(57)【要約】  制御装置（２）において、指示取得部（２０１）は、需要地に設置された発電設備（６）による発電電力の、特定の期間における商用電力系統への供給を抑制する指示を取得する。給湯機制御部（２０８）は、指示取得部（２０１）によって指示が取得された場合、特定の期間において予め定められた条件が満たされると、需要地に設置された給湯機（５）に沸上げ運転を指令する。
2017109947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段と、を備える、
制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が前記発電電力より小さい場合に、満たされる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記発電設備から前記需要地に供給される電力が前記指示によって定められる制限値より大きい場合に、満たされる、
請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記商用電力系統から前記需要地に電力が供給されていない場合に、満たされる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記商用電力系統から前記需要地に電力が供給されておらず、前記発電設備から前記需要地に供給される電力が前記指示によって定められる制限値より大きく、且つ、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が前記発電電力より小さい場合に、満たされる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記特定の期間より前の期間において、前記発電設備から前記需要地に供給される電力の計測値を取得する第１計測値取得手段、をさらに備え、
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が、前記第１計測値取得手段によって取得された前記計測値より小さい場合に、満たされる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記特定の期間は、特定の日における特定の時間帯であり、
前記第１計測値取得手段は、前記特定の日より前の日における、前記特定の時間帯と同じ時間帯において、前記発電設備から前記需要地に供給される電力の計測値を取得する、
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１計測値取得手段は、前記特定の日より前の複数の日における前記特定の時間帯と同じ時間帯において、前記発電設備から前記需要地に供給される電力の計測値を取得し、
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が、前記第１計測値取得手段によって取得された前記複数の日における前記計測値のうちの最大値より小さい場合に、満たされる、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記給湯機が前記沸上げ運転を実行する前における前記需要地の消費電力の計測値を取得する第２計測値取得手段と、
前記給湯機が前記沸上げ運転を実行する前における前記給湯機の消費電力の計測値を取得する第３計測値取得手段と、
前記第２計測値取得手段によって取得された前記需要地の消費電力の計測値から、前記第３計測値取得手段によって取得された前記給湯機の消費電力の計測値を減じ、前記給湯機の消費電力の定格値を加えることにより、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力を算出する消費電力算出手段と、をさらに備える、
請求項２又は５から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記給湯機制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力に第１の閾値を加えた値が前記発電電力より小さいときに、前記給湯機に前記沸上げ運転を指令し、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力に前記第１の閾値より小さい第２の閾値を加えた値が前記発電電力より小さいときに、前記給湯機に前記沸上げ運転の停止を指令する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における商用電力系統への供給を抑制する指示を取得し、
前記特定の期間において、予め定められた条件が満たされた場合に、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する、
給湯機の制御方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段、として機能させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御装置、給湯機の制御方法及びプログラムに関する。
【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制御装置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、本発明に係る制御装置は、
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における商用電力系統への供給を抑制する指示が取得された場合、この特定の期間において予め定められた条件が満たされると、需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する。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】本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムの全体構成を示す図である。
【図２】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３】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４】制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図６】操作端末に表示される設定画面の一例を示す図である。
【図７】電力データベースの一例を示す図である。
【図８】ＰＶ抑制時における発電電力と消費電力との関係、及び給湯機が沸上げ運転を実行すべきタイミングを示す図である。
【図９】ＰＶ抑制が実施される日の過去３日間における発電設備からの出力電力量の計測値の推移を示す図である。
【図１０】ＰＶ抑制が実施される日の過去３日間における発電設備からの出力電力量の計測値のうちの最大値の推移を示す図である。
【図１１】ＰＶ抑制時に操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。
【図１２】エネルギー管理システム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】ＰＶ−ＰＣＳの出力抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】制御装置によって実行されるＰＶ抑制判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１５】給湯機に沸上げ運転を指令する条件に用いられる２つの閾値を示す図である。
【図１６】変形例に係るエネルギー管理システムの全体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】
図１に、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システム１の全体構成を示す。エネルギー管理システム１は、一般家庭で使用される電力の管理を行う、いわゆるＨＥＭＳ（Home Energy Management System）と呼ばれるシステムである。エネルギー管理システム１は、制御装置２と、操作端末３と、電力計測装置４と、給湯機５と、発電設備６と、を備える。また、制御装置２は、広域ネットワークＮを介して電力サーバ１４及びデータサーバ１３と接続されている。
【００１４】
制御装置２は、電力の需要地（消費地）である家屋Ｈ内の適切な場所に設置され、この家屋Ｈにおいて消費される電力を監視し、操作端末３を介して電力の消費状況を表示する。また、制御装置２は、給湯機５及び複数の機器７（機器７−１，７−２，…）の動作を制御し、またこれらの動作状態を監視する。制御装置２の詳細については後述する。
【００１５】
操作端末３（ユーザインタフェース装置）は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、リモコン、携帯電話又はノート型パソコン等の携帯機器である。操作端末３は、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と、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の表示デバイスと、通信インタフェースとを備える。操作端末３は、制御装置２と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）又は有線ＬＡＮ（Local Area Network）等、周知の通信規格に則った通信を行う。操作端末３は、ユーザからの操作を受け付け、受け付けた操作内容を示す情報を制御装置２に送信する。また、操作端末３は、制御装置２から送信された、ユーザに提示するための情報を受信し、受信した情報を表示する。このように、操作端末３は、ユーザとのインタフェース（ユーザインタフェース）としての役割を担う。
【００１６】
電力計測装置４は、家屋Ｈに配設された電力線Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれを送電される電力の値を計測する。電力線Ｄ１は、商用電力系統８と分電盤９との間に配設され、電力線Ｄ２は、発電設備６と分電盤９との間に配設され、電力線Ｄ３は、分電盤９と給湯機５との間に配設されている。電力計測装置４は、電力線Ｄ１〜Ｄ３にそれぞれ接続されたＣＴ（Current Transformer）１〜ＣＴ３の各々と通信線を介して接続される。ＣＴ１〜ＣＴ３は、交流電流を計測するセンサである。
【００１７】
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Ｐｂを計測する。この電力Ｐｂ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６から分電盤９に出力される電力Ｐｇを計測する。この電力Ｐｇは、発電設備６によって発電された電力であって、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。電力線Ｄ３に配設されたＣＴ３は、分電盤９から給湯機５に供給される電力Ｐｅを計測する。この電力Ｐｅは、給湯機５において消費される電力に相当する。
【００１８】
なお、ＣＴ１によって計測される電力ＰｂとＣＴ２によって計測される電力Ｐｇとの和は、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＝Ｐｂ＋Ｐｇ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。以下では、総消費電力を、単に「消費電力」ともいう。
【００１９】
発電設備６から出力される電力Ｐｇ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、ＣＴ１によって計測される電力線Ｄ１の電力Ｐｂは、負の値になる。
【００２０】
電力計測装置４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。また、電力計測装置４は、無線通信インタフェースを備え、家屋Ｈ内に構築された無線ネットワークを介して、制御装置２と通信する。この無線ネットワークは、例えば、エコーネットライト（ECHONET Lite）に準じたネットワークである。なお、電力計測装置４は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、この無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。
【００２１】
電力計測装置４は、制御装置２からの要求に応答して、計測によって得られた電力線Ｄ１〜Ｄ３を送電される電力を計測値として格納した計測データを生成し、制御装置２に送信する。送信される計測データには、電力計測装置４の機器アドレス、電力線のＩＤ及び計測時刻等も格納されている。なお、電力計測装置４は、制御装置２からの要求に応答して、電力線Ｄ１〜Ｄ３の各計測値を一括して格納した計測データを生成して制御装置２に送信してもよい。
【００２２】
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６と電気的に接続されている。
【００２３】
各機器７は、無線通信インタフェースを備え、家屋Ｈ内に構築された前述の無線ネットワークを介して、制御装置２と通信する。なお、各機器７は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、この無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。各機器７は、制御装置２からの要求に応答して、機器ＩＤ（Identification）と現在時刻と現在の運転状態を示す情報とを格納したデータ（運転状態データ）を、無線ネットワークを介して制御装置２に送信する。
【００２４】
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６と電気的に接続されている。以下、給湯機５について説明する。
【００２５】
≪ヒートポンプユニット５０≫
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、水は吸熱して温度が上昇する。
【００２８】
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。
【００２９】
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、外気は放熱して温度が下降する。
【００３０】
制御基板は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、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の後述する給湯コントローラ５４と通信可能に接続する。
【００３１】
≪タンクユニット５１≫
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。
【００３２】
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。
【００３３】
給湯コントローラ５４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、給湯機５を統括的に制御する。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する。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と通信可能に接続する。さらに、給湯コントローラ５４は、家屋Ｈ内に構築された前述の無線ネットワークを介して、制御装置２と通信可能に接続する。
【００３４】
≪リモコン５５≫
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。
【００３５】
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。
【００３６】
<<沸上げ動作>>
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。
【００３７】
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。
【００３８】
<<給湯動作>>
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（図示せず）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。
【００３９】
続いて、発電設備６の説明に移る。発電設備６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６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６は、分散型電源ともいう。
【００４０】
発電設備６は、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）するＰＶパネル１０と、パワーコンディショニングシステムであるＰＶ−ＰＣＳ１１と、を備える。ＰＶパネル１０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１０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。
【００４１】
ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＰＶパネル１０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。その際、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＰＶパネル１０から供給された電力を、家屋Ｈ内で使用できるように、直流電力から交流電力に規定の変換効率で変換して出力する。
【００４２】
ＰＶ−ＰＣＳ１１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。また、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、家屋Ｈ内に構築された前述の無線ネットワークを介して、制御装置２と通信する。なお、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、この無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＰＶ抑制の指示、及び、電力計測装置４によって計測された各電力線Ｄ１〜Ｄ３を送電される電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値等を、制御装置２から無線ネットワークを介して取得する。
【００４３】
ルータ１２は、広域ネットワークＮを介してデータサーバ１３及び電力サーバ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。制御装置２は、ルータ１２を介して、データサーバ１３及び電力サーバ１４と通信する。
【００４４】
データサーバ１３は、制御装置２と連携してエネルギー管理システム１を機能させるためのサーバであって、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。データサーバ１３は、制御装置２の動作に必要なデータを記憶する。データサーバ１３は、例えば、電力計測装置４による計測結果、制御装置２によって収集された給湯器５及び機器７の運転状態、及び、その運転状態で消費される電力等を、制御装置２を介して取得して蓄積する。さらに、データサーバ１３は、商用電力系統８からの電力の買電単価、及び、商用電力系統８への逆潮電力の売電単価を時間帯別に記憶している。そして、データサーバ１３は、制御装置２からの要求に応じて、データを制御装置２に提供する。
【００４５】
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制御装置２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。
【００４６】
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６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６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６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。
【００４７】
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６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６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。
【００４８】
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６の出力制限の指令値を示す指令値情報と、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。
【００４９】
また、抑制指示は、ＰＶ抑制時における発電設備６の出力制限の指令値として、発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１から家屋Ｈの分電盤９へ出力される電力の、発電設備６の定格電力に対する割合（％）を指定する。ここで、発電設備６の定格電力とは、発電設備６が適正な条件の下で安全に出力可能な最大の電力を意味し、具体的にはＰＶパネル１０の定格容量とＰＶ−ＰＣＳ１１の定格容量とのうちの小さい方に相当する。
【００５０】
図２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２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６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２中の破線Ｌｐは、抑制指示によって指定される発電設備６の出力制限の指令値の推移を表している。
【００５１】
図２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６から出力される電力を発電設備６の定格電力の４０％（例えば５．０ｋＷの定格電力に対して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６から出力される電力を発電設備６の定格電力の０％に抑制する、すなわち発電設備６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、指令値が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６から出力される電力は抑制される。これに対して、指令値は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６から出力される電力は実質的に抑制されない。
【００５２】
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６の出力の指令値を例えば１％単位で指定する。なお、抑制指示は、指令値を、発電設備６の定格電力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２に示したように、４０％の指令値が２．０ｋＷの出力電力に対応し、０％の制限値が０ｋＷの出力電力に対応する場合、抑制指示は、発電設備６から出力される電力の指令値として、２．０ｋＷ及び０ｋＷのように指定してもよい。
【００５３】
以下では、指令値を電力の単位で表した値を、「制限値」という。制限値は、指令値が割合で指定された場合には、発電設備６の定格電力に指令値を乗じた値に相当し、指令値が電力で指定された場合には、指令値そのものに相当する。また、制限値に時間を乗じることで、制限値を電力量の単位Ｗｈで表すこともできる。例えば、制限値に、ＰＶ抑制のスケジュールの単位である３０分の時間を乗じることで電力量の単位で表した値を、「制限量」又は「抑制量」等という。
【００５４】
制御装置２は、電力サーバ１４によって配信された抑制指示を取得し、取得した抑制指示を、発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１へ転送する。ＰＶ−ＰＣＳ１１は、制御装置２から転送された抑制指示を取得すると、抑制指示によって指定されたＰＶ抑制の実施期間において、発電設備６の定格値に対する発電設備６からの出力電力の割合が、指示された制限値を超えないように、出力電力を調整する。出力電力の調整の方法として、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、進相位相制御を実行する。具体的に説明すると、ＰＶ−ＰＣＳ１１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、ＰＶ−ＰＣＳ１１から出力される有効電力を減少させる。
【００５５】
図３に、ＰＶ抑制時における発電設備６からの出力電力の推移を示す。図３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３中の太い実線Ｌｇは、発電設備６によって発電された電力のうち発電設備６から出力された電力、すなわちＣＴ２によって計測される電力Ｐｇの推移を表している。
【００５６】
図３に示す例において、ＰＶ抑制が実施されない期間Ｐ１及びＰ４では、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、発電設備６からの出力を抑制しない。そのため、太い実線Ｌｇで表される発電設備６からの出力電力Ｐｇは、細い実線Ｌａで表される発電設備６による出力可能な発電電力と等しくなる。この発電設備６による出力可能な発電電力は、ＰＶパネル１０において発電された電力（パネル発電電力）にＰＶ−ＰＣＳ１１の変換効率を乗じて得られた電力である。以下では、発電設備６による出力可能な発電電力をＰａと表して、発電設備６から実際に出力される電力Ｐｇと区別する。また、発電設備６による出力可能な発電電力Ｐａを、単に「発電設備６による発電電力Ｐａ」又は「発電電力Ｐａ」等という。
【００５７】
これに対して、ＰＶ抑制が実施される期間Ｐ２及びＰ３では、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、発電設備６からの出力を抑制する。そのため、太い実線Ｌｇで表される発電設備６からの出力電力Ｐｇは、細い実線Ｌａで表される発電設備６による発電電力Ｐａよりも小さくなる。
【００５８】
より詳細に説明すると、ＰＶ抑制が実施される期間Ｐ２及びＰ３のうち、期間Ｐ２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で表される制限値に対応する電力（２．０ｋＷ）より小さい。この場合、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、太い実線Ｌｇで表されるように、発電設備６からの出力電力Ｐｇを、制限値に対応する電力まで抑制する。
【００５９】
これに対して、ＰＶ抑制が実施される期間Ｐ２及びＰ３のうち、期間Ｐ３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で表される制限値に対応する電力（２．０ｋＷ）より大きい。この場合、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、太い実線Ｌｇで表されるように、発電設備６からの出力電力Ｐｇを、制限値に対応する電力までではなく、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３中の１５時直前の期間のように、発電装置３０により出力可能な発電電力Ｐａが総消費電力Ｐｃより小さい期間では、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、発電設備６からの出力電力Ｐｇは、発電電力による出力可能な発電電力Ｐａに等しくなる。
【００６０】
図３下部に、期間Ｐ２に含まれる時刻Ｔ１及び期間Ｐ３に含まれる時刻Ｔ２における、発電設備６による出力可能な発電電力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、発電設備６のＰＶパネル１０によって発電されたにも拘わらずＰＶ−ＰＣＳ１１から出力されない電力（Ｐａ−Ｐｇ）である。期間Ｐ２に含まれる時刻Ｔ１では、発電設備６からの出力電力Ｐｇが制限値に対応する電力まで抑制されるため、発電設備６の損失電力は比較的大きくなる。これに対して、期間Ｐ３に含まれる時刻Ｔ２では、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６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、制限値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。
【００６１】
また、期間Ｐ２に含まれる時刻Ｔ１では、制限値に対応する電力まで抑制された発電設備６からの出力電力Ｐｇは、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃよりも大きいため、その差分（Ｐｇ−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Ｐ３に含まれる時刻Ｔ２では、発電設備６からの出力電力Ｐｇと家屋Ｈの総消費電力Ｐｃとが等しいため、買電も売電も発生しない。
【００６２】
続いて、制御装置２の説明に移る。図４に示すように、制御装置２は、制御部２１と、記憶部２２と、計時部２３と、宅内通信部２４と、宅外通信部２５と、を備える。これら各部はバス２９を介して接続されている。
【００６３】
制御部２１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（Digital Signal Processor）等ともいう。制御部２１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、制御装置２を統括制御する。
【００６４】
記憶部２２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２２は、制御部２１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２１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。
【００６５】
計時部２３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）を備えており、制御装置２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。
【００６６】
宅内通信部２４は、家屋Ｈ内に構築された前述の無線ネットワークを介して通信するためのＮＩＣ（Network Interface Card controller）を備え、制御部２１の制御の下、電力計測装置４、給湯機５、発電設備６及び機器７のそれぞれと無線ネットワークを介して通信する。また、宅内通信部２４は、制御部２１の制御の下、操作端末３と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）又は有線ＬＡＮ等を介して通信する。
【００６７】
宅外通信部２５は、ルータ１２を介して、例えばインターネット等である広域ネットワークＮに接続する。宅外通信部２５は、広域ネットワークＮを介して、データサーバ１３及び電力サーバ１４等と通信する。
【００６８】
次に、図５を参照して、制御装置２の機能的な構成について説明する。図５に示すように、制御装置２は、機能的に、端末通信部２００と、指示取得部２０１と、計測値取得部２０２と、転送部２０３と、判定部２０５と、消費電力算出部２０６と、発電電力推定部２０７と、給湯機制御部２０８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、各機器におけるＲＯＭ又は記憶部２２に格納される。そして、制御部２１において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部２２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。
【００６９】
また、制御装置２は、指示記憶部２１０と、計測値記憶部２２０と、設定記憶部２３０と、を備える。指示記憶部２１０、計測値記憶部２２０及び設定記憶部２３０は、記憶部２２内の記憶領域に構築される。
【００７０】
端末通信部２００は、宅内通信部２４を介して操作端末３と通信する。図６に、操作端末３に表示される設定画面の具体例を示す。端末通信部２００は、図６に示す設定画面を操作端末３の表示デバイスに表示させる表示制御部として機能する。需要家であるユーザは、図６に示す設定画面において、操作端末３の入力デバイスを介して、各種のモードを設定することができる。
【００７１】
例えば「太陽光出力抑制連携モード」は、ＰＶ抑制時に給湯機５を連携制御することで、ＰＶ抑制時における発電設備６の損失電力を効果的に活用するモードである。ユーザは、「太陽光出力抑制連携モード」における「太陽光出力抑制連携制御」の項目をＯＮに設定することで、この機能を有効にすることができる。「太陽光出力抑制連携制御」の項目がＯＮに設定されると、操作端末３は、その設定の内容を示す設定情報を制御装置２に送信する。制御装置２の端末通信部２００は、操作端末３から送信された設定情報を受け付ける設定情報受付部として機能する。端末通信部２００は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。端末通信部２００によって受け付けられた設定情報は、設定記憶部２３０に記憶される。
【００７２】
指示取得部２０１は、特定の需要地に電力を供給する発電設備６から商用電力系統８への特定の期間における電力の供給を抑制する指示を取得する。特定の需要地とは、具体的には家屋Ｈ及びその敷地であって、家屋Ｈに設置された発電設備６及び商用電力系統８から電力の供給を受けて電力を消費する場所である。特定の期間における電力の供給を抑制する指示とは、前述したように、電力サーバ１４から配信されるＰＶ抑制の指示（抑制指示）である。
【００７３】
電力サーバ１４が抑制指示を配信すると、指示取得部２０１は、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。指示取得部２０１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制限値等のＰＶ抑制の内容を、指示記憶部２１０に格納する。このように、指示取得部２０１は、制御部２１が宅外通信部２５と協働することによって実現される。
【００７４】
指示記憶部２１０は、指示取得部２０１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制限値である。指示記憶部２１０は、指示取得部２０１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制限値を更新していく。
【００７５】
計測値取得部２０２は、電力計測装置４によって得られた電力の計測値を、電力計測装置４から宅内通信部２４を介して取得する。具体的に説明すると、計測値取得部２０２は、発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐｂの計測値、及び、給湯機５に供給される電力Ｐｅの計測値を取得する。
【００７６】
電力計測装置４は、ＣＴ１〜ＣＴ３によって得られた電力線Ｄ１〜Ｄ３を送電される電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を、例えば定期的に制御装置２に送信する。或いは、計測値取得部２０２が、必要に応じて電力計測装置４に電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値の要求を送信し、電力計測装置４がこの要求に応答する方式で電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を制御装置２に送信してもよい。このように、計測値取得部２０２は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。
【００７７】
計測値記憶部２２０は、計測値取得部２０２によって取得された電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を記憶する。計測値記憶部２２０は、電力計測装置４によって得られた電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を計測値取得部２０２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。
【００７８】
図７に、計測値記憶部２２０に記憶される電力データベース４０の具体例を示す。図７に示すように、電力データベース４０は、買電電力Ｐｂの電力量と、発電電力の出力電力Ｐｇの電力量と、電力Ｐｂと電力Ｐｇとの和によって得られる家屋Ｈの総消費電力Ｐｃの電力量と、給湯機の消費電力Ｐｅの電力量とを、時系列順に格納している。
【００７９】
計測値取得部２０２は、電力計測装置４から電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を取得すると、それぞれの電力量を算出し、電力データベース４０に順次格納していく。ここで、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。具体的に説明すると、計測値取得部２０２は、電力計測装置４から電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値及び電力Ｐｂと電力Ｐｇとの和を、ＰＶ抑制のスケジュールの単位である３０分に亘って積算する。これにより、計測値取得部２０２は、買電電力Ｐｂの計測値と、発電電力の出力電力Ｐｇの計測値と、電力Ｐｂと電力Ｐｇとの和によって得られる家屋Ｈの消費電力（総消費電力）Ｐｃの計測値と、給湯機の消費電力Ｐｅの計測値とを、それぞれ３０分を１単位とする電力量として取得し、３０分毎に電力データベース４０に格納していく。
【００８０】
なお、発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値を電力量として取得する場合、計測値取得部２０２は、第１計測値取得部として機能する。家屋Ｈの消費電力Ｐｃ（＝Ｐｂ＋Ｐｇ）の計測値を電力量として取得する場合、計測値取得部２０２は、第２計測値取得部として機能する。給湯機５の消費電力Ｐｅの計測値を電力量として取得する場合、計測値取得部２０２は、第３計測値取得部として機能する。以下、判定部２０５、消費電力算出部２０６及び発電電力推定部２０７の処理は、電力データベース４０に電力量として格納された電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅ，Ｐｃの計測値を用いて、実行される。
【００８１】
転送部２０３は、指示取得部２０１によって取得された抑制指示の内容を、宅内通信部２４を介して発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１へ転送する。また、転送部２０３は、計測値取得部２０２によって取得された電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を、宅内通信部２４を介して発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１へ転送する。このように、転送部２０３は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。
【００８２】
判定部２０５は、指示取得部２０１によって抑制指示が取得された場合、抑制指示によって指定された特定の期間において、給湯機５に沸上げ運転を指令すべき予め定められた条件が満たされたか否かを判定する。給湯機５に沸上げ運転を指令すべき予め定められた条件とは、ＰＶ抑制によって発電設備６から出力される電力が抑制されている間に生じる損失電力を、給湯機５が沸上げ運転することによって効率的に利用できるか否かを判定するための条件である。給湯機５の沸上げ運転を利用する理由は、給湯機５の沸上げ運転は他の運転又は他の機器の使用に比べて一般的に消費電力が大きいため、損失電力を効率的に利用することができるためである。判定部２０５は、制御部２１によって実現される。以下、図８を参照しながら、判定部２０５による判定処理について詳細に説明する。
【００８３】
図８に、ＰＶ抑制時における発電電力Ｐａと消費電力Ｐｃとの関係、及び給湯機５が沸上げ運転を実行すべきタイミングの具体例を示す。図２及び図３に示した例と同様に、図８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６による発電電力Ｐａの推移を表しており、破線Ｌｐは、抑制指示によって指定される発電設備６からの出力電力Ｐｇの制限値の推移を表している。また、一点鎖線Ｌｃは、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃの推移を表しており、太い実線Ｌｇは、発電設備６からの出力電力Ｐｇの推移を表している。ただし、理解を容易にするため、図８に示す例では、破線Ｌｐによって表される出力電力Ｐｇの制限値は、全区間において一定の値を示すものとして説明する。
【００８４】
図８において、発電設備６によって発電されている（すなわち発電電力Ｐａが正である）時刻Ｈから時刻Ｉまでの期間のうち、時刻Ａから時刻Ｆまでの期間では、発電電力Ｐａは家屋Ｈの消費電力Ｐｃより大きい。そのため、時刻Ａから時刻Ｆまでの期間では、商用電力系統８から買電されていない。また、時刻Ａから時刻Ｄまでの期間では、家屋Ｈの消費電力Ｐｃは制限値より小さい。そのため、時刻Ａから時刻Ｄまでの期間では、発電設備６からの出力電力Ｐｇは制限値まで抑制されており、家屋Ｈから商用電力系統８に売電している。これに対して、時刻Ｄから時刻Ｆまでの期間では、家屋Ｈの消費電力Ｐｃは制限値より大きい。そのため、時刻Ｄから時刻Ｆまでの期間では、発電設備６からの出力電力Ｐｇは家屋Ｈ内での総消費電力Ｐｃにまで抑制されており、買電も売電も発生していない。
【００８５】
判定部２０５は、第１の判定処理として、第１の条件が満たされたか否かを判定する。この第１の条件は、商用電力系統８から家屋Ｈに電力が供給されていない場合、すなわち商用電力系統８から買電していない場合に、満たされる。判定部２０５は、計測値取得部２０２によって取得された電力Ｐｂの計測値に基づいて、商用電力系統８から買電しているか否かを判定する。買電している場合には、余剰電力が生じておらず、発電ロスも生じていないため、給湯機５を運転させる必要がないからである。
【００８６】
具体的に説明すると、判定部２０５は、電力データベース４０に最後に格納された電力Ｐｂの電力量が、予め定められた閾値α以上であるか否かを判定する。閾値αは、状況によって売電中にも瞬間的に買電量が大きくなる可能性があることを考慮したマージンであって、正の小さい値（例えば５０Ｗｈ）である。第１の判定処理によって、図８に示す時刻Ａから時刻Ｆまでの期間Ｄ１が特定される。
【００８７】
判定部２０５は、第２の判定処理として、第２の条件が満たされたか否かを判定する。この第２の条件は、発電設備６から家屋Ｈに供給されている電力Ｐｇが、抑制指示によって定められる制限値より大きい場合に満たされる。判定部２０５は、計測値取得部２０２によって取得された電力Ｐｂの計測値が、抑制指示によって定められる制限値より大きいか否かを判定する。
【００８８】
この第２の条件が満たされない場合として、２つの場合が考えられる。１つは、ＰＶ抑制の実施期間における天気が悪く、発電設備６の発電量が抑制量にまで達していない場合（電力Ｐｇ＜制限値）である。この場合は、発電設備６が出力を抑制していない状態にあるため、発電ロスは生じていない。もう１つは、例えば図８における時刻Ａから時刻Ｄまでの期間のように、発電設備６からの出力電力Ｐｇが制限値まで抑制されている場合（電力Ｐｇ＝制限値）である。この場合は、余剰電力が商用電力系統８に売電されている。そのため、売電を止めてまでその分の電力を給湯機５の運転に転用することは、需要家の経済的な観点からは効率的とは言えない。これに対して、第２の条件が満たされる期間であって、発電設備６からの出力電力Ｐｇが制限値より大きい期間Ｄ２では、売電中ではないため、給湯機５を運転させても売電は妨げられない。
【００８９】
具体的に説明すると、判定部２０５は、電力データベース４０に最後に格納された電力Ｐｇの電力量が抑制量に閾値βを加えた値以上であるか否か、すなわち現在の発電設備６の出力電力量が実質的に抑制量を超えているか否かを判定する。閾値βは、ＰＶ−ＰＣＳ１１の出力の調整がリアルタイムでは若干ずれることを考慮したマージンであって、正の小さい値（例えば１００Ｗｈ）である。第２の判定処理によって、図８に示す時刻Ｄから時刻Ｇまでの期間Ｄ２が特定される。
【００９０】
判定部２０５は、第３の判定処理として、第３の条件が満たされたか否かを判定する。この第３の条件は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力が発電設備６による発電電力Ｐａより小さい場合に満たされる。例えば、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力が発電設備６による出力可能な発電電力Ｐａより大きい場合、給湯機５が沸上げ運転を実行することで買電する必要が生じる。買電してまで給湯機５に沸上げ運転を実行させることは、需要家の経済的な観点からも環境的な観点からも効率的とは言えない。そのため、判定部２０５は、第３の判定処理として、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力が発電設備６による発電電力Ｐａより小さいか否か、言い換えると買電せずとも給湯機５が沸上げ運転可能か否か、を判定する。
【００９１】
第３の判定処理を実行するために、消費電力算出部２０６は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力を、電力データベース４０に格納された電力Ｐｃ及び電力Ｐｅの計測値に基づいて、算出する。また、発電電力推定部２０７は、発電設備６による発電電力Ｐａを、電力データベース４０に格納された電力Ｐｇの計測値に基づいて、推定する。消費電力算出部２０６及び発電電力推定部２０７は、それぞれ制御部２１が記憶部２２と協働することによって実現される。
【００９２】
具体的に説明すると、第１に、消費電力算出部２０６は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力（以下、Ｐｃ’と表す）を、給湯機５が沸上げ運転を実行する前における家屋Ｈの消費電力Ｐｃの計測値から、給湯機５が沸上げ運転を実行する前における給湯機５の消費電力Ｐｅの計測値を減じ、さらに給湯機５の消費電力の定格値Ｒを加えることにより、算出する。すなわち、Ｐｃ’＝Ｐｃ−Ｐｅ＋Ｒの関係式が成立する。
【００９３】
給湯機５が沸上げ運転を実行する前における家屋Ｈの消費電力Ｐｃの計測値及び給湯機５の消費電力Ｐｅの計測値は、それぞれ第２計測値取得部及び第３計測値取得部として機能する計測値取得部２０２によって取得され、電力データベース４０に電力量として格納されている。消費電力算出部２０６は、電力データベース４０に最後に格納された電力Ｐｃ及び電力Ｐｅの計測値を参照する。なお、給湯機５の消費電力Ｐｅは、給湯機５が運転していなければ０に近い値であり、給湯機５が何らかの運転を実行中であればその運転に応じた値になる。
【００９４】
給湯機５の消費電力の定格値Ｒは、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合において、給湯機５において消費が見込まれる最大の電力量である。定格値Ｒは、沸上げ温度及び貯湯量等の種々の条件に応じて予め規定されており、予め制御装置２の記憶部２２又は給湯機５内の記憶手段に記憶されている。定格値Ｒが給湯機５に記憶されている場合、消費電力算出部２０６は、実行すべき沸上げ運転に応じた定格値Ｒを、必要に応じて給湯機５から宅内通信部２４介して取得する。
【００９５】
消費電力算出部２０６は、このようにして取得された家屋Ｈの総消費電力Ｐｃの計測値から給湯機５の消費電力Ｐｅの計測値を減じ、さらに給湯機５の定格値Ｒの値を加えることで、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合に予測される家屋Ｈの消費電力Ｐｃ’を算出する。この消費電力Ｐｃ’は、図８において二点鎖線Ｌｃ’で表すように、総消費電力Ｐｃの推移に一定のオフセットを加えた推移を示す。
【００９６】
第２に、発電設備６による発電電力Ｐａは、ＰＶ抑制が実施されていない間は、電力線Ｄ２に配設されたＣＴ２によって発電設備６からの出力電力Ｐｇを計測することによって取得することができる。しかしながら、ＰＶ抑制が実施されている間は、パネル発電電力を計測することができないため、発電電力Ｐａを直接取得することができない。そのため、発電電力推定部２０７は、現在の発電電力Ｐａの推定値として、過去実績発電量を用いる。具体的に説明すると、発電電力推定部２０７は、ＰＶ抑制が実施される特定の期間より前の期間であって、ＰＶ抑制が実施されない期間における発電設備６からの出力電力Ｐｇを、ＰＶ抑制の実施期間における発電設備６による発電電力Ｐａと推定する。
【００９７】
ＰＶ抑制が実施される特定の期間より前の期間における発電設備６からの出力電力Ｐｇの計測値は、第１計測値取得部として機能する計測値取得部２０２によって取得され、電力データベース４０に電力量として格納されている。発電電力推定部２０７は、電力データベース４０に格納された電力Ｐｇの計測値のうち、ＰＶ抑制が実施される特定の日より前の複数の日（過去Ｃ日）における、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯と同じ時間帯において、発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値を用いて、発電電力Ｐａを推定する。
【００９８】
ここで、同じ時間帯とは、ＰＶ抑制の開始時刻と同じ時刻から開始し、ＰＶ抑制の終了時刻と同じ時刻に終了する時間帯を意味する。ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯と同じ時間帯における計測値を用いるのは、一日の中の同じ時間帯であれば、日射量が同程度であり、太陽光発電による発電量も同程度であると推定されるためである。
【００９９】
図９に、ＰＶ抑制が実施される日の過去３日間における発電設備からの出力電力の計測値の推移の例を示す。図９の例では、ＰＶ抑制が実施される日の１日前の日は、発電設備６からの出力電力量は、午前中は少なく、午後からは多くなっている。これに対して、ＰＶ抑制が実施される日の２日前の日は、太陽光による発電量は一日中少ない。また、ＰＶ抑制が実施される日の３日前の日は、発電設備６からの出力電力量は、午前中は多く、午後からは少なくなっている。このように、発電設備６からの出力電力量は、日中の天候によって影響される。
ｓ  
【０１００】
発電電力推定部２０７は、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯に含まれる各時間において、計測値取得部２０２によって過去Ｃ日において取得された計測値のうちの最大値を、ＰＶ抑制が実施される日のその時間における発電電力Ｐａと推定する。例えば、過去Ｃ日のそれぞれにおいて、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯と同じ時間帯に含まれる第１の時間において計測された出力電力Ｐｇの計測値のうち、過去Ｃ日のうちの第Ｘ日における出力電力Ｐｇの計測値が最大であれば、発電電力推定部２０７は、第Ｘ日における出力電力Ｐｇの計測値を、ＰＶ抑制が実施される日の第１の時間における発電電力Ｐａと推定する。また、過去Ｃ日のそれぞれにおいて、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯と同じ時間帯に含まれる第２の時間において計測された出力電力Ｐｇの計測値のうち、過去Ｃ日のうちの第Ｙ日における出力電力Ｐｇの計測値が最大であれば、発電電力推定部２０７は、第Ｙ日における出力電力Ｐｇの計測値を、ＰＶ抑制が実施される日の第２の時間における発電電力Ｐａと推定する。
【０１０１】
図１０に、図９に示したＰＶ抑制が実施される日の過去３日間における発電設備からの出力電力の計測値のうちの最大値の推移（移動最大値）を示す。発電電力推定部２０７は、図９に示した過去３日の出力電力Ｐｇの計測結果から、図１０に示す推移の値を、ＰＶ抑制が実施される日の各時間における発電電力Ｐａと推定する。各時間において出力電力Ｐｇの計測値の最大値を選ぶ理由は、ＰＶ抑制が実施される日は、逆潮電力が大きくなることが見込まれる日であり、通常は晴天の日であるため、太陽光によって最大限に発電されていると推定されるからである。過去Ｃ日は、少なくともＰＶ抑制が実施されない晴天の日が含まれるように、例えばＰＶ抑制が実施される日の直前の連続する１０日から２週間程度に設定される。
【０１０２】
判定部２０５は、消費電力算出部２０６によって算出された消費電力Ｐｃ’と発電電力推定部２０７によって推定された発電電力Ｐａとを用いて、ＰＶ抑制が指示された特定の期間において、第３の判定処理を実行する。すなわち、判定部２０５は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力Ｐｃ’が発電設備６による発電電力Ｐａより小さいか否かを判定する。第３の判定処理によって、図８に示す時刻Ｂから時刻Ｅ（Ｅ’）までの期間Ｄ３が特定される。
【０１０３】
給湯機制御部２０８は、指示取得部２０１によって抑制指示が取得された場合、ＰＶ抑制が指示された特定の期間において、予め定められた条件が満たされたと判定部２０５によって判定されると、給湯機５に沸上げ運転を指令する。
【０１０４】
予め定められた条件は、前述した判定部２０５による第１から第３の判定処理における３つの条件であって、これら３つの条件が全て満たされた場合に、満たされる。具体的に説明すると、予め定められた条件は、（１）商用電力系統８から家屋Ｈに電力が供給されており、（２）発電設備６から家屋Ｈに供給されている電力Ｐｇが抑制指示によって定められる制限値より大きく、且つ、（３）給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力が発電設備６による発電電力Ｐａより小さい場合に、満たされる。これら３つの条件が全て満たされる時間帯は、図８に示した例における時刻Ｄ（Ｄ’）から時刻Ｅ（Ｅ’）までの期間Ｄ４である。
【０１０５】
このように、ＰＶ抑制が指示された特定の期間のうちの、予め定められた条件が満たされた少なくとも一部の期間において、給湯機制御部２０８は、給湯機５に沸上げ運転を指令する。具体的に説明すると、給湯機制御部２０８は、沸上げ運転の許可を示すＰＶ抑制許可トリガを、宅内通信部２４を介して、給湯機５の給湯コントローラ５４に送信する。一方で、ＰＶ抑制が指示された特定の期間のうちの、予め定められた条件が満たされなくなると、給湯機制御部２０８は、給湯機５に沸上げ運転の停止を指令する。具体的に説明すると、給湯機制御部２０８は、沸上げ運転の解除を示すＰＶ抑制解除トリガを、宅内通信部２４を介して、給湯機５の給湯コントローラ５４に送信する。このように、給湯機制御部２０８は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。
【０１０６】
給湯機制御部２０８は、ＰＶ抑制の実施期間において、予め定められた条件が満たされた場合、このような指令を予め定められた周期で繰り返し給湯コントローラ５４に送信する。予め定められた周期は、例えばＰＶ抑制のスケジュールの単位と同じ３０分である。一定の周期で繰り返し指令を送信することで、例えば瞬間的な通信途絶が発生した場合にも、給湯機５に確実に指令を伝えることができる。
【０１０７】
給湯コントローラ５４は、給湯機制御部２０８から沸上げ運転の指令を受信すると、受信した指令に応じて、沸上げ運転を実行する。具体的に説明すると、給湯コントローラ５４は、ヒートポンプユニット５０を制御して、貯湯タンク５３内に所望の沸上げ温度の湯を生成する。沸上げ温度及び貯湯量等の沸上げ運転における種々の条件は、例えばユーザによってリモコン５５を介して予め設定される。
【０１０８】
なお、給湯機制御部２０８は、給湯機５側の状況を考慮せずに指令を送信するため、給湯コントローラ５４は、受信した指令に従って動作しない場合もある。例えば、給湯機５が既に沸上げ運転している最中にさらに沸上げ運転の指令を受信した場合、給湯コントローラ５４は、その指令を無視する。同様に、給湯機５が既に沸上げ運転していないときに沸上げ運転の停止の指令を受信した場合、給湯コントローラ５４は、その指令を無視する。特に、１日における沸上げ運転の回数は、圧縮機の寿命を考慮して、例えば１回に限定されている。そのため、給湯コントローラ５４は、一度沸上げ運転の指令を受信して沸上げ運転を実行すると、同じ日に再度沸上げ運転の指令を受信しても、二度目の沸上げ運転を実行しない。また、給湯コントローラ５４は、ユーザからリモコン５５を介して給湯機５の制御指示を受け付けた場合、ユーザの制御指示を優先する。
【０１０９】
給湯機制御部２０８によって給湯機５が制御された結果は、操作端末３を介して表示される。図１１に、ＰＶ抑制時に操作端末に表示される表示画面の具体例を示す。端末通信部２００は、ＰＶ抑制が実施されている期間において、図１１に示すように、機器のリスト、機器のレイアウト及び現在の状態を示すメッセージ等を含む通知情報を操作端末３の表示デバイスに表示させる表示制御部として機能する。
【０１１０】
具体的に説明すると、端末通信部２００は、ＰＶ抑制中であることを示すＰＶ抑制画像３１を、発電電力、消費電力、充電電力及び売電電力の量と共に表示する。また、端末通信部２００は、ＰＶ抑制中において連携制御を実行していることを示す連携制御画像３２を、連携制御対象の機器である給湯機５の画像付近に表示する。このような表示によって、ユーザは、ＰＶ抑制中における様々な情報を視認することができる。
【０１１１】
以上のように構成されたエネルギー管理システム１において実行される処理の流れについて、図１２から図１４を参照して、説明する。
【０１１２】
図１２に、エネルギー管理システム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、制御装置２、発電設備６及び給湯機５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】
なお、図１２には電力計測装置４及び操作端末３を示していないが、電力計測装置４は、図１２に示す処理が実行されている間、ＣＴ１〜ＣＴ３によって電力線Ｄ１〜Ｄ３を送電される電力を計測し、計測した電力の計測値を制御装置２に順次送信する。また、操作端末３は、図６に示した設定画面において、ユーザから太陽光出力抑制連携制御の設定を受け付け、受け付けた設定の内容を制御装置２に送信する。
【０１１４】
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、制御装置２は、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。抑制指示を取得すると、制御装置２は、取得した抑制指示を、家屋Ｈ内に構築された無線ネットワークを介して発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１に転送する（ステップＳ２）。
【０１１５】
ＰＶ−ＰＣＳ１１は、制御装置２から転送された抑制指示を取得すると、取得した抑制指示に従って、発電設備６による発電電力の出力抑制を実行する（ステップＳ３）。図１３に、ステップＳ３において実行されるＰＶ−ＰＣＳ１１の出力抑制処理の詳細を示す。この出力抑制処理は、ＰＶ−ＰＣＳ１１に電力が供給されている間、一定の周期で繰り返し実行される。一定の周期は、例えば１分間である。
【０１１６】
図１３に示す出力抑制処理において、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、第１に、現在時刻が抑制指示により指定されたＰＶ抑制の実施期間に含まれるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。なお、抑制指示がない場合には、ステップＳ３０１の判定は否定される。
【０１１７】
現在時刻がＰＶ抑制の実施期間に含まれないと判定した場合（ステップＳ３０１；ＮＯ）、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、通常モードで動作する（ステップＳ３０２）。通常モードは、発電設備６からの出力電力を抑制することなく、出力可能な発電電力を全て家屋Ｈ又は商用電力系統８へ供給するモードである。その後、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、出力抑制処理を終了する。
【０１１８】
一方、現在時刻がＰＶ抑制の実施期間に含まれると判定した場合（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、第２に、発電設備６からの現在の出力電力Ｐｇが制限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
【０１１９】
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、発電設備６からの現在の出力電力Ｐｇが制限値より大きくないと判定した場合（ステップＳ３０３；ＮＯ）、発電設備６からの出力電力Ｐｇを抑制する必要がない。そのため、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ステップＳ３０２へ移行し、通常モードで動作する。
【０１２０】
一方、発電設備６からの現在の出力電力Ｐｇが制限値より大きいと判定した場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、商用電力系統８から電力が供給されているか否か、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Ｓ３０４）。ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＣＴ１によって計測された電力Ｐｂの値を取得して、電力Ｐｂの値が正であるか否かを判定することで、商用電力系統８から電力が供給されているか否かを判定する。
【０１２１】
商用電力系統８から電力が供給されていないと判定した場合（ステップＳ３０４；ＮＯ）、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、出力抑制モードで動作する（ステップＳ３０５）。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、発電設備６からの出力電力Ｐｇを抑制するモードである。この場合は、例えば図３に示した期間Ｐ２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。その後、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、出力抑制処理を終了する。
【０１２２】
商用電力系統８から電力が供給されていると判定した場合（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、逆潮流ゼロモードで動作する（ステップＳ３０６）。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、発電設備６からの出力電力Ｐｇを調整するモードである。この場合は、例えば図３に示した期間Ｐ３のように、家屋Ｈの総消費電力Ｐｃが制限値よりも大きくて余剰電力が生じていない、すなわち発電設備６からの出力電力Ｐｇを制限値まで抑制すると、商用電力系統８から買電する必要が生じる場合に相当する。この場合、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、発電設備６からの出力電力Ｐｇ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、ＣＴ１によって計測される電力Ｐｂが極力ゼロになり、買電も売電も発生しないようになる。その後、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、出力抑制処理を終了する。
【０１２３】
図１２に示すエネルギー管理システム１全体の処理の説明に戻る。制御装置２は、電力サーバ１４から取得した抑制指示を発電設備６に転送すると、制御装置２は、ＰＶ抑制の開始時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ４）。ＰＶ抑制の開始時刻が到来していない場合（ステップＳ４；ＮＯ）、制御装置２は、開始時刻が到来するまで待機する。
【０１２４】
一方、ＰＶ抑制の開始時刻が到来すると（ステップＳ４；ＹＥＳ）、制御装置２は、取得した抑制指示に従って、ＰＶ抑制判定を実行する（ステップＳ５）。図１４に、ステップＳ５において実行されるＰＶ抑制判定処理の詳細を示す。このＰＶ抑制判定処理は、図６に示した設定画面において太陽光出力抑制連携制御がＯＮに設定され、且つ、抑制指示によって指定されたＰＶ抑制の実施期間が到来すると、一定の周期で繰り返し実行される。一定の周期は、例えばＰＶ抑制のスケジュールの単位と同じ３０分である。
【０１２５】
図１４に示すＰＶ抑制判定処理において、制御装置２の制御部２１は、第１の判定処理として、現在の買電量が閾値α以下であるか否か、すなわち現在実質的に買電しているか否かを判定する（ステップＳ５０１）。現在の買電量は、計測値取得部２０２によって取得され、電力データベース４０に最後に格納された電力Ｐｂの計測値を参照することで得られる。ステップＳ５０１の処理によって、現在時刻が図８に示した期間Ｄ１に含まれるか否かが判定される。
【０１２６】
現在実質的に買電していないと判定した場合（ステップＳ５０１；ＹＥＳ）、制御部２１は、第２の判定処理として、現在の発電設備６の出力電力量が、抑制量に閾値βを加えた値以上であるか否か、すなわち現在の発電設備６の出力電力量が実質的に抑制量を超えているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。現在の発電設備６の出力電力量は、計測値取得部２０２によって取得され、電力データベース４０に最後に格納された電力Ｐｇの計測値を参照することで得られる。また、抑制量は、抑制指示によって定められる制限値に、ＰＶ抑制のスケジュールの単位である３０分の時間を乗じることで電力量の単位で表した値である。ステップＳ５０２の処理によって、現在時刻が図８に示した期間Ｄ２に含まれるか否かが判定される。
【０１２７】
現在実質的に買電していると判定した場合（ステップＳ５０１；ＮＯ）、余剰電力は生じていない。また、現在の発電設備６の出力電力量が実質的に抑制量を超えていないと判定した場合（ステップＳ５０２；ＮＯ）、売電が発生している。そのため、制御部２１は、これらの場合では給湯機５を運転させる必要がないと判定し、ＰＶ抑制判定処理を終了する。
【０１２８】
ステップＳ５０２において、現在の発電設備６の出力電力量が実質的に抑制量を超えていると判定した場合（ステップＳ５０２；ＹＥＳ）、制御部２１は、現在設定されているＰＶ抑制フラグがＯＮかＯＦＦかを判定する（ステップＳ５０３）。ＰＶ抑制フラグとは、給湯機５へのＰＶ抑制の指令状況を示すフラグであって、制御装置２の例えば記憶部２２に記憶される。ＰＶ抑制フラグは、直前のＰＶ抑制判定処理において、給湯機５にＰＶ抑制許可トリガが送信された場合にはＯＮに設定され、給湯機５にＰＶ抑制解除トリガが送信された場合にはＯＦＦに設定される。制御部２１は、現在設定されているＰＶ抑制フラグがＯＮかＯＦＦかによって異なる条件を用いて、以下の第３の判定処理を実行する。
【０１２９】
ＰＶ抑制フラグがＯＮに設定されている場合（ステップＳ５０３；ＹＥＳ）、制御部２１は、第３の判定処理として、過去実績発電量が、給湯機５の沸上げ運転時の家屋Ｈの消費電力量に閾値γを加えた値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５０４）。過去実績発電量は、発電電力推定部２０７によって推定される発電電力Ｐａの量であって、前述したように、過去Ｃ日における、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯と同じ時間帯において、発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値を取得することによって得られる。また、給湯機５の沸上げ運転時の家屋Ｈの消費電力量は、消費電力算出部２０６によって算出される電力Ｐｃ’の量であって、前述したように、データベース４０に格納された家屋Ｈの総消費電力Ｐｃの計測値から給湯機５の消費電力Ｐｅの計測値を減じ、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における給湯機５の消費電力を加えることにより、算出される。
【０１３０】
なお、閾値γは、判定に用いられる過去実績発電量はあくまで現在の実際の発電量を推定した量であるため、発電設備６が出力可能な発電量を消費電力量が超えないように設定された安全確保のためのマージンである。
【０１３１】
ＰＶ抑制フラグがＯＦＦに設定されている場合（ステップＳ５０３；ＮＯ）、制御部２１は、第３の判定処理として、過去実績発電量が、給湯機５の沸上げ運転時の家屋Ｈの消費電力量に閾値γ’を加えた値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５０５）。すなわち、制御部２１は、現在設定されているＰＶ抑制フラグがＯＮかＯＦＦかによって、マージンとして異なる閾値を用いる。
【０１３２】
閾値γ’は、閾値γと同様に、発電設備６が出力可能な発電量を消費電力量が超えないように設定された安全確保のためのマージンであるが、閾値γよりも大きな値に設定される。詳細には図１５に示すように、ＰＶ抑制フラグがＯＦＦからＯＮに切り替える場合における閾値γ’を、ＰＶ抑制フラグがＯＮからＯＦＦに切り替える場合における閾値γよりもある程度大きな値に設定する。これにより、ＯＮとＯＦＦとの切り替え時にヒステリシスを設ける。これは、いわゆるハンチング対策であって、閾値付近におけるジッターによってＰＶ抑制判定フラグの設定がＯＮとＯＦＦとで頻繁に切り替わることを防止するためである。一例として、閾値γと閾値γ’とは、それぞれ０Ｗｈと２００Ｗｈとに設定される。以下、閾値γ’を第１の閾値、閾値γを第２の閾値という。
【０１３３】
より詳細に説明すると、判定部２０５は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの総消費電力Ｐｃ’に第１の閾値γ’を加えた値が、発電設備６による発電電力Ｐａより小さい場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令すべきと判定する。そして、判定部２０５は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの総消費電力Ｐｃ’に第２の閾値γを加えた値が、発電設備６による発電電力Ｐａより大きい場合に、給湯機５に沸上げ運転の停止を指令すべきと判定する。給湯機制御部２０８は、判定部２０５の判定結果に従って、給湯機５に沸上げ運転又はその停止を指令する。
【０１３４】
このようなステップＳ５０４及びステップＳ５０５の処理によって、現在時刻が図８に示した期間Ｄ４に含まれるか否かが判定される。ステップＳ５０４及びステップＳ５０５において、過去実績発電量が、給湯機５の沸上げ運転時の家屋Ｈの消費電力量に予め定められた値γ又はγ’を加えた値より大きいと判定した場合（ステップＳ５０４；ＹＥＳ、ステップＳ５０５；ＹＥＳ）、制御部２１は、ＰＶ抑制フラグをＯＮに設定する（ステップＳ５０６）。そして、制御部２１は、宅内通信部２４を介して給湯機５にＰＶ抑制許可トリガを送信する（ステップＳ５０７）。
【０１３５】
これに対して、ステップＳ５０４及びステップＳ５０５において、過去実績発電量が、給湯機５の沸上げ運転時の家屋Ｈの消費電力量に予め定められた値γ又はγ’を加えた値より大きくないと判定した場合（ステップＳ５０４；ＮＯ、ステップＳ５０５；ＮＯ）、制御部２１は、ＰＶ抑制フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ５０８）。そして、制御部２１は、宅内通信部２４を介して給湯機５にＰＶ抑制解除トリガを送信する（ステップＳ５０９）。
【０１３６】
ＰＶ抑制許可トリガ又はＰＶ抑制解除トリガを給湯機５に送信すると、制御部２１は、図１４に示したＰＶ抑制判定処理を終了する。
【０１３７】
図１２に示すエネルギー管理システム１全体の処理の説明に戻る。給湯機５は、ステップＳ５におけるＰＶ抑制判定の結果として制御装置２から送信された制御指令を受信する。制御指令は、具体的にはＰＶ抑制許可トリガ又はＰＶ抑制解除トリガである。制御指令を受信すると、給湯機５は、制御指令を受信したことに対する応答を、制御装置２に返信する（ステップＳ６）。
【０１３８】
そして、給湯機５は、受信した制御指令に従って、沸上げモードを変更する（ステップＳ７）。具体的に説明すると、給湯機５の給湯コントローラ５４は、沸上げ運転していないときにＰＶ抑制許可トリガを受信すると、ヒートポンプユニット５０を制御して、沸上げ運転を実行する。また、給湯コントローラ５４は、沸上げ運転しているときにＰＶ抑制解除トリガを受信すると、ヒートポンプユニット５０を制御して、沸上げ運転を停止する。なお、前述したように、給湯コントローラ５４は、受信した指令に従って動作しない場合もある。
【０１３９】
制御装置２は、ステップＳ５においてＰＶ抑制判定を実行し、制御指令を給湯機５に送信すると、ＰＶ抑制の終了時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ８）。ＰＶ抑制の終了時刻が到来していない場合（ステップＳ８；ＮＯ）、制御装置２は、処理をステップＳ５に戻す。そして、制御装置２は、予め定められた時間間隔（例えば３０分）でＰＶ抑制判定を実行し、判定結果に応じてＰＶ抑制許可トリガ又はＰＶ抑制解除トリガを給湯機５に送信する。一方、ＰＶ抑制の終了時刻が到来すると（ステップＳ８；ＹＥＳ）、図１２に示す処理は終了する。
【０１４０】
以上説明したように、本実施形態に係るエネルギー管理システム１において、制御装置２は、ＰＶ抑制の実施期間において、予め定められた第１から第３の条件が満たされた場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令する。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。
【０１４１】
その際、制御装置２は、ＰＶ抑制が実施される日より前の日における発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値を、ＰＶ抑制の実施期間における発電設備６の発電電力Ｐａと推定する。過去の発電量の実績を用いるため、ＰＶ抑制の実施期間における発電設備６の発電電力Ｐａを、大きな計算コストをかけずに高精度で推定することができる。
【０１４２】
そして、制御装置２は、ＰＶ抑制の実施期間において、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力Ｐｃ’が発電電力Ｐａより小さい場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令する。言い換えると、制御装置２は、給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力Ｐｃ’と発電設備６が出力可能な発電電力Ｐａとを比較して、どれだけ消費量を増加させることができるかを見積もってから給湯機５に沸上げ運転を指令する。その結果、買電を発生させることなく、発電ロスに相当する電力で給湯機５に沸上げ運転を実行させることができる。特に、時間帯別料金を契約している場合には、ＰＶ抑制が実施される昼間の電力単価は一般的に高いため、買電を発生させないことによって効果的に経済的損失を軽減できる。
【０１４３】
（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。
【０１４４】
例えば、上記実施形態では、給湯機制御部２０８は、ＰＶ抑制の実施期間において、予め定められた第１から第３の条件が全て満たされた場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令した。しかしながら、給湯機制御部２０８は、第１から第３の条件のうち、いずれか１つ又は２つの条件のみが満たされた場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令してもよい。
【０１４５】
例えば、給湯機制御部２０８は、ＰＶ抑制の実施期間において、第３の条件のみが満たされた場合に、すなわち給湯機５が沸上げ運転を実行した場合における家屋Ｈの消費電力Ｐｃ’が発電設備６の発電電力Ｐａより小さい場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令してもよい。この場合、給湯機制御部２０８は、図８における時刻Ｂから時刻Ｅ（Ｅ’）までの期間Ｄ３において、給湯機５に沸上げ運転を指令する。この期間Ｄ３は、時刻Ｂから時刻Ｄ（Ｄ’）までの売電している期間を含んでいる。そのため、このような形態は、売電による経済的効果よりも発電ロスを減らすことを優先する場合に、効果的である。
【０１４６】
また、給湯機制御部２０８は、ＰＶ抑制の実施期間において、第１の条件のみが満たされた場合に、すなわち商用電力系統８から家屋Ｈに電力が供給されていない場合に、給湯機５に沸上げ運転を指令してもよい。この場合、給湯機制御部２０８は、図８における時刻Ａから時刻Ｆまでの期間Ｄ１において、給湯機５に沸上げ運転を指令する。或いは、給湯機５に沸上げ運転を指令すべき予め定められた条件は、第２の条件のみが満たされた場合に満たされてもよいし、第１の条件と第３の条件とが共に満たされた場合に満たされてもよいし、第１の条件と第２の条件とが共に満たされた場合に満たされてもよいし、第２の条件と第３の条件とが共に満たされた場合に満たされてもよい。このように、どのような条件が満たされた場合に、給湯機制御部２０８が給湯機５に沸上げ運転を指令するかは、ユーザの好み又は状況等に応じて様々に決めることができる。
【０１４７】
また、上記実施形態では、発電電力推定部２０７は、ＰＶ抑制が実施される日より前の日における発電設備６から家屋Ｈに供給される電力Ｐｇの計測値を、ＰＶ抑制の実施期間における発電電力Ｐａと推定した。しかしながら、発電電力推定部２０７は、計測値を用いずにＰＶ抑制時の発電電力Ｐａを推定してもよい。例えば、発電電力推定部２０７は、ＰＶ抑制の実施期間における天気及び季節等の情報に基づいて、その期間における発電電力Ｐａを推定することもできる。
【０１４８】
また、上記実施形態では、発電電力推定部２０７は、ＰＶ抑制が実施される特定の時間帯に含まれる各時間において、計測値取得部２０２によって過去Ｃ日において取得された計測値のうちの最大値を、ＰＶ抑制が実施される日のその時間における発電電力Ｐａと推定した。しかしながら、ＰＶ抑制中であっても、実際には、発電電力Ｐａが過去最大値よりも小さくなる場合も多い。そのため、発電電力推定部２０７は、過去Ｃ日において取得された計測値のうちの最大値を補正した値を、発電電力Ｐａと推定してもよい。例えば、発電電力推定部２０７は、過去Ｃ日において取得された計測値のうちの最大値に０．９５又は０．９等の予め定められた補正係数を乗じた値を、ＰＶ抑制が実施される日の各時間における発電電力Ｐａと推定することができる。
【０１４９】
また、上記実施形態では、発電設備６は、家屋Ｈに設置されていた。しかしながら、発電設備６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６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６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。
【０１５０】
また、上記実施形態では、電力計測装置４が電力線Ｄ１〜Ｄ３を送電される電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅを計測し、その計測値を制御装置２に送信した。そして、制御装置２が、電力計測装置４から取得した電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１に転送した。しかしながら、電力計測装置４は、電力Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｅの計測値を直接ＰＶ−ＰＣＳ１１に送信してもよい。また、電力計測装置４以外の装置が、電力を計測してもよい。例えば、発電設備６のＰＶ−ＰＣＳ１１が、電力線Ｄ２に配設されたＣＴ２と通信線を介して接続されており、発電設備６自身から出力される電力Ｐｇを計測してもよい。また、給湯機５の給湯コントローラ５４が、電力線Ｄ３に配設されたＣＴ３と通信線を介して接続されており、給湯機５自身で消費される電力Ｐｅを計測してもよい。このようにして計測された結果は、家屋Ｈ内に構築された無線ネットワークを介して適宜送信され、各機器間で共有することができる。
【０１５１】
また、上記実施形態では、電力サーバ１４から配信されるＰＶ抑制の指示は、制御装置２に送信され、制御装置２からＰＶ−ＰＣＳ１１に転送されるものであった。しかしながら、ＰＶ抑制の指示は、ＰＶ−ＰＣＳ１１に直接送信されるものであってもよい。その場合、ＰＶ−ＰＣＳ１１がＰＶ抑制の指示の内容を制御装置２に送信することにより、制御装置２の指示取得部２０１は、ＰＶ抑制のスケジュール及び制限値等の情報を取得する。
【０１５２】
また、上記実施形態では、制御装置２が家屋Ｈ内に設置されている場合について説明した。しかしながら、本発明において、制御装置２と同等の機能を有する装置を家屋Ｈ外に設置するようにしてもよい。図１６に、この場合のエネルギー管理システム１ａの例を示す。図１６に示すエネルギー管理システム１ａでは、家屋Ｈには、制御装置２が設置されていない。ルータ１２は、制御装置２の代わりに、操作端末３、電力計測装置４、給湯機５、発電設備６及び機器７のそれぞれと通信可能に接続され、各機器間における通信を中継する。そして、ルータ１２とデータサーバ１３とが協調して制御装置２の役割を果たす。或いは、ルータ１２は、家屋Ｈ内の一部の機器と通信できなくてもよい。例えば、ルータ１２と給湯機５とが通信可能に接続されず、発電設備６がルータ１２と給湯機５との通信を中継するように構成してもよい。このように制御装置２を省くことで、家屋Ｈ内に設置する機器の数を減らすことができるため、エネルギー管理システム１ａを簡便に構成することができる。
【０１５３】
上記実施形態では、操作端末３が表示部及び入力部を備えており、制御装置２は、操作端末３に入力された入力情報を、無線又は有線通信を介して取得し、表示情報を操作端末３に送信して表示した。しかしながら、本発明において、制御装置２が表示部及び入力部を備えていてもよい。すなわち、制御装置２自身に、操作端末３の機能が備わっていてもよい。この場合、設定情報受付部は、操作端末３を介してではなく、制御装置２に備えられた入力部を介して、ユーザからの設定入力を受け付ける。また、表示制御部は、操作端末３を介してではなく、制御装置２に備えられた表示部を介して、ユーザに情報を表示する。
【０１５４】
上記実施形態では、制御装置２の制御部２１において、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することによって、端末通信部２００、指示取得部２０１、計測値取得部２０２、転送部２０３、判定部２０５、消費電力算出部２０６、発電電力推定部２０７及び給湯機制御部２０８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２１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２１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。
【０１５５】
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２１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。
【０１５６】
本発明に係る制御装置２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、本発明に係る制御装置２として機能させることも可能である。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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】
【０１５９】
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】
【０１６０】
１，１ａ  エネルギー管理システム、２  制御装置、３  操作端末、４  電力計測装置、５  給湯機、６  発電設備、７（７−１，７−２，…）  機器、８  商用電力系統、９  分電盤、１０  ＰＶパネル、１１  ＰＶ−ＰＣＳ、１２  ルータ、１３  データサーバ、１４  電力サーバ、２１  制御部、２２  記憶部、２３  計時部、２４  宅内通信部、２５  宅外通信部、２９  バス、３１  ＰＶ抑制画像、３２  連携制御画像、４０  電力データベース、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、２００  端末通信部、２０１  指示取得部、２０２  計測値取得部、２０３  転送部、２０５  判定部、２０６  消費電力算出部、２０７  発電電力推定部、２０８  給湯機制御部、２１０  指示記憶部、２２０  計測値記憶部、２３０  設定記憶部、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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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月1日(2017.12.1)
【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、本発明に係る制御装置は、
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において前記発電設備から出力される電力が抑制されている間に予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段と、を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における商用電力系統への供給を抑制する指示が取得された場合、この特定の期間において発電設備から出力される電力が抑制されている間に予め定められた条件が満たされると、需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する。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。
【手続補正３】
【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】
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において前記発電設備から出力される電力が抑制されている間に予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段と、を備える、
制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が前記発電電力より小さい場合に、満たされる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記発電設備から出力される電力が前記指示によって定められる制限値より大きい場合に、満たされる、
請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記商用電力系統から前記需要地に電力が供給されていない場合に、満たされる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記商用電力系統から前記需要地に電力が供給されておらず、前記発電設備から出力される電力が前記指示によって定められる制限値より大きく、且つ、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が前記発電電力より小さい場合に、満たされる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記特定の期間より前の期間において、前記発電設備から出力される電力の計測値を取得する第１計測値取得手段、をさらに備え、
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が、前記第１計測値取得手段によって取得された前記計測値より小さい場合に、満たされる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記特定の期間は、特定の日における特定の時間帯であり、
前記第１計測値取得手段は、前記特定の日より前の日における、前記特定の時間帯と同じ時間帯において、前記発電設備から出力される電力の計測値を取得する、
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１計測値取得手段は、前記特定の日より前の複数の日における前記特定の時間帯と同じ時間帯において、前記発電設備から出力される電力の計測値を取得し、
前記予め定められた条件は、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力が、前記第１計測値取得手段によって取得された前記複数の日における前記計測値のうちの最大値より小さい場合に、満たされる、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記給湯機が前記沸上げ運転を実行する前における前記需要地の消費電力の計測値を取得する第２計測値取得手段と、
前記給湯機が前記沸上げ運転を実行する前における前記給湯機の消費電力の計測値を取得する第３計測値取得手段と、
前記第２計測値取得手段によって取得された前記需要地の消費電力の計測値から、前記第３計測値取得手段によって取得された前記給湯機の消費電力の計測値を減じ、前記給湯機の消費電力の定格値を加えることにより、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力を算出する消費電力算出手段と、をさらに備える、
請求項２又は５から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記給湯機制御手段は、前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力に第１の閾値を加えた値が前記発電電力より小さいときに、前記給湯機に前記沸上げ運転を指令し、前記給湯機が前記沸上げ運転を実行した場合における前記需要地の消費電力に前記第１の閾値より小さい第２の閾値を加えた値が前記発電電力より小さいときに、前記給湯機に前記沸上げ運転の停止を指令する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における商用電力系統への供給を抑制する指示を取得し、
前記特定の期間において、前記発電設備から出力される電力が抑制されている間に予め定められた条件が満たされた場合に、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する、
給湯機の制御方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
需要地に設置された発電設備による発電電力の、特定の期間における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、
前記指示取得手段によって前記指示が取得された場合、前記特定の期間において前記発電設備から出力される電力が抑制されている間に予め定められた条件が満たされると、前記需要地に設置された給湯機に沸上げ運転を指令する給湯機制御手段、として機能させる、
プログラム。
【国際調査報告】
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