JP2010156535A - 需要閾値を判断する方法、需要コントロール方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の需要コントロール方法は、手動で一定の値を閾値として設定していることから、その値を決定するのが困難なだけでなく、実際の状況に応じてその閾値を調整することができない。
【解決手段】需要閾値を設定する方法が提供されている。当該方法は、（ａ）曲線カーブとして複数の需要データを昇順または降順に配置するコントロールユニットを有し、（ｂ）当該コントロールユニットは最大需要データと最小需要データをライン直線で接続し、（ｃ）当該ライン直線への最大直交距離を持つ需要データを、需要閾値として設定する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、一般的にはコントロール方法及びそのシステムに関するものであるが、より具体的には、需要閾値を計算する方法、需要コントール方法及びシステムに関するものである。

本出願は、２００８年１２月２６日に出願された台湾出願第９７１５１１０４号を基礎出願とする優先権主張出願であって、当該台湾出願の主題は本出願に包含されるものである。

コンビニエンスストアは、狭い面積を持つにすぎないが、そのエネルギー消費指標はデパートやスーパーにおけるものよりも高いものである。エネルギー節約に関する関心が高まっており、コンビニエンスストアの電気の消費をコントロールするための効率的かつ十分なエネルギー節約システムを設計することが非常に重要である。

コンビニエンスストアは、顧客にサービスを提供する場所である。エネルギー節約を実践する上で、コンビニエンスストアの運営に影響するか否かは考えられるべきである。特開２００６−１７８８８６号公報に、POSとストア運営プラットフォームを結合した統合システムが開示されている。そのシステムは、リモートアクセスと、例えば空調や照明装置のような電気機器をコントロールするエネルギー節約対策を、統合したものである。しかしながら、これらのシステムを設置するコストは非常に高価であり、そのコストを回収するには非常に長い期間がかかる。また、そのシステムは非常に複雑であることから、関連するハードウェアのコストおよびソフトウェアの設計コストを低く抑えることができず、実現性に乏しいものである。

また、米国特許出願公開第２００２／０１６３４３１号明細書に開示されている店舗内遠隔モニタリングシステムにおいては、例えば、内部と外部の照明や、冷蔵庫の温度、外部の温度、自動ドアの使用頻度等のパラメーターを集積するモニタリングシステムが開示されている。そのシステムは、次の日の天気や照度を過去のパラメーター情報によって予測し、その天気予想を参照して、ユーザーに提案する内部の照明レベルや空調の温度を計算するものである。ユーザーは、その提案されたパラメーターに応じて、装置の動作を手動で調整する。しかしながら、そのシステムを作るコストは非常に高価である。また、そのシステムは非常に複雑であることから、関連するハードウェアのコストやソフトウェアの設計コストは高価となる。さらに、そのシステムは装置の動作を自動的に調整することができない。環境状況が頻繁に変化し、当該システムの提案に影響する場合には、店員は顧客の対応に加え、装置を手動で調整することとなり、現実性が非常に乏しい。したがって、自動かつ効果的なエネルギー節約法の開発が必要となっている。

台湾電気会社の電気料金は、需要、エネルギー、及びペナルティに基づき請求される。店舗は、通常より低いレートで電気を得られるように、電気会社と契約する。しかしながら、契約には、電力消費量が、１月の間の各期間における契約料金を超えることができないように記載されている。例えば、電力消費量は、各１５分間に７５ｋWを超えることができないといったものである。電力消費量がいずれかの時間セグメントの期間において契約量を超えると、その店舗は、高いペナルティ料金を支払わなければならない。

利用可能な平均電力消費は５ｋWである。しかしながら、１分以内の電力消費が５ｋWよりもかなり高い場合は、たとえ次の１４分間における１分間の電力消費が５ｋWより低い場合であっても、その期間全体の電力消費は７５ｋWを超え得る。産業界では、閾値を５ｋWよりずっと低い値、例えば４ｋWとするのがより安全であることを発見している。よって、それにしたがって、需要コントロールの最初の概念は導き出されている。１分間の電力消費が４ｋW以上の場合は、電力消費は、より低いものでなければならない。

特開２００６−１７８８８６号公報 米国特許出願公開第２００２／０１６３４３１号明細書

しかしながら、従来の需要コントロール方法は、手動で設定された一定の値を閾値として設定していることから、その値を決定するのが困難なだけでなく、実際の状況に応じてその閾値を調整することができない。閾値が高すぎると、電力消費は契約量を超え、高いペナルティを請求され得る。閾値が低すぎると、システムは継続的に電力不足となり、店舗を通常通り運営することができない。また、同じようなタイプのビジネス地であったとしても、その中の地域や、季節、顧客量や床面積等のパラメーターが異なる場合には、異なる電力消費を持ち得、一定の閾値を各店舗に設定することはできない。また、その閾値が電力消費を低減するための適切なタイミングに合致していない場合には、そのようなコントロール方法はあまり意義がない。

本願発明は、需要閾値を判断する方法、需要コントロール方法及びシステムに関するものである。需要閾値は、標準的な方法により統計データに応じて設定される。適切な需要閾値は、異なる特性を有する場所及びコントロール対象に応じて提供される。したがって、当該方法は、より広い範囲に応用できる。

本願発明は、需要閾値を計算する方法を提供するものである。その方法は、（a）カーブとして、複数の需要データを降順または昇順に配置するコントロールユニットを有し、（b）当該コントロールユニットは、最大需要データと最小需要データをラインで接続し、（c）当該ラインへの最大直交距離を持つ需要データを需要閾値として設定する。

本願発明は、需要コントロール方法を提供するものである。当該方法は、（a）需要閾値を設定するコントロールユニットを有し、当該コントロールユニットは、カーブとして、昇順もしくは降順に、複数の需要データを等間隔に配置するステップと、最大需要データと最小需要データをラインで接続するステップと、当該ラインへの最大垂直距離を持つ需要データを当該需要閾値として設定するステップとを有し、（b）時間セグメントの時間単位の最後で電力消費を測定し、当該測定された電力消費に応じて当該時間セグメントの需要を計算する測定ユニットと、（c）計算された需要が当該需要閾値より大きい場合には、電気機器の電源を切るステップとを有する。

本願発明は、需要コントロールシステムを提供するものである。当該システムは、測定ユニットとコントロールユニットを有する。測定ユニットは、時間単位の最後で電力消費量を測定し、当該測定結果に基づき、時間セグメントにおける需要を計算する。なお、時間セグメントは複数の時間単位を有する。コントロールユニットは、複数の需要データに応じて、需要閾値を計算する。計算された需要が需要閾値を超える場合には、電気機器の電源が切られる。

本願発明は、より好ましいが限定するものではない下記の詳細な記載によって明らかにされるものである。なお、下記の記載は、対応する図面を参照するものである。

本願発明の第１の実施形態による需要閾値の決定方法のフローチャートである。 図１における需要閾値決定プロセスの幾何学的関係を示す。 本願発明の第２の実施形態における需要コントロールシステムのブロック図を示す。 本願発明の第２の実施形態における需要コントロール方法のフローチャートである。

本願発明は、需要閾値を決定する方法を提供するものである。需要閾値は、統計データによって客観的に決定される。異なる特性を有する場所またはコントロール対象に適切に対応して、その閾値を決定することができる。また、下記は、コンビニエンスストアの電力消費を一例として説明するものである。しかしながら、本願発明の需要閾値の決定方法は、本願発明の実施形態に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
本実施形態は、需要閾値を判断する方法を提供するものである。ある量を主観的に需要閾値として選択する従来の需要コントロール方法と比較して、本実施形態は過去の需要データに基づいて需要閾値E_thresholdを客観的に決定する正確なアルゴリズムを用いる。図１及び図２を参照する。図１は、本願発明の第１の実施形態による需要閾値決定方法のフローチャートである。図２は、図１における需要閾値決定プロセスの幾何学的関係を示している。まず、ステップS202に示されているとおり、需要データE₁, E₂,E₃... E_Nがコントロールユニット（図３記載の１２０）によって、カーブCとして、昇順もしくは降順に配置される。水平軸Xは、等しい間隔で一列に配置される。なお、カーブ状に降順に配置された需要データは、本実施形態の一例であって、それに限定されるものではない。需要データE₁, E₂, E₃... E_Nは、測定ユニット（図３記載の１３０）による計算や需要コントロールなしの当初の電力消費データである。当該データは、店舗を実際に稼働する場合に必要な店舗の電力消費を表すことができるものである。その需要データを得るには多くの異なる方法がある。例えば、店舗の電力消費は、店舗にどのコントロール方法も適用されない場合に記録される。または、どのコントロール方法も適用されない時間である放置時間を、それぞれの時間セグメントに設定することもできる。放置時間における電力消費は全体の時間セグメントの需要を表すために使用される。本実施形態では、ある期間の需要データは、カーブCとして、降順に配置されることがより好ましい。各時間セグメント（Nの時間単位を含む）において、いくつかの時間単位の需要データ（ｎの時間単位、つまり、放置時間）は、その期間の電力消費を表すために獲得される。ここで、ｎはNより大きくはない。例えば、ある期間が１週間の場合であって時間セグメントが１５分の場合、４×２４×７＝６７２の時間セグメントが１の期間に存在する。なお、時間単位は１分である。１の時間セグメント（例えば、１５の時間単位）における放置時間（例えば、３の時間単位）の電力消費のみが記録され、放置時間における毎分の平均電力消費が需要データを表すものとして使用される。つまり、より好ましい本実施形態では、カーブCは、６７２の時間セグメントの需要データで構成される。また、各時間セグメントにおける最初の３分は、放置時間として設定される。放置時間における電力消費がたとえ高いものであっても、いずれの機器の電源も切られないし、いずれのコントロールプロセスも実行されない。したがって、放置時間における電力消費が記録されるが、それはあたかも店舗が需要コントロール下にない実際の需要を表すものである。結果として、需要データを収集する時間は節約されるとともに、およそリアルタイムのデータを得ることができる。

なお、期間、時間セグメント、時間単位、放置時間は上記のように記載されているが、上記時間パラメーターは、本願発明の分野における当業者が自由に設定できるものである。また、カーブとして、降順に配置された需要データは、上記のように開示されているが、需要データの配置法はそれに限定されるものではない。また、本願発明は、上記に限定されるものではなく、応用される分野や目的に対応して変形され得る。

次に、ステップS204に示されているように、コントロールユニット１２０は、E₁, E₂, E₃... E_Nの最大需要データE_maxと需要データ最小値E_minを、ラインLでつなぐ。そして、ラインLに直交するラインセグメントWを構築する。ラインセグメントWとカーブCの交差する点は、C_(x’)と設定され、ラインセグメントWとラインLの交差する点は、L_(x)と設定される。したがって、xが決定されると、L_(x)およびC_(x’)を得ることができる。次に、L_(x)-C_(x’)の最大値を得るために、xにx₀からx_nが与えられ、最大値となる当該式のC_(x’)が需要閾値となる。いいかえれば、ラインLへの最大の直交距離をもつ需要データを求めるために、カーブC上の需要データE₁, E₂, E₃... E_NとラインLの間の直交距離がそれぞれ計算され、ステップS２０６に示されるように、その需要データが、需要閾値E_thresholdとして設定される。例えば、垂直軸によって表された値により降順に配置された需要データE₁, E₂, E₃ ... E_Nは、図２のカーブCを形成するために、垂直軸にそって等しい間隔で順に配置される。ラインL（最大需要データE_maxと最小需要データE_minとを結ぶライン）とカーブCは、最大需要データE_maxと最小需要データE_minの位置でのみ交わる。ラインWはラインLに直交するように構築される。ラインWはラインL全体にそって動き、カーブCとラインLのそれぞれの点の間での直交距離が、カーブCとラインLの間の最大の直交距離をもつ需要データC_(x’)を求めるために計算される。そして、需要データC_(x’)が需要閾値E_thresholdとして設定される。

本実施形態の需要閾値を決定する方法は、コントロールユニットが更新された需要データがあるか否かを判断するステップS208を更に有する。更新された需要データがある場合には、需要閾値はそれに応じて更新される。本実施形態のより好ましい形態においては、新たな需要閾値を求めるために、S202-S206によって、その日の９６の時間セグメントで生成された需要データと、それより前の６日間における需要データが、その日の終わりに再度計算される。言い換えれば、コントロールシステムは、最新の需要データによって需要閾値を更新する。本実施形態は、閾値データを設定するための標準的な方法を提供するだけでなく、現在の状況に応じて、需要閾値を調整するものである。したがって、需要閾値は、より柔軟に設定され、また、より広く応用することができる。なお、需要閾値を更新するための時間間隔は、適用される分野や目的に応じて可変可能なパラメーターである。

上記のように、本願発明の需要閾値を決定する方法は開示されるものである。下記は、上記需要閾値を判断する方法を、どのようにして需要コントロール方法に適用するかに関する。

［第２の実施形態］
本実施形態は、需要閾値の決定方法の適用に関するものであって、より具体的には、上記需要閾値の決定方法を適用する方法及び需要コントロールシステムに関するものである。コントロールステップ、特には当該時間セグメントの電力消費が需要閾値を超えるか否かを判断するステップ、及び、需要閾値が計算された需要を超えるか否かに関するコントロール方法のステップが、上記と異なる方法で修正できる点が利点として挙げられる。なお、本実施形態による記述と図面は、本願発明の主題における例にすぎず、本願発明はそれに限定されるものではない。

図３は、第２の実施形態における需要コントロールシステムのブロック図を示す。図３に記載されているように、本実施形態の需要コントロールシステムは測定ユニット１１０と、コントロールユニット１２０とを有する。時間セグメントにおける時間単位が終了すると、測定ユニット１１０は、その時間ユニットにおける電力消費を測定し、次に、その測定結果に基づいて時間セグメントの需要を計算する。測定ユニット１１０は、例えば、デジタルの電気メーターである。コントロールユニット１２０は、例えば、コンピュータや埋込システムである。コントロールユニット１２０は、複数の以前の時間セグメントの需要データに基づいて、需要閾値E_thresholdを計算する。また、コントロールユニット１２０は、時間セグメントにおける電力需要が、需要閾値E_thresholdより大きいか小さいかを判断する。なお、時間セグメントにおける電力需要は電力消費に基づいて計算される。異なるコントロールプロセスが判断された結果によって実行される。

図４は、第２の実施形態における需要コントロール方法のフローチャートである。図４のステップS200を参照すると、まず、需要閾値E_thresholdが、コントロールユニット１２０により決定される。その決定方法は上記の実施形態に開示されている。需要閾値E_thresholdが決定された後、ステップS210に示されているように、測定ユニット１１０は時間ユニットの最後で電力消費E_zを合計する。例えば、電力消費は毎分合計される。

本実施形態の需要コントロール方法は、更に、時間セグメントの始まりがあるかどうかを判断するステップS212を有する。時間セグメントの始まりがある場合には、すべての電気機器の電源が入れられる。

本実施形態の需要コントロール方法は、測定ユニット１１０が、放置時間が存在するか否かを判断するステップS216を更に有する。放置時間がある場合には、時間セグメントにおける需要データが、需要閾値を更新するために（図１のステップS208）、放置時間の電力消費に基づいて決定される。現在の時間ユニットが放置時間でない場合は、その時間単位の最後に、電力消費が測定ユニット１１０によって測定される。需要データは測定された電力消費に基づいて計算され、次に、ステップS220に示されているように、計算された需要データが需要閾値E_thresholdを超えるか否かがコントロールユニット１２０によって判断される。

計算された需要データが需要閾値E_thresholdよりも大きい場合は、ステップS222に示されているように、第1の電気機器１３０の電源が切られる。上記条件が満たされない場合は、当該方法は、測定ユニット１１０が、次の時間単位における電力消費を計算するステップS２１０へと進む。言い換えれば、計算された需要が需要閾値を超える場合は、時間セグメント全体における電力消費を低くするために、その電気機器の電源が切られる。計算された需要が需要閾値より低い場合は、いかなるプロセスやいずれの電気機器を再開させることなく、次の時間単位での電力消費を探知し続ける。

計算された需要データが、同じ時間セグメントで再度需要閾値を超える場合には、もう１つの電気機器の電源が切られるよう構成することがより好ましい。例えば、第４分における計算された需要データE₄が、需要閾値E_thresholdよりも大きい場合は、第１の電気機器の電源が切られる。次に、同じ時間セグメントでの需要データが、再度需要閾値を超える場合には、時間セグメント全体での全体の電力消費を低くするために、第２の電気機器１３２の電源が切られ得る。いいかえれば、店舗の通常の運営を維持するため、電源を切るべき複数の電気機器の優先順位付けをすることができる。需要が何度も需要閾値を超える場合には、その優先順位に従って電気機器の電源が切られる。しかし、需要閾値を超える場合の当該コントロール方法は、当業者が変形可能であって、本願発明は上記に限定されるものではない。その応用される分野や目的によって変形可能である。

上記本願発明の実施形態によって開示された需要閾値を決定する方法、需要コントロール方法及びシステムは、需要閾値を計算する標準的な方法（例えば、ステップS202-206）を提供するものである。適切な需要閾値は、過去のおよその需要に応じて計算される。需要閾値が高すぎることにより、電力消費が契約量を超えた場合のペナルティの請求を避けるものである。また、需要閾値が低すぎる結果、電気機器の電源を切った状態が続き、通常の運営ができない状況を避けるものでもある。また、本実施形態の需要閾値を計算する方法は、異なる特性を持つ分野やコントロール対象に応じた適切な需要閾値を提供することができるとともに、より広く応用することができる。更に、本願発明の需要閾値は、動的に調整することができる。需要閾値は、例えば、季節や顧客数のような要因による電力消費の相違を反映するように、時間間隔毎に更新される（ステップS208）。結果として、需要閾値はより柔軟性を有し、また、より広く適用することができる。

本願発明は、例示やより好ましい実施形態として記載されているが、それらに限定されるものではない。むしろ様々な変形例、同様の配置や手順を含むよう意図されたものであって、記載された請求項の範囲はそのような変形例、同様の配置や手順を含むよう、最大限に解釈されるべきである。

Claims (8)

1. 需要閾値を決定する方法であって、
   コントロールユニットが、カーブとして昇順もしくは降順に複数の需要データを等間隔に配置し、
   最大需要データと最小需要データをラインで接続し、
   前記ラインへの最大の垂直距離を持つ需要データを、需要閾値として設定することを特徴とする需要閾値を決定する方法。
2. 前記コントロールユニットは、更新された需要データがあるか否かを判断し、
   前記更新されたデータがある場合には、前記更新された需要データに応じて、前記需要閾値を更新する請求項１記載の需要閾値を判断する方法。
3. 需要コントロール方法であって、
   需要閾値を設定するコントロールユニットは、
   カーブとして昇順もしくは降順に複数の需要データを等間隔に配置するステップと、
   最大需要データと最小需要データをラインで接続するステップと、
   前記ラインへの最大の垂直距離を持つ需要データを、前記需要閾値として設定するステップとを含み、
   測定ユニットは、時間セグメントの時間単位の最後で電力消費を測定し、測定された電力消費に応じて前記時間セグメントの需要を計算し、
   計算された需要が前記需要閾値より大きい場合には、電気機器の電源を切ることを特徴とする需要コントロール方法。
4. 前記コントロールユニットは、更新された需要データがあるか否かを判断し、
   前記更新されたデータがある場合には、前記更新された需要データに応じて、前記需要閾値を更新する請求項３記載の需要コントロール方法。
5. 前記測定ユニットは、前記時間セグメント中の別の時間単位の最後で電力消費を測定し、測定された電力消費に応じて、前記時間セグメントにおける別の需要を計算し、
   計算された需要が前記需要閾値を超える場合には、別の電気機器の電源を切る請求項３記載の需要コントロール方法。
6. 時間セグメントの最初に前記電気機器の電源を入れるステップを更に有する請求項３記載の需要コントロール方法。
7. 前記時間セグメントはNの時間単位を含み、放置時間はN以下のｎの時間単位を含み、
   前記測定ユニットは、前記放置時間があるか否かを判断し、
   前記放置時間がある場合には、前記放置時間の電力消費に応じて需要を定義する請求項３記載の需要コントロール方法。
8. 時間単位の最後で電力消費量を測定し、測定結果に基づき、複数の時間単位を含む時間セグメントにおける需要を計算する測定ユニットと、
   複数の需要データに応じて需要閾値を計算し、前記需要が前記需要閾値を超える場合には電気機器の電源を切るコントロールユニットと、
   を有する需要コントロールシステム。

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