WO2023157360A1

WO2023157360A1 - 電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラム

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Publication number: WO2023157360A1
Application number: PCT/JP2022/034811
Authority: WO
Inventors: 謙一 ▲濱▼口; 彰信稲村; 祐司小熊
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2023-08-24
Also published as: AU2022441959A1

Abstract

マイクログリッドは、太陽光発電システムと、電力需要家と、発電システムと、水素製造システムと、蓄電池システムと、を含む。ＥＭＳは、目標電力を示す目標提示部と、太陽光発電システムが出力する電力、電力需要家が消費する電力、発電システムが出力する電力、水素製造システムが消費する電力及び蓄電池システムが出力又は消費する電力と、が足し合わされた合流電力を得る電力取得部と、合流電力が目標電力に漸近するように指令値を生成する指令値生成部と、を備える。合流電力は、長中周期成分と、短周期成分と、を含む。指令値生成部は、長中周期成分に対応する指令値を発電システム又は水素製造システムに出力する。指令値生成部は、短周期成分に対応する指令値を蓄電池システムに出力する。

Description

電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラム

　本開示は、電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムを説明する。

　近年、再生可能エネルギーの普及が進んでいる。再生可能エネルギーには、太陽光発電及び風力発電がある。太陽光発電及び風力発電といった再生可能エネルギーは、変動性再生可能エネルギーとも呼ばれる。再生可能エネルギーを発生する発電装置を電力系統へ直接に接続した場合、発電装置の規模によっては電力系統の電圧及び周波数に悪影響を及ぼすことが知られている。このような事情から、再生可能エネルギーの普及が進む一方で、再生可能エネルギーの変動性が既存の電力ネットワークへ及ぼす影響についても、懸念が大きくなりつつある。

　例えば、再生可能エネルギーの変動性が電力ネットワークへ及ぼす影響を低減する対策として、再生可能エネルギーの余剰電力を使って水素を製造する技術（Ｐ２Ｇ）に注目が集まっている。Ｐ２Ｇは、再生可能エネルギーで得られた電力を、貯蔵に優れたガス体エネルギーである水素に変換する。つまり、化石燃料が主であるガス（都市ガスなど）を水素に転換する。

　特許文献１～４は、水電解装置及び蓄電池を使った電力調整装置に関する技術を開示する。特許文献１の段落００５１から００５３及び図２は、太陽光発電設備を備えた設備に適用するシステムを開示する。特許文献１のシステムは、水素製造設備、燃料電池及び蓄電池を組み合わせてインバランスを監視及び制御する。特許文献２のシステムは、水素製造設備への入力電力を制御することによって、デマンドレスポンスなど設定された電力需給に一致させる。特許文献３の制御技術は、電力消費量の目標範囲を逸脱しないように蓄電池を充放電する。特許文献３の制御技術は、太陽光発電の現在の発電電力量と発電電力の買取計画値との差分に基づき、電力消費量の目標範囲を補正する。特許文献４は、エネルギー管理システムを開示する。特許文献４のエネルギー管理システムは、太陽光発電と水電解装置との接続箇所間の配電電力を監視する。そして、特許文献４のエネルギー管理システムは、電力の閾値に基づいて水電解の消費電力指令値を作成する。

特開２０２０－５４０８５号公報国際公開第２０２０－１２１４３６号特許６２０８６１４号特開２０２１－１１８５７４号公報

戸田直樹、矢田部隆志、塩沢文朗「カーボンニュートラル実行戦略：電化と水素、アンモニア」、エネルギーフォーラム、２０２１。

　Ｐ２Ｇシステムは太陽光発電及び風力発電などの発電所に隣接されることがある。Ｐ２Ｇシステムは、単に太陽光発電や風力発電の余剰電力を使用するだけではない。Ｐ２Ｇシステムには、再生可能エネルギーの不安定な電力が電力系統に流れる前段で電力を消費することによって、エネルギーを水素に転換することが求められているからである。

　このような場合、Ｐ２Ｇシステムには、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力を消費する動作と、電力系統との接続部分の電力（受電・送電電力）を制御する動作と、が要求される。より詳細には、Ｐ２Ｇシステムには、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力が電力系統へ流れる前に即座に吸収できるだけの電力調整速度（即応性）が要求される。即応性に加えて、Ｐ２Ｇシステムには、電力を継続して調整し続けるための持続性も要求される。

　本開示は、即応性と持続性とを両立し得る電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムを説明する。

　本開示の一側面は、電力システムの調整装置である。電力システムは、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、第１の応答性と同等である又は第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、発電装置が出力する電力及び蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む。電力システムの調整装置は、目標電力を示す目標提示部と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と発電装置が出力する電力及び／又は需要装置が消費する電力と蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力を得る電力取得部と、合流電力が目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備える。合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含む。指令値生成部は、長中周期成分に対応する第１指令値を発電装置及び／又は需要装置に出力し、短周期成分に対応する第２指令値を蓄エネルギー装置に出力する。

　本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムによれば、即応性と持続性とを両立できる。

図１は、本開示のエネルギーマネージメントシステムが適用される電力システムを示す図である。図２は、本開示のエネルギーマネージメントシステムの機能構成図である。図３は、図２に示す指令値生成部のブロック図である。図４は、エネルギーマネージメントシステムのハードウェア構成を一例を示す図である。図５は、太陽光発電システムが出力する発電電力の変動を示すグラフである。図６（ａ）は、蓄電池システムの充放電電力を示すグラフである。図６（ｂ）は、水素製造システムの消費電力を示すグラフである。図７（ａ）は、蓄電池システムの残量の目標値を示すグラフである。図７（ｂ）は、蓄電池システムの残量を示すグラフである。図７（ｃ）は、受電・送電電力の目標値を示す。図７（ｄ）は、受電・送電電力を示すグラフである。図８（ａ）は、実施例２における受電・送電電力の目標値を示すグラフである。図８（ｂ）は、電力需要家の消費電力の設定値を示すグラフである。図９（ａ）は、蓄電池システムの充放電電力を示すグラフである。図９（ｂ）は、水素製造システムの消費電力を示すグラフである。図９（ｃ）は、発電システムの発電電力を示すグラフである。図１０（ａ）は、蓄電池システムの残量の目標値を示すグラフである。図１０（ｂ）は、蓄電池システムの残量を示すグラフである。図１０（ｃ）は、受電・送電電力の目標値を示すグラフである。図１０（ｄ）は、受電・送電電力を示すグラフである。図１１は、変形例のエネルギーマネージメントシステムが備える指令値生成部の機能ブロック図である。図１２は、別の変形例のエネルギーマネージメントシステムが備える指令値生成部の機能ブロック図である。図１３は、さらに別の変形例のエネルギーマネージメントシステムが備える指令値生成部の機能ブロック図である。

　本開示の別の側面は、電力システムの調整をコンピュータに実行させる電力システムの調整プログラムである。電力システムは、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、第１の応答性と同等である又は第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、発電装置が出力する電力及び蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む。電力システムの調整プログラムは、目標電力を示すことと、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と発電装置が出力する電力及び／又は需要装置が消費する電力と蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力を得ることと、合流電力が目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成することと、を有する。合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含む。第１指令値及び第２指令値を生成することにおいて、長中周期成分に対応する第１指令値を発電装置及び／又は需要装置に出力することと、短周期成分に対応する第２指令値を蓄エネルギー装置に出力することと、をコンピュータに実行させる。

　上記の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、再生可能エネルギーに基づく電力を含む合流電力について、第１変動成分を含む長中周期成分を発電装置及び／又は需要装置に負担させる。この構成によれば、電力を継続して調整し続ける持続性を得ることができる。電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分を蓄エネルギー装置に負担させる。この構成によれば、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力が電力系統へ流れる前に即座に吸収できるだけの電力調整速度を得ることができる。つまり、即応性を得ることができる。その結果、上記の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、即応性と持続性とを両立することができる。

　一側面である電力システムの調整装置が備える電力取得部は、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、電力需要家が消費する電力と、をさらに取得してもよい。指令値生成部は、長中周期成分に対応する第１指令値を、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、電力需要家が消費する電力と、目標電力と、を利用して生成してもよい。指令値生成部は、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成してもよい。この構成によれば、要求される持続性を実現する第１指令値を生成することができる。要求される電力調整速度を実現する第２指令値を生成することができる。

　一側面である電力システムの調整装置が備える電力取得部は、蓄エネルギー装置が蓄積している電力をさらに取得してもよい。目標提示部は、蓄エネルギー装置が蓄積している電力の目標値である目標蓄エネルギー値をさらに示してもよい。指令値生成部は、蓄エネルギー装置が蓄積している電力の残量が、目標蓄エネルギー値に漸近するように、第２指令値を生成してもよい。この構成によれば、蓄エネルギー装置が蓄積している電力の残量を所望の量に漸近させることができる。

　一側面である電力システムの調整装置が備える目標提示部は、第１指令値の最小の値である最小目標指令値及び／又は第１指令値の最大の値である最大目標指令値をさらに示してもよい。指令値生成部は、第１指令値が最小目標指令値以下である場合には第１指令値として最小目標指令値を出力してもよい。指令値生成部は、第１指令値が最大目標指令値以上である場合には第１指令値として最大目標指令値を出力してもよい。この構成によれば、発電装置及び／又は需要装置の運転条件に合わせた制御を行うことができる。

　一側面である電力システムの調整装置が備える指令値生成部は、需要装置に、最小目標指令値又は最大目標指令値を出力してもよい。指令値生成部は、発電装置に、第１指令値と最小目標指令値との差分に相当する電力又は第１指令値と最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力してもよい。この構成によれば、発電装置及び／又は需要装置の運転条件に合わせた制御を行うことができる。

　一側面である電力システムの調整装置が備える指令値生成部は、需要装置に、最小目標指令値又は最大目標指令値を出力してもよい。指令値生成部は、蓄エネルギー装置に、第１指令値と最小目標指令値との差分に相当する電力又は第１指令値と最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力してもよい。この構成によれば、発電装置及び／又は需要装置の運転条件に合わせた制御を行うことができる。

　本開示のさらに別の側面は、電力システムの調整装置である。電力システムは、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、第１の応答性と同等である又は第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、発電装置が出力する電力及び蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む。電力システムの調整装置は、目標電力を示す目標提示部と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、電力需要家が消費する電力と、を得る電力取得部と、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、発電装置が出力する電力及び／又は需要装置が消費する電力及び蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と、電力需要家が消費する電力と、が足し合わされた合流電力が目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備える。合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含む。指令値生成部は、長中周期成分に対応する第１指令値を、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、電力需要家が消費する電力と、目標電力と、を利用して生成し、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成する。

　上記の電力システムの調整装置は、長中周期成分に対応する第１指令値を、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、電力需要家が消費する電力と、目標電力と、を利用して生成する。この構成によれば、電力を継続して調整し続ける持続性を得ることができる。上記の電力システムの調整装置は、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成する。この構成によれば、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力が電力系統へ流れる前に即座に吸収できるだけの電力調整速度を得ることができる。つまり、即応性を得ることができる。その結果、上記の電力システムの調整装置は、即応性と持続性とを両立することができる。

　以下、添付図面を参照して、本開示を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

　図１は、本開示の電力システムの調整装置であるエネルギーマネージメントシステムが適用される電力システムの一例である。エネルギーマネージメントシステムは、以下、ＥＭＳ１と称する。図１に示す電力システムは、マイクログリッド２とも呼ばれる。マイクログリッド２は、太陽光発電システム２１と、電力需要家２２と、水素製造システム２３Ａ（需要装置）と、水素貯蔵システム２３Ｂと、蓄電池システム２４と、発電システム２５と、送電電力測定部２６Ａと、受電電力測定部２６Ｂと、を含む。マイクログリッド２は、外部の電力系統３と接続されている。マイクログリッド２は、電力系統３に対して電力を送電することができる。マイクログリッド２は、電力系統３から電力を受けることもできる。

　再生可能エネルギー装置である太陽光発電（ＰＶ）システム２１は、太陽光パネル２１１と、パワーコンディショナー２１２（ＰＶ－ＰＣＳ）と、を含む。パワーコンディショナー２１２は、直流である電力を交流である電力に変換する。

　本開示のＥＭＳ１が適用されるマイクログリッド２が備える再生可能エネルギー装置は、太陽光発電システム２１に限定されない。例えば、再生可能エネルギー装置は、風力発電システム又は地熱発電システムでもよい。再生可能エネルギー装置は、バイオマス発電システム又はごみ発電システムでもよい。本開示のＥＭＳ１は、発電機を備えないエネルギーシステムを含むマイクログリッド２にも適用可能である。

　本開示のＥＭＳ１は、受電・送電電力に対する外乱要素を抑制するという効果を有する。外乱要素とは、再生可能エネルギーの変動要素である。従って、本開示のＥＭＳ１は、出力が変動する再生可能エネルギー装置に対して好適に利用可能である。例えば、太陽光発電システム２１は、日射、温度及び降雪といった気象条件の影響によって、発電量が激しく変動する。例えば、風力発電システムは、風速の影響によって、発電量が変動する。バイオマス発電システム及びごみ発電システムは、原料の性状の影響によって、発電量が変動する。例えば、バイオマス、廃棄物及び汚泥といったごみの性状は、一般には不安定である。バイオマス発電システム及びごみ発電システムは、一時的な焼却不適物の混入等により、出力が安定しない。

　上述の理由から、本開示のＥＭＳ１は、再生可能エネルギー装置として風力発電システム、バイオマス発電システム及びごみ発電システムを含むマイクログリッド２の制御にも適用可能である。

　電力需要家２２は、電力を消費する設備群の集合である。電力を消費する設備には、例えば、マイクログリッド２を制御するＥＭＳ１を構成するサーバー及びディスプレイが挙げられる。電力を消費する設備には、空調設備が挙げられる。電力を消費する設備には、水素製造システム２３Ａ及び水素貯蔵システム２３Ｂを構成する、水素圧縮機、空気圧縮機、冷却塔などの補機が挙げられる。電力を消費する設備には、施設内の照明設備又は監視カメラなど警備用装置が挙げられる。電力需要家２２の消費電力は、これらの設備が消費する電力の合算である。

　電力需要家２２は、一般家庭をはじめとする低圧需要家を含んでいてもよい。ＥＭＳ１は、電力需要家２２の消費電力を監視できる。一方、ＥＭＳ１は、電力需要家２２の消費電力を制御できない。

　水素製造システム２３Ａは、水電解によって水素を製造する。一般に、水電解の方法には、ＰＥＭ（固体高分子）型水電解法とアルカリ水電解法とが存在する。水素製造システム２３Ａは、ＰＥＭ（固体高分子）型水電解法を採用する装置であってもよい。水素製造システム２３Ａは、アルカリ水電解法を採用する装置であってもよい。

　水素貯蔵システム２３Ｂは、水素製造システム２３Ａが製造した水素を貯蔵する。水素貯蔵システム２３Ｂに貯蔵された水素は、例えば、水素圧縮機によってガードル又は水素トレーラに充填される。その後、充填された水素は、水素の需要地に輸送されてもよい。充填された水素は、ディスペンサーを経由して現地で燃料電池車（ＦＣＶ）に対して供給されてもよい。後者は、オンサイト水素ステーションとよばれる。水素貯蔵システム２３Ｂは、パイプラインを通じて、別の水素の需要地に水素を供給してもよい。いずれの利用形態であっても、水素は、輸送等によってマイクログリッド２から出ていく。本明細書では、これ以上、水素貯蔵システムについて言及しない。

　本開示のＥＭＳ１が適用されるマイクログリッド２は、水素製造システム２３Ａ及び水素貯蔵システム２３Ｂとは別の電力消費装置を付加的に備えてもよい。本開示のＥＭＳ１が適用されるマイクログリッド２は、水素製造システム２３Ａ及び水素貯蔵システム２３Ｂに代えて、別の電力消費装置を備えてもよい。例えば、マイクログリッド２は、水素製造システム２３Ａに代えて、電気ボイラを備えてもよい。マイクログリッド２は、水素貯蔵システム２３Ｂに代えて、スチームアキュムレータを備えてもよい。

　蓄電池システム２４は、エネルギーを貯蔵可能な装置を含む。蓄電池システム２４は、蓄エネルギー装置である。エネルギーを貯蔵可能な装置として、リチウムイオン電池、鉛蓄電池又はレドックスフロー電池などの２次電池が例示できる。エネルギーを貯蔵可能な装置として、フライホイール、圧縮空気エネルギー貯蔵（ＣＡＥＳ）設備又は大容量コンデンサなども例示できる。一般に、蓄電池システム２４の応答速度は、水素製造システム２３Ａが備える水電解装置の応答速度より速い。蓄電池システム２４の応答速度は、電気ボイラといった需要装置の応答速度とほぼ同じであるとみなせる。蓄電池システム２４の応答速度は、電気ボイラといった需要装置の応答速度と同等であると言える。なお、「応答速度が同等」又は「同等の応答性」とは、応答速度又は応答性を示す値が厳密に一致することを要しない。需要装置及び蓄エネルギー装置の応答性が同等であるとは、需要装置の応答性を示す値及び蓄エネルギー装置の応答性を示す値が、種々の根拠によって設定可能な許容範囲に存在することである定義してよい。例えば、許容範囲は、ＥＭＳ１が実行する制御に有意な影響を及ぼさない範囲を根拠として設定することもできる。蓄電池システム２４は、蓄電池だけでなく、蓄電池の直流を交流に変換する装置と、蓄電池の残量を監視する装置と、を含む。

　発電システム２５は、ＥＭＳ１から発せられる指令値（ｕ＿ＧＲ）を受けて発電電力を制御することができる。太陽光発電システム２１は、ＥＭＳ１から発せられる指令値によって、発電電力を指定することができない。発電システム２５は、ＥＭＳ１によって発電電力を指定できるという点において、上述した太陽光発電システム２１と異なる。

　発電システム２５として、例えば、ガスエンジン、ガスタービン又はディーゼルエンジンなどが例示できる。マイクログリッド２で生成する水素が、いわゆるＣＯ_２フリー水素であると称する場合には、発電システム２５には、非化石燃料を用いる発電システムが適切である。非化石燃料を用いる発電システムとして、例えば、ＣＯ_２フリー水素による燃料電池が例示できる。この場合、水素貯蔵システム２３Ｂの水素を燃料として用いてよい。

　本開示のＥＭＳ１が適用されるマイクログリッド２は、発電システム２５を必須の構成要素としない。本開示のＥＭＳ１は、発電システム２５を備えないマイクログリッド２の制御にも適用可能である。本開示のＥＭＳ１が適用されるマイクログリッド２は、電力消費装置と蓄電池とを含む構成に適用可能である。マイクログリッド２は、発電装置と蓄電池とを含む構成にも適用可能である。マイクログリッド２は、電力消費装置と発電装置と蓄電池と含む構成にも適用可能である。

　接続部２７は、マイクログリッド２を構成する各システムに対して、電力を分配する。接続部２７によって分配される電力は、マイクログリッド２を構成する太陽光発電システム２１などが発生した電力に加えて、電力系統３から受け入れた電力を含んでよい。接続部２７は、例えば分電盤である。

　受電電力測定部２６Ｂは、外部系統（電力系統）から受ける受電電力を測定する。送電電力測定部２６Ａは、外部系統（電力系統）へ提供する送電電力を測定する。再生可能エネルギー電力測定部２６Ｃは、再生可能エネルギー発電システムである太陽光発電システム２１が出力する電力を測定する。需要家消費電力測定部２６Ｄは電力需要家２２が消費する消費電力を測定する。受電電力測定部２６Ｂ、送電電力測定部２６Ａ、再生可能エネルギー電力測定部２６Ｃ及び需要家消費電力測定部２６Ｄをまとめて、電力測定部２６と称する。

　ＥＭＳ１は、受電・送電電力を制御量とする。従って、受電電力測定部２６Ｂ及び送電電力測定部２６Ａのサンプリング周期は、蓄電池システム２４の応答速度と同等であるか、蓄電池システム２４の応答速度より速いことが望ましい。例えば、受電電力測定部２６Ｂ及び送電電力測定部２６Ａのサンプリング周期は、ミリ秒単位であることが望ましい。一方、再生可能エネルギー電力測定部２６Ｃ及び需要家消費電力測定部２６Ｄのサンプリング周期は、受電電力測定部２６Ｂ及び送電電力測定部２６Ａのサンプリング周期より遅くてもよい。再生可能エネルギー電力測定部２６Ｃ及び需要家消費電力測定部２６Ｄのサンプリング周期は、例えば、例えば１秒以上であってもよい。サンプリング周期は、１０秒以下であってもよい。再生可能エネルギー電力測定部２６Ｃが測定する電力及び需要家消費電力測定部２６Ｄが測定する電力は、応答が比較的遅い水素製造システム２３Ａ及び発電システム２５のフィードフォワード制御に使用する。

　図２は、ＥＭＳ１の機能構成図である。図２には、本開示のＥＭＳ１の機能が奏する機能の説明に必要な、電力制御に関する機能のみ記載している。従って、ＥＭＳ１が奏するそのほかの機能は、図示を省略する。例えば、ＥＭＳ１の機能である、データベース機能及びデマンド監視機能については図示を省略する。

　ＥＭＳ１は、指令値生成部１１と、操作部１２１と、外部通信部１２２と、を有する。指令値生成部１１で使用する受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）および蓄電池残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）は、上位から与えられる。例えば、目標値は、プラントオペレータによって操作部１２１（モニタ・キーボード等）から入力される。目標値は、外部の電力事業者又はリソースアグリゲータ４から通信を介して与えられてもよい。与えられた目標値を基に、指令値生成部１１は、発電システム２５、蓄電池システム２４及び水素製造システム２３Ａに対して指令値を出力する。プラント制御に必要な各種情報は、蓄電池システム２４又は電力測定部２６から入手できる。

　ＥＭＳ１は、指令値生成部１１と、目標提示部１２と、電力取得部１３と、を含む。目標提示部１２は、操作部１２１及び／又は外部通信部１２２に対応する。電力取得部１３は、電力測定部２６に接続されている。電力取得部１３は、電力測定部２６から制御に必要な電力情報を得る。電力取得部１３が行う電力情報の取得とは、電力そのものを得る動作を含む。電力取得部１３が行う電力情報の取得とは、電力を推定可能な電力とは別の情報を得ると共に当該別の情報から電力を推定する動作を含む。電力取得部１３が行う電力情報の取得とは、電力を推定するための間接的な情報に基づいて計算又は推定によって得た値を取得する動作を含む。電力取得部１３が得る情報は、電力測定部２６によって直接的に測定された電力の測定値であってもよい。電力取得部１３が得る情報は、電力を推定するための間接的な情報であってもよい。電力取得部１３が得る情報は、電力を推定するための間接的な情報に基づいて計算又は推定によって得た値であってもよい。

　例えば、電力取得部１３は、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力の測定値を得てもよい。電力取得部１３は、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力の値を推定するための間接的な情報を得てもよい。電力の値を推定するための間接的な情報とは、例えば、日照時間である。この場合には、電力取得部１３は、日射計と温度計から得た情報を用いて太陽光発電システム２１が出力する発電電力を推定してもよい。電力取得部１３は、再生可能エネルギー発電装置が出力する電力の値を推定するための間接的な情報から推定された電力の値を得てもよい。電力取得部１３は、電力を推定する演算を自ら実行することによって、推定値を得てもよい。電力取得部１３は、電力を推定する演算を電力取得部１３とは別の要素で実行し、当該別の要素の演算によって得られた計算値を得てもよい。請求項に記載する「再生可能エネルギー発電装置が出力する電力」は、測定によって直接的に得た電力の測定値と、電力の値を推定するための間接的な情報を利用して得た電力の推定値と、電力の値を計算するための間接的な情報を利用して得た電力の計算値と、を含んでよい。

　電力取得部１３は、電力需要家２２が消費する電力の測定値を得てもよい。電力取得部１３は、電力需要家２２が消費する電力の値を推定するための間接的な情報を得てもよい。電力取得部１３は、電力需要家２２が消費する電力の値を推定するための間接的な情報から推定された電力の値を得てもよい。例えば、電力需要家２２が複数存在する場合に、複数の電力需要家２２が消費する合計電力を一つの電力測定部によって測定してもよい。電力取得部１３は、その一つの合計電力を得てもよい。例えば、電力需要家２２が複数存在する場合に、複数の電力需要家２２のそれぞれが消費する個別電力を複数の電力測定部によって測定してもよい。電力取得部１３は、複数の個別電力を取得すると共にそれらを足し合わせる演算を行うことによって、複数の電力需要家２２が消費する合計電力を得てもよい。複数の個別電力を取得すると共にそれらを足し合わせて合計電力を得る動作は、電力取得部１３とは別の要素で実行し、電力取得部１３は、その演算結果を得てもよい。請求項に記載する「需要装置が消費する電力」は、測定によって直接的に得た電力の測定値と、電力の値を推定するための間接的な情報を利用して得た電力の推定値と、電力の値を計算するための間接的な情報を利用して得た電力の計算値と、を含んでよい。

　要するに、電力取得部１３は、電力を推定する演算を自ら実行することによって、推定値を得てもよい。電力取得部１３は、電力を推定する演算が電力取得部１３とは別の要素で実行され、当該別の要素の演算によって得られた計算値を得てもよい。

　指令値生成部１１は、水素製造システム２３Ａ、発電システム２５及び蓄電池システム２４に提供するいくつかの指令値を生成する。指令値生成部１１は、フィードフォワード制御部１１１と、指令値補正部１１２と、フィードバック制御部１１３と、を含む。フィードフォワード制御部１１１は、水素製造システム２３Ａに提供する指令値（ｕ＿ＥＣ）と、発電システム２５に提供する指令値（ｕ＿ＧＲ）と、を生成する。指令値補正部１１２は、蓄電池システム２４の状態を加味して、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）を補正する。フィードバック制御部１１３は、蓄電池システム２４に提供する指令値（ｕ＿ＢＡＴ）を生成する。

　指令値生成部１１の制御内容をさらに詳細に説明する。図３は、指令値生成部１１のブロック線図を示す。図中の記号は、以下の通りである。

［上位からの入力信号］
　　ｒ＿ＳＯＣ：蓄電池残量（ＳＯＣ）目標値［％］。
　　ｒ＿ＳＹＳ：受電・送電電力の目標値［ｋＷ］（受電を正、送電を負とする）。
［電力測定部からの入力信号］。
　　ｙ＿ＳＹＳ：受電・送電電力の計測値［ｋＷ］（受電を正、送電を負とする）。
　　ｄ＿（ＰＶ＿ｅｓｔ）：太陽光発電電力の計測値（あるいは推定値）［ｋＷ］。
　　ｄ＿（ＬＤ＿ｅｓｔ）：電力需要家の消費電力の計測値（あるいは推定値）［ｋＷ］。
［蓄電池システムからの入力信号］
　　ｙ＿ＳＯＣ：現在の蓄電池残量（ＳＯＣ）［％］。
［制御部の出力信号］
　　ｕ＿ＥＣ：水素製造システムへの消費電力指令値［ｋＷ］（常に正とする）。
　　ｕ＿ＧＲ：発電システムへの発電電力指令値［ｋＷ］（常に正とする）。
　　ｕ＿ＢＡＴ：蓄電池システムへの充放電電力指令値［ｋＷ］（充電を正、放電を負とする）。
［プラント側の信号］
　　ｙ＿ＥＣ：水素製造システムの消費電力［ｋＷ］。
　　ｙ＿ＧＲ：発電システムの発電電力［ｋＷ］。
　　ｙ＿ＢＡＴ：蓄電池システムの充放電電力［ｋＷ］（充電を正、放電を負とする）。
　　ｄ＿ＰＶ：太陽光発電電力［ｋＷ］。
　　ｄ＿ＬＤ：電力需要家の消費電力［ｋＷ］。
［制御器内部のパラメータ］
　　Ｋｐ＿ＳＯＣ：ＳＯＣ制御用のゲイン［ｋＷ／％］。

　図示されている電力の需要家は一つである。しかし、実際には複数のフィーダー電力に紐づいていて、需要家の消費電力を単一箇所で計測することが難しい場合がある。その場合は複数の電力測定値の加算、減算又は加算及び減算の組み合わせによって需要家の消費電力を計算してもよい。例えば、１つの電力供給装置が出力する電力Ａを、電力Ｂと、電力Ｃと、電力Ｄと、電力Ｅとに分配することを考える。そして、電力Ｃ、電力Ｄ及び電力Ｅが電力需要家によって消費される電力であるとする。この場合に需要家が消費する電力は、電力Ｃ＋電力Ｄ＋電力Ｅという加算によって得ることができる。需要家が消費する電力は、電力Ａ－電力Ｂという減算によって得ることもできる。計測が難しいが消費電力が安定している需要家が存在する場合は、前述の計算において、その需要家の消費電力を定数値として扱ってもよい。消費電力が無視できる程度であると判断した場合、定数値は０としてもよい。

　図３に示すように、指令値生成部１１は、大きく３つの計算部分に分割される。

　第１の計算部分は、フィードフォワード制御部１１１である。

　フィードフォワード制御部１１１は、太陽光発電システム２１が出力する電力の推定値（ｄ＿（ＰＶ＿ｅｓｔ））と、電力需要家２２が消費する電力の推定値（ｄ＿（ＬＤ＿ｅｓｔ））と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）と、を用いて、発電システム２５及び水素製造システム２３Ａへの負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）を出力する。負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の符号が正である場合は、消費であること意味する。負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の符号が負である場合は、発電であることを意味する。指令値生成部１１は、制御量であるｙ＿ＳＹＳを用いることなく指令値を生成する。つまり、いわゆるフィードバックループは形成されない。

　フィードフォワード制御部１１１は、平滑化フィルタ１１１ａを含む。平滑化フィルタ１１１ａは、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、受電・送電電力の目標値の変動と、に対して、指令値（ｖ＿ＦＦ）を滑らかにする働きをする。

　一般的に水素製造システム２３Ａが備える水電解装置及び発電システム２５が備える発電機は、運転状態の変化が激しい場合には、機器の効率が低下する。その結果、機器への物理的負担も大きくなる。そのため、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の変動は、なるべく穏やかな方が望ましい。平滑化フィルタ１１１ａとしては、移動平均又は１次遅れフィルタなどのローパスフィルタを用いてよい。平滑化フィルタ１１１ａは、フィードフォワード系に属する。従って、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）は不安定にならない。

　フィードフォワード制御部１１１は、分配要素１１１ｂを含む。分配要素１１１ｂは、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の正負の符号に応じて、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）を水素製造システム２３Ａへの指令値（ｕ＿ＥＣ）又は発電システム２５への指令値（ｕ＿ＧＲ）に分配する。負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の符号が正の場合は、消費側の調整を意味する。従って、フィードフォワード制御部１１１は、指令値（ｕ＿ＥＣ＝ｖ＿ＦＦ、ｕ＿ＧＲ＝０）を出力する。負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）の符号が負の場合は、発電側の調整を意味する。従って、フィードフォワード制御部１１１は、指令値（ｕ＿ＥＣ＝０、ｕ＿ＧＲ＝－ｖ＿ＦＦ）を出力する。

　第２の計算部分は、フィードバック制御部１１３である。

　フィードバック制御部１１３は、受電・送電電力の計測値（ｙ＿ＳＹＳ）と、目標値（ｒ＿ＳＯＣ）と、を用いて充放電電力（ｕ＿ＢＡＴ）を計算する。指令値補正部１１２は、フィードバック制御系を構成する。

　推定値（ｄ＿（ＰＶ＿ｅｓｔ））及び／又は推定値（ｄ＿（ＬＤ＿ｅｓｔ））は、実際の値からずれることがある。太陽光発電システム２１が出力する電力の変動、電力需要家２２が消費する電力の変動及び受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動は、水素製造システム２３Ａにおける水電解装置の負荷追従性及び／又は発電システムの負荷追従性を上回ることもある。これらの理由により、第１の計算部分であるフィードフォワード制御部１１１が実行するフィードフォワード制御だけでは、受電・送電電力の追従性が十分でなくなる場合もあり得る。

　そこで、応答速度の早い蓄電池システム２４によるフィードバック制御を行う。上述した推定値の誤差が無視できるような場合には、フィードフォワード制御の効果によって、充放電電力は定常状態では０ｋＷとなる。同様に、太陽光発電システム２１が出力する電力の変動、電力需要家２２が消費する電力の変動及び受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動が一定値とみなせるような場合にも、フィードフォワード制御の効果によって、充放電電力は定常状態では０ｋＷとなる。充放電によるエネルギー損失があり、かつ、蓄電容量に限りがある蓄電池システム２４においては、この特性は望ましい。

　ここまでの説明をまとめると、太陽光発電システム２１が出力する電力の変動、電力需要家２２が消費する電力の変動、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動は、長周期的な変動成分と短周期的な変動成分とを含む。そして、長周期的な変動への対応は、水素製造システム２３Ａ及び／又は発電システム２５に担当させる。短周期的な変動への対応は、蓄電池システム２４に担当させる。

　第３の計算部分は、指令値補正部１１２である。

　指令値補正部１１２は、蓄電池システム２４のＳＯＣを適切な範囲に保つためのＳＯＣとＳＯＣ目標値（ｒ＿ＳＯＣ）とに基づいて、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）を補正する。指令値補正部１１２は、補正要素１１２ｂを含む。補正要素１１２ｂは、負荷指令値（ｖ＿ＦＦ）から補正指令値（ｖ＿ＳＯＣ）を減算する。この演算は、２つの意味を有する。第１に、ＳＯＣがＳＯＣの目標値（ｒ＿ＳＯＣ）より高い場合に、水素製造システム２３Ａの消費電力を上げることを意味する。第２に、発電システム２５の発電電力を下げる補正を行うことを意味している。換言すると、ＳＯＣが目標値（ｒ＿ＳＯＣ）より低い場合は、水素製造システム２３Ａの消費電力を下げること又は発電システムの発電電力を上げる。

　上述したように蓄電池システム２４は、フィードバック制御を行っている。従って、水素製造システム２３Ａ及び／又は発電システム２５の負荷を補正することによって、蓄電池システム２４は蓄電池の残量を適正な範囲へ回復することができる。

［ハードウェア構成］
　図４を参照して、ＥＭＳ１のハードウェア構成について説明する。図４は、ＥＭＳ１のハードウェア構成の一例を示す図である。ＥＭＳ１は、１又は複数のコンピュータ１００を含む。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１０１と、主記憶部１０２と、補助記憶部１０３と、通信制御部１０４と、入力装置１０５と、出力装置１０６とを有する。ＥＭＳ１は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータ１００によって構成される。

　ＥＭＳ１が複数のコンピュータ１００によって構成される場合には、これらのコンピュータ１００はローカルで接続されてもよいし、インターネット又はイントラネットなどの通信ネットワークを介して接続されてもよい。この接続によって、論理的に１つのＥＭＳ１が構築される。

　ＣＰＵ１０１は、オペレーティングシステムやアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶部１０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）により構成される。補助記憶部１０３は、ハードディスクおよびフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶部１０３は、一般的に主記憶部１０２よりも大量のデータを記憶する。通信制御部１０４は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。入力装置１０５は、キーボード、マウス、タッチパネル、および、音声入力用マイクなどにより構成される。出力装置１０６は、ディスプレイおよびプリンタなどにより構成される。

　補助記憶部１０３は、予め、プログラム１１０および処理に必要なデータを格納している。プログラム１１０は、ＥＭＳ１の各機能要素をコンピュータ１００に実行させる。例えば、プログラム１１０は、ＣＰＵ１０１又は主記憶部１０２によって読み込まれ、ＣＰＵ１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、通信制御部１０４、入力装置１０５、および出力装置１０６の少なくとも１つを動作させる。例えば、プログラム１１０は、主記憶部１０２および補助記憶部１０３におけるデータの読み出しおよび書き込みを行う。

　プログラム１１０は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの有形の記録媒体に記録された上で提供されてもよい。プログラム１１０は、データ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。

［作用効果］
　本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムの作用効果について説明する。作用効果を述べる前に、特許文献１～４として例示した従来技術の問題点を説明する。

　Ｐ２Ｇシステムを含む電力システムには、持続性と即応性とが要求されることは既に述べた。特に、即応性は、ＣＯ_２フリー水素製造の観点からも重要である。即応性が低いシステムは、再生可能エネルギー装置が出力する電力が急に低下すると、電力系統からの電力が水電解装置で消費される恐れがある。系統電力がＣＯ_２フリー電力でない限り、前述の設備で製造した水素はＣＯ_２フリー水素と呼ぶことができない。しかし、一般にＣＯ_２フリーの系統電力の契約は、一般の電力契約よりも電力料金が高額になることが知られている。

　特許文献１が開示する技術は、特許文献１の段落００５２に記載されているように、余剰電力が存在した場合にまずは蓄電池を充電する。電池の残容量を表す指標であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）がある閾値を超えていた場合には、水素製造装置が備える水電解装置を動作させる。ある閾値を超えていた場合とは、蓄電池が満充電の場合を意味する。このような、いわゆるｉｆ－ｔｈｅｎロジックでは、蓄電池の容量が小さい場合は、蓄電池は、すぐに満充電となる。つまり、ほとんどすべての場合において、特許文献１の図２のＳ１１２ステップに示すように、水素の製造によって余剰電力を消費しなければならない。しかし、既に述べたように、水電解装置単体では、太陽光発電のような変動性再生可能エネルギーの発電電力の変動を完全に吸収できない。つまり、装置の性能の観点から受電・送電電力を制御し難い。

　特許文献２が開示する技術は、水素製造設備の応答性の遅れに注目する。特許文献２の段落０００７に開示されるように、特許文献２が開示する技術は、デマンドレスポンスの開始時間前に水素製造設備への入力電力を目標値に一致させる。しかし、デマンドレスポンスの開始中、つまり電力調整の最中にも、隣接する再生可能エネルギー装置の発電電力又はマイクログリッドが備える再生可能エネルギー装置の発電電力は、変動することが予想される。従って、特許文献２が開示する技術によっても、受電・送電電力を制御することは、特許文献１と同様に難しい。

　特許文献３が開示する技術は、蓄電池だけを用いて、電力系統との受電・送電電力を制御する。特許文献３が開示する技術を、上述のＰ２Ｇシステムへ適用する場合には、蓄電池の容量を十分に大きなものにしなくてはならない。容量の大きい蓄電池の採用は、購入費用と維持費用の増大につながるため望ましくない。従って、特許文献３が開示する技術には、持続性に問題がある。

　特許文献４が開示する技術は、応答性が比較的低い水電解装置だけを用いて太陽光発電の電力を消費しようとする。従って、特許文献４が開示する技術は、即応性の観点から問題がある。実際、特許文献４の図５を参照すると、水電解装置の消費電力は太陽光発電の電力の変動に起因して、激しく上下していることがわかる。このような運転を行うと、水電解装置の効率が悪くなるという問題が生じると予想される。さらに、水電解装置に供給される電力に太陽光発電以外の電力が含まれるという問題が生じると想定される。特許文献４が開示する技術は、配電電力に対して閾値を基に制御をしている。その結果、特許文献４が開示する技術は、消費電力指令値が不連続な信号になりやすい。

　本開示の電力システムの調整装置であるＥＭＳ１は、上記の特許文献１～４が開示する技術が有する問題点を、以下に示す構成によって解決する。

　マイクログリッド２は、再生可能エネルギーを利用して発電する太陽光発電システム２１と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電システム２５と、消費する電力が調整可能である水素製造システム２３Ａと、第１の応答性と同等である又は第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄電池システム２４と、太陽光発電システム２１が出力する電力、発電システム２５が出力する電力及び蓄電池システム２４が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家２２と、を含む。マイクログリッド２に適用するＥＭＳ１は、目標電力を示す目標提示部１２と、太陽光発電システム２１が出力する電力と発電システム２５が出力する電力と水素製造システム２３Ａが消費する電力と蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と電力需要家２２が消費する電力とが足し合わされた合流電力を得る電力取得部１３と、合流電力が目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を出力する指令値生成部１１と、を備える。合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含む。指令値生成部１１は、長中周期成分に対応する第１指令値を発電システム２５及び／又は水素製造システム２３Ａに出力し、短周期成分に対応する第２指令値を蓄電池システム２４に出力する。

　換言すると、ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１、電力需要家２２、蓄電池システム２４、発電システム２５及び水素製造システム２３Ａを保有し、外部とのエネルギーの授受が可能なマイクログリッド２を制御する。ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１の発電電力、蓄電池システム２４の出力電力、電力需要家２２の消費電力、水素製造システム２３Ａの消費電力及び発電システム２５の発電電力が合流する上流の電力が所望の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）となるように、蓄電池システム２４の充放電電力と水素製造システム２３Ａの消費電力と発電システム２５の発電電力とを制御する。ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１の発電電力、および上述した上流の電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）、その他接続されている電力需要家の消費電力の変動に対して、変動成分の長中周期成分の電力を水素製造システム２３Ａ及び発電システム２５によって対応すると共に、短周期成分の電力を蓄電池システム２４で対応する。

　上記のＥＭＳ１は、再生可能エネルギーに基づく電力を含む合流電力の変動について、長中周期成分を発電システム２５及び水素製造システム２３Ａに負担させる。この構成によれば、電力を継続して調整し続ける持続性を得ることができる。ＥＭＳ１は、短周期成分を蓄電池システム２４に負担させる。この構成によれば、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力が電力系統３へ流れる前に即座に吸収できるだけの電力調整速度を得ることができる。従って、即応性を得ることができる。その結果、ＥＭＳ１は、即応性と持続性とを両立することができる。

　ＥＭＳ１は、電力消費装置である水素製造システム２３Ａが備える水電解装置と、小容量の蓄電池を組み合わせることにより、システムの即応性を改善する。ＥＭＳ１は、電力消費装置である水素製造システム２３Ａに対して、太陽光発電システム２１の発電電力と、電力需要家２２の消費電力と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）と、を使用してフィードフォワード制御を行う。ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４に対しては受電・送電電力と受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）を使用したフィードバック制御を行う。これらの制御によって、再生可能エネルギーの長周期の変動成分及び中周期の変動成分を水素製造システム２３Ａで消費することができる。さらに、再生可能エネルギーの短周期の変動成分を蓄電池システム２４によって吸収することができる。

　水電解装置を含む水素製造システム２３Ａ及び蓄電池システム２４の両方を、受電・送電電力と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）と、を用いたフィードバック制御で制御する構成を想定する。この制御系は、１入力２出力の制御器設計に該当する。一般に、１入力２出力である制御系について、閉ループ系の安定性などの設計は、複雑である。しかし、本開示のＥＭＳ１は、フィードフォワード制御と、１入力１出力のフィードバック制御と、を組み合わせている。従って、それぞれの制御系の設計は容易である。また、調整も容易である。例えば、フィードバック制御部１１３には、１入力１出力のフィードバック制御器として一般的によく知られたＰＩＤ制御器を用いることができる。

　ＥＭＳ１が備える電力取得部１３は、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、をさらに取得する。指令値生成部１１は、長中周期成分に対応する第１指令値を、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と、目標電力と、を利用して生成する。指令値生成部１１は、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成する。この構成によれば、ＥＭＳ１は、要求される持続性を実現する第１指令値を生成することができる。ＥＭＳ１は、要求される電力調整速度を実現する第２指令値を生成することもできる。

　換言すると、ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１の発電電力と、上述した上流電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）と、電力需要家２２の消費電力と、を基に、発電システム２５のための発電指令値及び水素製造システム２３Ａのための負荷電力指令値を決定する。ＥＭＳ１は、上述した上流電力と上流電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）とを基に、蓄電池システム２４の充放電電力の指令値を決定する。

　ＥＭＳ１が備える電力取得部１３は、蓄電池システム２４が蓄積している電力をさらに取得する。目標提示部１２は、蓄電池システム２４が蓄積している電力の目標値である目標蓄エネルギー値をさらに示す。指令値生成部１１は、蓄電池システム２４が蓄積している電力の残量が、目標蓄エネルギー値に漸近するように、第２指令値を生成する。この構成によれば、蓄電池システム２４が蓄積している電力の残量を所望の量に漸近させることができる。

　換言すると、ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４の残量が低い場合は、発電システム２５に発電電力を増加するように指令値を補正する。ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４の残量が低い場合は、水素製造システム２３Ａに負荷電力を減少させるように指令値を補正する。逆に、ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４の残量が高い場合は、発電システム２５に発電電力を減少させるように指令値を補正する。ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４の残量が高い場合は、水素製造システム２３Ａの負荷電力を増加させるように指令値を補正する。その結果、蓄電池システム２４の残量を所望の量に漸近させることができる。これによってＰ２Ｇシステムの持続性を向上させることができる。

　従来、電力調整には大容量の蓄電池が必要であった。ＥＭＳ１によれば、小規模な容量の蓄電池によって電力の制御が可能となる。蓄電池は高額である。蓄電池の価格は、一般に、蓄電池容量に対して価格が比例する傾向にある。従って、本技術は、小規模な容量の蓄電池を用いた電力の制御が可能であるから、コスト面で有用である。

　上記の技術は、フィードバック制御を導入することによって、蓄電池システム２４の残量を維持する。その結果、蓄電池システム２４の満充電及び／又は過放電を防ぐことができる。満充電及び／又は過放電になると、蓄電池システム２４は、運転を停止する必要がある。蓄電池システム２４の運転を停止すると、Ｐ２Ｇシステムの電力を調整する能力が低下する。蓄電池システム２４の運転を停止すると、Ｐ２Ｇシステムの電力を調整する能力が喪失する。ＥＭＳ１によれば、Ｐ２Ｇシステムの電力を調整する能力の低下及び喪失を抑制できる。蓄電池システム２４について、満充電及び／又は過放電状態を避けた運用が可能である。例えば、リチウムイオン電池は、過放電や満充電状態を継続すると、蓄電池の性能劣化が早まることが知られている。つまり、リチウムイオン電池を備える蓄電池システム２４では、電池性能の劣化を軽減させる効果が期待できる。

　マイクログリッド２は、再生可能エネルギーを利用して発電する太陽光発電システム２１と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電システム２５及び／又は消費する電力が調整可能である水素製造システム２３Ａと、第１の応答性と同等である又は第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄電池システム２４と、太陽光発電システム２１が出力する電力、発電システム２５が出力する電力及び蓄電池システム２４が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家２２と、を含む。マイクログリッド２に適用されるＥＭＳ１は、目標電力を示す目標提示部１２と、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と、を得る電力取得部１３と、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と、が足し合わされた合流電力が目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を出力する指令値生成部１１と、を備える。指令値生成部１１は、長中周期成分に対応する第１指令値を、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と、目標電力と、を利用して生成し、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成する。

　換言すると、ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１、蓄電池システム２４および発電システム２５及び水素製造システム２３Ａを保有し、外部とのエネルギーの授受が可能なマイクログリッド２を制御する。ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１の発電電力、蓄電池システム２４の出力電力、水素製造システム２３Ａの消費電力及び発電システム２５の発電電力が合流する上流の電力が所望の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）となるように、蓄電池システム２４の充放電電力と、水素製造システム２３Ａの消費電力及び発電システム２５の発電電力を制御する。ＥＭＳ１は、太陽光発電システム２１の発電電力と上述した上流電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）と電力需要家２２の消費電力とを基に、発電システム２５のための指令値（ｕ＿ＧＲ）を決定すると共に水素製造システム２３Ａのための指令値（ｕ＿ＥＣ）を決定する。ＥＭＳ１は、さらに、上流電力と上流電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）とを基に、蓄電池システム２４の充放電を制御するための指令値（ｕ＿ＢＡＴ）を決定する。

　上記のマイクログリッド２に適用されるＥＭＳ１は、長中周期成分に対応する第１指令値を、太陽光発電システム２１が出力する電力と、電力需要家２２が消費する電力と、蓄電池システム２４が出力又は消費する電力と、目標電力と、を利用して生成する。この構成によれば、電力を継続して調整し続ける持続性を得ることができる。上記のマイクログリッド２のＥＭＳ１は、短周期成分に対応する第２指令値を、合流電力と目標電力とを利用して生成する。この構成によれば、不安定な再生可能エネルギーに基づく電力が電力系統へ流れる前に即座に吸収できるだけの電力調整速度を得ることができる。つまり、即応性を得ることができる。その結果、ＥＭＳ１は、即応性と持続性とを両立することができる。

［シミュレーションの前提］
　以下、シミュレーションを通して、ＥＭＳ１の動作を検証する。マイクログリッド２を構成する各装置の性能は、以下のように定めた。
　　太陽光発電システム２１の出力電力：定格１０００ｋＷ。
　　水素製造システム２３Ａの出力電力：定格１０００ｋＷ。
　　発電システム２５の出力電力：定格１０００ｋＷ。
　　蓄電池の性能：容量５００ｋＷｈ、充放電電力±５００ｋＷ。
　　蓄電池システム２４の時定数：０．０１ｓｅｃ。
　　水素製造システム２３Ａの時定数：５ｓｅｃ。
　　発電システム２５の時定数：５ｓｅｃ。

　ＥＭＳ１を構成する要素の特性を、以下のように定めた。
　　蓄電池残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）：常に５０％。
　　ゲイン（Ｋｐ＿ＳＯＣ）：１。
　　平滑化フィルタ１１１ａ：一次遅れフィルタ。
　　平滑化フィルタ１１１ａの時定数：１５０秒。
　　太陽光発電システム２１の発電電力の計測値（ｄ＿（ＰＶ＿ｅｓｔ））のサンプリング周期：１秒。
　　電力需要家２２の消費電力の計測値（ｄ＿（ＬＤ＿ｅｓｔ））：１秒。

　図５は、太陽光発電システム２１が出力する発電電力の変動を示す。日中、発電電力が変動している。この発電電力の変動は、雲の影響による。

［実施例１］
　実施例１では、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）として、常に送電５ｋＷである条件を設定した。マイクログリッド２は、発電システム２５を利用できないとした。発電システム２５が利用できない条件として、発電電力指令値（ｕ＿ＧＲ＝０）を設定した。この設定は、マイクログリッド２が備える再生可能エネルギー装置が発生する電力のみを使って、いわゆるＣＯ_２フリー水素を製造することに等しい。電力需要家２２の消費電力（ｄ＿ＬＤ）は、０ｋＷであるとした。

　図６及び図７は、実施例１のシミュレーションの結果を示す。図６（ａ）は、蓄電池システム２４の充放電電力を示す。図６（ｂ）は、水素製造システム２３Ａの消費電力を示す。図６（ａ）を参照すると、太陽光発電システム２１の発電電力の変動（図５参照）に対して、短周期成分を蓄電池システム２４によって補う制御が行われていることがわかった。図６（ａ）に示すグラフに現れる変動は、第２変動成分を含む短周期成分に相当する。図６（ａ）のグラフは、蓄電池システム２４の応答性を示すものとも言える。

　図６（ｂ）を参照すると、太陽光発電システム２１の発電電力の変動（図５参照）に対して、長中周期成分を水素製造システム２３Ａによって補う制御が行われていることもわかった。図６（ｂ）に示すグラフに現れる変動は、第１変動成分を含む長中周期成分に相当する。図６（ｂ）のグラフは、水素製造システム２３Ａの応答性を示すものとも言える。

　図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、図６（ａ）のグラフの方がより短い期間で変動していることがわかった。図６（ａ）に示すグラフに現れる短周期成分は、図６（ｂ）に示すグラフに現れる長中周期成分よりも高い周波数成分を含んでいることがわかる。換言すると、図６（ａ）に示すグラフに現れる短周期成分は、図６（ｂ）に示すグラフに現れる長中周期成分よりも周期が短いことがわかった。

　図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、図６（ａ）のグラフの方がより短い期間で変動していることがわかった。その結果、水素製造システム２３Ａの応答性（第１の応答性）が水素製造システム２３Ａの応答性（第２の応答性）よりも高いこともわかった。

　平滑化フィルタ１１１ａの時定数をより大きくすれば水素製造システム２３Ａの消費電力をより滑らかにすることができる。その一方で、平滑化フィルタ１１１ａの時定数をより大きくすれば、蓄電池システム２４の充放電電力指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が大きくなる。その結果、蓄電池システム２４の定格を超過する恐れがある。水素製造システム２３Ａへの指令値（ｕ＿ＥＣ）の波形は、図６（ａ）の波形とほぼ同じである。蓄電池システム２４への指令値（ｕ＿ＢＡＴ）の波形も、図６（ｂ）の波形ととほぼ同じである。従って、水素製造システム２３Ａへの指令値（ｕ＿ＥＣ）の波形及び蓄電池システム２４への指令値（ｕ＿ＢＡＴ）の波形の図示は、省略する。

　図７（ａ）は、蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）を示す。図７（ｂ）は、蓄電池システム２４の残量（ｙ＿ＳＯＣ）を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照すると、太陽光発電システム２１の発電電力が低い時間帯（０時から７時）では、蓄電池システム２４は、放電していることがわかった。具体的には、蓄電池システム２４は、５ｋＷの送電を行っていることがわかった。その結果、蓄電池システム２４のＳＯＣは徐々に低下していることもわかった（図７（ｂ）参照）。その一方、日中の太陽光発電システム２１の発電電力を利用して、徐々にＳＯＣを適正な範囲に回復させていることもわかった。

　図７（ｃ）は、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）を示す。受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）は、－５ｋＷの固定値として設定した。図７（ｄ）は、受電・送電電力を示す。図７（ｃ）及び図７（ｄ）を参照すると、図７（ｄ）に示す受電・送電電力は、図７（ｃ）に示す受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）に対して、精度よく一定値にするように制御できていることがわかった。また、受電・送電電力は、常にマイナス側であることもわかった。これは、一度も受電していないことを意味する。従って、水素製造システム２３Ａで使用された電力は、すべて太陽光発電システム２１が出力した発電電力であることがわかった。つまり、生成された水素は、ＣＯ_２フリー水素であることが証明できた。

［実施例２］
　図８（ａ）は、実施例２における受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）を示す。実施例１とは異なり、実施例２では、主に受電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）を与えた。これは電力市場価格及び水素価格等を総合的に考慮して、買電してでも水素製造を行ったほうがよいとオペレータ又は上位システムが判断した場合を想定している。図８（ａ）のグラフに示すように、１３時から１時間半ほど送電目標値に切り替わっている。これは電力需給のひっ迫などが発生し、一般送配電事業者からデマンドレスポンスがあった場合を想定した設定である。受電・送電電力の目標値は必ずしも０時０分に２４時間分すべてが確定している必要はない。その時刻において目標とする値が定まっていればよい。

　図８（ｂ）は、電力需要家２２の消費電力の設定値を示す。実施例１では、マイクログリッド２は、発電システム２５が利用できないとした。実施例２では、発電システム２５を利用できるとした。

　図９及び図１０は、実施例２のシミュレーションの結果を示す。図９（ａ）は、蓄電池システム２４の充放電電力を示す。図９（ｂ）は、水素製造システム２３Ａの消費電力を示す。図９（ｃ）は、発電システム２５の発電電力を示す。図９（ａ）を参照すると、蓄電池システム２４によって、太陽光発電システム２１の発電電力の変動と、電力需要家２２の消費電力の変動と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動と、における高周期の変動を補う制御が行われていることがわかった。図９（ｂ）を参照すると、水素製造システム２３Ａによって、太陽光発電システム２１の発電電力の変動と、電力需要家２２の消費電力の変動と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動と、における低周期の変動を補う制御が行われていることがわかった。同様に、図９（ｃ）を参照すると、発電システム２５によって、太陽光発電システム２１の発電電力の変動と、電力需要家２２の消費電力の変動と、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）の変動と、における低周期の変動を補う制御が行われていることもわかった。

　図９（ｂ）及び図９（ｃ）を参照すると、送電時には水素製造システム２３Ａを停止させると共に、発電システム２５によって発電していることもわかった。なお、それぞれの指令値はほぼ同じであるため、図示を省略する。

　図１０（ａ）は、蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）を示す。図１０（ｂ）は、蓄電池システム２４の残量（ｙ＿ＳＯＣ）を示す。図１０（ｂ）を参照すると、ＳＯＣを適正な範囲で維持できていることがわかった。

　図１０（ｃ）は、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）である。図１０（ｄ）は、受電・送電電力（ｙ＿ＳＹＳ）である。図１０（ｄ）に示す受電・送電電力（ｙ＿ＳＹＳ）は、図１０（ｃ）に示す目標値（ｒ＿ＳＹＳ）を精度よく追従する制御ができていることがわかった。

　一般に市場から電力を調達するとき、計画した電力量と実際に使用した電力量とに乖離がある場合、その乖離分は、インバランス料金として別途徴収される。デマンドレスポンスも指定の要求精度を満たす必要がある。そのため、目標値（ｒ＿ＳＹＳ）に対して正確な受電・送電電力を達成できるＥＭＳ１を備えたシステムは、多額のインバランス料金を支払う必要がない。デマンドレスポンスなどの調整力を提供することで別途報酬を受け取ることもできる。その結果、水素製造コストをいっそう低下させることが可能となる。

　マイクログリッド２が水素製造システム２３Ａと発電システム２５の両方を保有している場合であって、常に片方しか使用しない場合には、設備稼働率が全体として低くなる。そのため、一見すると、マイクログリッド２が水素製造システム２３Ａ及び発電システム２５の両方を保有することは、経済的に合理的ではないかのように見える。しかし、特定のマイクログリッドでは、地域の災害対策（ＢＣＰ対応）としてマイクログリッド内の水素を非常用燃料として使用する燃料電池を備えることがある。その場合、燃料電池は災害時のみ使用することになるので、燃料電池の稼働率はかなり低くなる。しかし、ＥＭＳ１によれば、上述の発電システム２５としての燃料電池をデマンドレスポンス時の発電に利用することを可能にする。その結果、燃料電池の設備稼働率を向上させることができる。

　本開示は、必ずしも上述した実施形態に限定されない。その要旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。

［変形例１］
　実施例１にも示したように、マイクログリッド２は、発電システム２５である電力生成装置と水素製造システム２３Ａである電力消費装置とはどちらか一方もしくは両方を備えてもよい。発電システム２５といった電力生成装置と、水素製造システム２３Ａといった電力消費装置と、を総称して本明細書では発電・負荷調整可能装置と称する。例えば、図１１は、発電システム２５を備えるが、水素製造システム２３Ａを備えない場合の、ＥＭＳが備える指令値生成部１１Ａの制御ブロックを示す。図１２は、水素製造システム２３Ａを備えるが、発電システム２５を備えない場合の、ＥＭＳが備える指令値生成部１１Ｂの制御ブロックを示す。

［変形例２］
　上述の説明では、受電・送電電力という用語を用いたが、これは必ずしもマイクログリッド２又はビルといった施設の契約上の責任分界点における電力に限定されない。本開示のＥＭＳ１は、再生可能エネルギー発電装置の発電電力と、蓄電池システムにおける充電・放電電力と、発電・負荷調整可能装置の上流における電力線上の電力と、を制御する。

［変形例３］
　ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４が蓄積している電力の残量がある値以下になったことを条件として、蓄電池システム２４のためのフィードバック制御を停止させてもよい。ＥＭＳ１は、蓄電池システム２４が蓄積している電力の残量がある値以上になったことを条件として、蓄電池システム２４のためのフィードバック制御を停止させてもよい。

［変形例４］
　本開示のＥＭＳ１は、フィードフォワード制御とＳＯＣ一定制御とに基づいて負荷指令値（ｖ）を生成した。本開示のＥＭＳ１は、生成した負荷指令値（ｖ）を全て水素製造システム２３Ａ及び／又は発電システム２５へと分配した。

　例えば、負荷指令値（ｖ）が０付近の小さな値になった場合、符号の反転に従って、水素製造システム２３Ａが微量の水素の製造する動作と、発電システム２５が微量の電力を発電する動作と、を交互に繰り返す。一般的に、機器の起動と停止とが頻繁に切り替えられることは好ましくない。そこで、負荷指令値（ｖ）の大きさがある値以下であることを条件として、その負荷指令値（ｖ）を蓄電池システム２４の充放電指令値（ｕ＿ＢＡＴ）へ分配ししてもよい（ｕ＿ＢＡＴ＝ｖ＋ｕ＿ＢＡＴ）。その結果、水素製造システム２３Ａの負荷指令値（ｖ）を０にすると共に、発電システム２５への負荷指令値（ｖ）を０とすることができる。従って、水素製造システム２３Ａ及び発電システム２５の稼働と停止とが頻繁に切り替えられることを防止できる。なお、蓄電池システム２４への分配処理は、水素製造システム２３Ａのみを対象として行ってもよい。蓄電池システム２４への分配処理は、負荷指令値（ｖ）の絶対値が小さく、且つ負荷指令値（ｖ）の正である場合にのみ、行ってもよい。蓄電池システム２４への分配処理は、発電システム２５のみを対象として行ってもよい。つまり、蓄電池システム２４への分配処理は、負荷指令値（ｖ）の絶対値が小さく、且つ負荷指令値（ｖ）の負である場合にのみ、行ってもよい。

　これらの構成によれば、発電システム２５及び／又は水素製造システム２３Ａの運転条件に合わせた制御を行うことができる。

　要するに、ＥＭＳ１は、発電・負荷電力指令値の大きさが小さい場合には、発電・負荷電力指令値を発電・負荷調整可能装置の代わりにエネルギー貯蔵装置の充放電電力へ配分してもよい。

［変形例５］
　実施例１、２のシミュレーションでは、平滑化フィルタ１１１ａに使用した１次遅れの時定数は固定とした。平滑化フィルタ１１１ａに使用した１次遅れの時定数、可変であってもよい。例えば、太陽光発電システム２１の発電電力が大きく急激に変動した場合、一時的に蓄電池システム２４の充放電電力指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が充放電電力の定格値以上になる可能性がある。そのような場合、受電・送電電力が目標値（ｒ＿ＳＹＳ）に対して大きな偏差が発生する恐れがある。そこで、蓄電池システム２４の充放電電力指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が充放電の定格値に近づくにつれて、平滑化フィルタ１１１ａの時定数を小さくする。その結果、水素製造システム２３Ａ及び／又は発電システム２５の負荷変化が一時的に早まる。従って、受電・送電電力の目標値（ｒ＿ＳＹＳ）に対する偏差を軽減させることが可能になる。

［変形例６］
　上述の実施形態では、蓄電池システム２４に用いられるフィードバック制御部１１３としてＰＩＤ制御器を例示した。フィードバック制御部１１３として用いる制御器は、ＰＩ制御器、ＰＤ制御器、Ｉ－ＰＤ制御器又は２自由度ＰＩＤ制御器など、その他の制御器でもよい。フィードバック制御部１１３として用いる制御器は、Ｈ_２制御理論又はＨ_∞制御理論などの制御理論を用いた制御器であってもよい。

［変形例７］
　実施例１、２では蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）を５０％で一定とした。蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）は、可変であってもよい。例えば、昼間には充電するが、夜間には放電するようなエネルギーシフトを蓄電池システム２４を用いて行うことがあり得る。この場合は、蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）を日照から日没にかけて徐々に増加し、日没から日照にかけて徐々に減少する曲線としてもよい。

　蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）は、翌日の天気予報を利用してその都度設定してもよい。例えば太陽光発電システム２１の発電電力が電力需要と水電解装置の定格値の合算値よりも大きく上回ることが予想される場合には、日中に徐々に蓄電池残量が増加するような目標値（ｒ＿ＳＯＣ）としてもよい。換言すると、電力があまり気味になることが予想される場合には、日中に徐々に蓄電池残量が増加するような目標値（ｒ＿ＳＯＣ）としてもよい。さらに、曇りなどの場合を条件として、蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）を５０％と設定してもよい。蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）は、オペレータが手動で設定してもよい。蓄電池システム２４の残量の目標値（ｒ＿ＳＯＣ）は、最適化手法などによって決定された別の上位システムからＥＭＳ１へ与えられてもよい。

［変形例８］
　ＥＭＳ１の制御対象である電力システムが備える水素製造システム２３Ａの数および発電システム２５の数は、特に限定されない。上述の実施形態では、マイクログリッド２は、１台の水素製造システム２３Ａと、１台の発電システム２５と、を備えていた。しかし、マイクログリッド２が備える水素製造システム２３Ａ及び発電システム２５の数は、それぞれ１台に限定されない。

　例えば水素製造システム２３Ａが複数存在する場合には、ＥＭＳ１は、実施例１、２の水素製造システム２３Ａへの消費電力指令値（ｕ＿ＥＣ）を水素製造システム２３Ａのそれぞれに対して定格比に応じて配分する。ＥＭＳ１は、実施例１、２の水素製造システム２３Ａへの消費電力指令値（ｕ＿ＥＣ）を設備稼働時間に応じて配分してもよい。電力消費設備は、水素製造システム２３Ａに代えて、アンモニア製造システムでもよい。この場合、水素貯蔵システムはアンモニア貯蔵システムとなる。発電システム２５としてアンモニアを燃料とした燃料電池でもよい。水素とアンモニア両方を製造する電力消費設備が所内にあってもよい。発電システム２５は、水素とアンモニアの両方を燃料とする燃料電池でもよい。

［変形例９］
　再生可能エネルギー発電装置は、太陽光発電システム２１のみを備えるものに限定されない。例えば、再生可能エネルギー発電装置は、太陽光発電システム２１と、風力発電システムとを備えた複合的なシステムであってもよい。

［変形例１０］
　上述の実施形態では、電力は交流電力であるとして説明した。制御量とする受電・送電電力は直流でもよい。交流の場合、電力設備として、力率を制御するためのコンデンサ等があってもよい。

［変形例１１］
　蓄電池システム２４の残量の制御として、比例ゲイン要素１１２ａを用いた。比例ゲイン要素１１２ａに代えて、非線形ゲイン要素を用いてもよい。例えば、非線形ゲイン要素は、ＳＯＣ制御用のゲイン（Ｋｐ＿ＳＯＣ）と蓄電池残量（ＳＯＣ）目標値（ｒ＿ＳＯＣ）の差の絶対値が小さい場合は小さいゲインにする。なお、この場合には、ゲインは０でもよい。非線形ゲイン要素は、偏差が大きい場合は大きいゲインに設定してもよい。換言すると、非線形ゲイン要素は、蓄電池容量の上下限に近づいている場合に大きいゲインに設定してもよい。さらに換言すると、非線形ゲイン要素は、蓄電池容量の上下限に近づいている場合には大きいゲインに設定してもよい。本開示の制御技術は、蓄電池システム２４の残量の厳密な制御を目指していない。従って、蓄電池システム２４の残量に問題のない範囲ではこのような非線形ゲイン要素を用いる制御は好適である。

［変形例１２］
　実施例２において１３時から１時間半、目標値（ｒ＿ＳＹＳ）が送電になったため、水素製造システム２３Ａの消費電力が０になっている（図９（ｂ）参照）。しかし、一部の電力消費設備は、運転可能な最低消費電力を０ｋＷにできない場合がある。例えば、電力消費設備の最低運転条件として、例えば定格の１０％までといったものがあり得る。電力消費設備の動作を停止させる操作には人手の作業が必要である。電力消費設備を起動させる時は、昇温などで数時間程度の時間を要することもある。つまり、電力消費設備の運用には、いくつかの制約が存在することもある。

　そこで、実施例２のような短時間（１時間半）のデマンドレスポンスが想定される場合には、電力消費装置の消費電力を０ｋＷとするよりも、最低負荷運転で継続したほうが都合のよい場合がある。

　図１３は、変形例１２のＥＭＳが備える指令値生成部１１Ｃの制御ブロック図である。ＥＭＳ１は、飽和器１１１ｃを含む。飽和器１１１ｃは、水素製造システム２３Ａの指令値（ｕ＿ＢＡＴ）の前段に追加された最低消費電力を下限とする。飽和器１１１ｃは、指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が最小目標指令値と最大目標指令値との間である場合に、入力された指令値（ｕ＿ＢＡＴ）をそのまま出力する。飽和器１１１ｃは、指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が最小目標指令値以下である場合には、入力された指令値（ｕ＿ＢＡＴ）に代えて、最小目標指令値を新たな指令値（ｕ＿ＢＡＴ）として出力する。飽和器１１１ｃは、指令値（ｕ＿ＢＡＴ）が最大目標指令値以上である場合には、入力された指令値（ｕ＿ＢＡＴ）に代えて、最大目標指令値を新たな指令値（ｕ＿ＢＡＴ）として出力する。ＥＭＳ１は、飽和器１１１ｃの前後の差分を発電システム２５の指令値（ｕ＿ＧＲ）へ加算する。例えば、ＥＭＳ１は、飽和器１１１ｃに入力される指令値（ｕ＿ＢＡＴ）と、新たな指令値（ｕ＿ＢＡＴ）として設定される最小目標指令値と、の差分を、発電システム２５の指令値（ｕ＿ＧＲ）へ加算する。これによって水素製造システム２３Ａの消費電力の下限はある値に抑制される。その消費電力は発電システム２５によって補われる。飽和器１１１ｃの前後の差分を発電システム２５に加算しないブロックとしてもよい。飽和器１１１ｃを追加するだけの構成を採用してもよい。その場合には、最低消費電力は、蓄電池システム２４の放電によって補われる。最低消費電力×継続時間が蓄電池の容量に比べて十分小さい場合は、後者の方法で対応することができる。

　ＥＭＳ１が備える目標提示部１２は、第１指令値の最小の値である最小目標指令値及び／又は第１指令値の最大の値である最大目標指令値をさらに示す。指令値生成部１１Ｃは、第１指令値が最小目標指令値以下である場合には第１指令値として最小目標指令値を出力する。指令値生成部１１Ｃは、第１指令値が最大目標指令値以上である場合には第１指令値として最大目標指令値を出力する。この構成によれば、発電システム２５及び水素製造システム２３Ａの運転条件に合わせた制御を行うことができる。

　ＥＭＳ１が備える指令値生成部１１Ｃは、水素製造システム２３Ａに、最小目標指令値又は最大目標指令値を出力する。指令値生成部１１Ｃは、発電システム２５に、第１指令値と最小目標指令値との差分に相当する電力又は第１指令値と最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する。この構成によれば、発電システム２５及び水素製造システム２３Ａの運転条件に合わせた制御を良好に行うことができる。

　ＥＭＳ１が備える指令値生成部１１Ｃは、水素製造システム２３Ａに、最小目標指令値又は最大目標指令値を出力する。指令値生成部１１Ｃは、蓄電池システム２４に、第１指令値と最小目標指令値との差分に相当する電力又は第１指令値と最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する。この構成によっても、発電装置及び／又は需要装置の運転条件に合わせた制御を良好に行うことができる。

［付記］
　水素は次世代のエネルギー源として注目されている。本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、再生可能エネルギーの余剰電力を使用して水素製造を行うことができる。従って、本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、ＣＯ_２フリー水素の普及に貢献する。本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、再エネ電源の課題となっている電力系統への悪影響を抑制する技術を示しており、再エネ電源自体の普及・拡大にも貢献する。つまり、本開示の電力システムの調整装置及び電力システムの調整プログラムは、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）に列記されたターゲット７．２及びターゲット９．３に貢献する。

　ターゲット７．２とは、「２０３０年までに、世界のエネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの割合を大幅に拡大させる。」ものである。

　ターゲット９．３とは、「２０３０年までに、資源利用効率の向上とクリーン技術及び環境に配慮した技術・産業プロセスの導入拡大を通じたインフラ改良や産業改善により、持続可能性を向上させる。全ての国々は各国の能力に応じた取組を行う。」ものである。

[付記]
　本開示は、以下の構成を含む。

　本開示の電力システムの調整装置は、［１］「再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整装置であって、目標電力を示す目標提示部と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力と前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と前記電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力を得る電力取得部と、前記合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備え、前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、前記指令値生成部は、前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を前記発電装置及び／又は前記需要装置に出力し、前記短周期成分に対応する前記第２指令値を前記蓄エネルギー装置に出力する、電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［２］「前記電力取得部は、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、をさらに取得し、前記指令値生成部は、前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、前記目標電力と、を利用して生成し、前記短周期成分に対応する前記第２指令値を、前記合流電力と前記目標電力とを利用して生成する、上記［１］に記載の電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［３］「前記電力取得部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力をさらに取得し、前記目標提示部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力の目標値である目標蓄エネルギー値をさらに示し、前記指令値生成部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力の残量が、前記目標蓄エネルギー値に漸近するように、前記第２指令値を生成する、上記［１］又は［２］に記載の電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［４］「前記目標提示部は、前記第１指令値の最小の値である最小目標指令値及び／又は前記第１指令値の最大の値である最大目標指令値をさらに示し、前記指令値生成部は、前記第１指令値が最小目標指令値以下である場合には前記第１指令値として最小目標指令値を出力し、前記第１指令値が最大目標指令値以上である場合には前記第１指令値として最大目標指令値を出力する、上記［１］～［３］のいずれか一つに記載の電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［５］「前記指令値生成部は、前記需要装置に、前記最小目標指令値又は前記最大目標指令値を出力し、前記発電装置に、前記第１指令値と前記最小目標指令値との差分に相当する電力又は前記第１指令値と前記最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する、上記［４］に記載の電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［６］「前記指令値生成部は、前記需要装置に、前記最小目標指令値又は前記最大目標指令値を出力し、前記蓄エネルギー装置に、前記第１指令値と前記最小目標指令値との差分に相当する電力又は前記第１指令値と前記最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する、上記［４］に記載の電力システムの調整装置。」である。

　本開示の電力システムの調整プログラムは、［７］「再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整をコンピュータに実行させる電力システムの調整プログラムであって、目標電力を示すことと、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、が足し合わされた合流電力を得ることと、前記合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成することと、を有し、前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、前記第１指令値及び第２指令値を生成することにおいて、前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を前記発電装置及び／又は前記需要装置に出力することと、前記短周期成分に対応する前記第２指令値を前記蓄エネルギー装置に出力することと、を前記コンピュータに実行させる、電力システムの調整プログラム。」である。

　本開示の電力システムの調整装置は、［８］「再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整装置であって、目標電力を示す目標提示部と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、を得る電力取得部と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力と前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と前記電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備え、前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、前記指令値生成部は、前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、前記目標電力と、を利用して生成し、前記短周期成分に対応する前記第２指令値を、前記合流電力と前記目標電力とを利用して生成する、電力システムの調整装置。」である。

１　ＥＭＳ（電力システムの調整装置）
２　マイクログリッド
３　電力系統
４　リソースアグリゲータ
１１、１１Ｃ　指令値生成部
１２　目標提示部
１３　電力取得部
２１　太陽光発電システム
２２　電力需要家
２３Ａ　水素製造システム
２３Ｂ　水素貯蔵システム
２４　蓄電池システム
２５　発電システム
２６　電力測定部
２６Ａ　送電電力測定部
２６Ｂ　受電電力測定部
２６Ｃ　再生可能エネルギー電力測定部
２６Ｄ　需要家消費電力測定部
２７　接続部
１０１　ＣＰＵ
１０２　主記憶部
１０３　補助記憶部
１０４　通信制御部
１０５　入力装置
１０６　出力装置
１１０　プログラム
１１１　フィードフォワード制御部
１１１ａ　平滑化フィルタ
１１１ｂ　分配要素
１１１ｃ　飽和器
１１２　指令値補正部
１１２ａ　比例ゲイン要素
１１２ｂ　補正要素
１１３　フィードバック制御部
１２１　操作部
１２２　外部通信部
２１１　太陽光パネル
２１２　パワーコンディショナー

Claims

　再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整装置であって、
　目標電力を示す目標提示部と、
　前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力と前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と前記電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力を得る電力取得部と、
　前記合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備え、
　前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、
　前記指令値生成部は、
　前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を前記発電装置及び／又は前記需要装置に出力し、
　前記短周期成分に対応する前記第２指令値を前記蓄エネルギー装置に出力する、電力システムの調整装置。
　前記電力取得部は、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、をさらに取得し、
　前記指令値生成部は、
　前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、前記目標電力と、を利用して生成し、
　前記短周期成分に対応する前記第２指令値を、前記合流電力と前記目標電力とを利用して生成する、請求項１に記載の電力システムの調整装置。
　前記電力取得部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力をさらに取得し、
　前記目標提示部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力の目標値である目標蓄エネルギー値をさらに示し、
　前記指令値生成部は、前記蓄エネルギー装置が蓄積している電力の残量が、前記目標蓄エネルギー値に漸近するように、前記第２指令値を生成する、請求項１に記載の電力システムの調整装置。
　前記目標提示部は、前記第１指令値の最小の値である最小目標指令値及び／又は前記第１指令値の最大の値である最大目標指令値をさらに示し、
　前記指令値生成部は、前記第１指令値が最小目標指令値以下である場合には前記第１指令値として最小目標指令値を出力し、前記第１指令値が最大目標指令値以上である場合には前記第１指令値として最大目標指令値を出力する、請求項１に記載の電力システムの調整装置。
　前記指令値生成部は、
　前記需要装置に、前記最小目標指令値又は前記最大目標指令値を出力し、
　前記発電装置に、前記第１指令値と前記最小目標指令値との差分に相当する電力又は前記第１指令値と前記最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する、請求項４に記載の電力システムの調整装置。
　前記指令値生成部は、
　前記需要装置に、前記最小目標指令値又は前記最大目標指令値を出力し、
　前記蓄エネルギー装置に、前記第１指令値と前記最小目標指令値との差分に相当する電力又は前記第１指令値と前記最大目標指令値との差分に相当する電力を補完させる補完指令値を出力する、請求項４に記載の電力システムの調整装置。
　再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整をコンピュータに実行させる電力システムの調整プログラムであって、
　目標電力を示すことと、
　前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、が足し合わされた合流電力を得ることと、
　前記合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成することと、を有し、
　前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、
　前記第１指令値及び第２指令値を生成することにおいて、
　前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を前記発電装置及び／又は前記需要装置に出力することと、
　前記短周期成分に対応する前記第２指令値を前記蓄エネルギー装置に出力することと、を前記コンピュータに実行させる、電力システムの調整プログラム。
　再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、第１の応答性を有すると共に出力する電力が調整可能である発電装置及び／又は消費する電力が調整可能である需要装置と、前記第１の応答性と同等である又は前記第１の応答性と同等以上の第２の応答性を有し、受け入れた電力を蓄積すると共に蓄積した電力を出力する蓄エネルギー装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力、前記発電装置が出力する電力及び前記蓄エネルギー装置が出力する電力を消費する設備を含む電力需要家と、を含む電力システムの調整装置であって、
　目標電力を示す目標提示部と、
　前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、を得る電力取得部と、
　前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と前記発電装置が出力する電力及び／又は前記需要装置が消費する電力と前記蓄エネルギー装置が出力又は消費する電力と前記電力需要家が消費する電力とが足し合わされた合流電力が前記目標電力に漸近するように第１指令値及び第２指令値を生成する指令値生成部と、を備え、
　前記合流電力は、第１変動成分を含む長中周期成分と、前記第１変動成分よりも高い周波数帯域に属することを特徴とする第２変動成分を含む短周期成分と、を含み、
　前記指令値生成部は、
　前記長中周期成分に対応する前記第１指令値を、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する電力と、前記電力需要家が消費する電力と、前記目標電力と、を利用して生成し、
　前記短周期成分に対応する前記第２指令値を、前記合流電力と前記目標電力とを利用して生成する、電力システムの調整装置。