JP6029356B2

JP6029356B2 - 熱電併給システム

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Publication number: JP6029356B2
Application number: JP2012148780A
Authority: JP
Inventors: 八木　政彦; 政彦八木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JP2014011922A

Description

本発明は、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムに関する。

特許文献１には、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムが記載されている。このようなシステムを用いることで、需要者への電力供給及び熱供給を行う際に必要なコストの最小化などを目的とした熱電併給装置の最適な運転計画を立て、それに従った運転を行うことができる。

尚、上述した予測利用熱量データ及び予測利用電力データは、需要者の過去の生活パターンにおける実際の利用熱量データ及び利用電力データに基づいて導出されるが、あくまでも予測値に過ぎない。従って、予定外の電力消費や熱消費が必要になった場合には、実際の利用熱量データ及び利用電力データは予測利用熱量データ及び予測利用電力データから大きく乖離してしまう。

そのような問題に鑑みて、予測利用熱量データを事前に補正することも行なわれている。例えば、特許文献２に記載の熱電併給システムにおいて、予測データ修正手段は、予約暖房負荷により初期予測暖房負荷データを修正して予測暖房負荷データを生成することで、使用者の意志により決定される暖房負荷を予測暖房負荷データに加味することができる。これにより、予測利用熱量データに対して使用者の意志を反映させることができ、予測暖房負荷データが実際の暖房負荷から大きく乖離することを回避できるという効果が期待できる。

特開２００２−１３８９０２号公報特開２００６−２５０３８０号公報

近年、車両に蓄電装置を搭載した電気自動車や所謂ハイブリッド自動車が普及し始めている。これらの車両の蓄電装置は、特定の施設や家庭などに設置される充電器を用いて充電できるようになっている。例えば、自宅に帰宅した後、翌日に出勤するまでの間に、家庭で車両の蓄電装置に充電を行えるようになっている。

但し、特許文献１に記載されているような熱電併給システムが設けられている施設などで車両の蓄電装置の充電を行う場合、その充電電力量は熱電併給システムにとっての電力負荷の一部になるため、蓄電装置への充電を行うことで、実際の利用電力データが予測利用電力データから大きく乖離してしまう可能性がある。そして、熱電併給システムを効率的に運用できなくなる可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の蓄電装置への充電を行いながら効率的に運用可能な熱電併給システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る熱電併給システムの特徴構成は、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記蓄電装置への前記予測必要電力量の充電を、前記蓄電装置への充電電力を一定にして前記予測充電開始可能時刻以降に開始するとした前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する点にある。

上記特徴構成によれば、予測必要電力量が所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配されて時系列的な充電電力に関する予測充電電力データが決定された上で、電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データに加算されて、上記予測利用電力データが導出される。つまり、熱電併給装置の計画運転を行うときに考慮するべき時系列的な電力値に関する予測利用電力データが、蓄電装置への予測必要電力量を含むように補正された状態で、熱電併給装置の運転計画を作成できる。
従って、車両の蓄電装置への充電を行いながら効率的に運用可能な熱電併給システムを提供できる。
加えて、蓄電装置への充電が、時間的に最も早い予測充電開始可能時刻以降に開始されるような予測充電電力データが決定される。その結果、実際に蓄電装置が電力線に接続されたとき、蓄電装置への充電が時間的に最も早く開始されることとなる。また、蓄電装置への予測必要電力量の充電が充電電力を一定にして行われるような予測充電電力データが決定されるので、充電が行われる間の充電電力を均等にできる。ここで、上記「一定」の例は、後述する実施形態に示すように熱電併給装置の定格発電電力であってもよい。

本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記予測充電開始可能時刻以降の前記予測消費電力データと前記予測充電電力データとの和を前記熱電併給装置の定格発電電力に等しくする前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する点にある。

上記特徴構成によれば、予測必要電力量が所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配されて時系列的な充電電力に関する予測充電電力データが決定された上で、電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データに加算されて、上記予測利用電力データが導出される。つまり、熱電併給装置の計画運転を行うときに考慮するべき時系列的な電力値に関する予測利用電力データが、蓄電装置への予測必要電力量を含むように補正された状態で、熱電併給装置の運転計画を作成できる。
従って、車両の蓄電装置への充電を行いながら効率的に運用可能な熱電併給システムを提供できる。
加えて、予測消費電力データと予測充電電力データとの和が熱電併給装置の定格発電電力に等しくなるように、予測必要電力量が分配されるので、熱電併給装置が定格発電電力を出力している間であれば、その熱電併給装置の発電電力のみで蓄電装置への充電を行うことができる。

本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で、前記需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以前に、前記蓄電装置への前記予測必要電力量の充電を優先して行うとした前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する点にある。

上記特徴構成によれば、予測必要電力量が所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配されて時系列的な充電電力に関する予測充電電力データが決定された上で、電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データに加算されて、上記予測利用電力データが導出される。つまり、熱電併給装置の計画運転を行うときに考慮するべき時系列的な電力値に関する予測利用電力データが、蓄電装置への予測必要電力量を含むように補正された状態で、熱電併給装置の運転計画を作成できる。
従って、車両の蓄電装置への充電を行いながら効率的に運用可能な熱電併給システムを提供できる。
加えて、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以前に蓄電装置への充電を優先して行うとして、予測必要電力量の分配が行われるので、蓄電装置への充電を行うために熱電併給装置を運転した場合には、それと共に発生する熱が、その後に需要者が利用すると予測される熱量を賄うために利用可能となる。その結果、蓄電装置への充電を行いながら、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻に向けて効率的な蓄熱も行うことができる。

本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記蓄電装置は、車両に搭載される装置であり、
前記制御装置は、前記車両から受信する情報に基づいて前記予測充電開始可能時刻及び前記予測必要電力量を特定し、
前記制御装置は、前記車両に搭載される前記蓄電装置が前記電力線に接続されて前記予測充電開始可能時刻から充電開始となった後、次に前記電力線から切断される予測切断時刻に関する情報を前記車両から受信し、前記予測充電開始可能時刻から前記予測切断時刻までの期間を前記所定期間とする点にある。

上記特徴構成によれば、予測必要電力量が所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配されて時系列的な充電電力に関する予測充電電力データが決定された上で、電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データに加算されて、上記予測利用電力データが導出される。つまり、熱電併給装置の計画運転を行うときに考慮するべき時系列的な電力値に関する予測利用電力データが、蓄電装置への予測必要電力量を含むように補正された状態で、熱電併給装置の運転計画を作成できる。
従って、車両の蓄電装置への充電を行いながら効率的に運用可能な熱電併給システムを提供できる。
加えて、車両に搭載された蓄電装置への充電を、熱電併給装置及び外部の電力系統が接続される電力線から供給される電力を用いて行うことができる。また、車両から受信する情報に基づいて特定する予測充電開始可能時刻及び予測必要電力量を用いて、予測利用電力データを高い精度で決定することができる。その結果、熱電併給システムを効率的に運用できる。
更に、制御装置は、予測充電開始時刻から予測切断時刻までの期間を上記所定期間として、その所定期間に蓄電装置への予測必要電力量の充電が行われるようにできる。その結果、車両の蓄電装置が電力線に接続されて、次に電力線から切断されるまでの間に（例えば、熱電併給システムが設けられている施設に車両が入庫して、次に車両が出庫するまでの間に）、車両の蓄電装置への予測必要電力量の充電を行うことができる。

本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、前記蓄電装置は、車両に搭載される装置であり、前記制御装置は、前記車両から受信する情報に基づいて前記予測充電開始可能時刻及び前記予測必要電力量を特定する点にある。

上記特徴構成によれば、車両に搭載された蓄電装置への充電を、熱電併給装置及び外部の電力系統が接続される電力線から供給される電力を用いて行うことができる。また、車両から受信する情報に基づいて特定する予測充電開始可能時刻及び予測必要電力量を用いて、予測利用電力データを高い精度で決定することができる。その結果、熱電併給システムを効率的に運用できる。

本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記車両に搭載される前記蓄電装置が前記電力線に接続されて前記予測充電開始時刻から充電開始となった後、次に前記電力線から切断される予測切断時刻に関する情報を前記車両から受信し、前記予測充電開始可能時刻から前記予測切断時刻までの期間を前記所定期間とする点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置は、予測充電開始時刻から予測切断時刻までの期間を上記所定期間として、その所定期間に蓄電装置への予測必要電力量の充電が行われるようにできる。その結果、車両の蓄電装置が電力線に接続されて、次に電力線から切断されるまでの間に（例えば、熱電併給システムが設けられている施設に車両が入庫して、次に車両が出庫するまでの間に）、車両の蓄電装置への予測必要電力量の充電を行うことができる。

熱電併給システムが設けられる施設に車両が接続される状態を示す図である。需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データを示すグラフである。需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データを示すグラフである。需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データの別例を示すグラフである。（ａ）は、需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データの別例を示すグラフであり、（ｂ）は、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データを示すグラフである。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の熱電併給システムについて説明する。
図１は、熱電併給システムが設けられる施設３０に車両１０が接続される状態を示す図である。後述するように、施設３０と車両１０との間では、施設３０に設けられた車庫に車両１０が入庫して車両１０が有する車両側蓄電装置１６が施設３０内の電力線Ｐに対して電気的に接続されると、施設３０の電力線Ｐから車両側蓄電装置１６への充電が可能となる。
以下に、施設３０の構成及び車両１０の構成について各別に説明する。

〔施設〕
施設３０に設けられる熱電併給システムは、施設３０における需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置３５と、計画運転対象期間内において、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて熱電併給装置３５の計画運転を行う施設側制御装置３４（本発明の「制御装置」の一例）とを備える。

更に、施設３０は、暖房装置や給湯装置などの熱消費装置３６、照明装置や空調装置や各種情報機器などの電力消費装置３７及び蓄熱装置３８を備える。熱電併給装置３５で発電された電力は、電力線Ｐを介して電力消費装置３７に供給可能である。電力線Ｐには、外部の電力系統５０も接続されており、外部の電力系統５０から電力線Ｐに対して電力供給が行われていれば、電力消費装置３７は外部の電力系統５０から供給される電力を消費可能である。

更に、施設３０は、車両１０の車両側接続部１９に対して電気的に接続可能な施設側接続部３９を備える。この施設側接続部３９は、後述するように充電器としても機能する。そして、施設３０の車庫に車両１０が入庫して、車両側接続部１９及び施設側接続部３９が互いに電気的に接続されると、車両１０の車両側蓄電装置１６が施設３０の電力線Ｐに対して電気的に接続された状態となる。そして、電力線Ｐから車両側蓄電装置１６への電力の充電及び車両側蓄電装置１６から電力線Ｐへの電力の放電が可能となる。つまり、電力線Ｐから車両側蓄電装置１６への電力の充電を行うとき、車両側蓄電装置１６を、電力線Ｐにとっての電力負荷の一部として接続していると見なせる。或いは、車両側蓄電装置１６から電力線Ｐへの電力の放電を行うとき、車両側蓄電装置１６を、電力線Ｐにとっての電力供給源の一部として接続していると見なせる。

以上のように、電力消費装置３７は、熱電併給装置３５及び外部の電力系統５０の少なくとも何れか一方から電力の供給を受けることができる。また、車両１０の車両側蓄電装置１６が施設３０の電力線Ｐに対して電気的に接続された状態にあれば、車両側蓄電装置１６も熱電併給装置３５及び外部の電力系統５０の少なくとも何れか一方から電力の供給を受けることができる。

施設３０では、熱電併給装置３５を運転することに伴って発生する熱を、熱消費装置３６に対して供給でき、及び、蓄熱装置３８に蓄えることもできる。蓄熱装置３８に蓄えられた熱は、熱消費装置３６に供給できる。或いは、施設３０に別途設けたボイラなどの熱供給装置（図示せず）から熱消費装置３６への熱供給を行ってもよい。

施設３０が備える施設側制御装置３４は、熱電併給装置３５の運転計画の作成及びそれに基づく運転制御を行い、及び、車両側接続部１９が施設側接続部３９に対して電気的に接続されているときに車両側蓄電装置１６への充電電力の制御を行う。具体的には、施設側制御装置３４は、電力消費装置３７の電力需要量を賄えるように及び熱消費装置３６の熱需要量を賄えるように熱電併給装置３５の作動制御を行う。

施設３０内の電力負荷及び熱負荷を賄うために熱電併給装置３５をどのように運用するのかは本発明の制御装置としての施設側制御装置３４が有する最適計画部３４ａが計画する。具体的には、最適計画部３４ａは、計画運転対象期間内（将来の２４時間内や４８時間内など）において、施設３０内の需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて熱電併給装置３５の計画運転を行う。このとき、最適計画部３４ａは、電力消費装置３７への電力供給及び熱消費装置３６への熱供給を行う際に生じる環境負荷の最小化を目的として、又は、コストの最小化を目的として、又は、一次エネルギの最小化を目的として、熱電併給装置３５の最適運用計画を作成する。尚、外部の電力系統５０から電力供給を受けることができる場合は、その外部の電力系統５０からの供給電力で電力消費装置３７の電力需要の一部又は全部を賄うような計画を立ててもよい。尚、最適計画部３４ａは、施設３０が備える施設側制御装置３４の機能の一部である。

施設３０の施設側制御装置３４が取り扱う情報は、施設側制御装置３４によって読み出し及び書き込み可能な状態で施設側記憶部３３に記憶される。例えば、施設３０において、電力消費装置３７で消費された電力量、熱消費装置３６で消費された熱量、外部の電力系統５０から受け取った電力量、熱電併給装置３５で発電した電力量、及び、施設側接続部３９を介して車両１０へ供給した電力量などは、設定時間帯単位（例えば１時間単位）で時系列的なデータとして施設側記憶部３３で記憶することができる。
更に、施設３０は、施設３０の使用者などから情報の入力を受け付けると共に、施設３０で取り扱われる情報を出力表示するための入出力部３２、及び、外部との間で情報通信を行う施設側通信部３１を備える。この施設側通信部３１は、有線又は無線で外部のインターネットなどの情報通信網１と接続可能である。

本実施形態において、施設３０では、熱電併給装置３５を常時運用して電力消費装置３７への電力供給及び熱消費装置３６への熱供給を行うことができる。これに対して、施設３０において車両側蓄電装置１６が電力負荷又は電力供給源となるのは、車両１０が施設３０に入庫している間だけである。

〔車両〕
本実施形態で説明する車両１０は蓄電装置を搭載し、車両１０が備える車両側接続部１９が施設３０が備える施設側接続部３９に接続されると、施設３０から車両１０への充電電力の供給を受けることができるように構成されている。つまり、車両１０が備える車両側蓄電装置１６は、電力線Ｐとの接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置となる。車両側蓄電装置１６は、蓄電池（化学電池など）又は電気二重層キャパシタ等などと、インバータ等の電力変換回路と用いて構成可能である。

車両１０が備える車両側制御装置１５は、車両１０の運転を制御する運転制御部１５ａと、車両側蓄電装置１６の充放電を制御する充放電制御部１５ｂと、現在位置から施設３０の車庫に入庫するまでの予定走行経路を導出する走行経路導出部１５ｃと、車両１０の各部の状態を検出可能、例えば、車両側蓄電装置１６に残された蓄電量（又は満充電までの不足電力量）を検出可能な車両状態検出部１５ｄと、走行経路導出部１５ｃが導出した予定走行経路に従って走行した場合の予測入庫時刻を予測する入庫予測部１５ｅとを有する。

運転制御部１５ａは、車両１０を後述する内燃機関１７ａの駆動力で走行させるのか或いはモータ／ジェネレータ１７ｂの駆動力で走行させるのかを決定して、走行駆動部１７へ制御指令を与える。また、充放電制御部１５ｂは、車両側蓄電装置１６を放電モード又は蓄電モードに切り換えつつ、車両側蓄電装置１６からの放電動作及び車両側蓄電装置１６への充電動作を制御する。

走行経路導出部１５ｃは、例えばカーナビゲーション機能であり、施設３０までの経路案内が実行されていればそのカーナビゲーション機能により導出されている経路を予定走行経路として導出する。或いは、走行経路導出部１５ｃは、入出力部１３を用いて乗員が例えば地図上に現在位置から車庫に入庫するまでの予定走行経路を手動入力していれば、その予定走行経路を利用できる。上述のように予定走行経路が導出された場合、入庫予測部１５ｅは、走行経路導出部１５ｃが導出した予定走行経路に従って走行した場合の予測入庫時刻を予測する。また、入庫予測部１５ｅは、走行経路導出部１５ｃが導出した予定走行経路に従って走行した場合に要する電力量、即ち、モータ／ジェネレータ１７ｂをモータとして動作させた場合の消費電力量及びジェネレータとして動作させた場合の充電電力量を予測し、その電力量と現在の車両側蓄電装置１６の蓄電量とを合わせて、車両１０が施設３０の車庫に入庫したときに予測される車両側蓄電装置１６の予測入庫時蓄電量を導出する。

更に、車両１０は、車両側蓄電装置１６に充電されている電力を消費可能な電力負荷装置Ｌと、外部に設置された施設３０に対して電気的に接続可能な車両側接続部１９と、走行駆動力を出力する走行駆動部１７とを備える。電力負荷装置Ｌは、車両１０のヘッドライトなどの各種電装部品（電力負荷部１８）や、車両１０の走行駆動力を得るためのモータ／ジェネレータ１７ｂなどを含む。

走行駆動部１７は、車両側蓄電装置１６に蓄えられている電力を利用可能な電力負荷装置Ｌとしてのモータ／ジェネレータ１７ｂと、燃料を消費して得られる機械エネルギが走行駆動力として利用される内燃機関１７ａとを有する。また、このモータ／ジェネレータ１７ｂは、内燃機関１７ａから出力された機械エネルギの一部を利用して発電して、発電された電力を車両側蓄電装置１６に充電可能なジェネレータ１７ｂ（発電部）としても機能させることができる。加えて、車両側制御装置１５は、モータ／ジェネレータ１７ｂを、車両１０の減速時において、車両１０の運動エネルギの一部を電気エネルギに変換（回生発電）するように作動させることもできる。つまり、本実施形態の車両１０は、内燃機関１７ａ及びモータ／ジェネレータ１７ｂの少なくとも一方から走行駆動力を得る、所謂、ハイブリッド車両である。車両１０では、モータ／ジェネレータ１７ｂや電力負荷部１８で消費された電力量、モータ／ジェネレータ１７ｂで発電された電力量、及び、後述するように車両側接続部１９を介して施設３０から受け取った電力量は、車両状態検出部１５ｄで検出される。

車両１０の車両側制御装置１５が取り扱う情報は、車両側制御装置１５によって読み出し及び書き込み可能な状態で車両側記憶部に記憶される。
車両１０は、車両１０の乗員などから情報の入力を受け付けると共に、車両１０で取り扱われる情報（例えば、乗員から入力された情報や車両側蓄電装置１６における現在の充電量の情報など）を出力表示するための入出力部１３、及び、外部との間で情報通信を行う車両側通信部１４を備える。この車両側通信部１４は、有線又は無線で外部のインターネットなどの情報通信網１と接続可能である。また或いは、電力線搬送通信技術を用いて、車両側接続部１９及び施設側接続部３９を介した情報通信を行うこともできる。

車両１０の位置情報取得部１１は、車両１０の現在位置の位置情報を取得する。位置情報取得部１１は、例えば、ＧＰＳ機能を利用した機器であり、例えば緯度及び経度の情報を位置情報として取得できる。

車両１０は、所定のタイミングで（例えば、１０分毎、３０分毎など）、施設３０に対して、入庫予測部１５ｅが予測した予測入庫時刻及び予測入庫時蓄電量に関する情報を、車両側通信部１４から施設３０に送信する。ここで、車両側蓄電装置１６が施設３０に入庫すると、車両１０の車両側蓄電装置１６が施設３０の電力線Ｐと接続されるので、この入庫予測時刻は、施設３０の施設側制御装置３４によって、車両側蓄電装置１６への充電開始が可能となる予測充電開始可能時刻として特定される。また、施設３０の施設側制御装置３４は、車両側蓄電装置１６の満充電時での蓄電量から、車両１０が施設３０の車庫に入庫したときに予測される車両側蓄電装置１６の予測入庫時蓄電量を減算することで、車両側蓄電装置１６への充電に必要とされる予測必要電力量を特定できる。
車両１０と施設３０との間の通信は、車両１０が走行中には、情報通信網１を介した無線通信によって実現される。或いは、車両１０が情報通信網１或いは施設３０の内部の通信線に対して有線接続可能な状況では、車両１０と施設３０との間の通信が有線通信によって実現されることもある。

〔最適運転計画の作成〕
次に、施設３０の施設側制御装置３４が行う熱電併給装置３５の最適運転計画の作成について説明する。尚、最適計画部３４ａは、運転当日に最適運転計画の作成を設定タイミング毎に逐次行なってもよく、或いは他のタイミングで最適運転計画を作成してもよい。例えば、最適計画部３４ａが、運転前日又は運転当日に最適運転計画を作成して熱電併給装置３５をその最適運転計画を実行させておき、所定のイベントが発生したとき（例えば、走行中の車両１０から施設３０への入庫予測時刻等の通信を受けたとき、又は、車両１０が実際に入庫したとき、又は、車両１０が出庫したとき等）に、最適運転計画の再作成を行うようにしてもよい。

最適計画部３４ａは、施設側記憶部３３に記憶されている電力消費装置３７による過去の時系列的な電力値に関する実利用電力データ及び需要者が熱消費装置３６によって利用した過去の時系列的な熱量に関する利用熱量データを参照することで、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ、及び、需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データを導出できる。そして、最適計画部３４ａは、その予測利用熱量データ及び予測利用電力データを賄うための電力消費装置３７への電力供給及び熱消費装置３６への熱供給を行う際に生じる環境負荷の最小化を目的として、又は、コストの最小化を目的として、又は、一次エネルギの最小化を目的として、熱電併給装置３５どのようなタイミング及び出力で運用するかが規定された最適運用計画を作成する。

尚、車両１０が施設３０の車庫に入庫すると、車両１０が備える車両側蓄電装置１６に充電を行うことが要求される。つまり、施設３０では、車両側蓄電装置１６が必要とする充電電力が突然発生することになる。特に、車両１０を通勤・通学などで毎日規則的に利用しているのであれば、翌日の出発時刻までの所定期間の間に充電を完了することが望まれる。

そこで、本発明では、車両１０が施設３０の車庫に入庫する予測時刻、及び、入庫した後に必要とされる予測必要電力量を特定し、そのような電力供給を行う必要を考慮した上での最適な熱電併給装置３５の運転計画を作成する。

図２は、需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データを示すグラフである。図３は、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データを示すグラフである。
図２において、実線で示すのは、施設３０に設けられる電力消費装置３７での予測消費電力データである。この予測消費電力データは、電力消費装置３７で過去に消費された実消費電力データに基づいて導出される。この予測消費電力データと、車両側蓄電装置１６への充電に必要とされる予測必要電力量との和から、図２において破線で示す予測利用電力データとが導出される。車両側蓄電装置１６への充電に必要とされる予測必要電力量は、車両側蓄電装置１６の満充電時での蓄電量から、車両１０が施設３０の車庫に入庫したときに予測される車両側蓄電装置１６の予測入庫時蓄電量を減算することで導出される。つまり、予測必要電力量は、車両側蓄電装置１６を満充電にするために必要と予測される電力量である。

そして、施設側制御装置３４は、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電が、車両側蓄電装置１６が施設３０の電力線Ｐと接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、電力消費装置３７で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、予測必要電力量を所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、図２に破線で示す予測利用電力データを導出する。本実施形態では、車両側蓄電装置１６が施設３０の電力線Ｐと接続されるのは入庫予測時刻であるので、その入庫予測時刻を予測充電開始可能時刻としている。

上記「所定期間」は、車両１０の次の予測出発時刻、即ち、車両１０の車両側蓄電装置１６が次に電力線Ｐから切断される予測切断時刻が分かっている場合には、予測充電開始可能時刻からその予測出発時刻（予測切断時刻）までの期間を上記所定期間とすることもできる。例えば、車両１０の乗員が入出力部１３を用いて次の予測出発時刻を入力していた場合には、その情報が車両側通信部１４が施設３０に送信されるように構成することで、施設側制御装置３４は車両１０の次の予測出発時刻を特定できる。このように、本実施形態において、施設側制御装置３４は、車両１０に搭載される車両側蓄電装置１６が電力線Ｐに接続されて予測充電開始時刻から充電開始となった後、次に電力線Ｐから切断される予測切断時刻に関する情報を車両１０から受信し、予測充電開始可能時刻から予測切断時刻までの期間を上記所定期間としている。

図２に示す例では、予測必要電力量が１０ｋＷｈとなっている。この予測必要電力量をどのような分配規則によって分配（即ち、車両側蓄電装置１６に充電）するのかが問題となるが、本実施形態では、施設側制御装置３４は、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電を、車両側蓄電装置１６への充電電力を一定にして予測充電開始可能時刻以降に開始するとした所定の分配規則に従って、図２に示す予測充電電力データを決定する。具体的には、以下の表１及び図２に示すように、車両側蓄電装置１６への充電電力を５ｋＷで一定にして予測充電開始可能時刻である時刻１６時から開始するとした分配規則を採用して、１０ｋＷｈ（＝５ｋＷ×２時間）の予測充電電力データを決定している。この５ｋＷという電力値は、充電器として機能する施設側接続部３９の定格電力である。つまり、車両側蓄電装置１６への充電電力を定格充電電力で一定にして予測充電開始可能時刻以降に開始するとした所定の分配規則を採用している。このような充電計画を採用することで、２時間の充電期間で予測必要電力量：１０ｋＷｈの充電を完了する計画が立てられる。そして、図２に破線で示すような時系列的な予測利用電力データを導出することができる。

以上のように、予測必要電力量が所定の分配規則に従って予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配されて時系列的な充電電力に関する予測充電電力データが決定された上で、電力消費装置３７で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データに加算されて、上記予測利用電力データが導出される。つまり、熱電併給装置３５の計画運転を行うときに考慮するべき時系列的な電力値に関する予測利用電力データが、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量を含むように補正された状態で、熱電併給装置３５の運転計画を作成できる。加えて、車両側蓄電装置１６への充電が、時間的に最も早い予測充電開始可能時刻以降に開始されるような予測充電電力データが決定される。その結果、実際に車両側蓄電装置１６が電力線Ｐに接続されたとき、車両側蓄電装置１６への充電が時間的に最も早く開始されることとなる。また、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電が充電電力を一定にして行われるような予測充電電力データが決定されるので、充電が行われる間の充電電力を均等にできる。特に、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電が定格充電電力で行われるので、車両側蓄電装置１６を最短時間で満充電にすることができる。その結果、車両１０が予定外に早い時刻に施設３０から離れたとしても、その時刻では車両側蓄電装置１６を満充電にできている可能性が高くなるという利点がある。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の熱電併給システムは、予測必要電力量の分配規則が第１実施形態で説明した分配規則と異なる。以下に第２実施形態の熱電併給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４は、需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データを示すグラフである。図４に示す例は、第１実施形態の図２に示した例と比較して、予測必要電力量：１０ｋＷｈが分配される時間帯が異なっている。具体的には、本実施形態において、施設側制御装置３４は、予測充電開始可能時刻以降の予測消費電力データと予測充電電力データとの和を熱電併給装置３５の定格発電電力に等しくする所定の分配規則に従って、予測充電電力データを決定する。つまり、本実施形態の熱電併給装置３５の定格発電電力は１ｋＷであるので、予測消費電力データと予測充電電力データとの和が１ｋＷとなるように、時系列的な予測充電電力データを決定している。具体的には、以下の表２及び図４に示すように、時刻１６時からの１時間、及び、時刻２３時〜翌日の時刻６時までの間に充電が行われるように分配している。

このような分配規則を採用することにより、予測消費電力データと予測充電電力データとの和が熱電併給装置の定格発電電力に等しくなるように、予測必要電力量が分配されるので、熱電併給装置３５が定格発電電力を出力している間であれば、その熱電併給装置３５の発電電力のみで車両側蓄電装置１６への充電を行うことができる。つまり、車両側蓄電装置１６の充電に外部の電力系統５０から供給される電力が用いられる可能性を排除又は低くできる。これに対して、予測消費電力データと予測充電電力データとの和である予測利用電力が１ｋＷを超えてしまうと、熱電併給装置３５から定格発電電力を出力させても、外部の電力系統５０から電力供給を受けなければ予測利用電力を賄うことができない。つまり、価格の高い外部の電力系統５０からの購入電力で車両側蓄電装置１６の充電を行わなければならなくなる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の熱電併給システムは、予測必要電力量の分配規則が上記実施形態で説明した分配規則と異なる。以下に第３実施形態の熱電併給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５（ａ）の破線は、需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データを示すグラフであり、図５（ｂ）は、需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データを示すグラフである。図５（ａ）に示す例は、第１実施形態の図２に示した例と比較して、予測必要電力量：１０ｋＷｈが分配される時間帯が異なっている。具体的には、以下の表３及び図５（ａ）に示すように、施設側制御装置３４は、予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以前に、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電を優先して行うとした所定の分配規則に従って、予測充電電力データを決定する。

図５（ｂ）に示すように、需要者が利用すると予測される熱量が最大となるのは時刻２０時である。従って、図５（ａ）に示す例では、時刻２０時以前に、予測必要電力量：１０ｋＷｈの充電が優先して行われるように、更に、熱発生が熱使用時にできるだけ近づくようにする。特に、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻２０時の直近の時間帯（即ち、時刻１８時からの２時間）で予測必要電力量：１０ｋＷｈの充電が行われるようにしている。このようにして予測充電電力データを決定すると、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻よりも前に予測利用電力が大きくなる。特に、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻の直近の時間帯で予測必要電力量の充電が行われるようにすると、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻の直近の時間帯での予測利用電力が大きくなる。その結果、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻よりも前に、特に、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻の直近の時間帯で、熱電併給装置３５が運転される可能性が高くなる。つまり、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻の直前で熱電併給装置３５により熱が発生されることとなるため、熱利用までの時間差が少なくなり、放熱ロスが小さくなるという利点が得られる。

尚、図５に示した例では、車両側蓄電装置１６への充電電力を施設側接続部（充電器）３９の定格電力（５ｋＷ）に設定した例を説明しているが、上記第２実施形態と同様に、予測消費電力データと予測充電電力データとの和が熱電併給装置３５の定格発電電力に等しくなるようにその予測充電電力データを決定してもよい。
更に、上述したように、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以前に、車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電を優先して行いつつ、需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以後に車両側蓄電装置１６への予測必要電力量の充電を行ってもよい。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態で説明した車両１０の構成は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、車両１０が、内燃機関１７ａとモータ／ジェネレータ１７ｂと車両側蓄電装置１６とを有する所謂ハイブリッド車両である場合を例示したが、車両１０が、内燃機関１７ａを備えず、モータ／ジェネレータ１７ｂと車両側蓄電装置１６とを備える電気自動車であってもよい。また、上記実施形態では、蓄電装置が、車両に搭載される装置である場合を例示したが、蓄電装置単体を可搬型に構成した装置であってもよい。
施設３０の構成に関しても適宜変更が可能である。例えば、電力線Ｐに接続される太陽光発電装置などの他の発電設備を施設３０に設けてもよい。

＜２＞
上記実施形態で説明した数値は例示目的で記載したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。例えば、上記実施形態で説明した予測消費電力データ、予測充電電力データ、予測利用電力データ、予測利用熱量データなどは、施設３０の規模、車両側蓄電装置１６の容量、車両１０の走行距離などに応じて適宜変化する値である。

＜３＞
上記実施形態では、車両１０と施設３０との間での情報のやり取りについて具体例を挙げて説明したが、車両１０と施設３０との間でどのような情報をやり取りするのかは適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、施設３０が、車両１０から受信した予測入庫時蓄電量を参照して車両側蓄電装置１６への充電に必要とされる予測必要電力量を導出する例を示したが、その予測必要電力量を車両１０で導出した上で施設３０を送信するように変更してもよい。このように、上記実施形態において車両１０で導出すると記載した情報を施設３０が導出するように変更してもよく、或いは、施設３０で導出すると記載した情報を車両１０が導出するように変更してもよい。

＜４＞
上記実施形態では、施設側制御装置３４が、車両１０から送信される情報に基づいて、車両１０の車両側蓄電装置１６への充電を行うことができる「所定期間」を決定する例を説明したが、他の手法によって「所定期間」を決定してもよい。例えば、予測充電開始可能時刻から１０時間の間などの所定の固定された期間や、予測充電開始時刻から所定の終期（例えば翌日の時刻８時）までの間などを、「所定期間」として決定するような変更も可能である。或いは、施設側制御装置３４は、過去の車両１０の実際の出発時刻（車両１０の車両側蓄電装置１６が電力線Ｐから実際に切断された切断時刻）を施設側記憶部３３に記憶しておき、その過去の実際の出発時刻に基づいて（例えば、直近の５日間の平均出発時刻など）、車両１０の次の予測出発時刻を導出できる。

本発明は、車両等の蓄電装置に充電を行いながら熱電併給装置の計画運転を行う熱電併給システムに利用可能である。

１０車両
１６車両側蓄電装置（蓄電装置）
３４施設側制御装置（制御装置）
３５熱電併給装置
３６熱消費装置
３７電力消費装置
５０電力系統
Ｐ電力線

Claims

需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記蓄電装置への前記予測必要電力量の充電を、前記蓄電装置への充電電力を一定にして前記予測充電開始可能時刻以降に開始するとした前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する熱電併給システム。
需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記予測充電開始可能時刻以降の前記予測消費電力データと前記予測充電電力データとの和を前記熱電併給装置の定格発電電力に等しくする前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する熱電併給システム。
需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記制御装置は、前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で、前記需要者が利用すると予測される熱量が最大となる時刻以前に、前記蓄電装置への前記予測必要電力量の充電を優先して行うとした前記所定の分配規則に従って、前記予測充電電力データを決定する熱電併給システム。
需要者に供給可能な熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内において、前記需要者が利用すると予測される熱量に関する時系列的な予測利用熱量データ及び前記需要者が利用すると予測される時系列的な電力値に関する予測利用電力データに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を行う制御装置とを備える熱電併給システムであって、
前記熱電併給装置と接続される電力線には、前記需要者が利用する電力消費装置、及び、外部の電力系統、及び、当該電力線との接続及び切断の切換が可能な可搬型の蓄電装置が接続され、
前記制御装置は、前記蓄電装置への予測必要電力量の充電が、前記蓄電装置が前記電力線と接続された後の予測充電開始可能時刻以降に開始可能であると判定すると、
前記電力消費装置で消費されると予測される時系列的な電力に関する予測消費電力データと、前記予測必要電力量を所定の分配規則に従って前記予測充電開始可能時刻以降の所定期間内で分配することで決定される時系列的な充電電力に関する予測充電電力データとを加算して、前記予測利用電力データを導出し、
前記蓄電装置は、車両に搭載される装置であり、
前記制御装置は、前記車両から受信する情報に基づいて前記予測充電開始可能時刻及び前記予測必要電力量を特定し、
前記制御装置は、前記車両に搭載される前記蓄電装置が前記電力線に接続されて前記予測充電開始可能時刻から充電開始となった後、次に前記電力線から切断される予測切断時刻に関する情報を前記車両から受信し、前記予測充電開始可能時刻から前記予測切断時刻までの期間を前記所定期間とする熱電併給システム。
前記蓄電装置は、車両に搭載される装置であり、
前記制御装置は、前記車両から受信する情報に基づいて前記予測充電開始可能時刻及び前記予測必要電力量を特定する請求項１〜３の何れか一項に記載の熱電併給システム。
前記制御装置は、前記車両に搭載される前記蓄電装置が前記電力線に接続されて前記予測充電開始可能時刻から充電開始となった後、次に前記電力線から切断される予測切断時刻に関する情報を前記車両から受信し、前記予測充電開始可能時刻から前記予測切断時刻までの期間を前記所定期間とする請求項５に記載の熱電併給システム。