(57)【要約】本発明はエネルギーネットワークを提供する。１つの実施態様は、複数の電力ステーションと電気配電網によって相互に接続される複数のロードを含む。ロードは電気分解機を含む。ネットワークは、ステーションとロードに接続されるコントローラーを含む。コントローラーは、需要に適合する望まれる供給可能量を供給し、特定の検証できる排気特性を有する輸送燃料として水素を供給するために、電力ステーションからの供給可能な電力を可変し、及び／又は電気分解機からの需要を調整するように駆動することができる。
2007523580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに結合される複数の可変電力ロード、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づくように調整するように駆動可能なコントローラー、
を含むエネルギーネットワーク。
【請求項２】
前記コントローラーが前記発電ステーションからの供給可能量を前記需要に適合するように調整するように駆動可能とするための可変供給可能量を有する少なくとも１つの発電ステーションをさらに含む請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記コントローラーに接続されるデータネットワークをさらに含む請求項２に記載のネットワークであって、前記ネットワークは前記需要及び前記コントローラーへの供給可能量について追加の情報を提供し、前記情報は前記需要及び前記供給可能量の少なくとも１つをこれらの適合に近づけるかどうかを決めるために前記コントローラーによって使用されるネットワーク。
【請求項４】
前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項３に記載のネットワーク。
【請求項５】
前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項３に記載のネットワーク。
【請求項６】
前記可変電力ロードは電気を水素に変換するための少なくとも１つの水の電気分解機を含む請求項３に記載のネットワーク。
【請求項７】
前記電気分解機は公知の製造スケジュールを有する請求項６に記載のネットワーク。
【請求項８】
複数の発電ステーション及び配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードを有するエネルギーネットワークのコントローラーであって、前記発電ステーションからの電力の供給可能量によって、前記電力ロードからの需要を前記需要に適合するように調整するように駆動可能な複数のプログラミング指示を有する処理装置を含む前記コントローラー。
【請求項９】
前記ネットワークは、前記発電ステーションからの供給可能量を前記需要に適合するように調整するように前記処理装置が駆動可能となる可変供給可能量を有する少なくとも１つの発電ステーションをさらに含む請求項８に記載のコントローラー。
【請求項１０】
前記ネットワークは、前記コントローラーに接続されるデータネットワークを含み、前記ネットワークは前記需要及び前記供給可能量に関する追加の情報を前記コントローラーに供給し、前記情報は前記需要及び前記供給可能量の少なくとも１つがこれの適合に近づくように調整するかどうかを決める際に前記コントローラーによって使用される請求項９に記載のコントローラー。
【請求項１１】
前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するのかを決めることに少なくとも部分的に基づいている請求項９に記載のコントローラー。
【請求項１２】
前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項９に記載のコントローラー。
【請求項１３】
前記可変電力ロードは電気を水素に変換するための少なくとも１つの電気分解機を含む請求項９に記載のコントローラー。
【請求項１４】
前記電気分解機は公知の製造スケジュールを有する請求項１３に記載のコントローラー。
【請求項１５】
配電網から電力を受け取り、電気を水素に変換する電位分解機であって、前記需要がコントローラーに報告されるとき前記コントローラーは前記報告された需要に基づいて前記需要を満たす前記配電網からの電力の供給可能量を調整するように駆動可能になるように、前記電気分解機は前記配電網に接続されるコントローラーに電気分解機において水素を生成するのに必要な需要を報告する手段を含む電気分解危機。
【請求項１６】
前記配電網は複数の発電ステーションを含み、前記コントローラーは前記需要に適合するように前記発電ステーションの選択される１つからの供給可能量を増加するように駆動可能である請求項１５に記載の電気分解機。
【請求項１７】
前記発電ステーションは原子力プラント、石炭火力プラント、天然ガスプラント、風力ファーム、太陽光ファーム、水力ダム及び水素を電気に変換するための水素電池を含む請求項１６に記載の電気分解機。
【請求項１８】
前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項１６に記載の電気分解機。
【請求項１９】
前記分解機から燃料を獲得するＨＰＶｓに請求する費用を決める手段をさらに含む請求項１８に記載の電気分解機であって、前記費用は前記排気に関連するコストに少なくとも部分的に基づいて決められる電気分解機。
【請求項２０】
前記費用は、前記ＨＰＶｓと実質的に同じエネルギー量を消費する既存の自動車の既存の燃料の事前に決められたプロフィールより良好な排気特性を有する燃料に基づく燃料税に基づいている請求項１９に記載の電気分解機。
【請求項２１】
前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項１５に記載の電気分解機。
【請求項２２】
前記需要は公知の製造スケジュールに基づく請求項１５に記載の電気分解機。
【請求項２３】
第１の位置において、水素の事前に決められた量を電気に変換し、
前記電気を電気配電網に導入し、
前記電気量の第２の位置を認識し、
前記第２の位置において、前記配電網から前記量の電気を引き出し、及び
前記第２の位置において、前記引き出された量の電気を水素に変換する
工程を含む水素の変換方法。
【請求項２４】
第１の水素貯蔵ステーションにおいて水素を第２の貯蔵ステーションに移転するリクエストを受信し、
水素の事前に決められた量を前記リクエストに対応する電気に変換し、
前記電気を前記電気配電網に導入する
工程を含む水素の変換方法。
【請求項２５】
水素貯蔵ステーションにおいて事前に決められた量の電気が前記水素貯蔵ステーションの接続される電気配電網に導入されたことの通知を受信し、
前記水素貯蔵ステーションにおいて前記配電網から前記量の電気を引き出し、
前記水素貯蔵ステーションにおいて前期引き出された量の電気を水素に変換する
工程を含む水素の生成方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの電気ロードにより、需要における電気量を表す需要情報を受信し、前記少なくとも１つの電気ロードは電気を水素に変換する電気分解機を含み、
少なくとも１つの発電ステーションから電気の供給可能量を表す供給可能量情報を受信し、及び
前記需要情報及び前記供給可能量情報がこれらの適合に近づくように前記少なくとも１つの電気ロード及び前記少なくとも１つの発電の操業を調整する
工程を含むエネルギーネットワークの制御方法。
【請求項２７】
前記適合工程が次の工程を含む請求項２６に記載の方法。
次の工程の実行により前記需要が前記供給可能量を超えるかどうかを決定する
（Ｉ）追加の供給可能量が供給可能であるとき供給可能量を増やす
（ＩＩ）前記供給可能量が供給可能でないとき前記需要を減らす
次の工程の実行により前記供給可能量が前記需要を超えるかどうかを決定する
（Ｉ）追加の需要が供給可能であるとき需要を増やす
（ＩＩ）追加の需要が供給可能でないとき供給可能量を減らす
【請求項２８】
前記供給可能量情報は電気製造に関連するコストを含み、前記調整工程は、前記コストに基づいた望まれるコスト最適化の決定、及び前記コスト最適化に基づいて供給可能量又は需要を調整するかどうかの決定を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記コストが水素を製造するための効率の臨界的コストに基づいて決められる請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記コストが電気の製造に関連する排気コストに基づいて決定される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記コストが前記電気分解機によって製造される水素を使用する用途に関連する排気に基づいて決められる請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記用途が水素力自動車であり、前記排気コストは、ａ）非−水素自動車に関連する排気コストを前記電気分解機のための電気を製造する電力ステーションによって生成される排気プロフィールと結びつける、ｂ）前記排気コストを前記電気分解機以外の水素発電の形と比較する、の少なくとも１つに基づいて決められる請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの電気ロードは追加的に従来のロードの集合を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの発電ステーションは実質的に固定される供給可能量を有する第１の電力ステーション及び実質的に不規則の供給量プロフィールを有する第２の電力ステーションを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の電力ステーションからの電気が供給可能で、前記供給可能量が前記需要を超えるとき、前記駆動工程において前記電気分解機からの前記需要が減少される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２の電力ステーションからの電気が供給可能ではなく、前記需要が前記供給可能量を超えるとき、前記駆動工程において前記電気分解機からの前記需要が減少される請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の電力ステーションが原子力ステーションであり、前記第２の電力ステーションが風力ファームである請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記電気ロードは複数（Ｋ）の電気分解機を含み、前記需要は少なくとも部分的に次に基づく請求項２６に記載の方法。
【化１】
2007523580.tif 000025
ここで、
【化２】
2007523580.tif 000026
Ｋ＝電気分解機の数、ｔ＝時間
これは専属電力源により供給される電力、数Ｊ及び次の配電網からの供給可能電力とバランスする。
【化３】
2007523580.tif 000027
ここで、Ｊ＝専属発電機の数、及びｔ＝時間
事前に決められた期間を通して、RateOfFuelProduction及び最適化プロセスに対する制限として働く、次の要求が満たされる。
【化４】
2007523580.tif 000028
ここで、ｔ＝時間である。
【請求項３９】
前記需要情報は、前記電気分解機において供給可能な貯蔵された水素燃料の測定される量に少なくとも部分的に基づいており、前記測定される量は、ａ）圧力、温度、貯蔵タンクに圧縮された容量、及びｂ）圧力、温度、水素貯蔵水素化金属中の水素化金属の質量、の少なくとも１つに基づいている請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記供給可能量情報は、各電力ステーションによって作成される排気の少なくとも１つのタイプ、各電力ステーションによって使用される１つのタイプの燃料、各電力ステーションの効率、及び各電力ステーションを始動又は停止するための応答時間を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記供給可能量は、各電力ステーションに製造される電気の単位当たりの製造される排気の１又は２以上のタイプ及び量を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４２】
前記電力ステーションは炭化水素を燃やし、前記排気のタイプ及び量は、前記電力ステーションによって製造される電気のｋＷｈ当たりの排気されるＣＯ2、ＮＯ、ＣＯの質量の測定値を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記需要情報はそのロードに関連する排気ペナルティを含み、前記調整する工程は、前記電力ステーションの他の１つに関連してｋＷｈ当たりに製造される排気の減少した量を有する前記電力ステーションの少なくとも１つにおける供給可能量を調整することによって少なくとも部分的にはなされる請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記需要情報は、各ロードの少なくとも１つのタイプ、及び排気ペナルティが前記ロードのタイプに関連するかどうかを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
電気分解機の前記需要情報は、前記電気分解機において貯蔵される水素の量及び前記貯蔵される水素の消費予測を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４６】
複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードであって、前記電力ロードは少なくとも１つの電気分解機を含み、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づけるように調整するために駆動可能なコントローラー
を含むエネルギーネットワークであって、ここで、前記供給可能量の調整は電気を前記配電網に分配するための前記燃料電池を始動させることを含むエネルギーネットワーク。
【請求項４７】
複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードであって、前記電力ロードは少なくとも１つの電気分解機を含み、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づけるように調整するために駆動可能なコントローラー
を含むエネルギーネットワークであって、ここで、前記需要の調整は前記発電ステーションからの過剰な供給可能量を吸収するために１又は２以上の前記電気分解機を始動することを含むエネルギーネットワーク。
【請求項４８】
配電網に接続される少なくとも１つの従来の電気ロードによって需要の電気量の変化を表す需要情報を受信する工程、
前記変化を収容するために前記発電ステーションからの前記供給可能量を調整するのに潜在的な不安定性を表す前記配電網に接続される複数の発電ステーションから供給可能量の情報を受信する工程、
前記配電網に接続される少なくとも１つの電気分解機を始動することによって前記不安定性を引き起こす需要の減少を吸収する工程、及び
少なくとも１つの燃料電池を始動させるか、又は前記配電網に接続される１つの電気分解機を停止することによって、前記不安定性を引き起こす供給可能量の減少を吸収する工程
を含む電気配電網における安定性を増大させる方法。
【請求項４９】
少なくとも１つの電気ロードによって需要の電気量を表す需要情報を受信する工程であって、前記少なくとも１つの電気ロードは電気を水素に変換するための産業用電気分解機を含み、
少なくとも１つの発電ステーションから電気供給可能量を表す供給可能量情報を受信する工程、
中断契約に沿って前記需要より少ない全供給可能量の需要に基づいて水素の製造を減少するように前記電気分解機に指示する工程
を含むエネルギーネットワークの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギーの生成と分配及び特にエネルギーネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は化学的供給原料及びプロセスガス、又は自動車の燃料若しくは他のエンルギーの応用に使用される。水素は、最も一般的には、メタン蒸気の改質若しくは水の電気分解によって自然の気体から製造される。炭化水素燃料のエネルギーキャリアとしての水素を比較すると、水素は排気ガスの点で独特であり、水素エンルギー変換は潜在的に水蒸気以外に排気ガスを放出しないので特に温室ガス放出の点で無類である。
【０００３】
しかしながら、ＣＯ2のように地球的規模の影響がある排気ガスについては、水素エネルギー変換プロセスだけでなく水素エネルギー生成プロセスを含めた全体のエネルギーサイクルにおいて測定されなければならない。主要な水素製造手段を見ると、炭化水素蒸気改質はＣＯ2の十分な量を生成し、太容量かつ場所的に有効な捕獲及び隔離設備によって捕獲又は隔離されない限りこれらガスは外部環境に放出される。電気分解の場合、本来、環境排気は生ぜず、また、電気の伝達はほとんど若しくは全く排気を生じないので、電気分解が、原子核、風、水力のようなクリーンな電力によるならば、電気分解による水素生成は完全なエネルギーサイクルにおいてほぼゼロの排気によって水素を生成する。
【０００４】
水素ガス自動車の開発における最も頻繁に指摘される障害の一つは燃料供給施設の欠如である。水素ガスの相対的に低い容積密度のために、液体燃料のように精製所における中心生成及び燃料タンカーによる輸送と同じ方法で水素ガスを扱うことはコスト的に有利ではない。また、パイプラインによって顧客に分配される天然ガスとは異なり、水素においては大きな範囲のパイプライン分配設備が存在しない。問題の分析は、近い期間においては、相対的に少ない数の自動車及び特定の地域における少ない需要によって、最初の設備は、エネルギーストリームを水素に変換する現場の水素生成プロセスを利用して、天然ガス及び電気を輸送する既存のエネルギー分配システム上に作ることができることを示している。現場の製造システムを利用して、地理的密度ベースの相対的に低い需要を満たすための大きさにされた燃料供給の店舗の広範囲に分散したネットワークが作られ得る。分散された燃料製造システムの使用の提案された解決策は、自動車の車両が水素に完全に変換されるのに１０年要する初期の水素燃料供給マーケットの必要性を述べている。
【０００５】
水素ネットワークにおける１又は２以上のエネルギー源に接続される複数の供給ステーションを有する水素分散システムが、本明細書に引用例として組み込まれる米国特許６，７４５，１０５（Ｆａｉｒｌｉｅ  ｅｔ  ａｌ）に開示される。ネットワーク上の燃料ステーションは、水素ユーザーの地方の需要に独立して供給するために働き、その操作、生産スケジュール及び主要なエネルギー源への接合点に関連して、集合的な目的を達成するためのネットワークとして制御される。集合として水素ネットワークは様々な環境及び経済的目的を達成するために最大化される。
【０００６】
電気分解プロセスは断続的に操作され、広範囲の生産高にわたって調整されるので、電気分解燃料ステーションは配電網（グリッド）上の反応しやすいロードとして操作される。電気分解に基づいた水素ネットワークは、水素が、例えば、タンク中の圧縮ガスとして蓄えられるので、水素ネットワークは、「バーチャル電気貯蔵」を供給する電気分解の第２マーケットになり得、又は電気エネルギー需要を水素が使用されるときから水素の生産のときとを切り離すことによって需要のシフトを可能にする。水素ネットワークにおける供給ステーションは、燃料電池のような水素パワーエネルギー生成機、水素ネットワークによって製造された水素を使用して電気を再製する水素燃焼システム及び／又は緊急発電システム又は需要最盛期におけるコスト又は排気を減少する最盛期削減発電機を組み込むことができる。
【０００７】
水素の環境的メリットは完全な燃料サイクルにわたって評価されるべきであるから、水素製造プロセスにおいて創出された排気を正確に測定及び制御することができる水素燃料の評価位置は重要である。たいていの電気マーケットデザインにおいては、電気は商品であり、特定の発電源を特定の電気需要に差別化し分配することは困難である。そこで、特定の応用に使用される電力の排気特性を正確に定義することは困難である。したがって、水素ネットワークにおける配電網（グリッド）に接続される電気分解機においては、水素の生産によって創出された排気はライン上の生成混合の平均値又は共同値、又は水素が製造されるときの電力需要の増加からの排気の臨界値と見なされる。
【０００８】
同時に、短期においては、二酸化炭素及び他の温室効果ガス排気の減少は、水素エネルギーの主目的であり、したがって、水素製造のほぼゼロの排気生成を提供する電気分解法は特別に興味深い。水素製造からの排気が検証することができるなら、きれいな「排気無し」水素は「環境ラベル」によって指定され得、他の燃料を使用することにより生成されるＣＯ2ガスの排気を避けるための燃料税割引のような排気控除を受けることができよう。
【０００９】
水素エネルギーシステムは、「オフグリッド」を駆動し、再生し得る排気無し発電によってのみエネルギー供給される光起電（ＰＶ）水素自動車燃料ステーション（Ｘｅｒｏｘ／Ｃｌｅａｎ  Ａｉｒ  Ｎｏｗ）のようにデモンストレートされ、燃料電池車と関連して、事実上排気無し又は「ゼロ排気」エネルギーシステムとしてデモンストレートする。ＰＶ電力システムは高価であり、大きな空間を必要とし、したがって、風、水力発電、クリーン石炭（洗い落とされ、ＣＯ2が捕獲及び分離された）及び原子核を含む他のクリーンエネルギーシステムが検討される必要がある。これらの発電システムは、商業的電力プラントのように駆動すると大きな範囲でコスト高であり、水素ネットワークにおける現場の水素製造に適当と決められる大きさ（典型的には、燃料店舗当たり２０ＭＷ以下の負荷）にスケールダウンすることができない。
【００１０】
エネルギーシステムの最大化は、本明細書に引用例としてそれぞれ完全に組み込まれる次の特許に述べられている。米国特許５４３２７１０号明細書（イシマル）、米国特許６５１２９６６（Ｌｏｆ）、国際特許公開０１／２８０１７（Ｒｏｕｔｔｅｎｂｅｒｇ）、米国特許６６７３４７９（ＭｃＡｒｔｈｕｒ）、米国特許公開２００３／０００９２６５（Ｅｄｗｉｎ）、米国特許６０２１４０２号明細書（Ｔａｋｒｉｔｉ）参照。
【特許文献１】米国特許５４３２７１０号明細書
【特許文献２】米国特許６５１２９６６号明細書
【特許文献３】国際特許公開０１／２８０１７号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの特許は、地理的に分散された水素製造単位のネットワークに最適化された方法で、また、水素製造プロセスの環境へ影響が監視され得る方法でエネルギーを供給することの制御システムについて適切に開示していない。したがって、上記従来技術の欠点の少なくとも１つを事前に解決するか又は緩和するエネルギーネットワークを提供することが本発明の目的である。
【００１２】
本発明の側面は、複数の発電ステーション及び配電網（グリッド）によって発電ステーションに連結される複数の有効な電力ロードを含む。ネットワークは、また、配電網（グリッド）に連結され、電力ロードからの需要を発電ステーションからの電力の供給可能性に適合させるために調整できるコントローラーを含む。
【００１３】
ネットワークは、さらに、コントローラーが発電ステーションからの供給可能性を需要に適合させるために調整可能であるための変動供給性を有する少なくとも１つの発電ステーションを含む。
【００１４】
ネットワークは、さらに、コントローラーに接続されるデータネットワークを含み、ネットワークは需要及び供給可能性についての情報をコントローラーに提供し、コントローラーは少なくとも１つの需要と供給可能性が適合するように調整することを決めるためにこれを使用する。適合は、複数の調整のうちどの調整が他の調整に比べて有害な排気量を最小にできるかを決めることに基づいている。適合は、また、複数の調整のうちどの調整が電気を発電するのに必要とされる臨界的コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的には基づいている。
【００１５】
変動可能な電力ロードは電気を水素に変換する少なくとも１つの電気分解機を含む。
【００１６】
本発明の他の側面においては、メタン蒸気改質（ＳＭＲ）によって生成される水素のような他の水素生成プロセスからの排気と比較できる測定可能な排気特性を有する電気分解機によって水素が製造されるように、特定の排気プロフィールを有する水素を製造するようにエネルギーネットワークが提供される。これは、特定のエネルギーフローを水素製造システムに割り当て、エネルギーフローが望ましい環境値を有する燃料を製造するために使用されるように監視することによって達成される。
【００１７】
本明細書では、水素ネットワークのための電機を製造するための「専属電力製造」として引用される特定の発電システムを割り当てることによって、大きな範囲においてこれらシステムの操作を最大化する機会が生じる。ここで、水素は貯蔵でき電気は貯蔵できないという利点によりエネルギーが一般的電気マーケットで売買される公的エネルギー配電網（グリッド）及びエネルギーマーケットとの関係で、エネルギーフローは、例えば、１メガワットを超える。
【００１８】
本発明の１つの側面は、電気及び水素製造を含む完全なエネルギーネットワークを提供する。これは、２層のマーケット、ａ）電力需要が役割を果たす主マーケット、及びｂ）水素燃料が製造される２次マーケットを機能させることができる。
【００１９】
本発明の１つの側面は、他のいくつかのシステムよりクリーンである水素分配方法を保証する水素の製造を供給する手段としての電気分解システムの分散されたネットワークを提供する。電気分解プロセスはほとんど又は全く有害な排気を生成しない（すなわち、副産物は酸素及び水蒸気）ので、また、電気分解機への電気の伝達は燃料のタンカーのトラック輸送によって（交通量の増加により直接又は間接的に）生成されるような排気を生じないので、電気分解プロセスによって生成される有害な排気は、主要な発電の型に完全に依存する。
【００２０】
しかしながら、多くの電気マーケットにおいて、発電のクリーンな型は発電の他の型と区別されず、したがって、クリーン水素製造は、排気の割合が配電網（グリッド）における電力を製造する全ての発電機の平均の排気の割合であるか、又は電気分解機が接続されるとき駆動する発電システムの臨界排気割合であるとしてデモンストレートされることができない。
【００２１】
本発明の１つの側面は、ネットワークに接続される異なる供給源の操作をスケジューリング及び制御する単一ポイントの水素ネットワークコントローラーを提供する。各燃料位置における適切な水素供給と製造される水素についての環境排気の事前に決められたレベルを確保するという製造上の拘束にしばられながら、累積される水素製造コストを最小化し、専属供給製造機から供給される電力の累積値を最大化する貢献度が最大化されるように、電気分解機又は配電網（グリッド）に接続される一般的電気マーケットへの電気フローを制御することにより、水素供給システムにより作成されるエネルギーネットワーク及び専属発電機の駆動は最大化される。最適化は、時間に対する関数の値を最大化することによって次の目的関数の最適化に基づくスケジュールを作成する。
【００２２】
【化１】
2007523580.tif 000003
目的関数における関数を定義するとき、RateOfFuelProduction関数は「専属」及び配電網（グリッド）からの供給可能なエネルギー及びネットワークの各位置における燃料需要によって決められる（"RateOfFuelProduction"は、各単語の間にスペースをおかない４つの単語によって表されており、この表示は本明細書の４つの他の関数も従う）。燃料需要はスケジュール期間における顧客需要の予測及びスケジュール期間の最初に貯蔵庫における供給可能な燃料在庫の量に依存する。燃料需要の予測は顧客需要のモデル化又は顧客貯蔵システムにおける水素の直接測定によって決められる。
【００２３】
燃料製造は環境への影響の詳細によって表示されように、発電からの特定の排気プロフィールの知識が望まれる。したがって、専属供給源からに電力を補足するために電力が配電網（グリッド）から購入されると、平均排気割合、臨界排気割合又は測定可能で排気を合理的に電気マーケットデザイン又は配電網（グリッド）上の顧客の選択に割り当てる割合からのデータが必要とされる。
【００２４】
単一点の水素ネットワークコントローラーは、配電網（グリッド）の電力取引がスケジュール化されるように、「前日」ベース又は一般的な電力配電網（グリッド）のスケジューリングに合わせたスケジュール期間において電気分解の操作のスケジューリングを行う。スケジュールの駆動期間、コントローラーは異なるサイトの操作と必要とされるエネルギーフローを供給集合体でバランスする電力供給可能性を監視する。
【００２５】
ネットワークの集合の電気需要が供給のために編成されるだけでなく、個々の電気分解機の製造割合が編成され、したがって、水素ネットワークコントローラーは製造割合を設定することができ、これによって、各単位の電力消費をスケジューリングすることができる。
【００２６】
したがって、コントローラーは電気分解機の電力需要に基づいて最適な（又は、そうでなければ望ましい）水素製造スケジュールを決める。Ｋは水素ネットワークにおける番号である。
【００２７】
【化２】
2007523580.tif 000004
目的関数（Ｅｑ．１）においては、
【００２８】
【化３】
2007523580.tif 000005
ここで、Ｋは電気分解機の数であり、ｔは時間である。
【００２９】
専属電力供給源から供給される電力と調和して、Ｊは番号であり、配電網（グリッド）からの供給可能な電力である。
【００３０】
【化４】
2007523580.tif 000006
ここで、Ｊは専属発電機の数であり、ｔは時間である。
【００３１】
スケジュール期間にわたって次の関係が満たされ、RateOFFuelProductionに対する制限及び最適化プロセスとして働く。
【００３２】
【化５】
2007523580.tif 000007
ここで、ｔは時間である。
環境表示によって前述したように排気の詳細が満たされる。
【００３３】
ここで、Ｅｑ．５（ａ）においては、Fuellynventorykは、圧力、温度、圧縮貯蔵タンクにおける容積のような「手近な」燃料の測定量、又は圧力、温度、容積、水素貯蔵用水素化金属における水素化金属の質量によって測定される量であり、ここで、式Ｅｑ．５（ｂ）においてCustomerDeamandForFuelAtStationkは確率的な関数であり、供給制限を満たす確かさのレベルに設定される。RateOfFuel Consumtionkは、式５（ａ）におけるCustomerDeamandForFuelAtStationk予測によって決められ、RateOfFuelProductionkはスケジュール期間中における供給制限を満たすように調整される。完全水素貯蔵条件、Ｅｑ．５（ｃ）は厳格な制限であるが、ステーションは需要を満たす十分な貯蔵があり、ネットワークが電力を過剰供給するときエネルギーフローに対するリアルタイム調整を行うための貯蔵容量用の余裕を提供する。
【００３４】
排気明細書は、窒素酸化物、一酸化炭素、硫化物及び炭化水素のようなローカルプラントの空気の質に影響を与えるいわゆる基準汚染物質、並びに二酸化炭素及び他の温室効果ガスのような地球環境に影響を与える排気を含む多くの異なる排気のための制限を規定することができる。環境明細書は、一定のレベルを達成することにより空気質緊急手続きが作動される基準汚染物質の場合のような瞬時の値に働きかけ、又は、排気標準はいくつかの管轄区域において報告される温室効果ガスに要求されるような特定の期間にわたって計測される時間平均によって記述される。エネルギーネットワークの重要な特徴は、水素燃料電池のような最終用途を含む燃料サイクル全体に対する排気が電力ステーションだけにおいて生じるので正確に測定、制御されることである。
【００３５】
特定の排気プロフィールに基づいて、ネットワークにおける各位置の水素の製造は、専属電力と配電網（グリッド）電力の最低コストの組み合わせの利点が得られるようにスケジューリングされ、これは水素の製造と排気の要求を満たす。排気プロフィールは特定の発電プロセスの排気に依存し、これは、また、各地の排気標準に適合する。専属発電の場合、排気プロフィールは十分に定義され、コントローラーに直接報告し、監視される。配電網（グリッド）から購入される電力で、配電網（グリッド）が作動するマーケットのデザインに依存する場合、オンライン上の全ての発電のために計算される排気の平均値又は電力需要の増加についての臨界排気割合が使用され得る。
【００３６】
ネットワークにおける水素製造の最適化における排気制限は次のように記載される。
【００３７】
定義されたレベルを超えない排気については、
【化６】
2007523580.tif 000008
ここで、Ｊは専属発電の数であり、ｔは時間である。
【００３８】
ここで、Emissionlの明細は時間及び地理的位置に依存し、Emissionmは事前に決められた時間平均を超えてはならない。
【化７】
2007523580.tif 000009
ここで、Ｊは専属発電所の数であり、Ｔは時間平均が計算される期間である。
【００３９】
排気クレジットが電力製造から燃料製造に移転可能なマーケットにおいては、配電網（グリッド）に電力を供給する専属電力源は、このために水素ネットワークが環境属性を有するが、水素燃料製造に適用できる。この場合、式６−７は、燃料が製造されるとき生成される排気に対して適用され得る電力製造からの排気クレジットを含むように変形される。
【００４０】
目的関数におけるFuelValue関数は、製造され顧客に請求される単位当たりの水素の売値から水素ネットワークに供給可能な電力のコストに依存する製造される燃料の単位当たりの水素製造コストを引き、特定の電気分解燃料システムｋ（すなわち、水、駆動メンテナンス等のコスト）を駆動する際の他の変動プロセスコストを加算したものである。
【化８】
2007523580.tif 000010
ここで、ｔは時間である。
【００４１】
CostOfPower関数は、発電機の燃料コスト及び配電網（グリッド）伝達の費用のような変動コストに依存する専属供給源により製造される電力のコストに配電網（グリッド）から購入した電力のコストを加算したものである。
【化９】
2007523580.tif 000011
【００４２】
ここで、
【化１０】
2007523580.tif 000012
Ｊは専属発電機の数であり、ｔは時間である。
【００４３】
水素は、そこで製造され顧客に分配されるサイトに貯蔵されるので、配電網（グリッド）電力コスト及び配電網（グリッド）発電排気が最も低い配電網（グリッド）における電力低需要期のようなときに水素製造のスケジューリングを行うことにより、水素製造コストは最小化できる。
【００４４】
いくつかの管轄内において、水素ネットワークからの水素の売値は他の変動要因であり、エネルギーの供給と需要をバランスし燃料購入を促すために変えられる。
【００４５】
【化１１】
2007523580.tif 000013
ここで、ｔは時間である。  
【００４６】
例えば、電気需要が最も低い時期及びその結果最もコストが低く最も供給システムにストレスがないのは週末及び休日である。その結果、このときが水素製造の好ましい時期なので、この期間の消費を促進するために水素の価格は低くなし得る。このようにして、FuelValue関数によって、及び式５の制約を満たすことによって、燃料価格はネットワークにおけるエネルギーフローをバランスするためにシステムの最適化に入り、燃料ステーションネットワークに送られるスケジュール情報の一部となる。
【００４７】
目的関数におけるAvailablePowerFromCaptiveSources関数は、専属供給源からの供給可能な総電力から水素製造のために電気分解機に割り当てられた専属電力を引いたものであり、公共電気配電網（グリッド）から水素ネットワークに販売することが可能な電力である。
【化１２】
2007523580.tif 000014
【００４８】
ここで、
【化１３】
2007523580.tif 000015
Ｊは専属発電機の数であり、ｔは時間である。
【００４９】
目的関数におけるGridElectricityValue関数は、電気配電網（グリッド）の電気マーケットにおける専属電力の販売価格に依存し、専属電力の供給からの環境クレジットを含む。
【化１４】
2007523580.tif 000016
【００５０】
ここで、
【化１５】
2007523580.tif 000017
Ｊは専属発電機の数であり、ｔは時間である。
【００５１】
いくつかのエネルギーマーケットにおいては、排気クレジットはそれが取って代わる電力又は臨界排気割合に依存する。電気マーケットのデザインに依存して、電気マーケットのピークの需要に電力を販売する能力は、より高価なピークの電力発電機と競争し、低い駆動率のため、また特定の高い排気割合を有し、エネルギーネットワークに十分に貢献することができる。
【００５２】
最適化は、各ステーションにおいて顧客の需要を満たすために十分な燃料を確保し、製造される水素が瞬時の製造サイクル全体又は排気標準によって規定される平均時間ベースにおける特定かつ可変な排気特性を有するという排気目的を満足しながら、駆動スケジュールを決めるために、及び燃料供給の信頼性を維持するための制限を受けながら駆動コストを最適化するために特定の期間を通して遂行することができる。
【００５３】
水素自動車の燃料供給は配電網（グリッド）に潜在的に大きな負荷を与える。北アメリカのマーケットの予測は、今日の道路のガソリン燃料自動車に等しい燃料電池自動車の全車両を燃料供給するのに必要な電力は配電網（グリッド）によって取り扱われるエネルギー量の２倍に達し、したがって、水素ネットワークの電力変換は配電網（グリッド）に大きな影響を与える可能性がある。電気分解機は、迅速に応答する「応答ロード」として機能し、その製造割合、及びこれによって電力範囲は広範囲にわたって変動し得るので、本明細書において教えられるネットワークコントローラーの制御によるエネルギーネットワークは、駆動サービスの提供及び電気ネットワーク安定性を保証する発電機制御サービスのような電気配電網（グリッド）への補助的なサービスを提供することができる。これら補助サービスは、もし契約され、配電網（グリッド）の操作者によって支払いがなされるなら公共の配電網（グリッド）操作者の要求によって提供され、システムの条件的な制限として働く。
【００５４】
典型的には、Grid Power Supply Changeへの要求は、特定の水素発電機又は地理的位置に依存してｔからｔ＋Δｔまでの時間の発電機のグループにおける燃料製造の増加又は減少を指示する型においてなされる。
【化１６】
2007523580.tif 000018
ｔは時間である。
【００５５】
ここで、ｔ＋Δｔにおける新しいRateOfFuelProductionは要求が実行される期間固定される。この制限の適用は製造制限を満たすためのスケジュールを調整するためにネットワーク上の他の資源を要求する。
【００５６】
例えば、電気需要の日ごとの急成長及び急低下の間、水素ネットワークは、専属発電から配電網（グリッド）に供給可能な電力を作るか、又は配電網（グリッド）からの電力を吸収することによって電気供給を減らすように電気分解機を拘束又は非拘束する。これらシステムの応答によって、水素ネットワークはPublicElectrocityGridOperatorからこれらの期間追加の収入を得ることができ、水素ネットワークにおける水素製造単位の分散性のために個々の発電機並びに伝達容量制限に対処する伝達線に補助サービスを提供することができる。水素ネットワークにおける「応答性ロード」として電気分解機によって提供されるサービスは、水素燃料ステーションにおいて供給可能でHydrogen Network Controllerの制御に基づく水素パワー電気再発電によって補強される。
【００５７】
いくつかの場合、要求は特定のロードである必要はない。この場合、これらサービスの供給は専属エネルギーフローの値を計算することによってＥｑ．１−１５の式における同様の最適化によって案内されるが、ロードを削減又は増加することによってサービスを提供することが契約されている場合には、ネットワークはこれらの要求を満たすように配電網（グリッド）操業者に反応なければならず、したがって、システムに瞬間的な操業制限が生じる。式４を変形して、
【化１７】
2007523580.tif 000019
ここで、Ｊは専属発電機の数であり、ｔは時間である。
【００５８】
例えば、水素ネットワークが操業蓄積を提供することが契約され、しかし特定のロードからではなく配電網（グリッド）操業者がGrid Power Supply Changeを要求すると、Hydrogen Network Controllerは、十分な電力がネットワークが供給を契約している電力を埋め合わせすることができるまで、式１における燃料製造を減少させ、式１４におけるCaptivePowerSellingPriceを増加させる。他方で、配電網（グリッド）操業者が水素ネットワークが急激な電力供給を吸収するように要求すると、水素ネットワークコントローラーは式９におけるCostOfGridPowerの値を減少させ、式１における燃料製造を増加させることによって応答する。
【００５９】
補助サービスを提供する水素ネットワークの場合、操業スケジュールは配電網（グリッド）操業者からの需要に左右され、したがって、貯蔵容量の偶発性並びに式５における顧客の需要及び式６−７における排気を満たす貯蔵燃料の量はネットワークがこれら制限内で駆動することを確保するために必要とされる。
【００６０】
緊急の条件下において配電網（グリッド）に電力をバックアップ供給するような場合又は電気マーケットにおいて需要の急増が存在するとき、非常に制限されたマーケット条件において、水素燃料電力再発電又は電力バックアップ単位は専属電力供給源の役割を果たす。この場合、再発電システムは専属電力供給源のように働き、これは式１１における燃料コスト＝水素の販売価格に基づいて、これによって、これら条件下において、単位の操業が利益を生じるとき、CaptivePowerSellingPriceが式９の再発電の変動コストを超えるとき稼動される。これは、水素がネットワークにおいて製造される間生じる。例えば、配電網（グリッド）上の電力需要が供給可能量を超え、しかしネットワーク上の１又は２以上の燃料ステーションが式５の需要を満たすに不十分な在庫を有し、したがって燃料を製造しなければならないときである。この場合、水素燃料の１つのステーションから他のステーションへの事実上の移転は電気配電網（グリッド）によって取引される。
【００６１】
在庫のエネルギーネットワークは電気の卸売の購入者及び販売者であり得、発電所との二者間の契約によって制御するか又は外側の権利を有する決められた排気特性を有するエネルギーの専属供給源を有する水素−電気有効性として作動する。この方法において、エネルギーネットワークは特定の期間発電する特定の電力源の環境特性を有する。ネットワークに開かれた水素製造の要求は重要であり、水素は水素自動車の大きな車両を供給するのに使用されるので、一般の電気配電網（グリッド）の出入するエネルギーは公的電気供給のエネルギーバランスに重要な影響を与える。
【００６２】
前述した方法のエネルギーネットワークの資源の最適化は、特に、伝達費用を最小化及び／又は削減すること及び再発電システムの有効性を最大化及び／又は増加させることによって物理的資源の設計及び配置に影響を与える。一般的に言って、燃料ステーションは通常の電気需要として同じ位置に位置する分散されたロードを構成し、したがって、燃料ステーションの電力需要が任意の位置の伝達容量を超えることは起こりそうにないので、燃料ステーションが電気需要の低い時期に駆動すると、すでにあるもの以上の配電網（グリッド）の特別な伝達のゆとり又は取り決めは必要とされない。また、ネットワークの設計においては、生産能力と在庫の間に本来的な交換が存在する。
【００６３】
しかしながら、システムの特性に基づいて、エネルギーネットワークの設計者は次のファクターに基づいてネットワークの設計を最適化することができる。これは、エネルギーネットワークと最適化の結果である。
【００６４】
需要を超える過剰供給の期間を回復するために、又は再生可能なエネルギー源が接続され、天然ガスパイプラインにおける水素の注入のような水素を吸収することができる応用を可能にする不安定性を回復するために、電気配電網（グリッド）又はネットワーク上の点に水素生成機を配置すること。
【００６５】
燃料、電力及び／又は熱の過剰需要を回復するために電気配電網（グリッド）又はネットワーク上の点に水素生成機及び／又は水素貯蔵庫及び再製機を配置すること。
【００６６】
配電網（グリッド）の容量が電力の有効な供給及び需要に比較して制限されている配電網（グリッド）上の点に水素生成機及び／又は水素貯蔵庫を配置すること。
【００６７】
発電のより大きな単位の必要性を避けるために駆動蓄積を分配しシステムの信頼性を改良するための位置に水素電力再発電機を配置すること。
【００６８】
蓄積が使い果たされ追加の需要が予期されるとき水素エネルギー貯蔵庫の分散されたネットワークから水素燃料を供給すること。
【００６９】
低需要の期間、基本ロードが最適な効率と最低の排気で操業できるように補助ロードを提供する。
【００７０】
ネットワークの操業者は、天然ガス燃焼発電のような特定の発電機の需要の管理によって電力購入を２者間で減少させるために、電力レベルが減少し、これによって特定の排気について十分増加が生じるときに効率の大きな下降が生じる公共の配電網（グリッド）上の他の発電所と密接に協力することができる。水素製造によってロードを増加させることによって、発電機はより効率的になり、これによって特定の低い排気を生成する。このようにして、ネットワークは公共配電網（グリッド）の効率を改良することができる。
【００７１】
これらの行為は配電網（グリッド）に補助的サービスを販売することによって公式に契約される。ネットワークは専属電力プラントと水素のエネルギーをより正確な形でエネルギーフローを調整することができ、システムはリアルタイムベースで短時間操業サービスを提供することができ、燃料製造の需要のある割合を「応答」ロードとすることによってサイクル蓄積を提供することができる。このようにして、発電機又は伝達線の故障及びネットワークが駆動サービスを提供する契約がなされるとき、ネットワークコントローラーは知らされ、電力が要求に応じて供給可能になるように水素製造の速度を落とす。同様に、動的コントロールにおいては、高需要期の初めにロードが上昇するとき又はロードが降下する時期において、ネットワークは電力プラントの急成長を容易にするように変動発電機として作動することができる。石炭発電のように最近使用される発電のいくつかの形においては、これは操業開始時間を緩和し、操業の効率を増加させ、低い特定の排気をもたらす。電気ロードが十分に大きい場所では、ネットワークは、従来の発電の出力を調整することによって有効になる以上に制御レベルを高く維持することによって効率を改良しコストを削減するために電機ネットワークにおけるロードを機動的に調整するために使用される。これらの行為は、水素製造に水素燃料からの再発電を組み込む「水素エネルギーステーション」によってネットワークの一部となり得る。
【００７２】
水素ネットワークによって供給される補助サービスのリストは、「回転」型蓄積（発走時間＜１分）操業蓄積、排気削減（すなわち、空気質緊急）及びある程度の発電制御並びに局地配電網（グリッド）の密集の回復を含む。
【００７３】
補助サービスの準備は水素ネットワークの値に十分に貢献することができる。補助サービスそれ自体は、グリッドが式１の最適化の制限となるように動くように契約されているグリッド操業者からのサービスの要求である。
【００７４】
補助サービスの要求は、水素ネットワークにおいてあるロードが増加され又は削減されることを特定する式１６によって、又は、電力レベルにおける非特定の変化の場合、配電網（グリッド）に供給可能な変化する電力に影響を受ける資源の最適化によって、ネットワークの最適化の制限においてより高いレベルの又は優先した制限として働く。
【００７５】
ネットワークが補助サービスを提供できるようなネットワークの設計への影響は、システムにおける貯蔵能力の増加となり、条件的な制限原因でとなり燃料供給の信頼性を保証する在庫の一般的な増加となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
図１を参照すると、エネルギーネットワークは一般的に５０として示されている。ネットワーク５０は、複数の発電ステーション５４を含む。本実施態様において、発電ステーションは、石炭電力プラント５８、原子核プラント６２、天然ガス電力プラント６６及び風ファーム７０を含む。下記に詳細に検討するように、各発電ステーション５４は発電可能なエネルギー量に関係するプロフィール及びエネルギー生成に関連する環境汚染に関係する他のプロフィールを有する。
【００７７】
ネットワーク５０は電力配電網７４を含み、これは従来の電力分配配電網（グリッド）と実質的に同じであり、最近知られる又は知られるようになる伝達ライン、電力ステーション、変換機などを含む。
【００７８】
ネットワーク５０は、配電網（グリッド）７４に接続され、配電網（グリッド）７４からの電気を水素へ転換し水素を各地に蓄積するように稼動可能な複数の電気分解機７８を含む。電気分解機の構造及び型は特に限定されず、最近知られる又は知られるようになるどのタイプの電気分解機であり得る。したがって、電気分解機７８は、配電網（グリッド）７４からの電気を水素に転換するために始動されるとき配電網（グリッド）への電気需要として現れる。
【００７９】
（本明細書で使用されるように、電気分解機は、電気分解による水素生成機及び／又は電気から水素を生成する他の手段及び／又は他の設備及び／又は関連の設備であって電気を水素の変換し及び／又は水素を貯蔵できるようにシステムを変更できる設備を含むいかなるシステムを意味する。したがって、記述される特定の実施態様の文脈はその電気分解機に関連して記載される機能を提供するように、また、そのような実施態様又は本発明の他の特徴を実施する当業者に理解されるように、前記システムは、計量器、貯蔵タンク、水資源、ポンプ、分配器などを含むことができる。）
本発明の実施態様においては、３つの電気分解機７８がシステム５０に含まれる。第１の電気分解機７８1は燃料電池８２を供給し、第１の電気分解機７８1から受け取った水素を複数の消費者によって使用される電気に変換するように駆動可能である。
【００８０】
それぞれ７８2及び７８3として示される第２及び第３の電気分解機は、それぞれネットワーク５０に含まれる。電気分解機７８2及び７８3は、本質的に、ａ）電気から水素を生成する、ｂ）その水素を貯蔵する、ｃ）水素燃料を得るために電気分解機７８２及び７８３に定期的に止まる水素自動車（ＨＰＶ）９０に水素を供給する、ことができる水素補充ステーションである。本発明の実施態様には含まれないが、他の水素の応用、ＨＰＶｓの供給に加えて、例えば、産業用水素なども本発明の範囲内であることが理解されよう。
【００８１】
ネットワーク５０は、住居、工場、オフィスタワーなどのような、従来の電気配電網（グリッド）に最近発見される複数の従来の消費者ロード９２を含む。
【００８２】
特に注意すべきは、ネットワーク５０は、ステーション５４を配電網（グリッド）７４に連結し、電力をステーション５４から配電網（グリッド）に分配することができる物理的ケーブルを含む伝達ライン９４の第１の集合を含む。同じ理由によって、伝達ライン７４、追加のデータケーブルは、ネットワーク５０の需要について配電網（グリッド）７４からステーション５４にフィードバックを可能にし、ステーション５４のタイプによって適当な又は可能な、配電網（グリッド）７４からの増加又は減少の特定の指示を含む。
【００８３】
したがって、ネットワーク５０は配電網７４を電気分解機７８に接続する伝達ライン９８を含み、配電網７４から電気分解機７８への電力の分配を可能にする物理的ケーブルを含む。同じ理由によって、伝達ライン９８は、これら電気分解機７８に貯蔵される蓄積された水素の需要と全体的なレベルについて、電気分解機７８から配電網７５へのフィードバックを可能にする追加のデータケーブルを含む。
【００８４】
ネットワーク１０２は、データケーブル１０６によって配電網７４に接続されるコントローラー１０２を含む。データケーブル１０６、コントローラー１０２は、伝達ライン９４及び９８に連結されるデータケーブルからデータを受信できるように駆動可能であり、これによってステーション５４によって生成される出力並びに電気分解機７８によって経験される需要を維持する。同じ理由によって、コントローラー１０２は、それぞれ適当に及び／又はステーション５４及び電気分解機７８の本来的な制限の範囲内で、供給及び／又は需要を変える指示をステーション５４及び電気分解機７８に発送する。コントローラー１０２に関するより詳細は下記に記載される。
【００８５】
ネットワーク５０は、コントローラー１０２に接続されるインターネットのようなデータネットワークを含む。これによって、色々なエネルギーネットワークの情報が利用可能となり、コントローラー１０２がネットワーク１１０上に掲示されるエネルギーマーケット情報を最新にすることでき、これによってネットワーク１１０に接続される他の事業体にエネルギーネットワーク５０の状態について通知する。データネットワーク１１０の詳細及びそのようなエネルギーマーケットの情報は下記においてその詳細を記載する。コントローラー１０２は、Ｔ１、Ｔ３、又はその他のようないずれかの適当な帰路によってデータネットワーク１１０に接続する。
【００８６】
当業者に理解されるように、ネットワーク５０はネットワーク５０上の需要の動きの歴史的データから集計され、将来に需要の動きをかなり正確に予測するのに使用されるエネルギー需要プロフィールを有する。表１は、従来の消費者ロード９２を引き起こすエネルギー需要プロフィールを示す。図２は、１１８として示される表１にリストされるエネルギー需要プロフィールのグラフを示している。
【００８７】
【表１】
2007523580.tif 000020
ロード９２は実質的に固定された（すなわち予測可能な）エネルギー需要プロフィールを有することがわかる。しかしながら、ロード９２に比較して、電気分解機７８によって生じする需要プロフィールは、そのエネルギー需要プロフィールがネットワーク５０におけるエネルギーの供給可能性に機動的に適合する点で「オンデマンド」として特徴付けられる。言い方を変えると、水素が燃料電池８２及び／又はＨＰＶｓ９０によって消費されるにかかわらず、電気分解機７８はいつでも水素を生成、蓄積できるので、電気分解機７８が燃料電池８２及び／又はＨＰＶｓ９０によって後に使用される水素を蓄えるのに活動する時期をいつでも選択することが可能である。
【００８８】
ネットワーク５０は、また、ステーション５４からのエネルギーの出力を反映するエネルギー供給可能プロフィールを有する。しかしながら、そのようなエネルギー供給可能プロフィールはエネルギー需要プロフィールのように予測性はない。これは電力発電設備の固有の性質のためであり、ステーション５４の各タイプの供給可能プロフィールは変化する。例えば、原子力プラントの始動及び停止は困難なので、原子力プラント６２からの出力はかなり一定となる。これは、ネットワーク５０のようなネットワークにおける原子力プラントからの過剰電力は非消費者ロードに回される必要があり、したがって電力の浪費となる。同じ理由によって、風ファーム７０からの出力は、天候や風の状況の変動に影響されて極端に不規則である。風ファームからの出力の不規則性の性質は風ファーム７０の出力を需要プロフィール１１８における需要の減少に適合させることは困難である。表２は、原子力プラント６２及び風ファーム７０からの例示的なエネルギー供給可能プロフィールを示している。図３は、表２に掲げられ、１２２として一般的に示される原子力と風力エネルギーの結合した供給可能プロフィールのグラフを示す。
【００８９】
【表２】
2007523580.tif 000021
したがって、風力ファーム７０のようなステーション５４のエネルギー供給が実質的に不規則である一方、原子力プラント６２のようなステーション５４のエネルギー供給プロフィールは実質的に固定的であることがわかる。
【００９０】
原子力プラント及び風力ファーム７０と比較して、他のステーション５４は、そのエネルギー供給可能プロフィールはネットワーク５０によって経験される需要に機動的に適合される点で「オンデマンド」であることが特徴的である。したがって、石炭電力プラント５８及び天然ガス電力プラント６６は、ネットワーク５０の全体的なエネルギー需要プロフィールによって必要ベースで発電可能な「オンデマンド」電力ステーション５４と見なされる。
【００９１】
当業者に理解されるように、プラント５８及び６６のオンデマンドの側面は、従来のロード９２のエネルギー需要プロフィール１１８の必要性に適合するためにステーション５４によって精選される発電量を機動的に変化させるのに適している。また、当業者に理解されるように、「オンデマンド」電力ステーションを有する実質的に固定されたステーション（すなわち、原子核）の組み合わせは、従来のロード９２のエネルギー需要プロフィール１１８に適合するように使用される。しかしながら、このような組み合せは、不規則な電力ステーション（風力ファーム７０のような）が導入されるときより困難になる。また、過剰生産の期間は原子力プラント６２からの出力電力を分路することの少なくとも一時的な必要性をもたらす。
【００９２】
（ネットワーク５０に含まれないが、他の態様においては、ネットワーク５０は、固定、不規則、「オンデマンド」、及び／又はこれらの組み合わせとして分類される他のタイプのステーション５４を含む。供給可能プロフィールを有する他のタイプのステーション５４の一例は、風力ファーム７０より不規則ではないが原子力プラント６２より不規則である複数のソーラーパネルである。オンデマンドステーションの他の例は、水力発電ダムである。貯水池に水力が貯蔵されるため、出力は弁によってロードを充足するように調整される。例えば、水力発電は配電網の送電回数を制御するために使用される。いわゆる自動発電制御（ＡＧＣ）である。）
図４を参照すると、エネルギーネットワークを制御する方法が４００として示されている。この方法の説明において助けるために、方法４００はネットワーク５０を制御するためにコントローラー１０２を使用して駆動される。さらに、方法４００の次の検討がネットワーク５０のさらなる理解を導く。（しかしながら、ネットワーク５０及び／又は方法４００は変形され得、本明細書で検討されるように互いに関連して動く必要はなく、このような変形は本明細書の範囲内であると理解されよう。）
最初の工程４１０に始まり、需要の情報が受信される。このような情報は、伝達ライン９８と関連するデータケーブルに沿って、配電網（グリッド）７４によって電気分解機７８及び従来のロード９２からコントローラー１０２において受信される。このような需要情報は各電気分解機７８に関する需要と需要プロフィール１１８のような従来のロード９２の需要プロフィールの合計の形として取ることができる。各電気分解機７８に関連する情報は、電気分解機７８に蓄積される残存水素量がいつまで続くかの予測及び／又は将来の需要に追いつくために電気分解機７８がどの程度長く操業する必要があるかを推定するために、それぞれの電気分解機７８に関連する各水素タンクに蓄積される最新の水素量、並びに、各電気分解機７８における期待される水素需要の予測を含む。
【００９３】
次に、工程４２０においては、供給可能量情報が受信される。このような供給可能量情報は供給可能量プロフィール１２２の形をとり、石炭電力プラント５８及び天然ガス電力プラント６６から供給可能なオンデマンド容量を含む。
【００９４】
次に、工程４３０において、工程４１０において受信される需要情報が工程４２０において受信される供給可能量情報に適合するかどうかが決められる。もし適合すれば、方法４００は工程４１０に戻り、方法４００がもう一度始まる。しかしながら、もし、適合が無ければ、次いで方法４００が工程４４０に先行する。適合を構成するものは、需要におけるスパイクに適合する過剰な供給可能量の準備を含む。供給され得る過剰供給可能量は公知の技術を使用して決められる。
【００９５】
次に、工程４４０においては、供給可能量と需要が適合に向けて近接するように、適当に、需要は調整され、又は供給可能量は調整される。例えば、原子力プラント６２及び風力ファーム７０のみが操業される場所、また、原子力及び風力ファームからの結合された供給可能量が従来のロード９２からの最新の需要を超える場所では、コントローラー１０２が１又は２以上の電気分解機７８が水素製造を始めこれによってその可能需要を吸収するように指示する。どの電気分解機７８が水素の製造を開始すべきか選ぶ基準は特に限定されず、電気分解機７８に蓄積される最新の水素量及び／又は電気分解機７８における水素の消費の予測の決定を含むことがでる。需要が最大に大きい場合、配電網７４を伝達する能力に制限を受けながら、電気分解機７８は駆動され得る。
【００９６】
工程４４０がどのように操業されるかの他の例は、原子力プラント６２及び風力ファーム７０のみが駆動される場所、及び原子力及び風力ファームからの結合された供給可能量が従来のロード９２からの最新の需要より下回るが、従来のロード９２からに需要量よりは上回る場所では、１又は２以上の電気分解機７８は水素製造を中止し原子力プラント６２及び風力ファーム７０からの供給可能量に適合するレベルまで需要の減少をもたらすように指示され得る。
【００９７】
方法４００サイクルの頻度は、少なくとも部分的には、コントローラー１０２から４４０工程において発する指示に応答するためのネットワーク５０における種々の要素の能力に基づいている。したがって、工程４１０において受信される需要情報は、電気分解機７８及び／又は電力プラント５８及び６６のような電力プラントを活動化又は休止させるに必要な時間の量を考慮したある程度の予測を含む。したがって、コントローラー１０２は、「１日前」ベース又は通常の発電配電網のスケジュールに沿って、配電網の電力取引がスケジュール化されるように電気分解機７８の操業をスケジューリングすることができる。スケジュール期間の操業の間、コントローラー１０２は、必要とされるエネルギーフローをバランスする需要を訂正し、ネットワーク５０の異なる部分を操業する異なる事業体間の多くの契約義務に従うことを保証するため、異なる電気分解機７８の操業及び電力供給可能量を監視する。また、電気分解機７８の操業者は配電網７４の操業者と通常異なるため、不規則な資源を管理するか、又は補助サービス型の機能を提供するかによって、電気分解機が需要を管理するために使用される自身の値及び機動的制御の第二レベルを最適化するために、電気分解機７８の操業者は配電網７４の操業者との電力販売及び購入をスケジューリングできるものと考慮される。このように、方法４００のサイクルがこのタイプのスケジューリングによって影響を受ける特定の頻度及び方法、並びにこのような変形は当業者にとって明らかであろう。
【００９８】
図５を参照すると、方法４００の工程４４０を遂行するサブ工程の例示が通常４４０ａとして示されている。方法５００の始めにおいて、需要が供給可能量より大きいかどうかについての決定がなされる。これは、コントローラー１０２が電気分解機７８によって経験される需要のレベル及び発電ステーション５４からの供給可能量に関連する従来のロードを監視することによって達成される。需要が供給可能量を超えるとき、この方法は、追加の供給可能量があればその決定がなされるポイントである工程５１０まで進む。これは、また、コントローラー１０２によって遂行され、これは、１又は２以上のこれらステーション５４からの発電のための追加の容量があるかどうかを見るために発電ステーション５４からの出力を審査する。追加の供給可能量があれば（すなわち、全てのステーション５４がピーク容量において駆動していなければ）、コントローラー１０２が適当なステーション５４の１つが需要を満たすための追加の電力を製造できるように指示する工程５２９まで進む。
【００９９】
しかしながら、工程５４０において追加の供給量がないことが決められると、この方法は、過剰の需要があるかどうかについて決定がなされる点である工程５３０まで進む。他の言い方をすると、オンとなっている電気分解機７８のいずれかが配電網７４の全体の需要を緩和するためにオフとなれるか（電力消費における少なくとも規模の縮小）についての決定がなされる。
【０１００】
工程５３０において過剰な需要があるとき決められると、電気分解機７８の適当な一つをオフとすることにより（又は、電力消費の規模を縮小する）、この方法は工程５４０まで進み、この時点で需要は供給可能量の適合するまで減少する。典型的には、短期間の水素需要を満たすための保持タンクに十分な量の水素を有する電気分解機７８は、配電網７４からの電力消費の規模縮小のために選ばれる候補である。
【０１０１】
しかしながら、需要に過剰が無い（例えば、全ての電気分解機７８が停止され、過剰需要が従来のロード９２によって創出されている）と工程５３０において決められるという起こりそうも無い事態においては、この方法は例外的処理のために工程５５０まで進む。このような状況は従来のロード９２を通じて暗くなる又は停電という結果を招くか又は、より可能性があるのは、配電網７４の操業者はネットワークにおける供給可能な蓄積に手を着け、及び／又は蓄積を獲得するために配電網７４が付着している他のネットワークを使用することができる。
【０１０２】
工程５００に戻ると、供給可能量が工程５００における需要より大きいと決められると、この方法は、過剰な供給の量を埋め合わせするために配電網７４に加えられる追加の需要があるかどうかについての決定がなされる工程５５０まで進む。例えば、コントローラー１０２が１又は２以上の電気分解機７８がオン又は水素を製造するに十分な容量がないと決める場合、配電網７４に加えられる追加の需要があるかどうかについて決定がなされる工程５５０まで進み、また、この方法は工程５６０まで進み、供給可能量に適合するために配電網７４上への需要が増加される。こうして、典型的には、工程５６０において、コントローラー１０２は、電気分解機の適当な１又は２以上に水素製造を開始し、これによって電力ステーション５４〜の過剰供給を吸収するように指示する。電力ステーション５４からの全体的な供給可能量が従来のロード９２からの需要を超え、次いでコントローラー１０２が水素の製造においてどの電気分解機７８が必要かを決め、したがって、これら発電機の適当な１つが水素製造を開始し、これによって電力ステーション５４からの過剰な供給量を吸収できるように、ファーム７０が配電網７４に追加の供給可能量を提供する風力の高レベルを経験する状況が生じる。
【０１０３】
しかしながら、工程５５０において配電網７４に加えられる追加の需要が決められると（すなわち、全ての電気分解機７８がオンとなり完全な容量で操業する）、何らかの過剰供給量があるかどうかの決定がなされる工程５７０まで進む。他の言い方をすると、配電網７４における需要に適合するための供給可能量を減少するために何らかの電力ステーション５４をオフになし得るか、又はその製造規模を縮小するかについて決定がなされる。例えば、天然ガス電力プラント６６が駆動すると、そこからの電力製造はステーション５４からの全体的な供給可能量及び需要に適合に向けた全体的な供給可能量を減少するように規模を縮小される。
【０１０４】
しかしながら、工程５７０において過剰供給量が無いと決められると、この方法は例外的な処理のために工程５５０まで進む。例えば、原子力ステーション６２以外の全てのステーション５４がオフである場合、原子力ステーション６２からの電力は停止される。典型的には、原子力ステーションは単純に操業を続け、過剰の電力を蒸気の生成に割り当てることによって負荷を取り除く。（あるいは、いくつかのケースにおいて、過剰の水素製造は天然ガスパイプラインに放出される）。
この方法４００は、需要を伴う供給可能量に適合するように高いレベルの洗練を提供するように変形され得ることは明らかである。例えば、どの電力ステーション５４が最新の需要に適合するようにオフ又はオンされるべきかを決めるプロセスにおいて多くの異なる基準によって、各電力ステーション５４が特定される。表３は、各ステーション５４に関連した基準の例示的な集合を示す。
【０１０５】
【表３】
2007523580.tif 000022
より詳細には、表３は各電力ステーション５４に関連する５欄を示す。１欄は、電力ステーション５４を所有し、駆動する民間又は公共の事業体であるステーション所有者を示す。２欄は、ステーションによって生成される流出又は放出される有害物質である放出タイプである。したがって、両プラント５８及び６６は二酸化炭素（ＣＯ2）を製造する一方、プラント６６からの全体の排気はよりきれい（すなわち、より基準より低い汚染でより低いＣＯ2排気／ｋＷｈ生成）で環境により有害ではないという意味において、石炭電力プラント５８は「汚染ＣＯ2」と見なされ、一方、天然ガス電力プラント６６は「きれいなＣＯ2」と見なされる点に注意すべきである。同じ理由により、原子力プラント６２は、排気ではないが環境に有害で及び／又は安全な方法で貯蔵することに困難な原子力廃棄物を生成するものとして分類されることに留意すべきである。最後に、風力ファーム７０は、排気を出さないので、無排気タイプと見なされる。
【０１０６】
表３の３欄は、各電力ステーション５４によって使用される燃料のタイプを示す。表３の４欄は、各電力５４に関連する効率の評価を示す。この実施例におけるＡ評価はＢ評価より高い効率を有するものと見なされる。（しかしながら、このような効率の評価は、同じ燃料タイプに基づいた他の電力ステーション５４に関連して特定の電力ステーション５４の効率に関係する。）次いで、同じ燃料タイプの異なるステーション５４はお互いに関連した効率に基づいて比較される。（しかしながら、本実施例において、全てのステーションは異なるタイプであり、下記の効率評価は特定のステーション５４の操業コストを決める要因に単純に貢献する。）最後に、表３の５欄は各電力ステーション５４の応答供給可能量について示している。このようにして、石炭電力プラント５８及び天然ガス電力プラント６６は高い供給可能量を有し、したがって、配電網７４の操業及び全体の供給可能量に容易に加えたり除去したりすることができる。（他の要因も高い供給可能量のステーションの供給可能量に影響を与える。例えば、石炭ボイラーに点火するのに時間を要するので、燃料としての石炭の有効性も関連する。）原子力プラント６２は固定の供給可能量有するものと考えられ、したがって、配電網７４の操業及び全体の供給可能量に容易に加えたり、除去したりすることできない。風力ファーム７０は不規則であると考えられ、したがって、配電網７４の操業及び全体の供給可能量に容易に加えたり、除去したりすることできない。
【０１０７】
同じ理由によって、各電気分解機７８及び従来のロード９２は、配電網７４上に置かれる需要が供給可能量に適合するためにオフとされるかオンとされるかを決めるプロセスに使用され得る多くの異なる基準によって特定される。表４は、電気分解機７８及び従来のロード９２に関連する基準の例示的な集合を示す。
【０１０８】
【表４】
2007523580.tif 000023
より詳細において、表４は配電網４上のロードの関連する基準の６欄を示す。１欄は前述したように、ロードを特定する。２欄は、ロードを実際に所有し操業する民間又は公共の事業体を示すロードの所有者である。３欄は、前述したように、ロードのタイプを示す。４欄は、電力が発電される手段に関連する排気ペナルティがあるかどうかを示す。他の言い方をすると、実際にロードに使用された電力を発電した電力ステーション５４が実際に排気するかどうかに関係なく、排気ペナルティが「無」を示す場合、ロードの所有者に対して追加のコスト（税金のように）が課されないことを意味する。しかしながら、排気ペナルティが「有」を示す場合、実際にロードに使用された電力を発電した電力ステーション５４が排気すると、ロードの所有者に対して追加のコスト（税金のように）が課されることを意味する。このように、ＨＰＶを水素で満たすようにロードが使用される表４の実施例においては、排気のペナルティが課されるが、ロードが単純に電気を消費者に分配するならば、ペナルティは課されない。（あるいは、又は追加的に、このような排気のぺナルティは最終使用の用途し応じて計算される。輸送燃料のような市場においては、排気の量及びタイプに応じて、ペナルティは典型的に適用され、そのようなぺナルティは、ガソリン、又は蒸気メタン改質（ＳＭＲ）のような水素供給物の他のタイプのような燃料等価供給物に比較されうる。
【０１０９】
表４の５欄は、水素貯蔵容量を特定し、及び電気分解機７８1は貯蔵容量の「高い」レベルを有するものとして示され、電気分解機７８2は貯蔵容量の「中間」レベルを有するものとして示され、電気分解機７８3は貯蔵容量の「低い」レベルを有するものとして示され、従来のロード９２は貯蔵容量を有しない。最後に、６欄、応答需要は、コントローラー１０２によって、迅速にオフ又はオンになり得るという（又は、水素需要の制限に基づいたいくつかのレベルにセットされる）点で電気分解機７８が「高い」応答需要を有することを特定する。一方、従来のロード９２はコントローラー９２によってオフ又はオンとはならず、配電網７４上の固定された需要である。
【０１１０】
多くのタイプの基準は単に例示であり、他の基準は要望に応じて提供されることは明らかである。方法４００は、表４の情報は工程４００において需要情報の一部として受信させ、表３の情報は工程４２０において供給可能量情報の一部として受信させることによって、前述の方法より洗練された操業となる。工程４３０において適合があるかどうか、また、工程４４０において遂行される調整が、表３、表４において提供される多くの重さの基準を利用することにより、また、システム５０の最新の操業の事実と結合して、非常に洗練されたものとなり得る。
【０１１１】
工程４４０においていかにそのような調整がなされるかの多くの例が当業者に生じる。非常に単純な一例として、このような調整は、電力ステーションの所有者間の純粋な適合に単純に基づく。他の言い方をすると、もし、Ｄ社（天然ガスプラント６６の所有者）がＣ社（天然ガスプラント６６の所有者）から電力を買うことを合意すると、コントローラー１０２は、電気分解機７８1に分配される電力量が天然ガスプラント６６からの出力のあるレベルに適合するように天然ガスプラント６６が活性化するように電気分解機７８1が駆動されること保証するように設定される。
【０１１２】
しかしながら、多くの重みが表３及び表４の各基準に適用されるより洗練された適合が典型的に考慮される。そこでは、需要を増加又は減少するために電気分解機７８が駆動又は停止され、及び／又はその間の望まれる適合を達成するために供給可能量を減少又は増加するために電力ステーション５４が活動化又は停止される。
【０１１３】
さらに洗練された適合が考慮されている。コントローラー１０２には、需要及び供給可能量における望まれる適合を達成し、これによって工程４１０において追加の需要情報及び工程４２０において供給可能量情報を供給するために、表３及び４における他の情報と関連され得る情報データネットワーク１１０が供給される。表５はデータネットワーク１１０にわたって供給され得る基準の例示的な集合を示す。
【０１１４】
【表５】
2007523580.tif 000024
このようにして、情報表５は、特定の電気分解機７８２及び従来のロードに電力を供給するために特定の電力ステーション５４を使用してコストを決定するために、表３及び４の情報と結合してコントローラー１０２によって使用される。このようにして、電気分解機７８2及び電気分解機７８3を供給するとき、ロードの需要を満たすための電力の製造に要する総コストに達するために、表５における排気コストが加えられる必要がある。しかしながら、電気分解機７８1及び従来のロード９２を供給するためのコストを決めるときそのような排気は必要ない。表５は、エネルギー交換又はエネルギーを取引する他のマーケットからのデータを使用して連続的に最新化されたマーケットデータを反映できることが明らかである。「排気コスト」の概念は、排気ＣＯ2、ＮＯ、ＣＯなどの容積トン数、特定の電力ステーション５４によって放出される核燃料排気及び／又は他の危険物質のような多くの異なる形に基づいている。このような放出コストは、政府の排気クレジット又は税金及び／又は実際に危険な材料の処理コスト、及び／又はあるマーケット及び／又は類似における燃料の表示の目的のために事前に決められた限界より少ないこれらコストに関連する排気レベルに基づくことができる。表５における臨界コストの概念は単にデモンストレーションの目的であり、臨界コストの他の概念が適用され得ることは理解されよう。例えば、臨界コスト（次のｋＷｈのコスト）は水素を製造するのに要求される電気の臨界コストであり得、これは電気分解製造機からの臨界電気価格に関係する。競争的な電気マーケットにおいては、配電網に接続される資源の臨界コストはマーケットスポット価格によって決められ、しかしながら、専属発電機においては供給するかどうかを決めるのは燃料価格であり得る。電気スポットマーケットにおいては、原子力又は風力は価格を決める。エネルギーネットワークの設計における詳細はネットワークがどこに導入されるかによって変動する。
【０１１５】
表５に組み込まれる他のコストはオフ−ピーク使用及び／又は取引コストのために削減された臨界及び／又は排気コストを含む。
【０１１６】
一般的に、供給可能量情報は、１又は２以上のタイプ及び各電力ステーションのために製造される電気の単位当たりの製造される排気量を含むことが理解されよう。排気のタイプと量の例は、任意の発電ステーションにより製造される電気のｋＷ当たりの放出されるＣＯ2、ＮＯ、ＣＯ等の質量（例えば、ｋｇ又はトン）の測定を含む。同様に、需要情報は、そのロードに関連する排気ペナルティを含み、発電ステーションの他の一つに関連してｋＷｈ当たりの製造される汚染の減少された量を有する電力ステーションの一つにおける供給可能量を調整することによって少なくとも部分的に需要と供給可能量の調整がなされる。これは、特定の発電ステーションにＨＰＶのための水素を生成する電気分解機によって使用される電気をトレースすることにより、特定の電気分解機を使用して任意のＨＰＶ又はＨＰＶｓのフリートによって製造される排気量に帰する手段を提供することは明らかである。その機能の一部として、特定の電気分解機に帰せられる排気量及び／又は特定の電気分解機に供給するＨＰＶｓを確認する方法を提供するために、コントローラー１０２はこの情報を追跡し、記録することができる。このような確認は、法律又は規則又は取決めが適合することを証明する監査証跡のような多くの目的のために後に使用されることができる。
【０１１７】
本発明の他の実施態様においては、ＨＰＶｓ９０はデータネットワーク１１０によってコントローラー１０２と交信する無線伝達装置を備える。中継器は、電気分解機７８2及び電気分解機７８3に関連して各ＨＰＶ９０の位置を特定し、ＨＰＶ９０に蓄積される水素燃料の量を特定する。コントローラー１０２は、特定のＨＰＶ９０が電気分解機７８2又は電気分解機７８３において再燃料供給しそうかどうかを評価し、これによって、電気分解機７８２又は電気分解機７８３の水素需要ニーズを評価し、これら電気分解機７８の水素製造をスケジューリングするように駆動可能である。
【０１１８】
図６を参照して、本発明の他の実施態様のエネルーネットワークは、一般的に５０ａで示される。ネットワーク５０ａは、ネットワーク５０と同じ要素を含み、ネットワーク５０ａにおいてはネットワーク５０と末尾にａをつける以外は同じ記号を有する。しかしながら、ネットワーク５０に比較して、ネットワーク５０ａは燃料電池８２ａを配電網７４ａに接続する伝達ライン１１８ａの追加の集合を含む。この構成において、消費者８６ａに電力を供給する配電網７４ａに関連して、燃料電池８２ａはロードとなり得、又は燃料電池８２ａは、電力ステーション５４ａによって既に供給された電力に加えて、配電網７４ａに追加の電力を供給することができる追加の電力ステーションとなり得る。このようにして、コントローラー１０２ａは燃料電池８２ａが電力ステーションとして働き配電網７４ａに電力を供給するように指示を発するように使用され、コントローラー１０２ａは燃料電池８２ａがこれに付着する消費者８６ａに単純に電力を供給するようにすることができる。ネットワーク５０ａは、実際に、電気分解機７８ａ１から電気分解機７８ａ2及び／又は電気分解機７８ａ3に、これら送り先間での水素の物理的輸送をする必要なく、水素を船荷又は輸送することを可能にする。このようにして、配電網７４ａの操業者は流れに対する追加の制御を有し、水素伝達サービスの費用を回収することができる。トラック又は列車による水素輸送のコストは、水素を電気に変換し配電網によって輸送する場合のコストと比較され得る。このようなコストの比較は、輸送方法間の相対的な効率を含む。（すなわち、供給源電気分解機から目的地電気分解機への水素の物理的輸送に使用されるトラックによって燃焼される燃料及び生成される排気の量と目的地の電気分解機において水素が生成される間目的地の電気分解機に供給するために使用される発電に必要な水素の量の比較）。
【０１１９】
また、配電網７４ａの操業者は、バックアップ電力発電は応答の多くのレベル（すなわち、１５分の応答時間を供給する回転）で供給可能であることを要求する信頼性の規制を固守することが通常要求されるので、電気分解機７８ａ1に保存される水素は一般的な消費のために配電網７４ａに返還される電気に変換され得るという見解をもとに、配電網７４ａの操業者に電気分解機７８ａ1の操業者とそのようなバックアップ電力について契約させることによって、このようなバックアップ電力は供給可能になる。
【０１２０】
図７を参照すると、本発明の他の態様のネットワークは、一般的に５０ｂとして示される。ネットワーク５０ｂは、ネットワーク５０と同じ要素を含み、ネットワーク５０ｂにおいてはネットワーク５０と末尾にｂをつける以外は同じ記号を有する。しかしながら、ネットワーク５０に比較して、ネットワーク５０ｂは電気分解機７８ｂ１から水素を受け取る水素／天然ガス混合電力プラント１２２ｂを含む。水素／天然ガ混合ス電力プラント１２２ｂは、主として天然ガスを使用して消費者８６ｂに電気又は熱を生成するが、本実施態様においては、水素／天然ガス混合電力プラント１２２ｂは、天然ガスが供給可能な場合電気分解機７８ｂ１から供給可能な水素利用するが、そうでなければ、天然ガスより水素を燃焼させるほうが望まれる。先の実施態様はデモンストレーションの目的で本明細書において例示されるが、往復効率は現在約３０％以上とはならないので、水素生成に電気を使用し、次いで電気を発電するのは非効率であるのであまり好ましくない。しかしながら、この実施態様は、貯蔵容量及びパイプラインの伝達容量が電気を蓄積する方法として使用され得る。例えば、天然ガスプラントはピークプラント（すなわち、ピーク需要（及び典型的にはピークマーケット）時に電力を供給するプラント。通常、迅速応答ガスタービンは「ピーク発電機」として使用される）。また、エネルギー変換が熱並びに電気を含む場合、廃棄されるはずの熱エネルギーがある用途のために捕獲されるので効率の改良がみられる。また、関係する廃棄が扱われる場合、例えば、水素注入により電力タービン中のＮＯｘ廃棄が減少する場合、このような再変換は役に立つ。
【０１２１】
本発明の多くの特徴及び構成要素の特定の組み合せのみが本明細書において説明されたが、開示された特徴及び構成要素及び／又はこれら特徴及び構成要素の他の組み合わせは要望に応じて実用可能であることは当業者に自明である。例えば、電気分解機は、その需要が他の実施態様において機動的に変化し得るロードのタイプとして説明されるが、そのような可変ロードは要望に応じて電池、フライ・ホイール及び／又は他のエネルギー貯蔵装置であり得る。他の貯蔵システムは揚水及び圧縮空気を含み、温水ヒーターのような応用は、水素がＨＰＶｓに電力を供給する方法で自動車に燃料を供給する機会を与えない点を除いて同じように駆動する。電気分解機の他のタイプは産業用に使用される電気分解機が含まれる。産業用電気分解機の例は、配電網７４が産業用電気分解機と専属契約を有する場合特に望ましい。当業者に理解されるように、いわゆる「専属契約」は、産業用の水素を製造する大型電気分解機に使用されることができ、このような電気分解機は配電操業者からの信号に一定の期間遮断されることができる。配電操業者はそのような専属に影響を与える権利のために、例えば、専属電力の＄１０〜＄２０／ｋＷの月レートを支払う。専属の期間、産業用は貯蔵庫から水素を取る。専属に対するこのような値引きは、排気クレジットと結合して、望ましい値段を提供することができ、例えば、産業用電気分解プラントを組み込むために資本コストを返還するのに必要な時間量を削減する。このような専属契約は、コントローラー１０２が、配電網９４からの指示に基づいて、配電網７４及びこれら電気分解機の間の契約によって製造を中止するためにコントローラー１０２が多くの電気分解機に指示するので、コントローラー１０２によって管理されることができる。
【０１２２】
本明細書における実施態様は、通常、ネットワーク５０の一部は単一の事業体によって所有され及び／又は操業されることを考慮し、異なる事業体は、通常、ネットワーク５０の異なる部分を操業する。例えば、配電網７４の操業者は電気分解機７８及び／又はステーション５４及び／又はロード９２及び／又はコントローラー１０２の操業者と異なる。配電網７４が独立して所有及び駆動される場合、配電網７４上の全ての電力移転は配電網操業者によって取り除かれる。他の例のように、コントローラー１０２が電気分解機７８を所有及び操業する同じ者によって所有及び操業される場合、電気分解機の需要とステーション５４からの供給可量との間で最適な又は望まれる適合を整えるために、コントローラー１０２は電気分解機７８と多くのステーション５４の間の仲介者として働く。
【０１２３】
一般的に、本明細書の実施態様は配電網の全体的な安定性を改良するのに有益である。特に、電気分解機は応答性ロードであり得、配電網全体の需要に加えたり除去したりすることができる。これによって、任意の２４時間の間の需要の急成長、急下降による不安定性を緩和することができる。この安定性の改善は、このような安定性を保証するために配電網の操業者に請求することによって、電気分解機の操業者及び配電網の操業者に対するネットワークコントローラーによって分配されるサービスとなり得る。同じ理由によって、配電網の操業者に操業蓄積を与える能力も（ネットワーク５０ａに示されるように）、電気分解機の操業者に対するサービスに対する費用として電気分解機の操業者が配電網の操業者の請求する費用となり得る。
【０１２４】
本発明の上記実施態様は本発明の例示を意図したものであり、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱しない限り変更及び改良が可能であることは当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施例のエネルギーネットワークの模式図である。
【図２】ネットワークにおける従来のロードからに電気需要のグラフである。
【図３】ネットワークにおけるある電力から供給可能な出力電力のグラフである。
【図４】本発明の他の実施態様のエネルギーネットワークの駆動方法を示すフローチャートである。
【図５】図４の方法における工程の１つを遂行するために使用されるサブ工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施態様のエネルギーネットワークである。
【図７】本発明の他の実施態様のエネルギーネットワークである。
【符号の説明】
【０１２６】
５０  エネルギーネットワーク
５４  電気発電ステーション
５８  電力プラント
６２  原子力プラント
６６  天然ガスプラント
７４  電力配電網
７８  電気分解機
８２  燃料電池
８６  消費者
９０  水素力自動車（ＨＰＶ）
９２  従来の消費者ロード
９４  伝達ライン
９８  伝達ライン
１０２  コントローラー
１０６  データケーブル
１１０  データネットワーク
１１４  適切な帰路
【図１】
2007523580.tif 000029
【図２】
2007523580.tif 000030
【図３】
2007523580.tif 000031
【図４】
2007523580.tif 000032
【図５】
2007523580.tif 000033
【図６】
2007523580.tif 000034
【図７】
2007523580.tif 000035
【国際調査報告】
2007523580.tif 000036
2007523580.tif 000037
2007523580.tif 000038