CN105393422B - 电力管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能恰当地应对负载设备的瞬间且急剧的耗电量变化并能有效利用电力的电力管理装置。因此，在对由多个负载设备(1)构成的负载设备群的电力进行管理的电力管理装置中，包括：分别对多个负载设备的耗电量的瞬时值进行检测的检测部(2)；分别对多个负载设备的耗电量的瞬时值进行预测的预测部(3)；对于多个负载设备分别计算检测部的检测值与预测部的预测值之间的差分的运算部(4)；基于由运算部算出的差分的正负来输出蓄电指令或放电指令的控制部(5)；以及基于从控制部输出的蓄电指令或放电指令来进行蓄电或放电的蓄放电装置(6)。

Description

电力管理装置
技术领域
本发明涉及电力管理装置。
背景技术
已知一种以往的电力管理装置，其包括：耗电量关联信息获取部，其获取包括对监视对象的建筑物中的需求控制产生影响的事件信息、过去需求值超过合同电力时的环境信息、气象条件的预报信息以及电力限制信息在内的耗电量关联信息；需求预测计算部，其基于该耗电量关联信息获取部所获取到的耗电量关联信息来计算需求预测信息；以及设备仪器控制部，其基于该需求预测计算部所算出的需求预测信息判定要控制动作的设备仪器，并向所连接的该建筑物的使用者所阅览的大楼信息管理服务器发送设备仪器的控制内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-193639号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
这里，特别在作为需求控制对象的负载设备是例如热轧厂等工厂的设备仪器的情况下，生产状况的变化、作业中的异常产生、或者从负载设备产生的再生电力等，会导致负载设备上的耗电量瞬间产生急剧变化。
然而，在专利文献1所示的以往的电力管理装置中，完全没有考虑因生产状况的变化、作业中的异常产生、或者从负载设备产生的再生电力等引起的负载设备的耗电量的瞬间的急剧变化。尤其是作业时的异常产生等难以事先预测，因此需求预测可能会与实际情况产生较大偏离。并且，这种需求预测与实际的偏离可能最终导致超过合同电力量。
此外，由于负载设备的耗电量会瞬间产生急剧变化，因此在增大安全余量来提高合同电量的情况下，在经济上并不划算，还可能导致能量利用效率变差。
本发明为了解决上述问题而完成，其获得一种能恰当应对负载设备的瞬间且急剧的耗电量变化并能高效地利用电力的电力管理装置。
解决技术问题所采用的技术方案
在本发明的电力管理装置中，对由多个负载设备构成的负载设备群的电力进行管理，其包括：分别对多个所述负载设备的耗电量的瞬时值进行检测的检测部；分别对多个所述负载设备的耗电量的瞬时值进行预测的预测部；对于多个所述负载设备分别计算所述检测部的检测值与所述预测部的预测值之间的差分的运算部；基于所述运算部算出的差分的正负来输出蓄电指令或放电指令的控制部；以及基于从所述控制部输出的蓄电指令或放电指令来进行蓄电或放电的蓄放电装置。
发明效果
在本发明的电力管理装置中，具有如下效果：能恰当地应对负载设备的瞬间且急剧的耗电量变化并能有效利用电力。
附图说明
图1是对应用了本发明实施方式1的电力管理装置的热轧厂的结构进行说明的图。
图2是示意性表示本发明实施方式1的电力管理装置的整体结构的框图。
图3是对本发明实施方式1的电力管理装置的负载设备的耗电量的实测值和预测值的差分、与从蓄放电装置控制部输出的蓄电指令/放电指令的关系进行说明的图。
图4是说明本发明的实施方式1所涉及的电力管理装置的动作的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明进行说明。各图中，相同的标号表示了相同或相当的部分，并适当简化或省略其重复说明。
实施方式1.
图1到图4是本发明实施方式1的图，图1是对应用了电力管理装置的热轧厂的结构进行说明的图，图2是示意性表示电力管理装置的整体结构的框图，图3是对电力管理装置中负载设备的耗电量的实测值以及预测值之间的差分与从蓄放电装置控制部输出的蓄电指令/放电指令的关系进行说明的图，图4是对电力管理装置的动作进行说明的图。
图1中，在提取轧制材料的再热炉10(Reheating Furnace:RF)的出口侧配置粗轧机20(Roughing Mills:RM)。粗轧机20的出口侧配置有切头剪30(Crop Shear:CS)。切头剪30的出口侧配置有精轧机40(Finishing Mills:FM)。精轧机40的出口侧配置有卷绕机50(Down Coiler:DC)
由再热炉10提取出的轧制材料首先由粗轧机20进行轧制。在经粗轧机20轧制后，利用切头剪30将钢板(轧制材料)的前端和尾端的废料剪断。接着，精轧机40将轧制材料轧制到产品板厚为止。之后，卷绕机50将轧制材料卷绕成盘卷状。
再热炉10以再热炉马达11为动力进行驱动。粗轧机20的轧制动作以粗轧机马达21为动力源。粗轧机马达21由粗轧机驱动装置22进行驱动。粗轧机驱动装置22通过调整提供给粗轧机马达21的电力来控制粗轧机马达21的动作。
切头剪30的动力源是切头剪马达31。精轧机40的轧制动作以精轧机马达41为动力源。精轧机马达41由精轧机驱动装置42进行驱动。精轧机驱动装置42通过对提供给精轧机马达41的电力进行调整来控制精轧机马达41的动作。
卷绕机50的动力源是卷绕机马达51。另外，在以上的热轧工艺中，利用冷却装置对轧制材料的重要部位进行适当冷却。为了向该冷却装置提供冷却水，设置有蓄水池60以及泵61。
在以上结构的热轧厂中，再热炉马达11、粗轧机马达21、切头剪马达31、精轧机马达41、卷绕机马达51、以及泵61是为了工厂的运转而消耗电力的负载设备1。负载设备1设置有多个。这些负载设备1被划分为由多个负载设备1构成的负载设备组。负载设备组可以设置有多个。
具体而言，在图1中，设置有多个再热炉马达11。并且，上述多个再热炉马达11构成一个负载设备群。此外，多个粗轧机马达21构成一个负载设备组。并且，多个精轧机马达41构成一个负载设备组，多个泵61也构成一个负载设备组。
对向如上述那样设置的多个负载设备1(负载设备组)提供的电力进行管理的电力管理装置采用图2所示的结构。图2中，对于多个负载设备1，实际消耗的电力的瞬间值分别由电力检测部2检测。电力预测部3对于多个负载设备分别预测耗电量的瞬间值。
由电力检测部2所检测的各负载设备1的耗电量的瞬间值(实测值)被输入到差分运算部4。此外，由电力预测部3所预测的各负载设备1的耗电量的瞬间值(预测值)也被输入到差分运算部4。差分运算部4对于各个负载设备1分别计算电力检测部2所检测到的实测值与电力预测部3所预测到的预测值之间的差分。这里，差分运算部4将电力预测部3的预测值与电力检测部2的实测值相减来计算差分值。即，对于各个负载设备1为(差分值)＝(预测值)-(实测值)
由差分运算部4算出的差分值被输入到蓄放电装置控制部5。蓄放电装置控制部5用于控制蓄放电装置6的蓄电动作和放电动作。蓄放电装置6由能进行蓄电和放电的二次电池或电容器构成。蓄放电装置6设置在每个负载设备组中。
此外，应用了本实施方式的电力管理装置的设施(热轧厂)中设置有分别向负载设备1提供电力的未图示的电源装置。各负载设备1利用由该电源装置提供的电力、以及由设置在每个负载设备组中的蓄放电装置6提供的电力来驱动。由电源装置提供给某一负载设备1的电力量基于电力预测部3对该负载设备1预测的耗电量的预测值来确保。
蓄放电装置控制部5基于由差分运算部4算出的差分值来输出对蓄放电装置6的蓄电指令或放电指令。蓄放电装置6基于来自蓄放电装置控制部5的蓄电指令或放电指令来进行从电源装置的蓄电或对负载设备1的放电(供电)的某一种。具体而言，基于由差分运算部4算出的差分值的正负来进行输出蓄放电装置控制部5的蓄电指令还是放电指令的判断。
图3示出由该蓄放电装置控制部5发送给蓄放电装置6的指令与差分运算部4所算出的差分值之间的关系。在由差分运算部4算出的差分值为正、即电力检测部2的实测值比电力预测部3的预测值小的情况下，蓄放电装置控制部5向蓄放电装置6输出蓄电指令。反过来，在由差分运算部4算出的差分值为负、即电力检测部2的实测值比电力预测部3的预测值大的情况下，蓄放电装置控制部5向蓄放电装置6输出放电指令。另外，在由差分运算部4算出的差分值为0、即电力检测部2的实测值与电力预测部3的预测值完全相等的情况下，蓄放电装置控制部5既不输出蓄电指令也不输出放电指令。
这里，如上所述，蓄放电装置6设置在每个负载设备组中。为此，蓄放电装置控制部5的蓄电指令或放电指令的输出也以负载设备组为单位来进行。即，蓄放电装置控制部5中，上述控制部基于由差分运算部4算出的差分值的每个负载设备组的总和来输出对该负载设备组的蓄放电装置6的蓄电指令或放电指令。
具体而言，对于某一负载设备组，在对于每个属于该负载设备组的负载设备1由差分运算部4算出的差分值的总和为正的情况下，蓄放电装置控制部5向该负载设备组的蓄放电装置6输出蓄电指令。该情况下，对于该负载设备组，来自电源装置的电力用于属于该负载设备组的各负载设备1的驱动和对该负载设备组的蓄放电装置6的蓄电。
此外，反过来，对于某一负载设备组，在对于每个属于该负载设备组的负载设备1由差分运算部4算出的差分值的总和为负的情况下，蓄放电装置控制部5向该负载设备组的蓄放电装置6输出放电指令。该情况下，属于该负载设备组的各负载设备1由来自电源装置的电力以及从该负载设备组的蓄放电装置6放出的电力来进行驱动。
在由差分运算部4算出的差分值为正、即电力检测部2的实测值比电力预测部3的预测值小的情况下，实际由负载设备1消耗的瞬时电量比设想由负载设备1消耗的瞬时电量要小即可。因此，由电源装置提供的电力产生剩余，因此蓄放电装置控制部5输出蓄电指令来使该剩余部分返回到对蓄放电装置6的蓄电中。
在由差分运算部4算出的差分值为负、即电力检测部2的实测值比电力预测部3的预测值大的情况下，实际由负载设备1消耗的瞬时电量比设想由负载设备1消耗的瞬时电量多。因此，由电源装置提供的电力可能会不足，因此蓄放电装置控制部5输出放电指令，从而能利用来自蓄放电装置6的电力对该不足量进行补偿。
另外，在由电力检测部2所检测到的负载设备1的耗电量为负的情况下，该负载设备1处于再生状态。即，该负载设备1处于不消耗电力、并且反过来从该负载设备1产生再生电力的状态。该情况下，无论电力预测部3中对该负载设备1的耗电量的预测值是多少，来自该负载设备1的再生电力量都能作为剩余电力储存在蓄放电装置6中。为此，蓄放电装置控制部5在基于由电力检测部2所检测到的实测值判断负载设备1处于再生状态的情况下，向蓄放电装置6输出蓄电指令。该情况下，也可以认为蓄放电装置控制部5起到再生能量控制部的作用。
从蓄放电装置控制部5输出到蓄放电装置6的蓄电指令以及放电指令的结果存储并积累在存储部7中。通过将存储在存储部7中的信息显示在显示部8中，从而能确认其内容。另外，作为存储在存储部7中的信息，除了蓄电指令以及放电指令的结果以外，还可以包括蓄放电装置6中的充放电循环次数、基于充放电循环次数的蓄放电装置6的寿命的推算值等。
显示部8除了显示存储在存储部7中的蓄电指令以及放电指令的结果等以外，还能显示由电力检测部2所检测到的负载设备1的瞬时耗电量的实测值、由电力预测部3算出的负载设备1的瞬时耗电量的预测值、由差分运算部4算出的实测值与预测值的差分值、以及负载设备1是否正在再生运行中(在正在再生运行的情况下为其再生电力量)等信息。此外，也可以将这些信息存储并积累在存储部中，从而能在显示部8中显示并确认过去的历史。
本实施方式的电力管理装置包括用于提高电力预测部3对各负载设备1的耗电量的预测精度的学习功能部9。学习功能部9基于由差分运算部4算出的电力检测部2的实测值与电力预测部3的预测值的差分值来计算用于使预测值更接近实测值的预测值的修正值α。
该修正值α例如通过使用最小二乘法，作为能使一定期间内的实测值与预测值的差分值的平方和最小的预测值的修正值而算出。另外，在学习功能部9中，也可以对电力预测部3所使用的耗电量预测算法的参数进行最优化，来使差分值达到最小。
学习功能部9中算出的修正值α被发送到电力预测部3。然后，电力预测部3利用该修正值α来进行之后各负载设备1的耗电量的预测。由此，将学习功能部9的学习结果反映到电力预测部3。通过如上述那样将学习功能部9算出的修正值α反映到电力预测部3，从而提高了电力预测部3的预测精度，能减小电力预测部3的预测值与负载设备1的实际耗电量的偏离。
参照图4再次说明上述结构的负载设备1的电力管理装置的动作。
首先，在图4的步骤S11中，电力预测部3计算负载设备1对瞬时耗电量的预测值，并发送该计算出的预测值。在接下来的步骤S12中，确认步骤S11中的预测值的计算和发送是否正常进行。在预测值的计算和发送未正常进行的情况下，返回到步骤S11，再次进行预测值的计算，或者前进至步骤S13并执行异常处理后，结束处理。
此外，在与上述步骤S11到步骤S13并行的步骤S21中，电力检测部2检测出负载设备1的瞬时耗电量的实测值，并发送该检测到的实测值。在接下来的步骤S22中，确认步骤S21中的实测值的检测和发送是否正常进行。在实测值的检测和发送未正常进行的情况下，返回到步骤S21，再次进行预测值的计算，或者前进至步骤S23并执行异常处理后，结束处理。
在步骤S12中确定正常进行预测值的计算和发送、且在步骤S22中确认正常进行实测值的计算以及发送的情况下，进入步骤S30。在该步骤S30中，差分运算部4将由电力预测部3发送的预测值与由电力检测部2发送的实测值相减，来计算差分值。
在接下来的步骤S31中，蓄放电装置控制部5对步骤S30中算出的差分值进行评价，判断差分值大于β，或是小于－β。这里，β是预先确定的判定阈值，且β≧0。该β对在预测值与实测值产生何种程度偏离的情况下，进行蓄放电装置6的蓄电或放电进行规定。β越大，所允许的(即蓄放电装置6的蓄电和放电都不进行)偏离程度越大。另外，上述蓄放电装置控制部5的动作相当于β＝0的情况。
在步骤S31中差分值比β大的情况下，进入步骤S32，蓄放电装置控制部5发送蓄电指令。另一方面，在步骤S31中差分值比-β小的情况下，进入步骤S33，蓄放电装置控制部5发送放电指令。在步骤S32、步骤S33之后进入步骤S34。在该步骤S34中，确认来自蓄放电装置控制部5的蓄电指令或放电指令的发送是否正常进行。
在正常进行蓄电指令或放电指令的发送的情况下，进入步骤S35，蓄放电装置6根据蓄电指令或放电指令进行蓄电或放电。在未正常进行蓄电指令或放电指令的发送的情况下，返回到步骤S32或步骤S33，再次进行蓄电指令或放电指令的计算，或者进入步骤S36并执行异常处理后，结束处理。
上述结构的电力管理装置包括：分别对多个负载设备1的耗电量的瞬时值进行检测的检测部、即电力检测部2；分别对多个负载设备的耗电量的瞬时值进行预测的预测部、即电力预测部3；对于多个负载设备，分别计算检测部的检测值与预测部的预测值的差分的运算部、即差分运算部4；基于由该运算部算出的差分的正负来输出蓄电指令或放电指令的控制部、即蓄放电装置控制部5；以及基于从该控制部输出的蓄电指令或放电指令来进行蓄电或放电的蓄放电装置6。
因此，在多个负载设备各自的瞬时耗电量产生变化时，若预测值与实测值产生偏离，则只要由电源装置提供的电力产生剩余，则将该剩余量储存在蓄放电装置6中，若由电源装置提供的电力不足，则利用来自蓄放电装置6的放电对该不足量进行补偿。
由此，能恰当地应对生产状况的变化、作业中的异常产生引起的负载设备的瞬间且急剧的耗电量变化，能高效地利用电力。
此外，蓄放电装置控制部5基于电力检测部2的检测值，在负载设备1为再生状态的情况下，向蓄放电装置6输出蓄电指令，从而能缓解负载设备变为再生状态时的耗电量变化，并能有效利用所产生的再生电力。
另外，蓄放电装置控制部5基于每个负载设备组的差分总和的正负来向该负载设备组的蓄放电装置6输出蓄电指令或放电指令，从而以由多个负载设备1构成的负载设备组为单位进行蓄电/放电的判断，能将各负载设备1上的耗电量的变化平滑化来进行处理。此外，与对各个负载设备1的每一个进行蓄电/放电的情况相比，能减少蓄放电装置6的充放电循环数，也有助于延长蓄放电装置6的寿命。
另外，通过预先将从蓄放电装置控制部5输出的蓄电指令和放电指令的结果等各种信息存储并积累在存储部7中，能够根据需要在显示部8中确认其内容，从而适用于在例如产生某种异常等之后对此时的状况进行事后分析的情况。
工业上的实用性
本发明能用于对由多个负载设备构成的负载设备组的电力进行管理的电力管理装置。
标号说明
1 负载设备
2 电力检测部
3 电力预测部
4 差分运算部
5 蓄放电装置控制部
6 蓄放电装置
7 存储部
8 显示部
9 学习功能部
10 再热炉
11 再热炉马达
20 粗轧机
21 粗轧机马达
22 粗轧机驱动装置
30 切头剪
31 切头剪马达
40 精轧机
41 精轧机马达
42 精轧机驱动装置
50 卷绕机
51 卷绕机马达
60 蓄水池
61 泵

Claims (5)

1.一种电力管理装置，对由多个负载设备构成的负载设备组的电力进行管理，其特征在于，包括：
分别对多个所述负载设备的耗电量的瞬时值进行检测的检测部；
分别对多个所述负载设备的耗电量的瞬时值进行预测的预测部；
对于多个所述负载设备分别计算所述检测部的检测值与所述预测部的预测值之间的差分的运算部；
基于所述运算部算出的差分的正负来输出蓄电指令或放电指令的控制部，所述控制部在所述检测值小于所述预测值的情况下输出蓄电指令，在所述检测值大于所述预测值的情况下输出放电指令；以及
基于从所述控制部输出的蓄电指令或放电指令来进行蓄电或放电的蓄放电装置，
为了提供驱动多个所述负载设备的电力而进行所述蓄放电装置的放电，
所述控制部基于所述检测部的检测值，在所述负载设备处于再生状态的情况下输出蓄电指令。
2.如权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，
设有多个所述负载设备组，
所述蓄放电装置设置在多个所述负载设备组的每一个组中，
所述控制部基于每个所述负载设备组的所述差分的总和的正负来向该负载设备组的所述蓄放电装置输出蓄电指令或放电指令。
3.如权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，包括：
对从所述控制部输出的蓄电指令以及放电指令的结果进行存储的存储部；以及
对存储在所述存储部中的蓄电指令以及放电指令的结果进行显示的显示部。
4.如权利要求3所述的电力管理装置，其特征在于，
所述显示部能对所述运算部算出的所述差分进行显示。
5.如权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，
包括学习部，该学习部基于由所述运算部算出的所述差分来计算所述预测部的预测值的修正值，
所述预测部利用所述学习部算出的修正值，对多个所述负载设备的每一个预测耗电量的瞬时值。
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