JP7343857B2 - Analysis equipment - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 平成30年7月11日 平成30年度 空気調和・衛生工学会大会 大会講演論文集 第9巻にて公開 平成30年8月29日 平成30年度 空気調和・衛生工学会大会 大会講演論文集(DVD-R)にて公開 平成30年9月13日 平成30年度 空気調和・衛生工学会大会(名古屋)にて公開 平成30年12月3日 Asim2018 IBPSA Asia Conference 報告予稿集にて公開 平成30年12月3日 Asim2018 IBPSA Asia Conferenceにて公開 平成31年1月29日 第35回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス 講演論文集 第592頁~597頁にて公開 平成31年1月30日 第35回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンスにて公開 平成31年3月5日 空気調和・衛生工学会論文集 Vol.44 No.264にて公開Application of
本開示は、建物の電力消費状態を分析するための技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for analyzing power consumption status of a building.
従来、建物の電力消費量に基づいて、当該建物の用途別の電力消費量を分析する技術が開発されている。たとえば、特開2008-298375号公報(特許文献1)は、建物におけるエネルギーの使用実績から、当該建物の空調負荷を算出する空調負荷算出システムを開示している。空調負荷算出システムは、第1の所定期間の時刻毎のエネルギー使用量に係るデータに基づいて、第1の所定期間でエネルギー使用量が最も少ない第2の所定期間を選定する。第2の所定期間は、例えば1週間である。空調負荷算出システムは、第2の所定期間におけるエネルギー使用量に基づいて、第1の所定期間のエネルギーベース使用量を算定する。エネルギーベース使用量は、空調負荷を除外したエネルギー使用量として算出される。空調負荷算出システムは、エネルギーベース使用量に基づいて、空調に使用されているエネルギー使用量を算出する。 Conventionally, techniques have been developed to analyze the power consumption of each building based on the power consumption of the building. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-298375 (Patent Document 1) discloses an air conditioning load calculation system that calculates the air conditioning load of a building based on the history of energy usage in the building. The air conditioning load calculation system selects a second predetermined period in which the amount of energy used is the least in the first predetermined period, based on data related to the amount of energy used at each time in the first predetermined period. The second predetermined period is, for example, one week. The air conditioning load calculation system calculates the energy base usage amount for the first predetermined period based on the energy usage amount for the second predetermined period. Energy base usage is calculated as energy usage excluding air conditioning load. The air conditioning load calculation system calculates the amount of energy used for air conditioning based on the energy base usage amount.
特許文献1に記載の技術では、第2の所定期間のエネルギー使用量に基づいてエネルギーベース使用量が算定される。第2の所定期間が例えば1週間と短いため、エネルギーベース使用量の精度が低い。その結果、空調に使用されているエネルギー使用量の算出精度も低下する。
In the technique described in
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度良く用途別の電力消費量を分析することが可能な技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a technique that allows accurate analysis of power consumption by application.
ある局面に従うと、建物の電力消費状態を分析する分析装置は、取得部と、判定部と、推定部とを備える。取得部は、分析対象期間における建物の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データを取得する。判定部は、分析対象期間に含まれる各日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する。推定部は、電力量データのうち非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における建物の用途別の電力消費量を推定する。判定部は、電力量データの中から、1日における時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出する。判定部は、分析対象期間に含まれる各日について、訓練データと電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が稼働日および非稼働日のいずれであるかを決定する。 According to a certain aspect, an analysis device that analyzes the power consumption state of a building includes an acquisition section, a determination section, and an estimation section. The acquisition unit acquires power amount data indicating power consumption measured for each time zone of the building during the analysis target period. The determination unit determines whether each day included in the analysis target period is an operating day or a non-operating day of the air conditioner. The estimating unit estimates the power consumption of the building by use in the target time period of the target day included in the analysis target period based on non-working day data that is data on non-working days among the power amount data. The determination unit extracts, from the power amount data, data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each time period in one day is a lower predetermined number of days, as training data. For each day included in the analysis target period, the determination unit determines whether the day is a working day or a non-working day, based on the comparison result between the training data and the judgment target data that is the data for that day among the electric energy data. Determine whether
上記の分析装置において、判定部は、訓練データの後に判定対象データを結合した時系列データであるテストデータを作成し、変化点検出アルゴリズムを用いて、テストデータにおける各時点の変化点スコアを計算してもよい。判定部は、テストデータのうち訓練データに対応する時点の第1変化点スコアと、テストデータのうち判定対象データに対応する時点の第2変化点スコアとが等価か否かを検定により判定し、第1変化点スコアと第2変化点スコアとが等価である場合に、判定対象データに対応する日が非稼働日であると決定し、第1変化点スコアと第2変化点スコアとが等価でない場合に、判定対象データに対応する日が稼働日であると決定してもよい。検定は例えばt検定である。 In the above analysis device, the determination unit creates test data, which is time-series data that combines the judgment target data after the training data, and calculates the change point score at each point in time in the test data using a change point detection algorithm. You may. The determination unit determines whether or not a first change point score at a time point corresponding to the training data among the test data is equivalent to a second change point score at a time point corresponding to the determination target data among the test data. , when the first change point score and the second change point score are equivalent, the day corresponding to the determination target data is determined to be a non-working day, and the first change point score and the second change point score are If they are not equivalent, it may be determined that the day corresponding to the determination target data is a working day. The test is, for example, a t-test.
上記の分析装置において、推定部は、対象日が非稼働日と判定された場合に、対象日の対象時間帯における空調用途の空調分電力消費量を0と推定してもよい。さらに、推定部は、対象日が稼働日と判定された場合に、対象日における対象時間帯に計測された対象電力消費量から、非稼働日データから計算される、非稼働日における対象時間帯の電力消費量の代表値を差し引いた量を、対象日の対象時間帯における空調分電力消費量として推定してもよい。 In the above analysis device, the estimating unit may estimate the air conditioning power consumption for air conditioning in the target time zone on the target day to be 0 when the target day is determined to be a non-working day. Furthermore, when the target day is determined to be a working day, the estimation unit calculates the target power consumption during the target time period on the non-working day calculated from the non-working day data from the target power consumption measured during the target time period on the target day. The amount obtained by subtracting the representative value of the power consumption may be estimated as the air conditioning power consumption in the target time period on the target day.
上記の分析装置において、取得部は、分析対象期間における、建物を含む地域の時間帯毎の外気温を示す外気温データをさらに取得してもよい。推定部は、電力量データと外気温データとを用いて、外気温度帯毎の最小電力消費量を抽出してもよい。推定部は、さらに、外気温を説明変数とし、抽出した最小電力消費量を目的変数とする回帰式を計算し、回帰式と対象日の対象時間帯における外気温とに基づいて、対象日の対象時間帯におけるベース電力消費量を推定してもよい。 In the above analysis device, the acquisition unit may further acquire outside temperature data indicating the outside temperature for each time zone in the area including the building during the analysis target period. The estimation unit may extract the minimum power consumption for each outside temperature range using the power amount data and the outside temperature data. The estimation unit further calculates a regression equation with the outside temperature as an explanatory variable and the extracted minimum power consumption as an objective variable, and based on the regression equation and the outside temperature in the target time period on the target day, The base power consumption during the target time period may be estimated.
上記の分析装置において、推定部は、非稼働日データから計算される、非稼働日における対象時間帯の電力消費量の代表値から、非稼働日における対象時間帯におけるベース電力消費量の代表値を差し引いた量を、対象時間帯における人間活動に起因する用途の活動分電力消費量として推定してもよい。 In the above analysis device, the estimator calculates the representative value of the base power consumption in the target time period on the non-working day from the representative value of the power consumption in the target time period on the non-working day calculated from the non-working day data. The amount obtained by subtracting the amount may be estimated as the activity-based power consumption amount for uses caused by human activities during the target time period.
上記の分析装置は、対象電力消費量と、空調分電力消費量、ベース電力消費量および活動分電力消費量の総和とに差分が生じる場合に、対象電力消費量と総和とが一致するように、空調分電力消費量および活動分電力消費量の少なくとも一方を補正する補正部をさらに備えてもよい。 The above analysis device is designed to match the target power consumption and the total sum when there is a difference between the target power consumption and the sum of air conditioning power consumption, base power consumption, and activity power consumption. The apparatus may further include a correction unit that corrects at least one of the air conditioning power consumption and the activity power consumption.
上記の分析装置において、建物において人間活動が行なわれる予定の時間帯である活動時間帯が予め定められていてもよい。そして、補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が総和よりも大きい場合に、空調分電力消費量を差分だけ増やしてもよい。補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が総和よりも小さく、かつ、差分が空調分電力消費量以下である場合に、空調分電力消費量を差分だけ減らしてもよい。補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が総和よりも小さく、かつ、差分が空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、空調分電力消費量を0に減らすとともに、活動分電力消費量を超過量だけ減らしてもよい。補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が総和よりも小さい場合に、活動分電力消費量を差分だけ増やしてもよい。補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が総和よりも小さく、かつ、差分が空調分電力消費量以下である場合に、空調分電力消費量を差分だけ減らしてもよい。補正部は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が総和よりも小さく、かつ、差分が空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、空調分電力消費量を0に減らすとともに、活動分電力消費量を超過量だけ減らしてもよい。 In the above analysis device, an activity time period may be determined in advance, which is a time period during which human activities are scheduled to take place in the building. Then, when the target time period is included in the active time period and the target power consumption amount is larger than the total sum, the correction unit may increase the air conditioning power consumption amount by the difference. The correction unit calculates the air conditioning power consumption by the difference when the target time period is included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total, and the difference is less than or equal to the air conditioning power consumption. You can reduce it. The correction unit calculates the air conditioning power consumption when the target time period is included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total, and the difference exceeds the air conditioning power consumption by the excess amount. may be reduced to 0, and the activity power consumption may be reduced by the excess amount. The correction unit may increase the activity amount power consumption by the difference when the target time period is not included in the activity time period and the target power consumption amount is smaller than the total sum. If the target time period is not included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total, and the difference is less than or equal to the air conditioning power consumption, the correction unit calculates the air conditioning power consumption by the difference. You can reduce it. The correction unit calculates the air conditioning power consumption when the target time period is not included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total, and the difference exceeds the air conditioning power consumption by the excess amount. may be reduced to 0, and the activity power consumption may be reduced by the excess amount.
他の局面に従うと、建物の電力消費状態を推定する推定方法は、第1~第3のステップを備える。第1のステップは、分析対象期間における建物の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データを取得するステップである。第2のステップは、分析対象期間に含まれる各日が空調の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定するステップである。第3のステップは、電力量データのうち非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における建物の用途別の電力消費量を推定するステップである。判定するステップは、電力量データの中から、1日における時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出するステップと、分析対象期間に含まれる各日について、訓練データと電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が稼働日および非稼働日のいずれであるかを決定するステップとを含む。 According to another aspect, an estimation method for estimating a power consumption state of a building includes first to third steps. The first step is to acquire power amount data indicating the power consumption measured for each time zone of the building during the analysis target period. The second step is a step of determining whether each day included in the analysis target period is an air conditioner working day or a non-working day. The third step is to estimate the power consumption by usage of the building during the target time period on the target day included in the analysis target period, based on the non-operating day data, which is data on non-working days among the power consumption data. It is a step. The determining step includes a step of extracting, as training data, data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each time period of the day is lower than the predetermined number of days from the power amount data, and analysis. For each day included in the target period, determine whether the day is a working day or a non-working day based on the comparison result between the training data and the judgment target data, which is the data for that day among the electric energy data. and a step of doing so.
他の局面において、プログラムは、上記の分析方法の各ステップをコンピュータに実行させる。 In other aspects, the program causes a computer to perform each step of the analysis method described above.
本開示の技術によれば、精度良く用途別の電力消費量を分析することができる。 According to the technology of the present disclosure, power consumption by application can be analyzed with high accuracy.
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。なお、以下で説明される実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will not be repeated. Note that the embodiments and modifications described below may be selectively combined as appropriate.
<A.システム構成>
図1を参照して、本実施の形態に従う分析装置を含むシステムの構成について説明する。図1は、本実施の形態に従う分析装置を含むシステムの概略を示す図である。図1に示されるように、システムSYSは、分析装置100と建物200とサーバ装置300とを含む。
<A. System configuration>
With reference to FIG. 1, the configuration of a system including an analyzer according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a system including an analysis device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the system SYS includes an
建物200は、例えば、店舗、事務所などの中小規模業務建物である。建物200にはスマートメータ210が設置されている。スマートメータ210は、建物200内の各種の機器220で使用された時間帯毎の総電力消費量(以下、単に「電力使用量」と称する。)を計測して記録する。具体的には、0時から24時までを所定の時間長さ(例えば、30分や15分)で区切った時間帯毎に電力消費量が計測される。
The
スマートメータ210は、サーバ装置300との間で通信を行ない、計測した電力消費量を示す電力量データをサーバ装置300に送信する。
The
サーバ装置300は、建物200のスマートメータ210から受信した電力量データを蓄積する。
The
分析装置100は、ネットワークに接続されており、ネットワークを介してサーバ装置300から建物200の電力量データを取得する。分析装置100は、当該電力データに基づいて、建物200の電力消費状態を分析する。分析装置100は、分析結果を用いて、建物200の省エネルギーに関する提案情報を生成してもよい。生成された提案情報は、建物200を管理する管理者に適宜配信される。管理者は、提案情報を確認することにより、建物200の省エネルギーのために適した行動を実行することができる。
The
<B.分析装置のハードウェア構成>
図2は、分析装置のハードウェア構成を示す図である。図2に示されるように、分析装置100は、主たる構成要素として、プログラムを実行するプロセッサ101と、データを不揮発的に格納するROM(Read Only Memory)102と、プロセッサ101によるプログラムの実行により生成されたデータ、又は入力装置を介して入力されたデータを揮発的に格納するRAM(Random Access Memory)103と、データを不揮発的に格納するハードディスク(HDD)104と、通信IF(Interface)105と、操作キー106と、電源回路107と、ディスプレイ108とを含む。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。なお、通信IF105は、他の機器との間における通信を行なうためのインターフェイスである。
<B. Analyzer hardware configuration>
FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the analysis device. As shown in FIG. 2, the
分析装置100における処理は、各ハードウェアおよびプロセッサ101により実行されるプログラム110によって実現される。このようなプログラム110は、HDD104に予め記憶されている。ただし、プログラム110は、その他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通していてもよい。あるいは、プログラム110は、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供されてもよい。このようなプログラム110は、読取装置によりその記憶媒体から読み取られて、あるいは、通信IF105等を介してダウンロードされた後、HDD104に格納される。プロセッサ101は、HDD104からプログラム110を読み出し、プログラム110を実行する。
Processing in the
<C.分析装置の機能構成>
図3は、分析装置の機能構成を示す図である。図3に示されるように、分析装置100は、取得部10と、記憶部11と、判定部14と、推定部15と、補正部16と、提案情報生成部17とを備える。取得部10、判定部14、推定部15、補正部16および提案情報生成部17は、プロセッサ101がプログラム110を実行することにより実現される。記憶部11は、ROM102およびRAM103によって実現される。
<C. Functional configuration of analyzer>
FIG. 3 is a diagram showing the functional configuration of the analyzer. As shown in FIG. 3, the
取得部10は、ネットワークを介してサーバ装置300から、分析対象となる建物200について、分析対象期間における電力量データ12を取得する。分析対象期間は、例えば1年である。ただし、分析対象となる建物200の休日(例えば、土曜日、日曜日、祝日)は、分析対象期間から除かれる。取得部10は、取得した電力量データ12を記憶部11に格納する。
The
さらに、取得部10は、ネットワークを介して、分析対象となる建物200を含む地域の、分析対象期間における時間帯毎の外気温を示す外気温データ13を取得する。外気温データは、所定の機関(例えば気象庁)から配信される。取得部10は、取得した外気温データ13を記憶部11に格納する。
Further, the
判定部14は、電力量データ12を用いて、分析対象期間に含まれる各日が空調機(空気調和機)の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する。
The
推定部15は、分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における、建物200の用途別の電力消費量を推定する。本実施の形態において、推定部15は、3用途の電力消費量を推定する。3用途の電力消費量は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量である。
The estimating
ベース電力消費量は、人間の活動に起因しない用途の電力消費量である。ベース電力消費量には、通信機器で消費される電力量、年間を通して常時使用される冷却設備(例えば、サーバ室の冷房機、食品スーパーの冷蔵冷凍ケース)で消費される電力量、電灯コンセントの待機電力量が含まれる。 Base power consumption is power consumption for applications that are not due to human activity. Base power consumption includes the amount of power consumed by communication equipment, the amount of power consumed by cooling equipment that is constantly used throughout the year (e.g., air conditioners in server rooms, refrigerated freezer cases in food supermarkets), and the amount of power consumed by lighting outlets. Includes standby power consumption.
活動分電力消費量は、人間の活動に起因する用途の電力消費量である。活動分電力消費量には、換気動力で消費される電力量、電灯コンセントで消費される電力量(待機電力量を除く)、エレベータで消費される電力量、EV(Electric Vehicle)充電用の電力量、電気給湯設備で消費される電力量、その他の動力で消費される電力量が含まれる。 The activity power consumption is the power consumption for uses caused by human activities. Activity power consumption includes power consumed by ventilation power, power consumed by lighting outlets (excluding standby power), power consumed by elevators, and power used to charge EVs (Electric Vehicles). This includes the amount of electricity consumed by electric water heating equipment, and the amount of electricity consumed by other power sources.
空調分電力消費量は、人間の快適性の向上目的のために温度および/または湿度を調整する用途(以下、「空調用途」と称する。)の電力消費量である。空調分電力消費量には、熱源設備で消費される電力量、空調機の空気搬送動力で消費される電力量が含まれる。なお、換気は単に気流の調整であるため、換気動力で消費される電力量は、空調分電力消費量に含まれない。年間を通して常時使用される冷却設備の電力消費量は、上述したようにベース電力消費量に含まれ、空調分電力消費量に含まれない。 The air conditioning power consumption is the power consumption for an application that adjusts temperature and/or humidity for the purpose of improving human comfort (hereinafter referred to as "air conditioning application"). The air conditioning power consumption includes the amount of power consumed by the heat source equipment and the amount of power consumed by the air conveying power of the air conditioner. Note that since ventilation is simply an adjustment of airflow, the amount of power consumed by ventilation power is not included in the air conditioning power consumption. The power consumption of cooling equipment that is constantly used throughout the year is included in the base power consumption as described above, and is not included in the air conditioning power consumption.
補正部16は、対象日の対象時間帯に計測された対象電力消費量と、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の総和とに差分が生じる場合に、対象電力消費量と総和とが一致するように、活動分電力消費量および空調分電力消費量の少なくとも一方を補正する。対象電力消費量は、電力量データのうち対象日の対象時間帯に対応するデータで示される電力消費量である。
The
提案情報生成部17は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量に基づいて、建物200の管理者への提案情報を生成する。
The proposal
<D.分析処理の流れ>
図4は、分析装置における分析処理の流れの一例を示すフローチャートである。図4に示されるように、まず、分析装置100の取得部10は、分析対象となる建物200について、分析対象期間の電力量データ12および外気温データ13を取得する(ステップS1)。取得された電力量データ12および外気温データ13は、記憶部11に格納される。
<D. Analysis processing flow>
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of analysis processing in the analyzer. As shown in FIG. 4, the
次に、推定部15は、電力量データ12および外気温データ13を用いて、対象日の対象時間帯におけるベース電力消費量を推定する(ステップS2)。
Next, the
次に、判定部14は、電力量データ12を用いて、分析対象期間に含まれる各日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する(ステップS3)。
Next, the determining
次に、推定部15は、電力量データ12のうち、判定部14によって非稼働日として判定された日のデータ(以下、「非稼働日データ」と称する)と、ベース電力消費量とに基づいて、対象日の対象時間帯における活動分電力消費量を推定する(ステップS4)。
Next, the estimating
次に、推定部15は、非稼働日データに基づいて、対象日の対象時間帯における空調分電力消費量を推定する(ステップS5)。
Next, the estimating
次に、補正部16は、必要に応じて、空調分電力消費量および活動分電力消費量の少なくとも一方を補正する(ステップS6)。
Next, the
次に、提案情報生成部17は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量に基づいて、建物200の管理者への提案情報を生成する(ステップS7)。
Next, the proposal
なお、ステップS1~S6の処理順は、図4に示される順番に限定されない。例えば、ステップS3は、ステップS2の前に実行されてもよい。また、ステップS5は、ステップS4の前に実行されてもよい。 Note that the processing order of steps S1 to S6 is not limited to the order shown in FIG. For example, step S3 may be performed before step S2. Further, step S5 may be executed before step S4.
<E.ベース電力消費量の推定方法>
図5を参照して、ステップS2で実行されるベース電力消費量の推定方法について説明する。図5は、ベース電力消費量の推定方法を説明する図である。
<E. How to estimate base power consumption>
The base power consumption estimation method executed in step S2 will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a diagram illustrating a method for estimating base power consumption.
推定部15は、電力量データ12と外気温データ13とを用いて、分析対象期間に含まれる各日における各時間帯の電力消費量と当該時間帯の外気温とを対応付けた単位データを生成する。例えば、分析対象期間に含まれる日数が300であり、各日が15分毎の96個の時間帯に分割される場合、推定部15は、300×96=28800個の単位データを生成する。図5の上段には、横軸を外気温(℃)、縦軸を電力消費量(kWh/15min)とするグラフに生成された複数の単位データ30をプロットした結果が示される。
The
ベース電力消費量は、人間の活動に起因しない用途の電力消費量であり、各外気温における最小の電力消費量に対応する可能性が高い。そのため、推定部15は、以下の手順(1)~(4)に従って、対象日の対象時間帯におけるベース電力消費量を推定する。
Base power consumption is power consumption for applications that are not due to human activity and is likely to correspond to the lowest power consumption at each outside temperature. Therefore, the
手順(1):推定部15は、設定された外気温範囲を複数の外気温度帯に分割する。外気温範囲は、予め設定されてもよいし、外気温データ13の分布に応じて設定されてもよい。例えば、外気温データ13で示される外気温の分布の95%が占める範囲が外気温範囲として定められる。外気温度帯の幅は、予め定められており、例えば1℃である。図5の中段には、分割された外気温度帯が示される。図5に示す例では、推定部15は、0~40℃の外気温範囲を1℃幅の40個の外気温度帯に分割している。
Step (1): The
手順(2):推定部15は、外気温度帯毎の最小電力消費量を抽出する。図5の中段には、図5の上段に示すグラフの5~9℃の拡大図が示される。図5に示す例では、推定部15は、40個の外気温度帯の各々について、当該外気温度帯に属する単位データ30の中から最小の電力消費量を有する単位データ31を抽出する。推定部15は、40個の外気温度帯の各々について抽出した単位データ31で示される電力消費量を、当該外気温度帯の最小電力消費量として決定する。
Step (2): The
手順(3):推定部15は、外気温を説明変数とし、手順(2)で抽出した最小電力消費量を目的変数とする回帰式を計算する。図5に示す例では、推定部15は、40個の外気温度帯の各々について抽出した単位データ31で示される外気温を説明変数とし、当該単位データ31で示される電力消費量(最小電力消費量)を目的変数とする回帰式を計算する。回帰式は、例えばn次曲線を示し、最小二乗法を用いて計算される。
Step (3): The
図5の中段および下段には、回帰式で示される回帰曲線33が示される。図5に示す例では、回帰曲線33は、外気温が高いときに、外気温に対して相関が見られる。これは、通信機器用の冷却設備で消費される電力量が外気温の上昇に応じて増大するためである。 In the middle and lower rows of FIG. 5, a regression curve 33 expressed by a regression equation is shown. In the example shown in FIG. 5, the regression curve 33 shows a correlation with the outside temperature when the outside temperature is high. This is because the amount of power consumed by cooling equipment for communication equipment increases as the outside temperature rises.
なお、単位データ30の個数が少ない外気温度帯には、人間の活動に起因しない用途の電力消費量のみを示す単位データ30が含まれない可能性がある。そのため、推定部15は、単位データ30の個数が閾値未満である外気温度帯について、当該外気温度帯に最も近い、単位データ30の個数が閾値以上である外気温度帯の最小電力消費量を用いて回帰式を計算することが好ましい。なお、推定部15は、単位データ30の個数が閾値未満である外気温度帯について、当該外気温度帯の中間温度を外気温として用いて回帰式を計算すればよい。
Note that in an outside temperature zone in which the number of
図5に示す例では、推定部15は、5℃以下の外気温度帯に属する単位データ30の個数が閾値未満であるため、5℃以下の外気温度帯の最小電力消費量として、5~6℃の外気温度帯の最小電力消費量を用いて回帰式を計算する。さらに、推定部15は、30℃以上の外気温度帯に属する単位データ30の個数が閾値未満であるため、30℃以上の外気温度帯の最小電力消費量として、29~30℃の外気温度帯の最小電力消費量を用いる。
In the example shown in FIG. 5, since the number of
手順(4):推定部15は、回帰式と対象日の対象時間帯における外気温とに基づいて、対象日の対象時間帯におけるベース電力消費量を推定する。すなわち、推定部15は、回帰式に対象日の対象時間帯における外気温を代入することにより、対象日の対象時間帯におけるベース電力消費量を計算する。
Step (4): The
図6は、推定部によって推定されたベース電力消費量の推定精度の検証結果を示す図である。図6(a)には、冬期(1月)を対象日として推定されたベース電力消費量の推定精度の検証結果が示される。図6(b)には、夏期(9月)を対象日として推定されたベース電力消費量の推定精度の検証結果が示される。 FIG. 6 is a diagram showing the verification results of the estimation accuracy of the base power consumption estimated by the estimator. FIG. 6(a) shows the verification results of the estimation accuracy of the base power consumption estimated using the winter season (January) as the target date. FIG. 6(b) shows the verification results of the estimation accuracy of the base power consumption estimated using the summer season (September) as the target date.
検証は、建物200に設置された各種の設備毎の電力消費量を計測することにより実施された。図6には、各設備の電力消費量の時間変化が示される。図6には、年間通して使用される冷却設備として通信機器用の冷却設備(サーバ室の冷房機)のみを含む建物200の例が示される。図6において、「通信機器系」で示される電力量には、通信機器で消費される電力量と、通信機器用の冷却設備で消費される電力量とが含まれる。
The verification was carried out by measuring the power consumption of each type of equipment installed in the
図6に示されるように、推定部15によって推定されたベース電力消費量の波形を示す線34は、通信機器系の電力量と電灯コンセントの電力量との総和を示す波形の谷部よりも僅かに少ない電力量の推移を示している。電灯コンセントの電力量には、電灯コンセントの待機電力量と、電灯コンセントの使用時の電力量とが含まれる。電灯コンセントの電力量の時間変化を示す波形において、谷部は待機電力量を示し、山部は使用時の電力量を示している。このように、推定部15によって推定されたベース電力消費量は、人間の活動に起因しない用途の電力消費量(通信機器で消費される電力量、通信機器用の冷却設備で消費される電力量、電灯コンセントの待機電力量)の総和を精度良く表している。
As shown in FIG. 6, the
なお、図6に示されるように、冬期(および中間期(春および秋)において推定されるベース電力消費量は略一定であるのに対し、夏期において推定されるベース電力消費量は僅かな変動を有する。これは、外気温が高い夏期において、通信機器用の冷却設備で消費される電力量が外気温の上昇に応じて増大するためである。 As shown in Figure 6, the estimated base power consumption in the winter (and intermediate seasons (spring and autumn) is approximately constant, whereas the estimated base power consumption in the summer season fluctuates slightly. This is because in the summer when the outside temperature is high, the amount of power consumed by cooling equipment for communication equipment increases as the outside temperature rises.
<F.空調機の稼働日/非稼働日の判定方法>
次に、ステップS3で実行される空調機の稼働日/非稼働日の判定方法について説明する。判定部14は、以下の手順(a)(b)に従って、分析対象期間に含まれる各日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する。
<F. How to determine the working days/non-working days of an air conditioner>
Next, a method for determining whether the air conditioner is in operation or not in operation, which is executed in step S3, will be described. The
手順(a):判定部14は、電力量データの中から、1日における時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出する。
Step (a): The
具体的には、判定部14は、分析対象期間に含まれる各日について、当該日における時間帯毎の電力消費量のうちの最大電力消費量を特定する。判定部14は、特定した最大電力消費量を昇順に並び替え、下位所定日数の日を空調機の非稼働日と定義する。所定日数は、例えば20日である。判定部14は、電力量データの中から、当該下位所定日数の日のデータを抽出し、抽出したデータを連結させることにより訓練データを生成する。
Specifically, for each day included in the analysis target period, the
手順(b):判定部14は、分析対象期間に含まれる各日について、訓練データと電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを決定する。手順(b)は、例えば以下の手順(b-1)~(b-4)を含む。
Step (b): For each day included in the analysis target period, the
手順(b-1):判定部14は、訓練データの後に判定対象データを結合した時系列データであるテストデータを作成する。
Step (b-1): The
手順(b-2):判定部14は、変化点検出アルゴリズムを用いて、テストデータにおける各時点の変化点スコアを計算する。変化点検出アルゴリズムとして、例えばChangeFinder(「J.Takeuchi and K.Yamanishi:A Unifying Framework for Detecting Outliers and Change Points from Time Series,IEEE Tran.on Knowledge and Data Engineering,Vol.18,No.4 (April-2006),p.482-492」および「貝戸清之、数実浩佑:統計的変化点検出に基づく社会基盤施設の早期異常検知(異常検知と変化点検出)、信頼性学会REAJ誌、Vol.37(通巻223号)(2015)、p.116-125」参照)を用いることができる。ChangeFinderは、時系列モデルの2段階学習を採用しており、時系列データの変化具合を外れ値と区別した上で、変化点スコアとして計算する。具体的には、第1段階で学習したモデルを利用して外れ値を検出し、第2段階で学習したモデルを用いて変化点を検出する。
Step (b-2): The
図7は、テストデータに対するChangeFinderの適用例を示す図である。図7には、20日分の訓練データの後ろに判定対象データが結合されたテストデータの時間変化が示される。 FIG. 7 is a diagram showing an example of application of ChangeFinder to test data. FIG. 7 shows a temporal change in test data in which judgment target data is combined after 20 days of training data.
判定部14は、第1段階の学習を行なう。判定部14は、テストデータの確率モデルとしてARモデル(Auto Regressive Model)を用いて、当該ARモデルをSDAR(Sequentially Discounting Auto Regressive)アルゴリズムで学習し、確率密度関数pt(x)(t=1,2,・・・)を計算する。判定部14は、学習により得られた確率密度関数pt(x)を用いて、以下の式(1)で示される対数損失を、各時点tのデータxtの外れ値スコアとして計算する。
Score1(xt)=-lnpt-1(xt)・・・式(1)
式(1)において、Score1(xt)は外れ値スコアである。
The
Score1(x t )=-lnp t-1 (x t )...Formula (1)
In equation (1), Score1(x t ) is an outlier score.
判定部14は、外れ値スコアを平滑化する。判定部14は、正の整数であるTを幅とするウィンドウを設け、ウィンドウ内に含まれる時点の外れ値スコアの平均値を計算する。判定部14は、ウィンドウをスライドさせることにより、以下の式(2)で示される、時系列の移動平均スコアyt(t=1,2,・・・)を計算する。
The
次に、判定部14は、第2段階の学習を行なう。判定部14は、式(2)で得られた新たな時系列データyt(t=1,2,・・・)の確率モデルとしてARモデルを用いて、当該ARモデルをSDARアルゴリズムで学習し、確率密度関数qt(y)(t=1,2,・・・)を計算する。さらに、判定部14は、各時点tの対数損失-lnqt-1(yt)と正の整数であるT’とを用いて、以下の式(3)に従って、各時点tの変化点スコアを計算する。式(3)において、Score2(yt)は変化点スコアである。
Next, the
Score2(yt)が大きいほど、時刻tにおいて時系列データであるテストデータの変化具合が大きいと判定することができる。 It can be determined that the larger the Score2(y t ), the greater the degree of change in the test data, which is time-series data, at time t.
手順(b-3):判定部14は、テストデータにおける時点毎の変化点スコアを、訓練データに対応する時点の第1データ群と、判定対象データに対応する時点の第2データ群とに分割する。なお、テストデータでは、先頭から所定時間経過するまでの間において、学習データが少ないために変化点スコアが極めて大きくなる。そのため、先頭から所定時間経過するまでの間(図7に示す例では、先頭から5日間)の変化点スコアについては、第1データ群に含めない。
Step (b-3): The
手順(b-4):判定部14は、第1データ群で示される変化点スコア(第1変化点スコア)と、第2データ群で示される変化点スコア(第2変化点スコア)とが等価か否かを検定により判定する。判定部14は、例えばウェルチのt検定を用いる。判定部14は、t検定の結果、例えばp値が有意水準5%を下回った場合に、第1変化点スコアの平均値と第2変化点スコアの平均値とに有意な差が存在する(等価ではない)と判定する。判定部14は、第1変化点スコアの平均値と第2変化点スコアの平均値とに有意な差が存在する場合に、判定対象データに対応する日が空調機の稼働日であると判定する。判定部14は、第1変化点スコアの平均値と第2変化点スコアの平均値とに有意な差が存在しない場合に、判定対象データに対応する日が空調機の非稼働日であると判定する。
Step (b-4): The
このようにして判定された稼働日/非稼働日の判定精度を検証した。具体的には、1年間のうち空調機の実際の稼働日数が208日である建物の電力量データを用いて、判定部14により空調機の稼働日/非稼働日の判定を行なったところ、204日が稼働日として判定された。すなわち、判定精度は97.1%であった。このように、判定部14による判定精度が十分に高いことが確認された。
The accuracy of the determination of working days/non-working days determined in this manner was verified. Specifically, when the determining
<G.活動分電力消費量の推定方法>
空調機が稼働していないときの電力消費量は、ベース電力消費量と活動分電力消費量との合計となる。活動分電力消費量は時間経過に従って変動する。ただし、中小規模業務建物であれば、ある時間帯における活動分電力消費量は、年間を通して、大きく変動しない。そこで、推定部15は、各時間帯の活動分電力消費量が年間を通して一定であるものと仮定して、対象時間帯における活動分電力消費量を推定する。
<G. How to estimate activity power consumption>
The power consumption when the air conditioner is not operating is the sum of the base power consumption and the activity power consumption. Activity power consumption fluctuates over time. However, for small and medium-sized commercial buildings, the amount of electricity consumed by activities during a certain time period does not vary significantly throughout the year. Therefore, the estimating
推定部15は、電力量データ12のうちの非稼働日データに基づいて、非稼働日における対象時間帯の電力消費量の第1代表値(例えば平均値、中間値など)を計算する。さらに、推定部15は、上記のベース電力消費量の推定方法に従って、各非稼働日における対象時間帯のベース電力消費量を推定し、推定したベース電力消費量の第2代表値(例えば平均値、中間値など)を計算する。推定部15は、第1代表値から第2代表値を差し引いた量を、対象時間帯における活動分電力消費量として推定する。
The estimating
図8は、推定部によって推定された活動分電力消費量の推定精度の検証結果を示す図である。検証は、図6と同様に、建物200に設置された各種の設備毎の電力消費量を計測することにより実施された。図8には、11月7日から11日を対象日として推定された各時間帯の活動分電力消費量の推定精度の検証結果が示される。上述したように、各時間帯の活動分電力消費量は年間を通して一定であるため、5対象日の同じ時間帯に対して推定される活動分電力消費量は同一である。なお,図8には、11月7日から11日を対象日として推定されたベース電力消費量も合わせて示されている。
FIG. 8 is a diagram showing the verification results of the estimation accuracy of the activity amount power consumption estimated by the estimator. The verification was performed by measuring the power consumption of each type of equipment installed in the
図8に示されるように、推定部15によって推定された活動分電力消費量は、換気設備で消費される電力量、電灯コンセントで消費される電力量(待機電力量を除く)、エレベータで消費される電力量、EV充電用の電力量、電気給湯設備で消費される電力量、その他の動力で消費される電力量の実測値の総和と略一致する。このように、推定部15によって推定された活動分電力消費量は、人間の活動に起因する用途の電力消費量の総和を精度良く表している。
As shown in FIG. 8, the activity power consumption estimated by the
<H.空調分電力消費量の推定方法>
図9を参照して、ステップS5で実行される空調分電力消費量の推定方法について説明する。図9は、空調分電力消費量の推定方法を説明する図である。空調分電力消費量は、空調機が稼働していないときの電力消費量から超過する電力消費量に対応する。そこで、推定部15は、以下のようにして、対象日の対象時間帯における空調分電力消費量を推定する。
<H. How to estimate power consumption for air conditioning>
Referring to FIG. 9, the method for estimating the air conditioning power consumption amount executed in step S5 will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a method for estimating power consumption for air conditioning. The air conditioning power consumption corresponds to the power consumption that exceeds the power consumption when the air conditioner is not operating. Therefore, the estimating
図9には、分析対象期間における対象時間帯14:00~14:15の電力消費量の分布が示される。図9において、丸印は、判定部14によって空調機の稼働日として判定された日のデータを示し、バツ印は、判定部14によって空調機の非稼働日として判定された日のデータを示す。
FIG. 9 shows the distribution of power consumption during the target time period from 14:00 to 14:15 in the analysis target period. In FIG. 9, circles indicate data on days determined by the
推定部15は、<G.活動分電力消費量の推定方法>と同様に、電力量データ12のうちの非稼働日データに基づいて、非稼働日における対象時間帯の電力消費量の第1代表値(例えば平均値、中間値など)を計算する。図9において、線35は、非稼働日における対象時間帯の電力消費量の平均値を示している。
The estimating
推定部15は、電力量データのうち対象日の対象時間帯に対応するデータ36で示される電力消費量(以下、「対象電力消費量」と称する。)から第1代表値を差し引いた量を、対象日の対象時間帯における空調分電力消費量として推定する。
The
なお、推定部15は、対象日が判定部14によって非稼働日と判定されている場合、対象日の対象時間帯における空調分電力消費量を0と推定する。
Note that if the target day is determined by the
図10は、推定部によって推定された空調分電力消費量の推定精度の検証結果を示す図である。検証は、建物200に設置された熱源設備および空調機の空気搬送動力で消費される電力量を計測することにより実施された。図10には、2月1日から9日を対象日として推定された空調分電力消費量の推定精度の検証結果が示される。図10に示されるように、推定部15によって推定された空調分電力消費量は、実測値と略一致する。このように、推定部15によって推定された空調分電力消費量は、熱源設備および空調機の空気搬送動力で消費される電力量を精度良く表している。
FIG. 10 is a diagram showing the verification results of the estimation accuracy of the air conditioning power consumption estimated by the estimator. The verification was carried out by measuring the amount of power consumed by the air conveyance power of the heat source equipment and air conditioner installed in the
<I.補正方法>
次に、ステップS6で実行される補正方法について説明する。上述したように、ベース電力消費量は、回帰式と対象日の対象時間帯における外気温とに基づいて推定される。対象時間帯における活動分電力消費量は、非稼働日データを用いて推定され、年間を通して一定値をとる。そのため、電力量データのうち対象日の対象時間帯に対応するデータで示される対象電力消費量と、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の総和(以下、「推定値の総和」と称する。)との間に差分が生じる可能性がある。そこで、補正部16は、以下のようにして、活動分電力消費量および空調分電力消費量を補正する。
<I. Correction method>
Next, the correction method executed in step S6 will be explained. As described above, the base power consumption is estimated based on the regression equation and the outside temperature in the target time period on the target day. The power consumption for activities during the target time period is estimated using data on non-working days, and takes a constant value throughout the year. Therefore, the target power consumption indicated by the data corresponding to the target time period on the target date among the power consumption data, the sum of the base power consumption, activity power consumption, and air conditioning power consumption (hereinafter referred to as the "estimated value") There is a possibility that there will be a difference between the Therefore, the
分析装置100には、建物200において人間活動が行なわれる予定の時間帯である活動時間帯が予め定められる。具体的には、建物毎の活動時間帯(例えば、8:00~20:00)は、操作キー106(図2参照)を用いて分析装置100に予め登録される。
An activity time period, which is a time period in which human activities are scheduled to be performed in the
活動時間帯において対象電力消費量が推定値の総和よりも大きくなる原因として、主に空調機の過剰運転が考えられる。そのため、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも大きい場合に、対象電力消費量と推定値の総和との差分だけ、空調分電力消費量を増やす。
The main reason why the target power consumption becomes larger than the sum of the estimated values during active hours is thought to be mainly due to excessive operation of the air conditioner. Therefore, when the target time period is included in the activity time period and the target power consumption is larger than the sum of the estimated values, the
活動時間帯において対象電力消費量が推定値の総和よりも小さくなる原因として、第1に空調機に対する省エネルギー行動の実施が考えられ、第2に他の設備に対する省エネルギー行動の実施が考えられる。そのため、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも小さく、かつ、対象電力消費量と推定値の総和との差分が空調分電力消費量以下である場合に、空調分電力消費量を当該差分だけ減らす。一方、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれ、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも小さく、かつ、対象電力消費量と推定値の総和との差分が空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、空調分電力消費量を0に減らすとともに、活動分電力消費量を超過量だけ減らす。
The first possible cause of the target power consumption being smaller than the sum of the estimated values during the activity period is the implementation of energy saving actions for air conditioners, and the second possible reason is the implementation of energy saving actions for other equipment. Therefore, the
活動時間帯以外の時間帯に対象電力消費量が推定値の総和よりも大きくなる原因として、主に人間活動の増大が考えられる。そのため、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも大きい場合に、対象電力消費量と推定値の総和との差分だけ活動分電力消費量を増やす。
The main reason why the target power consumption becomes larger than the sum of estimated values during times other than active hours is thought to be mainly due to an increase in human activity. Therefore, when the target time period is not included in the activity time period and the target power consumption is larger than the sum of the estimated values, the
活動時間帯以外の時間帯に対象電力消費量が推定値の総和よりも小さくなる原因として、第1に空調分電力消費量を過大に推定していることが考えられ、第2に他の設備に対する省エネルギー行動の実施が考えられる。そのため、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも小さく、かつ、対象電力消費量と推定値の総和との差分が空調分電力消費量以下である場合に、空調分電力消費量を当該差分だけ減らす。一方、補正部16は、対象時間帯が活動時間帯に含まれず、かつ、対象電力消費量が推定値の総和よりも小さく、かつ、対象電力消費量と推定値の総和との差分が空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、空調分電力消費量を0に減らすとともに、活動分電力消費量を超過量だけ減らす。
The reasons why the target power consumption becomes smaller than the sum of the estimated values during times other than the active hours are firstly that the power consumption for air conditioning is overestimated, and secondly, the power consumption of other equipment It is possible to implement energy saving actions against Therefore, the
補正部16の補正により、計測された実際の電力消費量と、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の総和とを一致させることができる。
The correction by the
<J.電力消費量の分解精度の検証結果>
異なる5つの建物A~Eについて、分析装置100によって推定および補正されたベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量と実測値とを比較することにより、電力消費量の3用途への分解精度の検証を行なった。
<J. Verification results of power consumption decomposition accuracy>
By comparing the base power consumption, activity power consumption, and air conditioning power consumption estimated and corrected by the
図11は、電力消費量の3用途への分解精度の検証結果を示す図である。図11において、(a)~(e)は、それぞれ建物A~Eにおける、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の推定値と実測値とを比較結果を示す。なお、図11(a)~(e)において、上段には、ベース電力消費量の推定値と実測値との比較結果が示され、中段には、活動分電力消費量の推定値と実測値との比較結果が示され、下段には、空調分電力消費量の推定値と実測値との比較結果が示される。なお、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の推定値は、補正部16によって適宜補正されている。
FIG. 11 is a diagram showing the verification results of the accuracy of decomposition of power consumption into three uses. In FIG. 11, (a) to (e) show the results of comparing estimated values and actual values of base power consumption, activity power consumption, and air conditioning power consumption in buildings A to E, respectively. In addition, in FIGS. 11(a) to (e), the upper row shows the comparison results between the estimated value and the actual measured value of the base power consumption, and the middle row shows the estimated value and the actual measured value of the activity power consumption. The comparison result between the estimated value and the actual value of the air conditioning power consumption is shown in the lower row. Note that the estimated values of the base power consumption, the activity power consumption, and the air conditioning power consumption are appropriately corrected by the
図12は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の各々の推定値と実測値との誤差の平均値を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing average values of errors between estimated values and actual measured values of base power consumption, activity power consumption, and air conditioning power consumption.
図11および図12に示されるように、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量の各々の推定値と実測値との誤差は15%以下となっている。このことから、電力消費量の3用途への分解は、精度良く行なわれている。 As shown in FIGS. 11 and 12, the errors between the estimated values and the actual measurements of each of the base power consumption, activity power consumption, and air conditioning power consumption are 15% or less. From this, the breakdown of power consumption into three uses is performed with high accuracy.
<K.提案情報の生成処理>
提案情報生成部17は、例えば次のような第1~第3提案情報を生成する。
<K. Proposal information generation process>
The proposal
第1提案情報は、空調機の稼働が必要でない外気温において稼働している空調機を停止させた際に見込める省エネルギー量(以下、「第1省エネルギー量」と称する。)を示す。 The first proposal information indicates the amount of energy saved (hereinafter referred to as the "first amount of energy saved") when an air conditioner that is operating at an outside temperature where the air conditioner does not need to be operated is stopped.
第2提案情報は、外気温に対して過剰運転している空調機を最適な運転に変更した際に見込める省エネルギー量(以下、「第2省エネルギー量」と称する。)を示す。 The second proposal information indicates the amount of energy savings (hereinafter referred to as "second amount of energy savings") that can be expected when the air conditioner, which is operating excessively with respect to the outside temperature, is changed to optimal operation.
第3提案情報は、夜間における電灯コンセントの消し忘れを防止した際に見込める省エネルギー量(以下、「第3省エネルギー量」と称する。)を示す。 The third proposal information indicates the amount of energy saved (hereinafter referred to as the "third amount of energy saved") that can be expected when it is prevented from forgetting to turn off the electric light outlet at night.
(K-1.第1提案情報の生成方法)
提案情報生成部17は、空調機の非稼働日の判定された日の9:00~17:00に含まれる時間帯の外気温を外気温データから抽出する。提案情報生成部17は、抽出された外気温データで示される複数の外気温における下位25%の外気温を暖房開始外気温として決定し、当該複数の外気温における上位25%の外気温を冷房開始外気温として決定する。提案情報生成部17は、暖房開始外気温から冷房開始外気温までの外気温度帯を、空調機の稼働が不要な空調不要温度帯として決定する。
(K-1. First proposal information generation method)
The proposal
提案情報生成部17は、分析対象期間において空調機の稼働日であると判定された日を対象日として特定し、さらに、対象日において、外気温が空調不要温度帯に属する時間帯を対象時間帯として特定する。提案情報生成部17は、これらの対象日の対象時間帯に対して推定部15によって推定された空調分電力消費量の合計値を第1省エネルギー量として計算する。そして、提案情報生成部17は、計算された第1省エネルギー量を示す第1提案情報を生成する。
The proposal
(K-2.第2提案情報の生成方法)
提案情報生成部17は、上記と同じ方法により、暖房開始外気温および冷房開始外気温を決定する。提案情報生成部17は、暖房開始外気温以下の外気温に対応する時間帯を対象時間帯として推定された空調分電力消費量のデータを暖房外気温帯データとして抽出する。提案情報生成部17は、冷房開始外気温以上の外気温に対応する時間帯を対象時間帯として推定された空調分電力消費量のデータを冷房外気温帯データとして抽出する。
(K-2. Method of generating second proposal information)
The proposal
提案情報生成部17は、暖房外気温帯データに対してロバスト回帰を適用する。ロバスト回帰とは、線形回帰に外れ値検定を付加した手法である。ロバスト回帰を適用することにより、外れ値を判定するための閾値をデータのばらつきから自動的に設定することができる。提案情報生成部17は、設定された閾値を用いて、暖房外気温帯データを正常データと異常データとに分類する。提案情報生成部17は、異常データと閾値との差分の合計を、暖房運転時における第2省エネルギー量として計算する。
The proposal
同様に、提案情報生成部17は、冷房外気温帯データに対してロバスト回帰を適用する。提案情報生成部17は、ロバスト回帰により設定された閾値を用いて、冷房外気温帯データを正常データと異常データとに分類する。提案情報生成部17は、異常データと閾値との差分の合計を、冷房運転時における第2省エネルギー量として計算する。
Similarly, the proposal
提案情報生成部17は、計算された暖房運転時および冷房運転時における第2省エネルギー量を示す第2提案情報を生成する。
The proposal
(K-3.第3提案情報の生成方法)
提案情報生成部17は、活動時間帯以外の時間帯を対象時間帯として推定された活動分電力消費量のデータを夜間活動データとして抽出する。提案情報生成部17は、(K-2.第2提案情報の生成方法)と同じ方法により、夜間活動データに対してロバスト回帰を適用する。提案情報生成部17は、ロバスト回帰により設定された閾値を用いて、夜間活動データを正常データと異常データとに分類する。提案情報生成部17は、異常データと閾値との差分の合計を第3省エネルギー量として計算する。提案情報生成部17は、計算された第3省エネルギー量を示す第3提案情報を生成する。
(K-3. Third proposal information generation method)
The proposal
<L.変形例>
上記の説明では、分析装置100に提案情報生成部17が備えられるものとした。しかしながら、提案情報生成部17は、分析装置100と通信可能に接続された情報処理装置に備えられていてもよい。この場合、情報処理装置は、分析装置100から、分析対象期間内の各時間帯のベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量を取得し、取得したデータを用いて提案情報を生成すればよい。
<L. Modified example>
In the above description, it is assumed that the
提案情報生成部17が上記の第1提案情報および第2提案情報の少なくとも一方のみを生成する場合、推定部15は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量のうち空調分電力消費量のみを推定してもよい。提案情報生成部17が上記の第3提案情報のみを生成する場合、推定部15は、ベース電力消費量、活動分電力消費量および空調分電力消費量のうちベース電力消費量および活動分電力消費量のみを推定してもよい。
When the proposal
図1に示す例では、スマートメータ210、サーバ装置300および分析装置100がネットワークを介して互いにデータの遣り取りを行なうものとした。しかしながら、スマートメータ210、サーバ装置300および分析装置100間のデータの遣り取りの方法は、図1に示す例に限定されない。例えば、サーバ装置300は、ネットワークを介さずにスマートメータ210から電力量データを直接取得してもよい。また、分析装置100は、ネットワークを介さずにサーバ装置300に接続され、サーバ装置300から建物200の電力量データを直接取得してもよい。
In the example shown in FIG. 1,
<M.まとめ>
以上のように、建物200の電力消費状態を分析する分析装置100は、取得部10と、判定部14と、推定部15とを備える。取得部10は、分析対象期間における建物200の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データ12を取得する。判定部14は、分析対象期間に含まれる各日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する。推定部15は、電力量データ12のうち非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における建物の用途別の電力消費量を推定する。判定部14は、電力量データ12の中から、1日における時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出する。判定部14は、分析対象期間に含まれる各日について、訓練データと電力量データ12のうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が稼働日および非稼働日のいずれであるかを決定する。
<M. Summary>
As described above, the
上記の構成によれば、訓練データは、1日における時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータである。そのため、訓練データは、空調機が稼働されていない日である可能性が高い日のデータに対応する。従って、訓練データと判定対象データとの比較結果に基づいて、分析対象期間に含まれる各日を空調機の稼働日および非稼働日のいずれかに精度良く判定できる。その結果、電力量データ12の中から、空調機の非稼働日に対応するデータをできるだけ多くかつ精度良く抽出することができる。これにより、空調機の非稼働日の電力消費量が精度良く特定され、特定された電力消費量を用いて建物200の用途別の電力消費量を精度良く分析できる。
According to the above configuration, the training data is data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each time period in one day is the lower predetermined number of days. Therefore, the training data corresponds to data on days when the air conditioner is likely not in operation. Therefore, based on the comparison result between the training data and the determination target data, it is possible to accurately determine each day included in the analysis target period as either an operating day or a non-operating day for the air conditioner. As a result, as much data as possible corresponding to days when the air conditioner is not in operation can be extracted from the
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the scope and meanings equivalent to the claims are included.
10 取得部、11 記憶部、12 電力量データ、13 外気温データ、14 判定部、15 推定部、16 補正部、17 提案情報生成部、30,31 単位データ、33 回帰曲線、100 分析装置、101 プロセッサ、102 ROM、103 RAM、104 HDD、105 通信IF、106 操作キー、107 電源回路、108 ディスプレイ、110 プログラム、200 建物、210 スマートメータ、220 機器、300 サーバ装置、SYS システム。 10 acquisition unit, 11 storage unit, 12 electric energy data, 13 outside temperature data, 14 determination unit, 15 estimation unit, 16 correction unit, 17 proposal information generation unit, 30, 31 unit data, 33 regression curve, 100 analysis device, 101 processor, 102 ROM, 103 RAM, 104 HDD, 105 communication IF, 106 operation keys, 107 power supply circuit, 108 display, 110 program, 200 building, 210 smart meter, 220 equipment, 300 server device, SYS system.
Claims (10)
分析対象期間における前記建物の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データを取得する取得部と、
前記分析対象期間に含まれる各日が空調機の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定する判定部と、
前記電力量データのうち前記非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、前記分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における前記建物の用途別の電力消費量を推定する推定部とを備え、
前記判定部は、
前記電力量データの中から、1日における前記時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出し、
前記分析対象期間に含まれる各日について、前記訓練データと前記電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が前記稼働日および前記非稼働日のいずれであるかを決定する、分析装置。 An analysis device that analyzes the power consumption state of a building,
an acquisition unit that acquires power amount data indicating power consumption measured for each time zone of the building during the analysis target period;
a determination unit that determines whether each day included in the analysis target period is an operating day or a non-operating day of the air conditioner;
An estimating unit that estimates the power consumption of each use of the building during the target time period on the target day included in the analysis target period based on non-working day data that is data on the non-working days among the power amount data. and
The determination unit includes:
From the power amount data, data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each time period in one day is a lower predetermined number of days is extracted as training data;
For each day included in the analysis target period, based on the comparison result between the training data and the judgment target data that is the data for that day among the electricity amount data, it is determined whether the day is the working day or the non-working day. Analyzer to determine which one.
前記訓練データの後に前記判定対象データを結合した時系列データであるテストデータを作成し、
変化点検出アルゴリズムを用いて、前記テストデータにおける各時点の変化点スコアを計算し、
前記テストデータのうち前記訓練データに対応する時点の第1変化点スコアと、前記テストデータのうち前記判定対象データに対応する時点の第2変化点スコアとが等価か否かを検定により判定し、前記第1変化点スコアと前記第2変化点スコアとが等価である場合に、前記判定対象データに対応する日が非稼働日であると決定し、前記第1変化点スコアと前記第2変化点スコアとが等価でない場合に、前記判定対象データに対応する日が稼働日であると決定する、請求項1に記載の分析装置。 The determination unit includes:
Create test data that is time series data that combines the judgment target data after the training data,
calculating a change point score at each time point in the test data using a change point detection algorithm;
It is determined by a test whether a first change point score at a time point corresponding to the training data among the test data and a second change point score at a time point corresponding to the determination target data among the test data are equivalent. , when the first change point score and the second change point score are equivalent, it is determined that the day corresponding to the determination target data is a non-working day, and the first change point score and the second change point score are equal. The analysis device according to claim 1, which determines that a day corresponding to the determination target data is a working day if the change point scores are not equivalent.
前記対象日が前記非稼働日と判定された場合に、前記対象日の前記対象時間帯における空調用途の空調分電力消費量を0と推定し、
前記対象日が前記稼働日と判定された場合に、前記対象日における前記対象時間帯に計測された対象電力消費量から、前記非稼働日データから計算される、前記非稼働日における前記対象時間帯の電力消費量の代表値を差し引いた量を、前記対象日の前記対象時間帯における前記空調分電力消費量として推定する、請求項1から3のいずれか1項に記載の分析装置。 The estimation unit is
If the target day is determined to be the non-working day, the power consumption for air conditioning in the target time period on the target day is estimated to be 0,
When the target day is determined to be the working day, the target time on the non-working day is calculated from the target power consumption measured during the target time period on the target day and from the non-working day data. The analysis device according to any one of claims 1 to 3, wherein an amount obtained by subtracting a representative value of power consumption of a zone is estimated as the air conditioning power consumption in the target time period of the target day.
前記推定部は、
前記電力量データと前記外気温データとを用いて、外気温度帯毎の最小電力消費量を抽出し、
外気温を説明変数とし、抽出した最小電力消費量を目的変数とする回帰式を計算し、
前記回帰式と前記対象日の前記対象時間帯における外気温とに基づいて、前記対象日の前記対象時間帯におけるベース電力消費量を推定する、請求項4に記載の分析装置。 The acquisition unit further acquires outside temperature data indicating the outside temperature for each time zone in the area including the building during the analysis target period,
The estimation unit is
Extracting the minimum power consumption for each outside temperature zone using the power amount data and the outside temperature data,
Calculate a regression equation with outside temperature as the explanatory variable and the extracted minimum power consumption as the objective variable,
The analysis device according to claim 4, wherein the base power consumption amount in the target time period on the target day is estimated based on the regression equation and the outside temperature in the target time zone on the target day.
前記非稼働日データから計算される、前記非稼働日における前記対象時間帯の電力消費量の代表値から、前記非稼働日における前記対象時間帯における前記ベース電力消費量の代表値を差し引いた量を、前記対象時間帯における人間活動に起因する用途の活動分電力消費量として推定する、請求項5に記載の分析装置。 The estimation unit is
The amount obtained by subtracting the representative value of the base power consumption in the target time period on the non-working day from the representative value of the power consumption in the target time period on the non-working day, which is calculated from the non-working day data. The analysis device according to claim 5, wherein is estimated as the activity-based power consumption amount of a use caused by human activity in the target time period.
前記補正部は、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれ、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも大きい場合に、前記空調分電力消費量を前記差分だけ増やし、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれ、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも小さく、かつ、前記差分が前記空調分電力消費量以下である場合に、前記空調分電力消費量を前記差分だけ減らし、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれ、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも小さく、かつ、前記差分が前記空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、前記空調分電力消費量を0に減らすとともに、前記活動分電力消費量を前記超過量だけ減らし、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれず、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも大きい場合に、前記活動分電力消費量を前記差分だけ増やし、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれず、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも小さく、かつ、前記差分が前記空調分電力消費量以下である場合に、前記空調分電力消費量を前記差分だけ減らし、
前記対象時間帯が前記活動時間帯に含まれず、かつ、前記対象電力消費量が前記総和よりも小さく、かつ、前記差分が前記空調分電力消費量よりも超過量だけ超える場合に、前記空調分電力消費量を0に減らすとともに、前記活動分電力消費量を前記超過量だけ減らす、請求項7に記載の分析装置。 An activity time period is determined in advance, which is a time period during which human activities are scheduled to take place in the building;
The correction unit is
If the target time period is included in the activity time period and the target power consumption is larger than the total sum, increase the air conditioning power consumption by the difference;
If the target time period is included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total sum, and the difference is less than or equal to the air conditioning power consumption, the air conditioning power consumption Reduce by the above difference,
If the target time period is included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total sum, and the difference exceeds the air conditioning power consumption by an excess amount, the air conditioning power consumption reducing the power consumption to 0 and reducing the power consumption of the activity by the excess amount;
If the target time period is not included in the activity time period and the target power consumption is larger than the total sum, increase the activity power consumption by the difference;
If the target time period is not included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total, and the difference is less than or equal to the air conditioning power consumption, the air conditioning power consumption Reduce by the above difference,
If the target time period is not included in the activity time period, the target power consumption is smaller than the total sum, and the difference exceeds the air conditioning power consumption by an excess amount, the air conditioning power consumption The analysis device according to claim 7, wherein the power consumption is reduced to 0 and the power consumption for the activity is reduced by the excess amount.
プロセッサが、分析対象期間における前記建物の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データを取得するステップと、
前記プロセッサが、前記分析対象期間に含まれる各日が空調の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定するステップと、
前記プロセッサが、前記電力量データのうち前記非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、前記分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における前記建物の用途別の電力消費量を推定するステップとを備え、
前記判定するステップは、
前記プロセッサが、前記電力量データの中から、1日における前記時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出するステップと、
前記プロセッサが、前記分析対象期間に含まれる各日について、前記訓練データと前記電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が前記稼働日および前記非稼働日のいずれであるかを決定するステップとを含む、推定方法。 An estimation method for estimating the power consumption state of a building,
a step in which the processor acquires power amount data indicating power consumption measured for each time period of the building in the analysis target period;
a step in which the processor determines whether each day included in the analysis target period is an air conditioning working day or a non-working day;
The processor calculates the power consumption by use of the building in the target time period of the target day included in the analysis target period based on the non-working day data that is the data of the non-working day among the power amount data. and a step of estimating,
The determining step includes:
a step in which the processor extracts, from the power amount data, data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each time period in one day is a lower predetermined number of days as training data;
For each day included in the analysis target period, the processor determines whether the day is the operating day or the and determining whether it is a non-working day.
前記推定方法は、
分析対象期間における前記建物の時間帯毎に計測された電力消費量を示す電力量データを取得するステップと、
前記分析対象期間に含まれる各日が空調の稼働日および非稼働日のいずれであるかを判定するステップと、
前記電力量データのうち前記非稼働日のデータである非稼働日データに基づいて、前記分析対象期間に含まれる対象日の対象時間帯における前記建物の用途別の電力消費量を推定するステップとを備え、
前記判定するステップは、
前記電力量データの中から、1日における前記時間帯毎に計測された電力消費量のうちの最大電力消費量が下位所定日数の日のデータを訓練データとして抽出するステップと、
前記分析対象期間に含まれる各日について、前記訓練データと前記電力量データのうち当該日のデータである判定対象データとの比較結果に基づいて、当該日が前記稼働日および前記非稼働日のいずれであるかを決定するステップとを含む、プログラム。 A program that causes a computer to execute an estimation method for estimating the power consumption state of a building,
The estimation method is
acquiring power amount data indicating power consumption measured for each time period of the building during the analysis target period;
determining whether each day included in the analysis target period is an air conditioning working day or a non-working day;
estimating power consumption by use of the building during a target time period on a target day included in the analysis target period based on non-working day data that is data on the non-working days among the power amount data; Equipped with
The determining step includes:
extracting, from the power amount data, data on days in which the maximum power consumption among the power consumption measured for each of the time periods in one day is a lower predetermined number of days as training data;
For each day included in the analysis target period, based on the comparison result between the training data and the judgment target data that is the data for that day among the electricity amount data, it is determined whether the day is the working day or the non-working day. and determining whether the program is a program.
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