(57)【要約】【課題】  複数の再生可能エネルギーにより発電した電気を送電ネットワークにて託送して複数の電解式水素製造装置により水素を製造し譲渡するエネルギーシステムにおいて、水素を扱う装置の維持管理力の低下、サイバー攻撃及び自然災害からの安全性確保が課題。【解決手段】  前記エネルギーシステムに水素設備安全監視強制制御サーバを備えて、電解式水素製造装置の監視を行い、該サーバにて、異常や危険の解析結果を得たときには、水素製造の停止や装置内の水素ガスの大気安全放出等の制御を強制的に行い、サーバ類は、制御も含めた分散台帳技術にて、装置故障事故、サイバー攻撃及び自然災害に備える。【選択図】図１
2018081657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワークから託送する複数の発電装置と、前記送電ネットワークに接続され、前記発電装置から託送された電気を受け取って、受け取った電気により水素、又は水素及び酸素を製造する複数の電解式水素製造設備と、前記発電装置を管理する事業者に与える対価を管理する課金サーバを備え、前記課金サーバは、前記電解式水素製造設備により製造された水素又は酸素を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素等売価管理部と、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部とを備え、前記電解式水素製造装置は、前記水素又は水素及び酸素を製造する際に、前記発電装置から託送された電気のみでは不足している場合、前記送電ネットワークからさらに電気を受け取るエネルギーシステムであって、該エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバをさらに備え、前記監視サーバは、通信ネットワークを介して前記発電装置から前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部と、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部と、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部と、前記通信ネットワークを介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報又は運転制御情報を送信する送信部とを備えるエネルギーシステムに、
さらに備える水素設備安全監視強制制御サーバであって、
通信ネットワークを介して、前記電解式水素製造装置及び、前記電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運用運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報を受け取ってロギングするデータ記録部を備えるとともに、過去のデータと現在のデータを比較監視してアナリティクスを実施する解析部を備え、前記解析部にて、前記電解式水素製造装置の環境空間解析、運転状況解析、異常解析、危険状況解析及び劣化状況解析、又はさらに故障予兆解析の結果、異常、危険、劣化又は故障予兆を解析するに至った、電解式水素製造装置に対して、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御を実行する情報を作成して、当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに送信するとともに、センター、利用者又は行政に報告できる制御情報送信部を備えることを特徴とする水素設備安全監視強制制御サーバ。
【請求項２】
再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワークから託送する複数の発電装置と、前記送電ネットワークに接続され、前記発電装置から託送された電気を受け取って、受け取った電気により水素、又は水素及び酸素を製造する複数の電解式水素製造設備と、前記発電装置を管理する事業者に与える対価を管理する課金サーバを備え、前記課金サーバは、前記電解式水素製造設備により製造された水素又は酸素を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素等売価管理部と、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部とを備え、前記電解式水素製造装置は、前記水素又は水素及び酸素を製造する際に、前記発電装置から託送された電気のみでは不足している場合、前記送電ネットワークからさらに電気を受け取るエネルギーシステムであって、該エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバをさらに備え、前記監視サーバは、通信ネットワークを介して前記発電装置から前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部と、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部と、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部と、前記通信ネットワークを介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報又は運転制御情報を送信する送信部とを備え、
さらに、概エネルギーシステムの水素設備の安全を管理する水素設備安全監視強制制御サーバを備え、前記水素設備安全監視強制制御サーバは、通信ネットワークを介して、前記電解式水素製造装置及び、前記電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運用運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報を受け取ってロギングするデータ記録部を備えるとともに、過去のデータと現在のデータを比較監視してアナリティクスを実施する解析部を備え、前記解析部にて、前記電解式水素製造装置の環境空間解析、運転状況解析、異常解析、危険状況解析及び劣化状況解析、又はさらに故障予兆解析の結果、異常、危険、劣化又は故障予兆を解析するに至った、電解式水素製造装置に対して、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御を実行する情報を作成して、当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに送信するとともに、センター、利用者又は行政に報告できる制御情報送信部を備えることを特徴とするエネルギーシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のエネルギーシステムの電解式水素製造設備に、さらに備える中継制御器であって、
前記環境監視装置、前記運転監視制御装置、前記設備劣化計測装置又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を、中継して、通信ネットワークを介して前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信する中継部、前記中継する前記データ情報を受け取ってロギングする中継器データ記録部、前記データ情報から電解式水素製造設備の正常と異常を分析する中継器データ分析部及び当該分析結果から異常を分析した時に危険性を減ずる制御情報を出力する安全制御部とを備え、前記中継器データ分析部の分析結果を、参考値として前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信し、前記中継部が前記水素設備安全監視強制制御サーバ間との通信障害を検出したときで、且つ、前記中継器データ分析部にて電解式水素製造装置の異常を分析したときには、前記安全制御部から、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、及び電解式水素製造装置に対して、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御又は水噴霧冷却制御情報を出力する、ことを特徴とする中継制御器。
【請求項４】
請求項２に記載のエネルギーシステムにおいて、前記電解式水素製造設備にさらに、前記環境監視装置、前記運転監視制御装置、前記設備劣化計測装置又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を、中継して、通信ネットワークを介して前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信する中継制御器を備え、前記中継制御器は、データ情報を中継する中継部、前記中継する前記データ情報を受け取ってロギングする中継器データ記録部、前記データ情報から電解式水素製造設備の正常と異常を分析する中継器データ分析部及び当該分析結果から異常を分析した時に危険性を減ずる制御情報を出力する安全制御部とを備え、前記中継器データ分析部の分析結果を、参考値として前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信し、前記中継部が前記水素設備安全監視強制制御サーバ間との通信障害を検出したときで、且つ、前記中継器データ分析部にて電解式水素製造装置の異常を分析したときには、異常内容に応じて前記安全制御部から、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、及び電解式水素製造装置に対して、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御又は水噴霧冷却制御情報を出力する、中継制御器であることを特徴とするエネルギーシステム。
【請求項５】
請求項２又は請求項４のうちいずれか１項に記載のエネルギーシステムにおいて、課金サーバは、複数であって、前記課金サーバには、それぞれさらに課金台帳データベースを備え、前記一の課金サーバにおいて、課金台帳データベースに反映される正当な更新データはブロックにまとめられて、他の課金サーバに対して通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の課金サーバからのブロックの内容の正当性と合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記課金データベースに取り込む分散台帳技術を備えることを特徴とするエネルギーシステム。
【請求項６】
請求項２、請求項４又は請求項５のうちいずれか１項に記載のエネルギーシステムにおいて、監視サーバは、複数であって、該監視サーバには、それぞれさらに監視台帳データベースを備え、前記一の監視サーバにおいて、監視台帳データベースに反映される発電装置状態データ及び水素又は酸素製造データを含む正当な更新監視データ、又は前記更新監視データとともに前記更新監視データに基づき前記分析部にて決定した前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の分析情報又は運転制御情報は、ブロックにまとめられて、他の監視サーバに対して通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の監視サーバからのブロックの内容の正当性と合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記監視データベースに取り込むとともに、前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析情報又は運転制御情報を送信する、分散台帳技術を備えることを特徴とするエネルギーシステム。
【請求項７】
請求項２、請求項４、請求項５又は請求項６のうちいずれか１項に記載のエネルギーシステムにおいて、前記水素設備安全監視強制制御サーバは、複数であって、該水素設備安全監視制御サーバには、安全監視制御台帳データベースを備え、前記安全監視制御台帳データベースに反映される個々の正当な、電解式水素製造装置及び、電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報、当該データ情報から解析部にて行った、前記電解式水素製造装置の環境空間解析結果、運転状況解析結果、異常解析結果、危険状況解析結果及び劣化状況解析結果、又はさらに故障予兆解析結果、並びに、該結果から行う、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報は、ブロックにまとめられて、他の水素設備安全監視強制制御サーバに対して制御情報送信部から通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の水素設備安全監視強制制御サーバからの合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記安全監視制御台帳データベースに取り込むとともに、前記管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報を当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに前記制御情報送信部から送信するとともに、センター、利用者、行政に報告する、分散台帳技術を備えることを特徴とするエネルギーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生可能エネルギーによる電気から水素製造をおこなうエネルギーシステムの安全確保に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワークから託送する複数の発電装置と、前記送電ネットワークに接続され、前記発電装置から託送された電気を受け取って、受け取った電気により水素、又は水素及び酸素を製造する電解式水素製造装置と、前記発電装置を管理する事業者に与える対価を管理する課金サーバをさらに備え、前記課金サーバは、前記電解式水素製造装置により製造された水素又は酸素を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素売価管理部と、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部とを備え、前記電解式水素製造装置は、前記水素又は水素及び酸素を製造する際に、前記発電装置から託送された電気のみでは不足している場合、前記送電ネットワークからさらに電気を受け取るエネルギーシステムであって、該エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバをさらに備え、前記監視サーバは、通信ネットワークを介して前記発電装置から前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部と、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部と、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部と、前記通信ネットワークを介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報又は運転制御情報を送信する送信部と、を備えるエネルギーシステムが特許第５３２７５８５号にて知られており、
さらに、前記エネルギーシステムに電解水素設備維持管理サーバを備え、該電解水素設備維持管理サーバは、電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部の設備属性情報、設備稼働情報、水素製造量情報、事故故障情報、設備劣化情報、水素センサ濃度情報、異常温度情報、モニター画像情報及び感震情報を取得してロギングするとともに、保全及び異常情報を作成して管理事務所の端末に送信する維持管理情報部を備えるエネルギーシステムが、特開２０１６−１３６４１９など下記にて知られている。
【０００３】
前記電解式水素製造装置のディスペンサ部いわゆる水素ステーションにおいては、不特定の人が水素燃料電池車への水素充填に訪れること、水素ガスが８２ＭＰａと高圧であること、水素ガスはきわめて着火しやすいこと、燃焼可能濃度範囲が広いガスであること及び金属をもろくする水素脆化作用があることなどから、水素ステーションの運営において潜在的なリスクは極めて高く、その装置機器には高度な安全対策が求められていた。
【０００４】
再生可能エネルギーにより水素製造をおこなう上記エネルギーシステムは、重要なエネルギーインフラであり、システムの通信ネットワークにインターネットを用いることは非常に有用ではあるが、サイバー攻撃の可能性が高いことなどから非常にリスキーであった。しかしその冗長性と利便性の良さからエネルギーインフラにおける安全性の高いインターネットの利用技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３２７５８５号
【特許文献２】特開２０１６−１３６４２５
【特許文献３】特開２０１６−１３６４２６
【特許文献４】特開２０１６−１３６４３１
【特許文献５】特開２０１６−１３６４３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記エネルギーシステムの電解式水素製造装置においては、水素ステーションとして、不特定の利用者が非常に危険性の高い水素を扱うことから、ひとたび事故が起きれば即重大事故に至ってしまうことが予見できる。従って運営中の確実な安全管理が求められるが、かつての火災等の事故例の中には、管理者の安全に対する理解の欠如や経営苦を理由とした安全管理義務の放棄という類の原因が多くあり、所有者及び管理者に対する法的な義務による安全の確保には限界がある、という課題があった。
【０００７】
前記水素ステーションにおいて、不特定の人が水素燃料電池車への水素充填に訪れることに対する安全対策については、水素充填の易操作性、フールプルーフ設計、耐車衝突避けフェンス等により、かなりの部分について対策することができる。一方、水素ガスが８２ＭＰａと高圧であること、きわめて着火しやすいこと、燃焼可能濃度範囲が広いガスであること及び金属をもろくする水素脆化作用があること等による水素ガス漏洩、あるいは電解セルタンク内での電解反応の暴走等が起きると、激しい燃焼や爆発等による大事故の可能性があり、ひとたび発生すると止めることができないという課題があった。
【０００８】
水素製造を含む上記エネルギーシステムは、重要な社会インフラであるが、通信ネットワークにインターネットを用いることは、サイバー攻撃を受ける可能性が高くなるという課題があった。
【０００９】
又、大規模な災害等による専用の通信ネットワークやサーバシステムのダウンの可能性という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワークから託送する複数の発電装置と、前記送電ネットワークに接続され、前記発電装置から託送された電気を受け取って、受け取った電気により水素、又は水素及び酸素を製造する複数の電解式水素製造設備と、前記発電装置を管理する事業者に与える対価を管理する課金サーバを備え、前記課金サーバは、前記電解式水素製造設備により製造された水素又は酸素を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素等売価管理部と、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部とを備え、前記電解式水素製造装置は、前記水素又は水素及び酸素を製造する際に、前記発電装置から託送された電気のみでは不足している場合、前記送電ネットワークからさらに電気を受け取るエネルギーシステムであって、該エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバをさらに備え、前記監視サーバは、通信ネットワークを介して前記発電装置から前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部と、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部と、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部と、前記通信ネットワークを介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報又は運転制御情報を送信する送信部とを備えるエネルギーシステムに、
さらに備える水素設備安全監視強制制御サーバであって、通信ネットワークを介して、前記電解式水素製造装置及び、前記電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運用運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報を受け取ってロギングするデータ記録部を備えるとともに、過去のデータと現在のデータを比較監視してアナリティクスを実施する解析部を備え、前記解析部にて、前記電解式水素製造装置の環境空間解析、運転状況解析、異常解析、危険状況解析及び劣化状況解析、又はさらに故障予兆解析の結果、異常、危険、劣化又は故障予兆を解析するに至った、電解式水素製造装置に対して、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御を実行する情報を作成して、当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに送信するとともに、センター、利用者又は行政に報告できる制御情報送信部を備えることを特徴とする水素設備安全監視強制制御サーバである。
【００１１】
再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワークから託送する複数の発電装置と、前記送電ネットワークに接続され、前記発電装置から託送された電気を受け取って、受け取った電気により水素又は水素及び酸素を製造する複数の電解式水素製造設備と、前記発電装置を管理する事業者に与える対価を管理する課金サーバを備え、前記課金サーバは、前記電解式水素製造設備により製造された水素又は酸素を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素等売価管理部と、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部とを備え、前記電解式水素製造装置は、前記水素又は水素及び酸素を製造する際に、前記発電装置から託送された電気のみでは不足している場合、前記送電ネットワークからさらに電気を受け取るエネルギーシステムであって、該エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバをさらに備え、前記監視サーバは、通信ネットワークを介して前記発電装置から前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部と、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部と、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部と、前記通信ネットワークを介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報又は運転制御情報を送信する送信部とを備え、
さらに、概エネルギーシステムの水素設備の安全を管理する水素設備安全監視強制制御サーバを備え、前記水素設備安全監視強制制御サーバは、通信ネットワークを介して、前記電解式水素製造装置及び、前記電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運用運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報を受け取ってロギングするデータ記録部を備えるとともに、過去のデータと現在のデータを比較監視してアナリティクスを実施する解析部を備え、前記解析部にて、前記電解式水素製造装置の環境空間解析、運転状況解析、異常解析、危険状況解析及び劣化状況解析、又はさらに故障予兆解析の結果、異常、危険、劣化又は故障予兆を解析するに至った、電解式水素製造装置に対して、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御を実行する情報を作成して、当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに送信するとともに、センター、利用者又は行政に報告できる制御情報送信部を備えることを特徴とするエネルギーシステムである。
【００１２】
上記エネルギーシステムの電解式水素製造設備に、さらに備えてもよい中継制御器であって、該中継制御器は、前記環境監視装置、前記運転監視制御装置、前記設備劣化計測装置又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を、中継して、通信ネットワークを介して前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信するとともに、データ情報を中継する中継部、前記中継する前記データ情報を受け取ってロギングする中継器データ記録部、前記データ情報から電解式水素製造設備の正常と異常を分析する中継器データ分析部及び当該分析結果から異常を分析した時に危険性を減ずる制御情報を出力する安全制御部とを備え、前記中継器データ分析部の分析結果を、参考値として前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信し、前記中継部が前記水素設備安全監視強制制御サーバ間との通信障害を検出したときで、且つ、前記中継器データ分析部にて電解式水素製造装置の異常を分析したときには、前記安全制御部から、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、及び電解式水素製造装置に対して、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御又は水噴霧冷却制御情報を出力することを特徴とする、中継制御器である。
【００１３】
上記エネルギーシステムにおいて、前記電解式水素製造設備にさらに、前記環境監視装置、前記運転監視制御装置、前記設備劣化計測装置又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を、中継して、通信ネットワークを介して前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信する中継制御器をさらに備えてもよく、前記中継制御器は、データ情報を中継する中継部、前記中継する前記データ情報を受け取ってロギングする中継器データ記録部、前記データ情報から電解式水素製造設備の正常と異常を分析する中継器データ分析部及び当該分析結果から異常を分析した時に危険性を減ずる制御情報を出力する安全制御部とを備え、前記中継器データ分析部の分析結果を、参考値として前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信し、前記中継部が前記水素設備安全監視強制制御サーバ間との通信障害を検出したときで、且つ、前記中継器データ分析部にて電解式水素製造装置の異常を分析したときには、異常内容に応じて前記安全制御部から、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、及び電解式水素製造装置に対して、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御又は水噴霧冷却制御情報を出力する中継制御器を備える前記エネルギーシステムである。
【００１４】
上記エネルギーシステムにおいて、課金サーバは、複数であってよく、前記課金サーバには、それぞれさらに課金台帳データベースを備えてもよく、前記一の課金サーバにおいては、課金台帳データベースに反映される正当な更新データはブロックにまとめられて、他の課金サーバに対して通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の課金サーバからのブロックの内容の正当性と合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記課金データベースに取り込む分散台帳技術を備えてもよい。
【００１５】
上記エネルギーシステムにおいて、監視サーバは、複数であってよく、該監視サーバには、それぞれさらに監視台帳データベースを備えてよく、前記一の監視サーバにおいて、監視台帳データベースに反映される発電装置状態データ及び水素又は酸素製造データを含む正当な更新監視データ、又は前記更新監視データとともに前記更新監視データに基づき前記分析部にて決定した前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の分析情報又は運転制御情報は、ブロックにまとめられて、他の監視サーバに対して通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の監視サーバからのブロックの内容の正当性と合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記監視データベースに取り込むとともに、前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析情報又は運転制御情報を送信する、分散台帳技術を備えてもよい。
【００１６】
前記エネルギーシステムにおいて、前記水素設備安全監視強制制御サーバは、複数であって、該水素設備安全監視制御サーバには、安全監視制御台帳データベースを備えてもよく、前記安全監視制御台帳データベースに反映される個々の正当な、電解式水素製造装置及び、電解式水素製造装置の構成部である電解水素製造部、水素貯蔵タンク部及び水素譲渡用ディスペンサ装置部、及び又は水素の圧縮機、蓄圧器、プレクーラー装置に設置した、少なくともガス検知器、温度センサ及び火災センサからなる環境監視装置、装置類の運転状態を監視して制御する運転監視制御装置、設備の劣化を物性のパラメータで計測する設備劣化計測装置、又は少なくとも地震計からなるハウジング異常監視装置からのデータ情報、当該データ情報から解析部にて行った、前記電解式水素製造装置の環境空間解析結果、運転状況解析結果、異常解析結果、危険状況解析結果及び劣化状況解析結果、又はさらに故障予兆解析結果、並びに、該結果から行う、管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報は、ブロックにまとめられて、他の水素設備安全監視強制制御サーバに対して制御情報送信部から通信ネットワークを介して送信され、その結果の他の水素設備安全監視強制制御サーバからの合意状況を確認することで認証して、前記ブロックを前記安全監視制御台帳データベースに取り込むとともに、前記管理者への状態通知及び保全修理勧告の送信制御、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報を当該電解式水素製造設備及び前記監視サーバに前記制御情報送信部から送信するとともに、センター、利用者、行政に報告する、分散台帳技術を備えてもよい。
【００１７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるエネルギーシステムは危険な水素を扱う装置を備えるが、水素設備安全監視強制制御サーバを備えることで、その解析部にて、電解式水素製造装置の、構成部等に設置した環境監視装置、運転監視制御装置、設備劣化計測装置又はハウジング異常監視装置からの過去のデータと現在のデータとを比較監視してアナリティクスを実施した結果、異常、危険、劣化又は故障予兆を解析するに至った電解式水素製造装置に対して、管理者への状態通知及び保全修理勧告をおこなうのは当然としても、水素等製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素等製造を強制中止する制御又は電力託送を制限する制御を強制的に実行することから、管理責任者の安全に対する理解の欠如や経営苦を理由とした維持管理義務の放棄という状況であっても、部品交換等の維持管理が疎かになった時点、故障の予兆を解析した時点又は非常に初期の異常発生時点において、無理をすれば水素製造が可能なレベルの異常であっても、最善のセーフティー制御が強制実行されてしまうので、安全が確保されるという効果がある。
【００１９】
また、本発明のエネルギーシステムに備える水素設備安全監視強制制御サーバは、電解式水素製造装置の環境監視装置、運転監視制御装置、設備劣化計測装置又はハウジング異常監視装置からのデータが突然に異常を示したときには、例えばガス検知器からの水素濃度データが危険濃度に急激に達した時には、水素製造を強制中止する制御及び所定の装置内の水素を水素放散ベントから大気に安全放出する弁の制御を出力するとともに、センター、利用者又は行政に知らせることから、緊急性が何よりも優先される機器の安全制御の部分に人の判断が介在せず水素爆発のような状況になる前により安全な対処が素早くできるという効果がある。
【００２０】
本発明によるエネルギーシステムは重要な社会インフラであり、危険性の高い水素を扱うことからも本エネルギーシステムにおいては、管理システムのサーバは災害及び事故に備えて、広域に分散設置されており、一部地域のサーバが被災することがあっても他の健全なサーバによりバックアップすることができることに加えて、本発明においては、いわゆる分散台帳技術を制御の分野にまで広げ、更新データとその結果の制御データも加えたブロックチェーンにより、複数のサーバの制御データも含めた合意による認証を条件にしてデータ更新及び制御を行うことでサイバー攻撃に備えることができ、従来にない災害とサイバー攻撃の両方に備えたエネルギーシステムが得られるという効果がある。
【００２１】
本発明によるエネルギーシステムでは、前記環境監視装置、前記運転監視制御装置、前記設備劣化計測装置又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を、中継して、通信ネットワークを介して前記水素設備安全監視強制制御サーバに送信する中継制御器を備えることができ、該中継器の中継器データ分析部にて電解式水素製造装置の異常を分析したときで、且つ前記水素設備安全監視強制制御サーバ間との通信障害を検出したときには、前記水素設備安全監視強制制御サーバからの制御を待たずに中継器から直接機器に対して安全制御が行われ、万一の通信ネットワークの異常事態にも安全対処できるレジリエントなシステムが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係るエネルギーシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係るエネルギーシステムの構成を示す。エネルギーシステム１は、再生可能エネルギーにより発電し、発電された電気を近傍の電力会社の送電ネットワーク３０から託送３１する複数の発電装置１０〜１５と、送電ネットワーク３０に接続され、発電装置１０〜１５から託送３１された電気を受け取って、受け取った電気により水素等を製造する少なくとも電解水素製造部２１、水素貯蔵タンク部２２及び水素譲渡用ディスペンサ装置部２３を備える複数の電解式水素製造装置２０と、エネルギーシステム１を管理する管理システム４０及び管理事務所４１を備えて構成されている。
【００２４】
本エネルギーシステム１に記載されている送電ネットワーク３０はいわゆる一般電気事業者発電１６から電力が供給されコントロールされているので、前記電解式水素製造装置２０において水素又は水素及び酸素（以下水素等という）を製造する際に、発電装置１０〜１５から託送された電気のみでは過不足となる場合には、前記送電ネットワーク３０との間で電気を授受することができる。
【００２５】
図１のエネルギーシステム１は管轄区域が設定されている例であり、管轄区域ごとに管理システム４０を備えている。
【００２６】
前記管轄区域は、地理的条件、管理単位の条件、管理者の条件又は通信ネットワークやその他の条件で設定してよく、管理システム４０は主に自己の管轄区域内のノードを中心に管理を行うが、広域分散システムとして他の管轄区域のノードを管理することができる。図１では管轄区域aからcを代表的に記載し、d以降ｎをｄ…ｎと表現し、前記発電装置１０〜１５、電解式水素製造装置２０及び管理システム４０の各番号には管轄区域ａ〜ｃを添え字で記載している。
【００２７】
本エネルギーシステム１には、複数の管理システム４０及び複数の電解式水素製造装置２０が記載されているが、その中で代表として管轄区域ａにある管理システム４０ａ及び電解式水素製造装置２０ａの一つについては、その構成部までを記載している。
【００２８】
上記電解式水素製造装置２０には水素燃料電池及びバッテリーを備えた水素発電装置８０を備えており、震災等の非常時には発電して電力を送電ネットワークに提供し、又、他の電解式水素製造装置に水素等製造用の託送電気の不足が起こった時には、発電して託送送電することが出来る。
【００２９】
送電ネットワーク３０に接続される再生可能エネルギーによる複数の発電装置は、水力発電装置１０、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、波力発電装置１３、地熱発電装置１４、バイオマス発電装置１５を例示しているが、他の再生可能エネルギー発電であっても良く、前記送電ネットワーク３０にはもともと接続されている化石・原子力エネルギーによる発電１６がある。送電ネットワークに沿って記載された託送のライン３１は再生可能エネルギー発電の前記送電ネットワークによる託送時を表現している。
【００３０】
本実施形態のエネルギーシステム１では、点在する再生可能エネルギーによる発電装置１０〜１５で発電された電気を、送電ネットワーク３０により、複数の電解式水素製造装置２０に託送３１して、受け取った電気で水素又は水素および酸素を製造し、需要者に譲渡するというエネルギーのメインの流れがある。
【００３１】
さらに前記エネルギーシステム１では、前記複数の発電装置１０〜１５及び前記複数の電解式水素製造装置２０は、インターネットに代表される通信ネットワーク３２にて、複数の管理システム４０、オペレータの操作端末が置かれる管理事務所４１及び上記送電ネットワーク３０を管理運用する一般電気事業者１６のノードと接続され、監視及び制御を含む運用管理情報を送受信するようになっている。
【００３２】
前記管理システム４０は、発電装置１０〜１５を管理する事業者に与える対価及び託送に要する費用を管理する課金サーバ５０、エネルギーシステムの運用を監視する監視サーバ６０及び水素設備安全監視強制制御サーバ７０を備えている。
【００３３】
管轄区域aを主に管理する管理システム４０aの課金サーバ５０aは、電解式水素製造装置２０aにより製造された水素等を利用者に譲渡することにより得られる対価と送電ネットワーク３０による託送３１に要する費用等を管理するようになっており、前記電解式水素製造装置により製造された水素等を利用者に譲渡することにより得られる対価を管理する水素売価管理部５１a、前記送電ネットワークによる託送に要する費用を管理する託送費用管理部５２a及び課金台帳データベース５３aと、を備え、水素等売価管理部５１a及び託送費用管理部５２aは、各発電装置及び電解式水素製造装置の管理者に対して与えるべき対価や、前記各装置の管理者が支払うべき費用を算出する。これらの費用算出データは、課金ブロック生成部５４aにて所定の大きさにまとめられてブロック化され、他の課金サーバである課金サーバ５０ｂ、５０ｃ、・・５０nに送信される。ブロックを受け取った各課金サーバは課金認証処理部５５にてそれぞれ、ブロックに含まれるデータ内容が改ざんされていないこと等、ブロック内容の正当性を確認し、確認結果をさらに他の課金サーバに対して送信する。受信した課金サーバはそれぞれ所定台数の課金サーバがブロックについて合意していることを確認してブロックを承認する準備が整ったことをさらに他の課金サーバに送信する。ここで課金サーバ５０aは自身を含む所定台数の課金サーバでブロックを承認する準備が整ったことを確認して認証し、自身の課金台帳データベース５３aにブロックを取り込むと共に前記費用算出データを各発電装置１０a〜１５a、各電解式水素製造装置２０a及び管理事務所４１に送信する分散台帳技術にて管理を行っているサーバシステムである。
【００３４】
管理システム４０aの監視サーバ６０aは、
通信ネットワーク３２を介して前記管轄区域ａの発電装置１１ａ〜１５ａから前記発電装置の状態情報を取得する発電状態取得部６１ａと、通信ネットワークを介して前記電解式水素製造装置から水素又は酸素の製造情報を取得する製造情報取得部６２ａと、前記発電装置の状態情報及び前記電解式水素製造装置の製造情報を分析して、前記発電装置及び前記電解式水素製造装置の運転制御の内容を決定する分析部６３ａと、前記通信ネットワーク３２を介して前記発電装置又は前記電解式水素製造装置に前記分析部による分析情報及び運転制御情報を送信する送信部６４ａと、を備える。
【００３５】
前記監視サーバ６０ａの分析情報又は運転制御情報は、送信部６４ａから各発電装置１１ａ〜１５ａ、各電解式水素製造装置２０ａ及び管理事務所４１に送信しても良いが、本実施例では監視サーバ６０aは、監視台帳データベース６５a、監視ブロック生成部６６a及び監視認証処理部６７aを備え、監視サーバ６０aの発電状態取得部６１a及び製造情報取得部６２ａで受け取った前記発電状態データ、前記製造データ及び分析部６３aにて導かれた分析情報又は運転制御情報は、監視ブロック生成部６６aによりブロックにまとめられ、他の監視サーバである監視サーバ６０ｂ、６０ｃ、・・６０nに送信される。ブロックを受け取った各監視サーバはそれぞれの監視認証処理部６７にて、ブロックに含まれるデータ内容が改ざんされていないこと等、ブロック内容の正当性を確認し、確認結果をさらに他の監視サーバに対して送信する。受信した監視サーバはそれぞれが所定台数の監視サーバがブロックについて合意していることを確認してブロックを承認する準備が整ったことをさらに他の監視サーバに送信する。ここで監視サーバ６０aは自身を含む所定台数の監視サーバでブロックを承認する準備が整ったことを確認して認証し、自身の監視台帳データベース６５aにブロックを取り込むと共に前記託送先及びルート制御情報を各発電装置１１a〜１５a、各電解式水素製造装置２０a及び管理事務所４１に送信する分散台帳技術にて管理を行っている。
【００３６】
上記水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａは、通信ネットワーク３２を介して、
前記電解式水素製造装置２０ａ及び、前記電解式水素製造装置２０ａの構成部である電解水素製造部２１ａ、水素貯蔵タンク部２２ａ及び水素等譲渡用ディスペンサ装置部２３ａ、及び又は水素の圧縮機２７ａ、蓄圧器２８a、プレクーラー装置２９ａに設置した、水素センサ８３ａ、温度センサ８４ａ及び火災センサ８５ａからなる環境監視装置８１ａ、装置類の運用運転状態を監視して制御する運転監視制御装置２５ａ、設備の劣化を物性のパラメータで計測する本実施例では水素ボンベの経時変化をボンベ本体に人工的に与える加振波形の伝播特性変化で計測する設備劣化計測装置２６ａ、又は地震計８６ａ、モニターカメラ８７ａからなるハウジング異常監視装置８２ａからのデータ情報を受け取ってデータ記録部７１ａにロギングする。
【００３７】
さらに水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａではさらに、前記データ情報を解析部７２ａにて比較監視してアナリティクスを実施して行った前記電解式水素製造装置の環境空間解析結果、運転状況解析結果、異常解析結果、危険状況解析及び劣化状況解析結果、又はさらに故障予兆解析結果の情報、並びに、該結果から行う、水素及び酸素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素及び酸素製造を強制中止する制御、装置内の水素又は酸素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報は、安全監視ブロック生成部７５ａにおいてブロックにまとめられて、他の水素設備安全監視強制制御サーバ７０ｂ、７０ｃ、・・７０nに対して通信ネットワークを介して送信され、ブロックを受け取った各水素設備安全監視強制制御サーバはそれぞれの安全監視認証処理部７６にて、ブロックに含まれるデータ内容が改ざんされていないこと等、ブロック内容の正当性を確認し、確認結果をさらに他の水素設備安全監視強制制御サーバに対して送信する。受信した水素設備安全監視強制制御サーバは、それぞれが所定台数の水素設備安全監視強制制御サーバがブロックについて合意していることを確認してブロックを承認する準備が整ったことをさらに他の水素設備安全監視強制制御サーバに送信する。ここで水素設備安全監視強制制御サーバ７０aは自身を含む所定台数の水素設備安全監視強制制御サーバでブロックを承認する準備が整ったことを確認して認証し、自身の安全監視制御台帳データベース７４aに取り込むとともに、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御、水噴霧冷却制御又は電力託送を制限する制御の情報を電解式水素製造設備２０ａ及び監視サーバ６０ａに制御情報送信部７３ａから送信するとともに、センター４１、電解式水素製造装置２０ａの利用者に音声出力制御及び所轄消防に通報出力を行う。
【００３８】
本実施例の電解式水素製造装置２０ａにおいては、中継制御器９０ａを備えており、通常は前記環境監視装置８１ａ、前記運転監視制御装置２５ａ、前記設備劣化計測装置２６ａ又は前記ハウジング異常監視装置からのデータ情報を含む電解式水素製造装置２０ａの情報は、全て中継部９１ａにて中継して、通信ネットワークを介して前記課金サーバ５０ａ、監視サーバ６０ａ及び水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａに送信している。
【００３９】
前記中継制御器９０ａは、上記データ情報を中継する中継部９１ａ、前記中継する前記データ情報を受け取ってロギングする中継器データ記録部９４ａ、前記データ情報から電解式水素製造設備の正常と異常を分析する中継器データ分析部９３ａ及び当該分析結果から異常を分析した時に危険性を減ずる制御情報を出力する安全制御部９２ａとを備え、通常は前記中継器データ分析部９３ａの安全に関する分析結果は、参考値として前記水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａに送信している。
【００４０】
前記中継部９１ａが水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａ間との通信障害を検出したときで、且つ、中継器データ分析部９３ａにて電解式水素製造装置の異常を分析したときには、水素設備安全監視強制制御サーバ７０ａからの制御によらず安全制御部９２ａから直接運転監視制御装置２５ａに対して、水素製造のスローダウンを含む設備安全制御、水素製造を強制中止する制御、装置内の水素を大気に安全放出する制御又は水噴霧冷却制御情報を出力し、運転監視制御装置２５ａは情報に基づいて制御を行う。
【００４１】
本実施例では、前記課金サーバ、監視サーバ及び水素設備安全監視強制制御サーバはメインで管轄する管轄区域が設定されているが、特に管轄区域の設定は無くても良い。本サーバシステムは広域分散型であって地理的に離れた複数の設置場所にて連携し、各種オペレータの操作端末が置かれる管理事務所４１もアクセス管理に設置場所が限定されない自由配置のシステムであり、広域分散したサーバ間での相互バックアップ連係機能により、災害時の信頼性を確保している。
【００４２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４３】
１  エネルギーシステム、１０  水力発電装置、１１  風力発電装置、
１２  太陽光発電装置、１３  波力発電装置、１４  地熱発電装置、
１５  バイオマス発電装置、１６  一般電気事業者、２０  電解式水素製造装置、
２１  電解水素製造部、２２  水素貯蔵タンク部、
２３  水素等譲渡用ディスペンサ装置部、２４  水槽、２５  運転監視制御装置、
２６  設備劣化計測装置、２７  圧縮機、２８  蓄圧器、２９  プレクーラー、
３０  送電ネットワーク、３１  託送、３２  通信ネットワーク、４０  管理システム、
４１  管理事務所、５０  課金サーバ、５１  水素等売価管理部、
５２  託送費用管理部、５３  課金台帳データベース、５４  課金ブロック生成部、
５５  課金認証処理部、６０  監視サーバ、６１  発電状態取得部、
６２  製造情報取得部、６３  分析部、６４  送信部、６５  監視台帳データベース、
６６  監視ブロック生成部、６７監視認証処理部、
７０  水素設備安全監視強制制御サーバ、７１  データ記録部、７２  解析部、
７３  制御情報送信部、７４  安全監視制御台帳データベース、
７５  安全監視ブロック生成部、７６  安全監視処理部、８０  水素発電装置、
８１  環境監視装置、８２  ハウジング異常監視装置、８３  水素センサ、
８４  温度センサ、８５  火災センサ、８６  地震計、８７  モニターカメラ
８８  水素・酸素安全弁、８９  水噴霧装置弁、９０  中継制御器、９１  制御部、
９２  安全制御部、９３  中継器データ分析部、９４  中継器データ記録部、  
添え字ａｂｃｄ・・ｎは管轄区域を指す。
【図１】
2018081657.tif 000003