WO2024053132A1 - 水素供給システムの管理装置及び水素供給調整方法 - Google Patents

水素供給システムの管理装置及び水素供給調整方法 Download PDF

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WO2024053132A1
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hydrogen
amount
demand
supply
power
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Inventor
尚起 吉本
洋平 河原
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen supply system management device and a hydrogen supply adjustment method.
  • VRE variable renewable energy
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 2018-133939 (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 describes ⁇ a storage battery that stores surplus power from renewable energy and outputs it as discharge power using the stored power, a hydrogen production device that produces hydrogen using the surplus power and discharge power, and a hydrogen production device that uses the surplus power and discharge power to produce hydrogen.
  • a hydrogen storage device that stores the hydrogen produced by the device, a fuel cell that uses the hydrogen in the hydrogen storage device to generate electricity and supplies the generated power to consumer loads, power from the storage battery, and consumption of the hydrogen production device.
  • the first predetermined condition is satisfied for electric power, the power generated by the fuel cell, and the purchased power
  • the second predetermined condition is satisfied for the hydrogen production amount of the hydrogen production device, the hydrogen storage amount of the hydrogen storage device, and the hydrogen consumption amount of the fuel cell. and a control device that determines the output of each of the storage battery, the hydrogen production device, the hydrogen storage device, and the fuel cell within a range where the first and second predetermined conditions are satisfied.” (See summary).
  • an object of the present invention is to provide a hydrogen supply system management device that can adjust the balance between hydrogen demand and supply in a gas grid that supplies hydrogen to various hydrogen consumers.
  • the present invention provides a management device for a hydrogen supply system that includes a plurality of hydrogen production facilities and a gas grid that delivers hydrogen produced by the hydrogen production facilities to consumers, Forecast information on the amount of power supplied and the amount of power demanded in the power supply network that supplies power to power consumers through power generation by multiple power generation facilities, including those that generate electricity using energy, and supplies power for hydrogen production to the hydrogen production facility.
  • a power supply and demand forecast information acquisition unit that acquires, a hydrogen supply and demand forecast information acquisition unit that acquires forecast information of the hydrogen supply amount and hydrogen demand in the gas grid, and a hydrogen supply and demand forecast information acquisition unit that acquires the forecast information of the power supply and power demand, and the hydrogen supply.
  • a hydrogen supply adjustment unit that determines the amount of hydrogen to be supplied from the plurality of hydrogen production facilities to the gas grid based on predicted information on hydrogen demand and hydrogen demand.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a power supply network that is a target of the present embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a hydrogen supply system to which Example 1 is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of a management device for a hydrogen supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a management device for a hydrogen supply system according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating processing executed by the management device of the hydrogen supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a hydrogen supply system to which Example 2 is applied.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a power supply network that is a target of the first embodiment.
  • a plurality of power generation facilities are connected to the power supply network (power grid) 20.
  • the power supply network 20 is a network that supplies power generated by these power generation facilities to power consumers.
  • At least some of the plurality of power generation facilities are power generation facilities that generate power based on variable renewable energy (VRE).
  • VRE variable renewable energy
  • a plurality of solar power generation facilities 21 mainly assumed to be mega solar power generation facilities
  • wind power generation facilities 22 which are power generation facilities that generate power based on variable renewable energy
  • the power generation equipment 23 comprehensively represents power generation equipment other than power generation equipment that generates power based on variable renewable energy, such as thermal power generation equipment and nuclear power generation equipment.
  • the power generation equipment 23 does not necessarily have to constitute the power supply network 20.
  • the power transmission and distribution equipment 24 comprehensively illustrates equipment that transmits and distributes power generated by the power supply network 20.
  • the power management system 25 is a computer system that can communicate with each power generation facility and power transmission/distribution facility 24 via a communication network 26 such as the Internet, and performs comprehensive adjustment of power supply and demand within the power supply network 20. Based on instructions from the power management system 25, at least some of the solar power generation equipment 21 and the wind power generation equipment 22 are configured to use surplus power when the supply becomes excessive due to the demand for power in the power supply network 20. of electricity is supplied to each hydrogen generator 31.
  • the hydrogen generator 31 is a facility that uses the surplus electric power as a power source to electrolyze water and generate hydrogen.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a hydrogen supply system.
  • the hydrogen supply system includes a gas grid that delivers gas to consumers and a plurality of hydrogen production facilities 41.
  • a hydrogen supply network 30 that delivers hydrogen to consumers through conduits will be described as an example of a gas grid.
  • a plurality of hydrogen production facilities 41 and a plurality of hydrogen consumers 39 that are hydrogen consumers are connected to the hydrogen supply network 30 .
  • the hydrogen supply network 30 includes a high-pressure pipe 33 through which high-pressure hydrogen flows, an intermediate-pressure pipe 34 through which medium-pressure hydrogen flows, and a connecting pipe 35 that connects the two.
  • a hydrogen supply means (regulating valve) 44 is provided at the connection between the connection pipe 35 and the intermediate pressure pipe 34.
  • Hydrogen gas is directly supplied to the high-pressure pipe 33 from the hydrogen production equipment 41, and relatively high-pressure hydrogen gas flows within the high-pressure pipe 33.
  • the medium pressure pipe 34 receives hydrogen gas from the high pressure pipe 33 via the connection pipe 35. At this time, the hydrogen gas from the high pressure pipe 33 is reduced to medium pressure by the hydrogen supply means 44, and the medium pressure pipe 34 Relatively medium-pressure hydrogen gas flows inside.
  • the first embodiment has been described using the hydrogen supply network 30 as an example of the gas grid, a city gas or natural gas gas grid may be used instead of the hydrogen supply network 30. In this case, hydrogen would be mixed with the city gas or natural gas grid and delivered to consumers.
  • Each hydrogen production facility 41 includes the aforementioned hydrogen generation device (hydrogen production device) 31, a governor tank 42 for temporarily storing hydrogen produced by the hydrogen generation device 31, and injecting hydrogen produced by the hydrogen generation device into the hydrogen supply network 30.
  • a hydrogen supply means 44 is provided.
  • As the hydrogen supply means 44 for example, a regulating valve can be used.
  • Each hydrogen production facility 41 is connected to the high-pressure pipe 33 by a pipe 43, and can supply hydrogen produced by the hydrogen generator 31 directly or hydrogen stored in the governor tank 42 to the high-pressure pipe 33 side.
  • the hydrogen sensor 81 is provided in each of the hydrogen production equipment 41 and detects the presence or absence of hydrogen supplied from the hydrogen production equipment 41 side to the high pressure piping 33 side and the amount per unit time.
  • a regulating valve 44 is provided at the connection between the pipe 43 and the high-pressure pipe 33 to adjust whether or not hydrogen is supplied from the pipe 43 to the high-pressure pipe 33 and the amount of hydrogen supplied per unit time.
  • a concentration sensor 45 for detecting the hydrogen concentration is provided near the regulating valve 44 of the high-pressure pipe 33, and by supplying hydrogen from the hydrogen production equipment 41 to the high-pressure pipe 33, the hydrogen concentration in the high-pressure pipe 33 is determined. It is possible to monitor whether the
  • the high-pressure pipe 33, medium-pressure pipe 34, and each hydrogen consumer 39 are also connected by a pipe 43, and a concentration sensor 45 is provided at the connection portion on the high-pressure pipe 33 and medium-pressure pipe 34 side.
  • This concentration sensor 45 can monitor the concentration of hydrogen supplied to the hydrogen consumer 39.
  • the hydrogen consumer 39 that receives relatively high-pressure hydrogen gas from the high-pressure pipe 33 is a relatively large hydrogen consumer, such as a factory.
  • the hydrogen consumer 39 that receives relatively medium-pressure hydrogen gas from the medium-pressure pipe 34 is a relatively small-scale customer, such as a hydrogen station that supplies hydrogen to vehicles that use hydrogen as fuel, or an air conditioner. These include department stores, hotels, etc. that use cogeneration systems.
  • the hydrogen supply network 30 is a network that purely supplies only hydrogen to the hydrogen consumers 39.
  • Patent Document 1 hydrogen is generated using surplus electricity from renewable energy.
  • the technique of Patent Document 1 only considers the matching of supply and demand between energy generated and energy consumed within a single building. That is, considering the demand and supply of electricity in a network such as the example of the power supply network 20 described above, and the demand and supply of hydrogen in a network such as the example of the hydrogen supply network 30, respectively, It was not an attempt to adjust the supply and demand of hydrogen within the network. That is, the technology of Patent Document 1 only positions hydrogen production as part of a distributed independent power source, and there is room for improvement.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the hydrogen supply system management device 50 according to the first embodiment.
  • the hydrogen supply system management device 50 includes a processor 51, a communication I/F (interface) 52, a main storage device 53, an auxiliary storage device 54, an input/output I/F 55, and the above-mentioned and a bus 56 that communicably connects the respective modules.
  • the management device 50 of the hydrogen supply system may be a computer such as one server, or a plurality of computers such as servers may cooperate to provide various functions.
  • the processor 51 is a central processing unit that controls the operation of each part of the hydrogen supply system management device 50.
  • the processor 51 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the processor 51 expands the program 57 stored in the auxiliary storage device 54 into the work area of the main storage device 53 in an executable manner.
  • the main storage device 53 stores programs executed by the processor 51, data processed by the processor, and the like.
  • the main storage device 53 is a flash memory, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the auxiliary storage device 54 stores various programs and various data.
  • the auxiliary storage device 54 stores, for example, an OS (Operating System), various programs including the program 57, various tables, and the like.
  • the auxiliary storage device 54 is a silicon disk including a nonvolatile semiconductor memory (flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM)), a solid state drive device, a hard disk drive (HDD) device, or the like.
  • the program 57 may be downloaded from a predetermined location via the Internet or the like and set up in the auxiliary storage device 54, or the program 57 may be read from a predetermined storage medium that stores the program 57 and stored in the auxiliary storage.
  • the device 54 may also be set up.
  • the communication I/F 52 is an interface for communicating with the outside via a network such as the Internet.
  • the input/output I/F 55 receives operation instructions and the like from an administrator who operates an input device connected to the input/output I/F 55.
  • Input devices include, for example, a keyboard, a touch panel, a mouse, and a microphone.
  • the input/output I/F 55 outputs data and information processed by the processor 51 and data and information stored in the main storage device 53 and the auxiliary storage device 54 to an output device.
  • the communication I/F 52 enables communication between the hydrogen supply system management device 50, the power management system 25, each hydrogen production facility 41, each hydrogen consumer 39, and the like.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the hydrogen supply system management device 50.
  • the hydrogen supply system management device 50 executes the following process according to the program 57.
  • the power supply and demand prediction information acquisition unit 61 acquires prediction information of the power supply amount and the power demand amount in the power supply network 20 (power supply and demand prediction information acquisition step).
  • the power supply and demand prediction information acquisition unit 61 may generate the prediction information itself, but in this example, it acquires the prediction information from the power management system 25.
  • the hydrogen supply and demand prediction information acquisition unit 62 acquires prediction information on the hydrogen supply amount and hydrogen demand in the hydrogen supply network 30 (hydrogen supply and demand prediction information acquisition step).
  • the hydrogen supply and demand forecast information acquisition unit 62 obtains the forecast information by itself.
  • the hydrogen supply adjustment unit 63 controls the supply of hydrogen from each hydrogen production facility 41 to the hydrogen supply network 30 based on the predicted information on the power supply amount and the power demand amount, and the predicted information on the hydrogen supply amount and hydrogen demand amount. Adjust (hydrogen supply adjustment process).
  • the communication unit 64 communicates with the power management system 25, each hydrogen production facility 41, each hydrogen consumer 39, etc. via the communication I/F 52.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the processing executed by the management device 50 of the hydrogen supply system.
  • the power supply and demand prediction information acquisition unit 61 acquires prediction information of the power supply amount and power demand amount in the power supply network 20 from the power management system 25 (step S1).
  • This prediction information of the amount of power supply and the amount of power demanded is prediction information for each predetermined time period of the day (every hour, every three hours, etc.).
  • the power demand forecast information is based on the past history of power demand in the power supply network 20 corresponding to the calendar. That is, it is predicted based on the history of past power demand accumulated in the power management system 25, paying attention to the calendar.
  • the amount of electricity demanded varies depending on whether it is a weekday, weekend, or holiday, and also varies depending on the season. Furthermore, the amount of electricity demanded varies depending on the time of the day. Therefore, for example, if you want to obtain forecast information on power demand for the time period from noon to 3 o'clock on a certain Sunday in early August, for example, if you want to obtain forecast information for the time period from noon to 3 o'clock on a Sunday in early August, It can be determined, for example, from the average value over several years of the power demand history. Furthermore, since the amount of power demanded varies depending on the weather, predictive information on the amount of power demanded is required in consideration of future weather prediction information (weather forecast). For example, to obtain predicted power demand information for the time period from noon to 3 o'clock on a Sunday in early August, it is obtained from the weather forecast for the period from noon to 3 o'clock on that date and time.
  • future weather prediction information weather forecast
  • the power supply amount prediction information is acquired for each predetermined time period (every hour, every 3 hours, etc.) based on future weather prediction information (weather forecast). This is because power generation using variable renewable energy is greatly affected by the weather. For example, if you want to obtain predicted power supply amount for the time period from noon to 3 o'clock on a certain Sunday in early August, you will obtain the predicted power supply amount from the weather forecast for the period from noon to 3 o'clock on that date and time. . Naturally, the operation schedule of the power generation equipment 23 (how much power it will generate at a certain time on a certain day) is also taken into consideration.
  • the hydrogen supply and demand forecast information acquisition unit 62 obtains forecast information on the hydrogen supply amount and hydrogen demand amount in the hydrogen supply network 30 managed by the hydrogen supply system management device 50 (step S2).
  • the range managed by the hydrogen supply system management device 50 is preferably a range that can be managed by the hydrogen consumer 39 and the power consumer using data on the power transmission and distribution business of the power supply network 20. In other words, it is a range where the regional characteristics of electricity supply and hydrogen demand can be mutually understood, and the range area is not a general size, but changes depending on the situation of hydrogen demand and electricity supply.
  • the amount of hydrogen supplied in the hydrogen supply network 30 is the amount of hydrogen that can be supplied to consumers, that is, the amount of hydrogen that can be supplied from each hydrogen production facility 41 to the hydrogen supply network 30.
  • This prediction information of the hydrogen supply amount and hydrogen demand amount is prediction information for each predetermined time period of the day (every hour, every 3 hours, etc.).
  • This predetermined time slot corresponds to the predetermined time slot in step S1 (the time slot boundaries match).
  • the predicted information on hydrogen demand is based on the past history of hydrogen demand in the hydrogen supply network 30 corresponding to the calendar. That is, it is predicted from the history of past hydrogen demand accumulated in the auxiliary storage device 54, paying attention to the calendar.
  • the amount of hydrogen demanded varies depending on whether it is a weekday, weekend, or holiday, and also varies depending on the season. Furthermore, hydrogen demand also varies depending on the time of the day.
  • the predicted information on the hydrogen demand may be determined by taking future weather forecast information (weather forecast) into account.
  • the predicted information on the amount of hydrogen supply can be obtained for each predetermined time period (every hour, every three hours, etc.) from the predicted information on the amount of power supplied and the amount of power demanded in the power supply network 20. That is, when the amount of power supplied in the power supply network 20 is insufficient compared to the amount of power demanded, the hydrogen generator 31 does not generate much hydrogen. On the other hand, if the amount of power supplied in the power supply network 20 is excessive compared to the amount of power demanded, hydrogen will be generated using the surplus power, so hydrogen can be actively supplied from the hydrogen production facility 41. Furthermore, the larger the surplus power, the larger the amount of hydrogen that can be supplied.
  • the hydrogen supply adjustment unit 63 determines the amount of hydrogen to be supplied from each hydrogen production facility 41 to the hydrogen supply network 30 based on the prediction information obtained in S1 and S2 (step S3). Specifically, the hydrogen supply adjustment unit 63 adjusts the amount of hydrogen produced by the hydrogen generator 31 (hydrogen production device), the amount of hydrogen stored in the governor tank 42, and the hydrogen supply network based on the prediction information obtained in S1 and S2. 30 (gas grid) is determined for each hydrogen production facility. In order to determine from which hydrogen production facility 41 how much hydrogen to supply to the hydrogen supply network 30, the hydrogen supply adjustment unit 63 uses the location information of the hydrogen production facility 41 and the location information of the hydrogen consumer 39.
  • the hydrogen supply adjustment unit 63 notifies and instructs each hydrogen production facility 41, and in some cases, each hydrogen consumer 39, of the details of the decision made in S3 via the communication unit 64, and Supply or demand and supply is adjusted (step S4). How to specifically adjust the supply and demand of hydrogen will be explained next.
  • the hydrogen supply adjustment unit 63 determines that the amount of power provided for hydrogen production in the power supply network 20 is a predetermined amount (excess power) based on the power supply and power demand forecast information acquired by the power supply and demand forecast information acquisition unit 61.
  • the surplus hydrogen is , notifies each hydrogen production facility 41 to store it in the governor tank 42 (tank). Additionally, notification is given to the hydrogen consumers 39 to encourage them to actively consume hydrogen. In this case, if the governor tank 42 is still full, no more surplus power is supplied to either hydrogen production or the power supply network 20.
  • each hydrogen production facility 41 is configured to actively supply hydrogen produced by the hydrogen generation device 31 directly to the hydrogen supply network 30. inform. In this case, if it is determined that the hydrogen demand is still insufficient, an instruction is given to also supply the hydrogen stored in the governor tank 42 to the hydrogen supply network 30.
  • the hydrogen supply adjustment unit 63 determines that the amount of power provided for hydrogen production in the power supply network 20 is low by a predetermined amount (power shortage) based on the power supply and power demand forecast information acquired by the power supply and demand forecast information acquisition unit 61. If so, do the following: First, when it is determined that the hydrogen demand amount is greater than the amount of hydrogen produced by the hydrogen generator 31 based on the hydrogen supply amount and hydrogen demand prediction information acquired by the hydrogen supply and demand prediction information acquisition unit 62, hydrogen is stored in the governor tank 42. Each hydrogen production facility 41 is instructed to supply hydrogen to the hydrogen supply network 30.
  • the hydrogen generator 31 when it is determined that the amount of hydrogen demanded is less than the amount of hydrogen produced by the hydrogen generator 31, the hydrogen generator 31 does not actively produce hydrogen, and the amount of hydrogen supplied from the governor tank 42 to the hydrogen supply network 30.
  • Each hydrogen production facility 41 is also instructed to limit the number of hydrogen production facilities.
  • the hydrogen supply system management device 50 instructs the hydrogen supply and demand adjustment to be performed with sufficient time in advance in order to prepare the hydrogen production equipment 41 and the hydrogen consumer 39. That is, the process shown in FIG. 5 for the time slot is completed sufficiently before the time slot when the hydrogen supply and demand adjustment is performed in the hydrogen supply network 30.
  • the power supply and demand in the power supply network 20 and the hydrogen supply and demand in the hydrogen supply network 30 are predicted in advance, and the hydrogen supply and demand in the hydrogen supply network 30 is predicted. Balance can be adjusted appropriately.
  • these supply and demand forecasts are made in detail to maintain the balance between supply and demand of hydrogen in the hydrogen supply network 30. It can be finely adjusted. Specifically, when there is surplus power available for hydrogen production in the power supply network 20, hydrogen produced by the hydrogen generator 31 is stored in the governor tank 42 if the demand for hydrogen is low. On the other hand, when there is little surplus power available for hydrogen production in the power supply network 20 and there is a large demand for hydrogen, the hydrogen stored in the governor tank 42 covers the demand for hydrogen. Furthermore, if hydrogen production by the hydrogen generator 31 is excessive with respect to hydrogen demand, the hydrogen demander 39 is instructed to actively consume hydrogen. These means can appropriately adjust the supply and demand balance of hydrogen in the hydrogen supply network 30.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a hydrogen supply system to which the second embodiment is applied.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment are used for members, equipment, etc. that are common to those in the first embodiment, and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that a gas supply network 60 (gas grid) is used instead of the hydrogen supply network 30.
  • the gas supply network 60 is a supply network for a predetermined mixed gas, and is a network that supplies the gas consumer 82 with a mixed gas in which hydrogen is mixed with a predetermined gas.
  • a gas consumer is a hydrogen or mixed gas consumer.
  • the predetermined gas is, for example, city gas whose main component is methane.
  • the gas supply network 60 is, for example, a city gas supply network, and supplies a mixed gas in which hydrogen is mixed with city gas to the gas consumer 82.
  • the gas supply network 60 also supplies a mixed gas, such as LNG (Liquid Natura Gas) as a predetermined gas to each factory in a factory area, to each factory, which is a gas consumer 82, by mixing hydrogen with gasified natural gas or the like. It may also be a supply network.
  • LNG Liquid Natura Gas
  • a predetermined gas such as city gas, in which mixed gas flows through the high-pressure piping 33 and medium-pressure piping 34 of the gas supply network 60, is supplied to the gas supply equipment 71 (LNG tank in FIG. 6) connected to the high-pressure piping 33. ) is supplied to the gas supply network 60 after the supply amount is adjusted by the regulating valve 44 connected to the gas supply equipment 71. That is, the gas supply equipment 71 is connected to the high pressure pipe 33 via the regulating valve 44 (the LNG evaporator and the like are not shown).
  • hydrogen is supplied from the hydrogen production facility 41 to the hydrogen supply network 30 as in the first embodiment, and a predetermined gas and hydrogen are mixed in the gas supply network 60 to form a mixed gas.
  • a router 72 is connected to the connection pipe 35. This router 72 sets the hydrogen concentration in the mixed gas to a predetermined concentration when the high pressure gas in the high pressure pipe 33 becomes the medium pressure gas in the medium pressure pipe 34.
  • the router 72 has a hydrogen separation membrane, and hydrogen at a predetermined concentration is separated from the high pressure gas and supplied to the medium pressure pipe 34.
  • a gas consumer 82 having a router 72 on the pipe 43 connected to the medium pressure pipe 34 is also partially illustrated.
  • the hydrogen concentration of the mixed gas flowing through the high-pressure piping 33 and the medium-pressure piping 34 is constant, but gas consumers 82 who require a mixed gas with a different hydrogen concentration use such a router 72. is used to adjust the hydrogen concentration of the mixed gas to a desired hydrogen gas concentration, and the mixed gas is supplied.
  • the second embodiment is different from the hydrogen supply network 30 of the first embodiment in that the gas supply network 60 supplies hydrogen in the form of a mixed gas.
  • the hydrogen supply and demand balance in the gas supply network 60 can be adjusted using the hydrogen supply system management device 50, which basically has the same configuration and processing as in the first embodiment. can.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • each of the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be partially or entirely realized by hardware, for example, by designing an integrated circuit.
  • each of the configurations, functions, etc. described above may be realized by software by having a processor interpret and execute programs that realize the respective functions.
  • Information such as programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
  • control lines and information lines are shown that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the product. In reality, almost all configurations can be considered to be interconnected.
  • Electricity supply network 30 Hydrogen supply network (gas grid) 31 Hydrogen production equipment 39 Hydrogen consumer 41 Hydrogen production equipment 42 Governor tank (tank) 50 Hydrogen supply system management device 60 Gas supply network (gas grid) 61 Electricity supply and demand forecast information acquisition unit 62 Hydrogen supply and demand forecast information acquisition unit 63 Hydrogen supply adjustment unit 82 Gas consumer

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Abstract

複数の水素製造設備と、水素製造装置で生成した水素を需要家に配送するガスグリッドと、を備える水素供給システムの管理装置（５０）であって、再生可能エネルギーによって発電するものを含む複数の発電設備による発電で電力需要者に電力供給を行ない水素製造設備に水素製造用の電力を供給する電力供給網における電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得する電力需給予測情報取得部（６１）と、ガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得する水素需給予測情報取得部（６２）と、電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、複数の水素製造設備からガスグリッドへの水素の供給量を決定する水素供給調整部（６３）と、を備えている。

Description

水素供給システムの管理装置及び水素供給調整方法
　本発明は、水素供給システムの管理装置及び水素供給調整方法に関する。
　近年、主要な温室効果ガスであるＣＯ2の排出を実質ゼロにするカーボンニュートラル社会の構築に向けたシステム改革が進んでいる。ＣＯ2の排出削減には、太陽光発電や風力発電といった変動再生可能エネルギー（Variable Renewable Energy：ＶＲＥ）の変動をエネルギー需要と協調するシステム構築が不可欠である。このようなエネルギーの需要とその供給とを協調する手段の一つにエネルギー変換技術があり、特に余剰エネルギーを水素に変換して蓄積し、エネルギー等として使用する技術は注目されている。
　係る技術の背景技術として、特開２０１８－１３３９３９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「再生可能エネルギーの余剰電力を蓄電し、蓄電した蓄電量を用いて放電電力として出力する蓄電池と、余剰電力および放電電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置によって製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置の水素を利用して発電し、発電した発電電力を需要家負荷に供給する燃料電池と、蓄電池の電力、水素製造装置の消費電力、燃料電池の発電電力および買電電力について第１の所定条件が成り立つようにし、水素製造装置の水素製造量、水素貯蔵装置の水素貯蔵量および燃料電池の水素消費量について第２の所定条件が成り立つようにし、第１および第２の所定条件が成り立つ範囲内で、蓄電池、水素製造装置、水素貯蔵装置および燃料電池各々の出力を決定する制御装置と、を備える。」と記載されている（要約参照）。
特開２０１８－１３３９３９号公報
　しかし、特許文献１に開示の技術は、水素を様々な水素需要家に供給する水素供給網において水素の需要と供給とのバランスを調整するという観点からは改善の余地があった。
　そこで、本発明は、水素を様々な水素需要家に供給するガスグリッドにおいて水素の需要と供給とのバランスを調整することができる水素供給システムの管理装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、複数の水素製造設備と、前記水素製造設備で生成した水素を需要家に配送するガスグリッドと、を備える水素供給システムの管理装置であって、再生可能エネルギーによって発電するものを含む複数の発電設備による発電で電力需要者に電力供給を行ない前記水素製造設備に水素製造用の電力を供給する電力供給網における電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得する電力需給予測情報取得部と、前記ガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得する水素需給予測情報取得部と、前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、前記複数の水素製造設備から前記ガスグリッドへの水素の供給量を決定する水素供給調整部と、を備えている。
　本発明によれば、水素を様々な水素需要家に供給するガスグリッドにおいて水素の需要と供給とのバランスを調整することができる水素供給システムの管理装置を提供することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本実施例１の対象となる電力供給網の一例を示す模式図である。 本実施例１の対象となる水素供給システムの一例を示す模式図である。 本実施例１に係る水素供給システムの管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施例１に係る水素供給システムの管理装置の機能ブロック図である。 本実施例１に係る水素供給システムの管理装置が実行する処理を説明するフローチャートである。 本実施例２の対象となる水素供給システムの一例を示す模式図である。
　以下、本発明の実施例（実施形態）について図面を用いて説明する。
　図１は、本実施例１の対象となる電力供給網の一例を示す模式図である。電力供給網(電力グリッド)２０には、複数の発電設備が接続されている。電力供給網２０は、これらの発電設備で発電した電力を電力需要者に供給するネットワークである。その複数の発電設備の少なくとも一部は、変動再生可能エネルギー（Variable Renewable Energy：ＶＲＥ）に基づいて発電を行う発電設備である。本実施例１では、変動再生可能エネルギーに基づいて発電を行う発電設備である太陽光発電設備２１（主にメガソーラーを想定）、風力発電設備２２がそれぞれ複数、電力供給網２０に設置されている。発電設備２３は、変動再生可能エネルギーに基づいて発電を行う発電設備以外の発電設備、例えば、火力発電設備や原子力発電設備等を包括的に示したものである。発電設備２３は、必ずしも電力供給網２０を構成していなくてもよい。送配電設備２４は、電力供給網２０で発電された電力の送配電を行う設備を包括的に図示している。
　電力管理システム２５は、各発電設備や送配電設備２４と、インターネット等の通信ネットワーク２６を介して通信可能であり、電力供給網２０内の電力需給の包括的な調整を行うコンピュータシステムである。太陽光発電設備２１、風力発電設備２２のうちの少なくとも一部は、電力管理システム２５からの指示等に基づき、電力供給網２０での電力の需要に際して供給が過剰となった際には、余剰分の電力を、各水素発生装置３１に供給する。水素発生装置３１は、その余剰電力を電源として水を電気分解して水素を発生させる設備である。
　図２は、水素供給システムの一例を示す模式図である。水素供給システムは、ガスを需要家に配送するガスグリッドと、複数の水素製造設備４１を備える。なお、本実施例１では、ガスグリッドとして、水素を導管で需要家に配送する水素供給網３０を例に説明する。水素供給網３０には、複数の水素製造設備４１と、水素の需要者である複数の水素需要家３９とが接続されている。
　水素供給網３０には、高圧の水素が流通する高圧配管３３と、中圧の水素が流通する中圧配管３４と、この両者を連結する接続配管３５とを備えている。接続配管３５と中圧配管３４との接続部には水素供給手段（調整弁）４４が設けられている。高圧配管３３には、水素製造設備４１から直接的に水素ガスが供給され、高圧配管３３内は比較的高圧の水素ガスが流通する。中圧配管３４は、接続配管３５を介して高圧配管３３から水素ガスの供給を受けるが、その際、高圧配管３３からの水素ガスは水素供給手段４４により中圧に減圧され、中圧配管３４内は比較的中圧の水素ガスが流通する。
　なお、本実施例１では、ガスグリッドとして水素供給網３０を例に説明したが、水素供給網３０ではなく、都市ガスや天然ガスのガスグリッドでもよい。この場合は、都市ガスや天然ガスのガスグリッドに水素を混合して需要家に配送することになる。
　各水素製造設備４１は、前記の水素発生装置（水素製造装置）３１と、水素発生装置３１で製造した水素を一時貯蔵するガバナタンク４２と、水素発生装置で生成した水素を水素供給網３０に注入する水素供給手段４４と、を備えている。水素供給手段４４としては、例えば調整弁を用いることができる。各水素製造設備４１は、配管４３によって高圧配管３３と接続され、水素発生装置３１で製造した水素を直接、または、ガバナタンク４２に貯蔵した水素を、高圧配管３３側に供給できる。水素センサ８１は、水素製造設備４１にそれぞれ設けられ、水素製造設備４１側から高圧配管３３側に供給する水素の有無や単位時間当たりの量を検出する。配管４３と高圧配管３３との接続部には、配管４３から高圧配管３３への水素の供給の有無や単位時間当たりの水素の供給量を調節する調整弁４４が設けられている。高圧配管３３の調整弁４４の近傍には、水素濃度を検出する濃度センサ４５が設けられ、水素製造設備４１から高圧配管３３に水素を供給することで、高圧配管３３内の水素濃度がどのように変動するかをモニタすることができる。
　高圧配管３３、中圧配管３４と、各水素需要家３９との間も配管４３で接続され、その高圧配管３３、中圧配管３４側の接続部には、濃度センサ４５が設けられている。この濃度センサ４５は、水素需要家３９に供給される水素の濃度をモニタすることができる。高圧配管３３から比較的高圧の水素ガスの供給を受ける水素需要家３９は、比較的大口の水素需要者であり、例えば、工場等である。中圧配管３４から比較的中圧の水素ガスの供給を受ける水素需要家３９は、比較的小口の需要者であり、例えば水素を燃料とする車両に水素の供給を行う水素ステーションや、空調をコジェネレーションシステムで行うデパート、ホテル等である。以上のとおり、水素供給網３０は、純粋に水素のみを水素需要家３９に供給するネットワークである。
　ところで、前記特許文献１の技術では、再生可能エネルギーの余剰電力で水素を生成してはいる。しかし、特許文献１の技術は、あくまで単一の建物内で生成するエネルギーと消費するエネルギーとの需給のマッチングについて考慮しているのみである。すなわち、前記の電力供給網２０の例のようなネットワークでの電力の需要と供給、さらには、前記の水素供給網３０の例のようなネットワークでの水素の需要と供給をそれぞれ考慮して、ネットワーク内での水素の需給の調整を行おうというものではなかった。すなわち、特許文献１の技術は、分散独立電源の一部として水素製造を位置づけているにとどまる点で、改善の余地がある。
　以下では、このような課題を解決する本実施例１の手段や作用効果について説明する。
　図３は、本実施例１に係る水素供給システムの管理装置５０のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示すように、水素供給システムの管理装置５０は、プロセッサ５１と、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）５２と、主記憶装置５３と、補助記憶装置５４と、入出力Ｉ／Ｆ５５と、上記した各モジュールを通信可能に接続するバス５６と、を有する。水素供給システムの管理装置５０は、１台のサーバ等のコンピュータであってもよいし、複数台のサーバ等のコンピュータが連携して、各種機能を提供してもよい。
　プロセッサ５１は、水素供給システムの管理装置５０の各部の動作の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。プロセッサ５１は、補助記憶装置５４に記憶されたプログラム５７を主記憶装置５３の作業領域に実行可能に展開する。主記憶装置５３は、プロセッサ５１が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置５３は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等である。補助記憶装置５４は、各種のプログラム、および各種のデータを記憶する。補助記憶装置５４は、例えば、ＯＳ（Operating System）、プログラム５７を含む各種プログラム、各種テーブル等を記憶する。補助記憶装置５４は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ソリッドステートドライブ装置、ハードディスク（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）装置等である。なお、プログラム５７は、インターネット等を介して所定のロケーションからダウンロードして補助記憶装置５４にセットアップしてもよいし、プログラム５７を記憶している所定の記憶媒体から当該プログラム５７を読み取って補助記憶装置５４にセットアップしてもよい。
　通信Ｉ／Ｆ５２は、インターネット等のネットワークを介して外部と通信を行うためのインターフェースである。入出力Ｉ／Ｆ５５は、入出力Ｉ／Ｆ５５に接続される入力デバイスを操作する管理者からの操作指示等を受け付ける。入力デバイスは、例えば、キーボード、タッチパネル、マウス、マイクロフォン等である。また、入出力Ｉ／Ｆ５５には、例えば、ＬＣＤ、ＥＬ（Electroluminescence）パネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスを接続することが可能である。入出力Ｉ／Ｆ５５は、プロセッサ５１で処理されるデータや情報、主記憶装置５３や補助記憶装置５４に記憶されるデータや情報を出力デバイスに出力する。
　通信Ｉ／Ｆ５２は、水素供給システムの管理装置５０と、電力管理システム２５、各水素製造設備４１、各水素需要家３９等との通信を可能とする。
　図４は、水素供給システムの管理装置５０の機能ブロック図である。水素供給システムの管理装置５０は、プログラム５７に従って次のような処理を実行する。電力需給予測情報取得部６１は、電力供給網２０における電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得する（電力需給予測情報取得工程）。電力需給予測情報取得部６１は、自ら当該予測情報を生成してもよいが、本例では電力管理システム２５から当該予測情報を取得する。水素需給予測情報取得部６２は、水素供給網３０における水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得する（水素需給予測情報取得工程）。本例では、水素需給予測情報取得部６２が自ら当該予測情報を求めている。水素供給調整部６３は、前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、各水素製造設備４１から水素供給網３０への水素の供給を調整する（水素供給調整工程）。通信部６４は、通信Ｉ／Ｆ５２を介して、電力管理システム２５、各水素製造設備４１、各水素需要家３９等との通信を行う。
　図５は、水素供給システムの管理装置５０が実行する処理を説明するフローチャートである。まず、電力需給予測情報取得部６１は、電力供給網２０における電力供給量及び電力需要量の予測情報を電力管理システム２５から取得する（ステップＳ１）。この電力供給量及び電力需要量の予測情報は、一日の所定の時間帯ごと（１時間ごと、３時間ごと等）の予測情報である。
　また、電力需要量の予測情報は、暦に対応した電力供給網２０における過去の電力需要量の履歴に基づいている。すなわち、電力管理システム２５に蓄積されている過去の電力需要量の履歴から、暦に注目して予測されたものである。すなわち、電力需要量は平日か土日又は祭日かによって異なるし、季節によっても異なる。さらに、電力需要量は一日の時間帯によっても異なる。よって、例えば、ある８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の電力需要量の予測情報を求めるのであれば、例えば、過去の８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の電力需要量の履歴の例えば数年分の平均値によって求めることができる。また、電力需要量は天候によっても異なるため、将来の気象予測情報（天気予報）も加味して電力需要量の予測情報は求められている。例えば、ある８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の電力需要量の予測情報を求めるのであれば、当該日時の正午から３時までの天気予報から求める。
　電力供給量の予測情報は、将来の気象予測情報（天気予報）に基づいて、所定の時間帯ごと（１時間ごと、３時間ごと等）の予測情報を習得する。これは、変動再生可能エネルギーによる発電は、天候に大きく左右されるからである。例えば、ある８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の電力供給量の予測情報を求めるのであれば、当該日時の正午から３時までの天気予報から電力供給量の予測情報を求める。また、発電設備２３の稼働予定（ある日のある時間帯にどの程度の発電量で運転するのか）も当然考慮される。
　次に、水素需給予測情報取得部６２は、水素供給システムの管理装置５０が管理する水素供給網３０における水素供給量及び水素需要量の予測情報を求める（ステップＳ２）。ここで、水素供給システムの管理装置５０が管理する範囲とは、水素需要家３９と電力需要家が電力供給網２０の送配電事業のデータで管理可能な範囲が望ましい。すなわち、電力供給と水素需要の地域性が相互に把握できる範囲であり、一概の広さではなく、水素需要、電力供給の状況によって範囲面積は変化する。ここで、水素供給網３０における水素供給量とは、需要家への水素供給可能量、すなわち各水素製造設備４１から水素供給網３０への水素供給可能量である。この水素供給量及び水素需要量の予測情報は、一日の所定の時間帯ごと（１時間ごと、３時間ごと等）の予測情報である。この所定の時間帯は、ステップＳ１における所定の時間帯と対応している（時間帯の区切りが合致している）。
　水素需要量の予測情報は、暦に対応した水素供給網３０における過去の水素需要量の履歴に基づいている。すなわち、補助記憶装置５４に蓄積されている過去の水素需要量の履歴から、暦に注目して予測されたものである。すなわち、水素需要量は平日か土日又は祭日かによって異なるし、季節によっても異なる。さらに、水素需要量は一日の時間帯によっても異なる。よって、例えば、ある８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の水素需要量の予測情報を求めるのであれば、例えば、過去の８月上旬の日曜日の正午から３時までの時間帯の水素需要量の履歴の例えば数年分の平均値によって求めることができる。また、水素需要量は天候によっても異なることがあるため（水素を冷暖房に用いる場合等）、将来の気象予測情報（天気予報）も加味して水素需要量の予測情報は求めてもよい。
　水素供給量の予測情報は、電力供給網２０における電力供給量及び電力需要量の予測情報から、所定の時間帯ごと（１時間ごと、３時間ごと等）に求めることができる。すなわち、電力供給網２０における電力供給量が電力需要量に比べて不足気味の場合は、水素発生装置３１で水素はあまり生成されない。一方、電力供給網２０における電力供給量が電力需要量に比べて過剰な場合は余剰電力で水素が生成されることになるので、水素製造設備４１からの水素の供給は積極的に行える。また、この余剰電力が大きいほど供給可能な水素の量も多いこととなる。
　そして、水素供給調整部６３は、Ｓ１,Ｓ２で得られた予測情報に基づいて、各水素製造設備４１から水素供給網３０への水素の供給量を決定する（ステップＳ３）。具体的には、水素供給調整部６３は、Ｓ１,Ｓ２で得られた予測情報に基づいて、水素発生装置３１（水素製造装置）の水素製造量、ガバナタンク４２への水素貯蔵量、水素供給網３０（ガスグリッド）への水素注入量を、水素製造設備毎に決定する。どこの水素製造設備４１から、どのくらいの量の水素を水素供給網３０に供給するかを決定するためは、水素供給調整部６３は、水素製造設備４１の位置情報、水素需要家３９の位置情報、水素製造設備４１が設置されたエリア毎の電力の需給バランス等の情報も利用することが好ましい。
　次に、水素供給調整部６３は、通信部６４を介して、Ｓ３で行った決定の内容を各水素製造設備４１、場合によっては各水素需要家３９に対して報知して指示し、水素の供給又は需給の調整を行う（ステップＳ４）。
　具体的に水素の需給をどのように調整するのかについては次に説明する。水素供給調整部６３は、電力需給予測情報取得部６１が取得した電力供給量及び電力需要量の予測情報により、電力供給網２０で水素の製造に供する電力が所定程度多い（電力過剰）と判断した場合は、次のようにする。まず、水素需給予測情報取得部６２が取得した水素供給量及び水素需要量の予測情報により、水素需要量に比べて製造される水素の供給量が多いと判断したときは、余剰分の水素を、ガバナタンク４２（タンク）に貯蔵するように各水素製造設備４１に報知する。また、水素需要家３９に積極的に水素を消費するように促す報知をする。この場合に、それでもガバナタンク４２が満杯になったときは、それ以上の余剰の電力は、水素製造にも電力供給網２０にも供しないようにする。一方、水素の供給量が多いが水素需要量も多いと判断したときは、水素発生装置３１で製造した水素を、直接、水素供給網３０に積極的に供給するように各水素製造設備４１に報知する。この場合に、それでも水素需要量に足りないと判断したときは、ガバナタンク４２に貯蔵している水素も水素供給網３０に供給するように指示する。
　水素供給調整部６３は、電力需給予測情報取得部６１が取得した電力供給量及び電力需要量の予測情報により、電力供給網２０で水素の製造に供する電力が所定程度少ない（電力過少）と判断したときは、次のようにする。まず、水素需給予測情報取得部６２が取得した水素供給量及び水素需要量の予測情報により、水素需要量が水素発生装置３１で製造する水素の量より多いと判断したときは、ガバナタンク４２に貯蔵している水素を水素供給網３０に供給するように各水素製造設備４１に指示する。一方、水素需要量が水素発生装置３１で製造する水素の量より少ないと判断したときは、水素発生装置３１で積極的な水素製造は行わず、ガバナタンク４２から水素供給網３０に供給する水素量も制限するように各水素製造設備４１に指示する。
　なお、これらの水素供給システムの管理装置５０による水素の需給調整の指示は、水素製造設備４１、水素需要家３９の準備の都合上、事前に充分に余裕をもって行うことが望ましい。すなわち、水素の需給調整を水素供給網３０において実施する時間帯よりも十分に前に当該時間帯を対象とした図５の処理を終えておく。
　以上説明した本実施例１の水素供給システムの管理装置５０によれば、電力供給網２０での電力需給や水素供給網３０での水素需給をあらかじめ予測して、水素供給網３０における水素の需給バランスを適切に調整することができる。
　特に、これらの需給予測を一日の所定の時間帯ごと（１時間ごととか３時間ごと等）に行っているので、これらの需給予測をきめ細かに行い、水素供給網３０における水素の需給バランスをきめ細かに調整することができる。
　具体的には、電力供給網２０で水素製造に回せる余剰電力があるときは、水素需要が少なければ水素発生装置３１で製造した水素をガバナタンク４２に貯蔵する。一方、電力供給網２０で水素製造に回せる余剰電力が少ないときは、水素需要が多ければガバナタンク４２に貯蔵している水素で水素需要を賄う。また、水素需要に対して水素発生装置３１での水素製造が過剰な場合は、水素需要家３９に積極的な水素の消費を指示する。これらの手段によって適切に水素供給網３０における水素の需給バランスの調整を行うことができる。
　図６は、本実施例２の対象となる水素供給システムの一例を示す模式図である。本実施例２において実施例１と共通の部材、設備等には実施例１と共通の符号を用いて、詳細な説明は省略する。本実施例２が実施例１と異なるのは、水素供給網３０に代えてガス供給網６０（ガスグリッド）を用いている点である。
　ガス供給網６０は、所定の混合ガスの供給網であり、水素を所定のガスに混合した混合ガスをガス需要家８２に供給するネットワークである。ガス需要家とは、水素又は混合ガスの需要家である。所定のガスとは、例えばメタンを主成分とする都市ガスである。この場合、ガス供給網６０は、例えば都市ガスの供給網であり、都市ガスに水素を混合した混合ガスをガス需要家８２に供給する。また、ガス供給網６０は、例えば工場地帯で各工場に所定のガスとしてのＬＮＧ（Liquified Natura Gas）がガス化した天然ガス等に水素を混合した混合ガスをガス需要家８２である各工場に供給するネットワークであってもよい。
　このようにガス供給網６０の高圧配管３３、中圧配管３４には混合ガスが流通する都市ガス等の所定のガスは、高圧配管３３に接続されたガス供給設備７１（図６ではＬＮＧタンクと記載）からこのガス供給設備７１に接続されている調整弁４４による供給量の調整を受けてガス供給網６０に供給される。つまり、ガス供給設備７１は調整弁４４を介して高圧配管３３に接続されている（ＬＮＧの蒸発器等の図示は省略）。一方、水素製造設備４１からは実施例１と同様に水素が水素供給網３０に供給され、ガス供給網６０で所定のガスと水素が混合して混合ガスとなる。
　接続配管３５にはルータ７２が接続されている。このルータ７２は、高圧配管３３の高圧ガスが中圧配管３４の中圧ガスになるときに混合ガス中の水素濃度を予め定められた濃度とする。ルータ７２は水素分離膜を有しており、予め定められた濃度の水素が高圧ガスから分離されて中圧配管３４に供給される。
　また、中圧配管３４と接続される配管４３にルータ７２を備えているガス需要家８２も一部に図示している。一般的には高圧配管３３、中圧配管３４に流通する混合ガスの水素濃度は一定であるが、これとは異なる水素濃度の混合ガスを必要とするガス需要家８２は、このようなルータ７２を用いて所望の水素ガス濃度となるように混合ガスの水素濃度を調節して当該混合ガスの供給を受ける。
　本実施例２においては、ガス供給網６０が混合ガスという形態で水素を供給するという点が実施例１の水素供給網３０とは異なっている。しかし、このような形態のガス供給網６０でも基本的に実施例１の同様の構成、処理の水素供給システムの管理装置５０を用いてガス供給網６０における水素の需給バランスの調整を行うことができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれ機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又はＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
　２０　　電力供給網
　３０　　水素供給網（ガスグリッド）
　３１　　水素製造装置
　３９　　水素需要家
　４１　　水素製造設備
　４２　　ガバナタンク（タンク）
　５０　　水素供給システムの管理装置
　６０　　ガス供給網（ガスグリッド）
　６１　　電力需給予測情報取得部
　６２　　水素需給予測情報取得部
　６３　　水素供給調整部
　８２　　ガス需要家

Claims (16)

  1. 　複数の水素製造設備と、前記水素製造設備で生成した水素を需要家に配送するガスグリッドと、を備える水素供給システムの管理装置であって、
    　再生可能エネルギーによって発電するものを含む複数の発電設備による発電で電力需要者に電力供給を行ない前記水素製造設備に水素製造用の電力を供給する電力供給網における電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得する電力需給予測情報取得部と、
    　前記ガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得する水素需給予測情報取得部と、
    　前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、前記複数の水素製造設備から前記ガスグリッドへの水素の供給量を決定する水素供給調整部と、を備えていることを特徴とする水素供給システムの管理装置。
  2. 　前記水素製造設備は、水素製造装置と、前記水素製造装置で生成した水素を貯蔵するタンクと、前記水素製造装置で生成した水素を前記ガスグリッドに注入する水素供給手段と、を備え、
    　前記水素供給調整部は、前記水素製造装置の水素製造量、前記タンクへの水素貯蔵量、及び前記ガスグリッドへの水素注入量を制御する指令値を前記水素製造設備毎に算出することを特徴とする請求項１に記載の水素供給システムの管理装置。
  3. 　前記電力需給予測情報取得部は、一日の所定の時間帯ごとの前記電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得し、
    　前記水素需給予測情報取得部は、前記時間帯ごとの前記水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得し、
    　前記水素供給調整部は、前記時間帯ごとの前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、前記水素製造装置の水素製造量、前記タンクへの水素貯蔵量、前記ガスグリッドへの水素注入量を制御する指令値を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  4. 　前記水素需給予測情報取得部は、暦に対応した過去の前記水素需要量の履歴に基づいて前記水素需要量を予測して水素需要量の前記予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  5. 　前記水素需給予測情報取得部は、暦に対応した過去の前記水素需要量の一日の所定の前記時間帯ごとの履歴に基づいて前記水素需要量を前記時間帯ごとに予測して前記水素需要量の予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項３に記載の水素供給システムの管理装置。
  6. 　前記電力需給予測情報取得部は、暦に対応した過去の前記電力需要量の履歴に基づいて前記電力需要量を予測した前記電力需要量の予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  7. 　前記電力需給予測情報取得部は、暦に対応した過去の前記電力需要量の一日の所定の前記時間帯ごとの履歴に基づいて前記電力需要量を前記時間帯ごとに予測した前記電力需要量の予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項３に記載の水素供給システムの管理装置。
  8. 　前記電力需給予測情報取得部は、将来の気象予測情報に基づいて前記電力供給量を予測した前記電力供給量の予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  9. 　前記電力需給予測情報取得部は、一日の所定の前記時間帯ごとの将来の気象予測情報に基づいて前記電力供給量を前記時間帯ごとに予測した前記電力需要量の予測情報を取得する、ことを特徴とする請求項３に記載の水素供給システムの管理装置。
  10. 　前記水素供給調整部は、前記電力需給予測情報取得部が取得した前記電力供給量及び電力需要量の予測情報により前記電力供給網で前記水素の製造に供する電力が所定程度多いと判断し、前記水素需給予測情報取得部が取得した前記水素供給量及び水素需要量の予測情報により前記水素需要量に比べて製造される前記水素の供給量が多いと判断したときは、余剰分の前記水素を当該水素を貯蔵するタンクに貯蔵するように各前記水素製造設備に報知すること、を特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  11. 　前記水素供給調整部は、前記電力需給予測情報取得部が取得した前記電力供給量及び電力需要量の予測情報により前記電力供給網で前記水素の製造に供する電力が所定程度多いと判断し、前記水素需給予測情報取得部が取得した前記水素供給量及び水素需要量の予測情報により前記水素需要量に比べて製造される前記水素の供給量が多いと判断したときは、前記ガスグリッドから水素供給を受ける需要家に積極的に前記水素を消費するように促す報知をすること、を特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  12. 　前記水素供給調整部は、前記電力需給予測情報取得部が取得した前記電力供給量及び電力需要量の予測情報により前記電力供給網で前記水素の製造に供する電力が所定程度多いと判断し、前記水素需給予測情報取得部が取得した前記水素供給量及び水素需要量の予測情報により前記水素需要量に比べて製造される前記水素の供給量が多いと判断したときは、前記ガスグリッドから水素供給を受ける水素需要家に積極的に前記水素を消費するように促す報知をすること、を特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  13. 　前記水素需給予測情報取得部は、前記水素だけを水素供給を受ける水素需要家に供給する前記ガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得すること、を特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  14. 　前記水素需給予測情報取得部は、前記水素を所定のガスに混合した混合ガスの形態で前記水素を水素供給を受ける水素需要家に供給する前記ガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得すること、を特徴とする請求項２に記載の水素供給システムの管理装置。
  15. 　変動再生可能エネルギーによって発電するものを含む複数の発電設備による発電で電力需要者に電力供給を行う電力供給網における電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得する電力需給予測情報取得工程と、
    　前記電力供給網における電力で水素を製造して当該水素の需要者に供給する複数の水素製造設備を備えたガスグリッドにおける水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得する水素需給予測情報取得工程と、
    　前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、前記複数の水素製造設備から前記ガスグリッドへの水素の供給量を決定する水素供給調整工程と、を備えていることを特徴とする水素供給調整方法。
  16. 　前記電力需給予測情報取得工程は、一日の所定の時間帯ごとの前記電力供給量及び電力需要量の予測情報を取得し、
    　前記水素需給予測情報取得工程は、前記時間帯ごとの前記水素供給量及び水素需要量の予測情報を取得し、
    　前記水素供給調整工程は、前記時間帯ごとの前記電力供給量及び電力需要量の予測情報並びに前記水素供給量及び水素需要量の予測情報に基づいて、前記水素製造設備に設けられた前記水素製造設備の水素製造量、前記水素製造設備で生成した水素を貯蔵するタンクへの水素貯蔵量、及び前記ガスグリッドへの水素注入量を制御する指令値を水素製造設備毎に算出する、ことを特徴とする請求項１５に記載の水素供給調整方法。
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WO2020121441A1 (ja) * 2018-12-12 2020-06-18 東芝エネルギーシステムズ株式会社 水素エネルギー制御システムおよび水素エネルギー制御システムの制御方法

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