JP2004260946A - 運転制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】停電後の電源復帰時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な運転制御を行うことができる安価なシステムを提供する。
【解決手段】運転制御システム１０が、電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段１と、電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段２と、電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリ５に記憶する代表データ作成手段４とを備え、運転制御手段２は、停電後の電源復帰時に、不揮発性メモリ５に記憶されている電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、運転制御情報を作成する。
【選択図】 図１
【解決手段】運転制御システム１０が、電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段１と、電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段２と、電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリ５に記憶する代表データ作成手段４とを備え、運転制御手段２は、停電後の電源復帰時に、不揮発性メモリ５に記憶されている電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、運転制御情報を作成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力及び熱を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電併給装置のように、電力と熱とを併せて供給することのできる装置では、電力需要と熱需要という二つの要因によって、装置の運転スケジュールが決定されることになる。ここで、突然の停電などによって熱電併給装置の運転が停止された場合、停電後の電源復帰時にどのような運転をすればよいのかの制御情報を熱電併給装置が持ち合わせていない場合には、需要家の電力需要及び熱需要に応じた適切な運転ができないという問題が生じる。そのような問題点を解決するために、運転開始時間、運転終了時間、運転モード、現在時間、タイマー設定などの情報を不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に予め記憶しておき、停電などの電源供給遮断からの復帰時に、停電前の運転状態を再現することができるようなシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、熱電併給装置の運転スケジュールを需要家の過去の電力需要及び熱需要に対して忠実に作成するためには、膨大な量の過去の電力需要量データと熱需要量データとを読み出し可能に保存しておくため、大容量のメモリが必要になってくる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６１９１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、膨大な量の過去の電力需要量データと熱需要量データとを読み出し可能に保存しておくためのメモリとして揮発性メモリを採用した場合、安価ではあるが、電源の供給が停止すると記憶内容が消去されてしまうため、再始動時に過去の電力需要量データと熱需要量データとに基づく最適な運転スケジュールの作成が行えないという問題がある。他方で、メモリとして不揮発性メモリを採用した場合、電源の供給が停止しても記憶内容が消去されることはないが、揮発性メモリに比べて高価であるため、上述のような大容量のデータを保存するためのメモリとしては経済性に問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のシステムでは、現在の様々な運転条件を不揮発性メモリに記憶して停電の発生に備えることが行われているものの、このシステムでは電源復帰時には停電時の運転条件と同様の運転が行われてしまうという問題が発生する。つまり、いつ電源が復帰したとしても、停電時と同様の運転が行われてしまうため、電源復帰時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な運転が行われないという問題が発生する。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、停電後の電源復帰時に、その時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な熱電併給装置の運転制御を行うことができる安価なシステムを提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの特徴構成は、電力及び熱を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御システムであって、需要家の電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段と、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記熱電併給装置に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段と、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリに記憶する代表データ作成手段とを備え、前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する点にある。
【０００９】
上記特徴構成により、熱電併給装置に突然の停電が発生した場合であっても、運転制御手段は、停電後の電源復帰時に需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、電源復帰時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な熱電併給装置の運転制御情報を作成することができる。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、単位期間毎に存在する同じ時間属性の電力需要量データを互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記単位期間毎に存在する同じ時間属性の熱需要量データを互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する点にある。
【００１１】
上記特徴構成により、電力需要代表データが単位期間毎に存在する同じ時間属性の電力需要量データを互いに平均化して作成され、前記熱需要代表データが単位期間毎に存在する同じ時間属性の熱需要量データを互いに平均化して作成されるので、需要家の過去の平均的な電力需要及び熱需要を表す代表データを作成することができる。その結果、運転制御手段がこの電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して運転制御情報を作成した場合、需要家の実際の電力需要及び熱需要と、熱電併給装置から出力される電力供給量及び熱供給量とに大きな隔たりが生じないことが確保される。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、第１の時間属性群及び第２の時間属性群で規定される前記電力需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の電力需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記第１の時間属性群及び前記第２の時間属性群を有する熱需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の熱需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する点にある。
【００１３】
上記特徴構成により、複数種の時間属性の内で優先したい属性が存在する場合には、需要家の電力需要特性や熱需要特性におけるその優先したい属性の影響が大きくなるように、属性毎に乗算される重み付け係数を、その優先したい属性に関して大きくすることができる。例えば、月曜日から日曜日の曜日という時間属性と、０時から２４時の時刻という時間属性を有する過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際に月曜日という時間属性を優先する場合、月曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対しての重み付け係数を大きくし、火曜日から日曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対しての重み付け係数を小さく設定した上で、月曜日から日曜日までに収集された０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを平均化処理することで、月曜日の電力需要特性が強調された電力需要代表データを作成することができる。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、第１のタイミング毎に収集された前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを所定の期間毎に平均化して前記第１のタイミングよりも間隔の長い第２のタイミング毎のデータへの変換処理を行って、前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを前記第２のタイミング毎のデータで作成する点にある。
【００１５】
上記特徴構成により、例えば１時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを２時間という期間毎に平均化処理することで得られた２時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを用いて電力需要代表データ及び熱需要代表データが作成された場合には、電力需要代表データ及び熱需要代表データとして記憶する必要のあるデータ数が半減するので、それらを記憶しておくための高価な不揮発性メモリに関して必要なコストを低くすることができる。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記第２のタイミング毎の前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データに対してデータ補間処理を行うことにより導出される、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する前記第１のタイミング毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する点にある。
【００１７】
上記特徴構成により、例えば、１時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを上述のように２時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データに変換したことで得られた２時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照する運転制御手段が、運転制御情報を作成するためには１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを必要とする場合、２時間毎のデータを１時間毎のデータに変換するデータ補間処理を行うことで、運転制御手段は１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明に係る運転制御システム１０について説明する。図１に例示する運転制御システム１０は、需要家２０に対して供給する電力及び熱を発生する熱電併給装置２１の運転を制御するシステムである。ここで運転制御システム１０は、需要家２０の電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段１と、需要量情報収集手段１によって収集された所定のタイミング毎の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段２と、需要量情報収集手段１によって収集された所定のタイミング毎の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリ５に記憶する代表データ作成手段とを備えて構成され、運転制御手段２は、停電後の電源復帰時に、不揮発性メモリ５に記憶されている電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、運転制御情報を作成するように動作する。
【００１９】
需要量情報収集手段１は、需要家２０の電力需要量データと熱需要量データとを所定のタイミング毎に収集し、揮発性メモリ３に記憶しておく機能を実現する。例えば、１時間毎に単位時間当たりの電力需要量データと熱需要量データとを収集して、その１時間毎のデータが揮発性メモリ３に蓄積される。尚、給湯熱需要量データ及び暖房熱需要量データというように上記熱需要量データを更に細かく収集して、揮発性メモリ３に記憶させることもできる。ここで、需要量情報収集手段１によって収集された電力需要量データ及び熱需要量データの格納場所として揮発性メモリ３を採用したのは、データの収集が進むにつれて電力需要量データ及び熱需要量データが膨大な量になるために安価な記憶装置が求められているからである。
【００２０】
運転制御手段２は、後述するように熱電併給装置２１の運転を制御する機能を実現し、その際、運転制御手段２は需要量情報収集手段１によって収集された需要家２０自身の過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して運転制御情報を作成する。
【００２１】
代表データ作成手段は、後述するように需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する機能を実現し、その際、代表データ作成手段は需要量情報収集手段１によって収集され、揮発性メモリ３に記憶されている需要家２０自身の過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データの作成を行う。
【００２２】
次に、運転制御手段２による熱電併給装置２１の運転の制御について説明を行う。
運転制御手段２は、実際の使用状況に基づいて、１日分の過去需要量データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の過去需要量データから、その日１日分の予測需要量データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御手段２は、その日１日分の予測需要量データを求めた状態で、単位時間である１時間が経過するごとに、予測需要量データから、熱電併給装置２１を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置２１の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００２３】
このようにして、運転制御手段２は、運転可否判別処理において、熱電併給装置２１の運転が可と判別されると、その時点から１時間先までの単位時間を熱電併給装置２１を運転させる運転用時間帯として設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置２１を運転させ、熱電併給装置２１の運転が不可と判別されると、熱電併給装置２１の運転を停止させるように構成されている。
【００２４】
そして、運転制御手段２は、運転用時間帯において、貯湯タンク２２内の貯湯量が満杯になると、熱電併給装置２１の運転を停止させるように構成されている。
ちなみに、貯湯タンク２２内の貯湯量については、図示はしないが、貯湯タンク２２内に設けられる複数のサーミスタの検出情報に基づいて検出するように構成されている。
【００２５】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と暖房熱負荷があったかの１日分の過去需要量データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００２６】
まず、過去需要量データについて説明すると、過去需要量データは、電力需要量データ、給湯熱需要量データ、暖房熱需要量データの３種類の需要量データからなり、図２に示すように、１日分の過去需要量データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の過去需要量データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力需要量データの２４個、単位時間当たりの給湯熱需要量データの２４個、および、単位時間当たりの暖房熱需要量データの２４個から構成されている。
【００２７】
上述のような過去需要量データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの電力負荷、給湯熱負荷、および、暖房熱負荷の夫々を、需要量情報収集手段１にて計測収集し、その収集した需要量データを記憶する状態で１日分の実需要量データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の実需要量データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、過去需要量データと実需要量データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい過去需要量データを求めて、その求めた新しい過去需要量データを記憶して、過去需要量データを更新するように構成されている。
【００２８】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、過去需要量データのうち日曜日に対応する過去需要量データＤ１ｍと、実需要量データのうち日曜日に対応する実需要量データＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい過去需要量データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた過去需要量データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する過去需要量データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実需要量データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい過去需要量データとする。
【００２９】
【数１】
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００３０】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかの１日分の予測需要量データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去需要量データのうち、その日の曜日に対応する過去需要量データと前日の実需要量データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかのその日１日分の予測需要量データを求めるように構成されている。
【００３１】
月曜日１日分の予測需要量データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、曜日ごとの７つの過去需要量データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実需要量データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去需要量データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実需要量データＡ１とから、下記の〔数２〕により、月曜日の１日分の予測需要量データＢを求める。
そして、１日分の予測需要量データＢは、図３に示すように、１日分の予測電力需要量データ、１日分の予測給湯熱需要量データ、１日分の予測暖房熱需要量データからなり、図３の（イ）は、１日分の予測電力負荷を示しており、図３の（ロ）は、１日分の予測給湯熱負荷を示しており、図３の（ハ）は、１日分の予測暖房熱負荷を示している。
なお、下記の〔数２〕において、Ｄ２ｍを、月曜日に対応する過去需要量データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実需要量データとし、Ｑは、０．２５の定数であり、Ｂは、予測需要量データとする。
【００３２】
【数２】
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００３３】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、予測給湯熱需要量データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置２１を運転させた場合に、熱電併給装置２１を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【００３４】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、予測需要量データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測暖房熱負荷から、下記の〔数３〕により、図４に示すように、熱電併給装置２１を運転させた場合の予測省エネ度を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求めるとともに、熱電併給装置２１を運転させた場合に貯湯タンク２２に貯湯することができる予測貯湯量を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求める。
【００３５】
【数３】
省エネ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２１の必要エネルギー｝×１００
【００３６】
ただし、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
ＥＫ１＝有効発電出力Ｅ１の発電所一次エネルギー換算値＝ｆ１（有効発電出力Ｅ１，発電所での必要エネルギー）
ＥＫ２＝暖房熱出力Ｅ２の従来給湯器でのエネルギー換算値＝ｆ２（暖房熱出力Ｅ２，バーナ効率（暖房時））
ＥＫ３＝有効貯湯熱出力Ｅ３の従来給湯器でのエネルギー換算値＝ｆ３（有効貯湯熱出力Ｅ３，バーナ効率（給湯時））
熱電併給装置２１の必要エネルギー：５．５ｋＷ
（熱電併給装置２１を１時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ３とする）
単位電力発電必要エネルギー：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００３７】
また、有効発電出力Ｅ１、暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の〔数４〕〜〔数６〕により求められる。
【００３８】
【数４】
Ｅ１＝需要家２０の電力負荷での消費電力＝熱電併給装置２１の発電電力−（電気ヒータの消費電力＋各種補機の消費電力）
ここで、電気ヒータは熱電併給装置２１の余剰電力により貯湯タンク２２内の水を加熱するために使用される機器であり、各種補機は熱電併給装置２１で補助的に用いられる冷却水循環ポンプや湯水循環ポンプなどの装置や機械である。
【００３９】
【数５】
Ｅ２＝需要家２０の温水暖房機器での消費熱量
【００４０】
【数６】
Ｅ３＝（熱電併給装置２１にて発生する熱量＋電気ヒータの回収熱量−暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
ただし、電気ヒータの回収熱量＝電気ヒータの消費電力×ヒータの熱効率とする。
【００４１】
そして、図４に示すように、１時間ごとの予測省エネ度および予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、予測給湯熱需要量データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク２２内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱需要量データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク２２内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００４２】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００４３】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図４に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００４４】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図４に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図４に示すものでは、省エネ度基準値が１０６となる。
【００４５】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、現時点での電力負荷、予測給湯熱負荷、および、現時点での暖房熱負荷から、上記の〔数３〕により、現省エネ度を求める。
そして、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置２１の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置２１の運転が不可と判別するようにしている。
【００４６】
以上のように、運転制御手段２が揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１の将来の運転制御情報を作成する方法について説明した。ここで、需要家２０側で突然の停電などが発生した場合、電源からの電力供給の停止に伴って揮発性メモリ３の記憶内容は消えてしまうため、運転制御手段２は停電後の電源復帰時に熱電併給装置２１に与える運転制御情報を作成できないという問題が起こりうるのだが、本発明に係る運転制御システム１０では、代表データ作成手段が、需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを予め作成し、電源からの電力供給が停止した場合であっても記憶内容が保持される不揮発性メモリ５に記憶しておくので、運転制御手段２は停電後の電源復帰時に上記電力需要代表データ及び上記熱需要代表データを上述の過去需要量データと同様に参照して、熱電併給装置２１の運転制御情報を作成することができる。
【００４７】
以下には代表データ作成手段が作成する電力需要代表データ及び熱需要代表データについて説明する。但し、電力需要代表データ及び熱需要代表データの作成方法は同様であるため、熱需要代表データの作成に関する記載を省略することもある。
【００４８】
図５に例示するのは、１週間の各曜日毎（時間属性の一例）に作成された１時間毎（時間属性の一例）の電力需要代表データである。代表データ作成手段は、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、上記電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する。上記電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際、過去の電力需要量データ及び熱需要量データが有する時間属性に関する情報が利用される。
【００４９】
例えば、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データには、需要量情報収集手段１によってデータ収集が行われた月、日、曜日、時刻などの情報が併せて含まれている。従って、図５に例示した各曜日毎の１時間毎の電力需要代表データを作成する場合、代表データ作成手段は、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データを曜日毎及び１時間毎に分け、例えば、月曜日の１時間毎の電力需要量データを全て集めて、同じ時刻に収集された電力需要量データを互いに平均化する。その結果、需要家２０にとっての月曜日の電力需要特性を代表する電力需要代表データが１時間毎の電力需要量値の形式で作成される。そして、このような平均化処理を各曜日毎に行うことで、図５に示したように需要家２０にとっての各曜日の電力需要特性を代表する電力需要代表データがそれぞれ作成されることになる。
【００５０】
代表データ作成手段によって以上のように作成された電力需要代表データ及び熱需要代表データは不揮発性メモリ５に記憶されることになる。尚、代表データの作成は、図５に例示したような１週間毎の代表データを１週間に１回作成し、７日分の代表データを不揮発性メモリ５に記憶しておく場合や、当日の曜日属性に合致する代表データを１日に１回作成して不揮発性メモリ５に記憶しておく場合（例えば、熱電併給装置２１の起動時に作成する場合）や、当日の曜日属性に合致する代表データを１日に複数回作成し、その都度、不揮発性メモリ５に記憶しておく場合（例えば、熱電併給装置２１の起動時とその３時間毎に作成する場合）などの様々な設定が可能である。また、不揮発性メモリ５に記憶されている過去に作成された代表データと、揮発性メモリ３に記憶されている各需要量データとを参照して新たな代表データを作成することもできる。
【００５１】
そして、この電力需要代表データは図２に例示した過去需要量データとして利用することもできるので、熱電併給装置２１に突然の停電が発生した後の電源復帰時に運転制御手段２が不揮発性メモリ５にアクセスして、所望の上記電力需要代表データ及び上記熱需要代表データを上述の予測需要量データとして参照して、熱電併給装置２１の運転制御情報を作成することができる。
【００５２】
＜別実施形態＞
＜１＞
上述の実施形態では時間属性の内の、月曜から日曜までの各曜日属性を含んだ曜日属性群と、０時から２４時までの各時刻属性を含んだ時刻属性群という２つの属性に基づいて電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する例について説明したが、どの時間属性を利用して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成するかについては任意に設定可能である。
【００５３】
例えば、曜日に関する属性を利用せずに、時刻に関する属性のみを利用して１日の０時から２４時までの１時間毎の需要量値を含む電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することもできる。この場合、揮発性メモリ３に記憶されている全ての電力需要量データ及び熱需要量データのそれぞれに関して、同じ時刻に収集された（同じ時間属性を有する）電力需要量データ及び熱需要量データを平均化処理することで、曜日属性とは無関係な０時から２４時までの１時間毎の需要量値を含む電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することができる。従って、運転制御手段２が熱電併給装置２１の運転制御情報を作成するために、不揮発性メモリ５に記憶されているこの電力需要代表データ及び熱需要代表データをどの曜日に使用したとしても、需要家２０の実際の電力需要及び熱需要と、熱電併給装置２１から出力される電力供給量及び熱供給量とに大きな隔たりが生じないことが確保される。
【００５４】
＜２＞
上述の別実施形態＜１＞では、曜日に関する属性を無視して１日間の０時から２４時までの需要量値を有する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する例について説明したが、これとは逆の考え方で、特定の曜日の属性が強調された１日間の０時から２４時までの需要量値を有する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することもできる。
【００５５】
例えば、月曜日から日曜日の曜日という時間属性と、０時から２４時の時刻という時間属性を有する過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際に月曜日という時間属性を優先する場合、月曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対して乗算する重み付け係数を４に設定し、火曜日から日曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対して乗算する重み付け係数を０．５に設定した上で、月曜日から日曜日までに収集された０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを平均化処理（尚、上述の重み付け係数を４／７と０．５／７に設定して乗算後、０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを加算処理しても同様である）することで、月曜日の電力需要特性が強調された１日間の電力需要代表データを作成することができる。
【００５６】
つまり、第１の時間属性群（上述の月曜から日曜までの各曜日属性に該当）及び第２の時間属性群（上述の０時から２４時までの各時刻属性に該当）で規定される電力需要量データに対して、第１の時間属性群の属性毎（曜日毎）に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の電力需要量データを第２の時間属性群の属性毎（時刻毎）に互いに平均化して電力需要代表データを作成し、第１の時間属性群上述の月曜から日曜までの各曜日属性に該当）及び第２の時間属性群（上述の０時から２４時までの各時刻属性に該当）を有する熱需要量データに対して、第１の時間属性群の属性毎（曜日毎）に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の熱需要量データを第２の時間属性群の属性毎（時刻毎）に互いに平均化して熱需要代表データを作成することで、優先したい属性の影響が大きく含まれた電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することができる。
【００５７】
＜３＞
図５に示した電力需要代表データは１時間毎の電力需要値を有するデータであったが、不揮発性メモリ５に記憶される情報量を削減するような対策を講じることも出来る。例えば、電力需要量データは需要量情報収集手段１によって１時間毎に収集されたデータであるが、この１時間毎のデータを２時間毎のデータに変換した上で、２時間毎の電力需要値を有する電力需要代表データを作成し、不揮発性メモリ５に記憶させることもできる。
【００５８】
具体的には、図６に示すように、図５（ａ）に示した１時間というタイミング毎の電力需要代表データを２時間というタイミング毎に平均化処理して２時間毎の電力需要代表データを作成し、それを不揮発性メモリ５に記憶しておくこともできる。この場合には、電力需要代表データとして記憶する必要のあるデータ数が半減するので、それらを記憶しておくための高価な不揮発性メモリ５に関して必要なコストを低くすることができる。
【００５９】
尚、上述の実施形態で説明したように、運転制御手段２は、その日１日分の予測需要量データを求めた状態で、単位時間である１時間が経過するごとに、予測需要量データから、熱電併給装置２１を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置２１の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００６０】
従って、不揮発性メモリ５に記憶されている２時間毎の電力需要代表データ及び熱需要量データをデータ補間処理によって１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要量データに変換した上で、そのデータを上述の予測需要量データとして利用する必要がある。データ補間処理としては、通常用いられている様々な手法を用いることができるのだが、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に例示するような手法がある。
【００６１】
図７（ａ）に例示するデータ補間処理は、隣接する１つのデータをそのまま利用するデータ補間であり、具体的には、１時のデータを用いて２時のデータを補間している。また、図７（ｂ）に例示するデータ補間処理は、隣接する２つのデータの平均値を利用するデータ補間であり、例えば、１時及び３時のデータの平均値を用いて２時のデータを補間するような処理を行っている。
【００６２】
＜４＞
上述の実施形態及び別実施形態では、代表データが記憶される不揮発性メモリが運転制御システム１０の内部に設置されているように説明したが、その設置場所は特に限定されない。例えば、運転制御システム１０と通信回線を介して接続され、代表データ作成手段４及び運転制御手段２との間でデータ通信を行うことができるのであれば、この不揮発性メモリ５が遠隔地に設置された所定のシステム内部に設置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転制御システムの機能ブロック図である。
【図２】データ更新処理における説明図である。
【図３】１日分の予測需要量を示すグラフである。
【図４】省エネ度基準値演算処理における説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は曜日毎の電力需要代表データの例である。
【図６】電力需要代表データの例である。
【図７】データ補間後の電力需要代表データの例である。
【符号の説明】
１ 需要量情報収集手段
２ 運転制御手段
３ 揮発性メモリ
４ 代表データ作成手段
５ 不揮発性メモリ
１０ 運転制御システム
２０ 需要家
２１ 熱電併給装置
２２ 貯湯タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力及び熱を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電併給装置のように、電力と熱とを併せて供給することのできる装置では、電力需要と熱需要という二つの要因によって、装置の運転スケジュールが決定されることになる。ここで、突然の停電などによって熱電併給装置の運転が停止された場合、停電後の電源復帰時にどのような運転をすればよいのかの制御情報を熱電併給装置が持ち合わせていない場合には、需要家の電力需要及び熱需要に応じた適切な運転ができないという問題が生じる。そのような問題点を解決するために、運転開始時間、運転終了時間、運転モード、現在時間、タイマー設定などの情報を不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に予め記憶しておき、停電などの電源供給遮断からの復帰時に、停電前の運転状態を再現することができるようなシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、熱電併給装置の運転スケジュールを需要家の過去の電力需要及び熱需要に対して忠実に作成するためには、膨大な量の過去の電力需要量データと熱需要量データとを読み出し可能に保存しておくため、大容量のメモリが必要になってくる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６１９１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、膨大な量の過去の電力需要量データと熱需要量データとを読み出し可能に保存しておくためのメモリとして揮発性メモリを採用した場合、安価ではあるが、電源の供給が停止すると記憶内容が消去されてしまうため、再始動時に過去の電力需要量データと熱需要量データとに基づく最適な運転スケジュールの作成が行えないという問題がある。他方で、メモリとして不揮発性メモリを採用した場合、電源の供給が停止しても記憶内容が消去されることはないが、揮発性メモリに比べて高価であるため、上述のような大容量のデータを保存するためのメモリとしては経済性に問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のシステムでは、現在の様々な運転条件を不揮発性メモリに記憶して停電の発生に備えることが行われているものの、このシステムでは電源復帰時には停電時の運転条件と同様の運転が行われてしまうという問題が発生する。つまり、いつ電源が復帰したとしても、停電時と同様の運転が行われてしまうため、電源復帰時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な運転が行われないという問題が発生する。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、停電後の電源復帰時に、その時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な熱電併給装置の運転制御を行うことができる安価なシステムを提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの特徴構成は、電力及び熱を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御システムであって、需要家の電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段と、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記熱電併給装置に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段と、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリに記憶する代表データ作成手段とを備え、前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する点にある。
【０００９】
上記特徴構成により、熱電併給装置に突然の停電が発生した場合であっても、運転制御手段は、停電後の電源復帰時に需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、電源復帰時点での需要家の電力需要及び熱需要に対して適切な熱電併給装置の運転制御情報を作成することができる。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、単位期間毎に存在する同じ時間属性の電力需要量データを互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記単位期間毎に存在する同じ時間属性の熱需要量データを互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する点にある。
【００１１】
上記特徴構成により、電力需要代表データが単位期間毎に存在する同じ時間属性の電力需要量データを互いに平均化して作成され、前記熱需要代表データが単位期間毎に存在する同じ時間属性の熱需要量データを互いに平均化して作成されるので、需要家の過去の平均的な電力需要及び熱需要を表す代表データを作成することができる。その結果、運転制御手段がこの電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して運転制御情報を作成した場合、需要家の実際の電力需要及び熱需要と、熱電併給装置から出力される電力供給量及び熱供給量とに大きな隔たりが生じないことが確保される。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、第１の時間属性群及び第２の時間属性群で規定される前記電力需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の電力需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記第１の時間属性群及び前記第２の時間属性群を有する熱需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の熱需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する点にある。
【００１３】
上記特徴構成により、複数種の時間属性の内で優先したい属性が存在する場合には、需要家の電力需要特性や熱需要特性におけるその優先したい属性の影響が大きくなるように、属性毎に乗算される重み付け係数を、その優先したい属性に関して大きくすることができる。例えば、月曜日から日曜日の曜日という時間属性と、０時から２４時の時刻という時間属性を有する過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際に月曜日という時間属性を優先する場合、月曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対しての重み付け係数を大きくし、火曜日から日曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対しての重み付け係数を小さく設定した上で、月曜日から日曜日までに収集された０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを平均化処理することで、月曜日の電力需要特性が強調された電力需要代表データを作成することができる。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記代表データ作成手段は、第１のタイミング毎に収集された前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを所定の期間毎に平均化して前記第１のタイミングよりも間隔の長い第２のタイミング毎のデータへの変換処理を行って、前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを前記第２のタイミング毎のデータで作成する点にある。
【００１５】
上記特徴構成により、例えば１時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを２時間という期間毎に平均化処理することで得られた２時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを用いて電力需要代表データ及び熱需要代表データが作成された場合には、電力需要代表データ及び熱需要代表データとして記憶する必要のあるデータ数が半減するので、それらを記憶しておくための高価な不揮発性メモリに関して必要なコストを低くすることができる。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明に係る運転制御システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記第２のタイミング毎の前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データに対してデータ補間処理を行うことにより導出される、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する前記第１のタイミング毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する点にある。
【００１７】
上記特徴構成により、例えば、１時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データを上述のように２時間毎の電力需要量データ及び熱需要量データに変換したことで得られた２時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照する運転制御手段が、運転制御情報を作成するためには１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを必要とする場合、２時間毎のデータを１時間毎のデータに変換するデータ補間処理を行うことで、運転制御手段は１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明に係る運転制御システム１０について説明する。図１に例示する運転制御システム１０は、需要家２０に対して供給する電力及び熱を発生する熱電併給装置２１の運転を制御するシステムである。ここで運転制御システム１０は、需要家２０の電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段１と、需要量情報収集手段１によって収集された所定のタイミング毎の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段２と、需要量情報収集手段１によって収集された所定のタイミング毎の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリ５に記憶する代表データ作成手段とを備えて構成され、運転制御手段２は、停電後の電源復帰時に、不揮発性メモリ５に記憶されている電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、運転制御情報を作成するように動作する。
【００１９】
需要量情報収集手段１は、需要家２０の電力需要量データと熱需要量データとを所定のタイミング毎に収集し、揮発性メモリ３に記憶しておく機能を実現する。例えば、１時間毎に単位時間当たりの電力需要量データと熱需要量データとを収集して、その１時間毎のデータが揮発性メモリ３に蓄積される。尚、給湯熱需要量データ及び暖房熱需要量データというように上記熱需要量データを更に細かく収集して、揮発性メモリ３に記憶させることもできる。ここで、需要量情報収集手段１によって収集された電力需要量データ及び熱需要量データの格納場所として揮発性メモリ３を採用したのは、データの収集が進むにつれて電力需要量データ及び熱需要量データが膨大な量になるために安価な記憶装置が求められているからである。
【００２０】
運転制御手段２は、後述するように熱電併給装置２１の運転を制御する機能を実現し、その際、運転制御手段２は需要量情報収集手段１によって収集された需要家２０自身の過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して運転制御情報を作成する。
【００２１】
代表データ作成手段は、後述するように需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する機能を実現し、その際、代表データ作成手段は需要量情報収集手段１によって収集され、揮発性メモリ３に記憶されている需要家２０自身の過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データの作成を行う。
【００２２】
次に、運転制御手段２による熱電併給装置２１の運転の制御について説明を行う。
運転制御手段２は、実際の使用状況に基づいて、１日分の過去需要量データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の過去需要量データから、その日１日分の予測需要量データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御手段２は、その日１日分の予測需要量データを求めた状態で、単位時間である１時間が経過するごとに、予測需要量データから、熱電併給装置２１を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置２１の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００２３】
このようにして、運転制御手段２は、運転可否判別処理において、熱電併給装置２１の運転が可と判別されると、その時点から１時間先までの単位時間を熱電併給装置２１を運転させる運転用時間帯として設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置２１を運転させ、熱電併給装置２１の運転が不可と判別されると、熱電併給装置２１の運転を停止させるように構成されている。
【００２４】
そして、運転制御手段２は、運転用時間帯において、貯湯タンク２２内の貯湯量が満杯になると、熱電併給装置２１の運転を停止させるように構成されている。
ちなみに、貯湯タンク２２内の貯湯量については、図示はしないが、貯湯タンク２２内に設けられる複数のサーミスタの検出情報に基づいて検出するように構成されている。
【００２５】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と暖房熱負荷があったかの１日分の過去需要量データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００２６】
まず、過去需要量データについて説明すると、過去需要量データは、電力需要量データ、給湯熱需要量データ、暖房熱需要量データの３種類の需要量データからなり、図２に示すように、１日分の過去需要量データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の過去需要量データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力需要量データの２４個、単位時間当たりの給湯熱需要量データの２４個、および、単位時間当たりの暖房熱需要量データの２４個から構成されている。
【００２７】
上述のような過去需要量データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの電力負荷、給湯熱負荷、および、暖房熱負荷の夫々を、需要量情報収集手段１にて計測収集し、その収集した需要量データを記憶する状態で１日分の実需要量データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の実需要量データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、過去需要量データと実需要量データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい過去需要量データを求めて、その求めた新しい過去需要量データを記憶して、過去需要量データを更新するように構成されている。
【００２８】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、過去需要量データのうち日曜日に対応する過去需要量データＤ１ｍと、実需要量データのうち日曜日に対応する実需要量データＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい過去需要量データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた過去需要量データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する過去需要量データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実需要量データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい過去需要量データとする。
【００２９】
【数１】
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００３０】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかの１日分の予測需要量データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去需要量データのうち、その日の曜日に対応する過去需要量データと前日の実需要量データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかのその日１日分の予測需要量データを求めるように構成されている。
【００３１】
月曜日１日分の予測需要量データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、曜日ごとの７つの過去需要量データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実需要量データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去需要量データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実需要量データＡ１とから、下記の〔数２〕により、月曜日の１日分の予測需要量データＢを求める。
そして、１日分の予測需要量データＢは、図３に示すように、１日分の予測電力需要量データ、１日分の予測給湯熱需要量データ、１日分の予測暖房熱需要量データからなり、図３の（イ）は、１日分の予測電力負荷を示しており、図３の（ロ）は、１日分の予測給湯熱負荷を示しており、図３の（ハ）は、１日分の予測暖房熱負荷を示している。
なお、下記の〔数２〕において、Ｄ２ｍを、月曜日に対応する過去需要量データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実需要量データとし、Ｑは、０．２５の定数であり、Ｂは、予測需要量データとする。
【００３２】
【数２】
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００３３】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、予測給湯熱需要量データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置２１を運転させた場合に、熱電併給装置２１を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【００３４】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、予測需要量データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測暖房熱負荷から、下記の〔数３〕により、図４に示すように、熱電併給装置２１を運転させた場合の予測省エネ度を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求めるとともに、熱電併給装置２１を運転させた場合に貯湯タンク２２に貯湯することができる予測貯湯量を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求める。
【００３５】
【数３】
省エネ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２１の必要エネルギー｝×１００
【００３６】
ただし、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
ＥＫ１＝有効発電出力Ｅ１の発電所一次エネルギー換算値＝ｆ１（有効発電出力Ｅ１，発電所での必要エネルギー）
ＥＫ２＝暖房熱出力Ｅ２の従来給湯器でのエネルギー換算値＝ｆ２（暖房熱出力Ｅ２，バーナ効率（暖房時））
ＥＫ３＝有効貯湯熱出力Ｅ３の従来給湯器でのエネルギー換算値＝ｆ３（有効貯湯熱出力Ｅ３，バーナ効率（給湯時））
熱電併給装置２１の必要エネルギー：５．５ｋＷ
（熱電併給装置２１を１時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ３とする）
単位電力発電必要エネルギー：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００３７】
また、有効発電出力Ｅ１、暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の〔数４〕〜〔数６〕により求められる。
【００３８】
【数４】
Ｅ１＝需要家２０の電力負荷での消費電力＝熱電併給装置２１の発電電力−（電気ヒータの消費電力＋各種補機の消費電力）
ここで、電気ヒータは熱電併給装置２１の余剰電力により貯湯タンク２２内の水を加熱するために使用される機器であり、各種補機は熱電併給装置２１で補助的に用いられる冷却水循環ポンプや湯水循環ポンプなどの装置や機械である。
【００３９】
【数５】
Ｅ２＝需要家２０の温水暖房機器での消費熱量
【００４０】
【数６】
Ｅ３＝（熱電併給装置２１にて発生する熱量＋電気ヒータの回収熱量−暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
ただし、電気ヒータの回収熱量＝電気ヒータの消費電力×ヒータの熱効率とする。
【００４１】
そして、図４に示すように、１時間ごとの予測省エネ度および予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、予測給湯熱需要量データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク２２内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱需要量データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク２２内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００４２】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００４３】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図４に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００４４】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図４に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図４に示すものでは、省エネ度基準値が１０６となる。
【００４５】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、現時点での電力負荷、予測給湯熱負荷、および、現時点での暖房熱負荷から、上記の〔数３〕により、現省エネ度を求める。
そして、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置２１の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置２１の運転が不可と判別するようにしている。
【００４６】
以上のように、運転制御手段２が揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、熱電併給装置２１の将来の運転制御情報を作成する方法について説明した。ここで、需要家２０側で突然の停電などが発生した場合、電源からの電力供給の停止に伴って揮発性メモリ３の記憶内容は消えてしまうため、運転制御手段２は停電後の電源復帰時に熱電併給装置２１に与える運転制御情報を作成できないという問題が起こりうるのだが、本発明に係る運転制御システム１０では、代表データ作成手段が、需要家２０の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを予め作成し、電源からの電力供給が停止した場合であっても記憶内容が保持される不揮発性メモリ５に記憶しておくので、運転制御手段２は停電後の電源復帰時に上記電力需要代表データ及び上記熱需要代表データを上述の過去需要量データと同様に参照して、熱電併給装置２１の運転制御情報を作成することができる。
【００４７】
以下には代表データ作成手段が作成する電力需要代表データ及び熱需要代表データについて説明する。但し、電力需要代表データ及び熱需要代表データの作成方法は同様であるため、熱需要代表データの作成に関する記載を省略することもある。
【００４８】
図５に例示するのは、１週間の各曜日毎（時間属性の一例）に作成された１時間毎（時間属性の一例）の電力需要代表データである。代表データ作成手段は、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して、上記電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する。上記電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際、過去の電力需要量データ及び熱需要量データが有する時間属性に関する情報が利用される。
【００４９】
例えば、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データ及び熱需要量データには、需要量情報収集手段１によってデータ収集が行われた月、日、曜日、時刻などの情報が併せて含まれている。従って、図５に例示した各曜日毎の１時間毎の電力需要代表データを作成する場合、代表データ作成手段は、揮発性メモリ３に記憶されている過去の電力需要量データを曜日毎及び１時間毎に分け、例えば、月曜日の１時間毎の電力需要量データを全て集めて、同じ時刻に収集された電力需要量データを互いに平均化する。その結果、需要家２０にとっての月曜日の電力需要特性を代表する電力需要代表データが１時間毎の電力需要量値の形式で作成される。そして、このような平均化処理を各曜日毎に行うことで、図５に示したように需要家２０にとっての各曜日の電力需要特性を代表する電力需要代表データがそれぞれ作成されることになる。
【００５０】
代表データ作成手段によって以上のように作成された電力需要代表データ及び熱需要代表データは不揮発性メモリ５に記憶されることになる。尚、代表データの作成は、図５に例示したような１週間毎の代表データを１週間に１回作成し、７日分の代表データを不揮発性メモリ５に記憶しておく場合や、当日の曜日属性に合致する代表データを１日に１回作成して不揮発性メモリ５に記憶しておく場合（例えば、熱電併給装置２１の起動時に作成する場合）や、当日の曜日属性に合致する代表データを１日に複数回作成し、その都度、不揮発性メモリ５に記憶しておく場合（例えば、熱電併給装置２１の起動時とその３時間毎に作成する場合）などの様々な設定が可能である。また、不揮発性メモリ５に記憶されている過去に作成された代表データと、揮発性メモリ３に記憶されている各需要量データとを参照して新たな代表データを作成することもできる。
【００５１】
そして、この電力需要代表データは図２に例示した過去需要量データとして利用することもできるので、熱電併給装置２１に突然の停電が発生した後の電源復帰時に運転制御手段２が不揮発性メモリ５にアクセスして、所望の上記電力需要代表データ及び上記熱需要代表データを上述の予測需要量データとして参照して、熱電併給装置２１の運転制御情報を作成することができる。
【００５２】
＜別実施形態＞
＜１＞
上述の実施形態では時間属性の内の、月曜から日曜までの各曜日属性を含んだ曜日属性群と、０時から２４時までの各時刻属性を含んだ時刻属性群という２つの属性に基づいて電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する例について説明したが、どの時間属性を利用して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成するかについては任意に設定可能である。
【００５３】
例えば、曜日に関する属性を利用せずに、時刻に関する属性のみを利用して１日の０時から２４時までの１時間毎の需要量値を含む電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することもできる。この場合、揮発性メモリ３に記憶されている全ての電力需要量データ及び熱需要量データのそれぞれに関して、同じ時刻に収集された（同じ時間属性を有する）電力需要量データ及び熱需要量データを平均化処理することで、曜日属性とは無関係な０時から２４時までの１時間毎の需要量値を含む電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することができる。従って、運転制御手段２が熱電併給装置２１の運転制御情報を作成するために、不揮発性メモリ５に記憶されているこの電力需要代表データ及び熱需要代表データをどの曜日に使用したとしても、需要家２０の実際の電力需要及び熱需要と、熱電併給装置２１から出力される電力供給量及び熱供給量とに大きな隔たりが生じないことが確保される。
【００５４】
＜２＞
上述の別実施形態＜１＞では、曜日に関する属性を無視して１日間の０時から２４時までの需要量値を有する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する例について説明したが、これとは逆の考え方で、特定の曜日の属性が強調された１日間の０時から２４時までの需要量値を有する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することもできる。
【００５５】
例えば、月曜日から日曜日の曜日という時間属性と、０時から２４時の時刻という時間属性を有する過去の電力需要量データ及び熱需要量データを参照して電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成する際に月曜日という時間属性を優先する場合、月曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対して乗算する重み付け係数を４に設定し、火曜日から日曜日に収集された０時から２４時までの過去の電力需要量データ及び熱需要量データに対して乗算する重み付け係数を０．５に設定した上で、月曜日から日曜日までに収集された０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを平均化処理（尚、上述の重み付け係数を４／７と０．５／７に設定して乗算後、０時から２４時までの電力需要量データ及び熱需要量データの同じ時刻のデータを加算処理しても同様である）することで、月曜日の電力需要特性が強調された１日間の電力需要代表データを作成することができる。
【００５６】
つまり、第１の時間属性群（上述の月曜から日曜までの各曜日属性に該当）及び第２の時間属性群（上述の０時から２４時までの各時刻属性に該当）で規定される電力需要量データに対して、第１の時間属性群の属性毎（曜日毎）に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の電力需要量データを第２の時間属性群の属性毎（時刻毎）に互いに平均化して電力需要代表データを作成し、第１の時間属性群上述の月曜から日曜までの各曜日属性に該当）及び第２の時間属性群（上述の０時から２４時までの各時刻属性に該当）を有する熱需要量データに対して、第１の時間属性群の属性毎（曜日毎）に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の熱需要量データを第２の時間属性群の属性毎（時刻毎）に互いに平均化して熱需要代表データを作成することで、優先したい属性の影響が大きく含まれた電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成することができる。
【００５７】
＜３＞
図５に示した電力需要代表データは１時間毎の電力需要値を有するデータであったが、不揮発性メモリ５に記憶される情報量を削減するような対策を講じることも出来る。例えば、電力需要量データは需要量情報収集手段１によって１時間毎に収集されたデータであるが、この１時間毎のデータを２時間毎のデータに変換した上で、２時間毎の電力需要値を有する電力需要代表データを作成し、不揮発性メモリ５に記憶させることもできる。
【００５８】
具体的には、図６に示すように、図５（ａ）に示した１時間というタイミング毎の電力需要代表データを２時間というタイミング毎に平均化処理して２時間毎の電力需要代表データを作成し、それを不揮発性メモリ５に記憶しておくこともできる。この場合には、電力需要代表データとして記憶する必要のあるデータ数が半減するので、それらを記憶しておくための高価な不揮発性メモリ５に関して必要なコストを低くすることができる。
【００５９】
尚、上述の実施形態で説明したように、運転制御手段２は、その日１日分の予測需要量データを求めた状態で、単位時間である１時間が経過するごとに、予測需要量データから、熱電併給装置２１を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置２１の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００６０】
従って、不揮発性メモリ５に記憶されている２時間毎の電力需要代表データ及び熱需要量データをデータ補間処理によって１時間毎の電力需要代表データ及び熱需要量データに変換した上で、そのデータを上述の予測需要量データとして利用する必要がある。データ補間処理としては、通常用いられている様々な手法を用いることができるのだが、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に例示するような手法がある。
【００６１】
図７（ａ）に例示するデータ補間処理は、隣接する１つのデータをそのまま利用するデータ補間であり、具体的には、１時のデータを用いて２時のデータを補間している。また、図７（ｂ）に例示するデータ補間処理は、隣接する２つのデータの平均値を利用するデータ補間であり、例えば、１時及び３時のデータの平均値を用いて２時のデータを補間するような処理を行っている。
【００６２】
＜４＞
上述の実施形態及び別実施形態では、代表データが記憶される不揮発性メモリが運転制御システム１０の内部に設置されているように説明したが、その設置場所は特に限定されない。例えば、運転制御システム１０と通信回線を介して接続され、代表データ作成手段４及び運転制御手段２との間でデータ通信を行うことができるのであれば、この不揮発性メモリ５が遠隔地に設置された所定のシステム内部に設置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転制御システムの機能ブロック図である。
【図２】データ更新処理における説明図である。
【図３】１日分の予測需要量を示すグラフである。
【図４】省エネ度基準値演算処理における説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は曜日毎の電力需要代表データの例である。
【図６】電力需要代表データの例である。
【図７】データ補間後の電力需要代表データの例である。
【符号の説明】
１ 需要量情報収集手段
２ 運転制御手段
３ 揮発性メモリ
４ 代表データ作成手段
５ 不揮発性メモリ
１０ 運転制御システム
２０ 需要家
２１ 熱電併給装置
２２ 貯湯タンク
Claims (5)
- 電力及び熱を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御システムであって、
需要家の電力需要量データ及び熱需要量データを所定のタイミング毎に収集する需要量情報収集手段と、
前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記熱電併給装置に指示する運転制御情報を作成する運転制御手段と、
前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する電力需要代表データ及び熱需要代表データを作成して、不揮発性メモリに記憶する代表データ作成手段とを備え、
前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する運転制御システム。 - 前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、
単位期間毎に存在する同じ時間属性の電力需要量データを互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記単位期間毎に存在する同じ時間属性の熱需要量データを互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する請求項１に記載の運転制御システム。 - 前記代表データ作成手段は、前記需要量情報収集手段によって収集された前記所定のタイミング毎の前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを参照して、
第１の時間属性群及び第２の時間属性群で規定される前記電力需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の電力需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記電力需要代表データを作成し、前記第１の時間属性群及び前記第２の時間属性群を有する熱需要量データに対して、前記第１の時間属性群の属性毎に設定された重み付け係数を乗算した後に、乗算後の熱需要量データを前記第２の時間属性群の属性毎に互いに平均化して前記熱需要代表データを作成する請求項１に記載の運転制御システム。 - 前記代表データ作成手段は、第１のタイミング毎に収集された前記電力需要量データ及び前記熱需要量データを所定の期間毎に平均化して前記第１のタイミングよりも間隔の長い第２のタイミング毎のデータへの変換処理を行って、前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データを前記第２のタイミング毎のデータで作成する請求項２又は請求項３に記載の運転制御システム。
- 前記運転制御手段は、停電後の電源復帰時に、前記不揮発性メモリに記憶されている前記第２のタイミング毎の前記電力需要代表データ及び前記熱需要代表データに対してデータ補間処理を行うことにより導出される、前記需要家の電力需要特性及び熱需要特性を代表する前記第１のタイミング毎の電力需要代表データ及び熱需要代表データを参照して、前記運転制御情報を作成する請求項４に記載の運転制御システム。
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