JP7640348B2 - エネルギー供給システム - Google Patents

Description

本開示は、エネルギー供給システム及び制御装置に関する。

電力需要に対して燃料電池の電力よりも蓄電池及び太陽光発電の電力を優先して供給させることによって電力の自家消費を促進することが可能なシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２０－５８１０２号公報

一般的に、太陽光発電の余剰電力を充電する蓄電池を備えるシステムは、太陽光発電の電力の自家消費を促進できる。蓄電池の充電状態にかかわらず、又は、蓄電池が無い場合でも、太陽光発電の電力の自家消費を促進することが求められる。

本開示の目的は、再生可能エネルギー発電の電力の自家消費を促進できるエネルギー供給システム及び制御装置を提供することにある。

本開示の一実施形態に係るエネルギー供給システムは、電気給湯器と、前記電気給湯器から湯が供給される複数のガス給湯器とを備える。前記複数のガス給湯器は、複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される。前記電気給湯器は、前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力で稼働して加熱前水を加熱し、第１温度以上の加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を設定されている温度に制御可能に構成されるガス給湯器に対して湯を供給する複数の混合弁それぞれを制御する。前記各混合弁は、前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力で稼働して加熱前水を加熱する電気給湯器が供給する第１温度以上の加熱後水と、前記加熱前水とを混合して前記ガス給湯器に供給する。

本開示の一実施形態に係るエネルギー供給システム及び制御装置によれば、再生可能エネルギー発電の電力の自家消費が促進される。

一実施形態に係るエネルギー供給システムの電力配線の構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るエネルギー供給システムのガス配管及び給水配管の構成例を示すブロック図である。

（エネルギー供給システム１の構成例）
一実施形態に係るエネルギー供給システム１は、複数の需要家施設を含む複合需要家施設に設置される。複合需要家施設は、集合住宅４（図１参照）であってもよい。複合需要家施設が集合住宅４である場合、複合需要家施設は、需要家施設として、集合住宅４の複数の住戸２（図１参照）それぞれを含んでもよいし、集合住宅４の共用部３（図１参照）を含んでもよい。複合需要家施設は、需要家施設として店舗を含む商業施設であってもよい。以下、複合需要家施設が集合住宅４であるとして実施形態の一例が説明される。

集合住宅４は、マンション、アパート、又はメゾネット等の種々の形態であってよい。集合住宅４は、管理主体によって管理されてよい。集合住宅４の管理主体は、集合住宅４のオーナー又は集合住宅４を管理する事業者等であってよい。集合住宅４の管理主体は、各住戸２の居住者と個別に入居契約を結んでよい。

＜電力の供給ライン＞
図１に示されるように、一実施形態に係るエネルギー供給システム１は、電力を供給する電力網５０に接続される。エネルギー供給システム１は、一括取引メータ４５を介して電力網５０に接続される。一括取引メータ４５は、エネルギー供給システム１が電力網５０から受電する電力量を測定する。一括取引メータ４５は、エネルギー供給システム１から電力網５０に逆潮流する電力量を測定してもよい。

エネルギー供給システム１は、共用部３に設置されている電気給湯器４３を含む。電気給湯器４３は、例えばヒートポンプ方式等の種々の方式で水を加熱する機器を含んで構成されてよい。また、電気給湯器４３は、加熱した水を貯えるタンクを備える。

エネルギー供給システム１は、電力網５０から受電する電力を消費する電力負荷４０を備える。電力負荷４０は、共用部３に設置されている共用負荷４１と、住戸２に設置されている住戸負荷４２とを含む。エネルギー供給システム１は、必須ではないが共用メータ４７を更に備える。共用メータ４７は、共用部３に設置されている共用負荷４１に供給される電力量を測定する。また、共用メータ４７は、共用部３に設置されている電気給湯器４３に接続され、電気給湯器４３に供給される電力量を測定する。エネルギー供給システム１は、必須ではないが住戸メータ４６を更に備える。住戸メータ４６は、住戸２に設置されている住戸負荷４２に供給される電力量を測定する。

共用負荷４１は、集合住宅４の共用部３に設けられている電力負荷４０である。共用部３は、例えば、集合住宅４の廊下又は階段等であってよい。共用負荷４１は、共用部３に設けられている機器、例えば、外灯等の照明器具、浄化槽ブロア電源、火災報知機等の非常用設備及び空調機器等の他の機器を含んでよい。住戸負荷４２は、集合住宅４の各住戸２に設けられている電力負荷４０であり、例えば、各住戸２で使用される照明器具、冷蔵庫、テレビ、又はエアコンディショナ等の電気機器であってよい。集合住宅４は、複数の住戸２を含む。各住戸２は、住戸負荷４２を備えるとする。つまり、集合住宅４は、複数の住戸負荷４２を備えるとする。

エネルギー供給システム１は、分散型電源６０を更に備える。分散型電源６０は、太陽光発電設備（以下、ＰＶとも称する）６２と、パワーコンディショナ（以下、ＰＣＳとも称する）６１とを備える。ＰＶ６２は、風力発電設備等の他の再生可能エネルギー発電設備に置き換えられてよいし、併用されてもよい。ＰＣＳ６１は、ＰＶ６２から出力される直流電力を交流電力に変換する等によって、ＰＶ６２から出力される電力を制御する。ＰＣＳ６１は、インバータ又はコンバータ等を含んでよい。分散型電源６０は、蓄電池及び燃料電池を含んでもよい。ＰＶ６２およびＰＣＳ６１の数は、１つに限られず、２つ以上あってもよい。例えば、ＰＶ６２は、集合住宅４の屋根、集合住宅４の駐車場の屋根、又は、集合住宅４の敷地内等に分割して設けられてよい。

本実施形態に係るエネルギー供給システム１において、電力網５０から受電する電力量は、一括取引メータ４５によって測定されるとする。この場合、集合住宅４の管理主体は、電力網５０から電力を供給する電力事業者との間で一括受電契約を結ぶとする。電力事業者は、一括受電契約に基づいて電力網５０から集合住宅４に電力を供給する。集合住宅４に含まれる電力負荷４０は、一括受電した電力を消費する。一括取引メータ４５は、電力網５０から集合住宅４に供給される電力量を測定する。一括取引メータ４５は、検定メータであるとする。電力事業者は、一括取引メータ４５を管理し、一括取引メータ４５から測定結果を取得する。電力事業者は、一括取引メータ４５の測定結果に基づいて集合住宅４全体の消費電力量に対応する電気料金を算出する。電力事業者は、一括取引メータ４５の測定結果に基づいて算出された電気料金を、集合住宅４の管理主体に請求する。集合住宅４の管理主体は、住戸メータ４６による各住戸負荷４２の消費電力量の測定結果に基づいて各住戸２の居住者に電気料金を請求してよいし、他の基準に沿って各住戸２の居住者に電気料金を請求してよい。

集合住宅４の管理主体が一括受電契約を結ぶ場合、高圧一括受電契約及び低圧一括受電契約のいずれかが選択される。高圧一括受電契約は、所定値以上の電気容量で一括受電する契約である。低圧一括受電契約は、所定値未満の電気容量で一括受電する契約である。所定値は、電力会社によって適宜定められる。所定値は、例えば５０ｋＷ等であってよい。集合住宅４の管理主体は、集合住宅４の住戸２の数に基づいて、高圧一括受電契約及び低圧一括受電契約のいずれかを結んでよい。高圧一括受電契約及び低圧一括受電契約のいずれが結ばれていても、集合住宅４全体として消費電力が平準化されることによる消費電力のピークカットが実現されうる。その結果、集合住宅４の管理主体は、消費電力のピークカットによる電気料金の単価の低減のメリットを享受しうる。集合住宅４の管理主体が一括受電契約を結ぶことによって、各住戸２の居住者が受電契約を結ぶ手間が省ける。集合住宅４が分散型電源６０を備える場合、集合住宅４の電力負荷４０は全体として、分散型電源６０から電力を受電する。消費電力の平準化によって、集合住宅４の電力負荷４０は、分散型電源６０からの電力をコンスタントに消費しうる。その結果、自家消費が促進されうる。

エネルギー供給システム１は、共用メータ４７及び住戸メータ４６として検定メータを備えてもよい。この場合、電力網５０から受電する電力量は、共用メータ４７及び住戸メータ４６によって測定される。集合住宅４の各住戸２の居住者は、集合住宅４の管理主体との間で各住戸２に設置された住戸負荷４２における受電契約を結んでもよい。集合住宅４の管理主体は、住戸メータ４６による住戸負荷４２の消費電力量の測定結果に基づいて算出した電気料金を各住戸２の居住者に請求する。また、集合住宅４の管理主体は、共用メータ４７による共用負荷４１及び電気給湯器４３の消費電力量の測定結果に基づいて算出した電気料金を各住戸２の居住者に請求してもよい。また、集合住宅４の管理主体は、消費電力量の測定結果に基づかず、定額の電気料金を各住戸２の居住者から請求してもよく、家賃の一部に組み込まれてもよい。

＜ガス及び水の供給ライン＞
図２に示されるように、一実施形態に係るエネルギー供給システム１は、ガスを供給するガス供給源２０、及び、水を供給する水供給源３０に更に接続される。水供給源３０は、上水道を含む。水供給源３０は、例えば井戸又は湧き水等の他の種々の水源を含んでもよい。図２において、ガスの供給ラインは、一点鎖線で表される。水の供給ラインは、実線で表される。

エネルギー供給システム１は、水の温度を制御して各需要家施設に供給する。本実施形態において、ガス給湯器２４から各住戸２の湯栓３６に供給される水が湯と称される。また、ガス給湯器２４に供給されるまでの配管に存在する水は、存在する位置に応じて異なる名称で区別される。水供給源３０から電気給湯器４３に供給される水、及び、水供給源３０から混合弁３４に供給される水は、加熱前水と称される。電気給湯器４３で加熱前水を加熱することによって生成され、混合弁３４に供給される水は、加熱後水と称される。つまり、電気給湯器４３は、加熱前水を加熱して加熱後水を生成する。また、電気給湯器４３は、加熱後水を貯えるタンクを備える。電気給湯器４３は、タンクから排出する加熱後水の温度が第１温度以上になるように、加熱前水の加熱を制御する。電気給湯器４３は、タンクから排出する加熱後水の温度を第１温度以上に保つことを条件として、加熱後水に加熱前水を混合して排出してもよい。混合弁３４で加熱前水と加熱後水とを混合することによって生成され、ガス給湯器２４に供給される水は、混合水と称される。つまり、混合弁３４は、混合水を生成する。

以下、水供給源３０から供給される加熱前水から生成した湯を湯栓３６に供給する構成が説明される。

エネルギー供給システム１は、ガス供給源２０に接続されるガス給湯器２４を備える。また、エネルギー供給システム１は、電気給湯器４３から供給される加熱後水と、水供給源３０から供給される加熱前水との少なくとも一方をガス給湯器２４に送り込む混合弁３４を備える。電気給湯器４３から供給される加熱後水は、混合弁３４において加熱前水と混合される。つまり、混合弁３４は、加熱後水と加熱前水とを混合した混合水を生成する。混合水の温度は、第１温度より低い第２温度に制御されるとする。混合弁３４は、電気給湯器４３から供給される加熱後水と、水供給源３０から供給される加熱前水とを所定の比率で混合してガス給湯器２４に供給してよい。混合弁３４は、電気給湯器４３から供給される加熱後水だけをガス給湯器２４に供給してよい。混合弁３４は、水供給源３０から供給される加熱前水だけをガス給湯器２４に供給してよい。混合弁３４は、後述する制御装置１０によって制御される。混合弁３４は、例えば加熱前水と加熱後水との混合割合を自動で変えることができる電磁式のバルブとして構成されてよいし、圧力式のバルブとして構成されてもよい。

混合弁３４は、水メータ３１を介して水供給源３０に接続されてよい。水メータ３１は、水供給源３０から混合弁３４を経由してガス給湯器２４に供給される加熱前水の量を測定する。水メータ３１は、ガス給湯器２４を介さずに各住戸２の水栓に供給する加熱前水の量をあわせて測定してもよい。

混合弁３４は、開閉弁３２を介して電気給湯器４３に接続されてよい。開閉弁３２は、電気給湯器４３から混合弁３４に加熱後水を供給するラインの開閉を制御する。開閉弁３２は、後述する制御装置１０によって制御される。開閉弁３２は、電磁式のバルブとして構成されてもよいし、圧力式のバルブとして構成されてもよい。

ガス給湯器２４は、混合弁３４から供給される混合水を加熱する。ガス給湯器２４は、混合水の温度をガス給湯器２４に設定されている温度に制御して湯栓３６に湯として供給する。ガス給湯器２４は、各住戸２に対応して設置される。ガス給湯器２４は、ガスメータ２２を介してガス供給源２０に接続されてよい。ガスメータ２２は、ガス給湯器２４を介さずに、各住戸２のガス栓に供給するガスの量をあわせて測定してもよい。

水供給源３０から供給される加熱前水は、混合弁３４を介さずにガス給湯器２４に供給されてもよい。水供給源３０から供給される加熱前水は、電気給湯器４３及びガス給湯器２４を介さずに、つまり加熱されずに各住戸２の水栓にそのまま供給されてもよい。

エネルギー供給システム１は、ガス給湯器２４と湯栓３６との間に熱量計３８を更に備えてよい。熱量計３８は、湯栓３６から流れ出る湯の熱量を測定する。熱量計３８は、湯栓３６から流れ出る湯の流量と湯の温度とを測定し、湯栓３６から流れ出る湯の熱量を算出してよい。

＜制御装置１０＞
図１及び図２に示されるように、エネルギー供給システム１は、制御装置１０を更に備えてよい。制御装置１０は、図１に破線で示されるようにＰＣＳ６１と通信可能に接続され、分散型電源６０の発電量を取得する。制御装置１０は、図１に破線で示されるように一括取引メータ４５と通信可能に接続され、電力網５０から受電する電力量を取得する。制御装置１０は、電力網５０に逆潮流する電力量を取得してもよい。制御装置１０は、図１に破線で示されるように電気給湯器４３と通信可能に接続され、電気給湯器４３を制御する。制御装置１０は、図２に破線で示されるように開閉弁３２及び混合弁３４と通信可能に接続され、開閉弁３２の開閉、及び、混合弁３４における加熱前水と加熱後水との混合比率を制御する。

制御装置１０は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成されてよい。制御装置１０の各構成部は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成されてもよい。制御装置１０の各構成部のうち複数の構成部が１つのプロセッサで実現されてもよい。制御装置１０の全体が１つのプロセッサで実現されてもよい。プロセッサは、制御装置１０の種々の機能を実現するプログラムを実行しうる。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。

制御装置１０は、記憶部を備えてよい。記憶部は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部は、各種情報及び制御装置１０で実行されるプログラム等を格納する。記憶部は、非一時的な読み取り可能媒体として構成されてもよい。記憶部は、制御装置１０のワークメモリとして機能してよい。記憶部の少なくとも一部は、制御装置１０とは別体として構成されてもよい。

制御装置１０の機能は、ＰＣＳ６１によって実現されてもよいし、電気給湯器４３によって実現されてもよい。電気給湯器４３の稼働、開閉弁３２の開閉、及び、混合弁３４における加熱前水と加熱後水との混合比率は、制御装置１０によって制御されず、各構成部において制御されてもよい。本実施形態において、制御装置１０が電気給湯器４３、開閉弁３２及び混合弁３４を制御する構成例が説明される。

（各需要家施設に湯を供給する動作例）
エネルギー供給システム１の制御装置１０は、図１に例示した構成において、分散型電源６０が供給する電力のうち住戸負荷４２及び共用負荷４１で消費されなかった余剰電力が生じているか判定する。つまり、制御装置１０は、分散型電源６０が供給する電力が複合需要家施設の電力需要を超えているか判定する。制御装置１０は、余剰電力が生じている場合、余剰電力によって共用部３の電気給湯器４３を稼働させてよい。電気給湯器４３は、分散型電源６０の余剰電力によって、図２に例示されるように水供給源３０から供給される加熱前水を加熱してよい。制御装置１０は、余剰電力の発生にかかわらず電気給湯器４３を稼働させてもよい。つまり、電気給湯器４３は、余剰電力を含む電力で稼働してよい。

電気給湯器４３は、水供給源３０から供給される加熱前水を加熱して加熱後水を生成し、加熱後水をタンクに貯える。電気給湯器４３は、タンクに貯えた加熱後水を排出する際の温度、又は、タンクに貯えた加熱後水に加熱前水を混合して排出する際の温度が第１温度以上になるように、加熱後水の排出を制御する。電気給湯器４３は、第１温度を、例えば３５℃に設定してよい。

混合弁３４及びガス給湯器２４は、各住戸２に対応して設置されている。つまり、エネルギー供給システム１は、複数の混合弁３４と複数のガス給湯器２４とを備える。エネルギー供給システム１は、電気給湯器４３から各住戸２に対応する混合弁３４に分岐する配管を通じて、電気給湯器４３のタンクに貯えられた加熱後水を混合弁３４に供給する。制御装置１０は、混合弁３４と電気給湯器４３との間に開閉弁３２が接続されている場合、開閉弁３２の開閉を更に制御する。制御装置１０は、電気給湯器４３のタンクから混合弁３４に加熱後水を供給する場合に開閉弁３２を開き、混合弁３４に加熱後水を供給しない場合に開閉弁３２を閉じる。

各住戸２に対応する混合弁３４は、電気給湯器４３から分岐する配管を通じて供給される加熱後水と、水供給源３０から供給される加熱前水とを混合して、各住戸２に対応するガス給湯器２４に混合水として供給する。電気給湯器４３から供給される湯の温度は、第１温度以上である。制御装置１０は、混合弁３４における加熱後水と加熱前水との混合比率を制御する。制御装置１０は、加熱後水又は加熱前水の一方を０％にする混合比率を設定してもよい。

ガス給湯器２４は、混合弁３４から供給される混合水を加熱することによって、各住戸２の湯栓３６に供給する湯の温度を、設定されている温度に制御可能に構成される。各住戸２の居住者等のユーザがガス給湯器２４から湯栓３６に供給される湯の温度を設定してよい。ガス給湯器２４に設定されている温度は、例えば３５℃以上であってよい。ガス給湯器２４に設定されている温度は、ユーザ設定温度とも称される。制御装置１０は、ガス給湯器２４からユーザ設定温度を取得し、混合弁３４からガス給湯器２４に供給する混合水の温度が少なくともユーザ設定温度以下になるように混合弁３４における加熱前水と加熱後水との混合比率を制御する。

また、制御装置１０は、ガス給湯器２４の仕様に基づいて、混合弁３４からガス給湯器２４に供給する混合水の温度の上限を設定してもよい。ガス給湯器２４に供給する混合水の温度の上限は、ガス給湯器２４の受入可能温度とも称される。受入可能温度は、ガス給湯器２４に混合水が供給されたときにガス給湯器２４が故障したり破損したりするおそれがある混合水の温度に対応する。例えば、ガス給湯器２４は、水供給源３０から供給される常温（１５℃～３０℃）の水を沸かして湯を生成することを想定して設計されているとする。この場合、例えば３５℃以上の混合水がガス給湯器２４に供給されることによって、ガス給湯器２４が故障したり破損したりするおそれがある。そのため、制御装置１０は、ガス給湯器２４に供給する混合水の温度がガス給湯器２４で想定される温度よりも高くならないようにガス給湯器２４の受入可能温度を設定する。制御装置１０は、ガス給湯器２４に供給する混合水の温度が受入可能温度以下となるように、混合弁３４における電気給湯器４３から供給される加熱後水と水供給源３０から供給される加熱前水との混合比率を制御する。受入可能温度は、ガス給湯器２４に混合水が到達するまでにガス給湯器２４が破損しない温度として、例えば４０℃等に設定されてもよい。また、十分な余裕を確保するために、混合弁３４のところで少なくともガス給湯器２４が破損しない温度として、例えば３５℃等に設定されてもよい。

混合弁３４は、ガス給湯器２４に供給する混合水の温度が少なくともユーザ設定温度以下になるように、電気給湯器４３から供給される加熱後水と、水供給源３０から供給される加熱前水とを混合する。水供給源３０から供給される加熱前水の温度は、電気給湯器４３から供給される加熱後水の温度より低い。つまり、水供給源３０から供給される加熱前水の温度は、少なくとも第１温度より低い。例えば、水供給源３０から供給される加熱前水の温度は、ユーザ設定温度未満であってよく、常温であってもよい。本実施形態において、常温は、１５℃以上かつ３０℃以下の温度であるとする。ガス給湯器２４は、混合弁３４から供給される混合水を加熱して温度をユーザ設定温度まで上昇させた湯を、各住戸２の湯栓３６に供給する。

以上述べてきたように、本実施形態に係るエネルギー供給システム１は、分散型電源６０の余剰電力を用いて電気給湯器４３で加熱前水を加熱する。このようにすることで、複合需要家施設において分散型電源６０が供給する電力の、複合需要家施設における自家消費が促進される。その結果、エネルギー供給システム１は、複合需要家施設がＺＥＨ（Zero Emission House）の基準又は集合住宅４を対象とするＺＥＨ－Ｍの基準を満たすように複合需要家施設における余剰配線となり、自家消費率を高めることができる。言い換えれば、エネルギー供給システム１が余剰配線であることによって、ＺＥＨ－Ｍの基準が満たされる。また、自家消費率が高められる。

（他の実施形態）
以下、他の実施形態に係るエネルギー供給システム１の構成例が説明される。

＜配管における放熱を低減する構成例＞
電気給湯器４３のタンクから混合弁３４まで接続する配管において、第１温度以上になっている加熱後水が輸送される間、加熱後水から配管外に放熱しやすい。電気給湯器４３から混合弁３４まで接続する配管は、配管外に放熱しにくいように断熱構造を有してよい。また、電気給湯器４３から混合弁３４まで接続する配管は、できるだけ短くされてよい。

配管内を輸送される加熱後水からの放熱量は、配管内の容積に対する配管の表面積の比率が小さいほど低減される。配管内の容積に対する配管の表面積の比率は、例えば、加熱後水を輸送する配管の直径を大きくすることによって小さくなる。

ここで、電気給湯器４３のタンクから各住戸２のガス給湯器２４に対応する混合弁３４まで接続する配管は、少なくとも１か所で分岐する。つまり、エネルギー供給システム１は、電気給湯器４３のタンクから各住戸２のガス給湯器２４に対応する混合弁３４に向けて分岐する配管を備える。混合弁３４に向けて分岐する配管は、図２においてＰ１及びＰ２で表される。また、配管の分岐点はJで表される。Ｐ１は、電気給湯器４３から分岐点（Ｊ）までの部分、つまり分岐する前の部分に対応する。Ｐ２は、分岐点（Ｊ）から混合弁３４又は開閉弁３２までの部分、つまり分岐した後の部分に対応する。

分岐する前の配管（Ｐ１）の直径は、輸送する加熱後水の量の違いに基づいて、分岐した後（Ｐ２）の配管の直径より大きい。配管の直径が大きいほど加熱後水の放熱量が低減される。したがって、分岐点（Ｊ）から混合弁３４又は開閉弁３２までの配管（Ｐ２）をできるだけ短くすることによって、電気給湯器４３のタンクから各住戸２に対応する混合弁３４又は開閉弁３２まで接続する配管全体（Ｐ１及びＰ２）としての放熱量が低減され得る。具体的に、配管（Ｐ２）が配管（Ｐ１）よりも短くされることによって、配管全体（Ｐ１及びＰ２）としての放熱量が低減され得る。

また、分岐した後の配管（Ｐ２）に第１温度以上になっている加熱後水が流入することによって放熱量が大きくなる。開閉弁３２は、配管の分岐点（Ｊ）のできるだけ近くに設置されてよい。具体的には、配管の分岐点（Ｊ）から開閉弁３２までの長さが開閉弁３２から混合弁３４までの長さよりも短くされる。制御装置１０は、各住戸２の湯栓３６で湯を使用しない場合、開閉弁３２を閉じることによって分岐した後の配管（Ｐ２）に流入する加熱後水の量を減らせる。

図２において、混合弁３４からガス給湯器２４までを接続する配管がＰ３で表される。開閉弁３２が設けられる場合、開閉弁３２から混合弁３４までの長さと配管（Ｐ３）の長さは特に限定されない。開閉弁３２が設けられない場合、配管（Ｐ３）を流れる混合水の温度は、混合弁３４において加熱前水が混合されたことによってガス給湯器２４の仕様に基づいて定まる受入可能温度以下になっている。混合水の温度が加熱後水の温度よりも低いことによって、混合弁３４より後の配管（Ｐ３）を流れる混合水からの放熱量は、混合弁３４より前の配管（Ｐ１又はＰ２）を流れる加熱後水からの放熱量よりも少ない。そこで、混合弁３４より後の配管（Ｐ３）は、混合弁３４より前の配管（Ｐ１及びＰ２）よりも長くされてよい。このようにすることで、配管全体（Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）における放熱量が低減され得る。

開閉弁３２は、閉状態になることによって電気給湯器４３のタンクからの加熱後水の流出を遮断できる。電力網５０の停電等に起因して開閉弁３２の状態が制御できなくなった場合、開閉弁３２は閉状態になるように構成されてよい。つまり、開閉弁３２は、ノーマリクローズの仕様で構成されてよい。仮に開閉弁３２が開状態で制御できなくなると、電気給湯器４３のタンクから加熱後水が流出し、熱エネルギーの損失が増大するおそれがある。開閉弁３２がノーマリクローズの仕様で構成されることによって、熱エネルギーの損失のリスクが低減される。

＜各住戸２における湯の使用量の均等化＞
集合住宅４において、一部の住戸２の湯栓３６から大量の湯が流れ出した場合、電気給湯器４３で加熱前水を加熱することによって生成した加熱後水が一部の住戸２で消費されてしまう事態が生じ得る。この場合、他の住戸２の湯栓３６に供給する湯は、電気給湯器４３で生成した加熱後水を利用できず、水供給源３０から供給される加熱前水をそのままガス給湯器２４で加熱することで生成される。その結果、他の住戸２におけるガスの消費量は、電気給湯器４３で加熱前水を加熱することによって生成した加熱後水を利用した一部の住戸２におけるガスの消費量よりも増大し得る。ガスの消費量の観点で各住戸２の間に不平等が生じる。そこで、制御装置１０は、電気給湯器４３で加熱前水を加熱することによって生成した加熱後水の各住戸２に対する供給量が均等に近づくように、混合弁３４又は開閉弁３２を制御してよい。

具体的に、制御装置１０は、電気給湯器４３のタンクに貯えられた加熱後水の量に基づいて、各住戸２に対応する混合弁３４に供給する加熱後水の量を制御してよい。例えば、制御装置１０は、各住戸２に対応する熱量計３８で計測される熱量が多いほど、その住戸２に対応する混合弁３４における加熱後水の混合比率を低く設定する。その場合、制御装置１０は各住戸２に対応する熱量計からの熱量情報を取得する。熱量計は配管（Ｐ３）に配置されてもよい。その結果、電気給湯器４３から各住戸２に供給される加熱後水の量が均等に近づけられ得る。

＜＜電力供給情報に基づく制御＞＞
電気給湯器４３から各住戸２に供給される加熱後水の量が均等に近づけられたとしても、電気給湯器４３の加熱後水が余ってしまった場合、余剰電力が電気給湯器４３で消費しきれない事態が生じ得る。そこで、制御装置１０は、電気給湯器４３の加熱後水を使い切る前提で、電気給湯器４３から各住戸２に供給する加熱後水の量を制御する。具体的に、制御装置１０は、電気給湯器４３で生成する加熱後水の量の予測に基づいて、各住戸２に対応する混合弁３４に供給する加熱後水の量を制御する。

制御装置１０は、ＰＣＳ６１から分散型電源６０が供給する電力量に関する情報を取得してよい。分散型電源６０が供給する電力量に関する情報は、電力供給情報とも称される。電力供給情報は、分散型電源６０が供給する電力量を含んでよい。電力供給情報は、分散型電源６０が現時点よりも先の期間（つまり未来）に供給する電力量の予測値を含んでよい。電力供給情報は、分散型電源６０の余剰電力の予測値を含んでよい。分散型電源６０の余剰電力は、季節変動に基づいて予測されてよい。分散型電源６０がＰＶ６２を含む場合、分散型電源６０の余剰電力は、例えば日の出時刻及び日没時刻等に基づいて予測されてよい。分散型電源６０がＰＶ６２を含む場合、分散型電源６０の余剰電力は、例えば天候情報に基づいて予測されてよい。分散型電源６０の余剰電力は発電する電力量と消費電力量の差分で計算されるため、各住戸２の居住者の住戸メータ４６による各住戸負荷４２の消費電力量の測定結果又は共用メータ４７による共用負荷４１の消費電力量の測定結果に基づいて予測されてよい。

制御装置１０は、電力供給情報に基づいて、混合弁３４における加熱後水と加熱前水との混合比率を制御する。例えば、制御装置１０は、分散型電源６０の余剰電力が現時点よりも先の所定期間において増大すると予測される場合に、混合弁３４において加熱後水の比率を高くしてよい。制御装置１０は、分散型電源６０の余剰電力が現時点よりも先の所定期間において減少すると予測される場合に、混合弁３４において加熱後水の比率を低くしてよい。

＜＜熱量情報に基づく制御＞＞
制御装置１０は、各住戸２の湯栓３６から流れ出る湯の熱量に関する情報を取得してよい。各住戸２の湯栓３６から流れ出る湯の熱量に関する情報は、熱量情報とも称される。湯の熱量は、湯の量と湯の温度との積によって表される。熱量情報は、各住戸２の湯栓３６から過去に流れ出た湯の熱量の実績データを含んでよい。各住戸２の湯栓３６から流れ出た湯の熱量は、熱量計３８によって測定される。制御装置１０は、熱量計３８に接続され、熱量計３８から熱量情報を取得してよい。熱量情報は、各住戸２の居住者が現時点よりも先の期間（つまり未来）に使用する湯の熱量の予測値を含んでよい。各住戸２で使用される湯の熱量は、各住戸２の熱量計３８による熱量の測定結果に基づいて予測されてよいし、季節変動に基づいて予測されてもよい。

制御装置１０は、熱量情報に基づいて、混合弁３４における加熱後水と加熱前水との混合比率を制御する。例えば、制御装置１０は、ある住戸２の湯栓３６から流れ出る湯の熱量が現時点よりも先の所定期間において増大すると予測される場合に、その住戸２に対応する混合弁３４において加熱後水の比率を低くしてよい。制御装置１０は、ある住戸２の湯栓３６から流れ出る湯の熱量が現時点よりも先の所定期間において減少すると予測される場合に、その住戸２に対応する混合弁３４において加熱後水の比率を高くしてよい。

＜＜小括＞＞
以上述べてきたように、制御装置１０は、発電情報又は熱量情報等の種々の情報に基づいて混合弁３４における加熱後水の混合比率を制御できる。このようにすることで、制御装置１０は、電気給湯器４３から各住戸２に供給される加熱後水の量を均等に近づけることと、電気給湯器４３の加熱後水の不足又は余剰を発生させにくくすることとを両方とも実現し得る。

＜湯の使用に対する料金の請求＞
図２に示されるように、エネルギー供給システム１は、ガス給湯器２４と湯栓３６との間に接続される検定付きの熱量計３８を備えてよい。熱量計３８は、各住戸２の湯栓３６から流れ出る湯の熱量を測定する。集合住宅４の管理主体は、熱量計３８の測定結果に基づいて、各住戸２の居住者に対して湯の使用料金を請求してよい。湯の使用料金は、水供給源３０から供給された加熱前水の使用料金とガス料金とをまとめた料金に対応する。加熱前水の使用料金とガス料金とを別々に請求する場合よりも、請求が簡便になる。また、仮に加熱前水及びガスの供給について各住戸２の居住者が個別に契約せずに集合住宅４の管理主体又は所有者が一括で契約する場合、水供給源３０から供給された加熱前水の料金とガスの料金とが熱量計３８の測定結果に基づいてまとめて簡便に算出され得る。その結果、料金を請求する側、及び、料金を支払う側の双方にとって利便性が向上する。

また、共用メータ４７が電気給湯器４３に供給される電力量を測定する場合、集合住宅４の管理主体は、電気給湯器４３の消費電力量の測定結果に基づいて電気料金を算出し、湯の使用料金に含めて請求してよい。このようにすることで、請求が簡便になる。

＜設備の所有者＞
分散型電源６０及び電気給湯器４３は、集合住宅４の設備に含まれてよい。この場合、分散型電源６０及び電気給湯器４３の所有者は、集合住宅４の所有者と同じであってよい。このようにすることで、集合住宅４の管理主体が分散型電源６０及び電気給湯器４３をまとめて管理しやすい。

一方で、電気給湯器４３及び分散型電源６０の所有者と、集合住宅４の管理主体とが異なってもよい。例えば、電気給湯器４３及び分散型電源６０は、集合住宅４にガスを供給するガス事業者によって所有されてもよい。本実施形態に係るエネルギー供給システム１は、分散型電源６０の余剰電力を用いて電気給湯器４３で加熱前水を加熱することによって加熱後水を生成し、混合弁３４で加熱前水を混合してガス給湯器２４に対して混合水を供給する。この場合、ガス給湯器２４で混合水を加熱してユーザ設定温度の湯を生成するために消費するガスの量が加熱前水を加熱してユーザ設定温度の湯を生成するするために消費するガスの量よりも低減される。熱量計３８の測定結果に基づいて湯の料金を請求する場合、ガス事業者が電気給湯器４３及び分散型電源６０を所有することによって、ガス事業者におけるガスの消費量の減少による収入の減少が電気給湯器４３に割り当てられる湯の料金の収入の増加で補われ得る。

＜ガス給湯器２４の稼働タイミング＞
混合弁３４からガス給湯器２４に供給される混合水の温度（第２温度）が低すぎる場合、ガス給湯器２４で消費されるガスの量が増大する。そこで、ガス給湯器２４は、各住戸２の居住者が湯栓３６から湯を出し始めた場合に、混合弁３４から供給される混合水の温度（第２温度）が第３温度未満である場合に稼働せず、第３温度以上になるまで待ってから稼働を開始してよい。このようにすることで、ガス給湯器２４におけるガスの消費量が低減され得る。

制御装置１０は、各住戸２の湯の使用量に基づいて、開閉弁３２を制御してもよい。このようにすることで、住戸２における湯の使用量が多い時に、電気給湯器４３からガス給湯器２４に対して加熱後水を供給するように制御することによって、配管からの放熱による熱損失が低減され得る。制御装置１０は、例えば、各住戸２の風呂の湯はり機能と連動して開閉弁３２を制御してもよい。また、制御装置１０は、各住戸２の湯の使用履歴に基づいて、開閉弁３２を開く時間を制御してもよい。制御装置１０は、第３温度を、例えば２８℃に設定してよい。

本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１温度は、第２温度と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

１ エネルギー供給システム
４ 集合住宅（２：住戸、３：共用部）
１０ 制御装置
２０ ガス供給源
２２ ガスメータ
２４ ガス給湯器
３０ 水供給源
３１ 水メータ
３２ 開閉弁
３４ 混合弁
３６ 湯栓
３８ 熱量計
４０ 負荷（４１：共用負荷、４２：住戸負荷、４３：電気給湯器）
４５ 一括取引メータ
４６ 住戸メータ
４７ 共用メータ
５０ 電力網
６０ 分散型電源（６１：ＰＣＳ、６２：ＰＶ）

Claims (12)

1. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と、
   前記電気給湯器から前記各混合弁に向けて分岐する配管と、
   前記配管の分岐点と前記各混合弁との間に接続される開閉弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記開閉弁は、停電時に閉状態になるエネルギー供給システム。
2. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と、
   前記電気給湯器から前記各混合弁に向けて分岐する配管と、
   前記配管の分岐点と前記各混合弁との間に接続される開閉弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記電気給湯器から前記配管の分岐点まで接続する配管の直径は、前記配管の分岐点から前記混合弁まで接続する配管の直径より大きく、
   前記配管の、前記電気給湯器から前記配管の分岐点までの部分は、前記配管の分岐点から前記混合弁までの部分よりも長く、
   前記開閉弁は、停電時に閉状態になるエネルギー供給システム。
3. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
4. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、
   前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記混合水の温度を、前記各ガス給湯器に設定されている温度より低い第２温度に制御し、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
5. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と、
   前記電気給湯器から前記各混合弁に向けて分岐する配管と、
   前記配管の分岐点と前記各混合弁との間に接続される開閉弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
6. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と、
   前記電気給湯器から前記各混合弁に向けて分岐する配管と、
   前記配管の分岐点と前記各混合弁との間に接続される開閉弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記電気給湯器から前記配管の分岐点まで接続する配管の直径は、前記配管の分岐点から前記混合弁まで接続する配管の直径より大きく、
   前記配管の、前記電気給湯器から前記配管の分岐点までの部分は、前記配管の分岐点から前記混合弁までの部分よりも長く、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
7. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と、
   前記電気給湯器から前記各混合弁に向けて分岐する配管と、
   前記配管の分岐点と前記各混合弁との間に接続される開閉弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記開閉弁は、停電時に閉状態になり、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
8. 複合需要家施設内の複数の需要家施設それぞれに供給する湯の温度を制御可能に構成される複数のガス給湯器と、
   前記各需要家施設に電力を供給する分散型電源の余剰電力を含む電力を用いて加熱前水を加熱することによって第１温度以上の加熱後水を生成し、前記加熱後水を前記各ガス給湯器に供給する電気給湯器と、
   前記電気給湯器と前記複数のガス給湯器との間で前記各ガス給湯器に接続される複数の混合弁と
   を備え、
   前記各混合弁は、前記加熱後水と、前記加熱前水とを混合した混合水を前記各ガス給湯器に供給し、
   前記電気給湯器から前記混合弁まで接続する配管は、前記混合弁から前記ガス給湯器まで接続する配管より短く、
   前記混合弁は、前記分散型電源が供給する電力量に関する情報に基づいて、前記加熱後水と、前記加熱前水との混合比率を制御するエネルギー供給システム。
9. 前記各ガス給湯器は、前記混合水の温度が第３温度未満である場合に稼働せず、前記混合水の温度が前記第３温度以上になるまで待って稼働する、請求項１から８までのいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
10. 前記各ガス給湯器が前記各需要家施設に供給する湯の熱量を測定する熱量計を更に備える、請求項１から９までのいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
11. 前記複合需要家施設は、集合住宅を含み、
    前記各需要家施設は、前記集合住宅の各住戸と共用部とを含み、
    前記共用部は、共用メータを有し、
    前記電気給湯器は、前記共用メータに接続される、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
12. 前記電気給湯器と前記分散型電源との所有者は、前記複合需要家施設の管理主体と異なる、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。

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