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公開番号2025172460
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2024077981
出願日2024-05-13
発明の名称水素製造制御システムおよび方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所
主分類G06Q 50/06 20240101AFI20251118BHJP(計算;計数)
要約【課題】環境負荷の異なる水素を製造する水素製造制御システムを提供すること。
【解決手段】水素製造装置10により水素を製造させる水素製造制御20システムであって、水素製造装置は、再生可能エネルギ発電装置12からの電力量または電力系統30からの電力量を水電解装置13へ入力して水を電気電解させることにより、環境負荷の異なる水素を製造するものであり、再生可能エネルギ発電装置からの電力量の変動を予測する再生可能エネルギ変動量予測部と、再生可能エネルギ変動量予測部による予測結果に応じて、水素製造装置により環境負荷の異なる水素を生産させる水素種別生産計画を作成する水素種別生産計画部を備え、水素種別生産計画部は、再生可能エネルギ発電装置から電力量が安定的に供給されると予測される第1の場合の電力量を用いて、環境負荷の異なる水素のうち環境負荷の少ない第1水素を製造させる生産計画を作成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素製造装置により水素を製造させる水素製造制御システムであって、
前記水素製造装置は、再生可能エネルギにより発電する再生可能エネルギ発電装置からの電力量または電力系統からの電力量を水電解装置へ入力して水を電気電解させることにより、環境負荷の異なる水素を製造するものであり、
前記再生可能エネルギ発電装置からの電力量の変動を予測する再生可能エネルギ変動量予測部と、
前記再生可能エネルギ変動量予測部による予測結果に応じて、前記水素製造装置により前記環境負荷の異なる水素を生産させる水素種別生産計画を作成する水素種別生産計画部とを備え、
前記水素種別生産計画部は、前記再生可能エネルギ変動量予測部により前記再生可能エネルギ発電装置から電力量が安定的に供給されると予測される第１の場合の電力量を用いて、前記環境負荷の異なる水素のうち環境負荷の少ない第１水素を製造させる生産計画を作成する
水素製造制御システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
さらに、前記水素種別生産計画にしたがって前記水素製造装置へ制御信号を出力する水素種別制御部を備える
請求項１に記載の水素製造制御システム。
【請求項３】
前記水素種別生産計画部は、
前記再生可能エネルギ発電装置から前記第１の場合に供給されると予測される電力量を用いて、前記第１水素を製造させ、
前記再生可能エネルギ発電装置から前記第１の場合以外の第２の場合に供給されると予測される電力量を用いて、前記第１水素よりも環境負荷の大きい第２水素を製造させる
請求項２に記載の水素製造制御システム。
【請求項４】
前記水素製造装置は、前記再生可能エネルギ発電装置からの電力量または前記電力系統からの電力量を貯蔵し、必要に応じて貯蔵した電力量を前記水電解装置へ入力させる蓄電装置をさらに備えている
請求項３に記載の水素製造制御システム。
【請求項５】
前記水素種別生産計画部は、前記第２水素の持つ環境負荷の値が所定の閾値以下となるように、前記再生可能エネルギ発電装置、前記電力系統または前記蓄電装置のいずれか少なくとも一つから電力量を調達するように前記水素種別生産計画を作成する
請求項４に記載の水素製造制御システム。
【請求項６】
前記水素種別生産計画部は、前記水電解装置へ入力される電力量の変化を抑制するように前記水素種別生産計画を作成する
請求項５に記載の水素製造制御システム。
【請求項７】
前記水素種別生産計画部は、前記第２の場合における前記再生可能エネルギ発電装置からの電力量に対して、前記電力系統からの電力量または前記蓄電装置からの電力量の少なくともいずれか一方を加えることにより、前記水電解装置へ入力される電力量の変化を抑制するように前記水素種別生産計画を作成する
請求項６に記載の水素製造制御システム。
【請求項８】
水素製造装置により水素を製造させる方法であって、
前記水素製造装置は、再生可能エネルギにより発電する再生可能エネルギ発電装置からの電力量または電力系統からの電力量を水電解装置へ入力して水を電気電解させることにより、環境負荷の異なる水素を製造するものであり、
前記再生可能エネルギ発電装置からの電力量の変動を予測する再生可能エネルギ変動量予測ステップと、
前記再生可能エネルギ変動量予測ステップによる予測結果に応じて、前記水素製造装置により前記環境負荷の異なる水素を生産させる水素種別生産計画を作成する水素種別生産計画ステップとを備え、
前記水素種別生産計画ステップは、前記再生可能エネルギ変動量予測ステップにより前記再生可能エネルギ発電装置から電力量が安定的に供給されると予測される第１の場合の電力量を用いて、前記環境負荷の異なる水素のうち環境負荷の少ない第１水素を製造させる生産計画を作成する
水素製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造制御システムおよび方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
水素は、その利用時においてＣＯ２を排出しないため、環境性の高い燃料として注目されている。水素を製造する方法としては様々な方法があるが、水を電気電解して水素を製造する方法がある。電気電解により水素を製造する装置が水電解装置である。水電解装置から生成される水素は、入力となる電力の種類によって区分されることがある。再生可能エネルギなどの環境負荷の低い電力から生成された水素はグリーン水素と呼ばれる。一方、化石燃料などで発電した電力は環境負荷が高く、その電力で生成した水素の環境負荷は高くなるため、グレー水素と呼ばれる。グリーン水素のほうがグレー水素より環境負荷が低いため、カーボンニュートラルを実現する事業者にとって、環境価値が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７２２１３７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、「水素発生装置を備える水素製造制御システムの稼働計画を生成する装置であって、前記稼働計画の対象期間より前における、生成の環境負荷が異なる複数種類の水素の需要先における水素の需要量、前記需要先の情報、前記複数種類の水素の消費量、天気情報、前記対象期間における、前記複数種類の水素の予測消費量、および前記水素製造制御システムの稼働予測の少なくとも１つを含む需要予測因子を用いて、前記複数種類の水素のそれぞれについての予測需要量を生成する需要予測モデルを生成する需要予測モデル生成部と、前記稼働計画の対象期間における、前記複数種類の水素のそれぞれについての予測需要量を、前記需要予測モデルを用いて前記需要予測因子に基づいて生成する需要予測部と、前記複数種類の水素のそれぞれの予測水素需要量に基づいて、生成の環境負荷が異なる複数種類の水素を前記水素発生装置により生成する前記稼働計画を生成する稼働計画部とを備える装置。」という記載がある。
【０００５】
水電解装置は、発電量（発生させる電力量）の変動する再生可能エネルギを用いて、水素を生産する必要がある。しかし、水電解装置へ入力される電力量の変動により、水電解装置の劣化が懸念される。さらに、再生可能エネルギからの電力量は天候などにより変動するため、環境負荷の異なる水素を安定的に計画的に製造することが難しくなる。
【０００６】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境負荷の異なる水素を製造する水素製造制御システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの観点にしたがう水素製造制御システムは、水素製造装置により水素を製造させる水素製造制御システムであって、水素製造装置は、再生可能エネルギにより発電する再生可能エネルギ発電装置からの電力量または電力系統からの電力量を水電解装置へ入力して水を電気電解させることにより、環境負荷の異なる水素を製造するものであり、再生可能エネルギ発電装置からの電力量の変動を予測する再生可能エネルギ変動量予測部と、再生可能エネルギ変動量予測部による予測結果に応じて、水素製造装置により環境負荷の異なる水素を生産させる水素種別生産計画を作成する水素種別生産計画部とを備え、水素種別生産計画部は、再生可能エネルギ変動量予測部により再生可能エネルギ発電装置から電力量が安定的に供給されると予測される第１の場合の電力量を用いて、環境負荷の異なる水素のうち環境負荷の少ない第１水素を製造させる生産計画を作成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、再生可能エネルギ発電装置から電力量が安定的に供給されると予測される第１の場合の電力量を用いて、環境負荷の異なる水素のうち環境負荷の少ない第１水素を製造させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係る水素製造制御システムを含む全体システムの図である。
水素製造制御システムの機能構成を示すブロック図である。
再生可能エネルギの変動を予測する例を示すグラフである。
水素種別生産計画を作成する処理を示すフローチャートである。
水素種別生産計画の例を示す説明図である。
水素種別生産計画の詳細な例を示す説明図である。
実施例２に係り、水素種別生産処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、環境負荷の異なる水素の製造を計画する水素製造制御システムを開示する。この水素製造制御システムは、再生可能エネルギを用いた電力量の変動量を見積もり、再生可能エネルギ発電装置からの電力量が安定的な場合は環境負荷の低い水素（第１水素、クリーン水素）を製造し、再生可能エネルギ発電装置からの電力量が不安定な場合は、系統電力などを用いて環境負荷の高い水素（第２水素、グレー水素）を製造する水素種別生産計画を作成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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