CN103918159A - 能源管理装置 - Google Patents

Abstract

能源管理装置包括：评价部，其对由获取部获取的消耗电力量和通过设定部设定的目标值进行比较；存储部，其存储用于决定多个电气负载的动作的多个控制表；输入部，其用于输入选择控制表的条件，以及选择部，其与条件相应地选择控制表。控制表是对多个控制内容分别赋予了选择顺序的数据表。在消耗电力量的总和超过了目标值的情况下，选择部使指示部依照对控制内容赋予的选择顺序执行控制内容直到消耗电力量的总和成为目标值以下为止。

Description

能源管理装置

技术领域

本发明涉及一种用于以节能为目的对配置在设施空间中的多个电气负载的动作进行管理的能源管理装置。

背景技术

近年来，二氧化碳的排放量削减、发电用资源有限度等问题浮出水面，对需求者的节能要求压力不断提高。因此，要求需求者协作节电。然而，在能源管理的专家不常驻的设施(店铺、中小办公室、饭店等)中，只有不具有充分知识的设施负责人，即使委托给设施负责人也难以适当地实施能源管理。

因此，考虑不是用数值向用户示出消耗电力量，而是用百分率向用户示出消耗电力量的削减率，只让用户进行削减率的选择。例如，以削减5％、削减10％这样的形式示出削减率，让用户选择削减率。如果采用该技术，则即使是对于能源管理不具有充分知识的用户也能够直观地进行能源管理以实现所需的削减率。

然而，在设施空间中，使用很多调节如照度、温度那样设施空间的环境的装置，这种装置与舒适性密切相关。即，节能与舒适性具有相反的关系。例如，如果为了削减10％的消耗电力量(消耗能源)而熄灭营业时间中的照明设备，则照度不足而有损舒适性。

因此，要求在舒适性的允许范围内进行消耗电力量的削减。即，对于消耗电力量而言，需要限制电气负载的动作，使得舒适性不是最大但处于允许范围。以前提出了通过这样调节电气负载的动作来降低消耗电力量的技术(例如参照日本专利申请公开号2009-240054(以下称为“文献1”))。

然而，文献1所记载的技术只是在预想为消耗电力量的峰值超过设定的基准值时限制电气负载的动作，无法实现用户指定的削减率。另外，该技术的目的在于将30分钟的累计电力量抑制为合同电力以下，因此控制电气负载的方法不变，不能说充分考虑了上述那样的舒适性。

另一方面，对于设施空间，多数情况下空间内的人数随着时间而变化，并且空间内的每个位置的用途不同，因此舒适性的条件根据时间、位置而变化。因此，希望在实施节能时也考虑舒适性的条件变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能源管理装置，其通过考虑设施空间中与时间、位置相应的舒适性来控制电气负载的动作而兼顾节能和舒适性。

本发明的能源管理装置具备获取部(12)、设定部(11)、评价部(13)、指示部(14)、存储部(15)、输入部(17)以及选择部(16)。获取部(12)构成为按每个分区获取在设施空间中对多个分区分别设定的多个电气负载(20)的消耗电力量。设定部(11)构成为设定在上述设施空间中需削减电力量的目标值。评价部(13)构成为对由上述获取部(12)获取的消耗电力量的总和和通过上述设定部(11)设定的目标值进行比较。指示部(14)构成为以上述分区为单位对上述多个电气负载(20)指示用于降低消耗电力量的动作。存储部(15)保存用于决定上述多个电气负载(20)的动作的多个控制表以及与该多个控制表分别相对应的多个条件。输入部(17)构成为输入用于从上述存储部(15)选择控制表的条件。选择部(16)构成为从上述存储部(15)选择与通过上述输入部(17)输入的条件对应的控制表。上述多个控制表分别包含多个控制内容以及对该多个控制内容分别赋予的多个选择顺序，上述多个控制内容规定上述指示部(14)按每个分区向电气负载(20)指示的动作。上述选择部(16)构成为在上述评价部(13)的比较结果中消耗电力量的总和超过上述目标值的情况下，使上述指示部(14)依照上述控制表的选择顺序执行该控制表的控制内容直到消耗电力量的总和成为上述目标值以下为止。

在一个实施方式中，能源管理装置还具备变更部(18)，能够按每个上述分区个别地变更上述多个电气负载(20)的动作。变更部(18)构成为在上述电气负载(20)的动作被变更时将上述控制表中的控制内容的选择顺序向低地位侧变更。

根据本发明，具有以下的优点，通过考虑设施空间中与时间、位置相应的舒适性来控制电气负载的动作，能够兼顾节能和舒适性。

附图说明

更详细地记述本发明的优选实施方式。与以下的详细记述和附图关联地更好地理解本发明的其他特征和优点。

图1是表示实施方式的框图。

图2是该实施方式的动作说明图。

图3是表示该实施方式的动作例子的图。

具体实施方式

以下说明的实施方式以在处理食品的超市那样的设施空间中降低由电气负载消耗的电力量的情况为例子进行说明。其中，设施空间并不限于食品超市，也可以是便利店、百货店、店铺大楼那样的其他商业设施、旅馆那样的住宿设施、医院、护理设施那样的医疗设施、办公大楼等。

以指示电气负载的动作使得能够达到用户设定的与消耗电力的削减有关的目标值为目的而使用能源管理装置。因而，如图1所示，能源管理装置10具备用于由用户设定消耗电力的目标值的设定部11。例如，能源管理装置10具有可变的目标值，用户通过设定部设定目标值。另外，能源管理装置10具备：获取部12，其构成为为了监视多个电气负载20实际使用的电力量，经由多个测量部30分别获取多个电气负载的消耗电力量。在设置于能源管理装置10的评价部13中将由获取部12获取的消耗电力量与消耗电力的目标值进行比较，根据评价部13的评价结果和通过后述的选择部16选择出的控制表151，从指示部14指示多个电气负载20的动作。

如以下说明的那样，在设施空间中配置多个电气负载20。例如，设施空间被分割为多个分区，多个电气负载20分别被设定(分配)在该多个分区中。例如，向多个分区分别分配至少一种电气负载20。针对配置了电气负载20的每个位置(实质上为相同环境的位置)，统一地控制相同种类的电气设备。即，在相同的位置配置有相同种类的多个电气设备的情况下，进行统一控制使得这些电气设备进行相同的动作。以下，将统一控制的多个电气设备作为一个分区的电气负载20来处理。通常，将一个分区的电气负载20连接在通过配电盘分支出的一个分支线上。因而，通过对每个分支线测量消耗电力量，能够对每个分区测量电气负载20的消耗电力量。其中，并不必须将电气负载20按每个分区与分支线连接，可以将多个分区的电气负载20与一个分支线连接，相反也可以将一个分区的电气负载20与多个分支线连接。本发明的电气负载例如包含至少一个电气设备。

指示部14依照在设置于能源管理装置10的存储部15中设定的控制表151所规定的控制顺序(将在后面具体说明)来指示电气负载20的动作。存储部15存储多种控制表151，使选择条件与各控制表151对应。另外，能源管理装置10具备：选择部16，其构成为将从输入部17提供的条件与存储在存储部15中的选择条件对照。选择部16在存在与从输入部17提供的条件一致的选择条件的情况下，从存储部15抽出与该选择条件对应的控制表151。将在后面说明控制表151的详细。

另外，虽然能够用电力量的数值表示与消耗电力的削减有关的目标值，但在用实际的数值表示电力量的情况下，需要由用户自身进行调查过去的电力量的数值而适当地设定目标值的操作。认为这样的操作除了麻烦以外，错误设定目标值的可能性也变高。即，对于利用设施空间的普通的用户来说，使用电力量的数值设定目标值并不容易。

另外，近来在公共机关示出二氧化碳的减排的目标值、使用电力量的削减目标值的情况下使用百分率，因此如果能够用百分率设定目标值，则对于用户来说容易进行目标值的设定，错误设定目标值的可能性也降低。其中，获取部12获取电力量，因此在用百分率表示目标值时，为了在评价部13中进行比较，需要将百分率换算为电力量。换言之，需要与目标值对应的电力量的基准值，能够通过将目标值与该基准值相乘来计算作为目标值的电力量，进行与由获取部12获取的消耗电力量的比较。

电力量的基准值简单地使用与设施空间的规模相应的标准值。即，通过使用如设施空间的柜台面积或电气负载的台数那样容易获取的参数，对这些参数应用预先准备的标准值，能够设定基准值。另外，在能够得到过去固定期间(例如一年)的消耗电力量或电费的情况下，也可以根据这样的过去的实际消耗决定基准值。在能源管理装置10的设置时由设置厂商设定这些基准值，因此用户能够不用在意基准值而进行基于百分率的目标值的设定。

设定部11具有从DIP开关、数字旋转开关、0～9数字键、触摸面板、保存从其他装置指示的设定内容的存储器开关等中选择出的结构。在对设定部11使用存储器开关的情况下，需要用于将其他装置与能源管理装置10连接的接口装置(未图示)。接口装置可以是USB(通用串行总线)那样的公知的规格。

电气负载20经由控制器21与能源管理装置10连接，通过向控制器21提供来自指示部14的指示，控制器21与指示相应地控制电气负载20。例如，如果电气负载20是能够调光的至少一个照明设备，则控制器21在从指示部14接受了调光的指示时，向对应的电气负载20(照明设备)提供用于调光的信号。另外，如果电气负载20是空调设备，则控制器21在从指示部14接受了温度的指示时，向对应的电气负载20提供调节温度的信号。总之，控制器21具备将作为消息从能源管理装置10提供的指示变换为用于决定对应的电气负载20的动作的信号的功能。此外，在电气负载20具备接收来自能源管理装置10的消息的功能的情况下，能够省略控制器21。

评价部13将由获取部12获取的消耗电力量的总和与在设定部11设定的目标值(根据目标值求出的电力量)进行比较，在消耗电力量的总和超过目标值的情况下，向选择部16进行通知。另一方面，在由获取部12获取的消耗电力量的总和为目标值以下的情况下，原则上不向选择部16进行通知而维持电气负载20的动作。

在此，考虑获取部12连续(例如每一秒)地获取消耗电力量的总和，但能源管理装置10不需要跟踪消耗电力量的微小变动。因此，获取部12每隔规定时间(从1分钟、5分钟、30分钟、1小时等中选择)间歇地获取消耗电力量即可。如果获取部12每隔5分钟获取消耗电力量，则评价部13也每隔5分钟将消耗电力量的总和与目标值进行比较。

但是，以更长的期间(例如一日、一周、一个月、一年等)为单位来判断消耗电力量最终是否达到目标值。例如，在以一日为单位判断是否达到目标值的情况下，在一日的期间对由获取部12获取的消耗电力量进行累计，将累计的结果与基准值进行比较即可。

另外，为了达到用户所设定的消耗电力量的目标值，需要从多个电气负载20中选择成为控制对象的电气负载20，并且向选择出的电气负载20指示用于降低消耗电力量的适当的动作。为了达到消耗电力量的目标值，考虑将全部的电气负载20的消耗电力量一律降低以符合目标值。然而，多数情况下消耗电力量与舒适性具有相反的关系，因此在将消耗电力量一律降低时，舒适性也同样地受损的可能性变高。因此，如果设施空间是店铺，则柜台的舒适性同样地受损，结果是有可能损害召客力。

例如，假设设施空间是食品超市，电气负载20是调节照度环境的照明设备和调节温度环境的空调设备。在该条件下，在来客多的繁忙时柜台的照度比通常低的情况、或在外部气温高的夏季柜台的气温比通常高的情况下，有损顾客的舒适性。但是，如果是来客少的闲散时，则即使柜台的照度比通常低也有可能被允许，另外来自人的散热量少，因此在柜台的气温比通常高的情况下，也有可能被允许。

如果电气负载20是柜台的照明设备，则在营业时间以外，通常点亮长明灯即可，另外认为在闲散时即使与繁忙时相比降低照度，产生不满的可能性也少。

另外，对于设施空间的工作人员，能够视为对舒适性的允许范围比顾客大，因此能够使只有工作人员进行作业的位置的照度、气温与柜台的照度、气温不同。

如从上述的例子能够理解的那样，在设施空间中，根据电气负载20的种类、利用电气负载20的位置、使用电气负载20的时间段、外部环境等条件，用于降低消耗电力量的动作不同。因而，如果着眼于在设施空间中存在与位置、目的相应的许多个电气负载20的情况，则可以认为能够抑制伴随消耗电力量的降低而产生的舒适性的降低。为了实现该思想，本实施方式的能源管理装置10具备用于选择电气负载20的种类和动作的控制表151。

在存储部15中登记多个控制表151，使条件与各控制表151对应。在本实施方式中，用利用电气负载20的位置、时间段、室外环境、控制性能这四种参数来规定与控制表151对应的条件。其中，与设施空间的用途、规格相应地适当地决定用于规定条件的参数。为了从存储在存储部15中的多个控制表151中选择符合条件的控制表151，能源管理装置10具备输入部17。为了向选择部16提供条件而设置输入部17。由用户或能源管理装置10的施工者登记在输入部17设定的条件即可。对于时间段、室外环境，如果设定了与繁忙时、闲散时、营业外、夏季、冬季、白天、晚上等对应的日期时间，则使用由内置时钟计时的日期时间来判断条件。此外，在能够连接适当的传感器的情况下，也能够使用传感器的输出来判断条件。

以下，为了举例进行说明，将照明设备和空调设备这两种设想为电气负载20，将柜台和操作间这两个地方设想为位置。另外，时间段大致分为营业中和营业外两类，进一步，营业中分为顾客数比较多的繁忙时和顾客数比较少的闲散时两类。对于室外环境，针对空调设备分为夏季和冬季两类，针对照明设备分为白天和夜间两类。并且，控制性能是与电气负载20的规格相应的同控制内容相关联的项目。例如，在照明设备的控制性能中有可否调光，在进行照明设备的调光的情况下，如果照明设备能够调光，则向照明设备提供调光信号，如果照明设备不能调光，则熄灭一部分照明设备。

在表1～表4中示出控制表151的例子。控制表151是登记了使降低消耗电力量时的控制对象即电气负载20与电气负载20的动作相对应的控制内容的数据表，在一个控制表151中包含多个控制内容。另外，对包含于控制表151的控制内容设定选择顺序(相当于上述的控制顺序)，选择部16在评价部13的评价结果没有达到目标值时，依照选择顺序按顺序选择控制内容，使指示部14执行控制内容。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

表1和表3是只根据舒适度决定选择顺序的情况下的控制表151。表2和表4是根据舒适度和节能效果双方决定选择顺序的情况下的控制表151。在表1～表4中，向控制表151的对象分区分配两种电气负载20(即空调负载和照明负载)。空调负载可以是对象分区专用的至少一个空调设备，或者也可以是能够对每个分区控制设施空间的空调的中央空调系统。

在表1的选择顺序1中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出例如是额定输出(100％)。第一温度例如是作为舒适温度的26℃。在选择顺序2中，空调负载的设定温度是用于使空调负载以比选择顺序1的消耗电力低的消耗电力进行运转的第二温度，照明负载的光输出例如是额定输出。在表1的例子中，第二温度是28℃。在选择顺序3中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出是比选择顺序1和2的消耗电力低的第一调光输出。在表1的例子中，第一调光输出是75％。在选择顺序4中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出是比第一调光输出低的第二调光输出。在表1的例子中，第二调光输出是50％。

在表3的选择顺序1中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出例如是额定输出。在选择顺序2中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是第一调光输出。在选择顺序3中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是第二调光输出。在选择顺序4中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出是第二调光输出。

在表2的选择顺序1中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出例如是额定输出。在选择顺序2中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是额定输出。在选择顺序3中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是第一调光输出。在选择顺序4中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是第二调光输出。

在表4的选择顺序1中，空调负载例如是关闭，照明负载的光输出例如是第二调光输出。在选择顺序2中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出是第二调光输出。在选择顺序3中，空调负载的设定温度是第二温度，照明负载的光输出是第一调光输出。在选择顺序4中，空调负载的设定温度是第一温度，照明负载的光输出是第一调光输出。

在采用表1～表4所示的控制表151的情况下，在存储部15中登记表1、表3所示的控制表151和表2、表4所示的控制表151中的任意一个。在此，舒适度和效果是针对使用电气负载20的条件(位置、时间段、室外环境、控制性能)和控制内容(电气负载、动作)的组合预先适当设定的值。通过预先设定舒适度和效果，如果决定了是只考虑舒适度还是组合地考虑舒适度和节能效果，则能够自动地决定控制表151中的选择顺序。

例如，在制作表1～表4的控制表151时，如果如表5、表6所示那样控制内容、舒适度和效果对应，则能够使用表5、表6自动地生成控制表151。

[表5]

[表6]

此外，在生成表2、表4时，通过使用将舒适度和效果相加所得的值来决定考虑舒适度和效果双方的选择顺序。预先作成如表5和表6那样对舒适度和效果进行评分所得的数据并登记在存储部15中。如果将这样的数据设定到存储部15中，则用户只要选择是只考虑舒适度还是考虑舒适度和效果双方，就能够自动地生成表1～表4所示的控制表151。

实现能源管理装置10的硬件要素主要使用微型计算机。另外，执行用于使微型计算机作为具备上述功能的能源管理装置10动作的程序。在图2中汇总记载该程序的动作步骤。上述的动作是本实施方式的主要部分的动作，在图2中也包含主要部分以外的动作。

即，在能源管理装置10动作时，获取部12每隔规定时间间歇地获取电气负载20的每个分区的消耗电力量(S1)，求出由获取部12获取的消耗电力量的合计(S2)。进一步，获取部12对消耗电力量的合计进行累计(S3)，根据消耗电力量的累计值预测规定时间后的累计电力量(S4)。步骤S4中的预测可以与需求控制中的预测同样地是线性预测。例如通过将过去的规定时间(例如30分钟)内的消耗电力量的动向延长，来预测时间(例如5分钟)后的累计电力量。

接着，在评价部13中，对通过设定部11设定的目标值和由获取部12预测的累计电力量进行比较(S5)。在此，评价部13不只是比较是否达到目标值，在达到了目标值的情况下，还对达到的程度进行评价。即，在达到了目标值的情况下，求出目标值与累计电力量之间的差，如果该差是规定的阈值以上，则判断为容易达到目标值。

在步骤S5中判断为没有达到目标值的情况下(S5：“没有达到”)，如上述的动作那样，选择部16选择用于促进节能的控制表151(S6)，指示部14依照选择出的控制表151来指示电气负载20的动作(S7)。另一方面，在步骤S5中判断为容易达到目标值的情况下(S5：“达到2”)，能够认为也可以提高舒适性，因此使用由选择部16选择的控制表151(S8)，将选择顺序设为倒序来指示电气负载20的动作(S9)。此外，在步骤S5中判断为虽然达到目标值但没有余裕的情况下(S5：“达到1”)，不变更电气负载20的动作而转移到以后的处理。

然后，在经过已预测了累计电力量的时间时(S10：“是”)，获取部12将累计电力量复位为零(S11)。另外，到成为获取部12下一次获取消耗电力量的时间为止待机(S12)。

如以上说明的那样，通过重复进行图2所示的动作来控制电气负载20的动作以达到用户所设定的目标值。在图3中示出进行这样的控制的情况下的累计电力量的推移。

图3示出一日的累计电力量的推移，(1)是通过测量部30测量出的实测值，(2)是作为目标值设定的累计电力值。在上述的例子中，示出了分为繁忙时、闲散时、营业外的动作，但在图3所示的例子中，每隔六个小时选择所使用的控制表151。在图示的例子中，在控制开始的时刻(当日的12：00)，实测值超过目标值，但在翌日的12：00达到目标值。这样，通过与位置、时间段等上述条件相应地选择控制表151并依照选择顺序控制各电气负载20的动作，能够达到目标值。

此外，在上述动作例子中，作为电气负载20示出了照明设备和空调设备，但在处理食品的超市中，多数情况下作为电气负载20而使用冷冻设备(包含冷藏设备)。因而，根据需要也考虑冷冻设备的消耗电力。与闲散时和繁忙时无关地，在营业时间中冷冻设备将蒸发温度保持为固定，在营业时间外，气温变化少且与白天相比气温降低，因此，如果是营业时间外，则能够将蒸发温度设定得高(例如提高1℃～2℃)。

另外，能源管理装置10依照选择出的控制表151自动地决定电气负载20的动作，因此还存在用户无法允许电气负载20的动作的情况。防备这样的情况，允许用户对每个分区个别地控制电气负载20。即，即使在由能源管理装置10指示了电气负载20的动作的状态下，也能够对每个分区个别地变更电气负载20的动作。

能源管理装置10也可以具备变更部18，在电气负载20的动作被变更的情况下，该变更部判断为用户不允许现状的动作而将控制表151中的该电气负载20的控制内容的选择顺序向低地位侧变更。在电气负载20的动作被变更时，变更部18将控制表151的选择顺序向低地位侧变更。通过该功能，在下一次选择了相同的控制表151时，降低了成为相同的控制内容的概率，结果是提高了用户的舒适性。即，通过设为能够动态地变更控制表151的选择顺序，能够得到与用户的喜好、现场的环境相应的控制表151。

针对若干个优选的实施方式说明了本发明，但对于本领域技术人员来说能够不脱离本发明的本来的精神和范围即权利要求地进行各种修正和变形。

Claims (2)

1.一种能源管理装置，其特征在于，具备：

获取部，其构成为按每个分区获取在设施空间中对多个分区分别设定的多个电气负载的消耗电力量；

设定部，其用于设定在上述设施空间中需削减电力量的目标值；

评价部，其构成为对由上述获取部获取的消耗电力量的总和和通过上述设定部设定的目标值进行比较；

指示部，其构成为以上述分区为单位对上述多个电气负载指示用于降低消耗电力量的动作；

存储部，其保存用于决定上述多个电气负载的动作的多个控制表以及与该多个控制表分别相对应的多个条件；

输入部，其构成为输入用于从上述存储部选择控制表的条件；以及

选择部，其构成为从上述存储部选择与通过上述输入部输入的条件相对应的控制表，

其中，上述多个控制表分别包含多个控制内容以及对该多个控制内容分别赋予的多个选择顺序，上述多个控制内容规定上述指示部按每个分区向电气负载指示的动作，

上述选择部构成为在上述评价部的比较结果中消耗电力量的总和超过上述目标值的情况下，使上述指示部依照上述控制表的选择顺序执行该控制表的控制内容直到消耗电力量的总和成为上述目标值以下为止。

2.根据权利要求1所述的能源管理装置，其特征在于，

能够按每个上述分区个别地变更上述多个电气负载的动作，

上述能源管理装置还具备变更部，该变更部构成为在上述电气负载的动作被变更时将上述控制表中的控制内容的选择顺序向低地位侧变更。