WO2024176994A1 - 水素キャリア製造システム、制御装置及び水素キャリア製造方法 - Google Patents

水素キャリア製造システム、制御装置及び水素キャリア製造方法 Download PDF

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hydrogen carrier
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征児 前田
義教 根岸
謙二 町井
匡 清家
愛 蓑田
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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
    • G06Q50/04—Manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen carrier production system, a control device, and a hydrogen carrier production method.
  • Patent Document 1 discloses a solar power generation system equipped with a hydrogen production means for storing solar energy.
  • the solar power generation system disclosed in Patent Document 1 includes a hydrogen production means for producing hydrogen using direct current obtained by a solar power generation device, and a hydrogen storage means for converting the hydrogen obtained by the hydrogen production means into saturated hydrocarbons and storing the hydrogen.
  • one aspect of the present invention aims to produce multiple types of hydrogen carriers in parallel.
  • a hydrogen carrier production system includes a hydrogen production device that produces hydrogen using electricity, a hydrogen tank that stores the hydrogen produced by the hydrogen production device, and a plurality of hydrogen carrier production devices that convert the hydrogen stored in the hydrogen tank into different types of hydrogen carriers.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a hydrogen supply chain.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a hydrogen carrier production system.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a computer.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the setting method.
  • FIG. 6 is a graph illustrating an example of a power market price profile.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a control method.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of an operating state determination process.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operating state determination process.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a hydrogen supply chain.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a hydrogen carrier production system.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an operating state determination process.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an operating state determination process.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an operating state determination process.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a hydrogen gas generation system in a modified example.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a control device in the first modification.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a control device in the second modification.
  • One embodiment of the present invention is a hydrogen carrier production system that produces a hydrogen carrier.
  • a hydrogen carrier is a substance that changes gaseous hydrogen (hydrogen gas) into a liquid or other state that can be efficiently stored and transported.
  • the hydrogen carrier production system in this embodiment produces hydrogen gas by electrolyzing water, and produces a hydrogen carrier by changing the hydrogen gas into a liquid.
  • hydrogen gaseous hydrogen
  • Hydrophilic carriers include, for example, methylcyclohexane (MCH), ammonia (NH3), and liquid hydrogen (LH2).
  • MCH methylcyclohexane
  • NH3 ammonia
  • LH2 liquid hydrogen
  • Methylcyclohexane can be obtained by reacting toluene with hydrogen.
  • Ammonia can be obtained by reacting hydrogen with nitrogen.
  • Liquid hydrogen is made by liquefying hydrogen by cooling it below its boiling point (-253°C).
  • Hydrogen carriers can be used either by being reconverted into hydrogen through a chemical reaction such as dehydrogenation, or as is (as hydrogen carriers). Toluene obtained by dehydrogenating methylcyclohexane can be transported to the site of hydrogen carrier production and reused in the production of new methylcyclohexane. Ammonia can be used as a raw material for fertilizers, chemical products, etc. Ammonia itself can also be used as fuel. Liquid hydrogen can be used as fuel for rockets, etc.
  • hydrogen is produced using electricity derived from renewable energy. Also, in the hydrogen carrier production system of this embodiment, hydrogen is converted into hydrogen carriers using electricity derived from renewable energy. Therefore, the hydrogen carriers produced by the hydrogen carrier production system of this embodiment can be used as clean energy with reduced carbon dioxide emissions throughout the cycle from production to use.
  • the hydrogen supply chain in this embodiment will be described with reference to Fig. 1.
  • the hydrogen supply chain is a series of steps from production, transportation, and consumption of hydrogen.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a hydrogen supply chain in the case where methylcyclohexane and ammonia are produced in parallel as hydrogen carriers.
  • the hydrogen supply chain in this embodiment includes a production site R1 and a consumption site R2. At least one of hydrogen or hydrogen carriers (hereinafter abbreviated as "hydrogen, etc.") is produced at the production site R1. At the consumption site R2, hydrogen, etc. is consumed.
  • the production site R1 and the consumption site R2 may be in different countries, or different regions in the same country. There may be multiple production sites R1 and multiple consumption sites R2.
  • the transportation route of the hydrogen carrier connecting the production site R1 and the consumption site R2 may be only a land route, or may include a sea route or an air route.
  • a hydrogen carrier production system 1 At production site R1, a hydrogen carrier production system 1, an MCH tank 31-1, an ammonia tank 32-1, and a toluene tank 35-1 are installed.
  • the MCH tank 31-1 stores methylcyclohexane (an example of a first hydrogen carrier) produced by the hydrogen carrier production system 1.
  • the ammonia tank 32-1 stores ammonia (an example of a second hydrogen carrier) produced by the hydrogen carrier production system 1.
  • the toluene tank 35-1 stores toluene used in the production of methylcyclohexane.
  • the hydrogen carrier production system 1 is connected to a power transmission grid G.
  • Solar power plants S and wind power plants W which supply electricity derived from renewable energy, are connected to the power transmission grid G.
  • Thermal power plants and nuclear power plants which supply electricity derived from energies other than renewable energy, may also be connected to the power transmission grid G.
  • the hydrogen carrier production system 1 receives electricity derived from renewable energy from the solar power plant S or wind power plant W via the power transmission grid G.
  • the hydrogen carrier production system 1 produces methylcyclohexane and ammonia using electricity supplied from the power grid G.
  • the hydrogen carrier production system 1 includes a hydrogen production device 10, an MCH production device 21 (an example of a first hydrogen carrier production device), and an ammonia production device 22 (an example of a second hydrogen carrier production device).
  • the hydrogen production device 10 produces hydrogen using electricity supplied from the power grid G.
  • the MCH production unit 21 reacts the hydrogen produced by the hydrogen production unit 10 with toluene supplied from the toluene tank 35-1 to produce methylcyclohexane.
  • the methylcyclohexane produced by the MCH production unit 21 is stored in the MCH tank 31-1.
  • the ammonia production unit 22 produces ammonia by reacting the hydrogen produced by the hydrogen production unit 10 with nitrogen in the atmosphere.
  • the nitrogen can be obtained by an air separation unit or the like.
  • the ammonia produced by the ammonia production unit 22 is stored in the ammonia tank 32-1.
  • the methylcyclohexane stored in the MCH tank 31-1 and the ammonia stored in the ammonia tank 32-1 are transported from the production site R1 to the consumption site R2 by a transport means appropriate to the transport route between the production site R1 and the consumption site R2.
  • a transport means appropriate to the transport route between the production site R1 and the consumption site R2.
  • tankers are used for transporting methylcyclohexane and ammonia by sea
  • tank trucks are used for transporting methylcyclohexane and ammonia by land.
  • the transport means are not limited to these, and any means capable of transporting methylcyclohexane and ammonia safely may be used.
  • a hydrogen gas generation system 2 In the consumption location R2, a hydrogen gas generation system 2, an MCH tank 31-2, an ammonia tank 32-2, a toluene tank 35-2, and a hydrogen tank 60 are installed.
  • the MCH tank 31-2 stores methylcyclohexane transported from the production location R1.
  • the ammonia tank 32-2 stores ammonia transported from the production location R1.
  • the toluene tank 35-2 stores toluene obtained by dehydrogenating methylcyclohexane.
  • the toluene stored in the toluene tank 35-2 is transported from the consumption location R2 to the production location R1 by a transport means according to the transport route between the production location R1 and the consumption location R2.
  • the toluene transported to the production location R1 is stored in the toluene tank 35-1.
  • the hydrogen gas generation system 2 reconverts the methylcyclohexane supplied from the MCH tank 31-2 and the ammonia supplied from the ammonia tank 32-2 into hydrogen.
  • the hydrogen gas generation system 2 includes a dehydrogenation device 41, an ammonia decomposition device 42, and a hydrogen purification device 50.
  • the dehydrogenation device 41 separates the methylcyclohexane supplied from the MCH tank 31-2 into hydrogen and toluene through chemical reactions such as dehydrogenation.
  • the toluene obtained in the dehydrogenation device 41 is stored in the toluene tank 35-2.
  • the ammonia decomposition device 42 reacts the ammonia supplied from the ammonia tank 32-2 with a catalyst and separates it into hydrogen and nitrogen.
  • the ammonia decomposition device 42 may convert the ammonia into ammonia gas by vaporizing it.
  • the hydrogen purification device 50 purifies the hydrogen obtained in the dehydrogenation device 41 or the ammonia decomposition device 42 into highly pure hydrogen.
  • the hydrogen purified by the hydrogen purification device 50 is stored in the hydrogen tank 60.
  • the hydrogen stored in the hydrogen tank 60 is supplied to consumer C for consumption.
  • the hydrogen may be transported to consumer C by filling it into a container such as a hydrogen cylinder, or it may be transported via a pre-installed pipeline.
  • the ammonia gas obtained by the ammonia decomposition device 42 is supplied to consumer C and consumed.
  • the ammonia stored in the ammonia tank 32-2 may be supplied to consumer C as ammonia and consumed.
  • the consumer C is, for example, a steel mill, a power plant, a chemical plant, or a hydrogen station.
  • the consumer C may be the hydrogen gas generation system 2 itself. That is, the hydrogen or ammonia obtained by the hydrogen gas generation system 2 may be consumed inside the hydrogen gas generation system 2 or in another system that is connected to the hydrogen gas generation system 2.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment may produce liquid hydrogen instead of methylcyclohexane or ammonia, or in addition to methylcyclohexane and ammonia.
  • a liquid hydrogen tank is installed at production site R1.
  • the hydrogen carrier production system 1 also includes a liquid hydrogen production device.
  • the liquid hydrogen production device cools the hydrogen produced by the hydrogen production device 10 and produces liquid hydrogen.
  • the liquid hydrogen produced by the liquid hydrogen production device is stored in the liquid hydrogen tank.
  • the hydrogen gas generation system 2 When liquid hydrogen is produced as a hydrogen carrier, a liquid hydrogen tank is installed at consumption site R2.
  • the hydrogen gas generation system 2 also includes a liquid hydrogen vaporizer.
  • the liquid hydrogen vaporizer vaporizes the liquid hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank and reconverts it into hydrogen.
  • the hydrogen obtained by the liquid hydrogen vaporizer is supplied to consumer C and consumed.
  • the liquid hydrogen stored in the liquid hydrogen tank may be supplied to consumer C as liquid hydrogen and consumed there.
  • the hydrogen or liquid hydrogen may be consumed inside the hydrogen gas generation system 2, or in another system installed alongside the hydrogen gas generation system 2.
  • Fig. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hydrogen carrier production system in this embodiment.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment includes a hydrogen production device 10, a power distribution facility 11, a hydrogen tank 12, an MCH production device 21, an ammonia production device 22, and a control device 100.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment is also connected to an electricity market system M, a power transmission network G, an MCH tank 31, an ammonia tank 32, and a toluene tank 35 that are present in the production site R1.
  • the electricity market system M is an information processing system that manages the electricity market. In the electricity market, electricity supplied through the power transmission network G is traded.
  • the electricity market system M determines the price of electricity according to the demand and supply of electricity. In this embodiment, the electricity market system M determines the price of electricity for each electricity generation method. For example, the electricity market system M determines different prices for electricity derived from renewable energy (e.g., solar, wind, geothermal, biomass, etc.) and electricity derived from non-renewable energy (e.g., coal, oil, natural gas, nuclear power, etc.).
  • renewable energy e.g., solar, wind, geothermal, biomass, etc.
  • non-renewable energy e.g., coal, oil, natural gas, nuclear power, etc.
  • the power receiving and distribution equipment 11 receives power supplied from the power transmission network G and distributes the power to each device in the hydrogen carrier production system 1.
  • the power receiving and distribution equipment 11 can set the power to be distributed to each device.
  • the power receiving and distribution equipment 11 sets at least the power to be input to the hydrogen production device 10 based on a signal received from the control device 100.
  • the hydrogen production device 10 produces hydrogen using power input from the power receiving and distributing equipment 11.
  • the hydrogen production device 10 produces hydrogen by electrolyzing water stored in a water electrolyzer.
  • the hydrogen produced by the hydrogen production device 10 is stored in a hydrogen tank 12.
  • the amount of hydrogen produced by the hydrogen production device 10 varies depending on the amount of power input. Therefore, by changing the power input from the power receiving and distributing equipment 11 to the hydrogen production device 10, the amount of hydrogen produced by the hydrogen production device 10 can be changed.
  • the hydrogen tank 12 stores hydrogen produced by the hydrogen production device 10.
  • the hydrogen stored in the hydrogen tank 12 is supplied to the MCH production device 21 and the ammonia production device 22.
  • the MCH production unit 21 converts hydrogen supplied from the hydrogen tank 12 into methylcyclohexane by reacting it with toluene supplied from the toluene tank 35.
  • the methylcyclohexane produced by the MCH production unit 21 is stored in the MCH tank 31.
  • the ammonia production unit 22 produces ammonia by reacting the hydrogen produced by the hydrogen production unit 10 with nitrogen obtained by an air separation unit or the like.
  • the ammonia produced by the ammonia production unit 22 is stored in the ammonia tank 32.
  • the control device 100 is an information processing device such as a personal computer, workstation, or server that controls the operation of each device included in the hydrogen carrier production system 1.
  • the control device 100 is configured to be able to communicate data with the electricity market system M, the power distribution equipment 11, the hydrogen production device 10, the hydrogen tank 12, the MCH production device 21, and the ammonia production device 22 via a communication network.
  • the control device 100 controls the operation of each device included in the hydrogen carrier production system 1.
  • the control device 100 generates information (hereinafter also referred to as "control information") for controlling each device based on information about the consumption area R2 that consumes the hydrogen carrier (hereinafter also referred to as “consumption area information").
  • the control device 100 transmits control signals for controlling the operation of at least the power receiving and distribution equipment 11, the MCH production device 21, and the ammonia production device 22 based on the generated control information.
  • the hydrogen carrier production system 1 shown in FIG. 2 is one example, and various system configuration examples are possible depending on the application and purpose.
  • the hydrogen carrier production system 1 may include multiple units of one or more of the hydrogen production device 10, MCH production device 21, ammonia production device 22, and control device 100.
  • the control device 100 may be realized by multiple computers, or may be realized as a cloud computing service.
  • the division of devices such as the hydrogen production device 10, MCH production device 21, ammonia production device 22, and control device 100 shown in FIG. 2 is one example.
  • the control device 100 in this embodiment is realized by, for example, a computer.
  • Fig. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the computer in this embodiment.
  • the computer 500 in this embodiment has a CPU (Central Processing Unit) 501, a ROM (Read Only Memory) 502, a RAM (Random Access Memory) 503, a HDD (Hard Disk Drive) 504, an input device 505, a display device 506, a communication I/F (Interface) 507, and an external I/F 508.
  • the CPU 501, ROM 502, and RAM 503 form a so-called computer.
  • Each piece of hardware in the computer 500 is connected to each other via a bus line 509. Note that the input device 505 and the display device 506 may be connected to the external I/F 508 for use.
  • the CPU 501 is a calculation device that reads programs and data from storage devices such as the ROM 502 or the HDD 504 onto the RAM 503 and executes processing to realize the overall control and functions of the computer 500.
  • the computer 500 may have a GPU (Graphics Processing Unit) in addition to or instead of the CPU 501.
  • ROM 502 is an example of a non-volatile semiconductor memory (storage device) that can retain programs and data even when the power is turned off. ROM 502 functions as a main storage device that stores various programs, data, etc. required for CPU 501 to execute various programs installed in HDD 504. Specifically, ROM 502 stores boot programs such as BIOS (Basic Input/Output System) and EFI (Extensible Firmware Interface) that are executed when computer 500 is started, as well as data such as OS (Operating System) settings and network settings.
  • BIOS Basic Input/Output System
  • EFI Extensible Firmware Interface
  • RAM 503 is an example of a volatile semiconductor memory (storage device) from which programs and data are erased when the power is turned off.
  • RAM 503 is, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory).
  • RAM 503 provides a working area into which various programs installed in HDD 504 are expanded when executed by CPU 501.
  • HDD 504 is an example of a non-volatile storage device that stores programs and data.
  • the programs and data stored in HDD 504 include the OS, which is the basic software that controls the entire computer 500, and applications that provide various functions on the OS.
  • computer 500 may use a storage device that uses flash memory as a storage medium (e.g., SSD: Solid State Drive, etc.).
  • the input device 505 includes a touch panel that the user uses to input various signals, operation keys or buttons, a keyboard or mouse, a microphone for inputting sound data such as voice, etc.
  • the display device 506 is composed of a display such as a liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence) display for displaying a screen, a speaker for outputting sound data such as voice, etc.
  • a display such as a liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence) display for displaying a screen
  • a speaker for outputting sound data such as voice, etc.
  • the communication I/F 507 is an interface that connects to a communication network and enables the computer 500 to perform data communication.
  • the external I/F 508 is an interface with external devices.
  • External devices include a drive device 510.
  • the drive unit 510 is a device for setting the recording medium 511.
  • the recording medium 511 here includes media that record information optically, electrically, or magnetically, such as CD-ROMs, flexible disks, and magneto-optical disks.
  • the recording medium 511 may also include semiconductor memory that records information electrically, such as ROM and flash memory. This allows the computer 500 to read and/or write to the recording medium 511 via the external I/F 508.
  • the various programs to be installed in the HDD 504 are installed, for example, by setting the distributed recording medium 511 in a drive device 510 connected to the external I/F 508 and reading the various programs recorded on the recording medium 511 by the drive device 510.
  • the various programs to be installed in the HDD 504 may be installed by downloading them via the communication I/F 507 from a network different from the communication network.
  • Fig. 4 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment.
  • the control device 100 in this embodiment includes an information acquisition unit 101, a sales plan unit 102, a power calculation unit 103, a price calculation unit 104, a cost calculation unit 105, a threshold setting unit 106, a production volume setting unit 107, a price acquisition unit 108, a load acquisition unit 109, a pressure acquisition unit 110, an operation determination unit 111, an equipment control unit 112, a predicted price memory unit 120, a sales plan memory unit 121, and a control information memory unit 122.
  • the information acquisition unit 101, sales planning unit 102, power calculation unit 103, price calculation unit 104, cost calculation unit 105, threshold setting unit 106, production volume setting unit 107, price acquisition unit 108, load acquisition unit 109, pressure acquisition unit 110, operation determination unit 111 and device control unit 112 are realized, for example, by a process in which a program loaded from HDD 504 shown in FIG. 3 onto RAM 503 is executed by CPU 501.
  • the predicted price memory unit 120, the sales plan memory unit 121, and the control information memory unit 122 are realized, for example, using the HDD 504 shown in FIG. 3.
  • the predicted price storage unit 120 stores information (hereinafter also referred to as the "electricity market price profile") indicating a predicted value of the market price (hereinafter also referred to as the "electricity market price”) at which electricity derived from renewable energy is traded in the electricity market.
  • the electricity market price is determined at a predetermined time interval (e.g., every 5 minutes) in the electricity market system M.
  • the electricity market price profile is information that predicts the frequency distribution of electricity market prices over a predetermined planning period (e.g., one month).
  • the sales plan memory unit 121 stores information indicating a sales plan for the hydrogen carrier produced by the hydrogen carrier production system 1.
  • the sales plan in this embodiment includes the sales volume and sales price of the hydrogen carrier for a specified planning period.
  • the information indicating the sales plan stored in the sales plan memory unit 121 is generated by the sales plan unit 102.
  • the control information storage unit 122 stores control information for controlling each device included in the hydrogen carrier production system 1.
  • the control information stored in the control information storage unit 122 is generated by the threshold setting unit 106.
  • the control information in this embodiment includes a threshold for determining whether or not to purchase electricity for producing hydrogen carriers.
  • the threshold is, for example, the upper limit price on the electricity market price for electricity derived from renewable energy.
  • the upper limit price on the electricity market price is referred to as the "electricity upper limit price.”
  • the control information in this embodiment further includes a stable operation range (hereinafter also referred to as the "hydrogen production load range”) for the load of the hydrogen production device 10 (hereinafter also referred to as the "hydrogen production load”).
  • the hydrogen production load range is defined by an upper limit value and a lower limit value of the hydrogen production load.
  • the control information in this embodiment further includes a stable operation range (hereinafter also referred to as the "first hydrogen conversion load range”) for the load of the MCH production apparatus 21 (hereinafter also referred to as the "first hydrogen conversion load”).
  • the first hydrogen conversion load range is defined by an upper limit value and a lower limit value of the first hydrogen conversion load.
  • the control information in this embodiment further includes a stable operation range (hereinafter also referred to as the "second hydrogen conversion load range”) for the load of the ammonia production apparatus 22 (hereinafter also referred to as the "second hydrogen conversion load”).
  • the second hydrogen conversion load range is defined by the upper and lower limits of the first hydrogen conversion load.
  • the control information in this embodiment further includes a stable operating range (hereinafter also referred to as the "hydrogen tank pressure range”) for the filling pressure of the hydrogen tank 12 (hereinafter also referred to as the “hydrogen tank pressure").
  • the hydrogen tank pressure range is defined by an upper limit value and a lower limit value of the hydrogen tank pressure.
  • the information acquisition unit 101 acquires consumption area information regarding the consumption area of each hydrogen carrier.
  • the consumption area information includes the demand amount of hydrogen and each hydrogen carrier, the selling price of hydrogen and each hydrogen carrier, and the constraints for delivering each hydrogen carrier.
  • the demand for hydrogen and each hydrogen carrier is the amount of hydrogen and each hydrogen carrier expected to be in demand at consumption area R2 during a specified planning period.
  • the demand for hydrogen and each hydrogen carrier can be obtained, for example, by interviewing consumer C in consumption area R2 about past sales volumes and future purchase volumes.
  • the selling price of hydrogen and each hydrogen carrier is the price at which hydrogen and each hydrogen carrier are expected to be available for sale in consumption area R2 during a specified planning period.
  • the selling price of hydrogen and each hydrogen carrier can be obtained, for example, by inquiring about the past selling price to consumer C in consumption area R2 and the future desired purchase price.
  • the constraints for delivering each hydrogen carrier include at least one of the following: constraints on the equipment that receives each hydrogen carrier at the consumption location R2 (equipment constraints), or constraints on the means of transport that transports each hydrogen carrier from the production location R1 to the consumption location R2 (transport constraints).
  • Equipment constraints include, for example, the capacity of the unloading pier, the capacity of the tank that stores the hydrogen carrier at the receiving location, the amount of dehydrogenation and other processing in the hydrogen gas generation system 2, the capacity of the liquid or gas delivery equipment, etc.
  • Transport constraints include, for example, constraints on shipping, such as the number of tankers available.
  • the sales planning unit 102 develops a sales plan for each hydrogen carrier for a specified planning period based on the consumption area information for each hydrogen carrier acquired by the information acquisition unit 101.
  • the sales planning unit 102 stores information indicating the developed sales plan in the sales plan storage unit 121.
  • the sales planning unit 102 may generate information indicating a sales plan by presenting the consumption area information acquired by the information acquisition unit 101 to the user and accepting a sales plan input by the user.
  • the sales planning unit 102 may generate information indicating a sales plan by applying predetermined rules to the consumption area information acquired by the information acquisition unit 101. These methods of formulating a sales plan are examples.
  • the sales planning unit 102 can generate information indicating a sales plan by any method of generating a sales plan based on consumption area information.
  • the sales planning unit 102 may increase the sales volume of each hydrogen carrier when an increase in demand for hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2, or when an increase in the sales price of hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2.
  • the sales planning unit 102 may determine the sales volume of each hydrogen carrier within a range that satisfies the supply capacity of each hydrogen carrier. When the sales volume increases in the sales plan, the upper limit price of electricity is set higher, and sales of hydrogen and each hydrogen carrier can be increased.
  • the sales planning unit 102 may reduce the sales volume of each hydrogen carrier when a decrease in the demand for hydrogen and each hydrogen carrier in consumption area R2 is expected.
  • the sales planning unit 102 may reduce the sales volume starting from the hydrogen carrier with the highest levelized hydrogen cost calculated by the cost calculation unit 105.
  • the upper limit price of electricity is set lower, and the production costs of hydrogen and each hydrogen carrier can be reduced.
  • the power calculation unit 103 calculates the production volume of each hydrogen carrier based on the sales plan for each hydrogen carrier drawn up by the sales planning unit 102.
  • the power calculation unit 103 also calculates the total amount of electricity required to satisfy the production volume of each hydrogen carrier (hereinafter also referred to as the "total required amount of electricity").
  • the price calculation unit 104 calculates the average electricity price and the maximum electricity price when the total required electricity amount calculated by the electricity calculation unit 103 is satisfied based on the electricity market price profile stored in the predicted price memory unit 120.
  • the price calculation unit 104 calculates the average power price and the maximum power price while taking into account the rated ranges of the hydrogen production unit 10, the MCH production unit 21, and the ammonia production unit 22. Furthermore, if the power supplied from the power transmission grid G includes power based on a power procurement contract with a fixed power price, the price calculation unit 104 calculates the average power price and the maximum power price while taking into account the fixed power price and the amount of power supplied under the power procurement contract. Furthermore, the price calculation unit 104 calculates the average power price and the maximum power price so that fluctuations in the production volume in the hydrogen production unit 10 can be absorbed by the capacity of the hydrogen tank 12.
  • the cost calculation unit 105 calculates the levelized cost of hydrogen (LCoH) for each hydrogen carrier based on the average electricity price calculated by the price calculation unit 104.
  • the levelized cost of hydrogen is a cost calculated from the total cost including the initial cost, operating cost, and disposal cost of the equipment related to the production of each hydrogen carrier.
  • the initial cost and disposal cost can be calculated in advance when constructing the hydrogen carrier production system 1.
  • the costs attributable to the transportation or dehydrogenation of each hydrogen carrier, etc. do not usually change significantly. However, these costs may be reviewed at an appropriate time, such as when the equipment of the hydrogen gas generation system 2 is updated.
  • the threshold setting unit 106 calculates the difference between the levelized hydrogen cost calculated by the cost calculation unit 105 for each hydrogen carrier and the sales price of each hydrogen carrier proposed by the sales planning unit 102.
  • the threshold setting unit 106 also compares the difference between the levelized hydrogen cost and the sales price with a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold is calculated in advance, taking into consideration the target amount of profit to be obtained from the sale of the hydrogen carrier, the transportation cost of transporting each hydrogen carrier from the production site R1 to the consumption site R2, and the processing costs for dehydrogenation, etc. in the hydrogen gas generation system 2.
  • the threshold setting unit 106 If the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for any hydrogen carrier is less than the threshold, the threshold setting unit 106 returns the process to the sales planning unit 102, which re-creates the sales plan. On the other hand, if the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for all hydrogen carriers is equal to or greater than the threshold, the threshold setting unit 106 sets the highest electricity price calculated by the price calculation unit 104 as the electricity upper limit price. The threshold setting unit 106 stores the set electricity upper limit price as control information in the control information storage unit 122.
  • the production volume setting unit 107 determines the upper limit production volume of each hydrogen carrier based on the production volume of each hydrogen carrier calculated by the power calculation unit 103.
  • the production volume setting unit 107 stores the determined upper limit production volume of each hydrogen carrier in the control information storage unit 122 as control information.
  • the price acquisition unit 108 acquires the electricity market price from the electricity market system M at a predetermined time interval.
  • the time interval for acquiring the electricity market price should match the time interval for updating the electricity market price in the electricity market system M.
  • the price acquisition unit 108 acquires the electricity market price every 5 minutes.
  • the load acquisition unit 109 acquires the hydrogen production load from the hydrogen production device 10.
  • the hydrogen production load is, for example, the load factor of the hydrogen production device 10.
  • the load factor of the hydrogen production device 10 is expressed as the ratio of the current output amount to the rated output of the hydrogen production device 10.
  • the load acquisition unit 109 also acquires a first hydrogen conversion load from the MCH production apparatus 21.
  • the first hydrogen conversion load is, for example, the load factor of the MCH production apparatus 21.
  • the load factor of the MCH production apparatus 21 is expressed as a ratio of the current output amount to the rated output of the MCH production apparatus 21.
  • the load acquisition unit 109 also acquires a second hydrogen conversion load from the ammonia production apparatus 22.
  • the second hydrogen conversion load is, for example, the load factor of the ammonia production apparatus 22.
  • the load factor of the ammonia production apparatus 22 is expressed as a ratio of the current output amount to the rated output of the ammonia production apparatus 22.
  • the pressure acquisition unit 110 acquires the hydrogen tank pressure from the hydrogen tank 12.
  • the hydrogen tank pressure can also be considered as information indicating the amount of hydrogen stored in the hydrogen tank 12.
  • the operation determination unit 111 determines the operation state of the hydrogen production device 10, the operation state of the MCH production device 21, and the operation state of the ammonia production device 22 based on the upper limit electricity price acquired by the price acquisition unit 108, the hydrogen production load acquired by the load acquisition unit 109, the first hydrogen conversion load, and the second hydrogen conversion load, and the control information stored in the control information storage unit 122.
  • the operating state of the hydrogen production device 10 includes the amount of hydrogen produced per unit time (hereinafter also referred to as the "hydrogen production amount").
  • the operating state of the hydrogen production device 10 also includes the operation mode of the hydrogen production device 10.
  • the operation mode of the hydrogen production device 10 includes, for example, a hot standby mode.
  • the hot standby mode is an operating state in which the hydrogen production device 10 itself is activated but is not producing hydrogen (i.e., the amount of hydrogen produced is zero). By placing the hydrogen production device 10 in the hot standby mode, hydrogen production can be safely stopped while shortening the response time when hydrogen production is resumed.
  • the operating state of the MCH production apparatus 21 includes the amount of methylcyclohexane produced per unit time (hereinafter also referred to as the "first hydrogen conversion amount").
  • the operating state of the MCH production apparatus 21 also includes the operation mode of the MCH production apparatus 21.
  • the operation mode of the MCH production apparatus 21 includes, for example, a hot recycle mode.
  • the hot recycle mode is an operating state in which the MCH production apparatus 21 itself is activated but is not producing methylcyclohexane (i.e., the first hydrogen conversion amount is zero).
  • the operating state of the ammonia production apparatus 22 includes the amount of ammonia produced per unit time (hereinafter also referred to as the "second hydrogen conversion amount").
  • the operating state of the ammonia production apparatus 22 also includes the operation mode of the ammonia production apparatus 22.
  • the operation mode of the ammonia production apparatus 22 includes, for example, a hot recycle mode.
  • the hot recycle mode is an operating state in which the ammonia production apparatus 22 itself is activated but is not producing ammonia (i.e., the second hydrogen conversion amount is zero).
  • the hydrogen carrier is ammonia or liquid hydrogen
  • automatically changing the ammonia production unit 22 or the liquid hydrogen production unit to hot recycle mode may affect safety and reliability.
  • the process of converting hydrogen to ammonia or liquid hydrogen requires severe processing conditions, such as high temperature and high pressure, or ultra-low temperature, so changing the operating mode is a matter that must be decided with great care. Therefore, the designer can decide at their own discretion whether to automatically change the ammonia production unit 22 or the liquid hydrogen production unit to hot recycle mode, based on the equipment design and the producer's operating policy.
  • the equipment control unit 112 determines whether to change the hydrogen production amount, the first hydrogen conversion amount, or the second hydrogen conversion amount based on the operation state determined by the operation determination unit 111. When changing the hydrogen production amount, the equipment control unit 112 sends a control signal to the power receiving and distribution equipment 11 to change the power input to the hydrogen production device 10. When changing the first hydrogen conversion amount, the equipment control unit 112 sends a control signal to the MCH production device 21 to change the production amount of methylcyclohexane. When changing the second hydrogen conversion amount, the equipment control unit 112 sends a control signal to the ammonia production device 22 to change the production amount of ammonia.
  • ⁇ Settings procedure> A setting method executed by the control device 100 in this embodiment will be described with reference to Fig. 5 and Fig. 6.
  • the setting method is a process for setting control information based on consumption location information.
  • Fig. 5 is a flow chart showing an example of the setting method in this embodiment.
  • step S1-1 the information acquisition unit 101 of the control device 100 acquires the demand for hydrogen and each hydrogen carrier in the consumption area R2. If there are multiple consumption areas R2, the information acquisition unit 101 acquires the demand for hydrogen and each hydrogen carrier for each of the multiple consumption areas R2. The information acquisition unit 101 sends information indicating the acquired demand for hydrogen and each hydrogen carrier to the sales planning unit 102.
  • step S1-2 the information acquisition unit 101 of the control device 100 acquires the selling prices of hydrogen and each hydrogen carrier in the consumption area R2. If there are multiple consumption areas R2, the information acquisition unit 101 acquires the selling prices of hydrogen and each hydrogen carrier for each of the multiple consumption areas R2. The information acquisition unit 101 sends information indicating the acquired selling prices of hydrogen and each hydrogen carrier to the sales planning unit 102.
  • step S1-3 the information acquisition unit 101 of the control device 100 acquires equipment constraints related to hydrogen and each hydrogen carrier in the consumption area R2. If there are multiple consumption areas R2, the information acquisition unit 101 acquires equipment constraints for each of the multiple consumption areas R2. The information acquisition unit 101 sends information indicating the acquired equipment constraints to the sales planning unit 102.
  • step S1-4 the information acquisition unit 101 of the control device 100 acquires the transport constraints for hydrogen and each hydrogen carrier in the consumption area R2. If there are multiple consumption areas R2, the information acquisition unit 101 acquires the transport constraints for each of the multiple consumption areas R2. The information acquisition unit 101 sends information indicating the acquired transport constraints to the sales planning unit 102.
  • step S2 the sales planning unit 102 of the control device 100 receives consumption location information for each hydrogen carrier from the information acquisition unit 101.
  • the consumption location information includes information indicating the demand amount, sales price, facility constraints, and transportation constraints acquired in steps S1-1 to S1-4.
  • the sales planning unit 102 creates a sales plan for each hydrogen carrier for a specified planning period based on the received consumption area information.
  • the sales planning unit 102 then stores information indicating the created sales plan in the sales plan memory unit 121.
  • the sales planning unit 102 may increase the sales volume of the hydrogen carrier when an increase in the demand for hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2, or when an increase in the sales price of hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2. At this time, the sales planning unit 102 may determine the sales volume of the hydrogen carrier within a range that satisfies the supply capacity of the hydrogen carrier (including production, transportation, dehydrogenation, etc.). When the sales volume increases in the sales plan, a higher upper limit price for electricity is set, and sales of hydrogen and each hydrogen carrier can be increased.
  • the sales planning unit 102 may reduce the sales volume of the hydrogen carriers when a decrease in the demand for hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2.
  • the upper limit price of electricity is set lower, and the production costs of hydrogen and each hydrogen carrier can be reduced.
  • step S3 the power calculation unit 103 of the control device 100 reads out the sales plans of each hydrogen carrier stored in the sales plan memory unit 121. Next, the power calculation unit 103 calculates the production volume of each hydrogen carrier based on the read-out sales plans. Next, the power calculation unit 103 calculates the total required amount of power based on the calculated production volume of each hydrogen carrier.
  • the power calculation unit 103 calculates the production amount of each hydrogen carrier and the total required amount of power while taking into account the efficiency of the hydrogen production unit 10, the MCH production unit 21, and the ammonia production unit 22.
  • the power calculation unit 103 calculates the required amount of power including the load of peripheral devices in addition to the hydrogen production unit 10, the MCH production unit 21, and the ammonia production unit 22.
  • the power calculation unit 103 then sends the calculated total required amount of power to the price calculation unit 104.
  • the power calculation unit 103 also sends the calculated production amount of each hydrogen carrier to the production amount setting unit 107.
  • step S4 the price calculation unit 104 of the control device 100 receives the production amount and total required amount of electricity of each hydrogen carrier from the power calculation unit 103.
  • the price calculation unit 104 reads the electricity market price profile stored in the predicted price memory unit 120.
  • the price calculation unit 104 calculates the average power price and the maximum power price when the total required amount of power is satisfied based on the read power market price profile. Next, the price calculation unit 104 sends the average power price to the cost calculation unit 105. In addition, the price calculation unit 104 sends the maximum power price to the threshold setting unit 106.
  • Fig. 6 is a diagram showing an example of an electricity market price profile in this embodiment.
  • the electricity market price profile in this embodiment is a graph showing the frequency distribution of the electricity market price of renewable energy generated per unit time, with the horizontal axis representing the electricity market price of renewable energy [USD/MWh] and the vertical axis representing the frequency of occurrence of the electricity market price of renewable energy. Note that the unit time should preferably match the planning period.
  • the amount of electricity generated from renewable energy sources fluctuates depending on the season and weather, so the market price of electricity from renewable energy sources also fluctuates according to the amount of electricity generated. Therefore, by performing statistical processing such as averaging on data recording electricity market prices for a specific month over the past few years, it is possible to roughly predict the electricity market price for that month.
  • electricity market prices can be predicted by simulation, machine learning, etc. using time-series data on past electricity market prices.
  • the power market price occurrence frequency is accumulated from the lower power price (left side of the graph) in the power market price profile.
  • One power market price means purchasing power for the power market price update interval (e.g., 5 minutes), so the power price occurrence frequency is accumulated and the price when the required amount of power is reached becomes the maximum power price Pmax for satisfying the required amount of power.
  • the average power price Pavg can be found from the shape of the power market price profile.
  • the higher the sales volume of the hydrogen carrier in the sales plan the higher the maximum electricity price Pmax is set.
  • the sales volume of the hydrogen carrier is set to be large when an increase in the demand for hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2, or when an increase in the sales price of hydrogen and each hydrogen carrier is expected in the consumption area R2.
  • step S5 the cost calculation unit 105 of the control device 100 receives the average electricity price from the price calculation unit 104. Next, the cost calculation unit 105 calculates the levelized hydrogen cost of each hydrogen carrier based on the average electricity price. Next, the cost calculation unit 105 sends the levelized hydrogen cost of each hydrogen carrier to the threshold setting unit 106.
  • step S6 the threshold setting unit 106 of the control device 100 receives the levelized hydrogen cost of each hydrogen carrier from the cost calculation unit 105.
  • the threshold setting unit 106 reads out the sales plan stored in the sales plan memory unit 121.
  • the threshold setting unit 106 obtains the sales price of each hydrogen carrier from the read sales plan.
  • the threshold setting unit 106 calculates the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for each hydrogen carrier.
  • the threshold setting unit 106 compares the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for each hydrogen carrier with a predetermined threshold. If the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for any hydrogen carrier is less than the threshold (NO), the threshold setting unit 106 returns the process to step S2. On the other hand, if the difference between the levelized hydrogen cost and the selling price for all hydrogen carriers is equal to or greater than the threshold (YES), the threshold setting unit 106 proceeds to step S7.
  • step S7 the threshold setting unit 106 of the control device 100 receives the maximum electricity price from the price calculation unit 104.
  • the threshold setting unit 106 sets the maximum electricity price as the electricity upper limit price.
  • step S8 the production amount setting unit 107 of the control device 100 receives the production amount of each hydrogen carrier from the power calculation unit 103.
  • the production amount setting unit 107 determines the upper limit production amount of each hydrogen carrier based on the production amount of each hydrogen carrier.
  • the production amount setting unit 107 determines the upper limit production amount of methylcyclohexane taking into account the load fluctuation of the MCH production unit 21.
  • the production amount setting unit 107 determines the upper limit production amount of ammonia taking into account the load fluctuation of the ammonia production unit 22.
  • step S9 the threshold setting unit 106 of the control device 100 stores the upper limit electricity price as control information in the control information storage unit 122.
  • the production volume setting unit 107 of the control device 100 stores the upper limit production volume of each hydrogen carrier as control information in the control information storage unit 122.
  • each setting value included in the control information It is advisable to reset each setting value included in the control information at a predetermined time interval (for example, every few days).
  • the decision as to whether or not to reset can be made by comparing the production volume of each hydrogen carrier calculated based on the sales plan with the actual production volume of each hydrogen carrier. For example, if the actual production volume significantly exceeds the planned production volume, the upper limit electricity price can be changed to a lower value. Also, for example, if the balance of the production volume of each hydrogen carrier deviates from the demand volume, the upper limit production volume of each hydrogen carrier can be adjusted.
  • Control method processing procedure> The control method executed by the control device 100 in this embodiment will be described with reference to Fig. 7 to Fig. 12.
  • the control method is a process for controlling each device for producing a hydrogen carrier based on control information.
  • Fig. 7 is a flowchart showing an example of the control method in this embodiment.
  • step S11 the price acquisition unit 108 of the control device 100 acquires the electricity market price from the electricity market system M at a predetermined time interval. Next, the price acquisition unit 108 sends the electricity market price to the operation decision unit 111.
  • step S12 the load acquisition unit 109 of the control device 100 acquires the hydrogen production load from the hydrogen production device 10.
  • the load acquisition unit 109 also acquires the first hydrogen conversion load from the MCH production device 21.
  • the load acquisition unit 109 acquires the second hydrogen conversion load from the ammonia production device 22.
  • the load acquisition unit 109 sends the hydrogen production load, the first hydrogen conversion load, and the second hydrogen conversion load to the operation determination unit 111.
  • step S13 the pressure acquisition unit 110 of the control device 100 acquires the hydrogen tank pressure from the hydrogen tank 12. Next, the pressure acquisition unit 110 sends the hydrogen tank pressure to the operation determination unit 111.
  • step S14 the operation determination unit 111 of the control device 100 receives the electricity market price from the price acquisition unit 108.
  • the operation determination unit 111 also receives the hydrogen production load, the first hydrogen conversion load, and the second hydrogen conversion load from the load acquisition unit 109. Furthermore, the operation determination unit 111 receives the hydrogen tank pressure from the pressure acquisition unit 110.
  • the operation determination unit 111 reads out the electricity upper limit price, the hydrogen production load range, the first hydrogen conversion load range, the second hydrogen conversion load range, and the hydrogen tank pressure range from the control information stored in the control information storage unit 122.
  • the operation determination unit 111 determines the operation state of the hydrogen production device 10, the operation state of the MCH production device 21, and the operation state of the ammonia production device 22 based on the electricity market price, the hydrogen production load, the first hydrogen conversion load, the second hydrogen conversion load, the hydrogen tank pressure, and the control information (the upper limit electricity price, the hydrogen production load range, the first hydrogen conversion load range, the second hydrogen conversion load range, and the hydrogen tank pressure range).
  • the operation determination unit 111 sends the operation state of the hydrogen production device 10, the operation state of the MCH production device 21, and the operation state of the ammonia production device 22 to the device control unit 112.
  • FIG. 8 to FIG. 12 are flowcharts showing an example of the operation state determination process in this embodiment. Note that the operation state determination process is repeatedly executed for each hydrogen carrier production apparatus for which the operation state is to be determined.
  • step S14-1 the operation determination unit 111 determines whether the electricity market price is lower than the electricity upper limit price. If the electricity market price is lower than the electricity upper limit price (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-2. On the other hand, if the electricity market price is equal to or higher than the electricity upper limit price (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-3.
  • step S14-2 the operation decision unit 111 determines whether or not the hydrogen carrier production device will automatically switch to hot recycle mode. If the device will automatically switch to hot recycle mode (YES), the operation decision unit 111 proceeds to step S14-11 (see FIG. 9). On the other hand, if the device will not automatically switch to hot recycle mode (NO), the operation decision unit 111 proceeds to step S14-51 (see FIG. 11).
  • step S14-3 the operation decision unit 111 determines whether or not the hydrogen carrier production device will automatically switch to hot recycle mode. If the device will automatically switch to hot recycle mode (YES), the operation decision unit 111 proceeds to step S14-31 (see FIG. 10). On the other hand, if the device will not automatically switch to hot recycle mode (NO), the operation decision unit 111 proceeds to step S14-71 (see FIG. 12).
  • step S14-11 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen tank pressure is lower than the upper limit of the hydrogen tank pressure range. If the hydrogen tank pressure is lower than the upper limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-12. On the other hand, if the hydrogen tank pressure is equal to or higher than the upper limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-19.
  • step S14-12 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen production load is lower than the upper limit of the hydrogen production load range. If the hydrogen production load is lower than the upper limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-13. On the other hand, if the hydrogen production load is equal to or greater than the upper limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-14.
  • step S14-13 the operation decision unit 111 increases the amount of hydrogen produced according to the difference between the electricity market price and the upper limit electricity price.
  • Step S14-13 is executed when there is room to increase the hydrogen tank pressure and therefore the hydrogen production load. In this case, the amount of hydrogen produced can be increased, leading to increased sales.
  • step S14-14 the operation decision unit 111 maintains the hydrogen production volume.
  • Step S14-14 is executed when there is room to increase the hydrogen tank pressure but not room to increase the hydrogen production load. In this case, it is sufficient to maintain the hydrogen production volume. After that, the operation decision unit 111 proceeds to step S14-15.
  • step S14-15 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit of the hydrogen tank pressure range (an example of a first lower limit amount). If the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-21. On the other hand, if the hydrogen tank pressure is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-16.
  • the lower limit of the hydrogen tank pressure range an example of a first lower limit amount
  • step S14-16 the operation determination unit 111 determines whether the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the first hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-17. On the other hand, if the first hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-18.
  • step S14-17 the operation determination unit 111 reduces the first hydrogen conversion amount according to the difference between the hydrogen tank pressure and the lower limit of the hydrogen tank pressure range.
  • Step S14-17 is executed when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and there is room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, the first hydrogen conversion amount is reduced so that the hydrogen tank pressure maintains the lower limit.
  • step S14-18 the operation decision unit 111 transitions the operation mode of the MCH production apparatus 21 to hot recycle mode.
  • Step S14-18 is executed when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and no room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, the production of methylcyclohexane is stopped so that the hydrogen tank pressure is restored to above the lower limit.
  • step S14-19 the operation determination unit 111 determines whether the first hydrogen conversion load is lower than the upper limit of the first hydrogen conversion load range. If the first hydrogen conversion load is lower than the upper limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-20. On the other hand, if the first hydrogen conversion load is equal to or greater than the upper limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-21.
  • step S14-20 the operation determination unit 111 increases the first hydrogen conversion amount at a predetermined rate.
  • Step S14-20 is executed when there is no room to increase the hydrogen tank pressure, but there is room to increase the first hydrogen conversion load. In this case, the first hydrogen conversion amount is increased so that the hydrogen tank pressure drops to below the upper limit value.
  • step S14-21 the operation determination unit 111 maintains the hydrogen production volume and the first hydrogen conversion volume.
  • Step S14-21 is executed in the following two cases when it is desired to increase the production volume of the hydrogen carrier because the electricity market price is lower than the upper electricity price limit.
  • the first case is when there is room to change the hydrogen tank pressure but not to increase the hydrogen production load (YES in step S14-15).
  • the second case is when there is no room to increase the hydrogen tank pressure and therefore no room to increase the first hydrogen conversion load (NO in step S14-19). In these cases, there is no room to change the hydrogen production volume and the first hydrogen conversion volume, so the hydrogen production volume and the first hydrogen conversion volume can be maintained.
  • step S14-31 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen production load is higher than the lower limit of the hydrogen production load range. If the hydrogen production load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-32. On the other hand, if the hydrogen production load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-37.
  • step S14-32 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit of the hydrogen tank pressure range (an example of a first lower limit amount). If the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-33. On the other hand, if the hydrogen tank pressure is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-34.
  • the lower limit of the hydrogen tank pressure range an example of a first lower limit amount
  • step S14-33 the operation decision unit 111 reduces the amount of hydrogen produced according to the difference between the electricity market price and the upper limit electricity price.
  • the operation decision unit 111 also maintains the first hydrogen conversion amount.
  • Step S14-33 is executed when there is room to reduce the hydrogen tank pressure and therefore the hydrogen production load. In this case, the amount of hydrogen produced can be reduced, and production costs can be suppressed.
  • step S14-34 the operation determination unit 111 determines whether the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the first hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-35. On the other hand, if the first hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-36.
  • step S14-35 the operation determination unit 111 maintains the hydrogen production volume.
  • the operation determination unit 111 also reduces the first hydrogen conversion volume according to the difference between the hydrogen tank pressure and the lower limit of the hydrogen tank pressure range.
  • Step S14-35 is executed when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and there is room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, the first hydrogen conversion volume is reduced while maintaining the hydrogen production volume so that the hydrogen tank pressure recovers to above the lower limit.
  • step S14-36 the operation decision unit 111 maintains the hydrogen production volume.
  • the operation decision unit 111 also transitions the operation mode of the MCH production apparatus 21 to hot recycle mode. In other words, the production of methylcyclohexane is stopped.
  • Step S14-36 is executed when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and no room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, the production of methylcyclohexane is stopped so that the hydrogen tank pressure recovers to above the lower limit.
  • step S14-37 the operation determination unit 111 determines whether the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit of the hydrogen tank pressure range (an example of a first lower limit amount). If the hydrogen tank pressure is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-38. On the other hand, if the hydrogen tank pressure is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-39.
  • step S14-38 the operation decision unit 111 switches the operation mode of the hydrogen production device 10 to hot standby mode. In other words, hydrogen production is stopped.
  • the operation decision unit 111 also maintains the first hydrogen conversion amount.
  • Step S14-38 is executed when there is room to reduce the hydrogen tank pressure but not room to reduce the hydrogen production load. In this case, hydrogen production can be stopped while methylcyclohexane production is continued.
  • step S14-39 the operation determination unit 111 determines whether the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the first hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the first hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-40. On the other hand, if the first hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-41.
  • step S14-40 the operation decision unit 111 transitions the operation mode of the hydrogen production device 10 to hot standby mode. In other words, hydrogen production is stopped.
  • the operation decision unit 111 also reduces the first hydrogen conversion amount according to the difference between the hydrogen tank pressure and the lower limit of the hydrogen tank pressure range.
  • Step S14-40 is executed when there is no room to reduce the hydrogen production load, but there is room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, hydrogen production is stopped while methylcyclohexane production is continued.
  • step S14-41 the operation decision unit 111 transitions the operation mode of the hydrogen production device 10 to hot standby mode. In other words, hydrogen production is stopped.
  • the operation decision unit 111 also transitions the operation mode of the MCH production device 21 to hot recycle mode. In other words, methylcyclohexane production is stopped.
  • Step S14-41 is executed when there is no room to reduce the hydrogen production load and no room to reduce the first hydrogen conversion load. In this case, hydrogen production and methylcyclohexane production are stopped until the electricity market price falls below the electricity upper limit price.
  • step S14-56 the operation determination unit 111 determines whether the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the second hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-57. On the other hand, if the second hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-60.
  • step S14-60 the operation determination unit 111 maintains the hydrogen production amount and the second hydrogen conversion amount.
  • Step S14-60 is executed in the following three cases when it is desired to increase the production amount of the hydrogen carrier because the electricity market price is lower than the electricity upper limit price.
  • the first case is when there is room to change the hydrogen tank pressure but not to increase the hydrogen production load (YES in step S14-55).
  • the second case is when there is no room to increase the hydrogen tank pressure and there is no room to increase the second hydrogen conversion load (NO in step S14-58).
  • the third case is when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and there is no room to reduce the second hydrogen conversion load (NO in step S14-56).
  • the system does not automatically switch to hot recycle mode, so production of hydrogen and hydrogen carrier continues even in the third case.
  • step S14-74 the operation determination unit 111 determines whether the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the second hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-75. On the other hand, if the second hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-76.
  • step S14-76 the operation determination unit 111 maintains the hydrogen production volume.
  • the operation determination unit 111 also maintains the second hydrogen conversion volume.
  • Step S14-76 is executed when there is no room to reduce the hydrogen tank pressure and no room to reduce the second hydrogen conversion load. In this case, the system does not automatically switch to hot recycle mode, and continues to produce hydrogen and hydrogen carriers.
  • step S14-79 the operation determination unit 111 determines whether the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit of the second hydrogen conversion load range (an example of the second lower limit amount). If the second hydrogen conversion load is higher than the lower limit (YES), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-80. On the other hand, if the second hydrogen conversion load is equal to or lower than the lower limit (NO), the operation determination unit 111 proceeds to step S14-81.
  • step S14-81 the operation decision unit 111 switches the operation mode of the hydrogen production device 10 to hot standby mode. That is, hydrogen production is stopped.
  • the operation decision unit 111 also maintains the second hydrogen conversion amount.
  • Step S14-81 is executed when there is no room to reduce the hydrogen production load and no room to reduce the second hydrogen conversion load. In this case, the system does not automatically switch to hot recycle mode, and hydrogen production is stopped while hydrogen carrier production continues.
  • step S15 the device control unit 112 of the control device 100 receives the operation state of the hydrogen production device 10, the operation state of the MCH production device 21, and the operation state of the ammonia production device 22 from the operation determination unit 111. Next, the device control unit 112 determines whether or not to change the hydrogen production amount, the first hydrogen conversion amount, and the second hydrogen conversion amount.
  • Whether or not to change the amount of hydrogen production is determined based on whether the current amount of hydrogen conversion differs from the new amount of hydrogen production indicated by the operating state of the hydrogen production device 10. At this time, it may be determined that the amount of hydrogen production differs when the difference between the current amount of hydrogen production and the new amount of hydrogen production is equal to or greater than a predetermined first threshold value.
  • Whether or not to change the first hydrogen conversion amount is determined based on whether the current first hydrogen conversion amount differs from the new first hydrogen conversion amount indicated by the operating state of the MCH production apparatus 21. At this time, it may be determined that the first hydrogen conversion amount differs when the difference between the current first hydrogen conversion amount and the new first hydrogen conversion amount is equal to or greater than a predetermined second threshold value.
  • Whether or not to change the second hydrogen conversion amount is determined based on whether or not the current second hydrogen conversion amount differs from the new second hydrogen conversion amount indicated by the operating state of the ammonia production apparatus 22. At this time, it may be determined that the second hydrogen conversion amount differs when the difference between the current second hydrogen conversion amount and the new second hydrogen conversion amount is equal to or greater than a predetermined third threshold value.
  • step S16 If it is determined that any one of the hydrogen production amount, the first hydrogen conversion amount, and the second hydrogen conversion amount is to be changed (YES), the device control unit 112 proceeds to step S16. On the other hand, if it is determined that none of the hydrogen production amount, the first hydrogen conversion amount, and the second hydrogen conversion amount is to be changed (NO), the device control unit 112 skips step S16 and ends the processing of the control method.
  • step S16 when changing the amount of hydrogen production, the device control unit 112 of the control device 100 transmits a control signal to the power receiving and distribution equipment 11 to change the power input to the hydrogen production device 10.
  • the control signal includes information indicating the changed power.
  • the device control unit 112 transmits a control signal to the MCH production device 21 to change the production amount of methylcyclohexane.
  • the control signal includes information indicating the production amount after the change.
  • the device control unit 112 transmits a control signal to the ammonia production device 22 to change the amount of ammonia produced.
  • the control signal includes information indicating the production amount after the change.
  • the power distribution equipment 11 receives a control signal from the control device 100. Next, the power distribution equipment 11 sets the power to be input to the hydrogen production device 10 based on the received control signal. The hydrogen production device 10 produces hydrogen according to the power input from the power distribution equipment 11.
  • the MCH production device 21 receives a control signal from the control device 100. Next, the MCH production device 21 sets the production amount of methylcyclohexane based on the received control signal, and produces methylcyclohexane to satisfy that production amount.
  • the ammonia production device 22 receives a control signal from the control device 100. Next, the ammonia production device 22 sets the amount of ammonia to be produced based on the received control signal, and produces ammonia to satisfy that amount.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment includes a hydrogen production device 10 that produces hydrogen using electric power, a hydrogen tank 12 that stores hydrogen produced by the hydrogen production device 10, an MCH production device 21 that converts the hydrogen stored in the hydrogen tank 12 into methylcyclohexane, and an ammonia production device 22 that converts the hydrogen stored in the hydrogen tank 12 into ammonia.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment can produce multiple types of hydrogen carriers in parallel.
  • the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment further includes a control device 100 that controls the operating state of at least one of the hydrogen production device 10, the MCH production device 21, and the ammonia production device 22. Therefore, the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment can control devices for producing multiple types of hydrogen carriers.
  • the control device 100 in this embodiment transmits a control signal to control the operating state of at least one of the hydrogen production device 10, the MCH production device 21, or the ammonia production device 22, based on consumption area information about the consumption area R2. Therefore, the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment can appropriately control the devices for producing multiple types of hydrogen carriers based on consumption area information.
  • the control device 100 in this embodiment sets an upper limit electricity price to determine whether or not to purchase electricity for producing at least either hydrogen or a hydrogen carrier at the production location R1 based on the consumption location information, and transmits a control signal to control the operating state of at least one of the hydrogen production device 10, the MCH production device 21, or the ammonia production device 22 based on the comparison result between the electricity market price at the production location R1 and the upper limit electricity price. Therefore, according to the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment, it is possible to appropriately control the device for producing at least either hydrogen or multiple types of hydrogen carriers based on the consumption location information and the electricity market price.
  • the control device 100 in this embodiment determines the production amount of each hydrogen carrier based on the consumption area information.
  • the control device 100 determines the production amount of each hydrogen carrier based on the load of each of the hydrogen production device 10, the MCH production device 21, and the ammonia production device 22, and the storage amount of the hydrogen tank 12. Therefore, according to the hydrogen carrier production system 1 in this embodiment, the production amount of multiple types of hydrogen carriers can be appropriately determined based on the load of the equipment for producing the hydrogen carrier, etc.
  • the control device 100 in this embodiment performs control to increase the amount of hydrogen produced when the electricity market price is lower than the upper limit electricity price and the filling pressure of the hydrogen tank 12 is lower than a predetermined upper limit.
  • the control device 100 also performs control to increase the amount of hydrogen carrier produced when the electricity market price is lower than the upper limit electricity price and the filling pressure of the hydrogen tank 12 is higher than a predetermined upper limit. Therefore, according to the control device 100 in this embodiment, the amount of hydrogen and hydrogen carrier produced can be increased to the extent that the filling pressure of the hydrogen tank 12 falls within a stable operating range.
  • the control device 100 controls to reduce the amount of hydrogen produced and maintain the amount of hydrogen carrier produced.
  • the control device 100 controls to maintain the amount of hydrogen produced and reduce the amount of hydrogen carrier produced. Therefore, according to the control device 100 in this embodiment, the amount of hydrogen and hydrogen carrier produced can be reduced to the extent that the filling pressure of the hydrogen tank 12 falls within a stable operating range.
  • the control device 100 in this embodiment transitions the hydrogen production device 10 to hot standby mode when the electricity market price is higher than the upper limit electricity price and the amount of hydrogen produced is equal to or less than a predetermined lower limit. Therefore, the control device 100 in this embodiment can safely stop hydrogen production so that the amount of hydrogen produced does not fall below the lower limit.
  • control device 100 in this embodiment automatically transitions to hot recycle mode, it transitions the device for producing hydrogen carriers to hot recycle mode when the electricity market price is higher than the upper electricity price limit, the filling pressure of the hydrogen tank 12 is below a predetermined lower limit, and the production amount of the hydrogen carrier is below a predetermined lower limit. Therefore, according to the control device 100 in this embodiment, it is possible to safely stop the production of the hydrogen carrier so that the filling pressure of the hydrogen tank 12 does not fall below the lower limit.
  • control device 100 when the control device 100 does not automatically switch to hot recycle mode, and the filling pressure of the hydrogen tank 12 is below a predetermined lower limit and the production amount of the hydrogen carrier is below a predetermined lower limit, the control device 100 maintains the production amount of the hydrogen carrier regardless of the electricity market price. Therefore, according to the control device 100 in this embodiment, it is possible to continue production of the hydrogen carrier so that the load on the hydrogen carrier production device 20 does not fall below the lower limit.
  • the amount of electricity purchased can be precisely adjusted according to the electricity market price, which fluctuates in units of a few minutes.
  • hydrogen carriers can be appropriately produced according to the hydrogen market price in the consumption area R2, the amount of demand, the cost of dehydrogenation, etc. For example, if the sales price rises or demand increases in the consumption area R2, production of hydrogen carriers can be increased while taking into account the supply capacity of the entire supply chain (production, transportation, dehydrogenation, etc.). In addition, for example, if demand decreases in the consumption area R2, production adjustments of hydrogen carriers can be made based on the levelized hydrogen cost.
  • each hydrogen carrier can be individually reflected in the MCH production device 21 and the ammonia production device 22 (or liquid hydrogen production device) that have the hydrogen production device 10 as a common facility, and the total margin can be maximized.
  • each hydrogen carrier can be appropriately produced according to the market price of hydrogen in the consumption area R2, the demand amount, the cost of dehydrogenation processing, etc. For example, if demand decreases in the consumption area R2, production adjustments can be made for each hydrogen carrier in descending order of the levelized hydrogen cost.
  • the sales prices and demands of each hydrogen carrier in the consumption area R2 differ, the amount of electricity purchased can be optimized by creating sales plans for each hydrogen carrier and adding them up.
  • the control device 100 installed at the production location R1 is configured to control each device included in the hydrogen carrier production system 1 based on consumption location information acquired from the consumption location R2.
  • the control device installed at the consumption location R2 is configured to transmit the consumption location information to the control device 100.
  • Fig. 13 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hydrogen gas generation system 2 in this embodiment.
  • the hydrogen gas generation system 2 in this modified example includes a hydrogen gas generation device 40, a hydrogen purification device 50, and a control device 200.
  • the hydrogen gas generation system 2 in this modified example is also connected to a hydrogen carrier tank 30 and a hydrogen tank 60 present in the consumption area R2.
  • the control device 200 is an information processing device such as a personal computer, workstation, or server that controls the operation of each device included in the hydrogen gas generation system 2.
  • the control device 200 is configured to be able to communicate data with the hydrogen gas generation device 40 and the hydrogen purification device 50 via a communication network.
  • the control device 200 acquires consumption area information related to the consumption area R2 and transmits it to the control device 100 of the hydrogen carrier production system 1.
  • Fig. 14 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the hydrogen gas generation system 2 in this modified example.
  • the control device 200 in this modification includes an information acquisition unit 101 and an information transmission unit 201.
  • the information acquisition unit 101 functions similarly to the information acquisition unit 101 included in the control device 100 in the embodiment.
  • the information transmission unit 201 transmits the consumption location information acquired by the information acquisition unit 101 to the control device 100 of the hydrogen carrier production system 1.
  • the information acquisition unit 101 included in the control device 100 acquires the consumption location information by receiving the consumption location information from the control device 200.
  • the control device 100 controls each device included in the hydrogen carrier production system 1 based on the consumption location information, similar to the control device 100 in the embodiment.
  • control device 200 installed in the consumption place R2 is configured to transmit consumption place information to the control device 100.
  • control device installed in the consumption place R2 is configured to transmit control information to the control device 100.
  • Fig. 15 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the hydrogen gas generation system 2 in this modified example.
  • the control device 200 in this modification includes an information acquisition unit 101, a sales plan unit 102, a power calculation unit 103, a price calculation unit 104, a cost calculation unit 105, a threshold setting unit 106, a production amount setting unit 107, a predicted price storage unit 120, a sales plan storage unit 121, and an information transmission unit 201. That is, the control device 200 in this modification differs from the control device 100 in the first embodiment in that it does not include the price acquisition unit 108, the load acquisition unit 109, the pressure acquisition unit 110, the operation determination unit 111, the device control unit 112, and the control information storage unit 122, but includes the information transmission unit 201.
  • the information transmission unit 201 transmits control information including the upper limit electricity price set by the threshold setting unit 106 and the upper limit production volume of each hydrogen carrier set by the production volume setting unit 107 to the control device 100 of the hydrogen carrier production system 1.
  • the control device 100 receives control information from the control device 200 and stores it in the control information storage unit 122. Similar to the control device 100 in the embodiment, the control device 100 controls each device included in the hydrogen carrier production system 1 based on the control information read from the control information storage unit 122.
  • the control device 100 in the above embodiment can be applied not only to the hydrogen carrier production system 1 in the operation stage, but also to the hydrogen carrier production system 1 in the planning stage. In other words, if consumption area information on the consumption area and the predicted value of the electricity market price can be obtained, each setting value included in the control information can be set, and the total margin when operating based on the control information can be estimated. Therefore, the control device 100 in the above embodiment can be applied to maximizing the economic efficiency of the hydrogen carrier production system 1 in the planning stage and optimizing the investment scope.
  • processing circuit includes a processor programmed to execute each function by software, such as a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit) implemented by an electronic circuit, and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), conventional circuit module, and other devices designed to execute each function described above.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • DSP Digital Signal Processor
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • a hydrogen production device that produces hydrogen
  • a hydrogen tank for storing the hydrogen produced by the hydrogen production device
  • a plurality of hydrogen carrier production devices that convert the hydrogen stored in the hydrogen tank into different types of hydrogen carriers
  • a hydrogen carrier production system comprising: (Appendix 2) The plurality of hydrogen carrier production devices convert the hydrogen stored in the same hydrogen tank into the hydrogen carrier. 2.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 1. (Appendix 3) Further comprising a control device for controlling the operation state of at least one of the hydrogen production device or the plurality of hydrogen carrier production devices; 2.
  • the control device includes: an information acquisition unit that acquires consumption location information regarding a consumption location that consumes at least one of the hydrogen or the hydrogen carrier; an equipment control unit that controls an operating state of at least one of the hydrogen production equipment or the plurality of hydrogen carrier production equipment based on the consumption location information; Equipped with 4.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 3.
  • the control device includes: A price acquisition unit that acquires the electricity price of a production site where the hydrogen carrier is produced; a threshold setting unit that sets a threshold for determining whether or not to purchase electricity for producing at least one of the hydrogen or the hydrogen carrier at a production site where at least one of the hydrogen or the hydrogen carrier is produced based on the consumption location information; Further equipped with The device control unit controls an operation state of at least one of the hydrogen production device or the plurality of hydrogen carrier production devices based on a comparison result between the electricity price and the threshold value. 5.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 4. (Appendix 6)
  • the consumption location information includes a demand amount of at least one of the hydrogen or the hydrogen carrier in the consumption location. 5.
  • the consumption location information includes a sales price of at least one of the hydrogen or the hydrogen carrier in the consumption location. 5.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 4. The consumption location information includes constraints for delivering the hydrogen carrier to the consumption location. 5.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 4. (Appendix 9) The constraint conditions include at least one of a constraint on a facility for receiving the hydrogen carrier at the consumption site, or a constraint on a transportation means for transporting the hydrogen carrier from a production site for producing the hydrogen carrier to the consumption site.
  • the control device includes: An operation determination unit that determines the production amount of each of the plurality of hydrogen carrier production devices, 5.
  • the operation determination unit determines the production amount of each of the plurality of hydrogen carrier production devices based on a load of the hydrogen production device, a load of each of the plurality of hydrogen carrier production devices, and a storage amount of the hydrogen tank; 11.
  • the device control unit instructs, when the amount of storage in the hydrogen tank is equal to or less than a predetermined first lower limit, to stop production of the hydrogen carrier, the production amount of which is equal to or less than a predetermined second lower limit. 12.
  • the device control unit stops the production of methylcyclohexane when the production amount of the hydrogen carrier conversion device that converts the hydrogen to methylcyclohexane is equal to or less than the second lower limit, and maintains the production amount of ammonia or liquid hydrogen when the production amount of the hydrogen carrier conversion device that converts the hydrogen to ammonia or liquid hydrogen is equal to or less than the second lower limit.
  • the hydrogen carrier production system according to claim 12.
  • a control device capable of communicating with a hydrogen production device that produces hydrogen, a hydrogen tank that stores the hydrogen produced by the hydrogen production device, and a plurality of hydrogen carrier production devices that convert the hydrogen stored in the hydrogen tank into different types of hydrogen carriers, Controlling the operation state of at least the hydrogen production device or the plurality of hydrogen carrier production devices; Control device.
  • (Appendix 15) A step of producing hydrogen by a hydrogen production device; A step of storing the hydrogen produced by the hydrogen production device in a hydrogen tank; A step in which a plurality of hydrogen carrier production devices convert the hydrogen stored in the hydrogen tank into different types of hydrogen carriers;
  • a method for producing a hydrogen carrier comprising the steps of:

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Abstract

水素キャリア製造システムが、水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置により製造された水素を貯蔵する水素タンクと、水素タンクに貯蔵された水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と、を含む。

Description

水素キャリア製造システム、制御装置及び水素キャリア製造方法
　本発明は、水素キャリア製造システム、制御装置及び水素キャリア製造方法に関する。
　近年、地球温暖化等の環境問題が世界的な課題となっており、脱炭素化を推進するための新エネルギーとして、利用時に二酸化炭素を発生することがない水素が注目されている。特に、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーを利用して水素を製造すれば、さらなる二酸化炭素の削減効果が期待できる。
　水素を効率的に貯蔵及び輸送を行うための技術が必要とされている。水素を貯蔵及び輸送可能な物質は、水素キャリア等と呼ばれる。気体の水素（水素ガス）を水素キャリアに変換するための様々な技術が提案されている。
　例えば、特許文献１には、太陽エネルギーを貯蔵する水素製造手段を備える太陽光発電システムが開示されている。特許文献１に開示されている太陽光発電システムは、太陽光発電装置により得られる直流電流を用いて水素を製造する水素製造手段と、水素製造手段により得られる水素を飽和炭化水素に変換して貯蔵する水素貯蔵手段を備える。
特開２０１４－２０３２７４号公報
　しかしながら、従来技術では、複数種類の水素キャリアを並行して製造することを考慮していない、という課題がある。複数種類の水素キャリアを並行して製造すれば、各水素キャリアの経済性を反映しつつ製造設備全体の稼働率を向上することができる。
　本発明の一態様は、上記のような技術的課題に鑑みて、複数種類の水素キャリアを並行して製造することを目的とする。
　本発明の一態様による水素キャリア製造システムは、電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置により製造された水素を貯蔵する水素タンクと、水素タンクに貯蔵された水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と、を含む。
図１は、水素サプライチェーンの一例を示すブロック図である。 図２は、水素キャリア製造システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 図３は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図４は、制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、設定方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、電力市場価格プロファイルの一例を示すグラフである。 図７は、制御方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、変形例における水素ガス生成システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 図１４は、変形例１における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１５は、変形例２における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本発明の各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
　［実施形態］
　本発明の一実施形態は、水素キャリアを製造する水素キャリア製造システムである。水素キャリアは、気体の水素（水素ガス）を効率よく貯蔵及び輸送可能な液体等の状態に変化させた物質である。本実施形態における水素キャリア製造システムは、水を電気分解することで水素ガスを生成し、水素ガスを液体に変化させることで水素キャリアを製造する。以下、単に「水素」といった場合、気体の水素（水素ガス）を表しているものとする。
　＜水素キャリア＞
　水素キャリアとして利用可能な物質は、例えば、メチルシクロヘキサン（MCH: Methylcyclohexane）、アンモニア（NH3）又は液体水素（LH2: Liquid H2）等である。メチルシクロヘキサンは、トルエンに水素を反応させて得ることができる。アンモニアは、水素に窒素を反応させて得ることができる。液体水素は、水素を沸点（－２５３℃）以下まで冷却することで液化したものである。
　水素キャリアは、脱水素等の化学反応により水素に再変換して使用してもよいし、そのまま（水素キャリアの状態で）使用してもよい。メチルシクロヘキサンを脱水素して得られたトルエンは、水素キャリアの製造地に輸送し、新たなメチルシクロヘキサンの製造に再利用することができる。アンモニアは、例えば肥料や化学製品等の原材料として使用することができる。また、アンモニア自体を燃料として使用することもできる。液体水素は、例えばロケット等の燃料として使用することができる。
　本実施形態における水素キャリア製造システムでは、再生可能エネルギー由来の電力を用いて水素を製造する。また、本実施形態における水素キャリア製造システムでは、再生可能エネルギー由来の電力を用いて水素を水素キャリアに変換する。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システムで製造された水素キャリアは、製造から使用までのサイクルにおいて二酸化炭素の排出を低減したクリーンなエネルギーとして使用することができる。
　＜水素サプライチェーン＞
　本実施形態における水素サプライチェーンについて、図１を参照しながら説明する。水素サプライチェーンとは、水素を製造し、輸送し、消費するまでの一連の流れである。
　本実施形態における水素サプライチェーンについて、図１を参照しながら説明する。図１は、水素キャリアとしてメチルシクロヘキサン及びアンモニアを並行して製造する場合の水素サプライチェーンの一例を示す図である。
　図１に示されているように、本実施形態における水素サプライチェーンは、製造地Ｒ１及び消費地Ｒ２を含む。製造地Ｒ１では、少なくとも水素又は水素キャリアのいずれか一方（以下、「水素等」と略称する）が製造される。消費地Ｒ２では、水素等が消費される。製造地Ｒ１及び消費地Ｒ２は、それぞれ異なる国であってもよいし、同じ国内の異なる地域であってもよい。少なくとも製造地Ｒ１及び消費地Ｒ２のいずれか一方が複数存在してもよい。製造地Ｒ１と消費地Ｒ２とを繋ぐ水素キャリアの輸送経路は、陸路のみであってもよいし、航路又は空路を含んでいてもよい。
　製造地Ｒ１には、水素キャリア製造システム１、ＭＣＨタンク３１－１、アンモニアタンク３２－１及びトルエンタンク３５－１が設置される。ＭＣＨタンク３１－１には、水素キャリア製造システム１により製造されるメチルシクロヘキサン（第１の水素キャリアの一例）が貯蔵される。アンモニアタンク３２－１には、水素キャリア製造システム１により製造されるアンモニア（第２の水素キャリアの一例）が貯蔵される。トルエンタンク３５－１には、メチルシクロヘキサンの製造に用いるトルエンが貯蔵される。
　水素キャリア製造システム１は、送電網Ｇに接続される。送電網Ｇには、再生可能エネルギー由来の電力を供給する太陽光発電所Ｓ及び風力発電所Ｗ等が接続される。送電網Ｇには、再生可能エネルギー以外に由来する電力を供給する火力発電所や原子力発電所等が接続されてもよい。水素キャリア製造システム１は、送電網Ｇを介して、太陽光発電所Ｓ又は風力発電所Ｗから再生可能エネルギー由来の電力の供給を受ける。
　水素キャリア製造システム１は、送電網Ｇから供給される電力を用いて、メチルシクロヘキサン及びアンモニアを製造する。水素キャリア製造システム１は、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１（第１の水素キャリア製造装置の一例）及びアンモニア製造装置２２（第２の水素キャリア製造装置の一例）を備える。水素製造装置１０は、送電網Ｇから供給される電力を用いて水素を製造する。
　ＭＣＨ製造装置２１は、水素製造装置１０により製造された水素を、トルエンタンク３５－１から供給されるトルエンに反応させ、メチルシクロヘキサンを製造する。ＭＣＨ製造装置２１により製造されたメチルシクロヘキサンは、ＭＣＨタンク３１－１に貯蔵される。
　アンモニア製造装置２２は、水素製造装置１０により製造された水素に、大気中の窒素を反応させ、アンモニアを製造する。窒素は、空気分離装置等により得ることができる。アンモニア製造装置２２により製造されたアンモニアは、アンモニアタンク３２－１に貯蔵される。
　ＭＣＨタンク３１－１に貯蔵されたメチルシクロヘキサン及びアンモニアタンク３２－１に貯蔵されたアンモニアは、製造地Ｒ１と消費地Ｒ２との間の輸送経路に応じた輸送手段により、製造地Ｒ１から消費地Ｒ２に輸送される。メチルシクロヘキサン及びアンモニアの輸送には、例えば、航路ではタンカー等が利用され、陸路ではタンクローリー等が利用される。ただし、輸送手段はこれらに限定されず、メチルシクロヘキサン及びアンモニアを安全に輸送可能な手段であればどのような手段で輸送してもよい。
　消費地Ｒ２には、水素ガス生成システム２、ＭＣＨタンク３１－２、アンモニアタンク３２－２、トルエンタンク３５－２及び水素タンク６０が設置される。ＭＣＨタンク３１－２には、製造地Ｒ１から輸送されたメチルシクロヘキサンが貯蔵される。アンモニアタンク３２－２には、製造地Ｒ１から輸送されたアンモニアが貯蔵される。トルエンタンク３５－２には、メチルシクロヘキサンを脱水素することで得られるトルエンが貯蔵される。トルエンタンク３５－２に貯蔵されたトルエンは、製造地Ｒ１と消費地Ｒ２との間の輸送経路に応じた輸送手段により、消費地Ｒ２から製造地Ｒ１に輸送される。製造地Ｒ１に輸送されたトルエンは、トルエンタンク３５－１に貯蔵される。
　水素ガス生成システム２は、ＭＣＨタンク３１－２から供給されるメチルシクロヘキサン及びアンモニアタンク３２－２から供給されるアンモニアを水素に再変換する。水素ガス生成システム２は、脱水素装置４１、アンモニア分解装置４２及び水素精製装置５０を備える。
　脱水素装置４１は、ＭＣＨタンク３１－２から供給されるメチルシクロヘキサンを脱水素等の化学反応により水素とトルエンとに分離する。脱水素装置４１で得られたトルエンは、トルエンタンク３５－２に貯蔵される。
　アンモニア分解装置４２は、アンモニアタンク３２－２から供給されるアンモニアを触媒と反応させ、水素と窒素とに分離する。アンモニア分解装置４２は、アンモニアを気化することで、アンモニアガスに変換してもよい。
　水素精製装置５０は、脱水素装置４１又はアンモニア分解装置４２で得られた水素を純度の高い水素に精製する。水素精製装置５０により精製された水素は、水素タンク６０に貯蔵される。
　水素タンク６０に貯蔵された水素は、需要家Ｃに供給され、消費される。需要家Ｃへの供給は、水素ボンベ等の容器に充填して運搬してもよいし、予め設置されたパイプラインを介して輸送してもよい。
　アンモニア分解装置４２により得られたアンモニアガスは、需要家Ｃに供給され、消費される。アンモニアタンク３２－２に貯蔵されたアンモニアは、アンモニアのまま需要家Ｃに供給され、消費されてもよい。
　需要家Ｃは、例えば、製鉄所、発電所、化学工場、又は水素ステーション等である。需要家Ｃは、水素ガス生成システム２自体でもよい。すなわち、水素ガス生成システム２で得られた水素又はアンモニアは、水素ガス生成システム２の内部、又は水素ガス生成システム２に併設される他のシステム等で消費されてもよい。
　なお、本実施形態における水素キャリア製造システム１は、メチルシクロヘキサン又はアンモニアに代えて、又は、メチルシクロヘキサン及びアンモニアに加えて、液体水素を製造してもよい。水素キャリアとして液体水素を製造する場合、製造地Ｒ１には、液体水素タンクが設置される。また、水素キャリア製造システム１は、液体水素製造装置を備える。液体水素製造装置は、水素製造装置１０により製造された水素を冷却し、液体水素を製造する。液体水素製造装置により製造された液体水素は、液体水素タンクに貯蔵される。
　水素キャリアとして液体水素を製造する場合、消費地Ｒ２には、液体水素タンクが設置される。また、水素ガス生成システム２は、液体水素気化装置を備える。液体水素気化装置は、液体水素タンクから供給される液体水素を気化し、水素に再変換する。液体水素気化装置により得られた水素は、需要家Ｃに供給され、消費される。液体水素タンクに貯蔵された液体水素は、液体水素のまま需要家Ｃに供給され、消費されてもよい。なお、水素又は液体水素は、水素ガス生成システム２の内部、又は水素ガス生成システム２に併設される他のシステム等で消費されてもよい。
　＜水素キャリア製造システムの全体構成＞
　本実施形態における水素キャリア製造システムの全体構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態における水素キャリア製造システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
　図２に示されているように、本実施形態における水素キャリア製造システム１は、水素製造装置１０、受配電設備１１、水素タンク１２、ＭＣＨ製造装置２１、アンモニア製造装置２２及び制御装置１００を含む。また、本実施形態における水素キャリア製造システム１は、製造地Ｒ１に存在する電力市場システムＭ、送電網Ｇ、ＭＣＨタンク３１、アンモニアタンク３２及びトルエンタンク３５と接続されている。
　電力市場システムＭは、電力市場を管理する情報処理システムである。電力市場では、送電網Ｇで供給される電力が取引される。電力市場システムＭは、電力の需要及び供給に応じて電力の価格を決定する。本実施形態では、電力市場システムＭは、電力の発電方式ごとに電力の価格を決定するものとする。例えば、電力市場システムＭは、再生可能エネルギー由来の電力（例えば、太陽光、風力、地熱又はバイオマス等）と、再生可能エネルギー以外に由来する電力（例えば、石炭、石油、天然ガス又は原子力等）とで、それぞれ異なる価格を決定する。
　受配電設備１１は、送電網Ｇから供給される電力を受電し、水素キャリア製造システム１の各装置に配電する。受配電設備１１は、各装置に配電する電力を設定可能である。受配電設備１１は、制御装置１００から受信する信号に基づいて、少なくとも水素製造装置１０に入力する電力を設定する。
　水素製造装置１０は、受配電設備１１から入力される電力を用いて水素を製造する。本実施形態では、水素製造装置１０は、水電解槽に貯蔵された水を電気分解することで、水素を生成する。水素製造装置１０により生成された水素は、水素タンク１２に貯蔵される。
　水素製造装置１０による水素の製造量は、入力される電力の大きさに応じて変化する。したがって、受配電設備１１から水素製造装置１０に入力する電力を変更することで、水素製造装置１０による水素の製造量を変更することができる。
　水素タンク１２には、水素製造装置１０により製造された水素が貯蔵される。水素タンク１２に貯蔵された水素は、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２に供給される。
　ＭＣＨ製造装置２１は、水素タンク１２から供給される水素を、トルエンタンク３５から供給されるトルエンに反応させ、メチルシクロヘキサンに変換する。ＭＣＨ製造装置２１により製造されたメチルシクロヘキサンは、ＭＣＨタンク３１に貯蔵される。
　アンモニア製造装置２２は、水素製造装置１０により製造された水素に、空気分離装置等により得られた窒素を反応させ、アンモニアを製造する。アンモニア製造装置２２により製造されたアンモニアは、アンモニアタンク３２に貯蔵される。
　制御装置１００は、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置の動作を制御するパーソナルコンピュータ、ワークステーション又はサーバ等の情報処理装置である。制御装置１００は、通信ネットワークを介して、電力市場システムＭ、受配電設備１１、水素製造装置１０、水素タンク１２、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２と相互にデータ通信可能に構成されている。
　制御装置１００は、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置の動作を制御する。制御装置１００は、水素キャリアを消費する消費地Ｒ２に関する情報（以下、「消費地情報」とも呼ぶ）に基づいて、各装置を制御するための情報（以下、「制御情報」とも呼ぶ）を生成する。制御装置１００は、生成した制御情報に基づいて、少なくとも受配電設備１１、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２の動作を制御するための制御信号を送信する。
　なお、図２に示した水素キャリア製造システム１の全体構成は一例であって、用途や目的に応じて様々なシステム構成例があり得る。例えば、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１、アンモニア製造装置２２及び制御装置１００の１つ以上が、水素キャリア製造システム１に複数台含まれていてもよい。例えば、制御装置１００は、複数台のコンピュータにより実現してもよいし、クラウドコンピューティングのサービスとして実現してもよい。図２に示す水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１、アンモニア製造装置２２及び制御装置１００のような装置の区分は一例である。
　＜水素キャリア製造システムのハードウェア構成＞
　本実施形態における水素キャリア製造システム１に含まれる各装置のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。
　≪コンピュータのハードウェア構成≫
　本実施形態における制御装置１００は、例えばコンピュータにより実現される。図３は、本実施形態におけるコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　図３に示されているように、本実施形態におけるコンピュータ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５０４、入力装置５０５、表示装置５０６、通信Ｉ／Ｆ（Interface）５０７及び外部Ｉ／Ｆ５０８を有する。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２及びＲＡＭ５０３は、いわゆるコンピュータを形成する。コンピュータ５００の各ハードウェアは、バスライン５０９を介して相互に接続されている。なお、入力装置５０５及び表示装置５０６は外部Ｉ／Ｆ５０８に接続して利用する形態であってもよい。
　ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０２又はＨＤＤ５０４等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ５０３上に読み出し、処理を実行することで、コンピュータ５００全体の制御や機能を実現する演算装置である。コンピュータ５００は、ＣＰＵ５０１に加えて又はＣＰＵ５０１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を有していてもよい。
　ＲＯＭ５０２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）の一例である。ＲＯＭ５０２は、ＨＤＤ５０４にインストールされている各種プログラムをＣＰＵ５０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶装置として機能する。具体的には、ＲＯＭ５０２には、コンピュータ５００の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）、ＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラムや、ＯＳ（Operating System）設定、ネットワーク設定等のデータが格納されている。
　ＲＡＭ５０３は、電源を切るとプログラムやデータが消去される揮発性の半導体メモリ（記憶装置）の一例である。ＲＡＭ５０３は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等である。ＲＡＭ５０３は、ＨＤＤ５０４にインストールされている各種プログラムがＣＰＵ５０１によって実行される際に展開される作業領域を提供する。
　ＨＤＤ５０４は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置の一例である。ＨＤＤ５０４に格納されるプログラムやデータには、コンピュータ５００全体を制御する基本ソフトウェアであるＯＳ、及びＯＳ上において各種機能を提供するアプリケーション等がある。なお、コンピュータ５００はＨＤＤ５０４に替えて、記憶媒体としてフラッシュメモリを用いる記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive等）を利用するものであってもよい。
　入力装置５０５は、ユーザが各種信号を入力するために用いるタッチパネル、操作キーやボタン、キーボードやマウス、音声等の音データを入力するマイクロホン等である。
　表示装置５０６は、画面を表示する液晶や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等のディスプレイ、音声等の音データを出力するスピーカ等で構成されている。
　通信Ｉ／Ｆ５０７は、通信ネットワークに接続し、コンピュータ５００がデータ通信を行うためのインタフェースである。
　外部Ｉ／Ｆ５０８は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、ドライブ装置５１０等がある。
　ドライブ装置５１０は、記録媒体５１１をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体５１１には、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体５１１には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。これにより、コンピュータ５００は外部Ｉ／Ｆ５０８を介して記録媒体５１１の読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。
　なお、ＨＤＤ５０４にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体５１１が外部Ｉ／Ｆ５０８に接続されたドライブ装置５１０にセットされ、記録媒体５１１に記録された各種プログラムがドライブ装置５１０により読み出されることでインストールされる。あるいは、ＨＤＤ５０４にインストールされる各種プログラムは、通信Ｉ／Ｆ５０７を介して、通信ネットワークとは異なる他のネットワークよりダウンロードされることでインストールされてもよい。
　＜水素キャリア製造システムの機能構成＞
　本実施形態における水素キャリア製造システムの機能構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態における水素キャリア製造システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　≪制御装置の機能構成≫
　図４に示されているように、本実施形態における制御装置１００は、情報取得部１０１、販売計画部１０２、電力計算部１０３、価格計算部１０４、原価計算部１０５、閾値設定部１０６、製造量設定部１０７、価格取得部１０８、負荷取得部１０９、圧力取得部１１０、稼働決定部１１１、装置制御部１１２、予測価格記憶部１２０、販売計画記憶部１２１及び制御情報記憶部１２２を備える。
　情報取得部１０１、販売計画部１０２、電力計算部１０３、価格計算部１０４、原価計算部１０５、閾値設定部１０６、製造量設定部１０７、価格取得部１０８、負荷取得部１０９、圧力取得部１１０、稼働決定部１１１及び装置制御部１１２は、例えば、図３に示されているＨＤＤ５０４からＲＡＭ５０３上に展開されたプログラムがＣＰＵ５０１に実行させる処理によって実現される。
　予測価格記憶部１２０、販売計画記憶部１２１及び制御情報記憶部１２２は、例えば、図３に示されているＨＤＤ５０４を用いて実現される。
　予測価格記憶部１２０には、電力市場において再生可能エネルギー由来の電力が取引される市場価格（以下、「電力市場価格」とも呼ぶ）の予測値を示す情報（以下、「電力市場価格プロファイル」とも呼ぶ）が記憶されている。電力市場価格は、電力市場システムＭにおいて所定の時間間隔で（例えば、５分ごとに）決定される。電力市場価格プロファイルは、所定の計画期間（例えば、１か月）における電力市場価格の頻度分布を予測した情報である。
　販売計画記憶部１２１には、水素キャリア製造システム１により製造される水素キャリアの販売計画を示す情報が記憶される。本実施形態における販売計画は、所定の計画期間における水素キャリアの販売量及び販売価格を含む。販売計画記憶部１２１に記憶される販売計画を示す情報は、販売計画部１０２により生成される。
　制御情報記憶部１２２には、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置を制御するための制御情報が記憶される。制御情報記憶部１２２に記憶される制御情報は、閾値設定部１０６により生成される。
　本実施形態における制御情報は、水素キャリアを製造するための電力を購入するか否かを判定するための閾値を含む。閾値は、例えば、再生可能エネルギー由来の電力に関する電力市場価格に対する上限価格である。以下、電力市場価格に対する上限価格を「電力上限価格」と呼ぶ。
　本実施形態における制御情報は、水素製造装置１０の負荷（以下、「水素製造負荷」とも呼ぶ）に対する安定稼働範囲（以下、「水素製造負荷範囲」とも呼ぶ）をさらに含む。水素製造負荷範囲は、水素製造負荷の上限値及び下限値により定義される。
　本実施形態における制御情報は、ＭＣＨ製造装置２１の負荷（以下、「第１水素変換負荷」とも呼ぶ）に対する安定稼働範囲（以下、「第１水素変換負荷範囲」とも呼ぶ）をさらに含む。第１水素変換負荷範囲は、第１水素変換負荷の上限値及び下限値により定義される。
　本実施形態における制御情報は、アンモニア製造装置２２の負荷（以下、「第２水素変換負荷」とも呼ぶ）に対する安定稼働範囲（以下、「第２水素変換負荷範囲」とも呼ぶ）をさらに含む。第２水素変換負荷範囲は、第１水素変換負荷の上限値及び下限値により定義される。
　本実施形態における制御情報は、水素タンク１２の充填圧力（以下、「水素タンク圧力」とも呼ぶ）に対する安定稼働範囲（以下、「水素タンク圧力範囲」とも呼ぶ）をさらに含む。水素タンク圧力範囲は、水素タンク圧力の上限値及び下限値により定義される。
　情報取得部１０１は、各水素キャリアの消費地に関する消費地情報を取得する。本実施形態における消費地情報は、水素及び各水素キャリアの需要量、水素及び各水素キャリアの販売価格、及び各水素キャリアを配送するための制約条件を含む。
　水素及び各水素キャリアの需要量は、所定の計画期間において、消費地Ｒ２で需要が見込まれる水素及び各水素キャリアの量である。水素及び各水素キャリアの需要量は、例えば、消費地Ｒ２に存在する需要家Ｃに対する過去の販売量や今後の購入量の聞き取り等により取得することができる。
　水素及び各水素キャリアの販売価格は、所定の計画期間において、消費地Ｒ２で販売可能と見込まれる水素及び各水素キャリアの価格である。水素及び各水素キャリアの販売価格は、例えば、消費地Ｒ２に存在する需要家Ｃに対する過去の販売価格や今後の購入希望価格の聞き取り等により取得することができる。
　各水素キャリアを配送するための制約条件は、少なくとも消費地Ｒ２で各水素キャリアを荷受けする設備に関する制約（設備制約）、又は製造地Ｒ１から消費地Ｒ２に各水素キャリアを輸送する輸送手段に関する制約（輸送制約）のいずれか一方を含む。設備制約は、例えば、荷揚げする桟橋の容量、荷受け地で水素キャリアを貯蔵するタンクの容量、水素ガス生成システム２における脱水素等の処理量、送液又は送気設備の容量等を含む。輸送制約は、例えば、利用可能なタンカーの隻数等の配船に関する制約等を含む。
　販売計画部１０２は、情報取得部１０１により取得された各水素キャリアに関する消費地情報に基づいて、所定の計画期間における各水素キャリアに関する販売計画を立案する。販売計画部１０２は、立案した販売計画を示す情報を販売計画記憶部１２１に記憶する。
　販売計画部１０２は、情報取得部１０１により取得された消費地情報をユーザに提示し、ユーザにより入力された販売計画を受け付けることで、販売計画を示す情報を生成してもよい。販売計画部１０２は、情報取得部１０１により取得された消費地情報に対して、予め定めた規則を適用することで、販売計画を示す情報を生成してもよい。これらの販売計画の立案方法は一例である。販売計画部１０２は、消費地情報に基づいて販売計画を生成する任意の方法により、販売計画を示す情報を生成することができる。
　例えば、販売計画部１０２は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の増大が見込まれる場合、又は消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの販売価格の上昇が見込まれる場合、各水素キャリアの販売量を大きくしてもよい。このとき、販売計画部１０２は、各水素キャリアの供給能力を満たす範囲で各水素キャリアの販売量を決定してもよい。販売計画において販売量が大きくなると、電力上限価格が高く設定され、水素及び各水素キャリアの売上を増大することができる。
　また、例えば、販売計画部１０２は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の低下が見込まれる場合、各水素キャリアの販売量を小さくしてもよい。このとき、販売計画部１０２は、原価計算部１０５で計算される均等化水素原価が高い水素キャリアから販売量を小さくするとよい。販売計画において販売量が小さくなると、電力上限価格が低く設定され、水素及び各水素キャリアの製造コストを低減することができる。
　電力計算部１０３は、販売計画部１０２により立案された各水素キャリアに関する販売計画に基づいて、各水素キャリアの製造量を計算する。また、電力計算部１０３は、各水素キャリアの製造量を満たすために必要となる電力の総量（以下、「総必要電力量」とも呼ぶ）を計算する。
　価格計算部１０４は、予測価格記憶部１２０に記憶されている電力市場価格プロファイルに基づいて、電力計算部１０３により計算された総必要電力量を満たすときの平均電力価格及び最高電力価格を計算する。
　価格計算部１０４は、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２の定格範囲を考慮しながら、平均電力価格及び最高電力価格を計算する。また、送電網Ｇから供給される電力に固定電力価格による電力調達契約に基づく電力が含まれる場合、価格計算部１０４は、その固定電力価格及びその電力調達契約で供給される電力量を考慮しながら、平均電力価格及び最高電力価格を計算する。さらに、価格計算部１０４は、水素製造装置１０における製造量の変動が水素タンク１２の容量で吸収可能となるように、平均電力価格及び最高電力価格を計算する。
　原価計算部１０５は、価格計算部１０４により計算された平均電力価格に基づいて、各水素キャリアの均等化水素原価（LCoH; Levelized Cost of Hydrogen）を計算する。均等化水素原価は、各水素キャリアの製造に関する設備の初期コスト、運用コスト及び廃棄コストを含めた総コストから算出される原価である。初期コスト及び廃棄コストは、水素キャリア製造システム１を構築するときに予め計算しておけばよい。運用コストのうち、各水素キャリアの輸送又は脱水素等に起因する原価は、通常大きく変化することはない。ただし、水素ガス生成システム２の設備が更新されたとき等、適切なタイミングでこれらの原価を見直してもよい。
　閾値設定部１０６は、各水素キャリアについて、原価計算部１０５により計算された均等化水素原価と、販売計画部１０２により立案された各水素キャリアの販売価格との差額を計算する。また、閾値設定部１０６は、均等化水素原価と販売価格との差額を、所定の閾値と比較する。所定の閾値は、水素キャリアの販売により得られる利益の目標額、製造地Ｒ１から消費地Ｒ２に各水素キャリアを輸送する輸送コスト、及び水素ガス生成システム２における脱水素等にかかる処理コスト等を考慮して、予め計算されている。
　いずれかの水素キャリアについて均等化水素原価と販売価格との差額が閾値未満の場合、閾値設定部１０６は、販売計画部１０２に処理を戻し、販売計画を再度立案する。一方、すべての水素キャリアについて均等化水素原価と販売価格との差額が閾値以上の場合、閾値設定部１０６は、価格計算部１０４により計算された最高電力価格を電力上限価格として設定する。閾値設定部１０６は、設定した電力上限価格を制御情報として制御情報記憶部１２２に記憶する。
　製造量設定部１０７は、電力計算部１０３により計算された各水素キャリアの製造量に基づいて、各水素キャリアの上限製造量を決定する。製造量設定部１０７は、決定した各水素キャリアの上限製造量を制御情報記憶部１２２に制御情報として記憶する。
　価格取得部１０８は、所定の時間間隔で、電力市場システムＭから電力市場価格を取得する。電力市場価格を取得する時間間隔は、電力市場システムＭにおいて電力市場価格が更新される時間間隔に合致しているとよい。本実施形態では、価格取得部１０８は、５分ごとに電力市場価格を取得するものとする。
　負荷取得部１０９は、水素製造装置１０から水素製造負荷を取得する。水素製造負荷は、例えば、水素製造装置１０の負荷率である。水素製造装置１０の負荷率は、水素製造装置１０の定格出力に対する現在の出力量の割合で表される。
　また、負荷取得部１０９は、ＭＣＨ製造装置２１から第１水素変換負荷を取得する。第１水素変換負荷は、例えば、ＭＣＨ製造装置２１の負荷率である。ＭＣＨ製造装置２１の負荷率は、ＭＣＨ製造装置２１の定格出力に対する現在の出力量の割合で表される。
　また、負荷取得部１０９は、アンモニア製造装置２２から第２水素変換負荷を取得する。第２水素変換負荷は、例えば、アンモニア製造装置２２の負荷率である。アンモニア製造装置２２の負荷率は、アンモニア製造装置２２の定格出力に対する現在の出力量の割合で表される。
　圧力取得部１１０は、水素タンク１２から水素タンク圧力を取得する。水素タンク圧力は、水素タンク１２内に貯蔵されている水素の貯蔵量を示す情報ともいえる。
　稼働決定部１１１は、価格取得部１０８により取得された電力上限価格、負荷取得部１０９により取得された水素製造負荷、第１水素変換負荷並びに第２水素変換負荷、及び制御情報記憶部１２２に記憶されている制御情報に基づいて、水素製造装置１０の稼働状態、ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態及びアンモニア製造装置２２の稼働状態を決定する。
　水素製造装置１０の稼働状態は、単位時間当たりに製造される水素の量（以下、「水素製造量」とも呼ぶ）を含む。また、水素製造装置１０の稼働状態は、水素製造装置１０の運転モードを含む。水素製造装置１０の運転モードは、例えば、ホットスタンバイモードを含む。ホットスタンバイモードは、水素製造装置１０自体は起動しているものの、水素の製造を行っていない動作状態（すなわち、水素製造量がゼロ）である。水素製造装置１０をホットスタンバイモードにすると、水素の製造を再開するときの応答時間を短縮しつつ、水素の製造を安全に停止することができる。
　ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態は、単位時間当たりに製造されるメチルシクロヘキサンの量（以下、「第１水素変換量」とも呼ぶ）を含む。また、ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態は、ＭＣＨ製造装置２１の運転モードを含む。ＭＣＨ製造装置２１の運転モードは、例えば、ホットリサイクルモードを含む。ホットリサイクルモードは、ＭＣＨ製造装置２１自体は起動しているものの、メチルシクロヘキサンの製造を行っていない動作状態（すなわち、第１水素変換量がゼロ）である。ＭＣＨ製造装置２１をホットリサイクルモードにすると、メチルシクロヘキサンの製造を再開するときの応答時間を短縮しつつ、メチルシクロヘキサンの製造を安全に停止することができる。
　アンモニア製造装置２２の稼働状態は、単位時間当たりに製造されるアンモニアの量（以下、「第２水素変換量」とも呼ぶ）を含む。また、アンモニア製造装置２２の稼働状態は、アンモニア製造装置２２の運転モードを含む。アンモニア製造装置２２の運転モードは、例えば、ホットリサイクルモードを含む。ホットリサイクルモードは、アンモニア製造装置２２自体は起動しているものの、アンモニアの製造を行っていない動作状態（すなわち、第２水素変換量がゼロ）である。アンモニア製造装置２２をホットリサイクルモードにすると、アンモニアの製造を再開するときの応答時間を短縮しつつ、アンモニアの製造を安全に停止することができる。
　例えば、水素キャリアがアンモニア又は液体水素である場合、アンモニア製造装置２２又は液体水素製造装置を自動的にホットリサイクルモードに変更すると安全性や信頼性に影響するおそれがある。水素をアンモニア又は液体水素に変換する処理は、高温かつ高圧、又は超低温等、処理条件がシビアであるため、運転モードを変更することは慎重に決定すべき事項である。したがって、アンモニア製造装置２２又は液体水素製造装置を自動的にホットリサイクルモードに変更するか否かは、装置設計や生産者の運転方針に基づいて、設計者が任意に決定することができる。
　装置制御部１１２は、稼働決定部１１１により決定された稼働状態に基づいて、水素製造量、第１水素変換量又は第２水素変換量を変更するか否かを判定する。水素製造量を変更する場合、装置制御部１１２は、水素製造装置１０に入力する電力を変更するための制御信号を受配電設備１１に送信する。第１水素変換量を変更する場合、装置制御部１１２は、メチルシクロヘキサンの製造量を変更するための制御信号をＭＣＨ製造装置２１に送信する。第２水素変換量を変更する場合、装置制御部１１２は、アンモニアの製造量を変更するための制御信号をアンモニア製造装置２２に送信する。
　＜設定方法の処理手順＞
　本実施形態における制御装置１００が実行する設定方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。設定方法は、消費地情報に基づいて制御情報を設定する処理である。図５は、本実施形態における設定方法の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１－１において、制御装置１００の情報取得部１０１は、消費地Ｒ２における水素及び各水素キャリアの需要量を取得する。消費地Ｒ２が複数ある場合、情報取得部１０１は、複数の消費地Ｒ２それぞれについて、水素及び各水素キャリアの需要量を取得する。情報取得部１０１は、取得した水素及び各水素キャリアの需要量を示す情報を販売計画部１０２に送る。
　ステップＳ１－２において、制御装置１００の情報取得部１０１は、消費地Ｒ２における水素及び各水素キャリアの販売価格を取得する。消費地Ｒ２が複数ある場合、情報取得部１０１は、複数の消費地Ｒ２それぞれについて、水素及び各水素キャリアの販売価格を取得する。情報取得部１０１は、取得した水素及び各水素キャリアの販売価格を示す情報を販売計画部１０２に送る。
　ステップＳ１－３において、制御装置１００の情報取得部１０１は、消費地Ｒ２における水素及び各水素キャリアに関する設備制約を取得する。消費地Ｒ２が複数ある場合、情報取得部１０１は、複数の消費地Ｒ２それぞれについて、設備制約を取得する。情報取得部１０１は、取得した設備制約を示す情報を販売計画部１０２に送る。
　ステップＳ１－４において、制御装置１００の情報取得部１０１は、消費地Ｒ２における水素及び各水素キャリアに関する輸送制約を取得する。消費地Ｒ２が複数ある場合、情報取得部１０１は、複数の消費地Ｒ２それぞれについて、輸送制約を取得する。情報取得部１０１は、取得した輸送制約を示す情報を販売計画部１０２に送る。
　ステップＳ２において、制御装置１００の販売計画部１０２は、情報取得部１０１から各水素キャリアに関する消費地情報を受け取る。消費地情報には、ステップＳ１－１からステップＳ１－４で取得した需要量、販売価格、設備制約及び輸送制約を示す情報が含まれる。
　次に、販売計画部１０２は、受け取った消費地情報に基づいて、所定の計画期間における各水素キャリアの販売計画を立案する。続いて、販売計画部１０２は、立案した販売計画を示す情報を販売計画記憶部１２１に記憶する。
　例えば、販売計画部１０２は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の増大が見込まれる場合、又は消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの販売価格の上昇が見込まれる場合、水素キャリアの販売量を大きくしてもよい。このとき、販売計画部１０２は、水素キャリアの供給能力（製造、輸送、脱水素等を含む）を満たす範囲で水素キャリアの販売量を決定してもよい。販売計画において販売量が大きくなると、電力上限価格が高く設定され、水素及び各水素キャリアの売上を増大することができる。
　また、例えば、販売計画部１０２は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の低下が見込まれる場合、水素キャリアの販売量を小さくしてもよい。販売計画において販売量が小さくなると、電力上限価格が低く設定され、水素及び各水素キャリアの製造コストを低減することができる。
　ステップＳ３において、制御装置１００の電力計算部１０３は、販売計画記憶部１２１に記憶されている各水素キャリアの販売計画を読み出す。次に、電力計算部１０３は、読み出した販売計画に基づいて、各水素キャリアの製造量を計算する。続いて、電力計算部１０３は、計算した各水素キャリアの製造量に基づいて、総必要電力量を計算する。
　電力計算部１０３は、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２の効率を考慮しながら、各水素キャリアの製造量及び総必要電力量を計算する。電力計算部１０３は、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２に加えて、周辺装置の負荷を含めて必要電力量を計算する。そして、電力計算部１０３は、計算した総必要電力量を価格計算部１０４に送る。また、電力計算部１０３は、計算した各水素キャリアの製造量を製造量設定部１０７に送る。
　ステップＳ４において、制御装置１００の価格計算部１０４は、電力計算部１０３から各水素キャリアの製造量及び総必要電力量を受け取る。次に、価格計算部１０４は、予測価格記憶部１２０に記憶されている電力市場価格プロファイルを読み出す。
　続いて、価格計算部１０４は、読み出した電力市場価格プロファイルに基づいて、総必要電力量を満たすときの平均電力価格及び最高電力価格を計算する。次に、価格計算部１０４は、平均電力価格を原価計算部１０５に送る。また、価格計算部１０４は、最高電力価格を閾値設定部１０６に送る。
　≪平均電力価格及び電力上限価格の計算≫
　本実施形態における平均電力価格及び電力上限価格の計算方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態における電力市場価格プロファイルの一例を示す図である。
　図６に示されているように、本実施形態における電力市場価格プロファイルは、横軸を再生可能エネルギーの電力市場価格［ＵＳＤ／ＭＷｈ］とし、縦軸を再生可能エネルギーの電力市場価格発生頻度として、単位時間当たりに発生する再生可能エネルギーの電力市場価格の頻度分布を示すグラフである。なお、単位時間は、計画期間と合致しているとよい。
　再生可能エネルギー由来の電力は、季節や天候により発電量が変動することから、再生可能エネルギー由来の電力の市場価格も発電量に応じて変動する。したがって、特定の月の過去数年分の電力市場価格を記録したデータに対して平均等の統計処理を行えば、その月の電力市場価格を概ね予測することができる。また、過去の電力市場価格の時系列データを用いて、シミュレーションや機械学習等により電力市場価格を予測してもよい。
　平均電力価格及び最高電力価格の計算では、電力市場価格プロファイルにおいて、電力価格が低い方（グラフの左側）から電力市場価格発生頻度を積算していく。１回分の電力市場価格は、電力市場価格の更新間隔（例えば５分）だけ電力を購入することを意味するため、電力価格発生頻度を積算していき必要電力量に達したときの価格が必要電力量を満たすための最高電力価格Ｐｍａｘとなる。また、最高電力価格Ｐｍａｘが求まれば、電力市場価格プロファイルの形状から平均電力価格Ｐａｖｇを求めることができる。
　上記の計算方法によれば、販売計画における水素キャリアの販売量が大きいほど、最高電力価格Ｐｍａｘは高く設定される。その結果、水素及び各水素キャリアの売上を増大することができる。なお、水素キャリアの販売量は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の増大が見込まれる場合、又は消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの販売価格の上昇が見込まれる場合、大きく設定される。
　一方、販売計画における水素キャリアの販売量が小さいほど、最高電力価格Ｐｍａｘは低く設定される。その結果、水素及び各水素キャリアの製造コストを低減することができる。なお、各水素キャリアの販売量は、消費地Ｒ２において水素及び各水素キャリアの需要量の低下が見込まれる場合、小さく設定される。
　図５に戻って説明する。ステップＳ５において、制御装置１００の原価計算部１０５は、価格計算部１０４から平均電力価格を受け取る。次に、原価計算部１０５は、平均電力価格に基づいて、各水素キャリアの均等化水素原価を計算する。続いて、原価計算部１０５は、各水素キャリアの均等化水素原価を閾値設定部１０６に送る。
　ステップＳ６において、制御装置１００の閾値設定部１０６は、原価計算部１０５から各水素キャリアの均等化水素原価を受け取る。次に、閾値設定部１０６は、販売計画記憶部１２１に記憶されている販売計画を読み出す。続いて、閾値設定部１０６は、読み出した販売計画から各水素キャリアの販売価格を取得する。
　次に、閾値設定部１０６は、各水素キャリアについて、均等化水素原価と販売価格との差額を計算する。続いて、閾値設定部１０６は、各水素キャリアについて、均等化水素原価と販売価格との差額を、所定の閾値と比較する。いずれかの水素キャリアについて均等化水素原価と販売価格との差額が閾値未満の場合（ＮＯ）、閾値設定部１０６はステップＳ２に処理を戻す。一方、すべての水素キャリアについて均等化水素原価と販売価格との差額が閾値以上の場合（ＹＥＳ）、閾値設定部１０６はステップＳ７に処理を進める。
　ステップＳ７において、制御装置１００の閾値設定部１０６は、価格計算部１０４から最高電力価格を受け取る。次に、閾値設定部１０６は、最高電力価格を電力上限価格として設定する。
　ステップＳ８において、制御装置１００の製造量設定部１０７は、電力計算部１０３から各水素キャリアの製造量を受け取る。次に、製造量設定部１０７は、各水素キャリアの製造量に基づいて、各水素キャリアの上限製造量を決定する。このとき、製造量設定部１０７は、ＭＣＨ製造装置２１の負荷変動を考慮して、メチルシクロヘキサンの上限製造量を決定する。同様に、製造量設定部１０７は、アンモニア製造装置２２の負荷変動を考慮して、アンモニアの上限製造量を決定する。
　ステップＳ９において、制御装置１００の閾値設定部１０６は、電力上限価格を制御情報として制御情報記憶部１２２に記憶する。また、制御装置１００の製造量設定部１０７は、各水素キャリアの上限製造量を制御情報として制御情報記憶部１２２に記憶する。
　なお、制御情報に含まれる各設定値は、所定の時間間隔で（例えば、数日ごとに）、再設定するとよい。再設定するか否かの判断は、販売計画に基づいて計算された各水素キャリアの製造量と、実際に製造された各水素キャリアの製造量とを比較することで行えばよい。例えば、実際の製造量が計画された製造量を大きく上回る場合、電力上限価格を低く変更するとよい。また、例えば、各水素キャリアの製造量のバランスが需要量と乖離している場合、各水素キャリアの上限製造量を調整するとよい。
　＜制御方法の処理手順＞
　本実施形態における制御装置１００が実行する制御方法について、図７乃至図１２を参照しながら説明する。制御方法は、制御情報に基づいて水素キャリアを製造するための各装置を制御する処理である。図７は、本実施形態における制御方法の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１１において、制御装置１００の価格取得部１０８は、所定の時間間隔で、電力市場システムＭから電力市場価格を取得する。次に、価格取得部１０８は、電力市場価格を稼働決定部１１１に送る。
　ステップＳ１２において、制御装置１００の負荷取得部１０９は、水素製造装置１０から水素製造負荷を取得する。また、負荷取得部１０９は、ＭＣＨ製造装置２１から第１水素変換負荷を取得する。さらに、負荷取得部１０９は、アンモニア製造装置２２から第２水素変換負荷を取得する。次に、負荷取得部１０９は、水素製造負荷、第１水素変換負荷及び第２水素変換負荷を稼働決定部１１１に送る。
　ステップＳ１３において、制御装置１００の圧力取得部１１０は、水素タンク１２から水素タンク圧力を取得する。次に、圧力取得部１１０は、水素タンク圧力を稼働決定部１１１に送る。
　ステップＳ１４において、制御装置１００の稼働決定部１１１は、価格取得部１０８から電力市場価格を受け取る。また、稼働決定部１１１は、負荷取得部１０９から水素製造負荷、第１水素変換負荷及び第２水素変換負荷を受け取る。さらに、稼働決定部１１１は、圧力取得部１１０から水素タンク圧力を受け取る。次に、稼働決定部１１１は、制御情報記憶部１２２に記憶されている制御情報から、電力上限価格、水素製造負荷範囲、第１水素変換負荷範囲、第２水素変換負荷範囲及び水素タンク圧力範囲を読み出す。
　稼働決定部１１１は、電力市場価格、水素製造負荷、第１水素変換負荷、第２水素変換負荷、水素タンク圧力及び制御情報（電力上限価格、水素製造負荷範囲、第１水素変換負荷範囲、第２水素変換負荷範囲及び水素タンク圧力範囲）に基づいて、水素製造装置１０の稼働状態、ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態、及びアンモニア製造装置２２の稼働状態を決定する。次に、稼働決定部１１１は、水素製造装置１０の稼働状態、ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態、及びアンモニア製造装置２２の稼働状態を装置制御部１１２に送る。
　≪稼働状態決定処理≫
　本実施形態における稼働状態決定処理（図７のステップＳ１４）について、図８乃至図１２を参照しながら説明する。図８乃至図１２は、本実施形態における稼働状態決定処理の一例を示すフローチャートである。なお、稼働状態決定処理は、稼働状態を決定する水素キャリア製造装置ごとに繰り返し実行する。
　ステップＳ１４－１において、稼働決定部１１１は、電力市場価格が電力上限価格より低いか否かを判定する。電力市場価格が電力上限価格より低い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－２に処理を進める。一方、電力市場価格が電力上限価格以上である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３に処理を進める。
　ステップＳ１４－２において、稼働決定部１１１は、水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行するか否かを判定する。自動的にホットリサイクルモードに移行する場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１１（図９参照）に処理を進める。一方、自動的にホットリサイクルモードに移行しない場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－５１（図１１参照）に処理を進める。
　ステップＳ１４－３において、稼働決定部１１１は、水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行するか否かを判定する。自動的にホットリサイクルモードに移行する場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３１（図１０参照）に処理を進める。一方、自動的にホットリサイクルモードに移行しない場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－７１（図１２参照）に処理を進める。
　（自動的にホットリサイクルモードに移行する場合）
　以下、水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行する場合の稼働状態決定処理について、図９及び１０を参照しながら説明する。なお、ここでは、ＭＣＨ製造装置２１を自動的にホットリサイクルモードに移行する例を説明する。
　ステップＳ１４－１１において、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力が水素タンク圧力範囲の上限値より低いか否かを判定する。水素タンク圧力が上限値より低い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１２に処理を進める。一方、水素タンク圧力が上限値以上である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１９に処理を進める。
　ステップＳ１４－１２において、稼働決定部１１１は、水素製造負荷が水素製造負荷範囲の上限値より低いか否かを判定する。水素製造負荷が上限値より低い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１３に処理を進める。一方、水素製造負荷が上限値以上である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１４に処理を進める。
　ステップＳ１４－１３において、稼働決定部１１１は、電力市場価格と電力上限価格との差に応じて、水素製造量を増加させる。ステップＳ１４－１３は、水素タンク圧力を上昇する余地があり、水素製造負荷を上昇する余地がある場合に、実行される。この場合、水素製造量を増加させ、売上の増大を図ることができる。
　ステップＳ１４－１４において、稼働決定部１１１は、水素製造量を維持する。ステップＳ１４－１４は、水素タンク圧力を上昇する余地があるが、水素製造負荷を上昇する余地がない場合に、実行される。この場合、水素製造量を維持すればよい。その後、稼働決定部１１１は、ステップＳ１４－１５に処理を進める。
　ステップＳ１４－１５において、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力が水素タンク圧力範囲の下限値（第１下限量の一例）より高いか否かを判定する。水素タンク圧力が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－２１に処理を進める。一方、水素タンク圧力が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１６に処理を進める。
　ステップＳ１４－１６において、稼働決定部１１１は、第１水素変換負荷が第１水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第１水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１７に処理を進める。一方、第１水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－１８に処理を進める。
　ステップＳ１４－１７において、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力と水素タンク圧力範囲の下限値との差に応じて、第１水素変換量を減少させる。ステップＳ１４－１７は、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がある場合に、実行される。この場合、水素タンク圧力が下限値を維持するように第１水素変換量を減少させる。
　ステップＳ１４－１８において、稼働決定部１１１は、ＭＣＨ製造装置２１の運転モードをホットリサイクルモードに移行させる。ステップＳ１４－１８は、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、水素タンク圧力が下限値以上に回復するようにメチルシクロヘキサンの製造を停止させる。
　ステップＳ１４－１９において、稼働決定部１１１は、第１水素変換負荷が第１水素変換負荷範囲の上限値より低いか否かを判定する。第１水素変換負荷が上限値より低い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－２０に処理を進める。一方、第１水素変換負荷が上限値以上である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－２１に処理を進める。
　ステップＳ１４－２０において、稼働決定部１１１は、予め定めた割合で、第１水素変換量を増加させる。ステップＳ１４－２０は、水素タンク圧力を上昇する余地がなく、第１水素変換負荷を上昇する余地がある場合に、実行される。この場合、水素タンク圧力が上限値以下まで低下するように第１水素変換量を増加させる。
　ステップＳ１４－２１において、稼働決定部１１１は、水素製造量及び第１水素変換量を維持する。ステップＳ１４－２１は、電力市場価格が電力上限価格より低いため、水素キャリアの製造量を増加させたい場合において、以下の２通りのケースで実行される。第１のケースは、水素タンク圧力を変更する余地があるが、水素製造負荷を上昇する余地がない場合である（ステップＳ１４－１５でＹＥＳ）。第２のケースは、水素タンク圧力を上昇する余地がなく、第１水素変換負荷を上昇する余地がない場合である（ステップＳ１４－１９でＮＯ）。これらの場合、水素製造量及び第１水素変換量を変化させる余地がないため、水素製造量及び第１水素変換量を維持すればよい。
　図１０に進んで説明する。ステップＳ１４－３１において、稼働決定部１１１は、水素製造負荷が水素製造負荷範囲の下限値より高いか否かを判定する。水素製造負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３２に処理を進める。一方、水素製造負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３７に処理を進める。
　ステップＳ１４－３２において、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力が水素タンク圧力範囲の下限値（第１下限量の一例）より高いか否かを判定する。水素タンク圧力が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３３に処理を進める。一方、水素タンク圧力が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３４に処理を進める。
　ステップＳ１４－３３において、稼働決定部１１１は、電力市場価格と電力上限価格との差に応じて、水素製造量を減少させる。また、稼働決定部１１１は、第１水素変換量を維持する。ステップＳ１４－３３は、水素タンク圧力を低下する余地があり、水素製造負荷を低下する余地がある場合に、実行される。この場合、水素製造量を減少させ、製造コストの抑制を図ることができる。
　ステップＳ１４－３４において、稼働決定部１１１は、第１水素変換負荷が第１水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第１水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３５に処理を進める。一方、第１水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３６に処理を進める。
　ステップＳ１４－３５において、稼働決定部１１１は、水素製造量を維持する。また、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力と水素タンク圧力範囲の下限値との差に応じて、第１水素変換量を減少させる。ステップＳ１４－３５は、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がある場合に、実行される。この場合、水素タンク圧力が下限値以上に回復するように水素製造量を維持しつつ第１水素変換量を減少させる。
　ステップＳ１４－３６において、稼働決定部１１１は、水素製造量を維持する。また、稼働決定部１１１は、ＭＣＨ製造装置２１の運転モードをホットリサイクルモードに移行させる。すなわち、メチルシクロヘキサンの製造を停止させる。ステップＳ１４－３６は、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、水素タンク圧力が下限値以上に回復するようにメチルシクロヘキサンの製造を停止する。
　ステップＳ１４－３７において、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力が水素タンク圧力範囲の下限値（第１下限量の一例）より高いか否かを判定する。水素タンク圧力が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３８に処理を進める。一方、水素タンク圧力が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－３９に処理を進める。
　ステップＳ１４－３８において、稼働決定部１１１は、水素製造装置１０の運転モードをホットスタンバイモードに移行させる。すなわち、水素の製造を停止させる。また、稼働決定部１１１は、第１水素変換量を維持する。ステップＳ１４－３８は、水素タンク圧力を低下する余地があり、水素製造負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、水素の製造を停止しつつメチルシクロヘキサンの製造を継続すればよい。
　ステップＳ１４－３９において、稼働決定部１１１は、第１水素変換負荷が第１水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第１水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－４０に処理を進める。一方、第１水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－４１に処理を進める。
　ステップＳ１４－４０において、稼働決定部１１１は、水素製造装置１０の運転モードをホットスタンバイモードに移行させる。すなわち、水素の製造を停止させる。また、稼働決定部１１１は、水素タンク圧力と水素タンク圧力範囲の下限値との差に応じて、第１水素変換量を減少させる。ステップＳ１４－４０は、水素製造負荷を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がある場合に、実行される。この場合、水素の製造を停止しつつメチルシクロヘキサンの製造を継続すればよい。
　ステップＳ１４－４１において、稼働決定部１１１は、水素製造装置１０の運転モードをホットスタンバイモードに移行させる。すなわち、水素の製造を停止させる。また、稼働決定部１１１は、ＭＣＨ製造装置２１の運転モードをホットリサイクルモードに移行させる。すなわち、メチルシクロヘキサンの製造を停止させる。ステップＳ１４－４１は、水素製造負荷を低下する余地がなく、第１水素変換負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、電力市場価格が電力上限価格以下に低下するまで、水素の製造及びメチルシクロヘキサンの製造を停止する。
　（水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行しない場合）
　以下、水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行しない場合の稼働状態決定処理について、図１１及び１２を参照しながら説明する。なお、ここでは、アンモニア製造装置２２を自動的にホットリサイクルモードに移行しない例を説明する。また、水素キャリア製造装置を自動的にホットリサイクルモードに移行する場合の稼働状態決定処理（図９及び図１０参照）との相違点を中心に説明する。
　図１１に進んで説明する。ステップＳ１４－５６において、稼働決定部１１１は、第２水素変換負荷が第２水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第２水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－５７に処理を進める。一方、第２水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－６０に処理を進める。
　ステップＳ１４－６０において、稼働決定部１１１は、水素製造量及び第２水素変換量を維持する。ステップＳ１４－６０は、電力市場価格が電力上限価格より低いため、水素キャリアの製造量を増加させたい場合において、以下の３通りのケースで実行される。第１のケースは、水素タンク圧力を変更する余地があるが、水素製造負荷を上昇する余地がない場合である（ステップＳ１４－５５でＹＥＳ）。第２のケースは、水素タンク圧力を上昇する余地がなく、第２水素変換負荷を上昇する余地がない場合である（ステップＳ１４－５８でＮＯ）。第３のケースは、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第２水素変換負荷を低下する余地がない場合である（ステップＳ１４－５６でＮＯ）。ここでは、自動的にホットリサイクルモードに移行しないため、第３のケースであっても水素及び水素キャリアの製造を継続する。
　図１２に進んで説明する。ステップＳ１４－７４において、稼働決定部１１１は、第２水素変換負荷が第２水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第２水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－７５に処理を進める。一方、第２水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－７６に処理を進める。
　ステップＳ１４－７６において、稼働決定部１１１は、水素製造量を維持する。また、稼働決定部１１１は、第２水素変換量を維持する。ステップＳ１４－７６は、水素タンク圧力を低下する余地がなく、第２水素変換負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、自動的にホットリサイクルモードに移行せず、水素及び水素キャリアの製造を継続する。
　ステップＳ１４－７９において、稼働決定部１１１は、第２水素変換負荷が第２水素変換負荷範囲の下限値（第２下限量の一例）より高いか否かを判定する。第２水素変換負荷が下限値より高い場合（ＹＥＳ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－８０に処理を進める。一方、第２水素変換負荷が下限値以下である場合（ＮＯ）、稼働決定部１１１はステップＳ１４－８１に処理を進める。
　ステップＳ１４－８１において、稼働決定部１１１は、水素製造装置１０の運転モードをホットスタンバイモードに移行させる。すなわち、水素の製造を停止させる。また、稼働決定部１１１は、第２水素変換量を維持する。ステップＳ１４－８１は、水素製造負荷を低下する余地がなく、第２水素変換負荷を低下する余地がない場合に、実行される。この場合、自動的にホットリサイクルモードに移行せず、水素の製造を停止しつつ水素キャリアの製造を継続する。
　図７に戻って説明する。ステップＳ１５において、制御装置１００の装置制御部１１２は、稼働決定部１１１から水素製造装置１０の稼働状態、ＭＣＨ製造装置２１の稼働状態、及びアンモニア製造装置２２の稼働状態を受け取る。次に、装置制御部１１２は、水素製造量、第１水素変換量及び第２水素変換量を変更するか否かを判定する。
　水素製造量を変更するか否かは、現在の水素変換量と水素製造装置１０の稼働状態が示す新たな水素製造量とが異なる否かにより判定する。このとき、現在の水素製造量と新たな水素製造量との差が予め定めた第１閾値以上であるときに、水素製造量が異なると判定してもよい。
　第１水素変換量を変更するか否かは、現在の第１水素変換量とＭＣＨ製造装置２１の稼働状態が示す新たな第１水素変換量とが異なる否かにより判定する。このとき、現在の第１水素変換量と新たな第１水素変換量との差が予め定めた第２閾値以上であるときに、第１水素変換量が異なると判定してもよい。
　第２水素変換量を変更するか否かは、現在の第２水素変換量とアンモニア製造装置２２の稼働状態が示す新たな第２水素変換量とが異なる否かにより判定する。このとき、現在の第２水素変換量と新たな第２水素変換量との差が予め定めた第３閾値以上であるときに、第２水素変換量が異なると判定してもよい。
　水素製造量、第１水素変換量及び第２水素変換量のいずれかを変更すると判定した場合（ＹＥＳ）、装置制御部１１２はステップＳ１６に処理を進める。一方、水素製造量、第１水素変換量及び第２水素変換量のいずれも変更しないと判定した場合（ＮＯ）、装置制御部１１２はステップＳ１６をスキップし、制御方法の処理を終了する。
　ステップＳ１６において、制御装置１００の装置制御部１１２は、水素製造量を変更する場合、水素製造装置１０に入力する電力を変更するための制御信号を受配電設備１１に送信する。当該制御信号には、変更後の電力を示す情報が含まれる。
　装置制御部１１２は、第１水素変換量を変更する場合、メチルシクロヘキサンの製造量を変更するための制御信号をＭＣＨ製造装置２１に送信する。当該制御信号には、変更後の製造量を示す情報が含まれる。
　装置制御部１１２は、第２水素変換量を変更する場合、アンモニアの製造量を変更するための制御信号をアンモニア製造装置２２に送信する。当該制御信号には、変更後の製造量を示す情報が含まれる。
　受配電設備１１は、制御装置１００から制御信号を受信する。次に、受配電設備１１は、受信した制御信号に基づいて、水素製造装置１０に入力する電力を設定する。水素製造装置１０は、受配電設備１１から入力される電力に応じて水素を製造する。
　ＭＣＨ製造装置２１は、制御装置１００から制御信号を受信する。次に、ＭＣＨ製造装置２１は、受信した制御信号に基づいて、メチルシクロヘキサンの製造量を設定し、当該製造量を満たすようにメチルシクロヘキサンを製造する。
　アンモニア製造装置２２は、制御装置１００から制御信号を受信する。次に、アンモニア製造装置２２は、受信した制御信号に基づいて、アンモニアの製造量を設定し、当該製造量を満たすようにアンモニアを製造する。
　＜実施形態の効果＞
　本実施形態における水素キャリア製造システム１は、電力を用いて水素を製造する水素製造装置１０と、水素製造装置１０により製造された水素を貯蔵する水素タンク１２と、水素タンク１２に貯蔵された水素をメチルシクロヘキサンに変換するＭＣＨ製造装置２１と、水素タンク１２に貯蔵された水素をアンモニアに変換するアンモニア製造装置２２と、を含む。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、複数種類の水素キャリアを並行して製造することができる。
　本実施形態における水素キャリア製造システム１は、少なくとも水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１又は及びアンモニア製造装置２２のいずれか一つの稼働状態を制御する制御装置１００をさらに含む。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、複数種類の水素キャリアを製造するための装置を制御することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、消費地Ｒ２に関する消費地情報に基づいて、少なくとも水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１又はアンモニア製造装置２２のいずれか一つの稼働状態を制御する制御信号を送信する。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、消費地情報に基づいて複数種類の水素キャリアを製造するための装置を適切に制御することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、消費地情報に基づいて製造地Ｒ１で少なくとも水素又は水素キャリアのいずれか一方を製造するための電力を購入するか否かを判定するための電力上限価格を設定し、製造地Ｒ１の電力市場価格と電力上限価格との比較結果に基づいて、少なくとも水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１又はアンモニア製造装置２２のいずれか一つの稼働状態を制御する制御信号を送信する。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、消費地情報及び電力市場価格に基づいて少なくとも水素又は複数種類の水素キャリアのいずれか一方を製造するための装置を適切に制御することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、消費地情報に基づいて水素キャリアそれぞれの製造量を決定する。制御装置１００は、水素製造装置１０、ＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２それぞれの負荷、並びに水素タンク１２の貯蔵量に基づいて、水素キャリアそれぞれの製造量を決定する。したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、水素キャリアを製造するための装置等の負荷に基づいて複数種類の水素キャリアの製造量を適切に決定することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、電力市場価格が電力上限価格より低く、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた上限値より低い場合、水素の製造量を増加させる制御を行う。また、制御装置１００は、電力市場価格が電力上限価格より低く、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた上限値より高い場合、水素キャリアの製造量を増加させる制御を行う。したがって、本実施形態における制御装置１００によれば、水素タンク１２の充填圧力が安定稼働範囲内に収まる範囲で、水素及び水素キャリアの製造量を増加することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、電力市場価格が電力上限価格より高く、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた下限値より高い場合、水素の製造量を減少させ、水素キャリアの製造量を維持させる制御を行う。また、制御装置１００は、電力市場価格が電力上限価格より高く、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた下限値より低い場合、水素の製造量を維持させ、水素キャリアの製造量を減少させる制御を行う。したがって、本実施形態における制御装置１００によれば、水素タンク１２の充填圧力が安定稼働範囲内に収まる範囲で、水素及び水素キャリアの製造量を減少することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、電力市場価格が電力上限価格より高く、水素の製造量が予め定めた下限値以下であるとき、水素製造装置１０をホットスタンバイモードに移行する。したがって、本実施形態における制御装置１００によれば、水素の製造量が下限値を下回らないように水素の製造を安全に停止することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、自動的にホットリサイクルモードに移行する場合、電力市場価格が電力上限価格より高く、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた下限値以下であり、水素キャリアの製造量が予め定めた下限値以下であるとき、水素キャリアを製造するための装置をホットリサイクルモードに移行する。したがって、本実施形態における制御装置１００によれば、水素タンク１２の充填圧力が下限量を下回らないように水素キャリアの製造を安全に停止することができる。
　本実施形態における制御装置１００は、自動的にホットリサイクルモードに移行しない場合、水素タンク１２の充填圧力が予め定めた下限値以下であり、水素キャリアの製造量が予め定めた下限値以下であるとき、電力市場価格に関わらず、水素キャリアの製造量を維持する。したがって、本実施形態における制御装置１００によれば、水素キャリア製造装置２０の負荷が下限値を下回らないように水素キャリアの製造を継続することができる。
　したがって、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、数分単位で変動する電力市場価格に応じて、きめ細かく購入する電力量を変動させることができる。また、消費地Ｒ２における水素の市場価格、需要量、脱水素処理のかかるコスト等に応じて、適切に水素キャリアを製造することができる。例えば、消費地Ｒ２において販売価格が上昇した、又は需要が増大した場合、サプライチェーン全体の供給能力（製造、輸送、脱水素等）を考慮した上で水素キャリアを増産することができる。また、例えば、消費地Ｒ２において需要が減少した場合、均等化水素原価に基づいて、水素キャリアの生産調整を行うことができる。
　特に、本実施形態における水素キャリア製造システム１によれば、水素製造装置１０を共通設備として有するＭＣＨ製造装置２１及びアンモニア製造装置２２（又は液体水素製造装置）において、各水素キャリアの経済性を個別に反映することができ、トータルマージンを最大化することができる。また、消費地Ｒ２における水素の市場価格、需要量、脱水素処理のかかるコスト等に応じて、適切に各水素キャリアを製造することができる。例えば、消費地Ｒ２において需要が減少した場合、均等化水素原価が高い順に各水素キャリアの生産調整を行うことができる。さらに、消費地Ｒ２における各水素キャリアの販売価格や需要が異なる場合、各水素キャリアの販売計画を立案した上でそれらを合算することで、電力購入量を最適化することができる。
　［変形例１］
　実施形態では、製造地Ｒ１に設置された制御装置１００が、消費地Ｒ２から取得した消費地情報に基づいて、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置を制御するように構成した。変形例１では、消費地Ｒ２に設置された制御装置が、消費地情報を制御装置１００に送信するように構成する。
　＜水素ガス生成システムの全体構成＞
　本変形例における水素ガス生成システムの全体構成について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態における水素ガス生成システム２の全体構成の一例を示すブロック図である。
　図１３に示されているように、本変形例における水素ガス生成システム２は、水素ガス生成装置４０、水素精製装置５０及び制御装置２００を含む。また、本変形例における水素ガス生成システム２は、消費地Ｒ２に存在する水素キャリアタンク３０及び水素タンク６０と接続されている。
　制御装置２００は、水素ガス生成システム２に含まれる各装置の動作を制御するパーソナルコンピュータ、ワークステーション又はサーバ等の情報処理装置である。制御装置２００は、通信ネットワークを介して、水素ガス生成装置４０及び水素精製装置５０と相互にデータ通信可能に構成されている。制御装置２００は、消費地Ｒ２に関する消費地情報を取得し、水素キャリア製造システム１の制御装置１００に送信する。
　＜水素ガス生成システムの機能構成＞
　本変形例における水素ガス生成システムの機能構成について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、本変形例における水素ガス生成システム２の機能構成の一例を示すブロック図である。
　≪制御装置の機能構成≫
　図１４に示されているように、本変形例における制御装置２００は、情報取得部１０１及び情報送信部２０１を備える。情報取得部１０１は、実施形態における制御装置１００が備える情報取得部１０１と同様に機能する。
　情報送信部２０１は、情報取得部１０１により取得された消費地情報を、水素キャリア製造システム１の制御装置１００に送信する。
　水素キャリア製造システム１では、制御装置１００が備える情報取得部１０１が、制御装置２００から消費地情報を受信することで、消費地情報を取得する。制御装置１００は、実施形態における制御装置１００と同様に、消費地情報に基づいて、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置を制御する。
　［変形例２］
　変形例１では、消費地Ｒ２に設置された制御装置２００が、消費地情報を制御装置１００に送信するように構成した。変形例２では、消費地Ｒ２に設置された制御装置が、制御情報を制御装置１００に送信するように構成する。
　＜水素ガス生成システムの機能構成＞
　本変形例における水素ガス生成システムの機能構成について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本変形例における水素ガス生成システム２の機能構成の一例を示すブロック図である。
　≪制御装置の機能構成≫
　図１５に示されているように、本変形例における制御装置２００は、情報取得部１０１、販売計画部１０２、電力計算部１０３、価格計算部１０４、原価計算部１０５、閾値設定部１０６、製造量設定部１０７、予測価格記憶部１２０、販売計画記憶部１２１及び情報送信部２０１を備える。すなわち、本変形例における制御装置２００は、第１実施形態における制御装置１００と比較して、価格取得部１０８、負荷取得部１０９、圧力取得部１１０、稼働決定部１１１、装置制御部１１２及び制御情報記憶部１２２を備えず、情報送信部２０１を備える点が異なる。
　本変形例における情報送信部２０１は、閾値設定部１０６により設定された電力上限価格、及び製造量設定部１０７により設定された各水素キャリアの上限製造量を含む制御情報を、水素キャリア製造システム１の制御装置１００に送信する。
　水素キャリア製造システム１では、制御装置１００が、制御装置２００から制御情報を受信し、制御情報記憶部１２２に記憶する。制御装置１００は、実施形態における制御装置１００と同様に、制御情報記憶部１２２から読み出した制御情報に基づいて、水素キャリア製造システム１に含まれる各装置を制御する。
　［応用例］
　上記実施形態における制御装置１００は、運用段階における水素キャリア製造システム１のみならず、計画段階における水素キャリア製造システム１に適用することができる。すなわち、消費地に関する消費地情報と、電力市場価格の予測値とを入手することができれば、制御情報に含まれる各設定値を設定することができ、その制御情報に基づいて運用した場合のトータルマージンを見積もることができる。したがって、上記実施形態における制御装置１００は、計画段階における水素キャリア製造システム１の経済性を最大化し、投資スコープを最適化することに応用することができる。
　［補足］
　上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）のようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や従来の回路モジュール等の機器を含むものとする。
　なお、開示の技術では、以下に記載する付記のような形態が考えられる。
（付記１）
　水素を製造する水素製造装置と、
　前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する水素タンクと、
　前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と、
　を含む水素キャリア製造システム。
（付記２）
　前記複数の水素キャリア製造装置は、同一の前記水素タンクに貯蔵された前記水素を前記水素キャリアに変換する、
　付記１に記載の水素キャリア製造システム。
（付記３）
　少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する制御装置をさらに含む、
　付記１に記載の水素キャリア製造システム。
（付記４）
　前記制御装置は、
　少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を消費する消費地に関する消費地情報を取得する情報取得部と、
　前記消費地情報に基づいて少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する装置制御部と、
　を備える、
　付記３に記載の水素キャリア製造システム。
（付記５）
　前記制御装置は、
　前記水素キャリアを製造する製造地の電力価格を取得する価格取得部と、
　前記消費地情報に基づいて少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を製造する製造地で少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を製造するための電力を購入するか否かを判定するための閾値を設定する閾値設定部と、
　をさらに備え、
　前記装置制御部は、前記電力価格と前記閾値との比較結果に基づいて、少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する、
　付記４に記載の水素キャリア製造システム。
（付記６）
　前記消費地情報は、前記消費地における少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方の需要量を含む、
　付記４に記載の水素キャリア製造システム。
（付記７）
　前記消費地情報は、前記消費地における少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方の販売価格を含む、
　付記４に記載の水素キャリア製造システム。
（付記８）
　前記消費地情報は、前記消費地に前記水素キャリアを配送するための制約条件を含む、
　付記４に記載の水素キャリア製造システム。
（付記９）
　前記制約条件は、少なくとも前記消費地で前記水素キャリアを荷受けする設備に関する制約、又は前記水素キャリアを製造する製造地から前記消費地に前記水素キャリアを輸送する輸送手段に関する制約のいずれか一方を含む、
　付記８に記載の水素キャリア製造システム。
（付記１０）
　前記制御装置は、
　前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの製造量を決定する稼働決定部をさらに備える、
　付記４に記載の水素キャリア製造システム。
（付記１１）
　前記稼働決定部は、前記水素製造装置の負荷、前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの負荷、及び前記水素タンクの貯蔵量に基づいて、前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの製造量を決定する、
　付記１０に記載の水素キャリア製造システム。
（付記１２）
　前記装置制御部は、前記水素タンクの貯蔵量が予め定めた第１下限値以下であるとき、製造量が予め定めた第２下限値以下である前記水素キャリアの製造を停止することを指示する、
　付記１１に記載の水素キャリア製造システム。
（付記１３）
　前記装置制御部は、前記水素をメチルシクロヘキサンに変換する水素キャリア変換装置の製造量が前記第２下限値以下である場合、メチルシクロヘキサンの製造を停止し、前記水素をアンモニア又は液体水素に変換する水素キャリア変換装置の製造量が前記第２下限値以下である場合、アンモニア又は液体水素の製造量を維持する、
　付記１２に記載の水素キャリア製造システム。
（付記１４）
　水素を製造する水素製造装置、前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する水素タンク、及び前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と通信可能な制御装置であって、
　少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置の稼働状態を制御する、
　制御装置。
（付記１５）
　水素製造装置が、水素を製造する工程と、
　水素タンクが、前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する工程と、
　複数の水素キャリア製造装置が、前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する工程と、
　を含む水素キャリア製造方法。
　以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
　本願は、日本国特許庁に２０２３年２月２１日に出願された日本国特許出願２０２３－２５２０２号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照することにより本願に援用する。
１　水素キャリア製造システム
２　水素ガス生成システム
１０　水素製造装置
１１　受配電設備
１２　水素タンク
２１　ＭＣＨ製造装置
２２　アンモニア製造装置
３１　ＭＣＨタンク
３２　アンモニアタンク
１００　制御装置
１０１　情報取得部
１０２　販売計画部
１０３　電力計算部
１０４　価格計算部
１０５　原価計算部
１０６　閾値設定部
１０７　製造量設定部
１０８　価格取得部
１０９　負荷取得部
１１０　圧力取得部
１１１　稼働決定部
１１２　装置制御部
１２０　予測価格記憶部
１２１　販売計画記憶部
１２２　制御情報記憶部
２００　制御装置
２０１　情報送信部

Claims (15)

  1. 　水素を製造する水素製造装置と、
    　前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する水素タンクと、
    　前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と、
    　を含む水素キャリア製造システム。
  2. 　前記複数の水素キャリア製造装置は、同一の前記水素タンクに貯蔵された前記水素を前記水素キャリアに変換する、
    　請求項１に記載の水素キャリア製造システム。
  3. 　少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する制御装置をさらに含む、
    　請求項１に記載の水素キャリア製造システム。
  4. 　前記制御装置は、
    　少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を消費する消費地に関する消費地情報を取得する情報取得部と、
    　前記消費地情報に基づいて少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する装置制御部と、
    　を備える、
    　請求項３に記載の水素キャリア製造システム。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記水素キャリアを製造する製造地の電力価格を取得する価格取得部と、
    　前記消費地情報に基づいて少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を製造する製造地で少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方を製造するための電力を購入するか否かを判定するための閾値を設定する閾値設定部と、
    　をさらに備え、
    　前記装置制御部は、前記電力価格と前記閾値との比較結果に基づいて、少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置のいずれか一方の稼働状態を制御する、
    　請求項４に記載の水素キャリア製造システム。
  6. 　前記消費地情報は、前記消費地における少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方の需要量を含む、
    　請求項４に記載の水素キャリア製造システム。
  7. 　前記消費地情報は、前記消費地における少なくとも前記水素又は前記水素キャリアのいずれか一方の販売価格を含む、
    　請求項４に記載の水素キャリア製造システム。
  8. 　前記消費地情報は、前記消費地に前記水素キャリアを配送するための制約条件を含む、
    　請求項４に記載の水素キャリア製造システム。
  9. 　前記制約条件は、少なくとも前記消費地で前記水素キャリアを荷受けする設備に関する制約、又は前記水素キャリアを製造する製造地から前記消費地に前記水素キャリアを輸送する輸送手段に関する制約のいずれか一方を含む、
    　請求項８に記載の水素キャリア製造システム。
  10. 　前記制御装置は、
    　前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの製造量を決定する稼働決定部をさらに備える、
    　請求項４に記載の水素キャリア製造システム。
  11. 　前記稼働決定部は、前記水素製造装置の負荷、前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの負荷、及び前記水素タンクの貯蔵量に基づいて、前記複数の水素キャリア製造装置それぞれの製造量を決定する、
    　請求項１０に記載の水素キャリア製造システム。
  12. 　前記装置制御部は、前記水素タンクの貯蔵量が予め定めた第１下限値以下であるとき、製造量が予め定めた第２下限値以下である前記水素キャリアの製造を停止することを指示する、
    　請求項１１に記載の水素キャリア製造システム。
  13. 　前記装置制御部は、前記水素をメチルシクロヘキサンに変換する水素キャリア変換装置の製造量が前記第２下限値以下である場合、メチルシクロヘキサンの製造を停止し、前記水素をアンモニア又は液体水素に変換する水素キャリア変換装置の製造量が前記第２下限値以下である場合、アンモニア又は液体水素の製造量を維持する、
    　請求項１２に記載の水素キャリア製造システム。
  14. 　水素を製造する水素製造装置、前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する水素タンク、及び前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する複数の水素キャリア製造装置と通信可能な制御装置であって、
    　少なくとも前記水素製造装置又は前記複数の水素キャリア製造装置の稼働状態を制御する、
    　制御装置。
  15. 　水素製造装置が、水素を製造する工程と、
    　水素タンクが、前記水素製造装置により製造された前記水素を貯蔵する工程と、
    　複数の水素キャリア製造装置が、前記水素タンクに貯蔵された前記水素を異なる種類の水素キャリアに変換する工程と、
    　を含む水素キャリア製造方法。
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Citations (10)

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