(57)【要約】  運転計画方法は、発電装置と、発電装置で発電された電力を用いて動作する第１の電力負荷と、発電装置で発電された電力を用いて熱を生成する第２の電力負荷とを備えるシステムにおいて、第２の電力負荷の運転計画を立案する方法である。具体的には、単位時間に区切られた各時間帯において、発電装置で発電される発電電力量（Ｓ１０３）と、第１及び第２の消費電力量とを予測する予測ステップ（Ｓ１０１、Ｓ１０２）と、発電電力量から第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に第２の電力負荷を動作させるように、第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画ステップ（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）とを含む。
2012090365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する第１の電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成する第２の電力負荷とを備えるシステムにおいて、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画方法であって、
前記第２の電力負荷は、前記発電装置で発電される電力を用いて熱を生成する生熱部と、前記生熱部で生成された熱を蓄熱する蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄熱されている熱を放熱する第１の放熱部と、前記成熱部で成熱された熱を直接放熱する第２の放熱部とを備え、
単位時間に区切られた各時間帯において、前記発電装置で発電される発電電力量と、前記第１の電力負荷で消費される第１の消費電力量と、及び前記第２の放熱部で放熱される熱を成熱するために前記成熱部で消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、
前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に前記第２の電力負荷を動作させるように、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画ステップとを含む
運転計画方法。
【請求項２】
前記発電装置は、太陽光発電装置であり、
前記予測ステップでは、さらに、前記消費電力量が前記発電電力量を上回る時間帯である逆潮停止時間帯に前記第１の放熱部で放熱される逆潮停止中放熱量を予測し、
前記運転計画ステップでは、前記予測部で予測された逆潮停止中放熱量に相当する熱量が前記蓄熱部に蓄熱されるように、前記運転時間帯における前記生熱部の運転計画を立案する
請求項１に記載の運転計画方法。
【請求項３】
前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量を前記生熱部が生成するのに必要な時間を超えるまで、前記逆潮電力量の大きい順に１以上の前記時間帯を選択することによって前記運転時間帯を決定し、決定した前記運転時間帯における前記運転計画を立案する
請求項２に記載の運転計画方法。
【請求項４】
前記運転計画ステップでは、
選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定し、
前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記生熱部の運転を開始するように、前記運転計画を立案する
請求項３に記載の運転計画方法。
【請求項５】
前記運転計画ステップでは、さらに、前記運転時間帯において、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量が生成されたタイミングで前記生熱部の運転を停止するように、前記運転計画を立案する
請求項４に記載の運転計画方法。
【請求項６】
前記蓄熱部は、蓄熱している熱量に応じて温度が変化する蓄熱材を備え、
前記生熱部は、前記蓄熱材の温度を第１の温度まで上昇させることのできるヒートポンプと、前記蓄熱材の温度を前記第１の温度より高い温度まで上昇させることのできるヒータとを備え、
前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量のうち、前記蓄熱材が前記第１の温度に達するまでの熱量を前記ヒートポンプに生成させ、前記蓄熱材が前記第１の温度に達した後の熱量を前記ヒータに生成させるように、前記運転計画を立案する
請求項２〜５のいずれか１項に記載の運転計画方法。
【請求項７】
前記予測ステップでは、前記逆潮電力量が正の値から０以下の値に変化した時刻である逆潮停止時刻から、前記放熱部からの放熱が停止すると考えられる予め定められた時刻までの間の時間帯である前記逆潮停止時間帯に前記放熱部で放熱される熱量を、前記逆潮停止中放熱量として予測する
請求項２〜６のいずれか１項に記載の運転計画方法。
【請求項８】
太陽光発電装置と、ヒートポンプ式給湯暖房装置とを備えたヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法であって、
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、
太陽光発電装置で発電された電力を用いて熱を成熱するヒートポンプと、
前記ヒートポンプで成熱された熱によって加熱された湯を貯湯する給湯タンクと、
前記ヒートポンプで成熱された熱を用いて暖房する暖房装置とを備え、
前記システムは運転計画装置を備え、
前記運転計画装置は、
前記発電装置で発電される発電電力量と、電力負荷で消費される第１の消費電力量と、前記暖房装置で放熱される熱を成熱するために前記ヒートポンプで消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、
前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量を算出するステップと、
前記逆潮電力量がゼロとなる逆潮停止時間帯に必要な熱量を予測するステップと、
前記逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に、前記予測した熱量を蓄熱するように、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を動作させる計画を立案する運転計画ステップと、を含む制御をする、
ヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項９】
前記運転計画ステップは、
予測した熱量を蓄熱するための目標蓄熱温度と、選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定する、
請求項８に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１０】
前記運転計画ステップで決定された前記目標蓄熱温度と、前記逆潮電力閾値とを受けて、
前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始し、
前記運転時間帯において、前記予測した熱量が生成されたタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を停止する
運転制御ステップをさらに備えた、
請求項９に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１１】
前記運転計画ステップは、予測した熱量を給湯タンクに蓄熱するための目標蓄熱温度を決定し、
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置のヒートポンプにより第１の温度まで前記給湯タンク内の蓄熱材を加熱し、その後、前記給湯タンク内に設置されたヒータにより第１の温度よりも高い第２の温度まで前記蓄熱材を加熱するよう制御する、
請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１２】
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、給湯暖房制御装置を備え、
前記給湯暖房制御装置は、
前記運転計画装置から前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるとともに、リモコンから前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるように設定されており、
前記運転計画装置からの前記運転情報を取得した場合には、前記リモコンからの前記運転情報に優先して、前記運転計画装置からの前記運転情報に基づいて前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を制御する、
請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１３】
前記運転情報は、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転モード及び給湯タンクの設定給湯温度である、
請求項１２に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１４】
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、さらに、
前記ヒートポンプの冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器から供給される蓄熱材を、前記給湯タンク及び前記暖房装置のどちらに供給するかを切り替える切替装置とを備え、
前記運転制御ステップは、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始するタイミングで、前記切替装置が前記暖房装置側に切り替わっており、且つ蓄熱材の温度が第１の温度未満である場合に、前記切替装置を前記給湯タンク側に切り替える
請求項１１に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置などの発電に関する装置と、ヒートポンプなどの電力を消費する機器とを備えたシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電、風力発電などの発電装置は、創エネルギーを目的とした装置である。太陽光発電は、太陽光のエネルギーを電力に変換し家庭に供給する自然エネルギー発電であり、天候や気象条件の変化によって、常に発電電力が変動する。【０００３】
ヒートポンプ式給湯器は、大気の熱を吸熱し、電気で冷媒を圧縮して加熱し、熱交換器により水から温水を作るので、従来のヒータ式の電気温水器と比較して省エネな給湯システムである。【０００４】
発電装置を備えたヒートポンプ式給湯システムは、これらの組合せで構成され、需要家に電気と熱のエネルギーを供給する。従来の発電装置を備えたヒートポンプ式給湯暖房システムとして、例えば特許文献１に示すものがある。【０００５】
特許文献１の発明では、気象情報取得手段でサーバから気象予測情報を取得し、取得情報が設定した条件であると、ＣＯ2ヒートポンプ給湯器でお湯を沸かす電力を商用電力の深夜電力ではなく、太陽光発電の電力を利用するように切り替え制御する。自然エネルギーの電力で電気給湯器を稼動させるので、電力利用がより効率的・省エネルギーになり、電気代も安価になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７０２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の装置によれば、常に変動する太陽光発電装置の電力と需要家の電力負荷とから決定される逆潮電力の消費量を考慮していない。太陽光発電が普及し、多くの家庭で逆潮電力が同時に発生すると、系統の電圧が上がり、系統が不安定になる。また、系統の下位側に位置する需要家では、系統の電圧が高い場合に逆潮できなくなり、太陽光発電装置で発電した電力を無駄にすることになる。【０００８】
また、逆潮した電力は、配電環境によって高圧に変換され、変換される過程で大きな変換ロスが生じ、また別の需要家に送電する過程での送電ロスも生じる。このため、発電した電力を自家消費することが環境面からも良い。【０００９】
さらに、特許文献２に示す装置も提案されている。この装置では、発電量が使用電力量を上回った場合にヒートポンプユニットを稼動させている。しかし、この上回った電力量に対応してヒートポンプユニットを稼動させるものではなく、系統への逆潮低減を効果的にできるものではない。【００１０】
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、逆潮電力が小さく、省エネルギー性を損なわない、発電装置を備えたシステムの運転計画方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一形態に係る運転計画方法は、発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する第１の電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成する第２の電力負荷とを備えるシステムにおいて、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する方法である。具体的には、前記第２の電力負荷は、前記発電装置で発電される電力を用いて熱を生成する生熱部と、前記生熱部で生成された熱を蓄熱する蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄熱されている熱を放熱する第１の放熱部と、前記成熱部で成熱された熱を直接放熱する第２の放熱部とを備える。そして、該運転計画方法は、単位時間に区切られた各時間帯において、前記発電装置で発電される発電電力量と、前記第１の電力負荷で消費される第１の消費電力量と、前記第２の放熱部で放熱される熱を成熱するために前記成熱部で消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に前記第２の電力負荷を動作させるように、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画ステップとを含む。【００１２】
上記構成のように、逆潮電力量がピークとなる時間帯を予測し、予測した時間帯に第２の電力負荷を運転させることにより、系統へのダメージを小さくすることができる。【００１３】
一例として、前記発電装置は、太陽光発電装置であってもよい。そして、前記予測ステップでは、さらに、前記第１及び第２の消費電力量が前記発電電力量を上回る時間帯である逆潮停止時間帯に前記第１の放熱部で放熱される逆潮停止中放熱量を予測し、前記運転計画ステップでは、前記予測部で予測された逆潮停止中放熱量に相当する熱量が前記蓄熱部に蓄熱されるように、前記運転時間帯における前記生熱部の運転計画を立案してもよい。【００１４】
また、前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量を前記生熱部が生成するのに必要な時間を超えるまで、前記逆潮電力量の大きい順に１以上の前記時間帯を選択することによって前記運転時間帯を決定し、決定した前記運転時間帯における前記運転計画を立案してもよい。【００１５】
また、前記運転計画ステップでは、選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定し、前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記生熱部の運転を開始するように、前記運転計画を立案してもよい。【００１６】
さらに、前記運転計画ステップでは、前記運転時間帯において、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量が生成されたタイミングで前記生熱部の運転を停止するように、前記運転計画を立案してもよい。【００１７】
また、前記蓄熱部は、蓄熱している熱量に応じて温度が変化する蓄熱材を備えてもよい。さらに、前記生熱部は、前記蓄熱材の温度を第１の温度まで上昇させることのできるヒートポンプと、前記蓄熱材の温度を前記第１の温度より高い温度まで上昇させることのできるヒータとを備えてもよい。そして、前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量のうち、前記蓄熱材が前記第１の温度に達するまでの熱量を前記ヒートポンプに生成させ、前記蓄熱材が前記第１の温度に達した後の熱量を前記ヒータに生成させるように、前記運転計画を立案してもよい。【００１８】
また、前記予測ステップでは、前記逆潮電力量が正の値から０以下の値に変化した時刻である逆潮停止時刻から、前記放熱部からの放熱が停止すると考えられる予め定められた時刻までの間の時間帯である前記逆潮停止時間帯に前記放熱部で放熱される熱量を、前記逆潮停止中放熱量として予測してもよい。【００１９】
本発明の一形態に係るヒートポンプ式給湯暖房装置の運転方法は、太陽光発電装置と、ヒートポンプ式給湯暖房装置とを備えたヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法である。前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、太陽光発電装置で発電された電力を用いて熱を成熱するヒートポンプと、前記ヒートポンプで成熱された熱によって加熱された湯を貯湯する給湯タンクと、前記ヒートポンプで成熱された熱を用いて暖房する暖房装置とを備える。前記システムは運転計画装置を備える。そして、前記運転計画装置は、前記発電装置で発電される発電電力量と、電力負荷で消費される第１の消費電力量と、前記暖房装置で放熱される熱を成熱するために前記ヒートポンプで消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量を算出するステップと、前記逆潮電力量がゼロとなる逆潮停止時間帯に必要な熱量（逆潮停止中放熱量）を予測するステップと、前記逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に、前記予測した熱量を蓄熱するように、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を動作させる計画を立案する運転計画ステップとを含む制御をする。【００２０】
また、前記運転計画ステップは、予測した熱量を蓄熱するための目標蓄熱温度と、選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定してもよい。【００２１】
また、前記運転計画ステップで決定された前記目標蓄熱温度と、前記逆潮電力閾値とを受けて、前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始し、前記運転時間帯において、前記予測した熱量が生成されたタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を停止してもよい。【００２２】
また、前記運転計画ステップは、予測した熱量を給湯タンクに蓄熱するための目標蓄熱温度を決定し、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置のヒートポンプにより第１の温度まで前記給湯タンク内の蓄熱材を加熱し、その後、前記給湯タンク内に設置されたヒータにより第１の温度よりも高い第２の温度まで前記蓄熱材を加熱するよう制御してもよい。【００２３】
また、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、給湯暖房制御装置を備え、前記給湯暖房制御装置は、前記運転計画装置から前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるとともに、リモコンから前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるように設定されており、前記運転計画装置からの前記運転情報を取得した場合には、前記リモコンからの前記運転情報に優先して、前記運転計画装置からの前記運転情報に基づいて前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を制御してもよい。【００２４】
また、前記運転情報は、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転モード及び給湯タンクの設定給湯温度であってもよい。【００２５】
また、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、さらに、前記ヒートポンプの冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器から供給される蓄熱材を、前記給湯タンク及び前記暖房装置のどちらに供給するかを切り替える切替装置とを備えてもよい。そして、前記運転制御ステップは、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始するタイミングで、前記切替装置が前記暖房装置側に切り替わっており、且つ蓄熱材の温度が第１の温度未満である場合に、前記切替装置を前記給湯タンク側に切り替えてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、逆潮電力量がピークとなる時間帯を予測し、予測した時間帯にシステムを運転させるため、系統へのダメージを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明のポイントを示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施の形態１に係る発電装置を備えたヒートポンプ式給湯暖房システムの構成図である。
【図３】図３は、ヒートポンプ式給湯暖房装置の構成図である。
【図４】図４は、ヒートポンプ式給湯暖房システムにおけるデータの流れを示す図である。
【図５】図５は、リモコン設定項目と設定情報とを示す図である。
【図６】図６は、運転計画装置のブロック図である。
【図７】図７は、蓄積手段に蓄積される情報の形式を示す図である。
【図８】図８は、各時刻における予測負荷電力量、予測暖房負荷電力量、予測ＰＶ発電力量、予測逆潮電力量を示す図である。
【図９】図９は、予測逆潮電力量の高い順につけられた各時間帯の優先順位を示す図である。
【図１０】図１０は、運転計画処理のフローチャートである。
【図１１】図１１は、負荷予測処理のフローチャートである。
【図１２】図１２は、運転計画手段の制御パラメータ算出処理のフローチャートである。
【図１３】図１３は、ヒートポンプ式給湯暖房システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、ヒートポンプ式給湯暖房システムの動作の他の例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、制御が異なる場合の消費電力の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示す通り、本発明では、宅内の消費電力量である負荷電力量の予測（Ｓ１０１）と、暖房負荷電力の予測（Ｓ１０２）と、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）による発電力量であるＰＶ発電力量の予測（Ｓ１０３）とから、逆潮電力量を予測（Ｓ１０４）し、この逆潮電力量がピークとなる時間帯にＨＰ（Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ）を運転（Ｓ１０６）させるものである。ＨＰの運転期間は、給湯熱量の予測（Ｓ１０５）により決定する。これにより系統へ逆潮する電力量を低減し、電力系統への影響を効果的に少なくすることができる。
【００２９】
図２は、発電装置を備えたヒートポンプ式給湯暖房システム９０００を説明する構成図である。実施形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房システム９０００は、図２に示されるように、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００と、電力分配装置９０５と、運転計画装置９１０と、太陽光発電装置９１１とを備える。そして、電力分配装置９０５は、第１の電力負荷９０６と、電力メーター９０７を介してエネルギー供給業者９０８とに接続されている。運転計画装置９１０は、インターネットを介してサーバ９０９に接続されている。
【００３０】
図２に示されるエネルギー供給業者（電力供給元）９０８は、住宅に対して、電力系統を通じて電力を供給している。電力系統は、安定的に電力が供給される電力系統である。電力メーター９０７は、電力系統を通じて供給され、住宅で消費される電力の消費量を計測する。また、電力メーター９０７は、太陽光発電装置９１１で発電された電力を宅内で消費し、余った電力を系統へ売電できるようになっている。
【００３１】
図２に示される住宅には、第１の電力負荷９０６と、ヒートポンプ式給湯暖房装置（第２の電力負荷）９００と、運転計画装置９１０と、太陽光発電装置９１１と、電力分配装置９０５とが設置されている。
【００３２】
ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、ヒートポンプ部９０１ａと、熱交換器９０２と、給湯装置９０３と、暖房装置９０４とを少なくとも備えている。ここで、給湯装置（第１の放熱部）９０３は、内部に蓄熱部として機能する給湯タンク（図２では図示省略）を有し、ヒートポンプ部（成熱部）９０１ａで成熱された熱を給湯タンクに一旦蓄熱し、ユーザの求めに応じて給湯タンク内の湯を放出、すなわち、蓄熱部に蓄熱されている熱を放熱する。一方、暖房装置（第２の放熱部）９０４は、暖房回路（図２では図示省略）を介してヒートポンプ部９０１ａと接続されており、ヒートポンプ部９０１ａで成熱された熱を直接、すなわち、蓄熱部に蓄熱することなく放熱する。
【００３３】
また、成熱部は、切替装置（三方弁）を介して第１及び第２の放熱部と接続されており、この切替装置を切り替えることによって、第１及び第２の放熱部の一方に熱を供給する。つまり同時に第１及び第２の放熱部の両方に熱を供給することはできない。
【００３４】
すなわち、蓄熱部に蓄熱されている熱を放熱する第１の放熱部は、成熱部が稼動していない状態、又は切替え装置が第２の放熱部側に切り替わっている状態でも放熱を行うことができるのに対して、成熱部で成熱された熱を直接放熱する第２の放熱部は、成熱部が稼動している状態で、且つ切替装置が第２の放熱部側に切り替わっている状態でなければ、放熱を行うことができない。
【００３５】
太陽光発電装置９１１は、太陽光のエネルギーを電力に変換する装置であり、太陽光のエネルギーを電力に変換し、変換した電力（ＰＶ発電力）を出力する。
【００３６】
電力分配装置９０５は、太陽光発電装置９１１と、エネルギー供給業者９０８が供給する商用電源とから電力を取得し、需要に応じてヒートポンプ式給湯暖房装置９００と第１の電力負荷９０６とに電力を分配する装置である。ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、太陽光発電装置９１１からの電力で稼動できるとともに、商用電源（系統電力）から買電した電力でも稼動することができる。
【００３７】
また電力分配装置９０５は、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００及び第１の電力負荷に分配する電力量を計測することができる。
【００３８】
電力分配装置９０５は、太陽光発電装置９１１からＰＶ発電力を取得する。電力分配装置９０５は、第１の電力負荷９０６で消費されている電力である負荷電力と、暖房装置９０４で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費されている電力である暖房負荷電力と、給湯装置９０３で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費されている電力である給湯電力とを計測する。そして、負荷電力と暖房負荷電力と給湯電力との和がＰＶ発電力を上回る場合には、電力メーター９０７を通して電力系統から購入した電力である買電力を取得する。すなわち、電力分配装置９０５は、ＰＶ発電力と買電力を取得し、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００へは暖房負荷電力及び給湯電力を、第１の電力負荷９０６へは負荷電力をそれぞれ供給する。また、ＰＶ発電力が暖房負荷電力と給湯電力と負荷電力との和を上回った場合には、余った電力をエネルギー供給業者９０８に逆潮電力として出力し、電力を売電できる。
【００３９】
また、電力分配装置９０５は、コンバータ及びインバータを備え、上記の通り取得した電力を出力する場合に、取得した電力を出力する電力の形式に合わせて電圧、及びＡＣ／ＤＣ間の変換を行う。また、電力分配装置９０５は、第１の電力負荷９０６で実際に消費された負荷電力と、太陽光発電装置９１１で実際に発電されたＰＶ発電力とを運転計画装置９１０に出力する。
【００４０】
サーバ９０９は、需要家の自宅における現在の日射量と、将来に予測される日射量とをインターネット経由で送信する装置である。本実施の形態では、サーバ９０９は、需要家の地域で計測された日射量を、所定の時間毎にインターネット経由で送信する。
【００４１】
また、サーバ９０９は、需要家の地域の過去の日射量の履歴と、翌日の天気予報とを用いて０時から翌２４時間の１時間毎の日射量の予測値を算出し、１日に１回、０時にインターネット経由で送信する。
【００４２】
エネルギー供給業者９０８は、需要家に設置された電力分配装置９０５の需要に従って買電力を供給し、電力分配装置９０５から逆潮電力が入力された場合は、その電力を電力系統経由で他の需要家へ出力する。
【００４３】
第１の電力負荷９０６は、需要家の電力負荷であり、例えばテレビ、エアコン、冷蔵庫、洗濯機、照明等の電力分配装置９０５から供給される電力を用いて動作する機器を指す。そして、これらの機器で使用される電力の総和を負荷電力と定義する。
【００４４】
また、実施の形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房システム９０００では、図４に示されるように、需要家（ユーザ）が使用するリモコン１１０１により、給湯と暖房との切り替え等のコントロールができるようになっている。リモコン１１０１は、図５に示す通り、ヒートポンプ９０１で生熱された熱を、暖房に用いる「暖房」、給湯に用いる「給湯」、もしくはヒートポンプ９０１を停止する「停止」の設定をする機能を備えている。ユーザが運転モードをこのいずれかに設定すると、リモコン１１０１は、設定された運転モードを給湯暖房制御装置１００１に出力する。また給湯温度、暖房温度もユーザが設定できるようになっている。運転モードが「暖房」の場合、後述する暖房回路９０４ａに入る水（湯）の温度が、ユーザから設定された設定暖房温度になる。一方、運転モードが「給湯」の場合、後述する給湯タンク９０３ａ内の温度が、ユーザから設定された設定給湯温度になる。
【００４５】
図３は、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の詳細を説明する構成図である。ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、主として、給湯暖房制御装置１００１と、ヒートポンプ９０１と、給湯装置９０３と、暖房装置９０４と、三方弁（切替装置）１０１０とにより構成されている。ヒートポンプ９０１は、ヒートポンプ部９０１ａと、熱交換器９０２とにより構成されている。ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、電力分配装置９０５から電力の供給を受けて稼動し、電力分配装置９０５に暖房負荷電力量情報を送信する。
【００４６】
ヒートポンプ部９０１ａは、図示していないが、外気と低温低圧の液体冷媒との間で熱交換させて低温低圧の蒸気冷媒を生成する蒸発器、低温低圧の蒸気冷媒を高温高圧の蒸気冷媒に圧縮するモーター駆動の圧縮機、高温高圧の蒸気冷媒と循環される水（蓄熱材）との間で熱交換させて低温高圧の液体冷媒を生成する凝縮器、及び低温高圧の蒸気冷媒の圧力を下げて低温低圧の液体冷媒を生成する膨張弁、蒸発器中の冷媒と外気との熱交換を促進させるファン等により構成されている。
【００４７】
給湯タンク９０３ａは、給湯負荷を賄う熱を貯湯する。給湯ヒータ９０３ｈは、給湯タンク９０３ａ内にあり、給湯タンク９０３ａ内の水を加熱する。暖房回路９０４ａは、暖房負荷を賄う暖房設備の湯の流路である。熱交換器９０２は、ヒートポンプ部９０１ａで加熱された冷媒と、水が充填されている二次側の水サイクルとの間で熱交換を行う。三方弁１０１０は、熱交換器９０２により加熱された水を、給湯タンク９０３ａまたは暖房回路９０４ａのいずれかに導くために流路を切り替える装置である。
【００４８】
本実施の形態では、ヒートポンプ９０１の冷媒は４１０Ａとする。この冷媒の特性により、熱交換器９０２の水サイクル側の出口の最高温度は５５℃となり、設定暖房温度の上限値は５５℃とする。
【００４９】
給湯タンク９０３ａは、内部に熱交換コイルを持っている。この熱交換コイルは、図３の給湯タンク９０３ａの点線の部分である。三方弁１０１０が給湯タンク９０３ａの流路に設定されている場合、熱交換器９０２で加熱された水が熱交換コイルを通過し、給湯タンク９０３ａ内の水を加熱する。熱交換器９０２の水サイクル側の出口の最高温度が５５℃のため、給湯タンク９０３ａの温度が５０℃以上の場合には熱交換コイルによる熱交換がほぼ行われなくなる。
【００５０】
このため、給湯タンク９０３ａ内の水を５０℃以上に加熱する場合には、給湯ヒータ９０３ｈに通電して加熱する。また、給湯タンク９０３ａの容量は２００Ｌ、給湯ヒータ９０３ｈの加熱能力は３ｋＷ、設定給湯温度の上限値は８０℃とする。
【００５１】
すなわち、ヒートポンプ部９０１ａは、給湯タンク９０３ａ内の水の温度を５０℃（第１の温度）前後まで上昇させることができ、給湯ヒータ９０３ｈは、給湯タンク９０３ａ内の水の温度を５０℃より高い温度（第２の温度）まで上昇させることができる。なお、上記の実施の形態では、給湯タンク９０３ａに保持される蓄熱材として水を例に挙げたが、これに限ることなく、蓄熱している熱量に応じて温度が変化するあらゆる蓄熱材を採用することができる。
【００５２】
給湯暖房制御装置１００１は、設定された情報に基づき、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００のシステム全体の制御を行う装置である。図４に示すように、給湯暖房制御装置１００１は、リモコン１１０１および運転計画装置９１０から運転情報を取得する。
【００５３】
給湯暖房制御装置１００１は、リモコン１１０１から、運転情報として、運転モードと、設定暖房温度と、設定給湯温度とを取得する。また、給湯暖房制御装置１００１は、運転計画装置９１０から、運転情報として、優先運転モードと、優先設定給湯温度とを取得する。優先運転モードは、リモコン１１０１から取得する運転モードより優先される。同様に、優先設定給湯温度は、リモコン１１０１から取得する設定給湯温度より優先される。すなわち、給湯暖房制御装置１００１は、リモコン１１０１により運転モードを取得していても、運転計画装置９１０からの優先運転モードを取得した場合には、運転計画装置９１０からの優先運転モードを優先させる。
【００５４】
図４に示す通り、給湯暖房制御装置１００１は、運転計画装置９１０に給湯熱量、給湯タンク温度の情報を送る。運転計画装置９１０は、電力分配装置９０５から負荷電力量、暖房負荷電力量、及びＰＶ発電力量の情報を受ける。またインターネット経由で、日射量情報、予測日射量の情報を受けるように設定されている。
【００５５】
給湯暖房制御装置１００１は、運転モードが「暖房」の場合は三方弁１０１０を暖房回路９０４ａの流路に設定し、運転モードが「給湯」の場合は三方弁１０１０を給湯タンク９０３ａの流路に設定する。また、運転モードが「停止」の場合は、三方弁１０１０は変更されない。
【００５６】
また、給湯暖房制御装置１００１は、運転モードが「暖房」の場合、ヒートポンプ部９０１ａを運転させ、熱交換器９０２の出口温度が設定暖房温度と等しくなるよう、ヒートポンプ部９０１ａの圧縮機の回転数、膨張弁の開度等を調整する。
【００５７】
また、給湯タンク９０３ａの温度が、設定給湯温度よりも５度以上低くなった場合（「設定給湯温度−５」℃以下）に、給湯ヒータ９０３ｈに通電し、給湯タンク９０３ａ内の水の加熱を行い、給湯タンク９０３ａの温度が設定給湯温度以上となった場合に給湯ヒータ９０３ｈへの通電を停止する。
【００５８】
また、給湯暖房制御装置１００１は、運転モードが「給湯」の場合、給湯タンク９０３ａ内の温度が５０℃以下、かつ設定給湯温度よりも５度以上低くなった場合（「設定給湯温度−５」℃以下）、三方弁１０１０を給湯タンク９０３ａの流路に設定し、熱交換器９０２の出口温度が５５℃となるようヒートポンプ９０１を制御する。これは、前述の通り、給湯タンク９０３ａ内の温度が５０℃以上の場合には、給湯タンク９０３ａでの熱交換（加熱）がほぼ行われなくなるためである。
【００５９】
また、給湯タンク９０３ａ内の温度が５０℃以上の場合かつ、設定給湯温度よりも５度以上低くなった場合（「設定給湯温度−５」℃以下）、給湯ヒータ９０３ｈに通電し、給湯タンク９０３ａ内の水の加熱を行う。給湯タンク９０３ａの温度が設定給湯温度以上となった場合に、給湯ヒータ９０３ｈへの通電を停止する。
【００６０】
また、給湯暖房制御装置１００１は、運転計画装置９１０から優先運転モードと優先設定給湯温度とを取得している場合、ユーザがリモコン１１０１で設定した運転モードと設定給湯温度に優先して、運転計画装置９１０から取得した、「優先運転モード」を運転モードとし、「優先設定給湯温度」を設定給湯温度として用いて制御を行う。
【００６１】
運転計画装置９１０は、図１で説明したように、逆潮電力量が小さくなるようにヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転計画を立案し、その動作を制御するものである。図６を用いて、運転計画装置９１０の構成を詳細に説明する。運転計画装置９１０は、図６に示されるように、蓄積手段３０１、負荷予測手段３０２、運転計画手段３０３および運転制御手段３０４で構成されている。
【００６２】
蓄積手段３０１は、第１の電力負荷９０６で消費された１時間毎の負荷電力量と、暖房装置９０４で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費された１時間毎の暖房負荷電力量と、給湯装置９０３で消費された１時間毎の給湯熱量と、太陽光発電装置９１１で発電された１時間毎のＰＶ発電力量と、現在の日射量の値である１時間毎の日射量とを蓄積する。
【００６３】
この蓄積手段３０１は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、又は強誘電体メモリ等のデータを記録可能な手段であればどのようなものを利用しても構わない。
【００６４】
負荷予測手段３０２は、第１の電力負荷９０６で消費されると予測される１時間毎の予測負荷電力量と、暖房装置９０４で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費と予測される１時間毎の予測暖房負荷電力量と、給湯装置９０３で消費されると予測される１時間毎の予測給湯熱量と、太陽光発電装置９１１で発電されると予測される１時間毎の予測ＰＶ発電力量とを算出する。
【００６５】
運転計画手段３０３は、逆潮電力量が最小となるように、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転計画を立案し、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の動作を制御する制御パラメータを算出する。最後に運転制御手段３０４は、制御パラメータに基づきヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転を制御する。
【００６６】
（蓄積手段）
まず蓄積手段３０１は、需要家の負荷電力量、暖房負荷電力量、給湯熱量、ＰＶ発電力量、及び日射量の各値を蓄積する。より具体的には、蓄積手段３０１は、図７の履歴表に示されるように、負荷電力の１時間毎の計測値（負荷電力量）と、暖房負荷電力の１時間毎の計測値（暖房負荷電力量）、給湯熱量の１時間毎の計測値と、ＰＶ発電力の１時間毎の計測値（ＰＶ発電力量）と、日射量の１時間毎の計測値とを、それぞれ負荷電力履歴、暖房負荷電力履歴、給湯熱量履歴、ＰＶ発電力履歴、及び日射量履歴として所定の期間（図７の例では、４週間分）だけ保持している。この履歴表は、４週間分の各曜日の履歴情報（負荷電力、暖房負荷電力、給湯熱量、ＰＶ発電力、日射量）を保持しているが、さらに詳細には、各曜日の各時刻の履歴情報を保持している。時刻が０、１、２、・・・とは、０時台、１時台、２時台、・・・を示している。またその時刻における履歴情報は、積算情報となっている。時刻０の負荷電力履歴は、０時台の負荷電力の積算電力量である。
【００６７】
そして、負荷予測手段３０２は、この蓄積手段３０１から所望の情報、例えば、１週間前の１５〜１６時の負荷電力量や、２週間前の１８〜２２時の給湯熱量等を取得できるようになっている。暖房負荷電力量、ＰＶ発電力量、及び日射量についても、同様である。
【００６８】
運転計画装置９１０は、負荷電力量とＰＶ発電力量とを電力分配装置９０５から取得し、暖房負荷電力と給湯熱量とをヒートポンプ式給湯暖房装置９００から取得し、日射量を宅外のサーバ９０９からインターネットを経由して取得する。ここで日射量とは住宅が設置された地区の日射量である。
【００６９】
給湯熱量とは、給湯装置９０３で消費（放熱）された１時間当たりの熱量を指す。暖房負荷電力量とは、暖房装置９０４で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費された１時間当たりの電力量を指す。この電力量は、ヒートポンプ９０１を稼動させるのに必要な電力や水ポンプを稼動させるのに必要な電力などの総電力である。負荷電力量とは、第１の電力負荷９０６で消費された１時間当たりの電力量を指す。ＰＶ発電力量とは、太陽光発電装置で発電された１時間当たりの電力量を指す。日射量とは、サーバ９０９から現在の需要家への日射量の単位面積当たりの日射量を指す。
【００７０】
また、運転計画装置９１０は、例えば、毎日０時に、前日の１日間に取得した各情報を１時間単位で積算し、過去４週間分（２８日間）の値を蓄積手段３０１に蓄積している。
【００７１】
（負荷予測手段）
負荷予測手段３０２は、第１の電力負荷９０６で消費される１時間毎の負荷電力量の予測値（予測負荷電力量）と、暖房装置９０４で消費される熱を成熱するためにヒートポンプ式給湯暖房装置９００で消費される１時間毎の暖房負荷電力量の予測値（予測暖房負荷電力量）と、給湯装置９０３で消費される１時間毎の給湯熱量の予測値（予測給湯熱量）と、太陽光発電装置９１１で発電される１時間毎のＰＶ発電力量の予測値（予測ＰＶ発電力量）とを算出する。
【００７２】
負荷予測手段３０２は、各時間帯の予測負荷電力量と予測暖房負荷電力量と予測給湯熱量とを、蓄積手段３０１に保持されている、過去４週間の同じ曜日の同じ時間帯の複数の計測値の平均値に相当すると予測する。たとえば、火曜日、１９時〜２０時の負荷電力量、暖房負荷電力量、及び給湯熱量を予測する場合、蓄積手段３０１から過去４週間の火曜日の１９時〜２０時の計測値を取得し、取得した計測値の加算平均を予測値とする。
【００７３】
負荷予測手段３０２は、予測当日の各時間帯の予測日射量をインターネット経由でサーバ９０９から取得し、各時間帯の予測ＰＶ発電力量を、過去に計測されたＰＶ発電力量のうち、日射量が当日の予測日射量に最も近い時間帯のＰＶ発電力量に相当すると予測する。すなわち、負荷予測手段３０２は、予測時間帯の日射量と同値又は最も近い値を、蓄積手段３０１の日射量履歴内で検索する。次に、見つかった時間帯に計測されたＰＶ発電力量をＰＶ発電力履歴から取得する。そして、取得したＰＶ発電力量をその時間帯の予測ＰＶ発電力量とする。
【００７４】
負荷予測手段３０２は、１日に１回、０時に上記の予測処理を実行し、現在時刻から２４時間の１時間毎の予測値を算出する。
【００７５】
（運転計画手段）
運転計画手段３０３は、逆潮電力量が最小となるように、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転計画を立案し、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００に対する制御パラメータを算出する。
【００７６】
本実施の形態では、運転計画手段３０３は、負荷予測手段３０２から予測負荷電力量と、予測暖房負荷電力量と、予測給湯熱量と、予測ＰＶ発電力量とを取得する。さらに、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００に設定されている設定給湯温度（現在の設定温度）をヒートポンプ式給湯暖房装置９００から取得する。運転計画手段３０３は、１日に１回、例えば、０時に運転計画の立案処理を実行する。
【００７７】
まず、運転計画手段３０３は、各時間帯（０時台、１時台、・・・２２時台、２３時台）の「予測ＰＶ発電力量」から各時間帯の「予測負荷電力量」と「予測暖房負荷電力量」とを減算して、１時間毎の「予測逆潮電力量」を算出する。予測逆潮電力量の下限はゼロである。夕方以降は予測ＰＶ発電力量がゼロ（０）となり逆潮が発生しない。そこで、各時間帯の予測逆潮電力量を翌２４時から遡って最初にゼロになった時刻、言い換えれば、予測逆潮電力量が正の値から０以下の値に変化した時刻を「逆潮停止時刻」と定義する。
【００７８】
図８を用いて詳しく説明する。図８の横軸は時刻であり、縦軸は電力量を示している。◆は予測負荷電力量であり、×は予測暖房負荷電力量であり、□は予測ＰＶ発電力量であり、△（図中の黒塗り△印。以下同じ。）は予測逆潮電力量である。予測逆潮電力量（△）は、予測ＰＶ発電力量から、予測負荷電力量と予測暖房負荷電力量とを減算したものである。各時刻おける各電力量は、その時刻での積算値を示している。例えば１２時であれば、１２時台（１２：００から１３：００まで）の電力を積算したものとなっている。
【００７９】
図８からわかるように、逆潮停止時刻は、予測逆潮電力量がゼロとなる１７時である。この逆潮停止時刻である１７時から翌２４時まで（逆潮停止時間帯）の各予測給湯熱量を積算した熱量（逆潮停止中放熱量）を、逆潮停止時刻までに逆潮電力を用いて給湯タンク９０３ａに蓄熱しておけば、逆潮停止時刻以降に給湯タンク９０３ａの加熱は不要となり、余分な電力の消費をしなくてすむ。予測給湯熱量は、例えば、過去４週間の同じ曜日の１７時から２４時までの給湯熱量を給湯熱量履歴から取得し、取得した過去の給湯熱量を加算平均することによって算出することができる。
【００８０】
この１７時から２４時までの積算した予測給湯熱量を、給湯タンク９０３ａのタンク容量（例えば２００リッター）で除算して算出された温度を、目標蓄熱温度とする。つまり目標蓄熱温度とは、給湯タンク９０３ａがこの温度となるように、ヒートポンプ９０１で生熱を行うための目標温度である。言い換えれば、給湯タンク９０３ａがこの温度になればヒートポンプ９０１での生熱を停止することになる。
【００８１】
給湯タンク９０３ａの蓄熱温度には上限値が設定されている場合がある。もし目標蓄熱温度がこの上限値を越えることになれば、目標蓄熱温度は、この上限値を設定温度に置き換えられる。ここでは、給湯タンク９０３ａの蓄熱温度の上限値は８０℃とする。
【００８２】
逆潮中に給湯タンク９０３ａに蓄熱すべき熱量は、目標蓄熱温度と、現在ヒートポンプ式給湯暖房装置９００に設定されている温度（設定給湯温度）とから算出できる。以下の式（１）を用いて、逆潮中にヒートポンプ９０１で生熱され、給湯タンク９０３ａに蓄熱される熱量である逆潮中生熱量を算出する。この逆潮中生熱量は、逆潮停止時間帯（１７時から２４時）に給湯装置９０３で放熱される逆潮停止中放熱量に相当する。
【００８３】
逆潮中生熱量＝（目標蓄熱温度−設定給湯温度）＊給湯タンク容量・・・式（１）
【００８４】
次に、運転計画手段３０３は、以下の式（２）で、ヒートポンプ９０１で逆潮中生熱量を生熱するために必要な時間である逆潮中生熱時間を算出する。
【００８５】
また、予め記憶されている値である、ヒートポンプ９０１の平均的な生熱能力であるＨＰ平均能力は９ｋＷとする。また、熱量（ｋｃａｌ）から電力（ｋＷ）への換算係数は０．８６である。
【００８６】
逆潮中生熱時間＝（逆潮中生熱量／０．８６／１０００）／ＨＰ平均能力・・式（２）
【００８７】
次に、運転計画手段３０３は、図９に示す通り、各時間帯における予測逆潮電力量を算出する。図９は、図８のグラフを表形式に置き換えたものである。各時間帯における予測逆潮電力量は、その時間帯の積算値を示している。例えば、０時であれば、前述したように０：００から１：００までの０時台の予測逆潮電力の積算値である。また、図９の優先順位は、予測逆潮電力量の高い順に付与されている。
【００８８】
次に、運転計画手段３０３は、ヒートポンプ９０１を運転する時間帯である運転時間帯と、ヒートポンプ９０１が実際に生熱を開始するタイミングを決定するための逆潮電力閾値とを決定する。運転時間帯は、予測逆潮電力量が最大となる時間帯を含む。具体的には、運転計画手段３０３は、逆潮中生熱時間を超えるまで、予測逆潮電力量の大きい順（すなわち、優先順位の高い順）に１以上の時間帯を運転時間帯として選択する。逆潮電力閾値は、上記の運転時間帯における逆潮電力量の最小値に一致する。
【００８９】
例えば、算出した逆潮中生熱時間が０．５時間の場合には、図９の優先順位が一番高くなる時間帯である１２時台が運転時間帯となる。また、このときの蓄熱開始逆潮電力は１．６８ｋＷとなる。一方、逆潮中生熱時間が３．２時間の場合には、この３．２を繰り上げて４時間分の時間帯を確保する。つまり、優先順位が１から４の時間帯である１０時台〜１３時台が運転時間帯となる。また、このときの蓄熱開始逆潮電力は１．００ｋＷとなる。
【００９０】
そして、運転計画手段３０３は、上記で決定された目標蓄熱温度、運転時間帯、及び逆潮電力閾値を、制御パラメータとして運転制御手段３０４に出力する。
【００９１】
実施形態１のヒートポンプ式給湯暖房システム９０００は、図４で示すように、熱交換器９０２で熱交換を行った後、三方弁１０１０により給湯タンク９０３ａと暖房回路９０４ａとに流路を切り替えるようになっている。また、熱交換器９０２では５０℃程度までしか加熱できないため、それ以上の温度に加熱する場合は、給湯タンク９０３ａ内の給湯ヒータ９０３ｈを用いる。
【００９２】
すなわち、運転計画装置９１０は、逆潮停止中放熱量に相当する熱量のうち、給湯タンク９０３ａ内の水が５０℃に達するまでの熱量をヒートポンプ部９０１ａに生成させ、給湯タンク９０３ａ内の水が５０℃に達した後の熱量を給湯ヒータ９０３ｈに生成させるように、運転計画を立案する。このため逆潮中に必要な熱量の算出方法は以下の通りとなる。
【００９３】
（１）設定給湯温度（現在の給湯タンク９０３ａの設定温度）が５０℃未満の場合
運転計画手段３０３は、設定給湯温度が５０℃未満の場合、以下の式（３）で逆潮中にヒートポンプ９０１で生熱される熱量である「逆潮中ＨＰ生熱量」を算出し、以下の式（４）で逆潮中に給湯ヒータ９０３ｈで生熱される熱量である「逆潮中ヒータ生熱量」を算出する。
【００９４】
逆潮中ＨＰ生熱量＝（５０−設定給湯温度）＊給湯タンク容量  ・・・式（３）
逆潮中ヒータ生熱量＝（目標蓄熱温度−５０）＊給湯タンク容量  ・・式（４）
【００９５】
（２）設定給湯温度（現在の給湯タンク９０３ａの設定温度）が５０℃以上の場合
運転計画装置９１０は、設定給湯温度が５０℃以上の場合、以下の式（５）で給湯ヒータ９０３ｈで生熱される熱量である逆潮中ヒータ生熱量を算出する。
【００９６】
逆潮中ヒータ生熱量＝（目標蓄熱温度−設定給湯温度）＊給湯タンク容量・・式（５）
【００９７】
次に、運転計画手段３０３は、以下の式（６）で、逆潮中ＨＰ生熱量をヒートポンプ９０１で生熱するのに必要な時間である「逆潮中ＨＰ生熱時間ｔ(ＨＰ)」を算出し、以下の式（７）で逆潮中ヒータ生熱量を給湯ヒータ９０３ｈで生熱するのに必要な時間である「逆潮中ヒータ生熱時間ｔ(ＨＴ)」を算出する。
【００９８】
なお、予め記憶されている値である、ヒートポンプ９０１の平均的な生熱能力であるＨＰ平均能力は９ｋＷとする。また、給湯ヒータ９０３ｈの平均的な生熱能力であるヒータ加熱能力は３ｋＷとする。熱量（ｋｃａｌ）から電力（ｋＷ）への換算係数は０．８６である。
【００９９】
ｔ（ＨＰ）＝（逆潮中ＨＰ生熱量／０．８６／１０００）／ＨＰ平均能力・・式（６）
ｔ（ＨＴ）＝（逆潮中ヒータ生熱量／０．８６／１０００)／ヒータ加熱能力・式（７）
【０１００】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮中ＨＰ生熱時間と逆潮中ヒータ生熱時間を和算した値（ｔ（ＨＰ）+ｔ（ＨＴ））を逆潮中生熱時間として算出する。算出した逆潮中生熱時間から、運転計画手段３０３がヒートポンプ９０１の運転計画を立案する。また、給湯ヒータ９０３ｈの加熱はヒートポンプ９０１の運転に引き続いて行うが、給湯ヒータ９０３ｈの運転も逆潮停止時刻前に終了するように、運転計画が立案される。
【０１０１】
（１）逆潮電力が逆潮電力閾値未満の場合
優先運転モード、優先設定給湯温度共に「なし」を算出する。この場合、リモコン１１０１からの設定でヒートポンプ式給湯暖房システム９０００は運転される。
【０１０２】
（２）逆潮電力が逆潮電力閾値以上の場合
（ｉ）給湯タンク温度が５０℃未満の場合
優先運転モードとして「給湯」を、優先設定給湯温度として「目標蓄熱温度」を算出する。この場合、ヒートポンプ９０１のみで生熱可能な温度のため、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、運転モードを「給湯」とし、ヒートポンプ９０１を用いて給湯タンク９０３ａ内の水の加熱を行う。
【０１０３】
（ｉｉ）給湯タンク温度が５０℃以上の場合
優先運転モードとして「なし」を、優先設定給湯温度として「目標蓄熱温度」を算出する。この場合、ヒートポンプ９０１で生熱可能な温度（５０℃）を超えているため、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００は、運転モードをリモコン１１０１のまま変更せず、給湯ヒータ９０３ｈを用いて給湯タンク９０３ａ内の水の加熱を行う。ユーザのリモコン設定が、「暖房」になっていても「給湯」になっていても、いずれにしても給湯タンク９０３ａ内の水は、給湯ヒータ９０３ｈを用いて加熱するしかない。
【０１０４】
（運転制御手段）
運転制御手段３０４は、運転計画手段３０３で生成された制御パラメータに基づきヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転を制御する。運転制御手段３０４は、運転計画手段３０３から逆潮電力閾値と、運転時間帯と、給湯タンク９０３ａの目標蓄熱温度とを取得し、電力分配装置９０５から現在の負荷電力量と現在のＰＶ発電力量とを取得し、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００から現在の暖房負荷電力と現在の給湯タンク９０３ａの温度（給湯タンク温度）とを取得する。運転制御手段３０４は、ＰＶ発電力から負荷電力と暖房負荷電力とを減算した値である逆潮電力を算出する。これらの処理は、例えば、１分毎に実行される。
【０１０５】
運転時間帯であっても、算出した現在の逆潮電力が逆潮電力閾値に達していない場合は、ヒートポンプ９０１は運転を開始しない。そして、算出した現在の逆潮電力が逆潮電力閾値の値以上となったタイミングで、ヒートポンプ９０１が運転を開始する。また、運転制御手段３０４は、１分毎に給湯タンク９０３ａの温度を取得しているため、給湯タンク９０３ａが、目標蓄熱温度に達したタイミングで、ヒートポンプ９０１の運転を終了する。
【０１０６】
このように運転計画装置９１０で立案された運転計画に従って逆潮電力量がピークとなる時間帯にヒートポンプ９０１を運転することにより、その時間帯の逆潮電力を低減（ピークカット）することができる。その結果、電力系統への影響を効果的に低減することができる。また逆潮停止時刻（図８の例では１７時）以降に必要と予測される逆潮停止中放熱量を自然エネルギーで賄うことができるので、エネルギー供給業者９０８から電力を買電する必要がなくなり、省エネにも寄与することができる。
【０１０７】
（実施形態１の動作説明）
以下、ヒートポンプ式給湯システムの本実施の形態における動作の一例について説明する。前提として、現在時刻を０時とし、ヒートポンプ式給湯暖房システムは、４週間（２８日間）以上運転を行っているとする。設定は、設定給湯温度が「４５℃」となっている。また、給湯タンク９０３ａ内の温度は０時に５０℃で均一とする。
【０１０８】
（運転計画装置の０時におけるデータ更新処理）
図１０は、運転計画装置９１０で毎日０時に処理される運転計画処理のフローチャートである。まず、運転計画装置９１０は、現在時刻が０時となると、１日に１回の「運転計画処理」を開始する（Ｓ６０１）。
【０１０９】
次に、運転計画装置９１０は、蓄積手段３０１を更新する（Ｓ６０２）。蓄積手段３０１には、過去２４時間分の負荷電力量、暖房負荷電力量、給湯熱量、ＰＶ発電力量、日射量の１時間毎の積算値が新たに追加される。
【０１１０】
また、過去２８日以上運転しているため、蓄積手段３０１には、過去２８日分の１時間単位の負荷電力履歴、暖房負荷電力履歴、給湯熱量履歴、ＰＶ発電力履歴、日射量履歴が蓄積されている。そこで、各履歴の最も古い１日分のデータを破棄し、最新の過去２４時間分の情報を各履歴に追加することで各履歴情報を更新する。
【０１１１】
次に、運転計画装置９１０は、負荷予測手段３０２で予測処理を行う（Ｓ６０３）。図１１は、負荷予測手段３０２で処理される予測処理（Ｓ６０３）のフローチャートである。まず、負荷予測手段３０２は予測処理を開始する（Ｓ７０１）。
【０１１２】
次に、負荷予測手段３０２は、負荷予測に必要なデータを取得する（Ｓ７０２）。負荷予測手段３０２は、サーバ９０９から予測日射量を、蓄積手段３０１に蓄積されている過去２８日分の負荷電力履歴、暖房負荷電力履歴、給湯熱量履歴、ＰＶ発電力履歴、日射量履歴から必要な情報を取得する。
【０１１３】
次に、負荷予測手段３０２は、１時間毎の予測負荷電力量を算出する（Ｓ７０３）。負荷予測手段３０２は、前述の通り、予測日当日と同じ曜日で且つ同じ時間帯の４つの負荷電力量を負荷電力履歴から取得し、これらの平均値を予測値として、２４時間分の負荷電力量を算出する。
【０１１４】
次に、負荷予測手段３０２は、１時間毎の予測暖房負荷電力量を算出する（Ｓ７０４）。負荷予測手段３０２は、前述の通り、予測日当日と同じ曜日で且つ同じ時間帯の４つの暖房負荷電力量を暖房負荷電力履歴から取得し、これらの平均値を予測値として、２４時間分の暖房負荷電力量を算出する。
【０１１５】
次に、負荷予測手段３０２は、予測給湯熱量を算出する（Ｓ７０５）。負荷予測手段３０２は、前述の通り、予測日当日と同じ曜日で且つ同時刻の４つの給湯熱量を給湯熱量履歴から取得し、これらの平均値を予測値として、２４時間分の予測給湯熱量を算出する。
【０１１６】
次に、負荷予測手段３０２は、予測ＰＶ発電力量を算出する（Ｓ７０６）。負荷予測手段３０２は、前述の通り、１時間毎の予測日射量と同値又は最も近い値を日射量履歴内で検索する。そして、見つかった時間帯に対応するＰＶ発電力量をＰＶ発電力履歴から取得し、この値をその時間帯における予測値として、２４時間分の予測ＰＶ発電力量を算出する。
【０１１７】
以上の処理により、負荷予測手段３０２は負荷予測処理（Ｓ６０３）を終了する（Ｓ７０７）。
【０１１８】
（運転計画手段）
次に、運転計画装置９１０は、運転計画手段３０３で制御パラメータの算出処理を行う（Ｓ６０４）。図１２は、運転計画手段３０３で処理される制御パラメータの算出処理（Ｓ６０４）のフローチャートである。まず、運転計画手段３０３は、制御パラメータの算出処理を開始する（Ｓ８０１）。
【０１１９】
次に、運転計画手段３０３は、制御パラメータに必要なデータを取得する（Ｓ８０２）。運転計画手段３０３は、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００から設定給湯温度を取得し、負荷予測手段３０２から予測負荷電力量、予測暖房負荷電力量、予測給湯熱量、予測ＰＶ発電力量を取得する。
【０１２０】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮停止時刻を算出する（Ｓ８０３）。運転計画手段３０３は、前述の通り、各時間帯における予測ＰＶ発電力量から予測負荷電力量と予測暖房負荷電力量とを減算し、下限を０とした値である予測逆潮電力量を算出する。
【０１２１】
図８の例に示すように、夕方以降は予測ＰＶ発電力量が０となり逆潮が発生しないため、各時間帯の予測逆潮電力量の値を翌２４時から遡り、最初に０になった時刻を逆潮停止時刻とする。例えば、図８の例では逆潮停止時刻は１７時である。
【０１２２】
次に、運転計画手段３０３は、目標蓄熱温度を算出する（Ｓ８０４）。運転計画手段３０３は、前述の通り、逆潮停止時刻から翌２４時までの予測給湯熱量を積算した熱量を、給湯タンク９０３ａのタンク容量である２００Ｌで除算して算出された温度と、設定給湯温度の上限値である８０℃の低い方を目標蓄熱温度とする。
【０１２３】
例えば、逆潮停止時刻（１７時）から翌２４時までの予測給湯熱量を積算した熱量が１５０００ｋｃａｌの場合、タンク容量である２００Ｌで除算した温度は７５℃であり、設定給湯温度の上限値である８０℃より低い値のため、目標蓄熱温度は７５℃となる。
【０１２４】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮中生熱量を算出する（Ｓ８０５）。運転計画手段３０３は、ヒートポンプ９０１で生熱すべき熱量である逆潮中生熱量を算出する。この逆潮中生熱量は、逆潮停止中放熱量に相当する。
【０１２５】
例えば、給湯タンク９０３ａの目標蓄熱温度が７５℃、設定給湯温度４５℃の場合には、上記の式（１）を用いて、逆潮中生熱量＝６０００ｋｃａｌが算出される。
【０１２６】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮中生熱時間を算出する（Ｓ８０６）。運転計画手段３０３は、前述の通り、上記式（２）を用いて、逆潮中生熱量をヒートポンプ９０１で生熱するのに必要な時間である逆潮中生熱時間を算出する。例えば、上記で算出された値（６０００ｋｃａｌ）に対しては、式（２）を用いて逆潮中ＨＰ生熱時間＝０．７８時間が算出される。
【０１２７】
次に、運転計画手段３０３は、運転時間帯と、逆潮電力閾値とを算出する（Ｓ８０７）。運転計画手段３０３は、前述の通り、逆潮中生熱時間を超えるまで、予測逆潮電力量の大きい順に１以上の時間帯を運転時間帯として選択する。また、運転時間帯に含まれる１以上の時間帯各々における予測逆潮電力量の最小値を、逆潮電力閾値と決定する。例えば、予測逆潮電力量を高い方の値から並び替えた結果が図９に示す例のような場合において、算出した逆潮中生熱時間が０．７８時間の場合には、運転時間帯は１２時台となり、逆潮電力閾値は１．６８ｋＷとなる。
【０１２８】
以上の処理により、運転計画手段３０３は、制御パラメータの算出処理（Ｓ６０４）を終了し（Ｓ８０８）、運転計画装置９１０は、運転計画処理を終了する（Ｓ６０５）。
【０１２９】
運転計画処理終了後〜翌日の０時までの時間帯には、運転計画装置９１０は、１分毎に運転制御手段３０４でヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転制御処理を行う。
【０１３０】
運転制御手段３０４は、運転計画処理終了後に、運転計画手段３０３から目標蓄熱温度と、運転時間帯と、逆潮電力閾値とを取得し、１分毎に電力分配装置９０５から負荷電力とＰＶ発電力とを、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００から暖房負荷電力と給湯タンク９０３ａの温度とを取得する。そして、１分毎の情報取得の度に、運転制御手段３０４は、ＰＶ発電力から負荷電力と暖房負荷電力とを減算した値である逆潮電力を算出する。
【０１３１】
運転時間帯であっても、算出した現在の逆潮電力が逆潮電力閾値に達していない場合は、ヒートポンプ９０１の運転を開始しない。そして、算出した現在の逆潮電力が逆潮電力閾値以上となったタイミングで、ヒートポンプ９０１の運転を開始する。運転制御手段３０４は、１分毎に給湯タンク９０３ａの温度を取得しているため、給湯タンク９０３ａが、目標蓄熱温度に達した場合に、ヒートポンプ９０１の運転を終了する。
【０１３２】
また、運転計画処理終了後〜翌日の０時までの時間帯には、運転計画装置９１０は、所定の時間毎に蓄積手段３０１に各種情報を蓄積する処理を行う。蓄積手段３０１には、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００から取得した暖房負荷電力量及び給湯熱量、電力分配装置９０５から取得した負荷電力量、太陽光発電装置９１１から取得したＰＶ発電力量、サーバ９０９から取得した日射量が蓄積される。
【０１３３】
毎回取得された各値が１時間毎に積算され、内部で保持している時刻情報の時が変わった場合タイミングで、過去１時間分の積算値が時刻と結びつけて蓄積手段３０１に蓄積されると共に、積算した値は０にリセットする。
【０１３４】
以上の通り、本実施形態では、運転計画装置９１０は、負荷予測手段３０２の予測情報を元に、運転計画手段３０３で、逆潮停止時刻から翌２４時までの予測給湯熱量に相当する熱量を逆潮停止時刻に給湯タンク９０３ａに蓄熱する。
【０１３５】
一方、必ず逆潮電力を使い切るために給湯タンク９０３ａの温度を設定の上限値である８０℃まで加熱すると、予測給湯熱量の小さい日などは放熱ロスが発生してしまう。一方、本実施形態では、必要な熱量を予測するため、無駄に生熱することなく、省エネ性を損なわない。
【０１３６】
以上から、本発明のかかる構成によれば、太陽光発電装置９１１とヒートポンプ式給湯暖房装置９００とを備えるシステムにおいて、省エネ性を損なうことなく、発生する逆潮電力を小さくすることができる。
【０１３７】
（具体例）
以下、実施の形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房システム９０００の動作について説明する。前提として、現在時刻を０時とし、ヒートポンプ式給湯暖房システム９０００は、２８日間以上運転を行っているとする。また、リモコン１１０１の設定は、運転モード情報が「暖房」、設定暖房温度が「５０℃」、設定給湯温度が「４５℃」となっているとする。また、給湯タンク９０３ａ内の温度は０時に５０℃で均一とする。
【０１３８】
まず、運転計画手段３０３は、設定給湯温度が５０℃未満の場合、式（３）を用いてヒートポンプ９０１で生熱される熱量である逆潮中ＨＰ生熱量と、式（４）を用いて給湯ヒータ９０３ｈで生熱される熱量である逆潮中ヒータ生熱量とを算出する。
【０１３９】
例えば、目標蓄熱温度が７５℃、設定給湯温度が４５℃の場合には、設定給湯温度が５０℃未満のため、式（３）と式（４）とを用いて、逆潮中ＨＰ生熱量が１０００［ｋｃａｌ］、逆潮中ヒータ生熱量が５０００［ｋｃａｌ］と算出される。式（３）及び式（４）において、貯湯タンク容量は２００リッターとしている。
【０１４０】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮中加熱時間を算出する。運転計画手段３０３は、前述の通り、式（６）で、逆潮中ＨＰ生熱量をヒートポンプ９０１で生熱するのに必要な時間である逆潮中ＨＰ生熱時間を算出し、式（７）で逆潮中ヒータ生熱量を給湯ヒータ９０３ｈで生熱するのに必要な時間である逆潮中ヒータ生熱時間を算出する。
【０１４１】
例えば、上記のように算出された逆潮中ＨＰ生熱量及び逆潮中ヒータ生熱量に対しては、逆潮中ＨＰ生熱時間ｔ（ＨＰ）＝０．１３［ｈｒ］、逆潮中ヒータ生熱時間ｔ（ＨＴ）＝１．９４［ｈｒ］が算出される。
【０１４２】
次に、運転計画手段３０３は、逆潮中ＨＰ生熱時間と逆潮中ヒータ生熱時間とを和算した値（ｔ（ＨＰ）＋ｔ（ＨＴ））を逆潮中加熱時間として算出する。例えば、上記のように算出されたｔ（ＨＰ）及びｔ（ＨＴ）に対しては、逆潮中加熱時間として２．０７［ｈｒ］が算出される。
【０１４３】
この場合、図９の優先順位１〜３である１１時台〜１３時台を運転時間帯に設定する。そして、選択された運転時間帯における逆潮電力量の最小値である１．３８［ｋＷ］を逆潮電力閾値とする。
【０１４４】
次に、実施の形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房装置９００の動作の一例を説明する。図１３は、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の動作を示すフローチャートである。
【０１４５】
まず、給湯暖房制御装置１００１は、逆潮電力をモニターし、逆潮電力が逆潮電力閾値以上となるタイミング（Ｓ１６０１）で、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転を開始する。その際、給湯タンク温度（給湯タンク９０３ａの現在の温度）が５０℃以上であれば（Ｓ１６０２）、給湯ヒータ９０３ｈにより生熱させ（Ｓ１６０３）、給湯タンク９０３ａ内の水が目標蓄熱温度に達すると（Ｓ１６０４）、給湯ヒータ９０３ｈによる生熱を終了させる（Ｓ１６０５）。
【０１４６】
一方、給湯タンク温度が５０℃未満であれば（Ｓ１６０２）、まずヒートポンプ部９０１ａに生熱させる。このとき、目標蓄熱温度が５０℃未満であれば（Ｓ１６０６）、ヒートポンプ部９０１ａのみに生熱させる（Ｓ１６０９）。そして、給湯タンク９０３ａ内の水が目標蓄熱温度に達したときに（Ｓ１６１０）、ヒートポンプ部９０１ａによる生熱を終了させる（Ｓ１６１１）。
【０１４７】
一方、目標蓄熱温度が５０℃以上であれば（Ｓ１６０６）、給湯タンク９０３ａ内の水が５０℃に達するまでヒートポンプ部９０１ａに生熱させる（Ｓ１６０７）。さらに、給湯タンク９０３ａ内の水が上限温度である５０℃に達した後（Ｓ１６０８）から、目標蓄熱温度に達するまで給湯ヒータ９０３ｈに生熱させ（Ｓ１６０３）、給湯タンク９０３ａ内の水が目標蓄熱温度に達すると（Ｓ１６０４）、給湯ヒータ９０３ｈによる生熱を終了させる（Ｓ１６０５）。
【０１４８】
次に、実施の形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房装置９００の動作の他の例を説明する。図１４は、本実施形態のヒートポンプ式給湯暖房システム９０００の動作を示すフローチャートである。このフローチャートでは、給湯タンク９０３ａへの蓄熱を開始しようとするタイミングで、暖房装置９０４に熱を供給するためにヒートポンプ部９０１ａが既に使用されているときのヒートポンプ式給湯暖房システム９０００の制御方法である。
【０１４９】
まず、給湯暖房制御装置１００１は、逆潮電力をモニターし、逆潮電力が逆潮電力閾値以上となるタイミング（Ｓ１７０１）で、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の運転を開始する。例えば、目標蓄熱温度を７５℃の場合を説明する。その場合、給湯タンク９０３ａの温度がすでに５０℃以上（Ｓ１７０２でＹＥＳ）であれば、これ以降の蓄熱は給湯ヒータ９０３ｈの生熱によって行う（Ｓ１７０３）。
【０１５０】
一方、給湯タンク９０３ａの温度が５０℃未満（Ｓ１７０２でＮＯ）である場合は、まず、暖房装置９０４に熱を供給するためにヒートポンプ部９０１ａが使用されているどうかを判断する（Ｓ１７０６）。使用されていない場合は、ヒートポンプ部９０１ａを稼動させて生熱を行い、給湯タンク９０３ａの水の温度を温める（Ｓ１７０８）。しかしながら、すでに暖房装置９０４に熱を供給するためにヒートポンプ部９０１ａが使用されている場合は、暖房装置９０４に優先して、給湯タンク９０３ａへの蓄熱を行う。つまり、フローチャートに示すように、三方弁１０１０を暖房装置９０４側から給湯タンク９０３ａ側への切替え（Ｓ１７０７）、ヒートポンプ部９０１ａを給湯タンク９０３ａへの蓄熱のために運転させる（Ｓ１７０８）。
【０１５１】
給湯タンク９０３ａの温度を例えば１分毎に測定し、給湯タンク９０３ａの温度が５０℃になるまで、ヒートポンプ部９０１ａでの生熱を継続して行う。そして、５０℃になったときに、これ以上の蓄熱はフローチャートのように給湯ヒータ９０３ｈにより行い（Ｓ１７０３）、目標蓄熱温度になったときに（Ｓ１７０４）、給湯ヒータ９０３ｈでの蓄熱を終了する（Ｓ１７０５）。
【０１５２】
以下、実施の形態１に係るヒートポンプ式給湯暖房システム９０００の効果について説明する。
【０１５３】
本実施の形態に係る運転計画装置９１０は、予測日当日の各時間帯における負荷電力量、暖房負荷電力量、給湯熱量、ＰＶ発電力量を予測し、その予測情報を元に、逆潮電力を利用して給湯タンク９０３ａの加熱を行うような運転計画を立案する。このとき、逆潮電力量の大きい時間帯から順番に運転時間帯として選択し、選択された各時間帯における逆潮電力量の最小値を逆潮電力閾値とする。
【０１５４】
例えば上記の通り、逆潮中生熱時間として２．０７［ｈｒ］となる場合、図９に示す通り、１１時台は１．４４［ｋＷ］、１２時台は１．６８［ｋＷ］、１３時台は１．３８［ｋＷ］となるため、この１１時台〜１３時台が運転時間帯となる場合の逆潮電力閾値は、この３つの中で一番小さい値である１．３８［ｋＷ］に設定される。
【０１５５】
そして、運転計画装置９１０は、上記のように決定された制御パラメータは、リモコン１１０１よる設定情報に優先して、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００の制御に用いられる。
【０１５６】
これにより、ヒートポンプ式給湯暖房装置９００で給湯タンク９０３ａ内の水を加熱する場合でも、最もエネルギー供給業者９０８への逆潮電力が少なくなるような運転を行うことができる。
【０１５７】
仮に、負荷予測手段３０２を用いなかった場合の給湯タンク９０３ａ内の水の加熱に要する消費電力の比較を図１５に示す。
【０１５８】
図１５の本発明の運転では、負荷予測手段の予測結果を用いて運転計画を行うことで、逆潮電力が最小となる運転となっていることが分かる。
【０１５９】
以上から、本発明のかかる構成によれば、太陽光発電装置９１１を備えたヒートポンプ式給湯暖房システム９０００により、省エネ性を損なうことなく、発生する逆潮電力を小さくすることができる。
【０１６０】
（他の構成）
以上、本発明の発電装置を備えたヒートポンプ式給湯暖房システムの実施形態について説明したが、以下の形態であってもよい。
【０１６１】
発電装置には、太陽光発電装置を例にして説明したが、複数の太陽光発電装置を組合せた発電装置としてもよい。
【０１６２】
また、運転計画装置は、給湯暖房装置の外部にあり、ゲートウェイの位置付けを兼ねているが、給湯暖房装置の内部や、電力分配装置の内部に設置していてもよい。また運転計画装置の運転計画の機能を、給湯装置や電力分配装置に持たせてもよい。
【０１６３】
また、運転計画手段で、逆潮電力閾値を算出し、逆潮電力の大きさによって運転制御手段で制御を行っているが、逆潮電力を最小化するよう算出された所定の時間帯にタイマー設定して、例えば１１時から１３時の間に給湯暖房装置を運転するようにしても良い。
【０１６４】
また、運転計画装置は１日に１回、０時に運転計画処理を行っているが、１日に複数回でも、０時でなくても午前２時や６時など任意の時刻でも良い。この場合、逆潮停止時間帯の終期（実施例では２４時とした）も同じように変更する。すなわち、逆潮停止時間帯は、逆潮停止時刻（実施例は１７時）から、放熱部（給湯装置）からの放熱（給湯）が停止すると考えられる予め定められた時刻までの間の時間帯であり、運転計画装置は、逆潮停止時間帯の終了後に、次の１日分の運転計画を立案すればよい。
【０１６５】
また、運転計画装置の処理で用いている負荷情報、予測情報の単位時間として１時間単位を用いているが、１５分単位や１分単位など任意の単位の情報でも良い。
【０１６６】
また、負荷予測手段を用いた予測に過去の同曜日、同時刻の平均値を用いているが、ニューラルネットを用いて予測するなどの手法を用いて良い。
【０１６７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明にかかる運転計画装置は、給湯システム又は給湯暖房システム等の運転に際して、電力系統の安定化に寄与する装置として有用である。
【符号の説明】
【０１６９】
３０１  蓄積手段
３０２  負荷予測手段
３０３  運転計画手段
３０４  運転制御手段
９００  ヒートポンプ式給湯暖房装置
９０１  ヒートポンプ
９０１ａ  ヒートポンプ部
９０２  熱交換器
９０３  給湯装置
９０３ａ  給湯タンク
９０３ｈ  給湯ヒータ
９０４  暖房装置
９０４ａ  暖房回路
９０５  電力分配装置
９０６  第１の電力負荷
９０７  電力メーター
９０８  エネルギー供給業者
９０９  サーバ
９１０  運転計画装置
９１１  太陽光発電装置
１００１  給湯暖房制御装置
１０１０  三方弁
１１０１  リモコン
９０００  ヒートポンプ式給湯暖房システム
【図１】
2012090365.tif 000003
【図２】
2012090365.tif 000004
【図３】
2012090365.tif 000005
【図４】
2012090365.tif 000006
【図５】
2012090365.tif 000007
【図６】
2012090365.tif 000008
【図７】
2012090365.tif 000009
【図８】
2012090365.tif 000010
【図９】
2012090365.tif 000011
【図１０】
2012090365.tif 000012
【図１１】
2012090365.tif 000013
【図１２】
2012090365.tif 000014
【図１３】
2012090365.tif 000015
【図１４】
2012090365.tif 000016
【図１５】
2012090365.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月20日(2012.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する第１の電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成する第２の電力負荷とを備えるシステムにおいて、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画方法であって、
前記第２の電力負荷は、前記発電装置で発電される電力を用いて熱を生成する生熱部と、前記生熱部で生成された熱を蓄熱する蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄熱されている熱を放熱する第１の放熱部と、前記成熱部で成熱された熱を直接放熱する第２の放熱部とを備え、
単位時間に区切られた各時間帯において、前記発電装置で発電される発電電力量と、前記第１の電力負荷で消費される第１の消費電力量と、及び前記第２の放熱部で放熱される熱を成熱するために前記成熱部で消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、
前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に前記第２の電力負荷を動作させるように、前記第２の電力負荷の運転計画を立案する運転計画ステップとを含み、
前記発電装置は、太陽光発電装置であり、
前記予測ステップでは、さらに、前記消費電力量が前記発電電力量を上回る時間帯である逆潮停止時間帯に前記第１の放熱部で放熱される逆潮停止中放熱量を予測し、
前記運転計画ステップでは、前記予測ステップで予測された逆潮停止中放熱量に相当する熱量が前記蓄熱部に蓄熱されるように、前記運転時間帯における前記生熱部の運転計画を立案する
運転計画方法。
【請求項２】
前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量を前記生熱部が生成するのに必要な時間を超えるまで、前記逆潮電力量の大きい順に１以上の前記時間帯を選択することによって前記運転時間帯を決定し、決定した前記運転時間帯における前記運転計画を立案する
請求項１に記載の運転計画方法。
【請求項３】
前記運転計画ステップでは、
選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定し、
前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記生熱部の運転を開始するように、前記運転計画を立案する
請求項２に記載の運転計画方法。
【請求項４】
前記運転計画ステップでは、さらに、前記運転時間帯において、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量が生成されたタイミングで前記生熱部の運転を停止するように、前記運転計画を立案する
請求項３に記載の運転計画方法。
【請求項５】
前記蓄熱部は、蓄熱している熱量に応じて温度が変化する蓄熱材を備え、
前記生熱部は、前記蓄熱材の温度を第１の温度まで上昇させることのできるヒートポンプと、前記蓄熱材の温度を前記第１の温度より高い温度まで上昇させることのできるヒータとを備え、
前記運転計画ステップでは、前記逆潮停止中放熱量に相当する熱量のうち、前記蓄熱材が前記第１の温度に達するまでの熱量を前記ヒートポンプに生成させ、前記蓄熱材が前記第１の温度に達した後の熱量を前記ヒータに生成させるように、前記運転計画を立案する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転計画方法。
【請求項６】
前記予測ステップでは、前記逆潮電力量が正の値から０以下の値に変化した時刻である逆潮停止時刻から、前記放熱部からの放熱が停止すると考えられる予め定められた時刻までの間の時間帯である前記逆潮停止時間帯に前記放熱部で放熱される熱量を、前記逆潮停止中放熱量として予測する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の運転計画方法。
【請求項７】
太陽光発電装置と、ヒートポンプ式給湯暖房装置とを備えたヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法であって、
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、
太陽光発電装置で発電された電力を用いて熱を成熱するヒートポンプと、
前記ヒートポンプで成熱された熱によって加熱された湯を貯湯する給湯タンクと、
前記ヒートポンプで成熱された熱を用いて暖房する暖房装置とを備え、
前記システムは運転計画装置を備え、
前記運転計画装置は、
前記発電装置で発電される発電電力量と、電力負荷で消費される第１の消費電力量と、前記暖房装置で放熱される熱を成熱するために前記ヒートポンプで消費される第２の消費電力量とを予測する予測ステップと、
前記発電電力量から前記第１及び第２の消費電力量を減算して得られる逆潮電力量を算出するステップと、
前記逆潮電力量がゼロとなる逆潮停止時間帯に必要な熱量を予測するステップと、
前記逆潮電力量が最も多くなる時間帯を含む運転時間帯に、前記予測した熱量を蓄熱するように、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を動作させる計画を立案する運転計画ステップと、を含む制御をする、
ヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項８】
前記運転計画ステップは、
予測した熱量を蓄熱するための目標蓄熱温度と、選択された前記１以上の時間帯各々における前記逆潮電力量のうちの最小値を、逆潮電力閾値として決定する、
請求項７に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項９】
前記運転計画ステップで決定された前記目標蓄熱温度と、前記逆潮電力閾値とを受けて、
前記運転時間帯において、実際に計測された逆潮電力が前記逆潮電力閾値以上になったタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始し、
前記運転時間帯において、前記予測した熱量が生成されたタイミングで前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を停止する
運転制御ステップをさらに備えた、
請求項８に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１０】
前記運転計画ステップは、予測した熱量を給湯タンクに蓄熱するための目標蓄熱温度を決定し、
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置のヒートポンプにより第１の温度まで前記給湯タンク内の蓄熱材を加熱し、その後、前記給湯タンク内に設置されたヒータにより第１の温度よりも高い第２の温度まで前記蓄熱材を加熱するよう制御する、
請求項９に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１１】
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、給湯暖房制御装置を備え、
前記給湯暖房制御装置は、
前記運転計画装置から前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるとともに、リモコンから前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転情報を受けるように設定されており、
前記運転計画装置からの前記運転情報を取得した場合には、前記リモコンからの前記運転情報に優先して、前記運転計画装置からの前記運転情報に基づいて前記ヒートポンプ式給湯暖房装置を制御する、
請求項９に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１２】
前記運転情報は、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転モード及び給湯タンクの設定給湯温度である、
請求項１１に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【請求項１３】
前記ヒートポンプ式給湯暖房装置は、さらに、
前記ヒートポンプの冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器から供給される蓄熱材を、前記給湯タンク及び前記暖房装置のどちらに供給するかを切り替える切替装置とを備え、
前記運転制御ステップは、前記ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転を開始するタイミングで、前記切替装置が前記暖房装置側に切り替わっており、且つ蓄熱材の温度が第１の温度未満である場合に、前記切替装置を前記給湯タンク側に切り替える
請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法。
【国際調査報告】
2012090365.tif 000018
2012090365.tif 000019
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