WO2018069993A1 - 水素エネルギー貯蔵システム、水素エネルギー貯蔵システムの制御方法、及びプログラム - Google Patents

水素エネルギー貯蔵システム、水素エネルギー貯蔵システムの制御方法、及びプログラム Download PDF

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WO2018069993A1
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WO
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hydrogen
unit
amount
power generation
power
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PCT/JP2016/080259
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芳栄 高林
門田　行生
麻美 水谷
史之 山根
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株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a hydrogen energy storage system, a control method for a hydrogen energy storage system, and a program.
  • a hydrogen power storage system that supplies power generated by renewable energy such as sunlight or wind power to a load and stores hydrogen generated using surplus power in a hydrogen storage unit.
  • the power generated by the hydrogen power generation unit using the stored hydrogen is supplied to the load.
  • the stored hydrogen may be supplied to a fuel cell vehicle or the like.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen energy storage system capable of controlling the amount of hydrogen used.
  • the hydrogen energy storage system includes a hydrogen production unit that produces hydrogen by electrolysis of water using electric power supplied from a power generation unit that generates power using renewable energy, and hydrogen produced by the hydrogen production unit.
  • a hydrogen storage unit that stores hydrogen, a hydrogen power generation unit that supplies power generated using the hydrogen stored in the hydrogen storage unit to a load, and supplies hydrogen stored in the hydrogen storage unit to the hydrogen power generation unit
  • a supply unit that supplies a route different from the route, a hydrogen amount acquisition unit that acquires a first hydrogen amount that the supply unit supplies in a specific period, and the hydrogen production unit and the hydrogen power generation according to the first hydrogen amount
  • a control unit that controls at least one of the units.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of data in the FCV operation result DB storage unit that is the first storage unit
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of planned date data storage, and an example of the first acquisition condition
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an example of data distributed according to the first acquisition condition.
  • the block diagram which shows the structure of a renewable energy data acquisition part FIG. 6A is a diagram showing an example of data in the renewable energy power generation result DB storage unit as the second storage unit, and FIG.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of weather forecast data storage and an example of the second acquisition condition.
  • FIG. 6C is a diagram showing an example of data distributed according to the second acquisition condition.
  • the block diagram which shows the structure of a load demand data acquisition part.
  • FIG. 8A is a diagram showing an example of data in the load demand record DB storage unit that is the third storage unit
  • FIG. 8B is a diagram showing an example of weather forecast data storage, and an example of the third acquisition condition
  • FIG. 8C illustrates an example of data distributed according to the third acquisition condition.
  • the hydrogen energy storage system according to the first embodiment is intended to control the amount of hydrogen in the hydrogen storage unit by controlling the hydrogen power generation unit according to the first hydrogen amount supplied by the supply unit during a specific period. . More detailed description will be given below.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hydrogen energy storage system 1 according to the first embodiment.
  • the hydrogen power storage system according to the present embodiment is a system capable of generating power using hydrogen generated by decomposition using renewable energy, and includes an operation control device 100, a power generation unit 102, The hydrogen production unit 104, the hydrogen storage unit 106, the supply unit 108, and the hydrogen power generation unit 110 are configured.
  • the operation control device 100 is connected to the power generation unit 102, the hydrogen production unit 104, the hydrogen storage unit 106, the supply unit 108, and the hydrogen power generation unit 110, and the power generation unit 102, the hydrogen production unit 104, the supply unit 108, And control with the hydrogen power generation unit 110.
  • the detailed configuration of the operation control apparatus 100 will be described later.
  • the power generation unit 102 generates power using renewable energy.
  • the power generation unit 102 includes a solar power generation device (PV: Photovoltaics) using sunlight. Or it is comprised with the wind power generator using a wind force.
  • the power generation unit 102 does not require fuel such as fossil fuel, but the power generation amount is affected by the environment such as weather and wind power.
  • the power generation unit 102 is connected to the operation control device 100, the load 2, and the hydrogen production unit 104, and supplies generated power to the load 2 and the hydrogen production unit 104 according to the control of the operation control device 100. To do. Further, the power generation unit 102 outputs the generated power amount to the operation control device 100.
  • the hydrogen production unit 104 produces hydrogen by electrolysis of water using the electric power supplied from the power generation unit 102, and stores the produced hydrogen in the hydrogen storage unit 106.
  • the hydrogen production unit 104 is, for example, an electrohydrolyzer (EC) that produces hydrogen and oxygen by passing an electric current through an alkaline solution. That is, the hydrogen production unit 104 stores the generated hydrogen in the hydrogen storage unit 106 via the hydrogen pipe 4. Thereby, the hydrogen production unit 104 can generate and store hydrogen using surplus power. More specifically, the hydrogen production unit 104 is connected to the operation control device 100, electrolyzes water under the control of the operation control device 100, and generates hydrogen and oxygen. The hydrogen production unit 104 outputs the produced hydrogen amount to the operation control apparatus 100.
  • EC electrohydrolyzer
  • the hydrogen storage unit 106 is composed of, for example, a hydrogen tank, and stores the hydrogen phase-shifted from the hydrogen production unit 104. That is, the hydrogen storage unit 106 communicates with the hydrogen production unit 104 and the hydrogen power generation unit 110 via the hydrogen pipes 4 and 6. Further, the hydrogen storage unit 106 outputs the amount of stored hydrogen to the operation control device 100.
  • the supply unit 108 supplies hydrogen from the hydrogen storage unit 106 to, for example, a fuel cell vehicle (FCV: Full Cell Vechill). That is, the supply unit 108 supplies the hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 to the fuel cell vehicle through a route different from the route for supplying the hydrogen to the hydrogen power generation unit 110. More specifically, the supply unit 108 supplies the hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 to the fuel cell vehicle under the control of the operation control device 100. The supply unit 108 outputs the supplied hydrogen amount to the operation control apparatus 100.
  • the supply unit 108 supplies hydrogen to the fuel cell vehicle.
  • the supply unit 108 may be configured to supply hydrogen other than the fuel cell vehicle.
  • the hydrogen power generation unit 110 is a fuel cell (FC: Fuel Cell), for example, and supplies the load 2 with electric power generated using hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106. That is, the hydrogen power generation unit 110 generates electricity using oxygen and hydrogen supplied from the hydrogen pipe 6 under the control of the operation control device 100. Oxygen in the air may be used as the oxygen, or oxygen stored in the oxygen tank by the hydrogen production unit 104 as it produces hydrogen may be used. Thereby, it is possible to make up for the insufficient power by the power generation by the hydrogen power generation unit 110. Further, the hydrogen production unit 104 outputs the amount of hydrogen used for power generation and the amount of power generation generated to the operation control apparatus 100.
  • FC Fuel Cell
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the operation control apparatus 100.
  • the operation control apparatus 100 acquires the first hydrogen amount that the supply unit 108 supplies in a specific period, and controls the power generation unit 102, the hydrogen production unit 104, and the hydrogen power generation unit 110.
  • the operation control apparatus 100 is, for example, a computer, and includes a storage unit 112, a hydrogen amount acquisition unit 114, and a control unit 116.
  • the storage unit 112 stores each processing function performed by the operation control apparatus 100 in a program form that can be executed by a computer.
  • the storage unit 112 includes a readable recording medium such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory.
  • the hydrogen amount acquisition unit 114 acquires a first hydrogen amount that the supply unit 108 supplies in a specific period. That is, the hydrogen amount acquisition unit 114 includes an information storage unit 118 and an acquisition unit 120.
  • the specific period here is time. For example, it is a time set from 1 hour, 4 hours, 8 hours, 24 hours, 48 hours and the like. Also, the specific period may be set in seconds or minutes. For example, when the specific period is set in seconds, the hydrogen energy storage system 1 can be controlled in real time.
  • the hydrogen energy storage system 1 can be controlled in consideration of a longer-term system situation. For example, when it is predicted that supply demand from the supply unit 108 will increase, it is possible to restrict in advance that the hydrogen power generation unit 110 uses hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106. Note that if the specific period is set longer, such as 24 hours, the prediction factor increases. For example, as the specific period increases, the possibility that the difference between the first hydrogen amount in the specific period and the hydrogen amount actually supplied from the supply unit 108 increases.
  • the information storage unit 118 has data related to the hydrogen energy storage system 1. That is, the information storage unit 118 includes a first storage unit 122, a second storage unit 124, and a third storage unit 126.
  • the first storage unit 122 stores data related to the amount of hydrogen supplied from the supply unit 108 in the past.
  • the first storage unit 122 is an FCV operation result DB storage unit that collects and stores data relating to the amount of hydrogen previously supplied from the supply unit 108 to the fuel cell vehicle.
  • the amount of hydrogen supplied from the supply unit 108 to the fuel cell vehicle corresponds to the demand hydrogen amount used by the fuel cell vehicle.
  • the second storage unit 124 is a renewable energy power generation result DB storage unit, and stores data related to the amount of power generated by the power generation unit 102 in the past. That is, the second storage unit 124 collects and stores past performance data of renewable energy.
  • the third storage unit 126 is a load demand result DB storage unit, and collects and stores data related to the power consumption consumed by the load 2 in the past.
  • the acquisition unit 120 is a difference between the first hydrogen amount H1 n supplied by the supply unit 108 during a specific period, and the hydrogen amount produced by the hydrogen production unit 104 and the hydrogen amount used by the hydrogen power generation unit 110 during the specific period n. obtaining a second amount of hydrogen H2 n.
  • n indicates the nth specific period. For example, if the specific period is 30 minutes, n here indicates the time from the current time point to 30 minutes later, and (n + 1) indicates the time from 30 minutes to 60 minutes later, n-1) indicates the time from the current time point to 30 minutes before.
  • n represents the time from the current time point to 24 hours later
  • (n + 1) represents the time from 24 hours to 48 hours later
  • (n-1) represents the time from 24 hours ago. The time from to the present time is shown.
  • the second hydrogen amount H2 n is, for example, the hydrogen amount shown in the formula (1) or the formula (2) described later. That is, it is a value obtained by converting the amount of power indicated by (the amount of power consumed by load 2 ⁇ n -the amount of power generated by power generation unit ⁇ n ) into the amount of hydrogen. For example, if (the power consumption amount ⁇ n of the load 2 ⁇ the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102) is positive, it indicates that insufficient power is generated. In this case, the hydrogen power generation unit converts the insufficient power amount indicated by (the power consumption amount ⁇ n of the load 2—the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102) into the hydrogen amount used to generate power.
  • the hydrogen production unit converts the amount of hydrogen to be produced using the surplus power amount indicated by-(power consumption amount ⁇ n of load 2 -power generation amount ⁇ n of power generation unit 102).
  • the acquisition unit 120 includes a first acquisition unit 128, a second acquisition unit 130, a third acquisition unit 132, and a second hydrogen amount acquisition unit 134.
  • the first acquisition unit 128 acquires the first hydrogen amount H1 n in the specific period n based on the hydrogen amount previously supplied by the supply unit 108. That is, the first acquisition unit 128 includes an FC operation data acquisition unit 136, a cluster processing unit 138, and an FC operation plan determination unit 140.
  • the FC operation data acquisition unit 136 acquires the amount of hydrogen corresponding to the first acquisition condition from the data stored in the first storage unit 122.
  • the first acquisition condition is a condition selected from date, day of the week, weekday / holiday, temperature, humidity, cloudiness, wind speed, weather, and the like. For example, if “Monday”, “September”, and “Temperature 20 degrees” are input to the FC operation data acquisition unit 136 as the first acquisition condition, the supply unit 108 on the day when the temperature was 20 degrees in September. The amount of hydrogen supplied from is acquired. Details of the FC operation data acquisition unit 136 will be described later.
  • the cluster processing unit 138 calculates acquisition points by applying similar data among a plurality of data and calculating the distance. More specifically, the cluster processing unit 138 applies either the longest distance method or the group average method as a method for defining the distance between data and between clusters.
  • the cluster processing unit 138 here is shared by the first acquisition unit 128, the second acquisition unit 130, and the third acquisition unit 132. For this reason, the data capacity of the operation control apparatus 100 can be reduced as compared with the case where each acquisition unit 120 includes the cluster processing unit 138. That is, when the first acquisition unit 128 acquires the first hydrogen amount, the cluster processing unit 138 acquires the first hydrogen amount H1 n using the plurality of hydrogen amounts acquired by the FC operation data acquisition unit 136. To do.
  • FC operation plan determination unit 140 determines a first amount of hydrogen H1 n using the first amount of hydrogen H1 n acquired by the clustering processing unit 138 to the control. Details of processing in the cluster processing unit 138 will be described later.
  • the second acquisition unit 130 acquires the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102 in the specific period n based on the past power generation amount of the power generation unit 102. That is, the second acquisition unit 130 includes a renewable energy acquisition unit 142, a cluster processing unit 138, and a PV output acquisition determination unit 146.
  • the renewable energy data acquisition unit 142 acquires data used for acquisition from the second storage unit 124. That is, the renewable energy data acquisition unit 142 acquires the power generation amount corresponding to the second acquisition condition from the data regarding the power generation amount generated by the power generation unit 102 in the past.
  • This second acquisition condition is the same as the first acquisition condition described above, and is a condition selected from the date, day of the week, weekday / holiday, temperature, humidity, cloudiness, wind speed, weather, and the like. Details of the renewable energy data acquisition unit 142 will also be described later.
  • Cluster processing unit 138 when the second acquisition unit 130 acquires the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102, by using the data relating to generation amount re Enedeta acquiring unit 142 has acquired, acquires the amount of power generation omega n.
  • PV power acquisition determination unit 146 determines the amount of power generation omega n used for controlling the power generation amount omega n acquired by the clustering processing unit 138.
  • the third acquisition unit 132 acquires the power consumption amount ⁇ n of the load 2 in the specific period n based on the past power consumption of the load 2. That is, the third acquisition unit 132 includes a load demand data acquisition unit 148, a cluster processing unit 138, and a load demand acquisition determination unit 150.
  • the load demand data acquisition unit 148 acquires data used for acquisition from the second storage unit 124. That is, the load demand data acquisition unit 148 acquires the power consumption corresponding to the third acquisition condition from the data regarding the power consumption consumed by the load 2 in the past.
  • the third acquisition condition is the same as the first acquisition condition described above, and is a condition selected from the date, day of the week, weekday / holiday, temperature, humidity, cloudiness, wind speed, weather, and the like. Details of the load demand data acquisition unit 148 will also be described later.
  • the cluster processing unit 138 uses the power consumption amount acquired by the load demand data acquisition unit 148 to calculate the power consumption amount ⁇ n of the load 2. get.
  • Load demand acquisition determining section 150 determines the power consumption xi] n of the acquired load 2 by clustering processing unit 138 as a power consumption ⁇ n load 2 to be used for control.
  • the second hydrogen amount acquisition unit 134 subtracts the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102 determined by the PV output acquisition determination unit 146 from the power consumption amount ⁇ n of the load 2 determined by the load demand acquisition determination unit 150.
  • the second hydrogen amount H2 n is obtained according to the equation (1) or (2). That is, when (the power consumption amount ⁇ n of the load 2 ⁇ the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102) in the specific period is positive, the second hydrogen amount H2 n is calculated according to the equation (1). As described above, when it is positive, it indicates that insufficient power is generated.
  • Second hydrogen amount H2 n K1x (power consumption amount ⁇ n of load 2 —power generation amount ⁇ n of power generation unit 102) (1)
  • the coefficient K1 is a coefficient indicating the ratio of the amount of hydrogen used to obtain the unit power amount generated by the hydrogen power generation unit 110.
  • the amount of hydrogen used for the hydrogen power generation unit 110 to generate 1 watt is K1 liter.
  • Second hydrogen amount H2 n K2x (power consumption amount ⁇ n ⁇ power generation amount ⁇ n of power generation unit 102) (2)
  • the coefficient K2 is a coefficient indicating the ratio of the amount of hydrogen generated to the unit power amount consumed by the hydrogen production unit 104. For example, when the hydrogen production unit 104 uses 1 watt of power, K2 liters of hydrogen is generated. As can be seen, the second hydrogen amount H2 n takes a positive value in the specific period n where insufficient power is generated, and takes a negative value in the specific period n where surplus power is generated. That is, the second hydrogen amount H2 n increases or decreases in the specific period n.
  • the control unit 116 controls the hydrogen power generation unit 110 and the hydrogen production unit 104 according to the first hydrogen amount H1 n . More specifically, the control unit 116 includes a hydrogen storage unit remaining amount acquisition result processing unit 152, an FC control amount calculation processing unit 154, an EC control amount calculation processing unit 156, and a renewable energy utilization rate calculation unit 158. Have.
  • ⁇ n ⁇ 1 indicates the remaining amount of hydrogen stored in the specific period (n ⁇ 1) immediately before the present time. That is, it corresponds to the current hydrogen remaining amount.
  • ⁇ n indicates the remaining hydrogen storage amount after a specific period n has elapsed from the present time.
  • the first hydrogen amount H1 n is a positive value
  • the second hydrogen amount H2 n can be either positive or negative as described above. That is, when the hydrogen power generation unit 110 generates power using hydrogen, a positive value is indicated, and when the hydrogen production unit 104 generates hydrogen, a negative value is indicated.
  • an actual measurement value may be used as ⁇ n ⁇ 1 .
  • ⁇ n-1 may be calculated continuously using the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n-2 .
  • the calculation process using the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n ⁇ 2 is equivalent to calculating the raw storage remaining amount acquisition value from the time point 24 hours before the current time point to the time point 24 hours after the current time point. Arithmetic processing. In this way, the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is calculated based on the added value of the first hydrogen amount H1 n and the second hydrogen amount H2 n .
  • the operation control device 100 controls the hydrogen energy storage system 1 in real time with the specific period as seconds or minutes, the data in the previous specific period (n ⁇ 1), that is, the current time Actual measurement values are used for the data.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 performs ( ⁇ n ⁇ 1 ⁇ H1 n). ) Is output to the hydrogen power generation unit 110 as an FC control amount, and the hydrogen power generation unit 110 is caused to generate power using the hydrogen amount of ( ⁇ n ⁇ 1 ⁇ H1 n ).
  • the FC control amount calculation processing unit 154 supplies the remaining hydrogen amount to the hydrogen power generation unit 110 while securing the first hydrogen amount H1 n that the supply unit 108 supplies in the specific period n.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 is equal to or less than a predetermined value of 0, the FC control amount calculation processing unit 154 generates power from the hydrogen power generation unit 110 ( ⁇ n ⁇ 1 ⁇ H1 n ).
  • the amount of hydrogen is limited to the range up to use. That is, the FC control amount calculation processing unit 154 causes the hydrogen power generation unit 110 so that the power generation of the hydrogen power generation unit 110 is equal to or less than the difference between the hydrogen amount stored in the hydrogen storage unit 106 and the first hydrogen amount H1 n. Control is performed to limit 110 power generation.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 stops the power generation of the hydrogen power generation unit 110. .
  • the hydrogen amount of ⁇ n ⁇ 1 can be supplied from the supply unit 108 by stopping the power generation of the hydrogen power generation unit 110. That is, when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n-1 is smaller than the first hydrogen amount H1 n , the FC control amount calculation processing unit 154 stops the power generation of the hydrogen power generation unit 110 and the hydrogen storage residual amount by the supply unit 108 It is possible to supply a hydrogen amount indicated by a quantity acquisition value ⁇ n ⁇ 1 .
  • the FC control amount calculation processing unit 154 sets the second hydrogen amount H2 n . output amount of hydrogen in the hydrogen generator 110 as the FC control amount, to perform power generation to the hydrogen generation unit 110 by using the amount of hydrogen in the second hydrogen amount H2 n.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 uses the second hydrogen amount H2 n when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is 0 or less, that is, when the hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 does not become empty. Generate insufficient power.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 controls the power generation amount in the hydrogen power generation unit 110 according to the first hydrogen amount H1 n supplied from the supply unit 108 in the specific period n.
  • the EC control amount calculation processing unit 156 uses the hydrogen amount of (F ⁇ n ⁇ 1 ) as the EC control amount to produce hydrogen. Output to the unit 104, and causes the hydrogen production unit 104 to generate a hydrogen amount of (F ⁇ n ⁇ 1 ). In other words, the EC control amount calculation processing unit 156 causes the hydrogen production unit 104 to generate a hydrogen amount (F ⁇ n ⁇ 1 ) that fills the hydrogen storage unit 106. That is, the EC control amount calculation processing unit 156 causes the hydrogen production unit 104 to generate hydrogen in a range where the hydrogen storage unit 106 does not exceed a predetermined value.
  • the EC control amount calculation processing unit 156 stops the power generation of the power generation unit 102 after the hydrogen production unit 104 generates the hydrogen amount of (F ⁇ n ⁇ 1 ), and reduces the power generation loss of the power generation unit 102.
  • power generation by the power generation unit 102 may be restricted before the hydrogen storage unit 106 is full. For example, when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 reaches a predetermined upper limit value that is 95% of the capacity F, the power generation of the power generation unit 102 is limited.
  • the EC control amount calculation processing unit 156 performs the ⁇ H2 n hydrogen It outputs the amount to the hydrogen production unit 104 as the EC control amount, thereby producing a hydrogen amount of -H2 n. That is, the surplus power is used to cause the hydrogen production unit 104 to produce a hydrogen amount of -H2 n . Thereby, the operation
  • the EC control amount calculation processing unit 156 controls the hydrogen production amount in the hydrogen production unit 104 according to the first hydrogen amount H1 n supplied from the supply unit 108.
  • the renewable energy utilization rate calculation unit 158 calculates a ratio between the actually generated power amount of the power generation unit 102 and the actually measured power consumption consumed by the hydrogen production unit 104 and the load 2 after the specific period n has elapsed. This ratio is set as one of the indexes of utilization efficiency of the power generation amount in the power generation unit 102.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the FC operation data acquisition unit 136.
  • the FC operation data acquisition unit 136 includes a planned date data storage unit 160, a first planned date information acquisition unit 162, a first condition distribution unit 164, and a first calculation data extraction unit 166. And have.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the processing contents in the FC operation data acquisition unit 136
  • FIG. 4 (a) is a diagram showing an example of data in the FCV operation result DB storage unit which is the first storage unit 122
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of planned date data storage and an example of the first acquisition condition
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an example of data distributed according to the first acquisition condition.
  • the planned date data storage unit 160 stores data for a specific period during which the fuel cell vehicle is operated.
  • data for a specific period for example, as shown in FIG. 4B, “2016”, “July”, “11th”, “Monday”, “Holiday”, “Sunny”, and the like are stored.
  • the planned date data storage unit 160 stores the year, month, day of the week, type of day of the week, weather, temperature, and the like for a specific period.
  • the type of day of the week means weekdays, holidays, and holidays. That is, the weather, temperature, and the like are values acquired from, for example, weather forecast data for a specific period.
  • the first planned date information acquisition unit 162 selectively acquires a first acquisition condition for extracting hydrogen demand data from the first storage unit 122. That is, the first planned date information acquisition unit 162 selects and acquires the first acquisition condition from the data stored in the planned date data storage unit 160. For example, as illustrated in FIG. 4B, the first planned date information acquisition unit 162 acquires “Monday” as the first acquisition condition according to, for example, the instruction information of the operator.
  • the hydrogen demand here corresponds to the amount of hydrogen supplied from the supply unit 108.
  • the first condition distribution unit 164 extracts hydrogen demand data from the first storage unit 122 based on the first acquisition condition. For example, as shown in FIG. 4C, “Monday” data is extracted from the first storage unit 122 as the first acquisition condition. In this case, a condition may be added. For example, a temperature of 20 to 25 degrees, September may be added. As a result, data satisfying the conditions of “Monday”, “Temperature 20 to 25 degrees”, and “September” are extracted by the first condition distribution unit 164.
  • the first calculation data extraction unit 166 stores the data extracted by the first condition distribution unit 164. That is, the data stored in the first calculation data extraction unit 166 is output to the cluster processing unit 138 and used for obtaining the first hydrogen amount.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the renewable energy data acquisition unit 142.
  • the renewable energy data acquisition unit 142 includes a second weather forecast data storage unit 168, a second planned date information acquisition unit 170, a second condition distribution unit 172, and second calculation data. And an extraction unit 174.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the processing contents in the renewable energy data acquisition unit 142
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an example of data in the renewable energy power generation result DB storage unit that is the second storage unit 124
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example of weather forecast data storage and an example of the second acquisition condition
  • FIG. 6C is a diagram illustrating an example of data distributed according to the second acquisition condition.
  • the second weather forecast data storage unit 168 stores weather forecast data for a specific period (for example, acquisition date) for acquiring renewable energy.
  • a specific period for example, acquisition date
  • year, month, day of the week, weekday / holiday, temperature, humidity, cloudiness, wind speed, PV power generation, weather, and the like are stored as weather forecast data for a specific period.
  • the second planned date information acquisition unit 170 selects the second acquisition condition for extracting the power generation amount data of the power generation unit 102 from the second storage unit 124. And get. That is, the second planned date information acquisition unit 170 selects and acquires the second acquisition condition from the data stored in the second weather forecast data storage unit 168. For example, as illustrated in FIG. 6B, the second planned date information acquisition unit 170 acquires “sunny” as the second acquisition condition according to the instruction information of the operator.
  • the second condition distribution unit 172 extracts the generated power amount data from the second storage unit 124 based on the second acquisition condition. For example, as illustrated in FIG. 6C, “second day” data is extracted from the second storage unit 124 as the second acquisition condition. In this case, a condition may be added. For example, a temperature of 20 to 25 degrees, September may be added. As a result, the second condition distribution unit 172 extracts data that satisfies the conditions “sunny”, “temperature 20 to 25 degrees”, and “September”.
  • the second calculation data extraction unit 174 stores the data extracted by the second condition distribution unit 172. In other words, the data stored in the second calculation data extraction unit 174 is output to the cluster processing unit 138 and used to acquire the amount of power generated by the power generation unit 102.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the load demand data acquisition unit 148.
  • the load demand data acquisition unit 148 includes a third weather forecast data storage unit 176, a third planned date information acquisition unit 178, a third condition distribution unit 180, and a third calculation.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the processing contents in the load demand data acquisition unit 148
  • FIG. 8A is a diagram showing an example of data in the load demand record DB storage unit that is the third storage unit 126
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an example of weather forecast data storage and an example of the third acquisition condition
  • FIG. 8C is a diagram illustrating an example of data distributed according to the third acquisition condition.
  • the third weather forecast data storage unit 176 performs the same process as the second weather forecast data storage unit 168 described above. That is, weather forecast data for a specific period for acquiring load demand energy data is stored.
  • weather forecast data for a specific period for acquiring load demand energy data is stored.
  • year, month, day, weekday / holiday, temperature, humidity, cloudiness, wind speed, PV power generation, weather, and the like are stored as weather forecast data for a specific period.
  • the third planned date information acquisition unit 178 selects the third acquisition condition for extracting the data of the power consumption amount of the load 2 from the third storage unit 126, similarly to the first planned date information acquisition unit 162. And get. That is, the third planned date information acquisition unit 178 selects and acquires the third acquisition condition from the data stored in the third weather forecast data storage unit 176. For example, as illustrated in FIG. 8C, the third planned date information acquisition unit 178 acquires “sunny” as the third acquisition condition, for example, according to the instruction information of the operator.
  • the third condition distribution unit 180 extracts data on the power consumption amount of the load 2 from the third storage unit 126 based on the third acquisition condition. For example, as shown in FIG. 8C, “sunny” data is extracted from the third storage unit 126 as the third acquisition condition. In this case, a condition may be added. For example, a temperature of 20 to 25 degrees, September may be added.
  • the third calculation data extraction unit 182 stores the data extracted by the third condition distribution unit 180. That is, the data stored in the third calculation data extraction unit 182 is output to the cluster processing unit 138 and is used for acquiring the power consumption amount of the load 2.
  • the first planned date information acquisition unit 162, the second planned date information acquisition unit 170, and the third planned date information acquisition unit 178 correspond to an input unit.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which clustering is performed in the cluster processing unit 138 using the longest distance method.
  • cluster processing of data extracted with the first acquisition condition as “Monday” will be described. That is, here, the longest distance method is applied to the data on the number of charged units and the hydrogen demand record data that can be obtained with quantitative values.
  • the vertical axis represents the amount of hydrogen.
  • the unit here is, for example, “Nm 3 ”.
  • the clustering processing unit calculates, for example, an average value, excluding, for example, the last grouped data among the grouped groups. That is, it is possible to obtain an average value of the amount of hydrogen by excluding data at a distance away from the acquired data. Thereby, it is possible to exclude data having different characteristics from the data selected under the first selection condition, and to further improve the prediction accuracy of the first hydrogen amount in the specific period, that is, the hydrogen demand amount here. Is possible. Note that all data selected under the first selection condition may be used for the calculation of the first hydrogen amount. In this case, the center of gravity of all data selected under the first selection condition, that is, the average value is calculated.
  • the longest distance method is a method in which the longest distance between samples is the distance between clusters, order data can be applied, and classification sensitivity is high. For this reason, it is possible to obtain a result with higher classification accuracy without being limited to the type of data. As a result, since grouping can be performed according to the characteristics of each data measured quantitatively, it is possible to obtain a more accurate planned value of FCV operation, that is, the first hydrogen amount. Similarly, cluster processing is performed on data extracted according to the second acquisition condition and the third acquisition condition.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which clustering is performed using the group average method in the cluster processing unit 138.
  • cluster processing of data extracted with the first acquisition condition as “Monday” will be described. That is, the group average method is applied to each of the charged unit data “unit” and the hydrogen demand record data “Nm 3 ” for which a quantitative value can be obtained. The group average method is applied to the actual hydrogen demand data.
  • the distance between the point ⁇ and the element ⁇ 11 of the cluster A is d ⁇ — 11 , similarly d ⁇ — 12 , d ⁇ — 13 , d ⁇ — 14 ,... d ⁇ — 11 , similarly d ⁇ — 12 , d ⁇ — 13 , d ⁇ — 14 ,..., and the average value of these is ⁇ 2.
  • ⁇ is classified so as to belong to a cluster having a small average value.
  • the clustering processing unit removes a specific group from the grouped groups and calculates an average value of the data in the remaining group. That is, it is possible to obtain an average value of the amount of hydrogen by excluding data at a distance away from the acquired data. Thereby, data having different characteristics can be excluded, and the prediction accuracy of the first hydrogen amount in the specific period, that is, the hydrogen demand amount in this case, can be further improved. Even when the group average method is used, all data selected under the first selection condition may be used for the calculation of the first hydrogen amount. In this case, the center of gravity of all data selected under the first selection condition, that is, the average value is calculated.
  • the group average method is a method in which the average distance between samples is the distance between clusters for all combinations of samples in each cluster. For this reason, it is difficult for the elements of the cluster to be biased or diffused. As a result, a grouping result that is not easily affected by the outlier is obtained. Therefore, grouping can be performed by simple distance calculation without applying a complicated algorithm, and the calculation load can be reduced.
  • FIG. 11 is a diagram showing a flowchart which is an example of the control flow of the hydrogen energy storage system 1, and an example of the control flow of the hydrogen energy storage system 1 will be described based on FIG.
  • the control of the hydrogen power generation unit 110 and the hydrogen production unit 104 based on the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n shown in the equation (3) will be described.
  • the first acquisition unit 128 acquires the first hydrogen amount H1 n in the specific period n (step S110). Subsequently, the second acquisition unit 130 acquires the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102 in the specific period n (step S112). Subsequently, the third acquisition unit 132 acquires the power consumption amount ⁇ n of the load 2 in the specific period n (step S114).
  • the second hydrogen amount acquisition unit 134 subtracts the power generation amount ⁇ n of the power generation unit 102 from the power consumption amount ⁇ n to calculate and acquire the second hydrogen amount H2n (step S116). Then, the hydrogen storage unit remaining amount acquisition result processing unit 152 acquires the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n according to the equation (3) (step S118).
  • the FC control amount calculation processing unit 154 determines whether or not the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n exceeds the capacity F of the hydrogen storage unit 106 (step S120), and if not (step S120: NO). Then, it is determined whether the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is less than 0 (step S122). Here, when it is less than 0 (step S122: YES), the power generation of the hydrogen power generation unit 110 is limited (step S124), and the process for the next specific period (n + 1) is performed after the specific period n has elapsed.
  • step S120 when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n exceeds the capacity F of the hydrogen storage unit 106 (step S120: YES), the hydrogen production amount of the hydrogen production unit 104 is limited (step S126), After the elapse of time, processing for the next specific period (n + 1) is performed.
  • step S122 when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n does not become less than 0 (step S122: NO), the processing for the next specific period (n + 1) is performed after the specific period n has elapsed.
  • the hydrogen power generation unit 110 is controlled according to the first hydrogen amount H1n supplied by the supply unit 108 during the specific period n. Thereby, the hydrogen supply from the supply unit 108 can be preferentially performed in the specific period n. Further, in the present embodiment, the hydrogen production unit 104 is controlled according to the first hydrogen amount H1 n supplied by the supply unit 108 during the specific period n. Thereby, it can suppress that the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage part 106 in the specific period n exceeds a predetermined
  • the FC control amount calculation processing unit 154 limits the power generation of the hydrogen power generation unit 110 when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 is 0 or less, which is a predetermined value.
  • the priority order can be set between the hydrogen power generation unit 110 and the supply unit 108, and the control unit 116, when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 is equal to or less than a predetermined value, It differs from the operation control apparatus 100 according to the first embodiment by controlling the hydrogen power generation unit 110 and the supply unit 108 based on the priority order. Different parts will be described below. Since the configuration of the hydrogen energy storage system 1 is equivalent to that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the control unit 116 sets the priority order between the hydrogen power generation unit 110 and the supply unit 108 according to the operation information of the operator.
  • the control unit 116 has a lower priority in the hydrogen power generation unit 110 and the supply unit 108.
  • the threshold value th here is, for example, 10% of the amount of hydrogen that can be stored in the hydrogen storage unit 106.
  • control unit 116 limits the hydrogen supply from the supply unit 108 when the priority order of the hydrogen power generation unit 110 is high.
  • control unit 116 limits the power generation of the hydrogen power generation unit 110 when the priority order of the supply unit 108 is high.
  • control unit 116 controls the supply unit 108 and the hydrogen power generation unit based on the priority order when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 is equal to or less than the predetermined value th during a specific period. 110 was controlled. Thereby, even when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 becomes a predetermined value or less, one of the supply unit 108 and the hydrogen power generation unit 110 can be preferentially used according to the situation.
  • the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is 0 or less, the power generation of the hydrogen power generation unit 110 is limited.
  • the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n Is different from the first embodiment by using electric power supplied from a commercial system. The points different from the first embodiment will be described below.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment. As shown in FIG. 12, a commercial system is connected to the hydrogen energy storage system 1.
  • the FC control amount calculation processing unit 154 is supplied with insufficient power from the commercial power source 184 of the commercial system when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is equal to or less than a predetermined value. That is, the hydrogen production unit 104 can receive power from an external power source, and when the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is equal to or less than a predetermined value, the hydrogen production unit 104 uses the power received from the commercial system. Produce hydrogen.
  • the above-mentioned th corresponds to a predetermined value.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the operation of the hydrogen energy storage system 1 according to the second embodiment. The same processes as those in FIG.
  • step S128 It is determined whether or not the hydrogen storage remaining amount acquisition value ⁇ n is less than 0 (step S128), and when it is less than th (step S128: YES), supply is received from the commercial power source 184 (step S130). That is, when the storage amount of the hydrogen storage unit 106 is equal to or less than th, control is performed to receive supply of insufficient power from the commercial system. And the hydrogen production part 104 produces
  • step S128 NO
  • the process for the next specific period (n + 1) is performed after the specific period n has elapsed.
  • the predetermined value may be 0. If it is set to 0, it is possible to receive power supply from the commercial power source 184 when the storage amount of the hydrogen storage unit 106 is completely eliminated. That is, the purchased power can be further reduced.
  • control unit 116 produces hydrogen using the power received from the commercial system when the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage unit 106 is equal to or less than the predetermined value th during a specific period.
  • the part 104 was made to produce hydrogen. Thereby, it is possible to further reduce the purchased power while maintaining the hydrogen in the hydrogen storage unit 106.

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Abstract

本実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギーにより発電する発電部から供給された電力を用いて、水の電気分解により水素を製造する水素製造部と、水素製造部が製造した水素を貯蔵する水素貯蔵部と、水素貯蔵部と連通する経路を介して取得した水素を用いて発電した電力を負荷に供給する水素発電部と、水素貯蔵部に貯蔵された水素を水素発電部に供給する経路と異なる経路により供給する供給部と、供給部が特定期間に供給する第１水素量を取得する水素量取得部と、第１水素量に応じて、水素発電部及び水素製造部のうちの少なくとも一方を制御する制御部と、を備える。

Description

水素エネルギー貯蔵システム、水素エネルギー貯蔵システムの制御方法、及びプログラム
　本発明の実施形態は、水素エネルギー貯蔵システム、及び水素エネルギー貯蔵システムの制御方法、及びプログラムに関する。
　太陽光や風力等の再生可能エネルギーにより発電した電力を負荷に供給し、余剰電力を用いて生成した水素を水素貯蔵部に貯蔵する水素電力貯蔵システムが知られている。この水素電力貯蔵システムでは、電力が不足した際には、貯蔵した水素を用いて水素発電部が発電した電力が負荷に供給される。また、貯蔵した水素は、燃料電池自動車などに供給されることがある。
　ところが、貯蔵した水素の需要量が考慮されておらず、この貯蔵した水素の不足により水素エネルギー貯蔵システムの動作に支障が生じてしまう恐れがある。
特開２００８－１１６１４号公報
　本発明が解決しようとする課題は、水素使用量の制御が可能な水素エネルギー貯蔵システムを提供することである。
　本実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギーにより発電する発電部から供給された電力を用いて、水の電気分解により水素を製造する水素製造部と、前記水素製造部が製造した水素を貯蔵する水素貯蔵部と、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を用いて発電した電力を負荷に供給する水素発電部と、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記水素発電部に供給する経路と異なる経路により供給する供給部と、前記供給部が特定期間に供給する第１水素量を取得する水素量取得部と、前記第１水素量に応じて、前記水素製造部及び前記水素発電部のうちの少なくとも一方の制御を行う制御部と、を備える。
　本実施形態によれば、水素使用量の制御が可能な水素エネルギー貯蔵システムを提供することができる。
第１実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システムの構成を示すブロック図。 動作制御装置の構成を示すブロック図。 ＦＣ運用データ取得部の構成を示すブロック図。 図４（ａ）は、第１記憶部であるＦＣＶ運用実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図、図４（ｂ）は、計画日データ格納例、及び第１取得条件の一例を示す図、図４（ｃ）は、第１取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図。 再エネデータ取得部の構成を示すブロック図。 図６（ａ）は、第２記憶部である再エネ発電実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図、図６（ｂ）は、気象予報データ格納例、及び第２取得条件の一例を示す図、図６（ｃ）は、第２取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図。 負荷需要データ取得部の構成を示すブロック図。 図８（ａ）は、第３記憶部である負荷需要実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図、図８（ｂ）は、気象予報データ格納例、及び第３取得条件の一例を示す図、図８（ｃ）は、第３取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図。 クラスター処理部において最長距離法を用いてクラスタリングを実施した一例を示す図。 クラスター処理部において群平均法を用いてクラスタリングを実施した一例を示す図。 水素エネルギー貯蔵システムの制御の流れの一例であるフローチャートを示す図。 第２実施形態の構成を示すブロック図。 第２実施系の水素エネルギー貯蔵システム１の動作の一例を示すフローチャート示す図。
　（第１実施形態）
　第１実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システムは、供給部が特定期間に供給する第１水素量に応じて水素発電部を制御することにより、水素貯蔵部内の水素量を制御しようとしたものである。より詳しく、以下に説明する。
　まず、図１に基づき、第１実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システム１の全体構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る水素エネルギー貯蔵システム１の構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本実施形態に係る水素電力貯蔵システムは、再生可能エネルギーを用いて分解生成した水素を用いた発電が可能なシステムであり、動作制御装置１００と、発電部１０２と、水素製造部１０４と、水素貯蔵部１０６と、供給部１０８と、水素発電部１１０とを、備えて構成されている。
　動作制御装置１００は、発電部１０２と、水素製造部１０４と、水素貯蔵部１０６と、供給部１０８と、水素発電部１１０とに接続され、発電部１０２、水素製造部１０４、供給部１０８、及び水素発電部１１０との制御を行う。動作制御装置１００の詳細な構成は後述する。
　発電部１０２は、再生可能エネルギーを用いて発電する。例えば、発電部１０２は、太陽光を用いた太陽光発電装置（ＰＶ：Photvltaics ）で構成される。或いは、風力を用いた風力発電装置などで構成される。この発電部１０２は、化石燃料などの燃料が不要であるが、その発電量は天候や風力などの環境の影響を受ける。より詳細には、発電部１０２は、動作制御装置１００と、負荷２と、水素製造部１０４とに接続され、動作制御装置１００の制御に従い、負荷２、及び水素製造部１０４に発電電力を供給する。また、発電部１０２は、発電電力量を動作制御装置１００に出力している。
　水素製造部１０４は、発電部１０２から供給された電力を用いて、水の電気分解により水素を製造し、この製造した水素を水素貯蔵部１０６に蓄える。水素製造部１０４は、例えば、アルカリ性の溶液に電流を流すことにより、水素と酸素とを製造する電気水分解装置（ＥＣ：Electrodialytical Hydorogen Clearance Device）である。すなわち、水素製造部１０４は、水素配管４を介して、生成した水素を水素貯蔵部１０６に蓄える。これにより、水素製造部１０４は、余剰電力を用いて水素を生成し、蓄積可能である。より詳細には、水素製造部１０４は、動作制御装置１００と接続され、動作制御装置１００の制御に従い水の電気分解を行い、水素と酸素とを生成する。また、水素製造部１０４は、製造した水素量を動作制御装置１００に出力している。
　水素貯蔵部１０６は、例えば水素タンクで構成され、水素製造部１０４から移相された水素を貯蔵する。すなわち、水素貯蔵部１０６は、水素配管４、６を介して水素製造部１０４と、水素発電部１１０とに連通している。また、水素貯蔵部１０６は、貯蔵している水素量を動作制御装置１００に出力している。
　供給部１０８は、水素貯蔵部１０６から、例えば燃料電池自動車（ＦＣＶ：Full Cell Vechill ）に水素を供給する。すなわち、供給部１０８は、水素貯蔵部１０６に貯蔵した水素を水素発電部１１０に供給する経路と異なる経路により、燃料電池自動車に供給する。より詳細には、供給部１０８は、動作制御装置１００の制御に従い、水素貯蔵部１０６に貯蔵された水素を燃料電池自動車に供給する。また、供給部１０８は、供給した水素量を動作制御装置１００に出力している。なお、ここでは、供給部１０８は、燃料電池自動車に水素を供給しているが、燃料電池自動車以外に水素を供給するように構成してもよい。
　水素発電部１１０は、例えば燃料電池（ＦＣ：Fuel Cell）であり、水素貯蔵部１０６に蓄えられた水素を用いて発電した電力を負荷２に供給する。すなわち、この水素発電部１１０は、動作制御装置１００の制御に従い、酸素と、水素配管６から供給される水素とを用いて電気を発電する。酸素は空気中の酸素を利用してもよいし、水素製造部１０４が水素製造に伴い出力する酸素を酸素タンクに蓄積したものを使用してもよい。これにより、不足電力を水素発電部１１０による発電により補うことが可能である。また、水素製造部１０４は、発電に使用した水素量及び発電した発電量を動作制御装置１００に出力している。
　次に、図２に基づき動作制御装置１００の詳細な構成を説明する。図２は、動作制御装置１００の構成を示すブロック図である。この図２に示すように、動作制御装置１００は、供給部１０８が特定期間に供給する第１水素量を取得すると共に、発電部１０２、水素製造部１０４、及び水素発電部１１０の制御を行う。すなわち、この動作制御装置１００は、例えばコンピュータであり、記憶部１１２と、水素量取得部１１４と、制御部１１６とを備えて構成されている。
　記憶部１１２は、動作制御装置１００にて行われる各処理機能をコンピュータによって実行可能なプログラム形態で、記憶している。また、記憶部１１２は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有している。
　水素量取得部１１４は、供給部１０８が特定期間に供給する第１水素量を取得する。すなわち、この水素量取得部１１４は、情報記憶部１１８と、取得部１２０とを備えて構成されている。
　ここでの特定期間は、時間である。例えば、１時間、４時間、８時間、２４時間、４８時間などの中から設定された時間である。また、特定期間を秒単位や分単位に設定してもよい。例えば特定期間を秒単位で設定した場合には、リアルタイムの制御を水素エネルギー貯蔵システム１に行うことが可能である。
　一方で、特定期間を２４時間などのようにより長く設定すると、より長期間のシステム状況を考慮した水素エネルギー貯蔵システム１の制御が可能になる。例えば、供給部１０８からの供給需要が増加することが予測される場合には、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素を水素発電部１１０が使用することを予め制限することが可能である。なお、特定期間を２４時間などのようにより長く設定すると、予測の要素が増加する。例えば、特定期間を長くするに従い、特定期間における第１水素量と供給部１０８から実際に供給された水素量との差が開く可能性が高くなる。
　情報記憶部１１８は、水素エネルギー貯蔵システム１に関するデータを有している。すなわち、この情報記憶部１１８は、第１の記憶部１２２と、第２の記憶部１２４と、第３の記憶部１２６とを備えて構成されている。
　第１の記憶部１２２は、供給部１０８から過去に供給された水素量に関するデータを記憶している。この第１の記憶部１２２は、ＦＣＶ運用実績ＤＢ記憶部であり、供給部１０８から過去に燃料電池自動車に供給された水素量に関するデータを収集し、記憶している。本実施形態では、供給部１０８から燃料電池自動車に供給された水素量は、燃料電池自動車が使用した需要水素量に対応している。
　第２の記憶部１２４は、再エネ発電実績ＤＢ記憶部であり、発電部１０２が過去に発電した発電電力量に関するデータを記憶している。すなわち、第２の記憶部１２４は、再生可能エネルギーの過去実績データを収集し、記憶している。第３の記憶部１２６は、負荷需要実績ＤＢ記憶部であり、負荷２が過去に消費した消費電力量に関するデータを収集し、記憶している。
　取得部１２０は、特定期間に供給部１０８が供給する第１水素量Ｈ１ｎと、特定期間ｎに水素製造部１０４が製造する水素量と水素発電部１１０が使用する水素量との差分である第２水素量Ｈ２ｎとを取得する。ここで、ｎは、ｎ番目の特定期間を示している。例えば、特定期間が３０分であれば、ここでのｎは、現在時点から３０分後までの時間を示し、（ｎ＋１）であれば、３０分後から６０分後までの時間を示し、（ｎ－１）であれば、現在時点から３０分前までの時間を示している。
　本実施形態では、特定期間を２４時間、すなわち１日として説明する。このため、ｎは、現在時点から２４時間後までの時間を示し、（ｎ＋１）であれば、２４時間後から４８時間後までの時間を示し、（ｎ－１）であれば、２４時間前から現在時点までの時間を示している。
　また、第２水素量Ｈ２ｎは、例えば、後述する（１）式、又は（２）式に示す水素量である。すなわち、（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）で示される電力量を水素量に換算した値である。例えば、（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）が正であれば、不足電力が生じることを示している。この場合、水素発電部が（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）で示す不足電力量を発電するために用いる水素量に換算される。
　一方、（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）が負であれば、余剰電力が生じることを示している。この場合、水素製造部が－（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）で示す余剰電力量を用いて製造する水素量に換算される。
　より詳細には、取得部１２０は、第１取得部１２８と、第２取得部１３０と、第３取得部１３２と、第２水素量取得部１３４とを有している。第１取得部１２８は、供給部１０８が過去に供給した水素量に基づき、特定期間ｎにおける第１水素量Ｈ１ｎを取得する。すなわち、この第１取得部１２８は、ＦＣ運用データ取得部１３６と、クラスター処理部１３８と、ＦＣ運用計画決定部１４０と、を有している。
　ＦＣ運用データ取得部１３６は、第１の記憶部１２２に記憶されるデータの中から第１取得条件に対応する水素量を取得する。この第１取得条件は後述するように、年月日、曜日、平日／休日、気温、湿度、雲量、風速、天候などの中から選択される条件である。例えば、「月曜日」、「９月」、「気温２０度」が第１取得条件として、ＦＣ運用データ取得部１３６に入力されると、９月において気温が２０度であった日に供給部１０８から供給された水素量が取得される。ＦＣ運用データ取得部１３６の詳細は後述する。
　クラスター処理部１３８は、複数のデータのうち類似データを適用して距離計算により取得点を算出する。より詳細には、クラスター処理部１３８は、データ間およびクラスターとデータ間の距離を定義する方法として、最長距離法、群平均法のいずれかを適用する。ここでのクラスター処理部１３８は、第１取得部１２８、第２取得部１３０、及び第３取得部１３２に共有されている。このため、動作制御装置１００のデータ容量を、各取得部１２０がクラスター処理部１３８を有する場合よりも低減可能である。すなわち、クラスター処理部１３８は、第１取得部１２８が第１水素量を取得する場合には、ＦＣ運用データ取得部１３６が取得した複数の水素量を用いて、第１水素量Ｈ１ｎを取得する。ＦＣ運用計画決定部１４０は、クラスター処理部１３８により取得された第１水素量Ｈ１ｎを制御に用いる第１水素量Ｈ１ｎとして決定する。クラスター処理部１３８における処理の詳細は後述する。
　第２取得部１３０は、発電部１０２の過去の発電量に基づき、特定期間ｎにおける発電部１０２の発電量ωｎを取得する。すなわち、第２取得部１３０は、再エネデータ取得部１４２と、クラスター処理部１３８と、ＰＶ出力取得決定部１４６とを有している。再エネデータ取得部１４２は、取得に用いるデータを第２の記憶部１２４から取得する。すなわち、再エネデータ取得部１４２は、発電部１０２が過去に発電した発電量に関するデータの中から、第２取得条件に対応する発電量を取得する。この第２取得条件は、前述の第１取得条件と同様であり、年月日、曜日、平日／休日、気温、湿度、雲量、風速、天候などの中から選択される条件である。再エネデータ取得部１４２の詳細も後述する。
　クラスター処理部１３８は、第２取得部１３０が発電部１０２の発電量ωｎを取得する場合には、再エネデータ取得部１４２が取得した発電量に関するデータを用いて、発電量ωｎを取得する。ＰＶ出力取得決定部１４６は、クラスター処理部１３８により取得された発電量ωｎを制御に用いる発電量ωｎをとして決定する。
　第３取得部１３２は、負荷２の過去の消費電力に基づき、特定期間ｎにおける負荷２の消費電力量ξｎを取得する。すなわち、第３取得部１３２は、負荷需要データ取得部１４８と、クラスター処理部１３８と、負荷需要取得決定部１５０とを有している。負荷需要データ取得部１４８は、取得に用いるデータを第２の記憶部１２４から取得する。すなわち、負荷需要データ取得部１４８は、負荷２が過去に消費した消費電力量に関するデータの中から、第３取得条件に対応する消費電力量を取得する。この第３取得条件も、前述の第１取得条件と同様であり、年月日、曜日、平日／休日、気温、湿度、雲量、風速、天候などの中から選択される条件である。負荷需要データ取得部１４８の詳細も後述する。
　クラスター処理部１３８は、第３取得部１３２が負荷２の消費電力量を取得する場合には、負荷需要データ取得部１４８が取得した消費電力量を用いて、負荷２の消費電力量ξｎを取得する。負荷需要取得決定部１５０は、クラスター処理部１３８により取得された負荷２の消費電力量ξｎを制御に用いる負荷２の消費電力量ξｎとして決定する。
　第２水素量取得部１３４は、負荷需要取得決定部１５０が決定した負荷２の消費電力量ξｎからＰＶ出力取得決定部１４６が決定した発電部１０２の発電量ωｎを減算し、下述する（１）式又は（２）式に従い、第２水素量Ｈ２ｎを取得する。すなわち、特定期間の（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）が正である場合には、第２水素量Ｈ２ｎは（１）式に従い算出される。上述のように、正である場合は、不足電力が発生していることを示している。　
　第２水素量Ｈ２ｎ＝Ｋ１ｘ（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）式
　ここで係数Ｋ１は、水素発電部１１０が発電する単位電力量を得るために使用する水素量の割合を示す係数である。例えば、水素発電部１１０が１ワット発電するために使用する水素量は、Ｋ１リットルである。
　一方で、（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）が負の場合には、第２水素量Ｈ２ｎは（２）式に従い算出される。上述のように、負である場合は、余剰電力が発生していることを示している。　
　第２水素量Ｈ２ｎ＝Ｋ２ｘ（負荷２の消費電力量ξｎ―発電部１０２の発電量ωｎ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）式
　ここで係数Ｋ２は、水素製造部１０４が消費する単位電力量に対して生成する水素量の割合を示す係数である。例えば、水素製造部１０４が１ワットの電力を使用すると、Ｋ２リットルの水素が生成される。これから分かるように、第２水素量Ｈ２ｎは、不足電力が生じる特定期間ｎでは、正の値をとり、余剰電力が生じる特定期間ｎでは、負の値をとる。すなわち、第２水素量Ｈ２ｎは、特定期間ｎにおいて増減する。
　制御部１１６は、第１水素量Ｈ１ｎに応じて水素発電部１１０と水素製造部１０４とを制御する。より具体的には、制御部１１６は、水素貯蔵部残量取得結果処理部１５２と、ＦＣ制御量算出処理部１５４と、ＥＣ制御量算出処理部１５６と、再エネ活用率算出部１５８とを有している。
　水素貯蔵部残量取得結果処理部１５２は、水素貯蔵部１０６の残量計算を（３）式に従い行う。　
　水素貯蔵残量取得値δｎ＝δｎ－１－（Ｈ１ｎ＋Ｈ２ｎ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）式
　ここでのδｎ－１は現在から一つ前の特定期間（ｎ－１）における水素貯蔵残量を示している。すなわち現在の水素貯蔵残量に対応する。δｎは、現在から特定期間ｎが経過した後の水素貯蔵残量を示す。また、第１水素量Ｈ１ｎは、正の値であり、第２水素量Ｈ２ｎは、上述の様に、正、負いずれの値もとり得る。すなわち、水素発電部１１０が水素を用いて発電する場合には正の値を示し、水素製造部１０４が水素を生成する場合には負の値を示す。ここで、δｎ－１は実測値を用いてもよい。或いは、δｎ－１は、水素貯蔵残量取得値δｎ－２を用いて、連続的に演算してもよい。すなわち、水素貯蔵残量取得値δｎ－２を用いる演算処理は、現時点の２４時間前の時点から、現時点の２４時間後の時点の素貯蔵残量取得値を演算していることと同等の演算処理である。このように、第１水素量Ｈ１ｎと、第２水素量Ｈ２ｎとの加算値に基づき、水素貯蔵残量取得値δｎが算出される。なお、動作制御装置１００が、特定期間を秒単位又は分単位とし、リアルタイムで水素エネルギー貯蔵システム１の制御を行う場合には、一つ前の特定期間（ｎ－１）におけるデータ、すなわち現時点のデータには実測値を用いる。
　水素貯蔵残量取得値δｎが０以下になる場合、水素の枯渇が発生してしまい、供給部１０８からの水素供給が困難になる可能性が高い。このため、水素貯蔵残量取得値δｎが０以下になる場合、且つ（δｎ－１－Ｈ１ｎ）が正の場合、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、（δｎ－１－Ｈ１ｎ）の水素量をＦＣ制御量として水素発電部１１０に出力し、（δｎ－１－Ｈ１ｎ）の水素量を用いて水素発電部１１０に発電を行わせる。すなわち、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、供給部１０８が特定期間ｎに供給する第１水素量Ｈ１ｎを確保しつつ、残りの水素量を水素発電部１１０に供給させる。換言すると、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が所定値である０以下になる場合に、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素発電部１１０の発電を（δｎ－１－Ｈ１ｎ）の水素量を使用するまでの範囲に制限する。つまり、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素発電部１１０の発電を水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量と第１水素量Ｈ１ｎとの差分の水素量以下になるように、水素発電部１１０の発電を制限する制御を行う。
　また、水素貯蔵残量取得値δｎが０以下になる場合、且つ（δｎ－１－Ｈ１ｎ）が負の場合、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素発電部１１０の発電を停止させる。換言すると、水素発電部１１０の発電を停止させることで、δｎ－１の水素量を供給部１０８から供給可能にしている。すなわち、水素貯蔵残量取得値δｎ－１が第１水素量Ｈ１ｎより少ない場合に、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素発電部１１０の発電を停止させ、供給部１０８による水素貯蔵残量取得値δｎ－１で示す水素量の供給を可能にしている。
　一方で、水素貯蔵残量取得値δｎが０以下にならない場合、且つ第２水素量Ｈ２ｎが正の値の場合には、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、第２水素量Ｈ２ｎの水素量をＦＣ制御量として水素発電部１１０に出力し、第２水素量Ｈ２ｎの水素量を用いて水素発電部１１０に発電を行わせる。換言すると、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素貯蔵残量取得値δｎが０以下、すなわち水素貯蔵部１０６の貯蔵水素が空にならない場合には、第２水素量Ｈ２ｎを使用して不足電力量を発電させる。
　このように、供給部１０８からの水素の供給を、水素発電部１１０の発電よりも優先させた運用が可能である。すなわち、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、特定期間ｎに供給部１０８から供給される第１水素量Ｈ１ｎに応じて水素発電部１１０における発電量の制御を行う。
　水素貯蔵残量取得値δｎが水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超過する場合、水素が水素貯蔵部１０６からあふれてしまう。このため、ここでは、容量Ｆ以上の水素の生成はしないこととする。
　すなわち、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、水素貯蔵残量取得値δｎが水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超える場合には、（Ｆ―δｎ－１）の水素量をＥＣ制御量として水素製造部１０４に出力し、（Ｆ―δｎ－１）の水素量を水素製造部１０４に生成させる。換言すると、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、水素貯蔵部１０６が満タンになる水素量（Ｆ―δｎ－１）を水素製造部１０４に生成させるのである。すなわち、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、水素貯蔵部１０６が所定値以上にならない範囲の水素を水素製造部１０４に生成させる。
　そして、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、（Ｆ―δｎ－１）の水素量を水素製造部１０４が生成した後に、発電部１０２の発電を停止し、発電部１０２の発電ロスを低減させる。なお、水素貯蔵部１０６が満タンになる前に発電部１０２の発電を制限してもよい。例えば、水素貯蔵部１０６の貯蔵水素量が、容量Ｆの９５％である所定上限値になる場合に、発電部１０２の発電を制限する。
　一方で、水素貯蔵残量取得値δｎが水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超えない場合、且つＨ２ｎが負の値の場合には、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、－Ｈ２ｎの水素量をＥＣ制御量として水素製造部１０４に出力し、－Ｈ２ｎの水素量を製造させる。すなわち余剰電力を使用して、水素製造部１０４に－Ｈ２ｎの水素量を製造させるのである。これにより、水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超過しない運用が可能である。これから分かる様に、ＥＣ制御量算出処理部１５６は、供給部１０８から供給される第１水素量Ｈ１ｎに応じて水素製造部１０４における水素製造量の制御を行う。
　再エネ活用率算出部１５８は、特定期間ｎが経過した後に、実測の発電部１０２の発電電力量と、水素製造部１０４及び負荷２が消費した実測の消費電力量との比率を算出する。この比率を発電部１０２における発電電力量の活用効率の指標の一つとする。
　次に、図４を参照にしつつ、図３に基づき、ＦＣ運用データ取得部１３６の詳細な構成を説明する。図３は、ＦＣ運用データ取得部１３６の構成を示すブロック図である。この図３に示すようにＦＣ運用データ取得部１３６は、計画日データ格納部１６０と、第１の計画日情報取得部１６２と、第１の条件振り分け部１６４と、第１計算データ抽出部１６６とを有している。
　図４は、ＦＣ運用データ取得部１３６における処理内容を説明する図であり、図４（ａ）は、第１の記憶部１２２であるＦＣＶ運用実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図であり、図４（ｂ）は、計画日データ格納例、及び第１取得条件の一例を示す図であり、図４（ｃ）は、第１取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図である。
　図３に示すように、計画日データ格納部１６０は、燃料電池自動車を運用する特定期間のデータを格納する。ここでは、例えば図４（ｂ）に示すように、「２０１６年」、「７月」、「１１日」、「月曜日」、「祭日」、「晴れ」などが格納されている。このように、計画日データ格納部１６０は、特定期間の年、月、曜日、曜日の種類、天候、気温などを格納する。なお、曜日の種類は、平日、休日、祭日などを意味する。すなわち、天候、気温などは、例えば特定期間の気象予報データなどから取得した値である。
　第１の計画日情報取得部１６２は、第１の記憶部１２２から水素需要量のデータを抽出するための第１取得条件を選択取得する。すなわち、第１の計画日情報取得部１６２は、計画日データ格納部１６０に格納されるデータの中から第１取得条件を選択し、取得する。例えば図４（ｂ）に示すように、第１の計画日情報取得部１６２は、例えば操作者の指示情報に従い、第１取得条件として「月曜日」を取得する。なお、ここでの水素需要量は、供給部１０８から供給された水素量に対応する。
　第１の条件振り分け部１６４は、第１取得条件に基づき、第１の記憶部１２２から水素需要量のデータを抽出する。例えば図４（ｃ）に示すように、第１取得条件として、「月曜日」のデータを第１の記憶部１２２から抽出する。この場合、条件を追加してもよく、例えば気温２０～２５度、９月などを追加してもよい。これにより、「月曜日」、「気温２０～２５度」、「９月」の条件を満たすデータが第１の条件振り分け部１６４により抽出される。
　第１計算データ抽出部１６６は、第１の条件振り分け部１６４で抽出されたデータを保管する。すなわち、第１計算データ抽出部１６６で保管されたデータは、クラスター処理部１３８に出力され、第１水素量の取得に用いられる。
　次に、図６を参照にしつつ、図５に基づき、再エネデータ取得部１４２の詳細な構成を説明する。図５は、再エネデータ取得部１４２の構成を示すブロック図である。この図５に示すように、再エネデータ取得部１４２は、第２の気象予報データ格納部１６８と、第２の計画日情報取得部１７０と、第２の条件振り分け部１７２と、第２計算データ抽出部１７４とを有している。
　図６は、再エネデータ取得部１４２における処理内容を説明する図であり、図６（ａ）は、第２の記憶部１２４である再エネ発電実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図であり、図６（ｂ）は、気象予報データ格納例、及び第２取得条件の一例を示す図であり、図６（ｃ）は、第２取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図である。
　第２の気象予報データ格納部１６８は、再生可能エネルギーを取得する特定期間（例えば取得日）の気象予報データを格納する。ここでは、例えば図６（ｂ）に示すように、特定期間の気象予報データとして、年月日、曜日、平日／休日、気温、湿度、雲量、風速、ＰＶ発電、天候などを格納する。
　第２の計画日情報取得部１７０は、第１の計画日情報取得部１６２と同様に、第２の記憶部１２４から発電部１０２の発電量のデータを抽出するための第２取得条件を選択し、取得する。すなわち、第２の計画日情報取得部１７０は、第２の気象予報データ格納部１６８に格納されるデータの中から第２取得条件を選択し、取得する。例えば図６（ｂ）に示すように、第２の計画日情報取得部１７０は、操作者の指示情報に従い、第２取得条件として「晴れ」を取得する。
　第２の条件振り分け部１７２は、第２取得条件に基づき、第２の記憶部１２４から発電電力量のデータを抽出する。例えば図６（ｃ）に示すように、第２取得条件として、「晴れ」の日のデータを第２の記憶部１２４から抽出する。この場合、条件を追加してもよく、例えば気温２０～２５度、９月などを追加してもよい。これにより、「晴れ」、「気温２０～２５度」、「９月」の条件を満たすデータが第２の条件振り分け部１７２により抽出される。
　第２計算データ抽出部１７４は、第２の条件振り分け部１７２で抽出されたデータを保管する。すなわち、第２計算データ抽出部１７４で保管されたデータは、クラスター処理部１３８に出力され、発電部１０２の発電電力量の取得に用いられる。
　次に、図８を参照にしつつ図７に基づき、負荷需要データ取得部１４８の詳細な構成を説明する。図７は、負荷需要データ取得部１４８の構成を示すブロック図である。この図７に示すように、負荷需要データ取得部１４８は、第３の気象予報データ格納部１７６と、第３の計画日情報取得部１７８と、第３の条件振り分け部１８０と、第３計算データ抽出部１８２とを有している。
　図８は、負荷需要データ取得部１４８における処理内容を説明する図であり、図８（ａ）は、第３の記憶部１２６である負荷需要実績ＤＢ記憶部内のデータ例を示す図であり、図８（ｂ）は、気象予報データ格納例、及び第３取得条件の一例を示す図であり、図８（ｃ）は、第３取得条件による振り分けられたデータの一例を示す図である。
　第３の気象予報データ格納部１７６は、上述の第２の気象予報データ格納部１６８と同様の処理を行う。すなわち、負荷需要エネデータを取得する特定期間の気象予報データを格納する。ここでは、例えば図８（ｂ）に示すように、特定期間の気象予報データとして、年月日、曜日、平日／休日、気温、湿度、雲量、風速、ＰＶ発電、天候などを格納する。
　第３の計画日情報取得部１７８は、第１の計画日情報取得部１６２と同様に、第３の記憶部１２６から負荷２の消費電力量のデータを抽出するための第３取得条件を選択し、取得する。すなわち、第３の計画日情報取得部１７８は、第３の気象予報データ格納部１７６に格納されるデータの中から第３取得条件を選択し、取得する。例えば図８（Ｃ）に示すように、第３の計画日情報取得部１７８は、例えば操作者の指示情報に従い、第３取得条件として「晴れ」を取得する。
　第３の条件振り分け部１８０は、第３の記憶部１２６から第３取得条件に基づいて負荷２の消費電力量のデータを抽出する。例えば図８（ｃ）に示すように、第３取得条件として、「晴れ」の日のデータを第３の記憶部１２６から抽出する。この場合、条件を追加してもよく、例えば気温２０～２５度、９月などを追加してもよい。
　第３計算データ抽出部１８２は、第３の条件振り分け部１８０で抽出されたデータを保管する。すなわち、第３計算データ抽出部１８２で保管されたデータは、クラスター処理部１３８に出力され、負荷２の消費電力量の取得に用いられる。なお、本実施形態では、第１の計画日情報取得部１６２、第２の計画日情報取得部１７０、及び第３の計画日情報取得部１７８が入力部に対応する。
　次に、図９に基づきクラスタリング処理部の処理の一例を詳細に説明する。図９は、クラスター処理部１３８において最長距離法を用いてクラスタリングを実施した一例を示す図である。ここでは、第１取得条件を「月曜日」として抽出されたデータのクラスター処理例について説明する。すなわち、ここでは定量的数値で取得可能な充電実施台数データ、水素需要実績データを対象に、最長距離法を適用する。
　図９において縦軸は水素量を示している。ここでの水素量は、「月曜日」に燃料電池自動車に使用された水素需要実績データに対応する。すなわち、第１の記憶部１２２から取得された水素需要実績データは、γ＝１５、ω＝１８、δ＝２５、ξ＝２９である。ここでの単位は、例えば「Ｎｍ３」である。
　図９中のＳＴＥＰ１として示すように、各水素需要データ（γ、ω、δ、ξ）について各々の距離を計算するとν１＝ｄγω＝３、ν２＝ｄωσ＝７、ν３＝ｄσξ＝４、ν４＝ｄωδ＝７、ν５＝ｄγδ＝１１、ν６＝ｄγδ＝１０、ν７＝ｄγξ＝１４となる。次に、ＳＴＥＰ２として示すように、最短距離はｄγωであるため、γとωを一つのクラスターとし、クラスターＡに分類する。
　図９中のＳＴＥＰ２として示すように、δとクラスターＡ間（以下、δ－γωと表す）の距離をν４＝ｄδω＝７と、ν６＝ｄδγ＝１０とのうち最長のものと定義すれば、ｄδ－γω＝１０となる。同様に、ξとクラスターＡ間（以下、ξ－γω）の距離をν５＝ｄξω＝１１とν７＝ｄξγ＝１４とのうちの最長のものと定義する。このとき、ｄξ－γω＝１４である。
　図９中のＳＴＥＰ３として示すように、ｄδ－γω＝１０、ｄξ－γω＝１４、ν８＝ｄδξ＝４を比較し、ｄδξが最短であることより、δとξを一つのクラスターとし、このクラスターをクラスターＢに分類する。このようなグルーピングを行うと、所謂、デンドログラムが生成される。
　クラスタリング処理部は、グルーピングされたグループの中で、例えば最後にグルーピングされたデータを除き、例えば平均値を算出する。すなわち、取得されたデータの中から、距離的に離れた位置にあるデータを除き、水素量の平均値を求めることが可能である。これにより、第１選択条件で選択されたデータの中から特性の異なるデータを除くことが可能であり、特定期間における第１水素量、すなわち、ここでは水素需要量の予測精度をより向上させることが可能である。なお、第１選択条件で選択された全データを第１水素量の演算に用いてもよい。この場合、第１選択条件で選択された全データの重心、すなわち平均値として算出される。
　このように、最長距離法とは、最長のサンプル間距離をクラスター間距離とする手法であり、順序データも適用可能で、分類感度が高い。このため、データの種類に限られることなくより分類精度の高い結果を得ることが可能である。これより、定量的に計測された各々のデータの特性によって、グルーピングすることができるため、より精度の高いＦＣＶ運用の計画値、すなわち第１水素量の取得が可能である。同様に、第２取得条件、第３取得条件に従い抽出されたデータに対してもクラスター処理を行う。
　次に、図１０に基づき群平均法を用いたクラスタリング処理部の処理の一例を詳細に説明する。図１０は、クラスター処理部１３８において群平均法を用いてクラスタリングを実施した一例を示す図である。ここでは、第１取得条件を「月曜日」として抽出されたデータのクラスター処理例について説明する。すなわち、定量的数値が取得可能である充電実施台数データ「台」、水素需要実績データ「Ｎｍ３」を対象に、各々群平均法を適用する。水素需要実績データを対象に、各々群平均法を適用する。例えば、点ΨとクラスターＡの要素α１１との距離をｄΨα＿１１、同様にｄΨα＿１２、ｄΨα＿１３、ｄΨα＿１４、…とし、これらの平均値をσ１、点ΨとクラスターＢの要素β１１との距離をｄΨβ＿１１、同様にｄΨβ＿１２、ｄΨβ＿１３、ｄΨβ＿１４、…とし、これらの平均値をσ２とする。このとき、Ψを平均値の小さいクラスターに属するように分類する分類方法である。
　クラスタリング処理部は、例えばグルーピングされたグループの中から特異なグループを除き、残ったグループ内のデータの平均値を算出する。すなわち、取得されたデータの中から、距離的に離れた位置にあるデータを除き、水素量の平均値を求めることが可能である。これにより、特性の異なるデータを除くことが可能であり、特定期間における第１水素量、すなわち、ここでは水素需要量の予測精度をより向上させることが可能である。なお、群平均法を用いた場合にも、第１選択条件で選択された全データを第１水素量の演算に用いてもよい。この場合、第１選択条件で選択された全データの重心、すなわち平均値として算出される。
　このように、群平均法とは、各クラスター同士ですべての組み合わせのサンプルに対し、サンプル間距離の平均をクラスター間距離とする方法である。このため、クラスターの要素に偏りや要素の拡散が起こりにくい。これにより、外れ値による影響を受けにくいグルーピング結果が得られる。このため、複雑なアルゴリズムを適用することなく、簡易な距離の計算でグルーピングすることができ、計算負荷を低減させることが可能である。
　図１１は、水素エネルギー貯蔵システム１の制御の流れの一例であるフローチャートを示す図であり、図１１に基づき水素エネルギー貯蔵システム１の制御の流れの一例を説明する。ここでは、（３）式に示す水素貯蔵残量取得値δｎに基づく水素発電部１１０と、水素製造部１０４との制御に関して説明する。
　第１取得部１２８が特定期間ｎにおける第１水素量Ｈ１ｎを取得する（ステップＳ１１０）。続いて、第２取得部１３０が特定期間ｎにおける発電部１０２の発電量ωｎを取得する（ステップＳ１１２）。更に続いて、第３取得部１３２が特定期間ｎにおける負荷２の消費電力量ξｎを取得する（ステップＳ１１４）。
　次に、第２水素量取得部１３４が、消費電力量ξｎから発電部１０２の発電量ωｎを減算し、第２水素量Ｈ２ｎを演算し、取得する（ステップＳ１１６）。そして、水素貯蔵部残量取得結果処理部１５２が水素貯蔵残量取得値δｎを（３）式に従い取得する（ステップＳ１１８）。
　次に、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素貯蔵残量取得値δｎが水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超えるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、超えない場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）に、水素貯蔵残量取得値δｎが０未満になる否かを判定する（ステップＳ１２２）。ここで、０未満になる場合（ステップＳ１２２：ＹＥＳ）に、水素発電部１１０の発電を制限し（ステップＳ１２４）、特定期間ｎの経過後に次の特定期間（ｎ＋１）の処理を行う。
　一方で、水素貯蔵残量取得値δｎが水素貯蔵部１０６の容量Ｆを超える場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）に、水素製造部１０４の水素製造量を制限し（ステップＳ１２６）、特定期間ｎの経過後に次の特定期間（ｎ＋１）の処理を行う。
　また、水素貯蔵残量取得値δｎが０未満にならない場合（ステップＳ１２２：ＮＯ）に、特定期間ｎの経過後に次の特定期間（ｎ＋１）の処理を行う。
　以上説明したように、本実施形態では、供給部１０８が特定期間ｎに供給する第１水素量Ｈ１ｎに応じて水素発電部１１０を制御することとした。これにより、特定期間ｎにおいて供給部１０８からの水素供給を優先して行うことができる。また、本実施形態では、供給部１０８が特定期間ｎに供給する第１水素量Ｈ１ｎに応じて水素製造部１０４を制御することとした。これにより、特定期間ｎにおいて水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が所定の上限値を超えることを抑制できる。
　（変形例）
　第１実施形態では、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が所定値である０以下になる場合に、ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素発電部１１０の発電を制限していた。本変形例では、水素発電部１１０と、供給部１０８との間に優先順を設定可能であり、制御部１１６は、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が所定値以下になる場合に、優先順に基づき水素発電部１１０及び供給部１０８の制御を行うことで第１実施形態に係る動作制御装置１００と相違する。以下に相違する部分を説明する。水素エネルギー貯蔵システム１の構成は第１実施形態と同等であるので説明を省略する。
　制御部１１６は、水素発電部１１０と、供給部１０８との間の優先順を操作者の操作情報に従い設定する。制御部１１６は、特定期間ｎにおいて（３）式で示す水素貯蔵残量取得値δｎがしきい値ｔｈ以下になる場合、水素発電部１１０、及び供給部１０８の中の優先順の低い方の動作を制限する。ここでのしきい値ｔｈは、例えば水素貯蔵部１０６に貯蔵可能である水素量の１０％である。
　より詳細には、制御部１１６は、水素発電部１１０の優先順が高い場合、供給部１０８からの水素供給に制限をかける。一方で、制御部１１６は、供給部１０８の優先順が高い場合、水素発電部１１０の発電に制限をかける。
　以上説明したように、本変形例では、制御部１１６が、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が特定期間に所定値ｔｈ以下になる場合に、優先順に基づき供給部１０８、及水素発電部１１０の制御を行うこととした。これにより、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が所定値以下になった場合でも、状況に応じて供給部１０８、及水素発電部１１０の内の一方を優先的に使用可能である。
（第２実施形態）
　第１実施形態では、水素貯蔵残量取得値δｎが０以下になる場合に水素発電部１１０の発電を制限していたのに対し、第２実施形態では、水素貯蔵残量取得値δｎが所定値以下になる場合に、商用系統から供給される電力を使用することで第１実施形態と相違する。以下に第１実施形態と相違する点を説明する。
　図１２は第２実施形態の構成を示すブロック図である。この図１２に示すように、水素エネルギー貯蔵システム１には商用系統が接続されている。
　ＦＣ制御量算出処理部１５４は、水素貯蔵残量取得値δｎが所定値以下になる場合に、商用系統の商用電源１８４から不足する電力の供給を受ける。すなわち、水素製造部１０４は、外部電源から電力を受電可能であり、水素貯蔵残量取得値δｎが所定値以下になる場合に、水素製造部１０４は、商用系統から受電した電力を用いて水素を製造する。ここでは、上述のｔｈが所定値に対応する。図１３は、第２実施系の水素エネルギー貯蔵システム１の動作の一例を示すフローチャート示す図である。図１１と同様の処理には同一の番号を付して説明を省略する。
　水素貯蔵残量取得値δｎが０未満になる否かを判定し（ステップＳ１２８）、ｔｈ未満になる場合（ステップＳ１２８：ＹＥＳ）に、商用電源１８４から供給を受ける（ステップＳ１３０）。すなわち、水素貯蔵部１０６の貯蔵量がｔｈ以下になる場合に、商用系統から不足する電力の供給を受ける制御行う。そして、水素製造部１０４は、商用系統から受電した電力を用いて水素を生成し、特定期間ｎの経過後に次の特定期間（ｎ＋１）の処理を行う。
　一方で、ｔｈ未満になる場合（ステップＳ１２８：ＮＯ）に、特定期間ｎの経過後に次の特定期間（ｎ＋１）の処理を行う。なお、所定値は０にしてもよい。０にすれば、水素貯蔵部１０６の貯蔵量が完全に無くなる場合に、商用電源１８４から電力供給を受けることが可能である。すなわち、買電電力をより低減させることが可能である。
　このように、水素エネルギー貯蔵システム１における発電電力が不足する場合にのみ、商用系統から不足する電力の供給を受ける。このため、買電電力を低減させることが可能である。また、天候の急変により発電部１０４が発電しなくなった場合でも、計画通り燃料電池自動車への水素供給が可能となる。
　以上説明したように、本実施形態では、制御部１１６が、水素貯蔵部１０６に貯蔵される水素量が特定期間に所定値ｔｈ以下になる場合に、商用系統から受電した電力を用いて水素製造部１０４に水素を製造させることとした。これにより、水素貯蔵部１０６内の水素を維持しつつ、買電電力をより低減させることが可能である。
　以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

Claims (10)

  1. 　再生可能エネルギーにより発電する発電部から供給された電力を用いて、水の電気分解により水素を製造する水素製造部と、
    　前記水素製造部が製造した水素を貯蔵する水素貯蔵部と、
    　前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を用いて発電した電力を負荷に供給する水素発電部と、
    　前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記水素発電部に供給する経路と異なる経路により供給する供給部と、
    　前記供給部が特定期間に供給する第１水素量を取得する水素量取得部と、
    　前記第１水素量に応じて、前記水素製造部及び前記水素発電部のうちの少なくとも一方の制御を行う制御部と、
    　を備える水素エネルギー貯蔵システム。
  2. 　前記制御部は、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量が前記特定期間に所定値以下になる場合に、前記水素発電部の発電を制限する制御を行う請求項１に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  3. 　前記制御部は、前記水素発電部が発電に用いる水素量が、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量と前記第１水素量との差分の水素量以下になるように、前記水素発電部の発電を制限する制御を行う請求項１に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  4. 　前記制御部は、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量が前記第１水素量より少ない場合に、前記水素発電部の発電を停止させる制御を行う請求項１に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  5. 　前記制御部は、前記第１水素量を前記水素貯蔵部から供給しても、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量が前記特定期間に所定値以上になる場合に、前記水素製造部の水素製造量を制限する制御を行う請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  6. 　前記水素発電部と、前記供給部との間に優先順を設定可能であり、
    　前記制御部は、前記第１水素量の供給に応じて、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量が前記特定期間に所定値以下になる場合に、前記優先順に基づき前記水素発電部及び前記供給部の制御を行う請求項１に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  7. 　前記水素製造部は、商用電源から電力を受電可能であり、
    　前記制御部は、前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量が前記特定期間に所定値以下になる場合に、前記水素製造部における水素の製造を前記商用電源から供給される電力を用いて行なわせる制御を行う請求項１に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  8. 　前記水素量取得部は、
    　前記供給部から過去に供給された水素量に関するデータ、前記発電部が過去に発電した発電電力量に関するデータ、及び前記負荷が過去に消費した消費電力量に関するデータを少なくとも記憶する情報記憶部と、
    　第１取得条件、第２取得条件、及び第３取得条件を入力する入力部と、
    　前記第１取得条件に対応する前記水素量を前記情報記憶部から取得し、当該水素量に基づき前記特定期間における前記第１水素量を取得する第１取得部と、
    　前記第２取得条件に対応する前記発電電力量を前記情報記憶部から取得し、当該発電電力量に基づき前記特定期間における前記発電部の発電電力量を取得する第２取得部と、
    　前記第３取得条件に対応する前記消費電力量を前記情報記憶部から取得し、当該消費電力量に基づき前記特定期間における前記負荷の消費電力量を取得する第３取得部と、
    　前記特定期間における前記発電部の発電電力量と、前記特定期間における前記負荷の消費電力量とに基づき、前記特定期間に増減する第２水素量を取得する第２水素量取得部と、
    　を有し、
    　前記制御部は、前記第１水素量と前記第２水素量との加算値に基づき、前記特定期間において前記水素貯蔵部に貯蔵される水素量を得る請求項１乃至７のいずれか一項に記載の水素エネルギー貯蔵システム。
  9. 　再生可能エネルギーにより発電する発電部から供給された電力を用いて、水の電気分解により水素を製造する水素製造部と、前記水素製造部が製造した水素を貯蔵する水素貯蔵部と、前記水素貯蔵部と連通する経路を介して取得した水素を用いて発電した電力を負荷に供給する水素発電部と、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記水素発電部に供給する経路と異なる経路により供給する供給部と、を備える水素エネルギー貯蔵システムの制御方法であって、
    　前記供給部が特定期間に供給する第１水素量を取得する取得ステップと、
    　前記第１水素量に応じて前記水素製造部および前記水素発電部のいずれかを制御する制御ステップと、
    　を備える水素エネルギー貯蔵システムの制御方法。
  10. 　請求項９に記載の水素エネルギー貯蔵システムの制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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