JP7285492B2 - 給湯方法、及び、制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯設備の沸き上げ動作のスケジュールを作成する給湯方法、及び、制御装置に関する。

ヒートポンプ式の給湯器が知られている。一般に、ヒートポンプ式の給湯器は、夜間などの電気料金が安い時間帯に湯を沸き上げ、貯湯タンクに蓄える。特許文献１には、太陽光発電システムの発電電力を、蓄電装置及びヒートポンプ等の熱源装置に配分する需給制御装置が開示されている。

国際公開第２０１１／０８６８８６号

ところで、需要家における電力関連のコストのさらなる削減については検討の余地がある。例えば、電力の売電価格が下がると、太陽光発電設備の発電により日中に生じる余剰電力を売電ではなく給湯設備の沸き上げ動作に使用することで需要家における電力関連のコストを削減できる場合がある。

本発明は、経済的な沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる給湯方法、及び、制御装置を提供する。

本発明の一態様に係る給湯方法は、需要家が備える太陽光発電設備の発電電力から前記需要家の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測ステップと、（ｉ）前記余剰電力が発生すると予測された対象期間において、前記需要家が備える給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された前記余剰電力によってまかなえない場合には、前記対象期間に含まれる第一期間、及び、前記対象期間よりも電気料金が安い第二期間に、前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）前記対象期間において、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえる場合には、前記第一期間に前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画ステップと、作成された前記スケジュールに基づいて、前記給湯設備に沸き上げ動作を実行させる実行ステップとを含む。

本発明の一態様に係る制御装置は、需要家が備える太陽光発電設備の発電電力から前記需要家の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測部と、（ｉ）前記余剰電力が発生すると予測された対象期間において、前記需要家が備える給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえない場合には、前記対象期間に含まれる第一期間、及び、前記対象期間よりも電気料金が安い第二期間に、前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）前記対象期間において、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえる場合には、前記第一期間に前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画部と、作成された前記スケジュールに基づいて、前記給湯設備に沸き上げ動作を実行させる実行部とを備える。

本発明によれば、経済的な沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる給湯方法、及び、制御装置が実現される。

図１は、実施の形態に係る給湯システムの機能構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態に係る給湯システムの動作のシーケンス図である。 図３は、沸き上げ動作のスケジュール作成処理のフローチャートである。 図４は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を余剰電力でまかなえるか否かの判断を説明するための第一の概念図である。 図５は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を余剰電力でまかなえるか否かの判断を説明するための第二の概念図である。 図６は、沸き上げ動作の実行中に発電電力が不足する場合のパワーコンディショナの動作のフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態）
［給湯システムの構成］
まず、実施の形態に係る給湯システムの構成について説明する。図１は、実施の形態に係る給湯システムの機能構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、給湯システム１００は、太陽光発電設備１０と、パワーコンディショナ２０と、検出装置２５と、蓄電システム３０と、分電盤４０と、制御装置５０と、給湯設備６０と、ルータ７０と、天気予報情報配信サーバ８０とを備える。また、図１においては、系統電源１２０及びインターネット１３０も図示されている。給湯システム１００が備える各構成要素は、天気予報情報配信サーバ８０を除いて、施設１１０に設けられる。施設１１０は、需要家の一例である。

太陽光発電設備１０は、施設１１０の屋根などに設置され、太陽光を電力に変換することにより発電する。太陽光発電設備１０は、具体的には、ＰＶ（ＰｈｏｔｏＶｏｌｔａｉｃ）パネルを含む太陽電池モジュールによって実現される。

パワーコンディショナ２０は、太陽光発電設備１０によって発電された電力、及び、蓄電システム３０の放電によって得られる電力を施設１１０内で使用するための電力変換装置である。また、パワーコンディショナ２０は、太陽光発電設備１０によって発電された電力を蓄電システム３０に供給することもできる。つまり、蓄電システム３０は、太陽光発電設備１０によって発電された電力により充電される。パワーコンディショナ２０は、具体的には、インバータ回路などによって実現される。

また、パワーコンディショナ２０は、検出装置２５によって順潮流が検出されると、蓄電システム３０に放電を行わせることにより、蓄電システム３０の蓄電電力を施設１１０内の機器（例えば、給湯設備６０）に供給することもできる。順潮流とは、具体的には、系統電源１２０と分電盤４０とを接続する幹線４１に系統電源１２０から分電盤４０に向かって流れる電流である。検出装置２５は、具体的には、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）であるが、ロゴスキー回路またはＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などであってもよい。

蓄電システム３０は、施設１１０における電源として機能する装置である。蓄電システム３０は、リチウムイオン電池などの二次電池、二次電池を充電する充電回路、及び、二次電池を放電する放電回路などによって実現される。

分電盤４０は、系統電源１２０から供給される電力を分配する装置である。分電盤４０は、具体的には、幹線４１から分岐した複数の分岐回路に電力を分配する。分岐回路には、施設１１０内に設置された電気機器（例えば、給湯設備６０）が接続される。

分電盤４０は、分岐回路ごとに電力計測素子を有する。電力計測素子は、具体的には、ＣＴであるが、ロゴスキー回路またはＧＭＲ素子などであってもよい。分岐回路ごとに電力計測素子が設けられることにより、分電盤４０は、分岐回路ごとに消費電力を計測することができる。

また、分電盤４０は、無線通信を行うための無線通信モジュールを有し、ルータを介して制御装置と無線通信が可能である。無線通信モジュールは、言い換えれば、無線通信回路である。これにより、分電盤４０は、電力計測素子によって計測した分岐回路ごとの消費電力を制御装置に送信することができる。分岐回路ごとの消費電力は、制御装置５０が備える記憶部５２に消費電力の履歴情報として蓄積される。

なお、分電盤４０が電力計測機能及び通信機能を有することは必須ではない。例えば、給湯システム１００は、分電盤４０とは別に、スマートメータ（つまり、通信機能を備える電力メータ）を備えてもよい。

制御装置５０は、施設１１０における消費電力（より具体的には、消費電力及び消費電力量）を管理する装置であり、言い換えれば、電力管理装置である。制御装置５０は、具体的には、通信部５１と、記憶部５２と、制御部５３とを備える。また、図示されないが、制御装置５０は、ユーザの操作を受け付けるユーザインターフェース、及び、ユーザが施設１１０における消費電力及び消費電力量を確認するための画像が表示される表示部などを備えてもよい。

通信部５１は、制御装置５０が分電盤４０及び給湯設備６０と通信を行うための無線通信モジュールである。無線通信モジュールは、言い換えれば、無線通信回路である。通信部５１は、例えば、分電盤４０によって計測された施設１１０における消費電力を分電盤４０から取得する。消費電力は、例えば、分岐回路ごとの消費電力を区別（認識）可能な態様で取得される。消費電力は、リアルタイムで取得されてもよいし、定期的にまとめて取得されてもよい。

記憶部５２には、通信部５１が取得した消費電力が、当該消費電力が計測された日時（タイムスタンプ）と対応付けられて消費電力の履歴情報として記憶される。消費電力の記憶は、例えば、制御部５３によって行われる。消費電力に対応付けられる日時は、分電盤４０によって付与されていてもよいし、制御装置５０の制御部５３によって付与されてもよい。

記憶部５２には、その他に、制御部５３が実行する制御プログラムなどが記憶される。記憶部５２は、具体的には、半導体メモリなどの記憶装置である。記憶部５２は、制御装置５０とは別体であってもよい。

制御部５３は、通信部５１によって取得された記憶部５２への消費電力の記憶など、制御装置５０における各種情報処理を行う。制御部５３は、具体的には、プロセッサ、マイクロコンピュータ、または、専用回路によって実現される。制御部５３は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び、専用回路の２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。

また、制御部５３は、予測部５４と、計画部５５と、実行部５６とを備える。これらの構成要素は、沸き上げ動作のスケジュール作成処理、及び、沸き上げ動作の実行処理を行う。沸き上げ動作のスケジュール作成処理、及び、沸き上げ動作の実行処理については後述される。

給湯設備６０は、施設１１０において湯を供給するための設備である。給湯設備６０は、具体的には、ヒートポンプ６１と、貯湯タンク６２と、給湯制御装置６３とを備える。

ヒートポンプ６１は、冷媒を用いて大気の熱を吸熱し、電力によって冷媒を圧縮することで生成される熱を、熱交換器を介して水に与える。貯湯タンク６２は、ヒートポンプ６１によって加熱された水（すなわち、湯）を蓄えるタンクである。

給湯制御装置６３は、ヒートポンプ６１を制御することにより、ヒートポンプ６１を用いた沸き上げ動作を行う。給湯制御装置６３は、ヒートポンプ６１を制御するための制御信号を出力する給湯制御部、及び、制御装置５０と通信を行うための無線通信モジュールなどを備える。また、給湯制御装置６３は、ユーザの操作を受け付けるユーザインターフェース、及び、給湯設備６０の動作状態を示す画像が表示される表示部などを備えてもよい。

なお、給湯設備６０は、分電盤４０から供給される電力を用いて給湯動作を行うこともできるし、パワーコンディショナ２０から供給される電力を用いて沸き上げ動作を行うこともできる。分電盤４０から供給される電力は、言い換えれば、系統電源１２０から供給される電力である。パワーコンディショナ２０から供給される電力は、具体的には、太陽光発電設備１０によって発電された電力、または、蓄電システム３０の蓄電電力である。

ルータ７０は、分電盤４０、制御装置５０、及び、給湯設備６０が相互に無線通信を行うための通信中継装置である。また、分電盤４０、制御装置５０、及び、給湯設備６０のそれぞれは、ルータ７０を介してインターネット１３０に接続することもできる。インターネット１３０は、通信ネットワークの一例である。

天気予報情報配信サーバ８０は、制御装置５０に天気予報情報を配信する情報処理装置である。天気予報情報配信サーバ８０は、例えば、３時間おきに２４時間先までの天気予報情報を配信する。つまり、天気予報情報配信サーバ８０は、定期的に天気予報情報を配信し、制御装置５０の通信部５１は、インターネット１３０及びルータ７０を介して定期的に天気予報情報を受信する。後述のように、天気予報情報は、太陽光発電設備の発電電力の予測に用いられる。

なお、複数のサーバによって天気予報情報配信サーバ８０と同等の機能が実現されてもよい。例えば、天気予報情報の専用配信サーバ、及び、制御装置５０の管理サーバによって天気予報情報配信サーバ８０と同等の機能が実現されてもよい。この場合、管理サーバは、専用配信サーバから天気予報情報を取得し、取得した天気予報情報を制御装置５０に配信する。

［給湯システムの動作］
給湯システム１００は、夜間に翌日の昼間の余剰電力の時間推移を予測し、給湯設備６０が余剰電力を用いた沸き上げ動作のスケジュールを作成する。余剰電力とは、太陽光発電設備１０の発電電力から施設１１０の消費電力を差し引いた電力を意味する。施設１１０の消費電力は、より正確には、施設１１０全体の消費電力から給湯設備６０の消費電力を除いた消費電力を意味する。

売電価格（つまり、電力会社に電力を売却する際の価格）が下がると、太陽光発電設備１０の発電によって得られる余剰電力を電力会社に売却するのではなく、施設１１０内で使用するほうが経済的な場合がある。例えば、昼間における買電価格（つまり、電力会社から電力を購入する際の価格）が売電価格よりも高い場合には、余剰電力を可能な限り施設１１０内で消費するほうが経済的である。

ここで、一般的には、給湯設備６０の沸き上げ動作は夜間に深夜電力を用いて行われる。つまり、給湯設備６０の沸き上げ動作は、電力会社から購入した電力を用いて行われる。これに対し、給湯システム１００では、必要な湯量の一部を、昼間に余剰電力を用いた沸き上げ動作を行うことによって供給する。

以下、上記のようなスケジュールの作成処理を含む給湯システム１００の動作について説明する。図２は、給湯システム１００の動作のシーケンス図である。

まず、天気予報情報配信サーバ８０は、天気予報情報を配信する（Ｓ１１）。上述のように、天気予報情報配信サーバ８０は、例えば、定期的に天気予報情報を配信する。制御装置５０の通信部５１は、インターネット１３０及びルータ７０を介して天気予報情報を取得する（Ｓ１２）。取得された天気予報情報は、例えば、記憶部５２に記憶される。

次に、給湯設備６０は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を通知する（Ｓ１３）。ステップＳ１３は、通知ステップの一例である。給湯設備６０は、具体的には、施設１１０全体で必要な１日当たりの湯量を過去の使用湯量に基づいて予め学習する。給湯設備６０は、１日当たりに必要な湯量のうち昼間に生成されても供給不足（言い換えれば、湯切れ）が生じないと推定される湯量を特定する。そして、給湯設備６０は、特定した湯量を得るための沸き上げ動作に必要な消費電力量を制御装置５０に通知する。なお、ステップＳ１３においては、沸き上げ動作に必要な消費電力量の通知に加えて、沸き上げ動作の開始時刻が指定されてもよい。

制御装置５０の通信部５１は、ルータ７０を介して沸き上げ動作に必要な消費電力を取得する（Ｓ１４）。取得された消費電力量は、例えば、記憶部５２に記憶される。

次に、制御装置５０の制御部５３は、沸き上げ動作のスケジュール作成処理を行う（Ｓ１５）。沸き上げ動作のスケジュール作成処理の詳細については後述する。

沸き上げ動作のスケジュールが作成されると、制御部５３が有する実行部５６は、作成されたスケジュールに基づいて、給湯設備６０に沸き上げ動作を実行させる。実行部５６は、具体的には、スケジュールに応じた沸き上げ動作の指令を通信部５１に送信させる（Ｓ１６）。給湯設備６０の給湯制御装置６３は、送信された沸き上げ動作の指令を受信し（Ｓ１７）、当該指令において指定される時刻になると沸き上げ動作を実行する（Ｓ１８）。ステップＳ１６は、実行ステップの一例である。

［沸き上げ動作のスケジュール作成処理］
次に、沸き上げ動作のスケジュール作成処理の詳細について説明する。図３は、沸き上げ動作のスケジュール作成処理のフローチャートである。

沸き上げ動作のスケジュールの作成処理は、例えば、夜間に行われる。まず、制御装置５０の制御部５３が有する予測部５４は、施設１１０が備える太陽光発電設備１０の次の日の発電電力を予測する（Ｓ２１）。予測部５４は、例えば、図３のステップＳ１２において取得された天気予報情報に基づいて時間帯における発電電力を予測する。

なお、発電電力の予測には、発電電力の履歴情報が用いられてもよい。この場合、通信部５１は、例えば、発電電力を示す発電電力情報をパワーコンディショナ２０から定期的に取得する。発電電力情報は、発電が行われた日時を示す情報を含む。制御部５３は、取得した発電電力情報を、対応する日時の天気予報情報に対応付けて発電電力の履歴情報として記憶しておく。この場合、パワーコンディショナ２０は、例えば、無線通信モジュールを備え、ルータ７０を介して発電電力情報を通信部５１に送信する。

これにより、予測部５４は、発電電力の履歴情報、及び、上記ステップＳ１２において取得された天気予報情報に基づいて、次の日のある時間帯の発電電力を予測することができる。予測部５４は、例えば、次の日のある時間帯の発電電力の予測値として、過去の同じ時間帯であって天気が同一の時間帯における発電電力の平均値を採用することができる。

次に、予測部５４は、施設１１０における次の日の消費電力を予測する（Ｓ２２）。上述のように、記憶部５２には、施設１１０における消費電力の履歴情報が記憶されている。予測部５４は、記憶部５２から消費電力の履歴情報を読み出し、読み出した履歴情報に基づいて次の日の消費電力を予測する。予測部５４は、例えば、次の日のある時間帯の施設１１０における消費電力の予測値として、過去の同じ時間帯の消費電力の平均値を採用することができる。

施設１１０における消費電力は、平日（月曜日～金曜日）と、休日（土曜日及び日曜日）とで傾向が大きく異なる。そこで、予測の対象が平日であるならば、履歴情報における平日の消費電力の平均値が用いられ、予測の対象が休日であるならば、履歴情報における休日の消費電力の平均値が用いられるとよい。

なお、ステップＳ２２で予測される消費電力は、より正確には、施設１１０の全体の消費電力から消費電力から給湯設備６０の消費電力を除いた消費電力である。したがって、予測部５４は、履歴情報を参照することにより、施設１１０全体の消費電力から給湯設備６０の消費電力を除いた消費電力の履歴を特定することで消費電力の予測を行う。この場合、給湯設備６０が単独の分岐回路に接続されれば、予測部５４は、施設１１０全体の消費電力から当該分岐回路の消費電力を除いた消費電力を、施設１１０全体の消費電力から給湯設備６０の消費電力を除いた消費電力として特定することができる。施設１１０全体の消費電力とは、幹線４１を介して供給される電力を意味する。

次に、予測部５４は、余剰電力の時間推移を予測する（Ｓ２３）。ステップＳ２３は、予測ステップの一例である。予測部５４は、具体的には、ステップＳ２１で予測された発電電力からステップＳ２２で予測された消費電力を減算することにより、余剰電力の時間推移を予測することができる。

次に、計画部５５は、図３のステップＳ１３において給湯設備６０から通知された消費電力量（すなわち、図３のステップＳ１４において取得された消費電力量）に基づいて、給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえるか否かを判断する（Ｓ２４）。図４は、ステップＳ２４における判断を説明するための第一の概念図である。図４において、縦軸は電力を示し、横軸は時刻を示す。図４の（１）は、発電電力の予測であり、図４の（２）は、消費電力の予測である。

図４においては、対象期間Ｔにおいて余剰電力が発生すると予測され、斜線ハッチングが施された領域Ａが余剰電力（あるいは余剰電力量）に相当する。つまり、領域Ａは、余剰電力の時間推移を示す。ここで、例えば、給湯設備６０から通知された消費電力量が領域Ｂ１で示されるとする。領域Ｂ１は、具体的には、沸き上げ動作には、消費電力Ｐ１が期間ｔ１の間必要となることを意味する。

計画部５５は、領域Ａ内に領域Ｂ１が収まるか否かを判断する。つまり、計画部５５は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえるか否かを判断する。図４の破線のカーブに示されるように、領域Ｂ１を領域Ａに当てはめると、余剰電力が消費電力Ｐ１以上となる第一期間Ｔ１が期間ｔ１よりも短いため、領域Ｂ１のうち楕円で囲まれた領域Ｃの一部が領域Ａからはみ出てしまう。つまり、領域Ｂ１は、領域Ａに収まらない。具体的には、したがって、計画部５５は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえないと判断する（Ｓ２４でＮｏ）。

この場合、第一期間Ｔ１にのみ沸き上げ動作が計画されると、領域Ｃの消費電力量に相当する湯量が不足することになる。そこで、計画部５５は、不足する湯量を補うべく、対象期間Ｔ以外の期間における沸き上げ動作を計画する。このとき、計画部５５は、電力料金を考慮して、対象期間Ｔが属する昼間の時間帯よりも電力料金が安い夜間に属する第二期間Ｔ２における沸き上げ動作を計画する。つまり、計画部５５は、対象期間Ｔに含まれる第一期間Ｔ１に加えて、対象期間Ｔよりも電気料金が安い第二期間Ｔ２に、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する（Ｓ２５）。ステップＳ２５は、計画ステップの一例である。第二期間Ｔ２の長さは、Ｔ１－ｔ１となる。

なお、第二期間Ｔ２は、例えば、対象期間Ｔよりも前の期間である。これにより、第二期間Ｔ２が対象期間Ｔの後の期間である場合よりも、湯切れが生じる危険性を低減することができる。

このように、計画部５５は、余剰電力が発生すると予測された対象期間Ｔにおいて、施設１１０が備える給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえない場合には、第一期間Ｔ１、及び、第二期間Ｔ２に、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する。

一方、ステップＳ２４では、対象期間Ｔにおいて施設１１０が備える給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえると判断される場合もある。図５は、ステップＳ２４における判断を説明するための第二の概念図である。

図５においては、給湯設備６０から通知された消費電力量が領域Ｂ２で示される。領域Ｂ２は、具体的には、沸き上げ動作には、消費電力Ｐ１が期間ｔ２の間必要となることを意味する。

計画部５５は、領域Ａ内に領域Ｂ２が収まるか否かを判断する。つまり、計画部５５は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえるか否かを判断する。図５の破線のカーブに示されるように、領域Ｂ２を領域Ａに当てはめると、領域Ｂ２は、領域Ａに収まる。つまり、余剰電力が消費電力Ｐ１以上となる第一期間Ｔ１は、期間ｔ２よりも短い。したがって、計画部５５は、沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえると判断する（Ｓ２４でＹｅｓ）。

この場合、計画部５５は、対象期間Ｔに含まれる第一期間Ｔ１にのみ、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する（Ｓ２６）。ステップＳ２６は、計画ステップの一例である。

このように、計画部５５は、余剰電力が発生すると予測された対象期間Ｔにおいて、施設１１０が備える給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえる場合には、第一期間Ｔ１に、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する。

以上説明した沸き上げ動作のスケジュール作成処理によれば、制御装置５０は、余剰電力の時間推移を予測することにより、余剰電力を用いた沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。また、制御装置５０は、余剰電力が十分に得られないと予測される場合には、余剰電力が得られる期間に加えて、比較的電気料金が安い期間に沸き上げ動作を行うスケジュールを作成することができる。つまり、このような制御装置５０は、経済的な沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。

なお、上述のステップＳ１３においては、沸き上げ動作に必要な消費電力量の通知に加えて、沸き上げ動作の開始時刻が指定されてもよい。つまり、沸き上げ動作の開始時刻が給湯設備６０によって指定されてもよい。この場合、ステップＳ２４では、対象期間Ｔのうち指定された開始時刻以降の期間において、沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえるか否かが判断される。

［発電電力が不足した場合の動作］
ところで、第一期間Ｔ１において実際に給湯設備６０による沸き上げ動作が実行されているときに、天候の悪化により発電電力が不足する（つまり、余剰電力が不足する）場合が考えられる。以下、このような場合のパワーコンディショナ２０の動作について説明する。図６は、沸き上げ動作の実行中に発電電力が不足する場合のパワーコンディショナ２０の動作のフローチャートである。

パワーコンディショナ２０は、あらかじめ蓄電システム３０を充電しておく（Ｓ３１）。ステップＳ３１は、充電ステップの一例である。パワーコンディショナ２０は、例えば、夜間に系統電源１２０から供給される電力によって蓄電システム３０を充電する。言い換えれば、パワーコンディショナ２０は、対象期間Ｔよりも電気料金が安い期間に蓄電システム３０を系統電源１２０からの電力で充電する。これにより、昼間に系統電源１２０から供給される電力によって蓄電システム３０を充電する場合よりも電気代を抑制することができる。

また、パワーコンディショナ２０は、昼間に余剰電力を用いて蓄電システム３０を充電してもよい。これにより、系統電源１２０から供給される電力によって蓄電システム３０を充電する場合よりも電気代を抑制することができる。

例えば、ステップＳ３１の後には、給湯設備６０によって沸き上げ動作が行われる。沸き上げ動作中に発電電力が不足すると、給湯設備６０は、発電電力の不足分を系統電源１２０から得ようとする。そうすると、検出装置２５によって幹線４１における順潮流が検出される。

そこで、給湯設備６０の沸き上げ動作中に、パワーコンディショナ２０は、検出装置２５によって幹線４１における順潮流が検出されたか否かを判断する（Ｓ３２）。このような判断は、検出装置２５によって順潮流が検出されるまで継続される（Ｓ３２でＮｏ）。

パワーコンディショナ２０は、順潮流が検出されたと判断すると（Ｓ３２でＹｅｓ）、蓄電システム３０に放電を行わせることにより、蓄電システム３０の蓄電電力を給湯設備６０に供給する（Ｓ３３）。ステップＳ３３は、アシストステップの一例である。これにより、沸き上げ動作において系統電源１２０からの電力を使用することが抑制される。蓄電システム３０を充電するための電気代が系統電源１２０からの電力を使用するための電気代よりも低ければ、沸き上げ動作にかかる電気代を抑制することができる。

なお、パワーコンディショナ２０は、図６の動作を制御装置５０からの指示を受けることなく行うが、制御装置５０からの指示に基づいて行ってもよい。

［効果等］
以上説明したように、制御装置５０などのコンピュータが実行する給湯方法は、施設１１０が備える太陽光発電設備１０の発電電力から施設１１０の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測ステップと、（ｉ）余剰電力が発生すると予測された対象期間Ｔにおいて、施設１１０が備える給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえない場合には、対象期間Ｔに含まれる第一期間Ｔ１、及び、対象期間Ｔよりも電気料金が安い第二期間Ｔ２に、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）対象期間Ｔにおいて、給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえる場合には、第一期間Ｔ１に給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画ステップと、作成されたスケジュールに基づいて、給湯設備６０に沸き上げ動作を実行させる実行ステップとを含む。施設１１０は、需要家の一例である。予測ステップは、上記実施の形態のステップＳ２３に相当し、計画ステップは、上記実施の形態のステップＳ２５及びステップＳ２６に相当し、実行ステップは、上記実施の形態のステップＳ１６に相当する。

このような給湯方法は、余剰電力の時間推移を予測することにより、余剰電力を用いた沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。また、給湯方法は、余剰電力が十分に得られないと予測される場合には、余剰電力が得られる期間に加えて、比較的電気料金が安い期間に沸き上げ動作を行うスケジュールを作成することができる。つまり、このような給湯方法は、経済的な沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。

また、例えば、施設１１０は、さらに、蓄電システム３０を備える。給湯方法は、さらに、沸き上げ動作の実行中に、系統電源１２０から施設１１０への電力の順潮流が発生した場合に、蓄電システム３０が放電を行うことによって蓄電システム３０の蓄電電力を給湯設備６０に供給するアシストステップを含む。アシストステップは、上記実施の形態のステップＳ３３に相当する。

これにより、沸き上げ動作において系統電源１２０からの電力を使用することが抑制される。また、蓄電システム３０を充電するための電気代が系統電源１２０からの電力を使用するための電気代よりも低ければ、沸き上げ動作にかかる電気代を抑制することができる。

また、例えば、給湯方法は、さらに、対象期間Ｔよりも電気料金が安い期間に蓄電システム３０を系統電源１２０からの電力で充電する充電ステップを含む。充電ステップは、上記実施の形態のステップＳ３１に相当する。

これにより、対象期間Ｔに系統電源１２０から供給される電力によって蓄電システム３０を充電する場合よりも電気代を抑制することができる。

また、例えば、給湯方法は、さらに、余剰電力を用いて蓄電システム３０を充電する充電ステップを含む。充電ステップは、上記実施の形態のステップＳ３１に相当する。

これにより、系統電源１２０から供給される電力によって蓄電システム３０を充電する場合よりも電気代を抑制することができる。

また、例えば、給湯方法は、さらに、給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を給湯設備６０が通知する通知ステップを含む。通知ステップは、例えば、上記実施の形態のステップＳ１３に相当する。計画ステップにおいては、通知された消費電力量に基づいて、給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された余剰電力によってまかなえるか否かを判断する。

これにより、給湯設備６０は、例えば、１日当たりに必要な湯量のうち昼間に生成されても湯切れが生じないと推定される湯量に対応する消費電力量を指定することができる。

また、例えば、第二期間Ｔ２は、対象期間Ｔよりも前の期間である。

これにより、第二期間Ｔ２が対象期間Ｔの後の期間である場合よりも、湯切れが生じる危険性を低減することができる。

また、制御装置５０は、施設１１０が備える太陽光発電設備１０の発電電力から施設１１０の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測部５４と、（ｉ）余剰電力が発生すると予測された対象期間Ｔにおいて、施設１１０が備える給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえない場合には、対象期間Ｔに含まれる第一期間Ｔ１、及び、対象期間Ｔよりも電気料金が安い第二期間Ｔ２に、給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）対象期間Ｔにおいて、給湯設備６０の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された余剰電力によってまかなえる場合には、第一期間Ｔ１に給湯設備６０の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画部５５と、作成されたスケジュールに基づいて、給湯設備６０に沸き上げ動作を実行させる実行部５６とを備える。

このような制御装置５０は、余剰電力の時間推移を予測することにより、余剰電力を用いた沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。また、制御装置５０は、余剰電力が十分に得られないと予測される場合には、余剰電力が得られる期間に加えて、比較的電気料金が安い期間に沸き上げ動作を行うスケジュールを作成することができる。つまり、このような制御装置５０は、経済的な沸き上げ動作のスケジュールを作成することができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、給湯設備は、ヒートポンプ式であったが、ヒータ式であってもよい。

また、上記実施の形態で説明した装置間の通信方法は、一例である。施設に配置された装置間の通信方法については特に限定されるものではない。装置間では、例えば、特定小電力無線、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの通信規格を用いた無線通信が行われる。

また、施設に配置された装置間においては、無線通信に代えて、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）または有線ＬＡＮを用いた通信など、有線通信が行われてもよい。

また、例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、給湯システムは、クライアントサーバシステムとして実現されてもよい。例えば、給湯システムは、上記実施の形態の制御装置の機能を有するサーバ装置と、給湯設備に相当するクライアント装置とによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、制御部などの構成要素は、当該構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、制御部などの構成要素は、回路または集積回路によって実現されてもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明は、上記実施の形態に係る給湯システムとして実現されてもよいし、給湯方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよいし、このようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現されてもよい。

また、上記実施の形態において説明された給湯システムの動作における複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ 太陽光発電設備
３０ 蓄電システム
５０ 制御装置
５４ 予測部
５５ 計画部
５６ 実行部
６０ 給湯設備
１２０ 系統電源

Claims (10)

1. コンピュータによって実行される給湯方法であって、
   需要家が備える太陽光発電設備の発電電力から前記需要家の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測ステップと、
   （ｉ）前記余剰電力が発生すると予測された対象期間において、前記需要家が備える給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された前記余剰電力によってまかなえない場合には、前記対象期間に含まれる第一期間、及び、前記対象期間よりも電気料金が安い第二期間に、前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）前記対象期間において、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえる場合には、前記第一期間に前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画ステップと、
   作成された前記スケジュールに基づいて、前記給湯設備に沸き上げ動作を実行させる実行ステップとを含み、
   前記（ｉ）の場合においては、前記第二期間は、前記第一期間とは非連続の夜間に相当する期間であって前記対象期間の当日の前記対象期間よりも前の期間であり、前記第二期間のうちに系統から購入した電力を用いて全給湯量の一部を沸き上げる前記スケジュールを作成する
   給湯方法。
2. 前記予測ステップにおいては、前記発電電力として、任意の日時の天気予報情報に対応づけて記録された発電電力情報を採用して予測を行う
   請求項１に記載の給湯方法。
3. 前記需要家の前記消費電力は、消費電力の平均値情報とカレンダー情報とを対応づけた履歴情報を参照して推定される
   請求項１に記載の給湯方法。
4. 前記カレンダー情報における日付は、休日であるか平日であるかが区別されている
   請求項３に記載の給湯方法。
5. 前記需要家は、さらに、蓄電システムを備え、
   前記給湯方法は、さらに、前記沸き上げ動作の実行中に、系統電源から前記需要家への電力の順潮流が発生した場合に、前記蓄電システムが放電を行うことによって前記蓄電システムの蓄電電力を前記給湯設備に供給するアシストステップを含む
   請求項１～４のいずれか１項に記載の給湯方法。
6. さらに、前記対象期間よりも電気料金が安い期間に前記蓄電システムを前記系統電源からの電力で充電する充電ステップを含む
   請求項５に記載の給湯方法。
7. さらに、前記余剰電力を用いて前記蓄電システムを充電する充電ステップを含む
   請求項５に記載の給湯方法。
8. さらに、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を前記給湯設備が通知する通知ステップを含み、
   前記計画ステップにおいては、通知された消費電力量に基づいて、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された前記余剰電力によってまかなえるか否かを判断する
   請求項１～７のいずれか１項に記載の給湯方法。
9. 需要家が備える太陽光発電設備の発電電力から前記需要家の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測部と、
   （ｉ）前記余剰電力が発生すると予測された対象期間において、前記需要家が備える給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえない場合には、前記対象期間に含まれる第一期間、及び、前記対象期間よりも電気料金が安い第二期間に、前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）前記対象期間において、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえる場合には、前記第一期間に前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画部と、
   作成された前記スケジュールに基づいて、前記給湯設備に沸き上げ動作を実行させる実行部とを備え、
   前記（ｉ）の場合においては、前記第二期間は、前記第一期間とは非連続の夜間に相当する期間であって前記対象期間の当日の前記対象期間よりも前の期間であり、前記計画部は、前記第二期間のうちに系統から購入した電力を用いて全給湯量の一部を沸き上げる前記スケジュールを作成する
   制御装置。
10. コンピュータによって実行される給湯方法であって、
    需要家が備える太陽光発電設備の発電電力から前記需要家の消費電力を差し引いた余剰電力の、将来における時間推移を予測する予測ステップと、
    （ｉ）前記余剰電力が発生すると予測された対象期間において、前記需要家が備える給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を、予測された前記余剰電力によってまかなえない場合には、前記対象期間に含まれる第一期間、及び、前記対象期間よりも電気料金が安い第二期間に、前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成し、（ｉｉ）前記対象期間において、前記給湯設備の沸き上げ動作に必要な消費電力量を予測された前記余剰電力によってまかなえる場合には、前記第一期間に前記給湯設備の沸き上げ動作を実行するスケジュールを作成する計画ステップと、
    作成された前記スケジュールに基づいて、前記給湯設備に沸き上げ動作を実行させる実行ステップとを含み、
    前記（ｉ）の場合においては、前記第二期間は、前記第一期間とは非連続の夜間に相当する期間であって前記対象期間の当日前記対象期間よりも前の期間であり、前記第二期間のうちに系統から購入した電力を用いて全給湯量の一部を沸き上げる前記スケジュールを作成し、
    前記需要家は、さらに、蓄電システムを備え、
    前記給湯方法は、さらに、前記沸き上げ動作の実行中に、系統電源から前記需要家への電力の順潮流が発生した場合に、前記蓄電システムが放電を行うことによって前記蓄電システムの蓄電電力を前記給湯設備に供給するアシストステップを含む
    給湯方法。

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