(57)【要約】  給湯システム（１）は、パワーコンディショナ（３１）と給湯機とを備える。パワーコンディショナ（３１）において、指示取得部（３０３）は、発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する。電力出力部（３０５）は、指示取得部（３０３）が指示を取得した場合、指示によって定められる期間において、発電手段によって発電された電力のうちの、この発電された電力より少ない電力を出力する。給湯機において、余力情報取得部（６０５）は、指示によって定められる期間における発電手段によって発電された電力と電力出力部（３０５）によって出力された電力との差に基づく余力電力を示す余力情報を取得する。沸上げ部（６０４）は、余力情報取得部（６０５）が余力情報を取得すると、余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる。
2017145369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーコンディショナと給湯機とを備える給湯システムであって、
前記パワーコンディショナは、
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、前記発電された電力より少ない電力を出力する電力出力手段と、を備え、
前記給湯機は、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に基づく余力電力を示す余力情報を取得する余力情報取得手段と、
前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる沸上げ手段と、を備える、
給湯システム。
【請求項２】
前記パワーコンディショナは、
前記余力電力を計算する余力電力計算手段と、
前記余力電力計算手段によって計算された前記余力電力を示す前記余力情報を前記給湯機に送信する余力情報送信手段と、を更に備え、
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記パワーコンディショナから送信された前記余力情報を取得する、
請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記パワーコンディショナにおいて、
前記余力電力計算手段は、前記期間より前において前記電力出力手段によって出力された電力の力率を、前記発電手段による発電電力の定格値に乗じることによって、前記期間において前記発電手段によって発電された電力を計算し、計算した電力から、前記期間において前記電力出力手段によって出力された電力を減じることによって、前記余力電力を計算する、
請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記パワーコンディショナは、
前記発電手段によって発電された電力の、商用電力系統へ供給される電力の計測値を取得する計測値取得手段、を更に備え、
前記余力電力計算手段は、前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に、前記計測値取得手段によって取得された前記電力の計測値を加えることによって、前記余力電力を計算する、
請求項２又は３に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記給湯システムは、サーバを更に備え、
前記パワーコンディショナは、
前記期間において前記電力出力手段によって出力された電力を示す第１出力情報を、前記サーバに送信する出力情報送信手段、を更に備え、
前記サーバは、
前記パワーコンディショナから送信された前記第１出力情報を取得する第１出力情報取得手段と、
前記指示の対象でない発電設備から前記期間において出力された電力を示す第２出力情報を取得する第２出力情報取得手段と、
前記第１出力情報取得手段によって取得された前記第１出力情報と前記第２出力情報取得手段によって取得された前記第２出力情報とに基づいて、前記余力電力を計算する余力電力計算手段と、
前記余力電力計算手段によって計算された前記余力電力を示す前記余力情報を前記給湯機に送信する余力情報送信手段と、を備え、
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記サーバから送信された前記余力情報を取得する、
請求項１に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記給湯機において、
前記沸上げ手段は、前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記給湯機における消費電力を前記余力電力より小さい量だけ増大させて、前記湯を沸き上げる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記給湯機において、
前記沸上げ手段は、前記湯を沸き上げている最中に前記余力電力が閾値より小さくなると、前記給湯機の消費電力を減少させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯機は、
前記沸上げ手段は、前記商用電力系統から買電された電力に応じて、前記閾値を変更する、
請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記パワーコンディショナは、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示取得手段によって取得された前記指示の内容を示す指示情報を前記給湯機に送信する指示情報送信手段、を更に備え、
前記給湯機は、
前記パワーコンディショナから送信された前記指示情報を取得する指示情報取得手段、を更に備え、
前記沸上げ手段は、前記指示情報取得手段が前記指示情報を取得した場合、前記期間より前に第１の量の湯を沸き上げ、前記期間において、前記余力電力に応じた能力で第２の量の湯を沸き上げる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得し、
前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、パワーコンディショナから出力される電力を抑制し、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記パワーコンディショナから出力された電力との差に応じた能力で、給湯機によって湯を沸き上げる、
給湯機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給湯システム及び給湯機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光及び風力に代表される自然エネルギーを活用する技術が注目されており、自然エネルギーにより発電する発電設備を需要家自身が所有するケースが多くなっている。このような需要家は、発電設備による発電電力を自ら消費することができ、また余剰電力を商用電力系統へ供給して電気事業者に売ることができる。これにより、需要家は、商用電力系統から購入する電力を減少させて、経済的利益を得ることができる。【０００３】
ところで、需要家の発電設備から商用電力系統へ電力が供給される逆潮流により、商用電力系統の需給バランスが崩れることがある。例えば、快晴の休日には、商用電力系統に対する電力の需要が減少すると共に、太陽光による発電量が増加するため需要家の発電設備から商用電力系統への電力の供給が増加する。【０００４】
そこで、商用電力系統の需給バランスを保つために、電気事業者が需要家に対して期間を指定して逆潮流の抑制を予め指示するための制度の整備が進められている。例えば、２０１４年には日本の資源エネルギー庁から、太陽光発電に対する出力制御ルールが公示されている。この出力制御ルールは、発電設備による発電電力の出力を調整して、需要家による商用電力系統への売電を抑制するためのものである。【０００５】
また、発電電力を需要家で極力消費して、逆潮流を減少させるための技術が提案されている。例えば特許文献１は、逆潮電力が多く発生する時間帯を予測し、予測した時間帯に、貯湯タンクを備えるヒートポンプ式給湯暖房装置を運転させる技術を開示している。貯湯タンクを備える給湯機の消費電力は一般的に大きいため、特許文献１に開示された技術によれば、逆潮電力を効果的に減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９０３６５号
【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、特許文献１に開示された技術は、上述のような逆潮流を抑制する指示に応じて逆潮流を減少させるものではない。逆潮流の抑制が指示された期間では、発電設備によって発電された電力の出力が抑制されるため、発電ロスが生じる。そのため、逆潮流の抑制が指示された期間における発電ロスを減らし、電力の利用効率を向上させることが求められている。【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、電力の利用効率を向上させることが可能な給湯システム等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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る給湯システムは、
パワーコンディショナと給湯機とを備える給湯システムであって、
前記パワーコンディショナは、
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、前記発電された電力より少ない電力を出力する電力出力手段と、を備え、
前記給湯機は、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に基づく余力電力を示す余力情報を取得する余力情報取得手段と、
前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる沸上げ手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、パワーコンディショナが、発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得した場合、指示によって定められる期間において、発電手段によって発電された電力のうちの、発電された電力より少ない電力を出力し、給湯機が、発電手段によって発電された電力とパワーコンディショナによって出力された電力との差に応じた能力で湯を沸き上げる。従って、本発明によれば、電力の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る給湯システムの全体構成を示す図である。
【図２】パワーコンディショナの構成を示すブロック図である。
【図３】給湯コントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態１に係る給湯システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】計測ＤＢに記憶された計測データの一例を示す図である。
【図６】電力サーバによって配信される抑制指示を説明するための図である。
【図７】ＰＶ抑制時における発電設備からの出力電力の推移を示す図である。
【図８】パワーコンディショナによる表示画面の一例を示す図である。
【図９】沸上げ運転を夜間から昼間にシフトする計画の模式図である。
【図１０】ＰＶ抑制時におけるリモコンの表示画面の第１の例を示す図である。
【図１１】ＰＶ抑制時におけるリモコンの表示画面の第２の例を示す図である。
【図１２】電力サーバ、パワーコンディショナ及び給湯コントローラの間において実行される処理の概要を示すシーケンス図である。
【図１３】パワーコンディショナによって実行される抑制指示取得処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】給湯コントローラによって実行される沸上げ計画生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】パワーコンディショナによって実行される出力抑制処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】パワーコンディショナによって実行される位相制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】給湯コントローラによって実行される昼間沸上げ処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】実施形態２に係る給湯システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。
【００１３】
（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係る給湯システム１の全体構成を示す。給湯システム１は、家屋Ｈに設置された給湯機５の運転を制御することで、家屋Ｈで消費される電力を管理するシステムである。家屋Ｈは、いわゆる一般的な住宅建物であって、商用電力系統８と発電設備３とから供給される電力の需要地（消費地）である。
【００１４】
図１に示すように、給湯システム１は、給湯機５と、発電設備３と、複数の機器７（機器７−１，７−２，…）と、ルータ１２と、を備える。ルータ１２は、例えばインターネット等である広域ネットワークＮを介して電力サーバ１４と接続されている。
【００１５】
発電設備３は、家屋Ｈに設置され、自然エネルギーである太陽光によって発電する設備である。商用電力系統８が家屋Ｈを含む不特定多数の需要地に電力を供給するのに対して、発電設備３は、特定の需要地の需要家によって所有され、特定の需要地である家屋Ｈに電力を供給する設備である。このような発電設備３は、分散型電源ともいう。
【００１６】
発電設備３は、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）するＰＶパネル３０と、ＰＶ用のパワーコンディショナ（パワーコンディショニングシステム）３１と、を備える。ＰＶパネル３０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネルである。ＰＶパネル３０は、家屋Ｈの屋根の上に設置され、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで太陽光発電する。ＰＶパネル３０は、発電手段（発電部）として機能する。パワーコンディショナ３１は、ＰＶパネル３０において発電された電力の供給を受け、供給された電力を、電力線Ｄ２を介して分電盤９に出力する。
【００１７】
図２に、パワーコンディショナ３１の構成を示す。図２に示すように、パワーコンディショナ３１は、インバータ３２と、制御部３３と、記憶部３６と、通信部３７と、を備える。
【００１８】
インバータ３２は、電力を変換する電力変換部として機能する。インバータ３２は、ＰＶパネル３０から供給された直流電力を、家屋Ｈ内で使用できるように、規定の変換効率で交流電力に変換し、電力線Ｄ２に出力する。これにより、インバータ３２は、電力の需要地（消費地）である家屋Ｈ及び商用電力系統８に、ＰＶパネル３０によって発電された電力を供給する。
【００１９】
制御部３３は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＴＣ（Real Time Clock）等を備える。ＣＰＵは、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等ともいう。また、制御部３３は、ＰＶパネル３０によって発電された電力を計算する発電電力計算部３４と、パワーコンディショナ３１の状態を管理する状態管理部３５と、を含む。制御部３３において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、パワーコンディショナ３１を統括制御する。
【００２０】
記憶部３６は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置（補助記憶装置）としての役割を担う。記憶部３６は、制御部３３が各種処理を行うために使用する各種プログラム及びデータ、並びに、制御部３３が各種処理を行うことにより生成又は取得する各種データを記憶する。
【００２１】
通信部３７は、制御部３３の制御の下、通信アダプタ３８に接続されており、通信アダプタ３８を介して外部と通信するための通信インタフェースを備える。通信部３７は、家屋Ｈ内に構築された通信ネットワークを介して、給湯機５の給湯コントローラ５４及びルータ１２と通信する。通信ネットワークは、例えば、エコーネットライト（ECHONET Lite）に準じた家電ネットワーク、又は、ＲＳ２３２Ｃの規格に準じたシリアル通信ネットワーク等である。
【００２２】
また、通信部３７は、ルータ１２を介して広域ネットワークＮに接続し、広域ネットワークＮを介して電力サーバ１４と通信する。例えば、通信部３７は、ルータ１２及び広域ネットワークＮを介して、電力サーバ１４から配信されるＰＶ抑制の指示を取得する。
【００２３】
通信部３７は、通信アダプタ３８を介して、交流電流を計測するセンサであるＣＴ（Current Transformer）１及びＣＴ２と接続される。ＣＴ１及びＣＴ２は、それぞれ、商用電力系統８と分電盤９との間に配設された電力線Ｄ１、及び、発電設備３と分電盤９との間に配設された電力線Ｄ２に設置されている。
【００２４】
電力線Ｄ１に配設されたＣＴ１は、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐ１を計測する。この電力Ｐ１は、家屋Ｈにおいて電力を需要する需要家が電気事業者から買った電力（買電電力）に相当する。電力線Ｄ２に配設されたＣＴ２は、発電設備３から分電盤９に出力される電力Ｐ２を計測する。この電力Ｐ２は、発電設備３によって発電された電力のうち、家屋Ｈ内に供給され、家屋Ｈ内で使用可能な電力に相当する。通信部３７は、ＣＴ１及びＣＴ２によって計測された電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を取得する。
【００２５】
電力線Ｄ１を流れる電力Ｐ１と電力線Ｄ２を流れる電力Ｐ２との和は、家屋Ｈに定置型の蓄電池又は電気自動車等の蓄電設備が設置されていない場合には、電力の需要地である家屋Ｈの総消費電力に相当する。すなわち、家屋Ｈの総消費電力をＰｃと表すと、Ｐｃ＝Ｐ１＋Ｐ２の関係式が成立する。なお、家屋Ｈの総消費電力という場合、家屋Ｈの敷地において消費される電力も含むものとして説明する。
【００２６】
発電設備３から出力される電力Ｐ２が、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃを超えると、家屋Ｈでは余剰電力が生じる。余剰電力が生じると、家屋Ｈの需要家は、余剰電力を逆潮電力として商用電力系統８へ供給することで、電気事業者に電力を売る（売電する）ことができる。このように、家屋Ｈから商用電力系統８へ電力が供給されることで電力が需要家側から電気事業者側へ戻ることを、「逆潮流」という。逆潮流が生じている間は、電力線Ｄ１を流れるＰ１は、負の値になる。
【００２７】
続いて図１に戻って、給湯機５の説明に移る。給湯機５は、ヒートポンプユニット５０とタンクユニット５１とを備える貯湯式の給湯機である。ヒートポンプユニット５０とタンクユニット５１とは、湯水が流れる配管５２で接続されている。給湯機５は、分電盤９により分岐された電力線Ｄ３を介して、商用電力系統８及び発電設備３と電気的に接続されており、商用電力系統８と発電設備３とのいずれかから供給された電力を得て動作する。以下、給湯機５について説明する。
【００２８】
給湯機５のヒートポンプユニット５０は、いずれも図示しないが、圧縮機、第１の熱交換器、膨張弁、第２の熱交換器、送風機及び制御基板等を備える。圧縮機、第１の熱交換器、膨張弁及び第２の熱交換器は、環状に接続され、冷媒を循環させるための冷凍サイクル回路が形成されている。冷凍サイクル回路は、冷媒回路ともいう。
【００２９】
圧縮機は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。圧縮機は、駆動周波数に応じて容量（単位当たりの送り出し量）を変化させることができるインバータ回路を備える。圧縮機は、制御基板からの指示に従って上記の容量を変更する。
【００３０】
第１の熱交換器は、市水を目標の沸上げ温度まで昇温加熱するための加熱源である。沸上げ温度は、貯湯温度ともいう。第１の熱交換器は、プレート式又は二重管式等の熱交換器であり、冷媒と水（低温水）との間の熱交換を行う。第１の熱交換器における熱交換により、冷媒は放熱し、水は吸熱する。
【００３１】
膨張弁は、冷媒を膨張させて温度及び圧力を下降させる。膨張弁は、制御基板からの指示に従って弁開度を変更する。
【００３２】
第２の熱交換器は、送風機により送られてきた外気と冷媒との間の熱交換を行う。第２の熱交換器における熱交換により冷媒は吸熱し、外気は放熱する。
【００３３】
制御基板は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を備える。制御基板は、圧縮機、膨張弁及び送風機のそれぞれと通信線を介して通信可能に接続し、これらの動作を制御する。また、制御基板は、図示しない通信線を介してタンクユニット５１の給湯コントローラ５４と通信可能に接続されている。
【００３４】
タンクユニット５１は、貯湯タンク５３、給湯コントローラ５４及び混合弁５６等を備える。これらの構成部品は、金属製の外装ケース内に収められている。
【００３５】
貯湯タンク５３は、ステンレス等の金属又は樹脂等で形成されている。貯湯タンク５３の外側には断熱材（図示せず）が配置されている。これにより、貯湯タンク５３内で、高温の湯（以下、高温水という。）を長時間に亘って保温することができる。高温水の温度は、例えば６０度又は７０度等である。
【００３６】
給湯コントローラ５４は、給湯機５を統括的に制御する制御装置である。給湯コントローラ５４は、ヒートポンプユニット５０の制御基板と図示しない通信線を介して通信可能に接続されている。また、給湯コントローラ５４は、通信線５９を介してリモコン５５と通信可能に接続されている。
【００３７】
図３に、給湯コントローラ５４の構成を示す。図３に示すように、給湯コントローラ５４は、制御部６１と、記憶部６２と、計時部６３と、通信部６４と、を備える。これら各部はバス６９を介して接続されている。
【００３８】
制御部６１は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備える。ＣＰＵは、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ等ともいう。制御部６１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、給湯コントローラ５４を統括制御する。
【００３９】
記憶部６２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置（補助記憶装置）としての役割を担う。記憶部６２は、制御部６１が各種処理を行うために使用する各種プログラム及びデータ、並びに、制御部６１が各種処理を行うことにより生成又は取得する各種データを記憶する。
【００４０】
計時部６３は、ＲＴＣを備えており、給湯コントローラ５４の電源がオフの間も計時を継続する計時デバイスである。
【００４１】
通信部６４は、制御部６１の制御の下、家屋Ｈ内に構築された前述の通信ネットワークを介して通信するための通信インタフェースを備える。通信部６４は、発電設備３のパワーコンディショナ３１及びルータ１２と通信ネットワークを介して通信する。また、通信部６４は、ルータ１２を介して広域ネットワークＮに接続し、広域ネットワークＮを介して電力サーバ１４と通信する。
【００４２】
また、通信部６４は、リモコン５５及びヒートポンプユニット５０の制御基板と通信するためのインタフェースを備える。通信部６４は、リモコン５５から操作指令を受信し、リモコン５５に表示データを送信する。また、通信部６４は、ヒートポンプユニット５０に動作指令を送信する。なお、給湯コントローラ５４は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、通信ネットワークに接続される仕様であってもよい。
【００４３】
通信部６４は、交流電流を計測するセンサであるＣＴ３と接続される。ＣＴ３は、分電盤９と給湯機５の間に配設された電力線Ｄ３に設置されており、分電盤９から給湯機５に供給される電力Ｐ３を計測する。この電力Ｐ３は、給湯機５において消費される電力に相当する。
【００４４】
図１に示した給湯機５の説明に戻る。リモコン５５は、給湯機５の運転状態及び貯湯状態等を表示してユーザに提示するための端末装置である。リモコン５５は、家屋Ｈにおける浴室、洗面所又は台所等に設置され、ユーザから沸上げ又は給湯等に関する操作入力を受け付ける。
【００４５】
リモコン５５は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ、押しボタン、タッチパネル又はタッチパッド等の入力デバイス、有機ＥＬディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の表示デバイス、及び、通信インタフェース等を備える。
【００４６】
沸上げ動作（沸上げ運転）の開始時には、貯湯タンク５３内の高温水は消費されており、貯湯タンク５３の下部には市水の温度に近い低温水が貯留している。図示しないポンプを作動させることで、この低温水がヒートポンプユニット５０の上述した第１の熱交換器へ入水され、冷媒との熱交換により昇温し、高温水となる。この高温水は貯湯タンク５３の上部に戻され、貯湯タンク５３内では、上部に高温水、下部に低温水が滞留して温度成層が形成され、高温水と低温水との間には温度境界層が生成される。
【００４７】
沸上げ量が増えて、高温水の領域が大きくなると貯湯タンク５３の下部に温度境界層が近づき、第１の熱交換器へ入水する水の温度（入水温度）が次第に上昇する。
【００４８】
貯湯タンク５３の上部には出湯管が接続されており、貯湯タンク５３からこの出湯管を介して出湯した高温水が、混合弁５６にて市水と混合される。これにより、ユーザが所望する温度（例えば４０℃）の湯水となって、例えば浴室、洗面所又は台所等に配設されたシャワー５７又は蛇口５８等の給湯端末に供給される。このとき、貯湯タンク５３では、上部から流出した高温水の体積分、水道圧により、下部に接続された給水管から市水が供給される。これにより、貯湯タンク５３内では温度境界層が上方へ移動する。高温水が少なくなると、給湯機５は、追加沸上げを行う。
【００４９】
機器７（機器７−１，７−２，…）は、例えば、エアコン、照明器、床暖房システム、冷蔵庫、ＩＨ（Induction Heating）調理器又はテレビ等の電気機器である。機器７−１，７−２，…は、家屋Ｈ（その敷地も含む）内に設置され、分電盤９により分岐された電力線Ｄ４，Ｄ５，…を介して、商用電力系統８及び発電設備３と電気的に接続されている。
【００５０】
ルータ１２は、広域ネットワークＮを介して電力サーバ１４と通信することができる装置であって、例えばブロードバンドルータである。給湯コントローラ５４及びパワーコンディショナ３１は、ルータ１２を介して、電力サーバ１４と通信する。
【００５１】
電力サーバ１４は、商用電力系統８によって各需要家に商用電源を提供する電気事業者によって運営されるサーバである。電力サーバ１４は、各需要家の需要地に設置された発電設備３のパワーコンディショナ３１と、広域ネットワークＮを介して通信可能に接続されている。
【００５２】
次に、図４を参照して、給湯システム１の機能的な構成について説明する。
【００５３】
図４に示すように、パワーコンディショナ３１は、機能的に、計測値取得部３０１と、指示取得部３０３と、指示情報送信部３０４と、電力出力部３０５と、余力電力計算部３０６と、余力情報送信部３０７と、表示制御部３０９と、を備える。これらの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、ＲＯＭ又は記憶部３６に格納される。そして、制御部３３において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部３６に記憶されたプログラムを実行することによって、各部の機能を実現する。
【００５４】
また、パワーコンディショナ３１は、計測ＤＢ（Database）３１０と、指示ＤＢ３２０と、を備える。計測ＤＢ３１０及び指示ＤＢ３２０は、記憶部３６の記憶領域に構築される。
【００５５】
計測値取得部３０１は、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐ１の計測値、及び、発電設備３から出力される電力Ｐ２の計測値を取得する。前述したように、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐ１は、電力線Ｄ１に配設されたＣＴ１によって計測される。また、発電設備３から出力される電力Ｐ２は、電力線Ｄ２に配設されたＣＴ２によって計測される。計測値取得部３０１は、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐ１の計測値を取得することで、発電電力Ｐａのうちの商用電力系統８に供給される逆潮電力（−Ｐ１）の計測値も取得することができる。
【００５６】
計測値取得部３０１は、ＣＴ１，ＣＴ２によって得られた電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を、定期的に又は必要に応じて通信部３７を介して取得する。計測値取得部３０１は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【００５７】
計測ＤＢ３１０は、計測値取得部３０１によって取得された電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を記憶する。計測ＤＢ３１０は、電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を計測値取得部３０１が取得する度に、取得された計測値を格納し、データベースを構築する。
【００５８】
図５に、計測ＤＢ３１０に記憶される計測データの具体例を示す。図５に示すように、計測ＤＢ３１０は、買電電力Ｐ１の電力量、出力電力Ｐ２の電力量、及び出力電力Ｐ２の位相角を時系列順に記憶する。電力量は、予め定められた時間に亘る電力の積算値である。位相角は、出力電力Ｐ２における電圧と電流との位相差であって、力率角ともいう。計測値取得部３０１は、電力計測装置４から電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を取得すると、電力Ｐ１，Ｐ２の電力量及び電力Ｐ２の位相角を計算し、電力量及び位相角を計測ＤＢ３１０に順次格納していく。
【００５９】
指示取得部３０３は、ＰＶパネル３０によって発電された電力の、商用電力系統８への供給を抑制する指示を取得する。商用電力系統８への電力の供給を抑制する指示とは、電力サーバ１４によって配信されるＰＶ抑制の指示（抑制指示）である。以下、電力サーバ１４によって配信される抑制指示について説明する。
【００６０】
電力サーバ１４は、特定の条件が満たされた場合に、発電設備３を所有する各需要家に対して、特定の期間における各需要家の発電設備３から商用電力系統８への電力の供給、すなわち逆潮流を抑制する指示を配信する。このように逆潮流を抑制する理由は、需要家から商用電力系統８へ多くの電力が供給されすぎて、商用電力系統８の需給バランスが崩れることを防止するためである。以下では、電力サーバ１４によって配信される逆潮流を抑制する指示を「抑制指示」といい、発電設備３の出力を制御して逆潮流を抑制することを「ＰＶ抑制」という。ＰＶ抑制は、「出力抑制」又は「出力制御」等ともいう。
【００６１】
具体的に説明すると、電力サーバ１４は、各需要家の発電設備３が設置された場所における天気予報、日射量及び日照時間等の気象情報を気象事業者から取得し、ＰＶ抑制のスケジュールを作成する。そして、電力サーバ１４は、作成したスケジュールに従って、ＰＶ抑制を実施する日の前日までに、抑制指示を各需要家へ配信する。ＰＶ抑制の実施期間は、通常、商用電力系統８の需給状況に対して発電設備３による発電電力が過剰となる期間、例えば多くの日射量が見込まれる晴天時の昼間の時間帯である。なお、ＰＶ抑制を実施する必要がない日には、電力サーバ１４は、抑制指示を配信しない。
【００６２】
電力サーバ１４によって配信される抑制指示は、ＰＶ抑制を実施する特定の期間を示す時間情報と、ＰＶ抑制時における発電設備３の出力制限の指示値を示す指示値情報と、を含んでいる。具体的に説明すると、抑制指示は、ＰＶ抑制を実施する特定の期間として、特定の日における特定の時間帯、すなわちＰＶ抑制を実施する年月日と時刻（開始時刻及び終了時刻）との情報を指定する。
【００６３】
また、抑制指示は、ＰＶ抑制時における発電設備３の出力制限の指示値として、発電設備３のパワーコンディショナ３１から家屋Ｈの分電盤９へ出力される電力の、発電設備３による発電電力の定格値に対する割合（％）を指定する。ここで、発電設備３の発電電力の定格値とは、発電設備３が適正な条件の下で安全に出力可能な最大の電力値を意味し、具体的にはＰＶパネル３０の定格容量とパワーコンディショナ３１の定格容量とのうちの小さい方に相当する。
【００６４】
図６に、電力サーバ１４によって配信される抑制指示の具体例を示す。図６中の実線Ｌａは、ＰＶ抑制が指示されなかった場合における発電設備３による発電電力の推移を表しており、日射量が多くなる正午をピークとして昼間に大きな値を示す。これに対して、図６中の破線Ｌｐは、抑制指示によって指定される発電設備３の出力制限の指示値の推移を表している。
【００６５】
図６の例では、９時から１１時まで及び１３時から１５時までの時間帯で、発電設備３から出力される電力を定格値の４０％（例えば５．０ｋＷの定格値に対して２．０ｋＷ）に抑制することが指定されている。また、１１時から１３時までの時間帯で、発電設備３から出力される電力を定格値の０％に抑制する、すなわち発電設備３によって発電された電力を全く出力しないことが指定されている。言い換えると、指示値が１００％未満となる９時から１５時までの時間帯において、発電設備３から出力される電力は抑制される。これに対して、指示値が１００％となる０時から９時まで及び１５時から２４時までの時間帯では、発電設備３から出力される電力は実質的に抑制されない。
【００６６】
抑制指示は、ＰＶ抑制のスケジュールを例えば３０分単位で指定し、また、発電設備３の出力の指示値を例えば１％単位で指定する。なお、抑制指示は、指示値を、発電電力の定格値に対する割合の代わりに、電力の単位（例えばｋＷ単位）で指定してもよい。例えば図６に示したように、４０％の指示値が２．０ｋＷの出力電力に対応し、０％の指示値が０ｋＷの出力電力に対応する場合、抑制指示は、発電設備３から出力される電力の指示値として、２．０ｋＷ及び０ｋＷのように指定してもよい。
【００６７】
以下では、指示値を電力の単位で表した値を、「指示電力」という。指示電力は、指示値が割合で指定された場合には、発電電力の定格値に指示値を乗じた値に相当し、指示値が電力で指定された場合には、指示値そのものに相当する。
【００６８】
電力サーバ１４が抑制指示を配信すると、指示取得部３０３は、配信された抑制指示を、広域ネットワークＮ及び通信部３７を介して取得する。指示取得部３０３は、抑制指示を取得すると、取得した抑制指示によって指定されるスケジュール及び指示値等のＰＶ抑制の内容を、指示ＤＢ３２０に格納する。指示取得部３０３は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【００６９】
図４に戻って、指示ＤＢ３２０は、指示取得部３０３によって取得された抑制指示の内容を記憶する。抑制指示の内容とは、具体的には抑制指示によって指定されるＰＶ抑制のスケジュール及び指示値である。指示ＤＢ３２０は、指示取得部３０３が電力サーバ１４から抑制指示を取得する度に、記憶されたＰＶ抑制のスケジュール及び指示値を更新していく。
【００７０】
指示情報送信部３０４は、指示取得部３０３が抑制指示を取得した場合、抑制指示の内容を示す指示情報を給湯機５に送信する。抑制指示の内容とは、具体的には、ＰＶ抑制が指示された旨、及びその日時等である。指示情報送信部３０４は、指示取得部３０３が抑制指示を取得した場合、このような抑制指示の内容を示す指示情報を生成する。そして、指示情報送信部３０４は、生成した指示情報を、ＰＶ抑制の実施日の前日の２３時までに、家屋Ｈ内に構築された通信ネットワークを介して給湯機５に送信する。指示情報送信部３０４は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【００７１】
電力出力部３０５は、指示取得部３０３が抑制指示を取得した場合、抑制指示によって定められる期間において、ＰＶパネル３０によって発電された電力のうちの、発電された電力より少ない電力を出力する。抑制指示によって定められる期間とは、抑制指示によって指示されたＰＶ抑制の実施期間である。電力出力部３０５は、ＰＶ抑制の実施期間が到来すると、インバータ３２を制御することにより、ＰＶパネル３０からパワーコンディショナ３１に供給された発電電力のうちの電力線Ｄ２に出力される電力を抑制する。その結果、電力線Ｄ２にはＰＶパネル３０によって発電された電力のうちの全ては出力されず、発電された電力より少ない電力が出力され、残りの電力は出力されない。なお、発電された電力より少ない電力が出力されることは、電力が全く出力されないことを含むものとして説明する。電力出力部３０５は、制御部３３がインバータ３２と協働することによって実現される。
【００７２】
電力出力部３０５は、出力電力を抑制する方法として、進相位相制御を実行する。具体的に説明すると、電力出力部３０５は、電力の位相を制御することによって、出力する電力を抑制する。言い換えると、電力出力部３０５は、ＰＶ抑制の実施期間において、電流の位相を電圧の位相からずらすことで、出力される有効電力を減少させる。
【００７３】
図７に、ＰＶ抑制時におけるパワーコンディショナ３１からの出力電力の推移を示す。図７中の一点鎖線Ｌｃは、家屋Ｈの総消費電力の推移を表しており、一般的に家庭における消費電力量が多くなる午後から夕方にかけて大きな値を示す。これに対して、図７中の太い実線Ｌ２は、ＰＶパネル３０によって発電された電力のうちパワーコンディショナ３１から出力された電力、すなわち電力線Ｄ２を流れる電力Ｐ２の推移を表している。
【００７４】
図７に示す例において、ＰＶ抑制が実施されない期間Ｔ１及びＴ４では、電力出力部３０５は、パワーコンディショナ３１からの出力を抑制しない。そのため、太い実線Ｌ２で表されるパワーコンディショナ３１からの出力電力Ｐ２は、細い実線Ｌａで表されるパワーコンディショナ３１による出力可能な発電電力と等しくなる。このパワーコンディショナ３１による出力可能な発電電力は、ＰＶパネル３０において発電された電力（パネル発電電力）に規定の変換効率を乗じて得られた電力である。以下では、ＰＶパネル３０によって発電された電力（発電電力）であって、パワーコンディショナ３１から出力可能な電力をＰａと表して、パワーコンディショナ３１から実際に出力された電力（出力電力）Ｐ２と区別する。また、パワーコンディショナ３１による出力可能な発電電力Ｐａを、単に「発電電力Ｐａ」等という。
【００７５】
これに対して、ＰＶ抑制が実施される期間Ｔ２及びＴ３では、電力出力部３０５は、パワーコンディショナ３１からの出力を抑制する。そのため、太い実線Ｌ２で表される出力電力Ｐ２は、細い実線Ｌａで表される発電電力Ｐａよりも小さくなる。
【００７６】
より詳細に説明すると、ＰＶ抑制が実施される期間Ｔ２及びＴ３のうち、期間Ｔ２では、一点鎖線Ｌｃで表される家屋Ｈの総消費電力Ｐｃが、破線Ｌｐで表される指示電力（２．０ｋＷ）より小さい。この場合、電力出力部３０５は、太い実線Ｌ２で表されるように、パワーコンディショナ３１からの出力電力Ｐ２を、指示電力まで抑制する。電力出力部３０５のこのような動作モードを「出力抑制モード」という。
【００７７】
これに対して、ＰＶ抑制が実施される期間Ｔ２及びＴ３のうち、期間Ｔ３では、一点鎖線Ｌｃで表される家屋Ｈの総消費電力Ｐｃが、破線Ｌｐで表される指示電力（２．０ｋＷ）より大きい。この場合、電力出力部３０５は、太い実線Ｌ２で表されるように、パワーコンディショナ３１からの出力電力Ｐ２を、指示電力までではなく、総消費電力Ｐｃに等しい電力までしか抑制しない。ただし、例えば図７中の１５時直前の期間のように、発電電力Ｐａが総消費電力Ｐｃより小さい期間では、電力出力部３０５は、出力電力Ｐ２を、発電電力Ｐａに等しくなるように抑制する。電力出力部３０５のこのような動作モードを「逆潮流ゼロモード」という。
【００７８】
図７下部に、期間Ｔ２に含まれる時刻ｔ１及び期間Ｔ３に含まれる時刻ｔ２における、発電電力Ｐａと損失電力との関係を示す。ここで、損失電力とは、発電ロスであって、ＰＶパネル３０によって発電されたにも拘わらずパワーコンディショナ３１から出力されない電力（Ｐａ−Ｐ２）である。期間Ｔ２に含まれる時刻ｔ１（出力抑制モード）では、出力電力Ｐ２が指示電力まで抑制されるため、損失電力は比較的大きくなる。これに対して、期間Ｔ３に含まれる時刻ｔ２（逆潮流ゼロモード）では、出力電力Ｐ２が総消費電力Ｐｃに等しい電力までしか抑制されないため、発電設備３の損失電力は比較的小さくなる。このため、ＰＶ抑制時において、指示電力を超えるように総消費電力Ｐｃを増加させれば、損失電力を低減させることができる。
【００７９】
また、期間Ｔ２に含まれる時刻ｔ１（出力抑制モード）では、指示電力まで抑制された出力電力Ｐ２は総消費電力Ｐｃよりも大きいため、その差分（Ｐ２−Ｐｃ）に相当する電力が余剰電力として余る。この余剰電力は、逆潮電力として商用電力系統８に売電される。これに対して、期間Ｔ３に含まれる時刻ｔ２では、出力電力Ｐ２と総消費電力Ｐｃとが等しいため、買電も売電も発生しない。
【００８０】
図４に戻って、余力電力計算部３０６は、余力電力を計算する。余力電力とは、ＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐａのうち、パワーコンディショナ３１が出力可能な電力の余力である。言い換えると、余力電力は、ＰＶ抑制の実施期間において、給湯機５を含む家屋Ｈ内の機器が消費可能であるにも拘わらず、出力抑制によりパワーコンディショナ３１から出力されていない電力である。具体的に説明すると、余力電力は、図７下部に示した損失電力に相当する。余力電力計算部３０６は、制御部３３における発電電力計算部３４によって実現される。
【００８１】
余力電力計算部３０６は、ＰＶ抑制の実施期間におけるＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐａと電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２との差に基づいて、余力電力を計算する。ここで、ＰＶパネル３０による発電電力Ｐａは、ＰＶ抑制が実施されている間は、直接計測することができない。そのため、余力電力計算部３０６は、発電電力Ｐａを取得するために、ＰＶ抑制の実施期間より前の期間における出力電力Ｐ２の位相角を用いる。
【００８２】
具体的に説明すると、余力電力計算部３０６は、ＰＶ抑制の実施期間より前において電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２の力率を、発電電力Ｐａの定格値に乗じることによって、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａを計算する。出力電力Ｐ２の力率は、出力電力Ｐ２における電圧と電流との位相差から計算することで得られる。発電電力Ｐａの定格値は、前述したように、発電設備３が適正な条件の下で安全に出力可能な最大の電力値である。発電電力Ｐａの定格値は、ＲＯＭ又は記憶部３６等に予め記憶されている。
【００８３】
余力電力計算部３０６は、計測ＤＢ３１０に記憶された位相角のデータを参照して、ＰＶ抑制の実施期間が開始される直前の予め定められた期間における位相角の平均値を計算する。予め定められた期間は、例えば５分又は１０分等である。そして、余力電力計算部３０６は、位相角の平均値の余弦を計算することで出力電力Ｐ２の力率を計算し、得られた力率を発電電力Ｐａの定格値に乗じることによって、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａの推定値を計算する。
【００８４】
余力電力計算部３０６は、計算した発電電力Ｐａから、ＰＶ抑制の実施期間において電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２を減じることによって、余力電力を計算する。ＰＶ抑制の実施期間における出力電力Ｐ２は、計測値取得部３０１によって計測値として取得することができる。余力電力計算部３０６は、発電電力Ｐａの推定値と出力電力Ｐ２の計測値との差を、余力電力と計算する。例えば、発電電力Ｐａの定格値が６．０ｋＷ、力率が０．９、及び出力電力Ｐ２の計測値が４．０ｋＷである場合、１．４ｋＷ（＝６．０ｋＷ×０．９−４．０ｋＷ）の電力が余力電力として計算される。
【００８５】
余力情報送信部３０７は、余力電力計算部３０６によって計算された余力電力を示す余力情報を給湯機５に送信する。具体的に説明すると、余力情報送信部３０７は、ＰＶ抑制の実施期間において、余力電力計算部３０６によって計算された余力電力を予め定められた期間で平均化し、平均化した余力電力を示す余力情報を生成する。予め定められた期間は、例えば３０分等である。そして、余力情報送信部３０７は、生成された余力情報を、家屋Ｈ内に構築された通信ネットワークを介して給湯機５に送信する。余力情報送信部３０７は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【００８６】
表示制御部３０９は、通信部３７を介して図示しないユーザインターフェースと通信し、状況に応じた表示画面をユーザインターフェースの表示デバイスに表示する。表示制御部３０９は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【００８７】
図８に、パワーコンディショナ３１による表示画面の一例を示す。表示制御部３０９は、計測ＤＢ３１０に記憶された計測値、及び電力出力部３０５による抑制処理の結果に基づいて、現在の発電量、及びＰＶ抑制時にパワーコンディショナ３１によって抑制された抑制量等を、ユーザインターフェースの表示部４０に表示する。
【００８８】
次に、給湯コントローラ５４の機能的な構成について説明する。図４に示すように、給湯コントローラ５４は、機能的に、指示情報取得部６０１と、計画生成部６０２と、余力情報取得部６０５と、沸上げ部６０４と、表示制御部６０８と、操作受付部６０９と、を備える。これらの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、ＲＯＭ又は記憶部６２に格納される。そして、制御部６１において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部６２に記憶されたプログラムを実行することによって、各部の機能を実現する。
【００８９】
また、給湯コントローラ５４は、学習ＤＢ６１０を備える。学習ＤＢ６１０は、記憶部６２内の記憶領域に構築される。
【００９０】
指示情報取得部６０１は、パワーコンディショナ３１から送信された指示情報を取得する。指示情報は、指示情報送信部３０４によって送信された、ＰＶ抑制が指示された旨、及びその日時等の情報である。指示情報取得部６０１は、指示情報を家屋Ｈ内に構築された通信ネットワークを介して取得する。指示情報取得部６０１は、制御部６１が通信部６４と協働することによって実現される。
【００９１】
計画生成部６０２は、指示情報取得部６０１が指示情報を取得すると、指示情報に基づいて、沸上げ計画を生成する。沸上げ計画とは、沸上げ運転の開始時刻、終了時刻、沸上げ時間、沸上げ量、及び沸上げ能力等を定めたものである。計画生成部６０２は、１日のうちの予め定められた時刻（例えば２３時）が到来すると、学習ＤＢ６１０を参照して、翌日の沸上げ計画を生成する。生成された計画は、ＲＡＭ又は記憶部６２等に記憶される。計画生成部６０２は、制御部６１が記憶部６２と協働することによって実現される。
【００９２】
学習ＤＢ６１０は、前日までの湯の沸上げ量及び使用量（給湯量）等のデータを格納したデータベースである。計画生成部６０２は、学習ＤＢ６１０に記憶された前日までの沸上げ量及び使用量等を参照して、翌日に使用される湯の量を予測する。そして、制御部６１は、予測される翌日の湯の使用量と貯湯タンク５３に残った湯の量とから、目標となる沸上げ量を決定する。
【００９３】
沸上げ量を決定すると、計画生成部６０２は、湯を沸き上げる時刻を決定する。通常、給湯機５は、買電単価が安くなる夜間に１日間に必要な量の湯を沸き上げて、夜間以外の時間には湯量が不足した場合に限り湯を沸き上げる。そのため、計画生成部６０２は、翌日にＰＶ抑制が実施されない場合、沸上げ計画として、決定した沸上げ量の湯の全てを夜間に沸き上げる計画を生成する。
【００９４】
これに対して、翌日にＰＶ抑制が実施される場合には、ＰＶ抑制が実施される昼間にも沸上げ運転を実行することで、ＰＶ抑制中に発生する損失電力を低減させることができる。そのため、指示情報取得部６０１が翌日にＰＶ抑制が実施される旨の指示情報を取得した場合、計画生成部６０２は、沸上げ計画として、決定した沸上げ量の湯の一部を夜間に沸き上げ、残りを昼間のＰＶ抑制中に沸き上げる計画を生成する。
【００９５】
図９に、沸上げ運転を夜間から昼間にシフトする計画を模式的に示す。翌日にＰＶ抑制を実施しない場合には、計画生成部６０２は、図９において点線で示される部分を含む夜間の時間帯で、目標となる沸上げ量の湯の全てを夜間に沸き上げる計画を生成する。これに対して、翌日にＰＶ抑制が実施される場合には、計画生成部６０２は、翌日にＰＶ抑制を実施しない場合には夜間に実行すべき沸上げ運転の一部分（図９において破線で示す部分）を、昼間にシフトする計画を生成する。
【００９６】
図４に戻って、沸上げ部６０４は、ヒートポンプユニット５０の制御基板と通信し、ヒートポンプユニット５０を制御することにより、湯を沸き上げる。湯を沸き上げるとは、貯湯タンク５３内の低温水がヒートポンプユニット５０によって高温水に沸き上げられ、高温水が貯湯タンク５３に供給されることを意味する。沸上げ部６０４は、制御部６１が計時部６３及び通信部６４と協働することによって実現される。
【００９７】
具体的に説明すると、沸上げ部６０４は、計画生成部６０２によって生成された沸上げ計画に従って、湯を沸き上げる。具体的に説明すると、翌日にＰＶ抑制が実施される指示情報を指示情報取得部６０１が取得していない場合、沸上げ部６０４は、計画生成部６０２によって生成された夜間沸上げ計画に従って、目標となる沸上げ量の湯の全てを夜間に沸き上げる。
【００９８】
これに対して、翌日にＰＶ抑制が実施される指示情報を指示情報取得部６０１が取得した場合、沸上げ部６０４は、指示情報によって定められるＰＶ抑制の実施期間より前の夜間に第１の量の湯を沸き上げ、ＰＶ抑制の実施期間である昼間において、余力電力に応じた能力で第２の量の湯を沸き上げる。第１の量は、夜間沸上げ計画において決められた夜間の沸上げ量である。第２の量は、昼間沸上げ計画において決められた昼間の沸上げ量であって、目標となる沸上げ量から第１の量を減じた量に相当する。このように、沸上げ部６０４は、計画生成部６０２によって生成された夜間沸上げ計画と昼間沸上げ計画に従って、目標となる沸上げ量の湯を２回に分けて沸き上げる。
【００９９】
余力情報取得部６０５は、抑制指示によって定められる期間において、パワーコンディショナ３１から余力情報を取得する。余力情報は、余力情報送信部３０７によって送信された、ＰＶ抑制の実施期間におけるＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐａと電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２との差に基づく情報であって、具体的には発電設備３の余力電力を示す情報である。余力情報取得部６０５は、余力情報を家屋Ｈ内に構築された通信ネットワークを介して取得する。余力情報取得部６０５は、制御部６１が通信部６４と協働することによって実現される。
【０１００】
沸上げ部６０４は、余力情報取得部６０５が余力情報を取得すると、余力電力に応じた能力、言い換えるとＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐａと電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２との差に応じた能力で、湯を沸き上げる。
【０１０１】
ここで、能力（以下、「沸上げ能力」という。）とは、給湯機５がいかに高速に湯を沸き上げることができるかを示す指標である。沸上げ能力は、沸上げレベルともいう。給湯機５には、予め複数段階の沸上げ能力が設定されている。沸上げ能力が高いほど、所望の温度の湯を沸き上げる時間を短縮することができ、給湯機５の消費電力は増加する。沸上げ能力が低いほど、所望の温度の湯を沸き上げる時間が増加し、給湯機５の消費電力は減少する。沸上げ部６０４は、ヒートポンプユニット５０における圧縮機の駆動周波数を制御し、圧縮機からの単位当たりの送り出し量を変化させることで、沸上げ能力を変更する。
【０１０２】
余力電力に応じた能力とは、給湯機５における消費電力の増加量が余力電力より小さい範囲で設定可能な沸上げ能力を意味する。言い換えると、沸上げ部６０４は、余力情報取得部６０５が余力情報を取得すると、給湯機５における消費電力を余力電力より小さい量だけ増大させて、湯を沸き上げる。具体的に説明すると、沸上げ部６０４は、取得された余力情報によって示される余力電力から予め定められたマージンの値を減じた電力を、給湯機５において消費を増やすことが可能な上限電力として計算する。例えば、余力電力が１．０ｋＷであって、マージンが０．２ｋＷである場合には、沸上げ部６０４は、上限電力を０．８ｋＷと計算する。
【０１０３】
沸上げ部６０４は、給湯機５において消費電力の増加量が上限電力未満になるように、沸上げ能力を決定する。例えば、給湯機５が待機状態にあって、電力を消費していない場合には、沸上げ部６０４は、給湯機５において０ｋＷからの消費電力の増加量が上限電力より小さく且つ最大となる沸上げ能力を決定する。また、給湯機５が沸上げ運転中であって、既に電力を消費している場合には、沸上げ部６０４は、給湯機５において現在の消費電力からの増加量が上限電力より小さく且つ最大となる沸上げ能力を決定する。
【０１０４】
また、沸上げ部６０４は、湯を沸き上げている最中に余力電力が予め定められた閾値より小さくなると、給湯機５の消費電力を減少させる。言い換えると、沸上げ部６０４は、余力電力が減少すると、余力電力の減少に合わせて沸上げ能力を下げる。例えば、沸上げ部６０４は、湯を沸き上げている最中に余力電力が閾値より小さくなると、買電の発生を抑えるために、沸上げ能力を可能な範囲で（例えば１段階又は２段階等）下げる。閾値は、買電の発生をどの程度許容するかに応じて適宜設定することができる。
【０１０５】
このように余力電力に応じて沸上げ能力を変更することにより、商用電力系統８からの買電が発生せず、且つ、余力電力を最大限に有効に活用することができる。
【０１０６】
表示制御部６０８は、通信部６４を介してリモコン５５と通信し、状況に応じた表示画面をリモコン５５の表示デバイスに表示する。操作受付部６０９は、通信部６４を介してリモコン５５と通信し、ユーザがリモコン５５を操作して入力した情報を受け付ける。表示制御部６０８及び操作受付部６０９は、それぞれ制御部６１が通信部６４と協働することによって実現される。
【０１０７】
図１０及び図１１に、ＰＶ抑制時にリモコン５５に表示される表示画面の具体例を示す。表示制御部６０８は、ＰＶ抑制が実施されている期間において、図１０及び図１１に示すように、現在の設定温度、貯湯量、及び沸上げ能力のレベル等の給湯機５に関する情報、並びに、現在の発電出力量、抑制量及び負荷等の電力に関する情報を、各種操作ボタンと共に表示する。なお、負荷とは、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃである。
【０１０８】
図１０に示すように、現在の負荷が発電出力量と抑制量との和より小さい場合、余力電力が存在している。余力電力によって給湯機５の沸上げ能力を上げることができる場合、表示制御部６０８は、「沸上げ能力をレベル４まで上げられます。」とのメッセージを表示する。これにより、表示制御部６０８は、給湯機５が消費可能な電力に余力があることをユーザに報知し、沸上げ能力を上げることをユーザに促す。
【０１０９】
これに対して、図１１に示すように、現在の負荷が発電出力量を超えている場合、余力電力は存在せず、買電が発生している。この場合、表示制御部６０８は、「買電が発生しています。沸上げ能力をレベル２に下げることで買電を回避できます。」とのメッセージを表示する。これにより、表示制御部６０８は、買電が発生していることをユーザに報知し、沸上げ能力を下げることをユーザに促す。
【０１１０】
図１０又は図１１に示した表示画面において、ユーザは、給湯機５の沸上げ能力を上げる又は下げるボタンを選択することで、操作を入力することができる。操作受付部６０９は、ユーザによって入力された沸上げ能力を上げる又は下げる操作をリモコン５５から受け付ける。沸上げ部６０４は、操作受付部６０９によって受け付けられた操作に従って、給湯機５の沸上げ能力を変更する。
【０１１１】
以上のように構成された給湯システム１において実行される処理の流れについて、図１２から図１７を参照して、説明する。
【０１１２】
図１２に、給湯システム１において実行される処理の概要を示す。図１２は、一回のＰＶ抑制の指示が電力サーバ１４から配信されてからそのＰＶ抑制の実施が終了するまでの、電力サーバ１４、発電設備３のパワーコンディショナ３１及び給湯機５の給湯コントローラ５４によって実行される処理の流れを示している。もし複数回のＰＶ抑制の指示が電力サーバ１４から配信された場合には、複数回のＰＶ抑制のそれぞれについて、図１２に示す処理が並列に実行される。
【０１１３】
電力サーバ１４は、ＰＶ抑制を実施することが決定し、そのスケジュール及び詳細な内容が確定すると、ＰＶ抑制の指示（抑制指示）を各需要家に配信する（ステップＳ１）。電力サーバ１４から抑制指示が配信されると、パワーコンディショナ３１は、配信された抑制指示の取得処理を実行する（ステップＳ２）。図１３に、ステップＳ２において実行される抑制指示取得処理の詳細を示す。
【０１１４】
図１３に示す抑制指示取得処理において、パワーコンディショナ３１の制御部３３は、電力サーバ１４から配信された抑制指示を、広域ネットワークＮを介して取得する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、制御部３３は、指示取得部３０３として機能する。
【０１１５】
ステップＳ２１において、制御部３３は、電力サーバ１４から抑制指示が配信されたタイミングで、抑制指示を取得してもよい。或いは、制御部３３は、１日１回又は２回等のように予め定められたタイミングが到来すると、自ら電力サーバ１４にアクセスすることにより、電力サーバ１４から抑制指示を取得してもよい。
【０１１６】
抑制指示を取得すると、制御部３３は、ＰＶ抑制が実施される日の前日まで待機する（ステップＳ２２）。そして、ＰＶ抑制が実施される日の前日になると、制御部３３は、発電電力の定格値から、取得した抑制指示によって定められる指示電力を減じた値が、予め定められた閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０１１７】
判定の結果、発電電力の定格値から指示電力を減じた値が閾値を超えている場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、制御部３３は、取得した抑制指示の内容を示す指示情報を給湯機５に送信する（ステップＳ２４）。具体的に説明すると、制御部３３は、ＰＶ抑制が指示された旨、及びその日時等を示す指示情報を生成し、給湯機５に送信する。ステップＳ２２からステップＳ２４において、制御部３３は、指示情報送信部３０４として機能する。
【０１１８】
これに対して、発電電力の定格値から指示電力を減じた値が閾値を超えていない場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、制御部３３は、指示情報を送信しない。発電電力の定格値から指示電力を減じた値が閾値を超えていない場合、損失電力が相対的に大きくなく、ＰＶ抑制中に給湯機５が沸上げ運転を実行する必要がないと見積もられるからである。以上により、図１３に示した抑制指示取得処理は終了する。
【０１１９】
図１２に戻って、ステップＳ２４においてパワーコンディショナ３１が指示情報を送信した場合、給湯コントローラ５４は、送信された指示情報を取得する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、給湯コントローラ５４の制御部６１は、指示情報取得部６０１として機能する。
【０１２０】
指示情報を取得すると、給湯コントローラ５４は、取得した指示情報に従って、沸上げ計画処理を実行する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、給湯コントローラ５４の制御部６１は、計画生成部６０２として機能する。図１４に、ステップＳ４において実行される沸上げ計画生成処理の詳細を示す。
【０１２１】
図１４に示す沸上げ計画生成処理において、給湯コントローラ５４の制御部６１は、前日の湯量を学習し（ステップＳ４１）、学習ＤＢ６１０を更新する。湯量とは、例えば沸上げ量及び使用量等である。そして、制御部６１は、学習ＤＢ６１０に記憶された学習結果に基づいて、沸上げ量を決定する（ステップＳ４２）。
【０１２２】
具体的に説明すると、制御部６１は、学習ＤＢ６１０に記憶された前日までの沸上げ量と使用量とから、翌日に使用される湯の量を予測する。そして、制御部６１は、予測される翌日の湯の使用量と貯湯タンク５３に残った湯の量とから、沸上げ量を決定する。
【０１２３】
沸上げ量を決定すると、制御部６１は、パワーコンディショナ３１から取得した指示情報に基づいて、翌日にＰＶ抑制が実施されるか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【０１２４】
仮に、翌日にＰＶ抑制が指示された旨の指示情報を予め定められた時刻（例えば２３時）までにパワーコンディショナ３１から取得していない場合、制御部６１は、翌日にＰＶ抑制が実施されないと判定する（ステップＳ４３；ＮＯ）。この場合、制御部６１は、沸上げ計画として、夜間沸上げ計画を生成し（ステップＳ４４）、昼間沸上げ計画については生成しない。言い換えると、制御部６１は、翌日にＰＶ抑制が実施されない場合、決定した沸上げ量の湯の全てを夜間に沸き上げる計画を生成する。
【０１２５】
これに対して、翌日にＰＶ抑制が指示された旨の指示情報を予め定められた時刻までに取得した場合、制御部６１は、翌日にＰＶ抑制が実施されると判定する（ステップＳ４３；ＹＥＳ）。この場合、制御部６１は、沸上げ計画として、夜間沸上げ計画及び昼間沸上げ計画を生成する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。言い換えると、制御部６１は、沸上げ計画として、決定した沸上げ量の湯の一部を夜間に沸き上げ、残りを昼間のＰＶ抑制中に沸き上げる計画を生成する。以上により、図１４に示した沸上げ計画生成処理は終了する。
【０１２６】
図１２に戻って、給湯コントローラ５４は、沸上げ計画を生成すると、生成した計画に従って、夜間沸上げを実行する（ステップＳ５）。具体的に説明すると、給湯コントローラ５４は、ステップＳ４４又はステップＳ４５において生成した夜間沸上げ計画に従って、計画された時刻に計画された量の湯を沸き上げる。ステップＳ５において、給湯コントローラ５４の制御部６１は、沸上げ部６０４として機能する。
【０１２７】
なお、夜間沸上げを実行している最中、表示制御部６０８は、沸上げ中であることを示すメッセージ又は画像等を、リモコン５５に表示する。また、夜間沸上げが終了すると、表示制御部６０８は、その旨を示すメッセージ又は画像等をリモコン５５に表示する。
【０１２８】
その後、ＰＶ抑制が開始される時刻が到来すると、パワーコンディショナ３１は、発電電力の出力抑制を実行する（ステップＳ６）。図１５に、ステップＳ６において実行されるパワーコンディショナ３１の出力抑制処理の詳細を示す。この出力抑制処理は、電力サーバ１４から取得した抑制指示によって定められるＰＶ抑制の開始時刻が到来すると、開始する。
【０１２９】
図１５に示す出力抑制処理が開始すると、パワーコンディショナ３１の制御部３３は、ＣＴ１及びＣＴ２によって取得された電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を取得する（ステップＳ６０１）。そして、制御部３３は、取得した電力Ｐ１，Ｐ２の計測値に基づいて、パワーコンディショナ３１から出力される電力の位相を制御することにより、出力電力Ｐ２を抑制する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０１において、制御部３３は計測値取得部３０１として機能し、ステップＳ６０２において、制御部３３は電力出力部３０５として機能する。図１６に、ステップＳ６０２において実行される位相制御処理の詳細を示す。
【０１３０】
図１６に示す位相制御処理において、制御部３３は、第１に、現在の出力電力Ｐ２が指示電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ６２１）。例えば現在の天気が曇り又は雨であって太陽光による発電量がそもそも小さい場合のように、現在の出力電力Ｐ２が指示電力より大きくない場合（ステップＳ６２１；ＮＯ）、パワーコンディショナ３１からの出力電力Ｐ２を抑制する必要がない。そのため、制御部３３は、出力抑制しない（ステップＳ６２２）。この場合、パワーコンディショナ３１の出力可能な発電電力は全て家屋Ｈ又は商用電力系統８に供給される。
【０１３１】
一方、パワーコンディショナ３１からの現在の出力電力Ｐ２が指示電力より大きいと判定した場合（ステップＳ６２１；ＹＥＳ）、制御部３３は、第２に、現在の買電電力Ｐ１が正か否か、すなわち商用電力系統８から買電しているか否かを判定する（ステップＳ６２３）。
【０１３２】
買電されていないと判定した場合（ステップＳ６２３；ＮＯ）、制御部３３は、出力抑制モードで出力電力Ｐ２を抑制する（ステップＳ６２４）。出力抑制モードは、抑制指示により指示された制限値まで、パワーコンディショナ３１からの出力電力Ｐ２を抑制するモードである。この場合は、例えば図７に示した期間Ｔ２のように、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃが制限値よりも小さくて余剰電力が生じている場合に相当する。
【０１３３】
買電されていると判定した場合（ステップＳ６２３；ＹＥＳ）、制御部３３は、逆潮流ゼロモードで出力電力Ｐ２を抑制する（ステップＳ６２５）。逆潮流ゼロモードは、逆潮電力が極力ゼロに近づくように、出力電力Ｐ２を調整するモードである。この場合は、例えば図７に示した期間Ｔ３のように、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃが指示電力よりも大きい場合に相当する。この場合、制御部３３は、出力電力Ｐ２を総消費電力Ｐｃに等しくなるように調整する。これにより、買電電力（逆潮電力）Ｐ１が極力ゼロになり、買電も売電も発生しないようになる。
【０１３４】
ステップＳ６２２，Ｓ６２４，Ｓ６２５の処理を実行した後、制御部３３は、計測ＤＢ３１０を更新する（ステップＳ６２６）。制御部３３は、例えば出力抑制モード又は逆潮流ゼロモードで出力抑制した場合には、出力抑制後の電力Ｐ１，Ｐ２の計測値、及び位相角のデータで計測ＤＢ３１０を更新する。以上により、図１６に示した位相制御処理は終了する。
【０１３５】
図１５に戻って、電力の位相を制御することでパワーコンディショナ３１から出力される電力を抑制すると、制御部３３は、ＰＶ抑制の開始又は前回の余力電力計算時から集計時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６０３）。集計時間とは、余力電力を計算するための時間であって、例えば３分又は５分等に設定される。
【０１３６】
集計時間が経過していない場合（ステップＳ６０３；ＮＯ）、制御部３３は、処理をステップＳ６０１に戻す。集計時間が経過するまで、制御部３３は、電力Ｐ１，Ｐ２の計測値を取得し、出力電力Ｐ２を抑制する処理を繰り返す。
【０１３７】
集計時間が経過すると（ステップＳ６０３；ＹＥＳ）、制御部３３は、余力電力の計算処理に移行する。具体的に説明すると、制御部３３は、出力抑制前における位相角の平均値を計算する（ステップＳ６０４）。具体的に説明すると、制御部３３は、計測ＤＢ３１０に記憶された位相角のデータを参照して、ＰＶ抑制の実施期間が開始される直前の予め定められた期間（例えば５分又は１０分等）における位相角の平均値を計算する。
【０１３８】
出力抑制前における位相角の平均値を計算すると、制御部３３は、計算結果に基づいて、発電電力を計算する（ステップＳ６０５）。具体的に説明すると、制御部３３は、位相角の平均値の余弦を計算することで出力電力Ｐ２の力率を計算し、得られた力率を発電電力Ｐａの定格値に乗じる。これにより、制御部３３は、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａの推定値を計算する。
【０１３９】
発電電力Ｐａを計算すると、制御部３３は、計算された発電電力Ｐａの推定値から出力電力Ｐ２の計測値を減じることで、余力電力を計算する（ステップＳ６０６）。これにより、制御部３３は、ＰＶ抑制の実施期間において、給湯機５を含む家屋Ｈ内の機器が消費可能であるにも拘わらず、パワーコンディショナ３１から出力されていない電力を見積もる。ステップＳ６０３からステップＳ６０６において、制御部３３は、余力電力計算部３０６として機能する。
【０１４０】
余力電力を計算すると、制御部３３は、規定周期が経過したか否かを判定する（ステップＳ６０７）。規定周期は、給湯機５への余力情報の送信タイミングを決めるために設定された時間であって、例えば３０分に設定される。直前の送信タイミングから規定周期が経過していない場合（ステップＳ６０７；ＮＯ）、制御部３３は、ステップＳ６０８及びステップＳ６０９の処理をスキップする。
【０１４１】
直前の送信タイミングから規定周期が経過すると（ステップＳ６０７；ＹＥＳ）、制御部３３は、直前の送信タイミングから現在までにおいて計算された余力電力を平均化する（ステップＳ６０８）。そして、制御部３３は、平均化された余力電力を示す余力情報を生成して、余力情報を給湯機５に送信する（ステップＳ６０９）。ステップＳ６０８及びステップＳ６０９において、制御部３３は、余力情報送信部３０７として機能する。
【０１４２】
その後、制御部３３は、出力抑制が終了したか否かを判定する（ステップＳ６１０）。出力抑制が終了していない場合（ステップＳ６１０；ＮＯ）、制御部３３は、処理をステップＳ６０１に戻す。出力抑制が終了するまで、制御部３３は、ステップＳ６０１からＳステップＳ６１０までの処理を繰り返す。
【０１４３】
最終的に、出力抑制が終了すると（ステップＳ６１０；ＹＥＳ）、制御部３３は、出力抑制の解除を給湯機５に通知する（ステップＳ６１１）。以上で、図１５に示したパワーコンディショナ３１の出力抑制処理は終了する。
【０１４４】
ステップＳ６におけるパワーコンディショナ３１の出力抑制処理と並行して、給湯コントローラ５４は、昼間沸上げ処理を実行する（ステップＳ７）。ステップＳ７において、給湯コントローラ５４の制御部６１は、沸上げ部６０４として機能する。図１７に、ステップＳ７において実行される給湯コントローラ５４の昼間沸上げ処理の詳細を示す。この昼間沸上げ処理は、パワーコンディショナ３１から取得した指示情報によって定められるＰＶ抑制の開始時刻が到来すると、開始する。
【０１４５】
図１７に示す昼間沸上げ処理が開始すると、給湯コントローラ５４の制御部６１は、ステップＳ６０９においてパワーコンディショナ３１から送信された余力情報を取得する（ステップＳ７０１）。余力情報を取得すると、制御部６１は、取得した余力情報によって示される余力電力が、予め設定された沸上げの開始可能電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ７０２）。
【０１４６】
余力電力が開始可能電力より大きくない場合（ステップＳ７０２；ＮＯ）、制御部６１は、沸上げを開始せず、ステップＳ７０１において次の余力情報を取得するまで待機する。
【０１４７】
これに対して、余力電力が開始可能電力より大きい場合（ステップＳ７０２；ＹＥＳ）、制御部６１は、沸上げを開始する処理に移行する。沸上げを開始する前に、制御部６１は、余力電力に基づいて、沸上げ能力を決定する（ステップＳ７０３）。具体的に説明すると、制御部６１は余力電力から予め定められたマージンの値を減じた上限電力を計算し、給湯機５の消費電力が上限電力未満で且つ最大となる沸上げ能力を決定する。
【０１４８】
沸上げ能力を決定すると、制御部６１は、決定した沸上げ能力で沸上げ運転を開始する（ステップＳ７０４）。具体的に説明すると、制御部６１は、決定した沸上げ能力でヒートポンプユニット５０を駆動させ、貯湯タンク５３に高温水を供給し始める。
【０１４９】
沸上げ運転を実行している間、制御部６１は、沸上げ運転が終了したか否かを判定する（ステップＳ７０５）。沸上げ運転が終了した場合には（ステップＳ７０５；ＹＥＳ）、制御部６１は、昼間沸上げが終了した旨を示すメッセージ又は画像等をリモコン５５に表示し、昼間沸上げ処理を終了する。
【０１５０】
これに対して、沸上げ運転が終了していない場合には（ステップＳ７０５；ＮＯ）、制御部６１は、パワーコンディショナ３１から新たな余力情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ７０６）。新たな余力情報を取得していない場合（ステップＳ７０６；ＮＯ）、制御部６１は、処理をステップＳ７０４に戻し、実行中の沸上げ運転を継続する。
【０１５１】
これに対して、パワーコンディショナ３１から新たな余力情報を取得すると（ステップＳ７０６；ＹＥＳ）、制御部６１は、新たな余力情報によって示される新たな余力電力に基づいて、沸上げ能力を変更する必要があるか否かを判定する（ステップＳ７０７）。具体的に説明すると、制御部６１は、余力電力が増えた場合、沸上げ能力を上げることができるか否かを判定する。また、制御部６１は、余力電力が減った場合、沸上げ能力を下げる必要があるか否かを判定する。制御部６１は、余力電力が前述した閾値より小さくなると、沸上げ能力を下げる必要があると判定する。
【０１５２】
沸上げ能力を変更する必要がないと判定した場合（ステップＳ７０７；ＮＯ）、制御部６１は、処理をステップＳ７０４に戻し、沸上げ能力を変更せずに、実行中の沸上げ運転を継続する。
【０１５３】
これに対して、沸上げ能力を変更する必要があると判定した場合（ステップＳ７０７；ＹＥＳ）、制御部６１は、その旨をユーザに報知する（ステップＳ７０８）。具体的に説明すると、沸上げ能力を上げることができると判定した場合、制御部６１は、図１０に示したように、給湯機５が消費可能な電力に余力があることをユーザに報知し、沸上げ能力を上げることをユーザに促す。沸上げ能力を下げる必要があると判定した場合、制御部６１は、図１１に示したように、買電が発生していることをユーザに報知し、沸上げ能力を下げることをユーザに促す。ステップＳ７０８において、制御部６１は、表示制御部６０８として機能する。
【０１５４】
ユーザへの報知を実行すると、制御部６１は、ユーザから沸上げ能力を変更する操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ７０９）。沸上げ能力を変更する操作を受け付けていない場合（ステップＳ７０９；ＮＯ）、制御部６１は、ステップＳ７０９において、沸上げ能力を変更する操作を受け付けるまで待機する。ステップＳ７０９において、制御部６１は、操作受付部６０９として機能する。
【０１５５】
沸上げ能力を変更する操作を受け付けると（ステップＳ７０９；ＹＥＳ）、制御部６１は、受け付けた操作に従って、沸上げ能力を変更する（ステップＳ７１０）。そして、制御部６１は、処理をステップＳ７０４に戻し、変更後の沸上げ能力で沸上げ運転を実行する。このように、制御部６１は、昼間沸上げ計画で決められた量の湯を沸き上げ終えるまで、沸上げ運転を実行する。以上で、図１７に示した給湯コントローラ５４の昼間沸上げ処理は終了する。
【０１５６】
なお、制御部６１は、沸上げ能力を変更する操作をユーザから受け付けた場合に沸上げ能力を変更することに限らず、沸上げ能力を変更する操作を受け付けていない場合にも、余力電力に応じて自発的に沸上げ能力を変更してもよい。
【０１５７】
以上説明したように、実施形態１に係る給湯システム１によれば、パワーコンディショナ３１が、ＰＶ抑制の実施期間において、ＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐ１とパワーコンディショナ３１から出力された電力Ｐ２との差を発電設備３の余力電力として計算し、給湯機５が、余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる。その結果、ＰＶ抑制時に生じる発電ロスを減少させることができ、電力の利用効率を向上させることができる。
【０１５８】
特に、パワーコンディショナ３１が余力電力を計算し、パワーコンディショナ３１が給湯機５に余力情報を送信するため、パワーコンディショナ３１及び給湯機５以外の制御装置又はサーバ等の構成を備える必要がない。そのため、パワーコンディショナ３１及び給湯機５という最低限の構成で、余力電力を効率的に活用することができる。
【０１５９】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。
【０１６０】
上記実施形態１では、パワーコンディショナ３１が余力電力を計算する機能を備えていた。これに対して、実施形態２では、パワーコンディショナ３１は余力電力を計算する機能を備えず、広域ネットワークＮを介して接続されたサーバが余力電力を計算し、給湯コントローラ５４は、サーバから余力情報を取得する。
【０１６１】
図１８に、実施形態２に係る給湯システム１ａの機能的な構成を示す。給湯システム１ａは、パワーコンディショナ３１ａと、給湯コントローラ５４と、サーバ８０と、を備える。
【０１６２】
図１８に示すように、パワーコンディショナ３１ａは、機能的に、計測値取得部３０１と、指示取得部３０３と、指示情報送信部３０４と、電力出力部３０５と、出力情報送信部３０８と、表示制御部３０９と、を備える。出力情報送信部３０８以外の機能は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１６３】
出力情報送信部３０８は、ＰＶ抑制の実施期間において電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２を示す第１出力情報を、広域ネットワークＮを介してサーバ８０に送信する。出力情報送信部３０８は、制御部３３が通信部３７と協働することによって実現される。
【０１６４】
サーバ８０は、パワーコンディショナ３１ａ及び給湯コントローラ５４と連携して動作するサーバであって、例えばクラウドコンピューティングにおけるリソースを提供するサーバである。サーバ８０は、広域ネットワークＮを介してパワーコンディショナ３１ａ及び給湯コントローラ５４と通信可能に接続されている。サーバ８０は、電力サーバ１４であってもよいし、電力サーバ１４とは異なるサーバであってもよい。サーバ８０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を備える。
【０１６５】
図１８に示すように、サーバ８０は、機能的に、第１出力情報取得部８０１と、第２出力情報取得部８０２と、余力電力計算部８０３と、余力情報送信部８０４と、を備える。これらの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、ＲＯＭ又は記憶部に格納される。そして、制御部において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって、各部の機能を実現する。
【０１６６】
第１出力情報取得部８０１は、パワーコンディショナ３１ａから広域ネットワークＮを介して第１出力情報が送信されると、送信された第１出力情報を取得する。
【０１６７】
第２出力情報取得部８０２は、抑制指示の対象でない発電設備のパワーコンディショナ３１ｂから、ＰＶ抑制の実施期間において出力された電力を示す第２出力情報を取得する。抑制指示の対象でない発電設備とは、サーバ８０と広域ネットワークＮを介して接続された、家屋Ｈ以外の需要地に設置された発電設備であって、家屋Ｈに設置された発電設備３が出力抑制している期間において出力抑制しない発電設備である。第２出力情報取得部８０２は、例えば家屋Ｈの近隣地域又は類似した立地環境における、抑制指示の対象でない複数の発電設備のパワーコンディショナから、ＰＶ抑制の実施期間において出力された電力を示す第２出力情報を取得する。
【０１６８】
余力電力計算部８０３は、第１出力情報取得部８０１によって取得された第１出力情報と第２出力情報取得部８０２によって取得された第２出力情報とに基づいて、パワーコンディショナ３１ａの余力電力を計算する。
【０１６９】
具体的に説明すると、余力電力計算部８０３は、第２出力情報によって示される、出力抑制していない発電設備のパワーコンディショナからの出力電力の、この発電設備の定格値に対する比率を計算する。余力電力計算部８０３は、この比率を、出力抑制していない複数の発電設備について平均化する。そして、余力電力計算部８０３は、平均化した比率と予め定められた補正係数とを、出力抑制している発電設備３の定格値に乗じることで、この発電設備３の出力可能な発電電力Ｐａの推定値を計算する。更に、余力電力計算部８０３は、第１出力電力によって示される、出力抑制しているパワーコンディショナ３１ａの出力電力Ｐ２を、計算した発電電力Ｐａの推定値から減じることで、パワーコンディショナ３１ａの余力電力を計算する。
【０１７０】
余力情報送信部８０４は、余力電力計算部８０３によって計算された余力電力を示す余力情報を、広域ネットワークＮを介して給湯機５に送信する。
【０１７１】
給湯コントローラ５４において、余力情報取得部６０５は、サーバ８０から広域ネットワークＮを介して余力情報が送信されると、送信された余力情報を取得する。沸上げ部６０４は、余力情報取得部６０５によって取得された余力電力に応じて、実施形態１と同様に、昼間沸上げを実行する。なお、給湯コントローラ５４の機能的な構成は実施形態１と同様であるため、図示を省略している。
【０１７２】
このように、実施形態２に係る給湯システム１ａによれば、サーバ８０が、出力抑制していない他のパワーコンディショナからの出力電力に基づいて、出力抑制しているパワーコンディショナ３１ａの余力電力を計算する。そして、給湯コントローラ５４は、サーバ８０から余力情報を取得する。パワーコンディショナ３１ａが余力電力を計算する機能を備えないため、パワーコンディショナ３１ａの構成を簡略化することができる。
【０１７３】
（変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
【０１７４】
例えば、上記実施形態では、余力電力計算部３０６は、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａと出力電力Ｐ２との差、すなわち発電設備３における損失電力そのものを、余力電力として計算した。しかしながら、本発明において、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａと出力電力Ｐ２との差に基づく電力であれば、別の方法で定義されるものであってもよい。例えばマージンを確保するため、余力電力を、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａと出力電力Ｐ２との差（損失電力）から予め定められたマージンの値を減じた電力として定めることができる。
【０１７５】
或いは、余力電力計算部３０６は、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａと出力電力Ｐ２との差（損失電力）に逆潮電力を加えた電力を、余力電力として計算してもよい。例えば、図７に示した期間Ｔ２における「出力抑制モード」のように、逆潮流を発生させながら出力抑制される場合には、損失電力と逆潮電力とがいずれも存在している。このような場合、発電設備３における損失電力だけでなく、逆潮電力も給湯機５の沸上げ運転に利用することができる。具体的に説明すると、余力電力計算部３０６は、ＰＶパネル３０によって発電された電力Ｐａと電力出力部３０５によって出力された電力Ｐ２との差に、計測値取得部３０１によって取得された逆潮電力（−Ｐ１）の計測値を加えることによって、余力電力を計算してもよい。このように、余力電力計算部３０６が逆潮電力を含めて余力電力を計算し、余力情報送信部３０７がその余力電力を示す余力情報を給湯機５に送信することで、より多くの電力を給湯機５の沸上げ運転に利用することができる。これは、特に売電による経済的効果を重視しない場合には、より効果的である。
【０１７６】
また、上記実施形態では、パワーコンディショナ３１の電力出力部３０５は、買電電力（逆潮電力）Ｐ１の計測値に応じて出力抑制モード又は逆潮流ゼロモードを選択し、選択したモードで出力電力を抑制した。しかしながら、本発明において、電力出力部３０５は、逆潮電力が抑制指示によって定められる指示電力を超えないように制御できれば、他の方法で出力電力を抑制してもよい。例えば、電力出力部３０５は、逆潮電力が指示電力よりも小さければ出力電力を増加させ、逆潮電力が指示電力よりも大きければ出力電力を減少させることで、逆潮電力が指示電力と等しく保たれるように、出力電力を制御してもよい。
【０１７７】
また、上記実施形態では、余力電力に応じた能力を、買電が発生しないように、給湯機５における消費電力の増加量が余力電力より小さい範囲で設定可能な沸上げ能力として説明した、しかしながら、余力電力に応じた能力を他の方法で決めてもよい。例えば、多少の買電が発生することを許容する場合には、余力電力に応じた能力を給湯機５における消費電力の増加量が余力電力より大きくなるように設定することもできる。
【０１７８】
また、上記実施形態では、給湯コントローラ５４の沸上げ部６０４は、湯を沸き上げている最中に余力電力が閾値より小さくなると、給湯機５の消費電力を減少させた。このとき、沸上げ部６０４は、商用電力系統８から買電された電力Ｐ１に応じて、閾値を変更してもよい。例えば、沸上げ部６０４は、買電電力Ｐ１が大きいほど閾値を上げ、買電電力Ｐ１が小さいほど閾値を下げることができる。これにより、買電電力Ｐ１の量に合わせて、給湯機５の沸上げ運転による消費電力が調整されるため、より的確に買電を抑えることができる。このとき、給湯コントローラ５４は、買電電力Ｐ１の計測値を、パワーコンディショナ３１から取得してもよいし、自身で買電電力Ｐ１を計測してもよい。
【０１７９】
また、上記実施形態では、発電設備３は、家屋Ｈに設置されていた。しかしながら、発電設備３は、商用電力系統８とは別の電力系統であれば、家屋Ｈとは離れた敷地に設置され、遠隔から家屋Ｈに電力を供給するものであってもよい。この場合、発電設備３が設置された場所を含めて需要地という。また、需要地は、上述した家屋Ｈのような一般住宅であることに限らず、発電設備３及び商用電力系統８からの電力の需要地であれば、集合住宅、施設、ビル、又は、工場等であってもよい。
【０１８０】
上記実施形態では、パワーコンディショナ３１の制御部３３において、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部３６に記憶されたプログラムを実行することによって、計測値取得部３０１、指示取得部３０３、指示情報送信部３０４、電力出力部３０５、余力電力計算部３０６、余力情報送信部３０７及び表示制御部３０９のそれぞれとして機能した。また、給湯コントローラ５４の制御部６１において、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部６２に記憶されたプログラムを実行することによって、指示情報取得部６０１、計画生成部６０２、余力情報取得部６０５、沸上げ部６０４及び表示制御部６０８のそれぞれとして機能した。しかしながら、本発明において、制御部３３及び制御部６１は、専用のハードウェアであってもよい。専用のハードウェアとは、例えば単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、これらの組み合わせ等である。制御部３３及び制御部６１が専用のハードウェアである場合、各部の機能それぞれを個別のハードウェアで実現してもよいし、各部の機能をまとめて単一のハードウェアで実現してもよい。
【０１８１】
また、各部の機能のうち、一部を専用のハードウェアによって実現し、他の一部をソフトウェア又はファームウェアによって実現してもよい。このように、制御部３３及び制御部６１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は、これらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【０１８２】
本発明に係るパワーコンディショナ３１、給湯コントローラ５４及びサーバ８０の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータ又は情報端末装置等に適用することで、当該パーソナルコンピュータ又は情報端末装置等を、本発明に係るパワーコンディショナ３１、給湯コントローラ５４及びサーバ８０として機能させることも可能である。
【０１８３】
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk ROM）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、又は、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。
【０１８４】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
本発明は、電力の管理を行うシステム等に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【０１８６】
１，１ａ  給湯システム、３  発電設備、５  給湯機、７（７−１，７−２，…）  機器、８  商用電力系統、９  分電盤、１２  ルータ、１４  電力サーバ、３０  ＰＶパネル、３１，３１ａ，３１ｂ  パワーコンディショナ、３２  インバータ、３３，６１  制御部、３４  発電電力計算部、３５  状態管理部、３６，６２  記憶部、３７，６４  通信部、３８  通信アダプタ、４０  表示部、５０  ヒートポンプユニット、５１  タンクユニット、５２  配管、５３  貯湯タンク、５４  給湯コントローラ、５５  リモコン、５６  混合弁、５７  シャワー、５８  蛇口、５９  通信線、６３  計時部、６９  バス、８０  サーバ、３０１  計測値取得部、３０３  指示取得部、３０４  指示情報送信部、３０５  電力出力部、３０６，８０３  余力電力計算部、３０７，８０４  余力情報送信部、３０８  出力情報送信部、３０９，６０８  表示制御部、３１０  計測ＤＢ、３２０  指示ＤＢ、６０１  指示情報取得部、６０２  計画生成部、６０４  沸上げ部、６０５  余力情報取得部、６０９  操作受付部、６１０  学習ＤＢ、８０１  第１出力情報取得部、８０２  第２出力情報取得部、Ｄ１〜Ｄ５  電力線、Ｈ  家屋、Ｎ  広域ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月16日(2018.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る給湯システムは、
パワーコンディショナと給湯機とを備える給湯システムであって、
前記パワーコンディショナは、
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、前記発電された電力より少ない電力を出力する電力出力手段と、を備え、
前記給湯機は、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に基づく余力情報を取得する余力情報取得手段と、
前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力情報に応じた能力で湯を沸き上げる沸上げ手段と、を備える。
【手続補正２】
【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】
パワーコンディショナと給湯機とを備える給湯システムであって、
前記パワーコンディショナは、
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する指示取得手段と、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、前記発電された電力より少ない電力を出力する電力出力手段と、を備え、
前記給湯機は、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に基づく余力情報を取得する余力情報取得手段と、
前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力情報に応じた能力で湯を沸き上げる沸上げ手段と、を備える、
給湯システム。
【請求項２】
前記パワーコンディショナは、
前記差に基づいて余力電力を計算する余力電力計算手段と、
前記余力電力計算手段によって計算された前記余力電力を示す前記余力情報を前記給湯機に送信する余力情報送信手段と、を更に備え、
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記パワーコンディショナから送信された前記余力情報を取得し、
前記沸上げ手段は、前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる、
請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記パワーコンディショナにおいて、
前記余力電力計算手段は、前記期間より前において前記電力出力手段によって出力された電力の力率を、前記発電手段による発電電力の定格値に乗じることによって、前記期間において前記発電手段によって発電された電力を計算し、計算した電力から、前記期間において前記電力出力手段によって出力された電力を減じることによって、前記余力電力を計算する、
請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記パワーコンディショナは、
前記発電手段によって発電された電力の、商用電力系統へ供給される電力の計測値を取得する計測値取得手段、を更に備え、
前記余力電力計算手段は、前記発電手段によって発電された電力と前記電力出力手段によって出力された電力との差に、前記計測値取得手段によって取得された前記電力の計測値を加えることによって、前記余力電力を計算する、
請求項２又は３に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記給湯システムは、サーバを更に備え、
前記パワーコンディショナは、
前記期間において前記電力出力手段によって出力された電力を示す第１出力情報を、前記サーバに送信する出力情報送信手段、を更に備え、
前記サーバは、
前記パワーコンディショナから送信された前記第１出力情報を取得する第１出力情報取得手段と、
前記指示の対象でない発電設備から前記期間において出力された電力を示す第２出力情報を取得する第２出力情報取得手段と、
前記第１出力情報取得手段によって取得された前記第１出力情報と前記第２出力情報取得手段によって取得された前記第２出力情報とに基づいて、余力電力を計算する余力電力計算手段と、
前記余力電力計算手段によって計算された前記余力電力を示す前記余力情報を前記給湯機に送信する余力情報送信手段と、を備え、
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記サーバから送信された前記余力情報を取得し、
前記沸上げ手段は、前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記余力電力に応じた能力で湯を沸き上げる、
請求項１に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記差に基づく余力電力を示す前記余力情報を取得し、
前記沸上げ手段は、前記余力情報取得手段が前記余力情報を取得すると、前記給湯機における消費電力を前記余力電力より小さい量だけ増大させて、前記湯を沸き上げる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記給湯機において、
前記余力情報取得手段は、前記差に基づく余力電力を示す前記余力情報を取得し、
前記沸上げ手段は、前記湯を沸き上げている最中に前記余力電力が閾値より小さくなると、前記給湯機の消費電力を減少させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯機において、
前記沸上げ手段は、前記商用電力系統から買電された電力に応じて、前記閾値を変更する、
請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記パワーコンディショナは、
前記指示取得手段が前記指示を取得した場合、前記指示取得手段によって取得された前記指示の内容を示す指示情報を前記給湯機に送信する指示情報送信手段、を更に備え、
前記給湯機は、
前記パワーコンディショナから送信された前記指示情報を取得する指示情報取得手段、を更に備え、
前記沸上げ手段は、前記指示情報取得手段が前記指示情報を取得した場合、前記期間より前に第１の量の湯を沸き上げ、前記期間において、前記余力情報に応じた能力で第２の量の湯を沸き上げる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
発電手段によって発電された電力の、商用電力系統への供給を抑制する指示を取得し、
前記指示を取得した場合、前記指示によって定められる期間において、前記発電手段によって発電された電力のうちの、パワーコンディショナから出力される電力を抑制し、
前記期間における前記発電手段によって発電された電力と前記パワーコンディショナから出力された電力との差に応じた能力で、給湯機によって湯を沸き上げる、
給湯機の制御方法。
【国際調査報告】
2017145369.tif 000021
2017145369.tif 000022
2017145369.tif 000023
2017145369.tif 000024