供氢系统、加氢站以及氢气供需管理方法与流程

气体或液体的贮存或分配装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种具备加氢站的供氢系统。背景技术：2.近年来，作为清洁能源，氢受到关注，以氢为燃料的燃料电池汽车正在普及。为了燃料电池汽车的进一步普及，需要整备加氢站来作为燃料供给基础设施。在加氢站，将氢压缩后贮存到蓄压器，将高压的氢经由分配器填充到燃料电池汽车。成为燃料的氢是通过对城市燃气或液化石油气等进行蒸汽重整的方法、将甲基环己烷等有机氢化物脱氢的方法等来制造的。3.一般来说，加氢站包括站内制氢式和外供氢型这两种方式。站内制氢式的加氢站通过自身具备的制氢装置来制造氢后供给到燃料电池汽车。另一方面，外供氢型的加氢站调配在其它基地制造出的氢来供给到燃料电池汽车。在氢的输送中使用了运氢拖车、运氢船等。4.近年来，通过太阳光、风力等可再生能源得到的发电量正在扩大。基于可再生能源的发电量随时间的变动大，因此需要用于调整电力供需平衡的调整力。例如，提出了以下的供需调整系统：使用基于可再生能源的剩余电力来制造氢并储存氢，将所储存的氢输送到加氢站来利用于加氢站或利用于发电。5.现有技术文献6.专利文献7.专利文献1：日本特开2014-111984号公报8.专利文献2：日本特开2019-144897号公报技术实现要素：9.发明要解决的问题10.为了高效地输送氢，需要将氢压缩为高压、或将氢冷却为极低温，储存并输送大量的氢要耗费成本。另外，在将通过水电解反应制造出的氢利用于发电的情况下，从能源效率的观点来看并不理想。11.本发明是鉴于这种状况而完成的，其目的之一在于提供一种提高供氢系统的能源效率的技术。12.用于解决问题的方案13.本发明的某个方式的供氢系统具备用于向燃料电池汽车供给氢气的多个加氢站以及对多个加氢站的氢气的供需进行管理的管理装置。多个加氢站包括多个站内制氢式加氢站。各站内制氢式加氢站具有：电解装置，其通过消耗从商用电力网供给的电力的电解反应来制造氢气；压缩机，其将电解装置制造的氢气压缩；蓄压器，其蓄积由压缩机压缩后的氢气；以及分配器，其将蓄压器中蓄积的氢气填充到燃料电池汽车。管理装置基于用于调整商用电力网的电力供需的指令，来调整供氢系统中包括的多个电解装置的消耗电力量。14.本发明的另一方式是供氢系统。该供氢系统具备：用于向燃料电池汽车供给氢气的多个加氢站、制造向多个加氢站中的至少任一个加氢站供给的氢气的多个制氢基地、以及对多个加氢站和多个制氢基地的氢气的供需进行管理的管理装置。各制氢基地具有：电解装置，其通过消耗从商用电力网供给的电力的电解反应来制造氢气；以及蓄压器，其蓄积电解装置制造的氢气。各加氢站具有：压缩机，其将从多个制氢基地中的至少任一个制氢基地供给的氢气压缩；蓄压器，其蓄积由压缩机压缩后的氢气；以及分配器，其将蓄压器中蓄积的氢气填充到燃料电池汽车。管理装置基于用于调整商用电力网的电力供需的指令，来调整供氢系统中包括的多个电解装置的消耗电力量。15.本发明的另一方式是加氢站。该加氢站具备：电解装置，其通过消耗从商用电力网供给的电力的电解反应来制造氢气；压缩机，其将电解装置制造的氢气压缩；蓄压器，其蓄积由压缩机压缩后的氢气；分配器，其将蓄压器中蓄积的氢气填充到燃料电池汽车；以及控制装置，其基于用于调整商用电力网的电力供需的指令，来控制电解装置的消耗电力量。16.本发明的又一方式是供氢系统中的氢气供需管理方法。供氢系统具备用于向燃料电池汽车供给氢气的多个加氢站。多个加氢站包括多个站内制氢式加氢站。各站内制氢式加氢站具有：电解装置，其通过消耗从商用电力网供给的电力的电解反应来制造氢气；压缩机，其将电解装置制造的氢气压缩；蓄压器，其蓄积由压缩机压缩后的氢气；以及分配器，其将蓄压器中蓄积的氢气填充到燃料电池汽车。该方法包括以下步骤：获取用于调整商用电力网的电力供需的指令，计算各站内制氢式加氢站的电解装置的消耗电力的调整余力，以使供氢系统中包括的多个电解装置的消耗电力的调整量的总和接近指令中包含的电力供需的调整目标量的方式在各电解装置的调整余力的范围内决定各电解装置的消耗电力的调整量，基于所决定的调整量来调整各电解装置的消耗电力。17.将以上的结构要素的任意组合、本公开的表达在方法、装置、系统等之间变换而得到的方式也作为本公开的方式而有效。18.发明的效果19.根据本发明，能够提高供氢系统的能源效率。附图说明20.图1是示意性地示出实施方式所涉及的加氢站的结构的图。21.图2的(a)～(c)是示出氢的供需计划的一例的图表。22.图3的(a)、(b)是示出氢的制造计划的更新例的图表。23.图4是示意性地示出实施方式所涉及的供氢系统的结构的图。24.图5是示出实施方式所涉及的氢气供需管理方法的流程的流程图。具体实施方式25.在详细说明发明之前，首先说明概要。本实施方式涉及一种用于向以氢为燃料的燃料电池汽车供给氢的加氢站，特别涉及一种具备用于制造氢的水电解装置的加氢站。水电解装置通过消耗从商用电力网供给的电力来将水电解，由此能够当场制造出氢。26.在商用电力网中，为了稳定供给电力，需要使电力供需平衡，运营商用电力网的电力公司通过组合多种发电方式来应对电力需求的变动。近年来，通过风力发电、太阳能发电之类的可再生能源得到的发电量有增加的趋势，但是发电量受风力、日照量之类的天气所左右，因此难以人为控制发电量。因此，用于不仅调整电力供给量还调整电力需求量来使电力供需平衡的需求响应的机制正在被使用。27.在需求响应中，针对电力供需的缺口，由消耗电力的需求方对电力消耗量进行调整。对调整了电力消耗量的需求方支付与该调整量相应的报酬。例如，当在好天气时通过太阳能发电得到的电力供给量增加导致电力需求不足的情况下，通过提高电力消耗量来进行电力供需的调整。反之，当在坏天气时通过太阳能发电得到的电力供给量减少导致电力需求过多的情况下，通过降低电力消耗量来进行电力供需的调整。电力供需的调整有时经由被称为聚合商(aggregator)的中介来管理。聚合商能够将从电力供给侧请求的调整目标量细分后分配到大量的需求方，使大量的需求方协作来调整电力消耗量。另外，还存在需求响应的投标制度，能够通过针对电力供给侧或聚合商所指示的调整量进行投标，来获取调整电力消耗量的权利，根据调整实绩来接受报酬。28.商用电力网的供需调整要求实时性，例如，需要在5分钟以内、30分钟以内之类的短时间提供所指示的调整力。另外，在提供电力供需的调整力的情况下，需要在30分钟、1小时等指定的时间内连续地调整消耗电力量。在本实施方式中，通过调整设置于加氢站的水电解装置的消耗电力量，来提供用于缓解商用电力网中的电力供需缺口的调整力。此时，通过基于加氢站中的氢的供需计划来计算水电解装置的消耗电力的调整余力，能够在不对氢的供给造成影响的范围内迅速地提供调整力。并且，通过协调控制设置于多个加氢站的多个水电解装置的消耗电力量，能够确保投标所需的最低限度的调整力。29.下面，基于优选的实施方式，参照附图来说明本发明。实施方式不用于限定发明而是例示，实施方式中描述的所有特征及其组合未必是发明的本质性的特征。设为对各附图中示出的相同或等同的结构要素、构件、处理标注相同的标记，适当省略重复的说明。另外，各图中示出的各部的比例尺或形状是为了容易说明而方便地设定的，只要没有特别提及，就不作限定性地解释。另外，当在本说明书或权利要求书中使用了“第一”、“第二”等用语的情况下，该用语并不表示任何顺序或重要度，而是用于区别某个结构与其它结构。另外，在各附图中，在实施方式的说明上不重要的一部分构件会省略显示。30.图1是示意性地示出实施方式所涉及的加氢站10的功能结构的图。加氢站10具备水电解装置12、压缩机14、蓄压器16、预冷器17、分配器18以及控制装置20。加氢站10是自身具备制氢功能的站内制氢式的加氢站，通过使水电解装置12运转来制造氢。31.水电解装置12通过消耗从商用电力网90供给的电力的电解反应来制造氢气。作为水电解装置12的种类，例如可列举出固体高分子形式、碱性形式、固体氧化物形式等。从水电解装置12设置于加氢站10来应用的观点出发，期望水电解装置12是固体高分子形式。在固体高分子形式的情况下，与其它形式相比，能够节省空间，且不需要进行碱性的废液处理。另外，若是固体高分子形式，则还可列出以下优点：耐受将水电解装置12输送并设置到加氢站10时的振动。32.水电解装置12被设定了额定输出，推荐以维持额定输出的方式运转水电解装置12。水电解装置12的额定输出的一例是1,600kw，此时的制氢能力为320nm3/h。水电解装置12即使是与额定输出不同的输出也能够运转，能够将输出在最小额定至最大额定的范围内进行调整。当调整了水电解装置12的输出时，消耗电力量与输出相应地变化，并且氢气的制造量也与输出相应地变化。水电解装置12的最小额定是额定输出的10％～50％，列举一例，是额定输出的20％(例如320kw)。水电解装置12的最大额定是额定输出的120％～200％，列举一例，是额定输出的150％(例如2,400kw)。33.压缩机14将水电解装置12制造的氢气压缩，生成压力比压缩前的氢气的压力高的氢气(也称作升压氢气)。作为压缩机14，例如可列举出使用一般的金属活塞的往复式压缩机(recipro type)、用不挥发性的离子液体代替活塞的离子式压缩机、通过将不锈钢膜按压于金属制的头来进行升压的隔膜式压缩机等。压缩机14优选为跟踪性和耐久性优异的往复式压缩机，以应对可能伴随电力供需的调整而频繁地发生的负荷变动。通过压缩机14生成的升压氢气被蓄积到蓄压器16。压缩机14也可以接受在其它基地制造出的氢气，例如，也可以将通过运氢拖车94搬入到加氢站10的氢气压缩来生成升压氢气。34.蓄压器16包括高压蓄压器22和中间蓄压器24。高压蓄压器22储存用于通过分配器18填充到燃料电池汽车92的高压氢。高压蓄压器22中蓄积的氢气的压力例如是82mpa。中间蓄压器24储存作为库存而加氢站10应该确保的氢气。中间蓄压器24中蓄积的氢气的压力例如是45mpa。中间蓄压器24的容量的一例是1,500nm3。35.中间蓄压器24中蓄积的氢气能够通过由压缩机14压缩来蓄积到高压蓄压器22。另外，中间蓄压器24中蓄积的氢气也能够在由压缩机14压缩之后不经由高压蓄压器22地填充到燃料电池汽车92。例如，在产生了超出水电解装置12的制造能力的氢需求的情况下，能够通过使用中间蓄压器24中储存的氢气来满足氢需求。中间蓄压器24也能够储存用于向其它加氢站供给的氢气。例如，也可以通过将中间蓄压器24中储存的氢气填充到运氢拖车96等来向其它加氢站供给氢气。此外，中间蓄压器24不是必需的结构，也可以不在加氢站10中设置中间蓄压器24。36.预冷器17将经由分配器18向燃料电池汽车92供给的高压氢冷却为规定的温度(例如-40℃)。预冷器17例如具有用于冷却高压氢的冷冻机(未图示)。通过将冷却后的高压氢填充到燃料电池汽车92的氢罐，能够减少填充高压氢时的燃料电池汽车92的氢罐的温度上升。37.分配器18向来到加氢站10的燃料电池汽车92供给高压氢。向燃料电池汽车92填充的氢气的压力由各国的规定或法规决定，在日本例如为70mpa。通过1次填充向燃料电池汽车92供给的氢气的量例如为30nm3。38.控制装置20对设置于加氢站10的各种设备的动作进行控制。作为控制装置20的硬件结构，通过以计算机的cpu、存储器为代表的元件或电路来实现，作为控制装置20的软件结构，通过计算机程序等来实现。本领域技术人员当然能够理解，控制装置20的各种功能能够通过硬件和软件的组合来以各种形式实现。39.控制装置20基于加氢站10中的氢的供需计划来进行动作。在氢的供需计划中，决定了加氢站10中的氢气的需求量、供给量及库存量的不同时间的计划。40.氢气的需求量与从分配器18向燃料电池汽车92填充的氢气的填充量的预测值对应。例如能够通过将可能来到加氢站10的燃料电池汽车92的每单位时间的预测台数乘以平均每次的填充量(例如30nm3)来计算填充量的不同时间的预测值。既可以以天为单位来预测氢气的需求量，也可以根据平均每天的氢气的需求量来计算不同时间的氢气的需求量。氢气的需求量也可以包括通过运氢拖车96等向其它基地供给的氢气的发货量。41.氢气的供给量与水电解装置12制造的氢气的制造量对应。能够基于水电解装置12的不同时间的运转输出来计算氢气的制造量。氢气的供给量也可以包括通过运氢拖车94等从其它基地接受供给的氢气的收货量。42.氢气的库存量是蓄压器16中储存的氢气的蓄压余量。氢气的库存量既可以仅包括高压蓄压器22的蓄压余量，也可以是高压蓄压器22与中间蓄压器24的蓄压量的总和值。氢气的库存量也可以包括与高压蓄压器22及中间蓄压器24不同的氢罐的蓄压量。例如，也可以包括与高压蓄压器22及中间蓄压器24不同的常设于加氢站10的氢罐的蓄压量，还可以包括加氢站10中暂时保管的氢气瓶集装格、氢气瓶的蓄压量。43.图2的(a)～(c)是示出氢的供需计划的一例的图表。图2的(a)示出不同时间的氢需求量，示出不同时间的从分配器18向燃料电池汽车92的氢填充量。氢需求量根据时段而大幅变动。深夜0点～5点的氢需求少，但是从早上5点～6点左右起需求增加，在10点～11点左右出现需求的第一峰。之后，在白天12点～15点左右需求减少，之后从15点左右起需求增加，在傍晚17点～19点左右出现需求的第二峰。之后，在晚上19点～24点的期间内需求逐渐下降。此外，图2的(a)所示的氢需求量是一个例子，氢需求量可能根据加氢站10的场所、天气、季节、星期几之类的因素而发生各种变化。44.图2的(b)示出不同时间的氢供给量，示出不同时间的由水电解装置12制造的制氢量。氢供给量与需求量形成对照，不依赖于时段而大致固定。水电解装置12与利用蒸汽重整的制氢装置相比，具有负荷变动和启动停止快的特征。然而，从防止电极的劣化等之类的耐久性的观点出发，水电解装置12优选尽可能地将输出维持为固定来运转。在图2的(b)的图表中，用虚线示出了使水电解装置12以额定输出(例如1,600kw)运转时的制氢量320nm3/h。在图示的例子中，水电解装置12以额定输出的80％～100％运转，其运转输出是根据时段来阶段性地设定的。具体地说，以使运转输出为额定输出的80％、90％或100％的方式设定运转输出。此外，也可以更细致地设定水电解装置12的运转输出，例如也可以能够以1％为单位设定，还可以能够以1kw为单位设定。45.图2的(c)示出不同时间的氢库存量，示出蓄压器16中蓄积的氢气的蓄压余量。蓄压器16的蓄压余量与图2的(a)的氢需求量相应地减少，与图2的(b)的氢供给量相应地增加。蓄压器16的蓄压余量的变化量与水电解装置12制造的制氢量同分配器18带走的氢需求量之差对应。因而，在制氢量多于氢需求量的时段(例如22点～8点)，蓄压余量增加，在制氢量少于氢需求量的时段(例如8点～22点)，蓄压余量减少。46.水电解装置12的运转计划是基于氢的需求量和库存量来决定的。以使在氢的库存量与氢的供需相应地随时间经过发生变动的状况下氢的库存量收敛于规定的下限值(例如100nm3)至上限值(例如1,500nm3)的范围内的方式，决定水电解装置12的运转计划。例如，能够通过以使1天的氢需求量与氢供给量对应的方式决定水电解装置12的运转计划，来将氢的库存量收敛于规定的范围内。列举一例，通过用1天的氢需求量(例如6,300nm3)除以24小时，能够决定平均每小时的制氢量(例如263nm3/h)，从而能够决定与制氢量对应的运转输出(例如额定输出的82％)。此时，以避免蓄压器16的蓄压余量低于下限值和超过上限值的方式调整不同时间的制氢量。在图2的(c)的例子中，以避免在库存最大的7点～8点左右库存量达到上限值、且避免在库存最小的21点～22点左右库存达到下限值的方式，制作了水电解装置12的运转计划。也可以基于商用电力网90中的不同时间的电费来调整水电解装置12的运转计划，例如也可以使电费便宜的时段(例如深夜)的运转输出相对高，使电费高的时段(例如白天)的运转输出相对低。47.控制装置20在需要向商用电力网90提供电力供需的调整力的情况下，计算水电解装置12的消耗电力的调整余力。在此，水电解装置12的调整余力是指在不对加氢站10的运营产生障碍的范围内能够增加或减少的、水电解装置12的消耗电力量的增减幅度。控制装置20基于氢的供需计划、水电解装置12的运转输出的当前值、蓄压器16的蓄压余量的当前值等来计算水电解装置12的调整余力。48.首先，说明提高水电解装置12的消耗电力的情况。水电解装置12的运转输出能够增加至水电解装置12的最大额定。在该情况下，调整余力受水电解装置12的运转输出的当前值与最大额定之差所制约。例如，在水电解装置12以额定输出运转、最大额定为额定输出的150％的情况下，调整余力为额定输出的50％。此外，将水电解装置12的运转输出的当前值与最大额定之差也称作“运转余力”。49.存在以下担忧：在提高了水电解装置12的消耗电力的情况下，与当初的供需计划相比氢的制造量增加，由此蓄压器16的蓄压余量达到上限。由于无法超过蓄压器16的最大蓄压量地储存氢，因此水电解装置12的调整余力还受蓄压器16的蓄压余力所制约。蓄压器16的蓄压余力为蓄压器16的蓄压余量的当前值与最大蓄压量之差。例如，在蓄压余量的当前值为1,300nm3、最大蓄压量为1,500nm3的情况下，蓄压余力为200nm3。50.电力供需的调整需要在指定的时间(例如30分钟或1小时)内维持提高着消耗电力的状态，必须避免该期间的制氢量超过蓄压余力(例如200nm3)。因而，用蓄压余力(例如200nm3)除以电力供需调整时间(例如0.5小时)所得的值(例如400nm3/h)成为平均每小时的制造量的上限值。此时，水电解装置12的输出的上限值为与制造量的上限值(例如400nm3/h)对应的运转输出(例如额定输出的125％)。此时，调整余力为运转输出的当前值与输出上限值之差。例如，如果水电解装置12以额定输出运转、输出上限值为额定输出的125％，则调整余力为额定输出的25％。51.此外，也可以考虑氢的需求量来计算蓄压器16的蓄压余力。例如，如果在电力供需调整时段从分配器18向燃料电池汽车92填充氢，则蓄压器16的蓄压余力增加与其相应的量。因而，作为蓄压器16的蓄压余力，也可以加上电力供需调整时段中的氢需求量。例如，在蓄压余量的当前值为1,300nm3、最大蓄压量为1,500nm3、电力供需调整时段的氢需求量为300nm3的情况下，也可以使蓄压余力为1,500-1,300+300＝500nm3。另外，在蓄压余力中，也可以采纳使电力供需调整时段的氢需求量乘以规定的安全系数(例如0.5)所得到的值(例如150nm3)。通过设定安全系数，能够减少在氢需求的实绩比预测少的情况下变得没有蓄压余力的可能性。52.控制装置20基于水电解装置12的运转余力和蓄压器16的蓄压余力这两方来计算水电解装置12的调整余力。具体地说，将基于水电解装置12的运转余力的调整余力和基于蓄压器16的蓄压余力的调整余力中的相对小的值设为水电解装置12的调整余力。例如，在基于水电解装置12的运转余力的调整余力为额定输出的50％、基于蓄压器16的蓄压余力的调整余力为额定输出的25％的情况下，将水电解装置12的调整余力设为25％。控制装置20也可以基于水电解装置12的运转余力和蓄压器16的蓄压余力中的任一者来决定水电解装置12的调整余力。53.接下来，说明降低水电解装置12的消耗电力的情况。水电解装置12的运转输出能够减少至水电解装置12的最小额定。在该情况下，调整余力受水电解装置12的运转输出的当前值与最小额定之差所制约。例如，在水电解装置12以额定输出运转、最小额定为额定输出的20％的情况下，调整余力为额定输出的80％。此外，还将水电解装置12的运转输出的当前值与最小额定之差称作“运转余力”。54.存在以下担忧：在降低了水电解装置12的消耗电力的情况下，与当初的供需计划相比氢的制造量减少，由此蓄压器16的蓄压余量达到下限。例如，当蓄压器16变空了时，无法向来到加氢站10的燃料电池汽车92供给氢，对加氢站10的运营产生妨碍。因而，水电解装置12的调整余力还受电力供需调整时段中的氢需求量所制约。为了应对氢需求，必须在电力供需调整时段制造出从氢需求量减去蓄压余量的当前值所得到的氢不足量。例如，在电力供需调整时段的氢需求量为240nm3、蓄压余量的当前值为144nm3的情况下，氢不足量为96nm3。此时，将氢不足量(例如96nm3)除以电力供需调整时间(例如1小时)所得到的值(例如96nm3/h)成为平均每小时的制造量的下限值。水电解装置12的输出下限值为与制造量的下限值(例如96nm3/h)对应的运转输出(例如额定输出的30％)。此时，调整余力为运转输出的当前值与输出下限值之差。例如，如果水电解装置12以额定输出运转、输出下限值为额定输出的30％，则调整余力为额定输出的70％。55.此外，也可以考虑作为缓冲的蓄压余量的下限值(例如100nm3)来计算电力供需调整时段的氢不足量。蓄压余量的下限值既可以与高压蓄压器22的容量一致，也可以为对高压蓄压器22的容量进一步加上了缓冲所得到的值。通过将蓄压余量的下限值设为高压蓄压器22的容量以上的值，能够维持向高压蓄压器22填满高压氢的状态，能够始终即时地向来到加氢站10的燃料电池汽车92供给氢气。另外，也可以使用使电力供需调整时段的氢需求量乘以规定的安全系数(例如2)所得到的值(例如192nm3)来计算氢不足量。通过设定安全系数，能够减少在氢需求的实绩比预测多的情况下变得氢没有库存的可能性。56.控制装置20基于水电解装置12的运转余力和电力供需调整时段的氢不足量这两方来计算水电解装置12的调整余力。具体地说，将基于水电解装置12的运转余力的调整余力和基于电力供需调整时段的氢不足量的调整余力中的相对小的值设为水电解装置12的调整余力。例如，在基于水电解装置12的运转余力的调整余力为额定输出的80％、基于电力供需调整时段的氢不足量的调整余力为额定输出的70％的情况下，将水电解装置12的调整余力设为70％。控制装置20也可以基于水电解装置12的运转余力和电力供需调整时段的氢不足量中的任一者来决定水电解装置12的调整余力。57.控制装置20在向商用电力网90提供电力供需的调整力的情况下，在计算出的调整余力的范围内调整水电解装置12的消耗电力量。控制装置20例如在调整余力的范围内调整水电解装置12的消耗电力量，使得其接近从电力供给侧或聚合商指示的调整目标量。控制装置20也可以在调整了水电解装置12的消耗电力量的情况下计算消耗电力的调整量的实绩值。例如，也可以是，测量电力供需调整时段的水电解装置12的消耗电力量，计算其与基于当初的运转计划的消耗电力量或即将调整时的消耗电力量之差，由此求出调整量的实绩值。58.控制装置20也可以在向商用电力网90提供电力供需的调整力的情况下，对水电解装置12的运转计划进行更新，使得通过消耗电力量的调整而产生的制氢量的过量和不足得到解除或缓解。例如，也可以是，当在电力供需调整时段提高了消耗电力的情况下，使与电力供需调整时段不同的时段的运转输出比当初的计划降低。反之，也可以是，当在电力供需调整时段降低了消耗电力的情况下，使与电力供需调整时段不同的时段的运转输出比当初的计划提高。在对运转计划进行更新的情况下，与上述的运转计划的制作时同样地，以使不同时间的库存量收敛于规定的下限值至上限值的范围内的方式决定。59.图3的(a)、(b)是示出氢的制造计划的更新例的图表。图3的(a)示出进行了提高消耗电力的调整的情况下的不同时间的制造计划。在图3的(a)中，在9点～9点30分这30分钟内进行了提高电力消耗量的调整，相对于当初计划追加了用标记81示出的部分的制氢量。为了调整所追加的制氢量，在10点～13点这3个小时内调整制氢量，相对于当初计划减去了用标记82示出的部分的制氢量。图3的(b)示出进行了降低消耗电力的调整的情况下的不同时间的制造计划。在图3的(b)中，在9点～10点这1个小时内进行了降低电力消耗量的调整，相对于当初计划减去了用标记83示出的部分的制氢量。为了调整所减去的制氢量，在12点～17点这5个小时内调整制氢量，相对于当初计划追加了用标记84示出的部分的制氢量。60.在图3所示的例子中，以使制氢量的调整时间(例如3小时或5小时)比电力供需的调整时间(例如30分钟或1小时)长的方式对制造计划进行更新。通过像这样更新制造计划，能够抑制水电解装置12的运转输出的变动，能够使水电解装置12的输出更稳定。此外，也可以以使电力供需的调整时间与制氢量的调整时间相同的方式对制造计划进行更新，还可以以使制氢量的调整时间比电力供需的调整时间短的方式对制造计划进行更新。另外，调整制氢量的时段既可以紧接在电力供需调整时段之后，也可以相对于电力供需调整时段空出时间地设定。调整制氢量的时段既可以是调整了电力供需的当天，也可以是第二天以后。另外，在从指示调整电力供需起到调整电力供需为止的时间长的情况下，也可以在电力供需调整时段之前调整制氢量。61.在图2和图3所示的例子中，示出了以1天为单位来制作水电解装置12的运转计划的情况。在其它实施方式中，也可以逐次地决定水电解装置12的运转输出。例如，也可以是，仅决定从当前时刻起到经过规定时间(例如30分钟或1小时)为止的最近期间内的水电解装置12的运转计划。具体地说，基于最近期间的氢需求量的预测值和氢库存量的当前值来计算最近期间的制氢量的预定值。也可以基于计算出的制氢量的预定值来决定运转输出。另外，也可以逐次地计算水电解装置12的调整余力。例如，也可以是，基于水电解装置12的运转输出的当前值、最近期间的制氢量的预定值、最近期间的氢需求量的预测值以及氢库存量的当前值，来计算水电解装置12的调整余力。也可以基于这样计算出的调整余力来调整水电解装置12的最近期间内的消耗电力量。除此以外，也可以不使用氢需求量的预测值地进行水电解装置12的运转计划的决定和调整余力的计算。例如，也可以仅基于氢库存量的当前值来进行水电解装置12的运转计划的决定和调整余力的计算。62.接下来，说明多个加氢站中的消耗电力量的协调控制。为了使以氢为燃料的燃料电池汽车普及，需要在各种场所整备加氢站以提高便利性。考虑以下方式：与汽油、轻油等的加油站同样地，沿着干线道路设置大型的加氢站或在市区街道设置小型的加氢站。在汽油、轻油等的情况下，需要使用运输船、铁路、油罐车等将在大规模的石油精炼工厂制造出的燃料输送到各加油站。另一方面，在氢的情况下，能够使用小型的水电解装置来现场制造氢，因此能够抑制输送成本。另外，即使是由于场所、需求、成本等因素而无法设置水电解装置这样的小型的加氢站的情况下，也能够通过输送在邻近的加氢站或制氢基地制造的氢来减少输送成本。并且，通过协调调整设置于多个加氢站的各水电解装置的消耗电力量，能够提供相对于商用电力网的电力供需而言大的调整力。由此，在高效地利用输出变动大的可再生能源的同时还能够抑制氢的输送成本，因此能够提高社会整体的能源效率。63.图4是示意性地示出实施方式所涉及的供氢系统50的结构的图。供氢系统50具备多个加氢站10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、制氢基地30以及管理中心40。供氢系统50是用于向特定地域的整个地域供给氢的氢供给网。64.多个加氢站10a～10h包括多个站内制氢式加氢站(也称作站内制氢式st)10a、10b和多个外供氢型加氢站(也称作外供氢型st)10c～10h。在图4的例子中，包括两处站内制氢式st和六处外供氢型st，但是站内制氢式st和外供氢型st的数量没有特别限制，也可以包括比图示的例子少或多的加氢站。65.站内制氢式st 10a、10b具有制造氢的设备。例如，站内制氢式st 10a具有水电解装置12a、压缩机14a、蓄压器16a、预冷器17a、分配器18a以及控制装置20a，与上述的实施方式所涉及的加氢站10同样地构成。另外，站内制氢式st 10b具有水电解装置12b、压缩机14b、蓄压器16b、预冷器17b、分配器18b以及控制装置20b，与上述的实施方式所涉及的加氢站10同样地构成。66.外供氢型st 10c～10h不具有制造氢的设备。例如，外供氢型st 10c具有压缩机14c、蓄压器16c、预冷器17c、分配器18c以及控制装置20c，但是不具有水电解装置。因而，外供氢型st 10c～10h与从上述的实施方式所涉及的加氢站10删除了水电解装置12的加氢站同样地构成。外供氢型st 10c～10h调配在其它基地制造出的氢来供给氢。在图4的例子中，使用运氢拖车98a、98b将在站内制氢式st 10a或制氢基地30制造出的氢气输送到各外供氢型st 10c～10h。67.制氢基地30具有制造氢的设备，但是不具有用于向燃料电池汽车92供给氢的设备。制氢基地30具有水电解装置32、压缩机34、蓄压器36以及控制装置38，但是不具有预冷器和分配器。制氢基地30也可以具有比站内制氢式st 10a，10b的水电解装置12a、12b大型的水电解装置32，制氢基地30的制氢能力也可以比站内制氢式st 10a、10b的制氢能力高。68.制氢基地30的控制装置38基于作为氢的供给目的地的外供氢型st 10e～10h的氢气供需，来制作水电解装置32的制造计划。在商用电力网90的电力供需需要调整的情况下，制氢基地30的控制装置38基于供给目的地的外供氢型st 10e～10h的氢气供需和氢库存量、水电解装置32的制造计划、蓄压器36的蓄压余量等，来计算水电解装置32的消耗电力的调整余力。水电解装置32的调整余力能够通过与上述的实施方式所涉及的加氢站10中的调整余力同样的方法来计算。69.供氢系统50中包括的多个站内制氢式st 10a、10b和制氢基地30消耗从共用的商用电力网90供给的电力来制造氢。因而，供氢系统50中包括的多个站内制氢式st 10a、10b和制氢基地30针对共用的商用电力网90具有电力供需的调整力。70.管理中心40具备用于对供氢系统50整体的氢气供需进行管理的管理装置42。作为管理装置42的硬件结构，通过以计算机的cpu、存储器为代表的元件或电路来实现，作为管理装置42的软件结构，通过计算机程序等来实现。本领域技术人员当然能够理解，管理装置42的各种功能能够通过硬件和软件的组合来以各种形式实现。71.管理装置42与多个加氢站10a～10h及制氢基地30各自的控制装置连接，来辅助各基地的氢的供需计划的制作。例如，站内制氢式st 10a需要将通过水电解装置12a制造的氢气的一部分供给到两处外供氢型st 10c、10d。管理装置42以如下方式进行辅助：将作为供给目的地的外供氢型st 10c、10d的氢气的需求量及库存量通知给站内制氢式st 10a，使站内制氢式st 10a能够制作考虑到供给目的地的氢需求的供需计划。同样地，制氢基地30需要将通过水电解装置32制造的氢气供给到四处外供氢型st 10e～10h。管理装置42以如下方式进行辅助：将供给目的地的外供氢型st 10e～10h的氢气的需求量及库存量通知给制氢基地30，使制氢基地30能够制作与供给目的地的氢需求相应的制造计划。管理装置42也可以制作从站内制氢式st 10a或制氢基地30向外供氢型st 10c～10h输送氢气的输送计划。管理装置42也可以统一地制作各基地的氢的供需计划。72.管理装置42获取用于调整商用电力网90的电力供需的指令。管理装置42例如经由因特网接收由商用电力网90的电力公司、聚合商发布的调整指令。除此以外，也可以是，通过电话、fax、电子邮件等接受调整指令，接受到指令的负责人将调整指令的内容输入到管理装置42。调整指令中包含应该调整电力供需的时段和电力供需的调整目标量。73.管理装置42在从商用电力网90获取到调整电力供需的指令的情况下，获取多个站内制氢式st 10a、10b和制氢基地30的水电解装置12a、12b、32的消耗电力的调整余力。管理装置42请求多个站内制氢式st 10a、10b和制氢基地30的控制装置20a、20b、38计算水电解装置12a、12b、32的调整余力。管理装置42也可以在请求计算调整余力的情况下，指定应该调整电力供需的时段。各基地的控制装置20a、20b、38基于来自管理装置42的请求，来计算水电解装置12a、12b、32的调整余力，并将计算出的调整余力发送到管理装置42。各基地的控制装置20a、20b、38也可以将各基地的氢的供需计划的最新信息发送到管理装置42。例如，也可以将各基地的氢气的制造量、蓄压余量的当前值发送到管理装置42。此外，也可以是，管理装置42基于各基地的氢的供需计划，来计算各基地的水电解装置12a、12b、32的消耗电力的调整余力。74.管理装置42基于各基地的水电解装置12a、12b、32的消耗电力的调整余力，在各基地的调整余力的范围内决定供氢系统50整体的消耗电力的调整量。管理装置42例如将各基地的调整余力的总和值设为系统整体的调整量。管理装置42也可以使系统整体的调整量比各基地的调整余力的总和值低。例如，也可以是，在以1,000kw为单位或以5,000kw为单位等阶段性地设定电力供需的调整目标量的情况下，以使系统整体的调整量与阶段性的调整目标量一致的方式决定系统整体的调整量。管理装置42也可以参加用于获得在各基地的调整余力的总和值的范围内的电力供需的调整权的投标，基于中标的调整量来决定系统整体的调整量。75.管理装置42将系统整体的调整量分配给各基地，决定各基地的消耗电力的调整量。管理装置42既可以均等分配各基地的消耗电力的调整量，也可以将使各基地的调整余力乘以共用的分配率所得到的值设为各基地的调整量。共用的分配率相当于系统整体的调整量相对于各基地的消耗电力的调整余力的总和值的比率。例如，如果各基地的消耗电力的调整余力的总和值为5,800kw、系统整体的调整量为5,000kw，则分配率为86.2％。76.管理装置42也可以有倾向地分配各基地的消耗电力的调整量。管理装置42也可以根据各基地的调整余力的大小来决定各基地的调整量。例如，也可以是，对于调整余力相对小的基地，使调整量相对小，对于调整余力相对大的基地，使调整量相对大。管理装置42也可以根据各基地的调整余力的大小来个别地决定各基地的分配率。也可以是，对调整余力相对小的基地分配的调整量是使该基地的调整余力乘以比共用的分配率(例如86.2％)小的分配率(例如80％)所得到的值。也可以是，对调整余力相对大的基地分配的调整量是使该基地的调整余力乘以比共用的分配率(例如86.2％)大的分配率(例如90％)所得到的值。管理装置42也可以基于各基地的氢气的制造量、蓄压余量的当前值来有倾向地分配各基地的消耗电力的调整量。另外，也可以是，在各基地的水电解装置的制造能力按基地而不同的情况下(例如，600nm3/h、300nm3/h及100nm3/h的情况下)，根据各基地的制造能力来有倾向地分配消耗电力的调整量。也可以进行与各基地的水电解装置的制造能力的当前值相应的调整，例如，也可以进行考虑到因经年使用引起的劣化等所导致的水电解装置的输出下降的调整。除此以外，也可以是，针对一部分基地(例如，站内制氢式st 10a)不调整消耗电力，仅针对剩余的基地(例如，站内制氢式st 10b和制氢基地30)调整消耗电力。77.管理装置42对应该调整消耗电力的基地发送指定调整电力供需的时段和消耗电力的调整量的指令。管理装置42也可以发送指定各基地的水电解装置的运转输出的指令来代替发送指定消耗电力的调整量的指令。获取到指令的基地的控制装置通过对所指定的时段内的水电解装置的运转输出进行调整，来实现所指定的消耗电力的调整量。通过各基地协调地调整消耗电力，能够通过供氢系统50的整体来实现从电力公司、聚合商指示的电力供需的调整目标量。78.图5是示出实施方式所涉及的氢气供需管理方法的流程的流程图。管理装置42获取用于调整商用电力网90的电力供需的指令(s10)。各基地的控制装置20a、20b、38基于来自管理装置42的指令，个别地计算各基地的水电解装置12a、12b、32的消耗电力的调整余力(s12)。管理装置42在各基地的调整余力的范围内，决定各基地的水电解装置12a、12b、32的消耗电力的调整量(s14)。各基地的控制装置20a、20b、38基于所决定的调整量，来调整各基地的水电解装置12a、12b、32的消耗电力(s16)。79.根据本实施方式，能够对商用电力网90提供以单独的电解装置无法实现那样的大的调整力。例如，通过在基于可再生能源的发电量多的情况下提高各电解装置的运转输出，能够提高利用可再生能源得到的制氢量的比率。另外，通过在无法预料基于可再生能源的发电的情况下降低各电解装置的运转输出，能够提高利用非源自可再生能源的电力得到的制氢量的比率。由此，能够高效地利用输出变动大的可再生能源。另外，能够使用水电解装置来现场生产氢并现场消耗氢，因此也能够抑制氢的输送成本。因而，根据本实施方式，有助于社会整体的能源效率的提高。80.在上述的实施方式中，也可以是，多个外供氢型st 10c～10h中的至少一个外供氢型st从多个基地接受氢气的供给。例如，外供氢型st 10c也可以从多个站内制氢式st 10a、10b接受氢气的供给，还可以从站内制氢式st 10a和制氢基地30这两方接受氢气的供给。另外，也可以是，多个站内制氢式st 10a、10b中的至少一个站内制氢式st从制氢基地30接受氢气的供给。也就是说，也可以是，制氢基地30不仅向多个外供氢型st 10e～10h供给氢气，还向多个站内制氢式st 10a、10b中的至少一个站内制氢式st供给氢气。供氢系统50也可以包括枢纽(hub)型加氢站。枢纽型加氢站构成为：从其它基地(制氢基地或站内制氢式加氢站)接受氢气的供给，并且向其它基地(外供氢型或站内制氢式加氢站)供给氢气。枢纽型加氢站既可以是具有水电解装置的站内制氢式，也可以是不具有水电解装置的外供氢型。81.在上述的实施方式中，供氢系统50也可以不具备制氢基地30。供氢系统50也可以具备具有与水电解装置不同的电解装置的基地。例如，也可以具备有机氢化物制造基地，该有机氢化物制造基地具有通过消耗从商用电力网90供给的电力的电解反应来制造有机氢化物的电解装置。有机氢化物是通过脱氢反应来容易地生气氢气的液体，例如是甲基环己烷、环己烷、十氢化萘及其衍生物、2-丙醇等。例如，能够通过对甲苯加成源自水的氢的电解反应来制造甲基环己烷，能够通过甲基环己烷的脱氢反应来制造氢气。由于有机氢化物是液体，因此与氢气相比输送成本低。因此，也可以是，在供氢系统50中，制造有机氢化物，将制造出的有机氢化物输送到其它基地，在其它基地基于有机氢化物来制造氢气。82.供氢系统50也可以具备有机氢化物制造基地以及通过有机氢化物的脱氢反应来制造氢的站内制氢式加氢站。供氢系统50也可以通过调整有机氢化物制造基地所具有的电解装置的消耗电力来向商用电力网90提供电力供需的调整力。也可以基于有机氢化物制造基地中的有机氢化物的供需计划来决定有机氢化物制造基地中的消耗电力的调整余力。有机氢化物的供需计划也可以包括有机氢化物的需求量、制造量以及库存量的不同时间计划。也可以基于作为供给目的地的站内制氢式加氢站的氢的供需计划来决定有机氢化物的需求量。83.有机氢化物的供给目的地也可以不是站内制氢式加氢站，而是不具有向燃料电池汽车的填充设备的制氢基地。该制氢基地具有通过有机氢化物的脱氢反应来制造氢的制氢装置。该制氢基地也可以向外供氢型加氢站供给氢气。基于作为供给目的地的外供氢型加氢站的氢的供需计划来决定该制氢基地的供需计划。这样，也可以利用有机氢化物制造基地、制氢基地以及外供氢型加氢站的组合来构建氢供给网。在该情况下，也可以基于作为最终的氢的供给目的地的外供氢型加氢站中的氢的供需计划来决定有机氢化物制造基地中的消耗电力的调整余力。84.在上述的实施方式中，供氢系统也可以是不具备站内制氢式加氢站的结构。在该情况下，供氢系统也可以具备多个制氢基地和多个外供氢型加氢站。各制氢基地也可以与上述的制氢基地30同样地具有水电解装置、压缩机、蓄压器以及控制装置。各外供氢型加氢站也可以与上述的外供氢型st 10c～10h同样地具有压缩机、蓄压器、预冷器、分配器以及控制装置。各外供氢型加氢站也可以从多个制氢基地中的至少一个制氢基地接受氢气的供给。也可以基于作为供给目的地的外供氢型加氢站的氢的供需计划来决定各制氢基地的供需计划。此时，也可以通过调整设置于多个制氢基地的多个水电解装置的消耗电力来向商用电力网提供电力供需的调整力。85.以上，详细说明了本发明的实施方式。前述的实施方式不过示出了实施本发明时的具体例。实施方式的内容不对本发明的保护范围做出限定，能够在不脱离权利要求书所规定的发明思想的范围内进行结构要素的变更、追加、删除等很多设计变更。追加了设计变更的新的实施方式兼具组合的实施方式的效果和变形的效果。在前述的实施方式中，关于能够进行这种设计变更的内容，附加了“本实施方式的”、“在本实施方式中”等表述来进行强调，但是对于没有这种表述的内容，也允许设计变更。以上的结构要素的任意的组合也作为本发明的方式而有效。86.产业上的可利用性87.根据本发明，能够提高供氢系统的能源效率。88.附图标记说明89.10：加氢站；12：水电解装置；14：压缩机；16：蓄压器；17：预冷器；18：分配器；20：控制装置；22：高压蓄压器；24：中间蓄压器；30：制氢基地；32：水电解装置；34：压缩机；36：蓄压器；38：控制装置；42：管理装置；50：供氢系统；90：商用电力网；92：燃料电池汽车。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!