WO2022230123A1 - 水素需給システムおよび水素需給方法 - Google Patents

水素需給システムおよび水素需給方法 Download PDF

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亜由美 渡部
秀宏 飯塚
祐子 可児
良平 稲垣
崇 佐々木
貴彰 水上
直行 石田
晋士 藤田
達朗 矢敷
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株式会社日立製作所
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    • F17D3/03—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of several different products following one another in the same conduit, e.g. for switching from one receiving tank to another
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    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Definitions

  • the present application relates to a hydrogen supply and demand system and a hydrogen supply and demand system related to the management and control of the supply situation when supplying hydrogen produced by electrolysis of water using renewable energy and reforming of natural gas to hydrogen users. Regarding the method.
  • Patent Document 1 when hydrogen fuel equipment and existing city gas combustion equipment coexist by using existing city gas pipelines and conduit networks, as a method and system that can use both equipment without hindrance, A city gas supply method for supplying a mixed gas containing hydrogen gas and a hydrocarbon-based gas to a group of consumers via a conduit network, wherein the first group of consumers separates the hydrogen gas from the mixed gas.
  • the separated hydrogen gas is used, and the separated gas is returned to the conduit network, and in the second consumer group, the hydrogen gas in the mixed gas is separated and the separated gas is used
  • a town gas supply method is provided, characterized in that the separated hydrogen gas is returned to the conduit network.
  • Patent Document 1 presents a method and system for supplying a mixed gas to a group of consumers via a gas grid, but does not present means for monitoring and controlling changes in the composition of the mixed gas in the gas grid over time. do not have.
  • an object of the present invention is to provide a hydrogen supply and demand system and a hydrogen supply and demand method that visualize changes in the hydrogen concentration over time in the gas grid and enable appropriate monitoring and control of the hydrogen concentration.
  • the hydrogen supply and demand system and the hydrogen supply and demand method of the present invention it is possible to visualize changes in the hydrogen concentration over time in the gas grid, and to monitor and control the hydrogen concentration in the grid with respect to hydrogen produced as clean energy. It is possible to supply hydrogen at the required concentration to the required location.
  • Configuration diagram of a hydrogen supply and demand system equipped with a visualization system for hydrogen concentration in the gas grid Screen example of the hydrogen concentration visualization system in the gas grid Screen example of the hydrogen concentration visualization system when a new gas usage site is connected to the gas grid
  • Explanatory diagram explaining the processing flow of the hydrogen concentration visualization system Configuration diagram of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in the gas grid described in Example 3
  • Configuration diagram of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in the gas grid described in Example 4 Schematic diagram of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in a gas grid according to Example 5
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in a gas grid according to the first embodiment. Although all of the configuration shown in FIG. 1 is used in this embodiment, it is not necessary to use all of them, and a part of them may be used.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a gas grid and a hydrogen concentration visualization system in this embodiment.
  • a mixed gas of natural gas and hydrogen gas is supplied to a gas grid in which a hydrogen supply point (2), a gas use point (3a), and a gas use point (3b) are connected to a gas pipeline (1).
  • a hydrogen supply point (2), a gas use point (3a), and a gas use point (3b) are connected to a gas pipeline (1).
  • An example of supply will be described.
  • a mixed gas of natural gas and hydrogen gas is assumed, but the gas mixed with hydrogen gas is not limited to natural gas.
  • the number of hydrogen supply bases and gas usage bases may be one, or may be plural.
  • the hydrogen supply base (2) indicates facilities and equipment that have the function of supplying hydrogen gas to the gas pipeline (1). At this time, the hydrogen gas at the hydrogen supply point (2) may be produced at the hydrogen supply point (2) or may be produced at another location.
  • Hydrogen gas (101) is injected from a hydrogen supply point (2) into a gas pipeline (1) filled with natural gas (102), and gas is used as a mixed gas (103) in which hydrogen gas and natural gas are mixed. Supply to bases (3a, 3b). At the gas usage sites (3a, 3b), the required amount of hydrogen gas (101), natural gas (102), or mixed gas (103) is taken out from the gas pipeline (1), and the return gas (104) is sent to the gas pipeline ( 1).
  • the return gas (104) is gas that is not used at the gas usage sites (3a, 3b).
  • the gas usage site (3a) uses only hydrogen
  • only the natural gas (102) may be used as the return gas (104), or the natural gas (102) and the hydrogen gas (101) other than the amount used may be used.
  • the gas grid visualization base (4) is attached to the gas grid and has a hydrogen concentration visualization system (301) and a control mechanism (302).
  • the visualization system (301) for the hydrogen concentration in the gas grid the fluid information (201) in the gas grid, which is acquired periodically, and the pipeline/gas injection mechanism shape information (202), which is acquired in advance, are input, and the gas grid is Calculate the composition distribution in
  • the fluid information is information such as flow velocity, flow rate, pressure, composition, etc. at any point in the gas pipeline (1).
  • the arbitrary point may be one or plural.
  • Fluid information may be directly measured by a sensor such as a pressure gauge or a flow meter, or may be calculated by a software sensor.
  • a software sensor for example, it calculates the flow rate from the pressure difference at any two points in the gas grid, calculates the flow rate from the gas usage amount at all gas usage points connected to the gas grid, etc. is applicable.
  • the hydrogen concentration visualization system (301) in the gas grid presents changes in the hydrogen concentration in the gas grid over time based on simulation results.
  • the simulation is based on a fluid analysis that considers the gas flow, convection associated with gas extraction and injection, and the diffusion state.
  • the operation schedule of the hydrogen supply base (501), the operation schedule of the gas usage base (502), and the pipeline/gas injection mechanism shape information (202) acquired in advance arbitrary Calculate the composition distribution in the gas grid after the elapsed time of
  • the composition distribution within the gas grid indicates the concentration and ratio of each component (hydrogen, natural gas) contained in the gas grid.
  • Pipeline/gas injection mechanism shape information is information such as the shape, pipe diameter, and dimensions of the gas pipeline (1) and the mechanism used for gas injection.
  • the pipeline/gas injection mechanism shape information is information used as conditions for fluid analysis in the simulation, and is obtained in advance from information on the design of the gas grid, actual measurement results, and the like.
  • Fig. 2 shows an example screen (1001) of the hydrogen concentration visualization system in the gas grid.
  • a system for visualizing the hydrogen concentration in the gas grid (301) includes a gas grid structure display unit (1002) that shows the structure of the gas grid, a grid monitoring unit (1003) that presents the hydrogen concentration in the gas grid, and A fluid information display section (1004) for displaying the fluid information of .
  • the grid monitoring unit (1003) may always present the hydrogen concentration at an arbitrary point within the predetermined gas grid, or may present the hydrogen concentration at an arbitrary point specified by the operator with a pointer.
  • a color gradation may be used to visually present changes in the hydrogen concentration distribution within the gas grid.
  • gas composition, flow rate, and the like may be presented using color gradation.
  • the hydrogen concentration in the gas grid may be displayed as a moving image from the current time to an arbitrary elapsed time, or may be displayed as a still image at an arbitrary elapsed time specified by the operator.
  • the gas grid structure display section (1002) and the grid monitoring section (1003) may be displayed in an overlapping manner. Furthermore, a constraint condition display section (1005) that displays the constraint conditions of the gas usage bases connected to the gas grid may also be displayed. Furthermore, the amount of hydrogen gas supplied to the gas grid from the hydrogen supply base connected to the gas grid, the amount of hydrogen gas used at the gas use base, and the amount of natural gas used may be displayed together.
  • Constraints at gas usage locations include the gas composition required at the gas usage location, the lower and upper limits of hydrogen and natural gas concentrations, the flow rate and pressure of the mixed gas, and other conditions that must be met when supplying the mixed gas. There is one condition.
  • Gas pipeline constraints are conditions such as gas flow rate and pressure that must be met when gas flows through the gas pipeline (1).
  • the hydrogen concentration visualization system (301) it is possible to monitor the distribution of hydrogen concentration in the gas grid in real time, and it is possible to check whether the constraints of gas usage sites and gas pipelines are met.
  • the hydrogen concentration visualization system (301) can also be used to select gas use sites or hydrogen supply sites that are connected to the gas grid. By comparing the hydrogen concentration distribution in the gas grid before and after the installation of the gas use base or hydrogen supply base using the hydrogen concentration visualization system (301) in the gas grid, the constraints of the gas use base and gas pipeline are satisfied. can determine whether
  • Fig. 3 is an example screen of the hydrogen concentration visualization system when a gas usage base is newly connected to the gas grid.
  • images of the gas grid structure display unit (1002) and the grid monitoring unit (1003) the image (1006) before adding the gas usage sites and the image (1007) after adding the gas usage sites are displayed together. You can compare the structure of the gas pipeline (1) and the hydrogen concentration distribution in the gas grid. In addition, even when the connecting place of the gas usage base to the gas grid is changed, the data may be displayed together so that the same comparison can be made.
  • Example 2 In this embodiment, the processing flow of the hydrogen concentration visualization system (301) in the gas grid and the supply availability determination mechanism described in the first embodiment will be described. According to this embodiment, it is possible to manage to meet the constraints of gas usage sites or gas pipelines.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram explaining the processing flow of the hydrogen concentration visualization system.
  • the supply propriety determination mechanism of the hydrogen concentration visualization system (301)
  • the number of hydrogen supply bases and gas usage bases connected within the gas grid is acquired (S1).
  • the evaluation time is from the current time t1 to the time tn ahead, and the evaluation interval is set to ⁇ t.
  • the operation schedule of hydrogen supply bases and gas usage bases is acquired (S4).
  • the operation schedule is the hydrogen gas injection schedule at the hydrogen supply base or the mixed gas extraction schedule at the gas usage base during the set evaluation time t1 to tn.
  • the hydrogen gas injection schedule is information such as the hydrogen gas injection amount, injection pressure, and injection flow rate for the time.
  • the mixed gas extraction schedule is information such as the amount of the mixed gas to be extracted with respect to time, the extraction flow rate, and the usage amounts of the components of the mixed gas at the gas usage sites.
  • the usage amount for each component of the mixed gas at the gas usage base is the usage amount for each component (hydrogen gas, natural gas) contained in the mixed gas.
  • the total amount of the components of the mixed gas used at the gas usage site matches the usage amount of the mixed gas.
  • the unused components are returned to the gas pipeline as return gas. is equal to the value minus
  • the mixed gas extraction schedule is performed by inputting the mixed gas extraction schedule and the information on the shape of the pipeline/gas injection mechanism obtained in advance, a simulation is performed that takes into account the flow of gas, the convection associated with gas extraction and injection, and the diffusion state, and evaluates time t1.
  • a return gas schedule between ⁇ tn is calculated (S5).
  • the return gas schedule is information such as the return amount, return pressure, and return flow rate of the return gas at the time for each component contained in the mixed gas.
  • the fluid information in the gas grid at the current time, the hydrogen gas injection schedule, the mixed gas extraction schedule, the return gas schedule during the evaluation time t1 to tn, and the pipeline/gas injection mechanism shape information obtained in advance are obtained.
  • a simulation is performed taking into account gas flow, convection due to gas extraction and injection, and diffusion states, and the composition distribution in the gas grid during the evaluation time t1 to tn is calculated (S6 to S9). From the composition distribution in the gas grid during the evaluation period t1 to tn, it is confirmed whether the constraints of the gas usage sites and gas pipelines are satisfied.
  • Changes to the hydrogen gas injection schedule, mixed gas extraction schedule, and return gas schedule may be determined and reconfigured by the operator, or the results of automatic determination by the supply availability determination mechanism may be adopted. For example, by assigning priority to the following change methods, the supply permission/inhibition determination mechanism can automatically determine.
  • the mixed gas is used as it is at a gas usage site that does not require hydrogen gas, only natural gas will be used at the gas usage site that does not require hydrogen gas, and hydrogen gas will be returned to the gas pipeline.
  • concentration There are ways to increase the concentration.
  • the hydrogen concentration is insufficient at a specific gas usage site during the evaluation period t1 to tx (tx ⁇ tn), by delaying the mixed gas extraction schedule at the specific gas usage site, the gas pipeline and gas usage There is a way to ensure the concentration of the mixed gas at the base.
  • Example 3 In this embodiment, in place of the supply availability determination mechanism, the hydrogen concentration visualization system (301) in the gas grid described in Embodiment 1 is controlled to adjust the hydrogen injection amount and the gas flow rate in the gas pipeline (1).
  • a hydrogen supply and demand system with a mechanism (303) is described. According to this embodiment, the amount of hydrogen injected from the hydrogen supply point (2) and the flow rate of the gas pipeline (1) can be adjusted, and managed so as to satisfy the constraints of the gas use point or the gas pipeline.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in a gas grid according to the third embodiment.
  • a natural gas supply base (5) and a gas discharge base (6) are added to the gas grid described in the first embodiment to the scope of visualization.
  • Natural gas is supplied from a natural gas supply point (5) to a gas pipeline (1), through the gas pipeline (1) and withdrawn from a gas discharge point (6).
  • a gas flow is formed in a fixed direction in the gas pipeline (1).
  • the control mechanism (302) sends natural gas supply amount information (401) indicating the control target of the natural gas supply amount to the natural gas supply base (5) to control the natural gas supply amount.
  • the hydrogen gas supply amount information (402) indicating the control target of the hydrogen gas supply amount is sent to the hydrogen supply base (2) to control the hydrogen gas supply amount.
  • mixed gas extraction amount information (403) indicating the control target of the mixed gas emission amount is sent to the gas emission point (6) to control the extraction amount of the mixed gas.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram explaining the processing flow of the control mechanism of the hydrogen concentration visualization system.
  • the hydrogen concentration visualization system (301) performs the processing from (S1) to (S9) in FIG. Calculate (S10).
  • control mechanism (302) does not satisfy the constraints of the gas usage site and the gas pipeline from the composition distribution in the gas grid during the evaluation period t1 to tn (S11: YES), the hydrogen injection amount at the hydrogen supply site , to control the gas flow to meet the gas usage site and gas pipeline constraints.
  • the absolute value of ⁇ Vh defines the hydrogen injection amount at the hydrogen supply base. It is lowered so that it becomes less than the value (S15). If the difference ⁇ Vh is a positive value (hydrogen gas supply amount (integrated value) ⁇ hydrogen gas usage amount (integrated value)) (S14: positive), the absolute value of ⁇ Vh defines the hydrogen injection amount at the hydrogen supply base. It is increased to be less than the value (S16).
  • Example 4 In the present embodiment, regarding the hydrogen supply and demand system described in the third embodiment, a case will be described in which mixed gas is extracted discontinuously from the end of the gas grid by a tank truck as a gas discharge point. According to this embodiment, when the gas composition in the gas pipeline (1) is uneven, the gas flow rate in the gas pipeline (1) can be increased to stabilize the gas composition.
  • FIG. 7 shows an explanatory diagram for explaining the configuration of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in the gas grid of Example 4.
  • FIG. 7 shows an explanatory diagram for explaining the configuration of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in the gas grid of Example 4.
  • descriptions of the hydrogen supply base operation schedule (501) and the gas usage base operation schedule (502) are omitted.
  • a mixed gas extraction schedule will be formulated so that the flow of the mixed gas in the gas pipeline (1) is maintained. By extracting the mixed gas, the gas flow velocity in the gas pipeline (1) is increased.
  • the gas usage bases (3a, 3b) connected to the gas grid use hydrogen gas.
  • the gas usage sites (3a, 3b) extract the mixed gas from the gas pipeline (1), use the hydrogen gas in the mixed gas, and use the unused natural gas. is returned as return gas.
  • a phenomenon occurs in which the natural gas concentration in the gas pipeline (1) increases and the hydrogen gas concentration decreases.
  • the hydrogen gas is transported to the gas usage points (3a, 3b) using gas diffusion in the gas pipeline (1) as a driving force.
  • the gas use points (3a, 3b) are far from the hydrogen gas supply point (2), diffusion takes time, and there is a risk that the necessary amount of hydrogen gas cannot be supplied to the gas use points (3a, 3b). be.
  • the gas pipeline (1) even when the gas pipeline (1) is filled with natural gas, by increasing the gas flow velocity in the gas pipeline (1), the gas diffusion and mixed gas flow are used as the driving force. It transports hydrogen gas and supplies the necessary amount of hydrogen gas to the gas usage bases (3a, 3b).
  • the gas flow rate of the gas pipeline (1) is set according to the schedule (203) for extracting the mixed gas by the tank truck.
  • a gas retention section for temporarily holding the mixed gas may be provided at the gas discharge base.
  • the hydrogen concentration visualization system allows you to check changes in the hydrogen concentration distribution within the grid and check in advance whether the constraints of the gas usage sites and gas pipelines are met.
  • Example 5 In this embodiment, with regard to the hydrogen supply and demand system described in Embodiment 3, instead of the natural gas supply point (5) and the mixed gas discharge point (6) of the gas pipeline (1), gas retention points (7a, 7b) are provided. Describe the case of installation. According to this embodiment, when the gas composition in the gas pipeline (1) is uneven, the gas composition can be stabilized by continuously changing the gas flow rate in the gas pipeline (1). can.
  • FIG. 8 shows an explanatory diagram for explaining the configuration of the hydrogen supply and demand system equipped with the hydrogen concentration visualization system in the gas grid of Example 5.
  • the operation schedule (501) of the hydrogen supply base and the operation schedule (502) of the gas use base are omitted for the sake of visibility.
  • the gas usage bases (3a, 3b) connected to the gas grid use hydrogen gas.
  • natural gas is supplied from the upstream gas retention point (7a).
  • the control mechanism (302) sends natural gas supply amount information (401) and mixed gas extraction amount information (403) to the gas retention point (7a) on the upstream side to regulate the gas flow in the gas pipeline (1). Control.
  • the mixed gas extraction amount information (403) and the mixed gas reverse feed amount information (404) indicating the control target of the mixed gas reverse feed amount are sent to the gas retention point (7b) on the downstream side, and the gas pipeline ( 1) to control the gas flow within;
  • the gas flow rate in the gas pipeline (1) changes depending on the amount of hydrogen gas supplied and the amount of mixed gas extracted. can be increased.
  • the gas flow rate can be changed continuously, enabling more detailed control of the gas flow rate.
  • the hydrogen concentration visualization system (301) allows you to check changes in the distribution of hydrogen concentration within the gas grid by changing the flow velocity of the mixed gas, and to check in advance whether the constraints of gas usage sites and gas pipelines are met. can.
  • Example 6 In this embodiment, regarding the hydrogen supply and demand system described in Embodiment 3, a case will be described in which the gas pipeline (1) is annular and provided with a pressure adjustment mechanism (8) to control the gas flow rate. According to this embodiment, when the gas composition in the gas pipeline (1) is uneven, the gas composition can be stabilized by continuously changing the gas flow velocity in the gas pipeline (1). can.
  • FIG. 9 shows an explanatory diagram for explaining the configuration of a hydrogen supply and demand system equipped with a hydrogen concentration visualization system in the gas grid of Embodiment 6.
  • the operation schedule (501) of the hydrogen supply base and the operation schedule (502) of the gas use base are omitted for the sake of visibility.
  • the gas grid of the gas pipeline (1) is annular, and the pressure is controlled by the pressure regulation mechanism (8), so that the mixed gas is constantly circulating in the gas pipeline (1). Since the mixed gas in the gas pipeline (1) flows in a certain direction, the hydrogen gas supplied at the hydrogen supply point (2) is transported using both gas diffusion and gas flow as driving forces. As a result, the hydrogen gas concentration in the gas pipeline (1) in the gas grid is made uniform, and a mixed gas with a stable hydrogen concentration can be supplied to the gas usage sites (3a, 3b).
  • Gas pipeline 2 Hydrogen supply base 3a: Gas use base 1 3b: Gas use point 2 4: Gas grid visualization base 5: Natural gas supply base 6: Gas discharge base 7a: Upstream gas retention base 7b: Downstream gas retention base 8: Pressure regulator 101: Hydrogen gas 102: Natural gas 103: Mixed gas 104: Return gas 201: Fluid information 202: Pipe line/gas injection mechanism shape information 203: Mixed gas extraction schedule by tank truck 301: Hydrogen concentration visualization system 302: Control mechanism 303: Control mechanism 401: Natural gas supply amount information 402 : Hydrogen gas supply amount information 403: Mixed gas extraction amount information 404: Mixed gas reverse feed amount information 501: Hydrogen supply base operation schedule 502: Gas usage base operation schedule

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Abstract

本発明は、ガスグリッド内の経時的な水素濃度の変化を可視化して、適切な水素濃度の監視や制御を可能にする水素需給システムおよび水素需給方法を提供するものである。水素需給システムおよび水素需給方法は、水素ガスとその他のガスが充填されているガスパイプラインを備えるガスグリッドを対象に、ガスグリッド内の流体情報、管路・ガス注入機構形状情報、水素供給拠点およびガス使用拠点の運転予定を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーション結果を出力し、ガスグリッド内の任意のポイントにおける経時的な水素濃度の変化を可視化する。

Description

水素需給システムおよび水素需給方法
　本願は、再生可能エネルギーなどを利用した水の電気分解や、天然ガスの改質などにより製造された水素を水素利用者へ供給する際の供給状況の管理および制御に関わる水素需給システムおよび水素需給方法に関する。
　環境省において、令和元年に「再エネ電解水素の製造及び水素混合ガスの供給利用実証事業」が開始された(https://www.env.go.jp/press/106873-print.html)。本事業では、風力発電の電力を用いて、水の電気分解により水素を製造し、該水素と都市ガス相当の模擬ガスを混合してガス配管によって利用場所に供給する。混合ガスは給湯器、ガスコロンなどでそのまま利用される。
　特許文献１では、既存の都市ガスパイプライン、導管ネットワークを利用して、水素燃料設備と既存の都市ガス燃焼機器が並存する場合に、両方の機器を支障なく利用することができる方法及びシステムとして、水素ガスと炭化水素系ガスとを含む混合ガスを、導管ネットワークを介して需要家群に供給する都市ガス供給方法であって、第一の需要家群においては、混合ガス中の水素ガスを分離して分離された水素ガスを使用するとともに、分離後ガスを導管ネットワークに戻入し、かつ、第二の需要家群においては、混合ガス中の水素ガスを分離して分離後ガスを使用するとともに、分離された水素ガスを導管ネットワークに戻入することを特徴とする都市ガス供給方法が提供されている。
　混合ガスをガスグリッド（導管ネットワーク）で供給する際、従来の都市ガスなどの均一成分のガスの供給と異なり、ガス流量や圧力だけでなく、混合ガス中の各成分の濃度を監視し、管理する必要がある。加えて、混合ガスの仕様用途に応じて、混合ガス中の各成分の必要濃度が異なり、さらに、濃度上限が定められることもある。
　そのうえ、ガスグリッドに接続されているガス使用拠点（需要家）が特定のガスのみ使用する場合、ガスグリッド内に濃度の偏りが生じることが懸念される。混合ガスの各成分の濃度は、ガスの注入や抜出にともなうガスの混合や拡散、流れによって変動することから、経時的な変動を踏まえたガスグリッド内の組成の監視ならびに制御が必要である。
　特許文献１では、ガスグリッドを介して混合ガスを需要家群に供給する方法およびシステムを提示しているが、ガスグリッド内の混合ガスの組成について経時変化を監視し制御する手段は提示されていない。
特開２００２－２４３１００号公報（Ｐ２００２－２４３１００Ａ）
　ガスグリッドから供給された水素を使用する際、必要とされる水素濃度および水素濃度上限が決まっている。そのため、ガスグリッド内の水素濃度の可視化ならびに制御を行う必要がある。クリーンエネルギーとして製造された水素に関して、経済性、安全性、利便性と地球温暖化対策を満たしながら水素需給の課題を解決することが求められている。
　そこで、本発明は、ガスグリッド内の経時的な水素濃度の変化を可視化して、適切な水素濃度の監視や制御を可能にする水素需給システムおよび水素需給方法を提供することを目的とする。
　水素ガスとその他のガスが充填されているガスパイプラインを備えるガスグリッドを対象に、前記ガスグリッド内の流体情報、管路・ガス注入機構形状情報、水素供給拠点およびガス使用拠点の運転予定を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーション結果を出力し、前記ガスグリッド内の任意のポイントにおける経時的な水素濃度の変化を可視化する水素濃度の可視化システムを備えることを特徴とする水素需給システム、および、前記ガスグリッド内の任意のポイントにおける経時的な水素濃度の変化を可視化する水素需給方法を提供する。
　本発明の水素需給システムおよび水素需給方法により、ガスグリッド内の経時的な水素濃度の変化を可視化して、クリーンエネルギーとして製造された水素に関して、グリッド内の水素濃度を監視し、制御することができ、必要な場所に必要な濃度の水素供給が可能となる。
ガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成図 ガスグリッド内の水素濃度の可視化システムの画面例 ガス使用拠点を新たにガスグリッドに接続する場合の水素濃度の可視化システムの画面例 水素濃度の可視化システムの処理フローを説明する説明図 実施例３に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成図 実施例３に記載の制御機構の処理フロー 実施例４に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成図 実施例５に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成図 実施例６に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成図
　以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、同一の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合は、その説明を省略する場合がある。また、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
　図１は、実施例１のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成を説明する説明図である。なお、本実施例では、図１に示す構成の全部を使用しているが、必ずしも全部を使用する必要はなく、一部を使用してもよい。
　本実施例では、ガスグリッド内の水素濃度の可視化システムについて説明する。図１は、本実施例におけるガスグリッドと水素濃度の可視化システムの概要図である。本実施例では、ガスパイプライン（１）に水素供給拠点（２）、ガス使用拠点（３ａ）、ガス使用拠点（３ｂ）が接続されたガスグリッドを対象に、天然ガスと水素ガスの混合ガスを供給する例について説明する。
　なお、本実施例では、天然ガスと水素ガスとの混合ガスを想定したが、水素ガスと混合するガスは天然ガスに限定しない。また、水素供給拠点、ガス使用拠点の数は、１個でも良いし、複数設置しても良い。水素供給拠点（２）は、ガスパイプライン（１）に水素ガスを供給する機能を持つ施設および設備を示す。このとき、水素供給拠点（２）の水素ガスは、水素供給拠点（２）で製造されたものでも良いし、他の場所で製造されたものでも良い。
　天然ガス（１０２）が充填されているガスパイプライン（１）に、水素供給拠点（２）から水素ガス（１０１）を注入し、水素ガスと天然ガスが混合した混合ガス（１０３）として、ガス使用拠点（３ａ、３ｂ）に供給する。ガス使用拠点（３ａ、３ｂ）では、ガスパイプライン（１）から、必要量の水素ガス（１０１）、天然ガス（１０２）、あるいは混合ガス（１０３）を取り出し、返送ガス（１０４）をガスパイプライン（１）に戻す。
　ここで、返送ガス（１０４）は、ガス使用拠点（３ａ、３ｂ）で使用しないガスである。例えばガス使用拠点（３ａ）が水素のみを使用する場合には、天然ガス（１０２）のみを返送ガス（１０４）としても良いし、天然ガス（１０２）と使用する分量以外の水素ガス（１０１）を混合して、混合ガスと異なるガス組成のガスを、返送ガスとしてガスパイプライン（１）に戻しても良い。
　ガスグリッド可視化拠点（４）は、ガスグリッド内に付随して設けられており、水素濃度の可視化システム（３０１）や制御機構（３０２）を備えている。ガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）では、定期的に取得するガスグリッド内の流体情報（２０１）と、あらかじめ取得した管路・ガス注入機構形状情報（２０２）を入力として、ガスグリッド内の組成分布を算出する。
　ここで、流体情報とは、ガスパイプライン（１）内の任意のポイントの流速、流量、圧力、組成などの情報である。任意の点は、１つでも良いし、複数でも良い。流体情報は、圧力計や流量計などのセンサにより直接計測しても良いし、ソフトセンサで算出しても良い。ソフトセンサとしては、例えば、ガスグリッド内の任意の２点での圧力の差分から流量を算出する、ガスグリッドに接続されているすべてのガス使用拠点でのガス使用量から流量を算出する、などが該当する。
　さらに、ガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）では、ガスグリッド内の水素濃度の経時的な変化をシミュレーション結果を基に提示する。シミュレーションは、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味した流体解析による。ガスグリッド内の流体情報（２０１）と、水素供給拠点の運転予定（５０１）およびガス使用拠点の運転予定（５０２）、あらかじめ取得した管路・ガス注入機構形状情報（２０２）を基に、任意の経過時刻後のガスグリッド内の組成分布を計算する。なお、ここでガスグリッド内の組成分布とは、ガスグリッドに含まれる各成分（水素、天然ガス）の濃度や比率を示す。
　管路・ガス注入機構形状情報とは、ガスパイプライン（１）やガス注入に用いられる機構の形状、管径、寸法などの情報である。管路・ガス注入機構形状情報は、シミュレーションで流体解析の条件として用いられる情報であり、ガスグリッドの設計上の情報や実測結果などから、あらかじめ取得される。
　図２は、ガスグリッド内の水素濃度の可視化システムの画面（１００１）例を示す。ガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）では、ガスグリッドの構造を示すガスグリッド構造表示部（１００２）と、ガスグリッド内の水素濃度を提示するグリッド監視部（１００３）と、ガスグリッド内の流体情報を表示する流体情報表示部（１００４）を表示する。
　グリッド監視部（１００３）は、常時既定のガスグリッド内の任意のポイントにおける水素濃度を提示しても良いし、ポインタで操作者が指定した任意のポイントの水素濃度を提示しても良い。また、色のグラデーションを用いて水素濃度分布のガスグリッド内の変化を視覚的に提示しても良い。さらに、水素濃度分布以外にも、ガスの組成や流量などを色のグラデーションを用いて提示しても良い。さらに、ガスグリッド内の水素濃度は、現在時刻から任意の経過時刻後までを動画として表示しても良いし、操作者が任意の経過時刻を指定して静止画で表示させても良い。
　ここで、ガスグリッド構造表示部（１００２）とグリッド監視部（１００３）は重ねて表示しても良い。さらに、ガスグリッドに接続されているガス使用拠点の制約条件を表示する制約条件表示部（１００５）を合わせて表示しても良い。さらに、ガスグリッドに接続されている水素供給拠点からのガスグリッドへの水素ガス供給量、ガス使用拠点での水素ガス使用量、天然ガス使用量を合わせて表示しても良い。
　ガス使用拠点の制約条件とは、ガス使用拠点で要求されるガス組成、水素や天然ガスの濃度の下限値と上限値、混合ガスの流量や圧力など、混合ガスを供給する際に満たす必要のある条件である。ガスパイプラインの制約条件とは、ガスの流量や圧力など、ガスパイプライン（１）中にガスを流す際に満たす必要のある条件である。
　水素濃度の可視化システム（３０１）により、ガスグリッド内の水素濃度の分布をリアルタイムで監視でき、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たしているか確認できる。水素濃度の可視化システム（３０１）は、ガスグリッドに接続するガス使用拠点あるいは水素供給拠点の選定に用いることも可能である。ガス使用拠点または水素供給拠点の設置前後のガスグリッド内の水素濃度分布をガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）を用いて比較することで、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たしているか判断できる。
　図３は、ガス使用拠点を新たにガスグリッドに接続する場合の水素濃度の可視化システムの画面例である。ガスグリッド構造表示部（１００２）やグリッド監視部（１００３）の画像として、ガス使用拠点の追加前の画像（１００６）、ガス使用拠点の追加後の画像（１００７）を合わせて表示し、追加前後でのガスパイプライン（１）の構造や、ガスグリッド内の水素濃度分布を比較できる。また、ガス使用拠点のガスグリッドへの接続場所を変更した場合についても同様に比較できるよう、合わせて表示しても良い。
［実施例２］
　本実施例では、実施例１に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）と供給可否判断機構の処理フローについて記載する。本実施例によれば、ガス使用拠点またはガスパイプラインの制約条件を満たすよう管理することができる。
　図４は、水素濃度の可視化システムの処理フローを説明する説明図である。水素濃度の可視化システム（３０１）の供給可否判断機構では、はじめに、ガスグリッド内に接続されている水素供給拠点およびガス使用拠点の数を取得する（Ｓ１）。
　次に、ガスグリッド内の流体情報と、あらかじめ取得した管路・ガス注入機構形状情報を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーションを行い、現在のガスグリッド内の組成分布を計算する（Ｓ２）。
　次に、評価時間を設定する（Ｓ３）。本実施例では、評価時間は現在時刻ｔ１からｔｎ時刻先までとし、評価間隔はΔｔと設定した場合について説明する。
　次に、水素供給拠点およびガス使用拠点の運転予定を取得する（Ｓ４）。ここで、運転予定とは、設定した評価時間ｔ１～ｔｎの間の水素供給拠点における水素ガス注入予定や、ガス使用拠点における混合ガス抜出予定である。
　水素ガス注入予定とは、時刻に対する水素ガス注入量、注入圧力、注入流量などの情報である。混合ガス抜出予定とは、時刻に対する混合ガスの抜出量、抜出流量、ガス使用拠点での混合ガスの成分に対する使用量などの情報である。
　ガス使用拠点での混合ガスの成分に対する使用量とは、混合ガス中に含まれる成分（水素ガス、天然ガス）毎の使用量である。ガス使用拠点において、混合ガスをそのまま使用する場合には、ガス使用拠点での混合ガスの成分に対する使用量の合計は、混合ガスの使用量と一致する。一方、ガス使用拠点で特定の成分のみ使用する場合には、使用しない成分をガスパイプラインに返送ガスとして返送するため、混合ガスの成分に対する使用量の合計は、混合ガスの使用量から返送ガス量を差し引いた値と一致する。
　次に、混合ガス抜出予定と、あらかじめ取得した管路・ガス注入機構形状情報を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーションを行い、評価時間ｔ１～ｔｎ間の返送ガス予定を算出する（Ｓ５）。ここで、返送ガス予定とは、混合ガス中に含まれる成分毎の時刻に対する返送ガスの返送量、返送圧力、返送流量などの情報である。
　次に、現時刻のガスグリッド内の流体情報と、評価時間ｔ１～ｔｎの間の水素ガス注入予定、混合ガス抜出予定、返送ガス予定と、あらかじめ取得した管路・ガス注入機構形状情報を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーションを行い、評価時間ｔ１～ｔｎの間のガスグリッド内の組成分布を計算する（Ｓ６～Ｓ９）。評価期間ｔ１～ｔｎの間のガスグリッド内の組成分布から、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たしているか確認する。
　計算の結果、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たした場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、評価時間ｔ１～ｔｎの間の水素ガス注入予定、混合ガス抜出予定、返送ガス予定を遂行できる。一方、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たさない場合（Ｓ９：ＮＯ）、評価期間ｔ１～ｔｎの間のガスグリッド内の組成分布から、水素ガス注入予定、混合ガス抜出予定、返送ガス予定を変更する必要がある。
　水素ガス注入予定、混合ガス抜出予定、返送ガス予定の変更は、操作者が判断し、設定しなおしても良いし、供給可否判断機構で自動判断した結果を採用しても良い。例えば、以下の変更方法に優先順位を付しておくことにより供給可否判断機構で自動判断できる。
　まず、水素濃度が評価期間ｔ１～ｔｎの間、特定のガス使用拠点で不足する場合、優先度の低いガス使用拠点において混合ガスの抜出を実施しない方法がある。また、水素ガス注入量や注入頻度を上げて、ガスパイプラインおよびガス使用拠点における水素濃度を増大させる方法がある。
　そのほか、水素ガスが不要なガス使用拠点で混合ガスをそのまま利用している場合には、水素ガスが不要なガス使用拠点で天然ガスのみを使用し、水素ガスを返送することでガスパイプラインの水素濃度を増大させる方法がある。さらに、水素濃度が評価期間ｔ１～ｔｘ（ｔｘ＜ｔｎ）の間、特定のガス使用拠点で不足する場合、特定のガス使用拠点での混合ガス抜出予定を遅らせることで、ガスパイプラインおよびガス使用拠点の混合ガスの濃度を確保する方法がある。
［実施例３］
　本実施例では、実施例１に記載のガスグリッド内の水素濃度の可視化システム（３０１）に、供給可否判断機構にかわって、水素注入量とガスパイプライン（１）内のガス流量を調整する制御機構（３０３）を付与した水素需給システムについて記載する。本実施例によれば、水素供給拠点（２）からの水素注入量や、ガスパイプライン（１）の流量を調整し、ガス使用拠点またはガスパイプラインの制約条件を満たすよう管理することができる。
　図５は、実施例３のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成を説明する説明図である。本実施例では、図５に示した通り、実施例１に記載のガスグリッドに、天然ガス供給拠点（５）とガス排出拠点（６）を可視化対象範囲に加えている。天然ガスは、天然ガス供給拠点（５）からガスパイプライン（１）に供給され、ガスパイプライン（１）を経て、ガス排出拠点（６）から抜き出される。これにより、ガスパイプライン（１）中は一定方向にガスの流れが形成されている。
　制御機構（３０２）は、天然ガス供給拠点（５）に対し、天然ガスの供給量の制御目標を示す天然ガス供給量情報（４０１）を送り、天然ガスの供給量を制御する。また、水素供給拠点（２）に対し、水素ガスの供給量の制御目標を示す水素ガス供給量情報（４０２）を送り、水素ガスの供給量を制御する。また、ガス排出拠点（６）に対し、混合ガスの排出量の制御目標を示す混合ガス抜出量情報（４０３）を送り、混合ガスの抜出量を制御する。
　図６は、水素濃度の可視化システムの制御機構の処理フローを説明する説明図である。まず、水素濃度の可視化システム（３０１）により、実施例２に記載の図４の（Ｓ１）から、（Ｓ９）までの処理により、評価期間ｔ１～ｔｎの間のガスグリッド内の水素濃度分布を計算する（Ｓ１０）。
　制御機構（３０２）では、評価期間ｔ１～ｔｎの間のガスグリッド内の組成分布から、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たさない場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、水素供給拠点での水素注入量、ガス流れを制御することでガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たすよう制御する。
　次に、評価期間ｔ１～ｔｎの間の水素ガス供給量（積算値）と、ガスグリッド全体で予定している水素ガス使用量（積算値）の差分ΔＶｈを算出する（Ｓ１２）。
　差分ΔＶｈの絶対値が規定値（ＴＨｈ）以上の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、水素供給拠点での水素注入量の調整を行う。
差分ΔＶｈが負の値（水素ガス供給量（積算値）＞水素ガス使用量（積算値））の場合（Ｓ１４：負）には、水素供給拠点での水素注入量をΔＶｈの絶対値が規定値未満となるよう低下させる（Ｓ１５）。差分ΔＶｈが正の値（水素ガス供給量（積算値）＜水素ガス使用量（積算値））の場合（Ｓ１４：正）には、水素供給拠点での水素注入量をΔＶｈの絶対値が規定値未満となるよう増大させる（Ｓ１６）。
　差分ΔＶｈの絶対値が規定値（ＴＨｈ）未満で、評価期間の一部やガスグリッドの一部で水素ガス濃度の上限超過が生じる場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、混合ガスの流速を増大させ、水素濃度を均一化する。
　本実施例では、水素ガスの濃度上限超過および不足を対象に説明したが、天然ガスが濃度上限超過および不足する場合にも同様に制御可能である。
［実施例４］
　本実施例では、実施例３に記載の水素需給システムに関して、ガス排出拠点として、タンクローリーによりガスグリッドの末端から不連続で混合ガス抜出を行う場合について記載する。本実施例によれば、ガスパイプライン（１）中のガス組成に偏りが生じた場合に、ガスパイプライン（１）内のガス流速を増大させ、ガス組成の安定化を図ることができる。
　図７は、実施例４のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成を説明する説明図を示す。なお、図７では、視認性のため、水素供給拠点の運転予定（５０１）およびガス使用拠点の運転予定（５０２）の記載を省略した。
　ガス排出拠点として、タンクローリーによりガスグリッドの末端から不連続で混合ガス抜出を行う場合、ガスパイプライン（１）内の混合ガスの流れが保たれるよう、混合ガス抜出予定を策定する。混合ガスの抜出を行うことにより、ガスパイプライン（１）中のガス流速が増大する。
　本実施例では、ガスグリッドに接続されているガス使用拠点（３ａ，３ｂ）が水素ガスを使用する場合を想定している。ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）で水素ガスを使用する場合、ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）ではガスパイプライン（１）から混合ガスを抜き出し、混合ガス中の水素ガスを使用し、使用しない天然ガスを返送ガスとして返送する。これが繰り替えされることで、ガスパイプライン（１）中の天然ガス濃度が増大し、水素ガス濃度が低下する現象が起こる。
　ガスパイプライン（１）中が天然ガスで満たされている場合、ガスパイプライン（１）中のガス拡散をドライビングフォースとして水素ガスはガス使用拠点（３ａ，３ｂ）まで運搬される。しかし、水素ガス供給拠点（２）からガス使用拠点（３ａ，３ｂ）が離れている場合、拡散に時間を要し、ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）に必要量の水素ガスが供給できない恐れがある。
　そこで、本実施例では、ガスパイプライン（１）中が天然ガスで満たされている場合にも、ガスパイプライン（１）のガス流速を増大させることにより、ガス拡散と混合ガスの流れをドライビングフォースとして水素ガスを運搬し、ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）に必要量の水素ガスを供給する。なお、ガスパイプライン（１）のガス流速は、タンクローリーによる混合ガス抜出予定（２０３）により設定する。
　本実施例では、タンクローリーによる直接の混合ガス抜き出しについて記載したが、ガス排出拠点に一時的に混合ガスを保持するガス滞留部を設けても良い。ガス滞留部に混合ガスを抜き出し、一定間隔でタンクローリーによるガス滞留部からのガスの抜出を行うことで、混合ガスを連続的に抜き出すことができる。
　水素濃度の可視化システムにより、混合ガスの流速を変更することで、グリッド内の水素濃度の分布の変化が確認でき、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たすかを事前にチェックできる。
［実施例５］
　本実施例では、実施例３に記載の水素需給システムに関して、ガスパイプライン（１）の天然ガス供給拠点（５）と混合ガス排出拠点（６）の代わりに、ガス滞留拠点（７ａ，７ｂ）を設置する場合について記載する。本実施例によれば、ガスパイプライン（１）中のガス組成に偏りが生じた場合に、ガスパイプライン（１）内のガス流速を連続的に変化させて、ガス組成の安定化を図ることができる。
　図８は、実施例５のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成を説明する説明図を示す。なお、図８では、視認性のため、水素供給拠点の運転予定（５０１）およびガス使用拠点の運転予定（５０２）の記載を省略した。
　本実施例では、実施例４と同様に、ガスグリッドに接続されているガス使用拠点（３ａ，３ｂ）が水素ガスを使用する場合を想定している。ガスグリッド内の混合ガスが使用され、ガスパイプライン（１）中にガス流れが形成されている場合、天然ガスは上流側のガス滞留拠点（７ａ）から供給される。
　ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）でのガスパイプライン（１）中の水素ガスの使用にともない、ガスパイプライン（１）が天然ガスで満たされてガス流れが低下した際には、上流側のガス滞留拠点（７ａ）を用いてガスパイプライン（１）からのガスの抜出を行い、下流側のガス滞留拠点（７ｂ）から天然ガスを供給し、ガスの流れ方向を逆転させる。
　制御機構（３０２）は、上流側のガス滞留拠点（７ａ）に対し、天然ガス供給量情報（４０１）や混合ガス抜出量情報（４０３）を送り、ガスパイプライン（１）内のガス流れを制御する。また、下流側のガス滞留拠点（７ｂ）に対し、混合ガス抜出量情報（４０３）や混合ガスの逆送量の制御目標を示す混合ガス逆送量情報（４０４）を送り、ガスパイプライン（１）内のガス流れを制御する。
　これにより、ガスパイプライン（１）中が天然ガスで満たされてガスの流れが低下した際に、水素ガスの供給量や混合ガスの抜出量に応じて、ガスパイプライン（１）内のガス流速を増大させることができる。
 
　本実施例では、実施例４の効果に加えて、連続的にガス流速を変化させることができ、より詳細なガス流速の制御が可能となる。水素濃度の可視化システム（３０１）により、混合ガスの流速を変更することで、ガスグリッド内の水素濃度の分布の変化が確認でき、ガス使用拠点およびガスパイプラインの制約条件を満たすかを事前にチェックできる。
［実施例６］
　本実施例では、実施例３に記載の水素需給システムに関して、ガスパイプライン（１）を環状として圧力調整機構（８）を付与することにより、ガス流速を制御する場合について記載する。本実施例によれば、ガスパイプライン（１）中のガス組成に偏りが生じた場合に、ガスパイプライン（１）内のガス流速を連続的に変化させて、ガス組成の安定化を図ることができる。
　図９は、実施例６のガスグリッド内の水素濃度の可視化システムを備えた水素需給システムの構成を説明する説明図を示す。なお、図９では、視認性のため、水素供給拠点の運転予定（５０１）およびガス使用拠点の運転予定（５０２）の記載を省略した。
　本実施例では、ガスパイプライン（１）によるガスグリッドを環状とし、圧力調整機構（８）により圧力を制御することで、ガスパイプライン（１）中を混合ガスが常に循環している。ガスパイプライン（１）中の混合ガスは一定方向に向かって流れているため、水素供給拠点（２）で供給された水素ガスは、ガス拡散とガスの流れの両方をドライビングフォースとして運搬される。これにより、ガスグリッド内のガスパイプライン（１）中の水素ガス濃度が均一化され、ガス使用拠点（３ａ，３ｂ）に安定した水素濃度の混合ガスを供給することができる。
１　　：ガスパイプライン
２　　：水素供給拠点
３ａ　：ガス使用拠点１
３ｂ　：ガス使用拠点２
４　　：ガスグリッド可視化拠点
５　　：天然ガス供給拠点
６　　：ガス排出拠点
７ａ　：上流側のガス滞留拠点
７ｂ　：下流側のガス滞留拠点
８　　：圧力調整器
１０１：水素ガス
１０２：天然ガス
１０３：混合ガス
１０４：返送ガス
２０１：流体情報
２０２：管路・ガス注入機構形状情報
２０３：タンクローリーによる混合ガス抜出予定
３０１：水素濃度の可視化システム
３０２：制御機構
３０３：制御機構
４０１：天然ガス供給量情報
４０２：水素ガス供給量情報
４０３：混合ガス抜出量情報
４０４：混合ガス逆送量情報
５０１：水素供給拠点の運転予定
５０２：ガス使用拠点の運転予定

Claims (8)

  1. 　水素ガスとその他のガスが充填されているガスパイプラインを備えるガスグリッドを対象に、前記ガスグリッド内の流体情報、管路・ガス注入機構形状情報、水素供給拠点およびガス使用拠点の運転予定を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーション結果を出力し、前記ガスグリッド内の任意のポイントにおける経時的な水素濃度の変化を可視化する水素濃度の可視化システムを備えることを特徴とする水素需給システム。
  2. 　請求項１に記載の水素需給システムであって、
    　前記水素ガスの前記ガスグリッドへの注入量、前記ガスパイプライン内のガスの流速のうち少なくとも１つ以上を調整することで、前記ガスグリッド内のガスの組成を制御することを特徴とする水素需給システム。
  3. 　請求項２に記載の水素需給システムであって、
    　前記ガスグリッドの末端から不連続でガス抜出する際の抜出量で前記ガスパイプラインのガスの流速を調整することを特徴とする水素需給システム。
  4. 　請求項２に記載の水素需給システムであって、
    　前記ガスグリッドの始端と末端にガス滞留拠点を備え、前記ガス滞留拠点からのガス供給または前記ガス滞留拠点へのガス抜出で前記ガスパイプラインのガスの流速を調整することを特徴とする水素需給システム。
  5. 　請求項２に記載の水素需給システムであって、
    　圧力調整機構を備える環状の前記ガスグリッドを備え、管状の前記ガスグリッド内の圧力を制御することで、前記ガスパイプライン内のガスを循環させることを特徴とする水素需給システム。
  6. 　請求項５に記載の水素需給システムであって、
    　前記圧力調整機構で環状の前記ガスグリッド内のガスの流速を制御することを特徴とする水素需給システム。
  7. 　請求項１に記載の水素需給システムであって、
    　前記水素濃度の可視化システムとして、前記ガスグリッドの構造を示すガスグリッド構造表示部、前記ガスグリッド内の水素濃度を提示するグリッド監視部、前記ガスグリッド内の流体情報を表示する流体情報表示部、または、前記ガスグリッドに接続されている前記ガス使用拠点の制約条件を表示する制約条件表示部を備えることを特徴とする水素需給システム。
  8. 　水素ガスとその他のガスが充填されているガスパイプラインを備えるガスグリッドを対象に、前記ガスグリッド内の流体情報、管路・ガス注入機構形状情報、水素供給拠点およびガス使用拠点の運転予定を入力として、ガスの流れ、ガス抜出や圧入にともなう対流、拡散状態を加味したシミュレーション結果を出力し、前記ガスグリッド内の任意のポイントにおける経時的な水素濃度の変化を可視化することを特徴とする水素需給方法。
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