして、判定部１４は、昼間沸上げ判定処理を終了する。

図１０に戻り、昼間沸上げ判定処理（ステップＳ１４）が完了すると、制御装置１０は、条件成立時間の開始時刻及び終了時刻を通知することにより、給湯器２０に対して昼間の沸上げ運転の実行を要求する（ステップＳ３）。給湯器２０は、この要求に対する応答をして、計画処理を実行する（ステップＳ２２）。計画処理は、制御装置１０から通知された条件成立時間に基づいて、沸上げ運転の開始時刻及び終了時刻と、沸上げ湯量を計画する処理である。この計画処理について、図２０を用いて説明する。

計画処理では、給湯器２０の計画モジュール２２は、まず、条件成立時間の開始時刻及び終了時刻から条件成立時間の長さを取得する（ステップＳ２２１）。次に、計画モジュール２２は、条件成立時間の長さが沸上げ運転時間の下限値より長いか否かを判定する（ステップＳ２２２）。沸上げ運転時間の下限値は、例えば２０分間であって、給湯器２０の機種に応じて予め設定されるが、ユーザにより設定されてもよい。

条件成立時間の長さが沸上げ運転時間の下限値より長くないと判定した場合（ステップＳ２２２；Ｎｏ）、計画モジュール２２は、計画処理を終了する。一方、条件成立時間の長さが沸上げ運転時間の下限値より長いと判定した場合（ステップＳ２２２；Ｙｅｓ）、計画モジュール２２は、条件成立時間の長さが閾値より長いか否かを判定する（ステップＳ２２３）。この閾値は、沸上げ運転を実行可能な昼間の最長の時間であって、昼間に沸上げ可能な湯量に応じて定められる。昼間に沸上げ可能な湯量は、例えば、目標貯湯量から、昼間までの湯切れを防止するための最小貯湯量を減じた量である。

条件成立時間の長さが閾値より長いと判定した場合には（ステップＳ２２３；Ｙｅｓ）、計画モジュール２２は、条件成立時間のすべてを沸上げ運転に割り当てることができない。この場合に、計画モジュール２２は、夜間に生成する湯量を、最小貯湯量に設定する（ステップＳ２２４）。

次に、計画モジュール２２は、昼間に生成する湯量を、給湯器２０の最大貯湯量から最小貯湯量を減じた量に設定する（ステップＳ２２５）。最大貯湯量は、貯湯タンク２４の容量である。

次に、計画モジュール２２は、昼間の湯の生成終了時刻を、条件成立時間の終了時刻に設定する（ステップＳ２２６）。これにより、放熱を極力抑えることができる。なお、湯の生成終了時刻は、沸上げ運転の終了時刻を意味する。

次に、計画モジュール２２は、昼間の湯の生成開始時刻を設定する（ステップＳ２２７）。具体的には、計画モジュール２２は、最大貯湯量の湯を貯えるために必要な時間を算出して、算出した時間をステップＳ２２６で設定した生成終了時刻から減算することで得た時刻を、生成開始時刻として設定する。なお、湯の生成開始時刻は、沸上げ運転の開始時刻を意味する。その後、計画モジュール２２は、ステップＳ２３１へ処理を移行する。

ステップＳ２２３において条件成立時間の長さが閾値より長くないと判定した場合には（ステップＳ２２３；Ｎｏ）、計画モジュール２２は、条件成立時間のすべてを沸上げ運転に割り当てることができる。この場合に、計画モジュール２２は、昼間の湯の生成開始時刻及び生成終了時刻を、条件成立時間の開始時刻及び終了時刻に設定する（ステップＳ２２８）。

次に、計画モジュール２２は、条件成立時間で生成可能な湯量を、昼間に生成する湯量として算出する（ステップＳ２２９）。計画モジュール２２は、夜間に生成する湯量を、目標貯湯量から昼間に生成する湯量を減じた量に設定する（ステップＳ２３０）。

次に、計画モジュール２２は、夜間の湯の生成開始時刻及び生成終了時刻を算出する（ステップＳ２３１）。具体的には、計画モジュール２２は、ステップＳ２２４又はステップＳ２３０にて設定された湯量を生成する時間を設定する。この時間は、放熱を極力抑える観点から、電気料金が低廉な時間の終了時付近に設定されることが好ましい。その後、計画モジュール２２は、計画処理を終了する。

図２１には、計画処理において設定される湯量の一例が示されている。図２１において矢印で示されるように、条件成立時間が閾値より長い場合には、夜間の生成湯量が設定された後に、昼間の生成湯量が設定される。なお、図２１に示される例では、最小貯湯量は、湯切れを防止するための最低限の起動貯湯量にマージンを加えた量に設定される。一方、条件成立時間が閾値より短い場合には、矢印で示されるように、昼間の生成湯量が設定された後に、夜間の生成湯量が設定される。

図１０に戻り、計画処理（ステップＳ２２）が終了すると、制御装置１０は、計画処理で計画された湯の生成時刻を給湯器２０に対して要求し、この要求に対する応答を受信することで湯の生成時刻を取得する。そして、制御装置１０は、予測値を修正する予測修正処理を実行する（ステップＳ１５）。この予測修正処理について、図２２を用いて説明する。

予測修正処理において、制御装置１０のプロセッサＨ１は、まず、変数ａに１を代入する（ステップＳ１５１）。次に、プロセッサＨ１は、ａ番目の時間区分における沸上げ運転の有無が、制御装置１０によって記憶されている給湯器２０のスケジュールと異なるか否かを判定する（ステップＳ１５２）。このスケジュールは、通常、昼間に沸上げ運転を実行することなく、夜間に沸上げ運転を実行するスケジュールである。

沸上げ運転の有無がスケジュールと異ならないと判定した場合（ステップＳ１５２；Ｎｏ）、プロセッサＨ１は、ステップＳ１５４へ処理を移行する。一方、沸上げ運転の有無がスケジュールと異なると判定した場合（ステップＳ１５２；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、ａ番目の時間区分における消費電力の予測値を修正する（ステップＳ１５３）。

次に、プロセッサＨ１は、変数ａが最後の値であるか否かを判定し（ステップＳ１５４）、最後の値ではないと判定した場合（ステップＳ１５４；Ｎｏ）、変数ａの値に１だけ増加させて（ステップＳ１５５）、ステップＳ１５２以降の処理をくり返す。一方、変数ａが最後の値であると判定した場合（ステップＳ１５４；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、予測修正処理を終了する。

続いて、図９に示された一連の処理のうち、昼間に実行される部分の詳細を、図２３〜２５を用いて説明する。

図２３に示されるように、昼間の湯の生成開始時刻になると、給湯器２０は、湯の生成を開始する（ステップＳ２５）。また、計測装置４０は、発電電力及び消費電力の計測値をくり返し制御装置１０へ送信する。

制御装置１０は、計測値に基づいて、買電価格判定処理（ステップＳ１６）と売電価格判定処理（ステップＳ１７）とを順に実行する。これらの処理は、実際の余剰電力の大きさが予測された余剰電力と異なるときに、給湯器２０の運転モードを変更すべきか否かを判定する処理である。以下では、これらの処理について図２４，２５を用いて説明する。

図２４には、買電価格判定処理が示されている。買電価格判定処理は、余剰電力が不足することにより生じた買電を、給湯器２０の沸上げ運転を停止させることで抑えるべきか否かを判定する処理である。図２４に示されるように、買電価格判定処理において、判定部１４は、まず、昼間における買電価格の積算値を算出する（ステップＳ１６１）。余剰電力が予測通りに推移して昼間に沸上げ運転が実行された場合には、消費電力が発電電力を上回ることがないので、ステップＳ１６１で算出される買電価格はゼロになる。

次に、判定部１４は、算出した買電価格が、１日間における給湯器２０の消費電力の買電価格の平均値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１６２）。この平均値は、例えば、過去の一定期間における給湯器２０の運転履歴から算出される。

算出した買電価格が平均値より大きくはないと判定した場合（ステップＳ１６２；Ｎｏ）、判定部１４は、買電価格判定処理を終了する。一方、算出した買電価格が平均値より大きいと判定した場合（ステップＳ１６２；Ｙｅｓ）、判定部１４は、運転モード変更フラグをＯＮに設定して、昼間に生成すべき湯量を目標貯湯量に変更する（ステップＳ１６３）。その後、判定部１４は、買電価格判定処理を終了する。

図２５には、売電価格判定処理が示されている。売電価格判定処理は、余剰電力が過剰であって、給湯器２０に代えて電力系統ＰＳへ電力を供給すべきか否かを、経済効果の観点から判定する処理である。図２５に示されるように、売電価格判定処理において、判定部１４は、まず、現在の貯湯量が目標貯湯量より大きいか否かを判定する（ステップＳ１７１）。

次に、判定部１４は、給湯器２０が湯を生成しないときの逆潮電力の売電価格が、夜間に給湯器が消費する電力の買電価格を超えるか否かを判定する（ステップＳ１７２）。具体的には、判定部１４は、現在の消費電力の計測値から給湯器２０の消費電力を減じた電力を、給湯器２０が湯を生成しないときの消費電力として算出し、算出した電力を現在の発電電力から減じて得た逆潮電力の売電価格を算出する。また、判定部１４は、給湯器２０が昼間に沸上げ運転を実行することなく夜間に沸上げ運転を実行した場合に消費される電力の買電価格を算出する。そして、判定部１４は、算出した売電価格が買電価格より高いか否かを判定する。

売電価格が買電価格を超えないと判定した場合（ステップＳ１７２；Ｎｏ）、判定部１４は、売電価格判定処理を終了する。一方、売電価格が買電価格を超えると判定した場合（ステップＳ１７２；Ｙｅｓ）、判定部１４は、運転モード変更フラグをＯＮに設定して、給湯器２０に沸上げ運転を停止させる（ステップＳ１７３）。その後、判定部１４は、売電価格判定処理を終了する。

図２３に戻り、売電価格判定処理（ステップＳ１７）に続いて、制御装置１０は、運転モード変更フラグがＯＮに設定されているか否かを判定する（ステップＳ４）。

運転モード変更フラグがＯＮに設定されていないと判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御装置１０は、給湯器２０の運転モードを変更しない。一方、運転モード変更フラグがＯＮに設定されていると判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御装置１０は、給湯器２０に対して運転モードの変更を要求する（ステップＳ５）。

その後、給湯器２０は、制御装置１０からの要求に従って、運転モードを変更する（ステップＳ６）。そして、昼間の湯の生成終了時刻になり、沸上げ運転が継続されている場合には、給湯器２０は、湯の生成を停止する（ステップＳ２７）。

以上、説明したように、本実施の形態に係る給湯器制御システム１００では、抑制指示が制御装置１０の指示取得部１１によって取得されていない場合に、給湯器２０の制御部２１が、夜間に給湯器２０に目標貯湯量の湯を生成させ、抑制指示が指示取得部１１によって取得された場合に、給湯器２０に、夜間に目標貯湯量より少ない量の湯を生成させて、抑制指示によって指定された昼間の時間にも湯を生成させることにより、目標貯湯量以上の量の湯を生成させる。これにより、発電可能であるにも関わらず抑制指示によって発電電力が制限されることで損失する電力を減少させることができる。ひいては、電力の利用効率を向上させることができる。

また、給湯器制御システム１００では、図１３のステップＳ１４４に示されるように、昼間に給湯器２０が湯を生成しても消費電力が発電電力より小さいことが、第１計測値取得部４１及び第２計測値取得部４２によって取得された計測値から予測により示されるときに、制御部２１が昼間の沸上げ運転を実行した。これにより、新たな買電を生じさせることなく、昼間の沸上げ運転を実行することができる。

また、給湯器制御システム１００では、図１３のステップＳ１４６に示されるように、抑制指示により指定された制限値が、第２計測値取得部４２によって取得された計測値から予測により示される昼間の消費電力より小さいときに、制御部２１が昼間の沸上げ運転を実行した。これにより、パワーコンディショナ３１の逆潮流ゼロモードを利用して、分散型電源３０の発電能力を活用することができる。

また、給湯器制御システム１００では、図１３のステップＳ１４８に示されるように、給湯器２０が夜間に湯を生成するために消費する電力の買電価格が、計測値から予測により示される昼間の逆潮電力の売電価格より高いときに、制御部２１が昼間の沸上げ運転を実行した。これにより、経済効果を加味して、昼間の沸上げ運転の有無を決定することができる。

また、給湯器制御システム１００では、図２４のステップＳ１６３に示されるように、昼間の沸上げ運転が実行された際に、昼間の消費電力の買電価格が、給湯器２０が１日に消費した電力の買電価格の平均値を超えると、生成湯量が目標貯湯量に変更された。これにより、制御部２１は、少なくとも目標貯湯量の湯を生成すると、給湯器２０の運転を停止させることとなる。このため、余分な買電を防ぐことができる。

また、給湯器制御システム１００では、図２５のステップＳ１７３に示されるように、昼間の沸上げ運転が実行されて目標貯湯量の湯が貯えられている際に、給湯器２０が湯を生成しないときの逆潮電力の売電価格が、夜間に給湯器２０が湯を生成するために消費する電力の買電価格を超えると、制御部２１が給湯器２０の運転を停止した。これにより、目標貯湯量の湯を確保しつつ、経済的利益を高めることができる。

また、給湯器制御システム１００では、図２０のステップＳ２２４，Ｓ２２５に示されるように、条件成立時間の長さが閾値より長いときに、制御部２１が給湯器２０に最小貯湯量の湯を夜間に生成させて、昼間にも湯を生成させることにより、最大貯湯量の湯が生成された。また、図２０のステップＳ２２９，Ｓ２３０に示されるように、条件成立時間の長さが閾値より短いときに、制御部２１が条件成立時間に給湯器２０に湯を生成させて、夜間にも湯を生成させることにより、目標貯湯量の湯が生成された。これにより、昼間に発電電力を利用して極力多くの湯を生成することができる。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態に係る給湯器制御システム１０１は、制御装置１０を省略して構成される点で、実施の形態１に係る給湯器制御システム１００と異なっている。

図２６に示されるように、給湯器制御システム１０１では、分散型電源３０、計測装置４０、電気機器５０が、宅内ネットワークＮＷ２と広域ネットワークＮＷ１とを介してデータサーバ７０と通信可能となるように接続されている。また、給湯器２０は、分散型電源３０と通信可能となるように接続され、分散型電源３０を介してデータサーバ７０に接続される。

データサーバ７０は、指示取得部１１を有している。データサーバ７０は、実施の形態１に係る制御装置１０と同等に機能する。

図２７には、本実施の形態に係る給湯器制御システム１０１の機能的な構成が示されている。図２７に示されるように、データサーバ７０は、指示取得部１１、余剰電力予測部１３及び判定部１４を有している。また、分散型電源３０は、データサーバ７０の判定部１４と給湯器２０の制御部２１との通信を中継する中継部３２を有している。

以上、説明したように、本実施の形態では、制御装置１０を省略して給湯器制御システム１０１が構成された。これにより、住宅ＨＭに設置する機器の数を減らして、給湯器制御システム１０１を簡便に構成することができる。

実施の形態３．
続いて、実施の形態３について、上述の実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態２と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態に係る給湯器制御システム１０２は、図２８に示されるように、給湯器２０が宅内ネットワークＮＷ２を介してデータサーバ７０と通信する点で、実施の形態２に係る給湯器制御システム１０１と異なっている。

以上、説明したように、本実施の形態では、分散型電源３０がデータサーバ７０と給湯器２０との通信を中継する必要がないため、汎用の分散型電源３０を用いて給湯器制御システム１０２を構成することができる。

実施の形態４．
続いて、実施の形態４について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態に係る給湯器制御システム１０３は、制御装置１０及びデータサーバ７０を省略して構成される点で、実施の形態１に係る給湯器制御システム１００と異なっている。さらに、給湯器制御システム１０３は、発電消費予測部７１及び余剰電力予測部１３を省略して構成される点で、給湯器制御システム１００と異なっている。

図２９には、給湯器制御システム１０３の機能的な構成が示されている。図２９に示されるように、給湯器２０は、指示取得部１１と、判定部１４と、計測値を蓄積する記憶部１９とを有している。判定部１４は、実施の形態１に係る予測値に代えて、記憶部１９に蓄積された発電電力及び消費電力の計測値の平均値を、昼間沸上げ判定処理に用いる。

以上、説明したように、本実施の形態では、制御装置１０及びデータサーバ７０を省略して給湯器制御システム１０３が構成された。これにより、給湯器制御システム１０３を簡便に構成することができる。

実施の形態５．
続いて、実施の形態５について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態に係る給湯器制御システム１０４は、図３０に示されるように、蓄電装置８１及び電気自動車８２を有する点で、実施の形態１に係る給湯器制御システム１００と異なっている。また、給湯器制御システム１０４は、抑制指示に応じて昼間に稼動させる機器を、給湯器２０、電気機器５０、蓄電装置８１及び電気自動車８２から選択する点で、給湯器制御システム１００と異なっている。

制御装置１０は、抑制指示を取得すると、図３１に示される対象機器選択処理を実行する。この対象機器選択処理は、昼間に電力を消費して稼動させる対象となる機器を選択する処理である。

対象機器選択処理において、制御装置１０のプロセッサＨ１は、まず、蓄電装置８１又は電気自動車８２が制御装置１０と通信可能となるように接続されているか否かを判定する（ステップＳ１８１）。蓄電装置８１又は電気自動車８２が接続されていると判定した場合（ステップＳ１８１；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、接続されている蓄電装置８１又は電気自動車８２について、対象機器の適合条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１８２）。この適合条件には、例えば、ユーザの使用予定がないこと、あるいは、充電率が一定値以下であることが含まれる。

適合条件が成立すると判定した場合（ステップＳ１８２；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、蓄電装置８１又は電気自動車８２を選択する（ステップＳ１８３）。これらの機器が選択された場合に、制御装置１０は、抑制指示によって指定された時間に、これらの機器に充電処理を実行させる。その後、プロセッサＨ１は、対象機器選択処理を終了する。

ステップＳ１８１にて蓄電装置８１又は電気自動車８２が接続されていないと判定した場合（ステップＳ１８１；Ｎｏ）、又はステップＳ１８２にて適合条件が成立しないと判定した場合（ステップＳ１８２；Ｎｏ）、プロセッサＨ１は、給湯器２０が制御装置１０と通信可能に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１８４）。

給湯器２０が接続されていると判定した場合（ステップＳ１８４；Ｙｅｓ），プロセッサＨ１は、接続されている給湯器２０について、適合条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１８５）。この適合条件には、例えば、ユーザの使用予定がないこと、あるいは、貯湯量が一定値以下であることが含まれる。

適合条件が成立すると判定した場合（ステップＳ１８５；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、給湯器２０を選択する（ステップＳ１８６）。その後、プロセッサＨ１は、対象機器選択処理を終了する。

ステップＳ１８４にて給湯器２０が接続されていないと判定した場合（ステップＳ１８４；Ｎｏ）、又はステップＳ１８５にて適合条件が成立しないと判定した場合（ステップＳ１８５；Ｎｏ）、プロセッサＨ１は、節電機器が制御装置１０と通信可能に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１８７）。節電機器は、節電の対象となっている電気機器５０を意味し、例えば、冷蔵庫又は空調機器である。

節電機器が接続されていると判定した場合（ステップＳ１８７；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、接続されている節電機器について、適合条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１８８）。

適合条件が成立すると判定した場合（ステップＳ１８８；Ｙｅｓ）、プロセッサＨ１は、節電機器を選択する（ステップＳ１８９）。節電機器が選択された場合に、制御装置１０は、抑制指示によって指定された時間に、節電機器に課されている節電の設定を解除する。その後、プロセッサＨ１は、対象機器選択処理を終了する。

ステップＳ１８７にて節電機器が接続されていないと判定した場合（ステップＳ１８７；Ｎｏ）、又はステップＳ１８８にて適合条件が成立しないと判定した場合（ステップＳ１８８；Ｎｏ）、プロセッサＨ１は、対象機器を選択することなく、対象機器選択処理を終了する。

以上、説明したように、本実施の形態に係る制御装置１０は、蓄電装置８１又は電気自動車８２、給湯器２０、節電機器の順で対象機器を選択した。蓄電装置８１及び電気自動車８２は、蓄積するエネルギーの容量が大きく、かつ、蓄積したエネルギーを電力として再利用することができるため利便性が高い。また、給湯器２０は、蓄積した熱量を電力として再利用することはできないが、蓄積するエネルギーの容量は比較的大きい。このため、利便性の高い順で適切な機器を選択することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、分散型電源３０は、太陽光により発電する装置に限られず、風力又は水力により発電する装置であってもよいし、燃料電池を備える装置であってもよい。

また、補助記憶部Ｈ３に記憶されているプログラムＰａを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムＰａをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。

また、プログラムＰａをインターネットに代表される通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロードするようにしてもよい。

また、インターネットに代表されるネットワークを介してプログラムＰａを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

さらに、プログラムＰａの全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムＰａを実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロードしてもよい。

また、制御装置１０及び給湯器２０の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を専用のハードウェアによって実現してもよい。例えば、指示取得部１１、余剰電力予測部１３、判定部１４、計画モジュール２２、第１制御モジュール２２ａ及び第２制御モジュール２２ｂを、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される回路を用いて構成すれば、制御装置１０及び給湯器２０の省電力化を図ることができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明の給湯器制御システム、制御方法及びプログラムは、電力の効率的な利用に適している。

１０ 制御装置、 １１ 指示取得部、 １２ 転送部、 １３ 余剰電力予測部、 １４ 判定部、 １９ 記憶部、 ２０ 給湯器、 ２１ 制御部、 ２２ 計画モジュール、 ２２ａ 第１制御モジュール、 ２２ｂ 第２制御モジュール、 ２３ ヒートポンプユニット、 ２４ 貯湯タンク、 ３０ 分散型電源、 ３１ パワーコンディショナ、 ３２ 中継部、 ４０ 計測装置、 ４１ 第１計測値取得部、 ４２ 第２計測値取得部、 ５０ 電気機器、 ６０ 電力サーバ、 ７０ データサーバ、 ７１ 発電消費予測部、 ８１ 蓄電装置、 ８２ 電気自動車、 １００〜１０４ 給湯器制御システム、 ＨＭ 住宅、 Ｈ１ プロセッサ、 Ｈ２ 主記憶部、 Ｈ３ 補助記憶部、 Ｈ４ 入力部、 Ｈ５ 出力部、 Ｈ６ 通信部、 Ｈ７ 内部バス、 Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌａ，Ｌｃ，Ｌｇ，Ｌｐ， 線、 ＮＷ１ 広域ネットワーク、 ＮＷ２ 宅内ネットワーク、 Ｐａ プログラム、 ＰＳ 商用電力系統。

Claims (8)

1. 商用電力系統と前記商用電力系統に電力を供給する分散型電源との少なくとも一方から供給される電力で貯湯タンクに湯を供給する給湯器を制御する給湯器制御システムであって、
   第１の時間における前記分散型電源から前記商用電力系統への電力の供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、
   前記指示取得手段によって前記指示が取得されない場合に、前記第１の時間より前の第２の時間に前記給湯器に予め定められた量の湯を供給させ、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合に、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記第１の時間のうち前記給湯器に湯を供給させる条件が成立する条件成立時間の長さが閾値より長いときには、前記給湯器に、湯切れを防止するための最小貯湯量の湯を前記第２の時間に供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させ、前記条件成立時間の長さが前記閾値より短いときには、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記条件成立時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量の湯を供給させる、
   給湯器制御システム。
2. 前記分散型電源による発電電力の計測値を取得する第１計測値取得手段と、
   前記給湯器を有し、前記分散型電源と前記商用電力系統との少なくとも一方からの電力が供給される住宅で消費される消費電力の計測値を取得する第２計測値取得手段と、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記第１の時間に前記給湯器が湯を供給しても前記消費電力が前記発電電力より小さいことが、前記第１計測値取得手段によって取得された計測値と前記第２計測値取得手段によって取得された計測値とから示されるときに、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる、
   請求項１に記載の給湯器制御システム。
3. 前記指示は、前記第１の時間に前記分散型電源から前記商用電力系統へ電力が供給されるときの前記発電電力の制限値を指定し、
   前記分散型電源は、前記消費電力が前記制限値を超えると、前記消費電力に等しい大きさの前記発電電力を前記住宅へ供給し、
   前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記制限値が、前記第２計測値取得手段によって取得された計測値から示される前記第１の時間における前記消費電力より小さいときに、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる、
   請求項２に記載の給湯器制御システム。
4. 前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記給湯器が前記第２の時間に湯を供給するために消費する電力の買電価格が、前記第１計測値取得手段によって取得された計測値と前記第２計測値取得手段によって取得された計測値とから示される、前記第１の時間に前記分散型電源から前記商用電力系統へ供給される電力の売電価格より高いときに、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる、
   請求項２に記載の給湯器制御システム。
5. 前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記給湯器に前記予め定められた量より多い量の湯を供給させ、前記給湯器を有し、前記分散型電源と前記商用電力系統との少なくとも一方からの電力が供給される住宅へ前記商用電力系統から前記第１の時間に供給された電力の買電価格が、前記給湯器が１日に消費した電力の買電価格の平均値を超えると、前記給湯器に湯の供給を停止させる、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の給湯器制御システム。
6. 前記制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合において、前記給湯器に前記予め定められた量より多い量の湯を供給させ、前記給湯器が湯を供給しないときの前記分散型電源から前記商用電力系統へ供給される電力の売電価格が、前記給湯器が前記第２の時間に湯を供給するために消費する電力の買電価格を超えると、前記給湯器に湯の供給を停止させる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の給湯器制御システム。
7. 商用電力系統と前記商用電力系統に電力を供給する分散型電源との少なくとも一方から供給される電力で貯湯タンクに湯を供給する給湯器を制御する制御方法であって、
   第１の時間における前記分散型電源から前記商用電力系統への電力の供給を抑制することが指示されない場合に、前記第１の時間より前の第２の時間に前記給湯器に予め定められた量の湯を供給させる第１制御ステップと、
   前記指示がなされた場合に、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる第２制御ステップと、
   を含み、
   前記第２制御ステップでは、前記第１の時間のうち前記給湯器に湯を供給させる条件が成立する条件成立時間の長さが閾値より長いときには、前記給湯器に、湯切れを防止するための最小貯湯量の湯を前記第２の時間に供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させ、前記条件成立時間の長さが前記閾値より短いときには、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記条件成立時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量の湯を供給させる、
   制御方法。
8. 商用電力系統と前記商用電力系統に電力を供給する分散型電源との少なくとも一方から供給される電力で貯湯タンクに湯を供給する給湯器を制御するコンピュータを、
   第１の時間における前記分散型電源から前記商用電力系統への電力の供給を抑制することが指示されない場合に、前記第１の時間より前の第２の時間に前記給湯器に予め定められた量の湯を供給させる第１制御手段、
   前記指示がなされた場合に、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させる第２制御手段、
   として機能させ、
   前記第２制御手段は、前記第１の時間のうち前記給湯器に湯を供給させる条件が成立する条件成立時間の長さが閾値より長いときには、前記給湯器に、湯切れを防止するための最小貯湯量の湯を前記第２の時間に供給させて前記第１の時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量以上の量の湯を供給させ、前記条件成立時間の長さが前記閾値より短いときには、前記給湯器に、前記第２の時間に前記予め定められた量より少ない量の湯を供給させて前記条件成立時間に湯を供給させることにより、前記予め定められた量の湯を供給させる、
   プログラム。

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