JP2011120435A

JP2011120435A - デマンド制御システム

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Publication number: JP2011120435A
Application number: JP2009289767A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Ota; 圭一大田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP5272252B2

Abstract

【課題】複数の空調機及び冷凍機を含む受電設備における予め定められた周期毎の積算電力が予め定められた契約電力を超えないように前記空調機及び冷凍機の消費電力を削減するデマンド制御ステムであって、空調機及び冷凍機の設置場所の環境への悪影響を抑えて消費電力を削減する。
【解決手段】受電設備が消費した電力量を検出して数値化した値をもとにデマンド時限内の電力量の予測を算出し、所定の値を超えると予測した場合には予測結果を外部の機器へ送信するデマンド監視装置と空調機及び冷凍機の稼働状況を数値化して把握し、稼働状況とデマンド監視装置から送信される予測結果に基づいて設置場所の環境に悪影響を与えないと予測した場合に空調機及び冷凍機の圧縮機を停止もしくは低負荷運転に切り替え、設置場所の環境に悪影響を与えると判断した場合は空調機及び冷凍機の圧縮機を停止させないことで効率的な消費電力の削減ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機及び冷凍機を含む受電設備に設けられ、前記空調機及び冷凍機の最適な運転を可能な限り妨げず、デマンド値が所定の値を超えないように前記空調機及び冷凍機の消費電力を削減することを目的としたデマンド制御システムに関するものである。

受電設備を備える電力需要家と電力会社の契約では、電力料金は基本料金と使用電力量からなる従量制料金からなる。このうち基本料金は１年間の最大デマンド値に基づいて決定される。

そのため、電力需要家は日々のデマンド値が契約電力を上回らないように受電設備にはデマンドコントローラーなどを使用してデマンド値が超過することを回避することが一般的である。

また回避手段として電力の消費が多い空調機や冷凍機を停止させてデマンド値を抑えることが一般的であり、予めタイムスケジュールを用意して段階的に停止するなど空調機や冷凍機の設置場所に配慮したものも存在する（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３０４６３７号公報特開２００３−２３７２９号公報

しかし、従来のデマンドコントローラーの空調機及び冷凍機に対する制御は、予め定められた順番の制御や、空調機及び圧縮機の消費電力順などで制御を判断するため、制御対象とする個々の空調機及び冷凍機の稼働による室内環境の判断ができず、稼働が必要な環境で停止させたり、停止させることが可能な環境の停止が遅かったり、さらにはデマンド時限前になって全体的に停止させることになるなどの不都合が発生する場合がある。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、空調機や冷凍機の設置場所の稼働状況に連動し、室内環境の快適性を維持しながら電力量の上昇をおさえるデマンド制御システムを提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の空調機及び冷凍機を含む受電設備において、予め定められた周期であるデマンド時限毎の電力量が予め定められた契約電力を超えないように前記空調機及び冷凍機の消費電力を削減するデマンド制御ステムであって、前記受電設備に設けられ、前記受電設備が消費した電力量を検出する電力量検出部と、前記電力量検出部が検出した電力量を数値化して記憶する電力量記憶部と、前記電力量記憶部が記憶する数値化した電力量をもとにデマンド時限内における電力量の予測を算出するデマンド予測部と、前記予め定められた周期が次の周期に変わる時点の周期更新通知と前記デマンド予測部が予測した予測結果を外部の機器へ送信が可能なデータ送受信部とを備えるデマンド監視装置と、前記空調機及び冷凍機に設けられ、前記空調機及び冷凍機の運転を強制的に停止または低負荷運転に切り替える運転制御部と、前記空調機及び冷凍機の運転状態を検出する運転状態検出部と、前記運転状態検出部が検出した運転状態を数値化して記憶する運転状態記憶部と、前記運転状態記憶部が記憶している数値化した運転状態に基づいて前記空調機及び冷凍機の稼働状況を判断する稼働状況判断部と、前記デマンド監視装置から送信される予測結果の受信が可能なデータ送受信部と、前記データ送受信部を通して受信した前記デマンド監視装置からの予測結果と前記稼働状況判断部の判断に基づいて前記運転制御部における動作の実行もしくは拒否を決定する制御判断部とを備える電力制御装置からなることを特徴とするデマンド制御システムである。

請求項２に記載の発明は、前記電力制御装置の前記データ送受信部は数値化した稼働状況を送信するデータ送信手段を備え、前記デマンド監視装置の前記データ送受信部は前記電力制御装置が送信する稼働状況を受信するデータ受信手段を備え、前記デマンド予測部は前記稼働状況を電力量の予測に利用することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御システムである。

請求項１に記載の発明によれば、複数の空調機及び冷凍機には電力制御装置が設けられ、空調機及び冷凍機の稼働状況を数値化して記憶している。数値化する稼働状況として、たとえば消費電流とした場合は、連続して所定のしきい値を超える電流を消費しているとした場合には、室内環境は空調機及び冷凍機により一定の効果が得られていると判断することができる。また所定のしきい値を連続して超えた状態で経過した時間に基づいて空調機及び冷凍機が室内環境に与えた効果を判断することができる。また所定のしきい値を超えて間もない場合は、室内環境は空調機及び冷凍機の効果を必要としていると考えられる。このような判断をしたうえで、デマンド監視装置から予測結果を受け取った場合に、空調機及び冷凍機を停止させるか拒否するかを決定する。また予測結果は変動するため、停止を拒否し続けるとは限らない。たとえば、比較的緊急でない予測結果では停止を拒否するが、緊急な予測結果であれば、即停止を実行することも考えられる。また同一の緊急度の予測結果であっても室内環境に与えた効果が十分に得られたと判断した場合は即停止を実行することも考えられる。

請求項２に記載の発明によれば、電力制御装置は数値化した稼働状況を送信することができ、デマンド監視装置は電力制御装置の稼働状況を受信することができるので、たとえば空調機及び冷凍機の電力量をデマンド監視装置に送信し、デマンド監視装置は受電設備が消費する電力のうち、制御が可能な空調機及び冷凍機の電力と制御が不可能なその他設備の電力を把握することができ、電力制御装置が空調機及び冷凍機の運転を制御した場合の効果も加えてデマンド時限内の電力量を予測することができる。

以下、本発明に係るデマンド制御システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施例のデマンド監視装置１は、受電設備３のパルス検出器３０１を用いて、受電設備３の消費電力を電力量検出部１０２から把握して、電力量記憶部１０１に記憶し、時限内の経過時間と前記電力量記憶部１０１の値の推移から時限内の到達電力量を予測する。この予測した電力量が予め定められた契約電力を超えると予測される場合は、データ送受信部１０４を用いて電力制御装置２へ予測結果を送信する。この予測結果は複数の定められた緊急度のうち、いずれかを知らせるものでもよいし、数値化された値をそのまま送信してもよい。

電力制御装置２は受電設備３から空調機及び冷凍機の圧縮機４へ電力を供給している電源ライン４０３に設けた電流センサー４０１を用いて、圧縮機４の消費電流を運転状態検出部２０１から把握して、運転状態記憶部２０３に記憶する。運転状態判断部２０４は運転状態記憶部２０３が記憶した電流値の推移に基づいて圧縮機４の運転の重要度を判断する。制御判断部２０６は、デマンド監視装置１から送信された予測結果と運転状態判断部２０４が判断した圧縮機４の運転の重要度に基づいて、重要でないと判断した場合には運転制御部２０２から圧縮機４に設けられた運転切り替え用リレーを駆動させて停止もしくは低負荷運転へ移行させ、重要であると判断した場合は、圧縮機４を停止もしくは低負荷運転に移行することは見送る。

ここで、本実施例の具体的な構成について、図２を参照して説明する。受電設備３に設けられたデマンド監視装置１と複数の空調機及び冷凍機の圧縮機４に設けられた電力制御装置２とを通信線５で接続したデマンド制御システムにおいて、空調機及び冷凍機は生産設備６の熱源を冷却するために稼働している。

受電設備３の電力の消費と圧縮機４の電流の消費を図３を参照して説明する。図３（１）（２）（３）は受電設備３のデマンド時限内のタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３時点での消費した電力量のグラフであり、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は圧縮機４のうち３台の消費する電流の推移である。

図３（１）のタイミングＴ１においてデマンド監視装置１は電力量の推移の予測をＰ１ラインとして予め定められた契約電力ＰＳを超えることから、中レベル段階の予測結果を通信線５を用いて電力制御装置２へ送信する。（Ａ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ１時点では圧縮機４が稼働して間もないことから停止させることを拒否した。（Ｂ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ１時点では圧縮機４が停止していることから停止させることを拒否した。（Ｃ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ１時点で圧縮機４が所定の時間以上連続して稼働し、所定の電流値を消費していることから現時点においては空調機及び冷凍機の設置場所は快適な環境を維持できていると判断して圧縮機４を停止した。

図３（２）のタイミングＴ２においてデマンド監視装置１は電力量の推移の予測をＰ２ラインとして予め定められた契約電力ＰＳを超え、デマンド時限内の残り時間が少ないことから、高レベル段階の予測結果を通信線５を用いて電力制御装置２へ送信する。（Ａ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ２時点では圧縮機４が所定の時間以上連続して稼働し、所定の電流値以上を消費していることから現時点では空調機及び冷凍機の設置場所は快適な環境を維持できていると判断して圧縮機４を停止させた。（Ｂ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ２時点では圧縮機４が稼働して間もないがデマンド監視装置から送信された予測結果が高レベルであることから圧縮機４を停止させた。（Ｃ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ２時点では圧縮機４は停止させているためそのまま停止の状態を維持した。

図３（３）のタイミングＴ３においてデマンド監視装置１は電力量の推移の予測をＰ３ラインとして予め定められた契約電力ＰＳを超えないことから、低レベル段階の予測結果を通信線５を用いて電力制御装置２へ送信する。（Ａ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ３時点では圧縮機４の過去の消費電流と稼働時間と現在までの停止時間に基づいてまだ停止を続けても空調機及び冷凍機の設置場所は許容される環境を維持できると判断して停止を続ける。（Ｂ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ３時点では圧縮機４の過去の消費電流と稼働時間と現在までの停止時間に基づいて停止を続けると空調機及び冷凍機の設置場所の環境が損なわれると判断して圧縮機４の停止を解除する。（Ｃ）のグラフに表される圧縮機４に設けられた電力制御装置２はタイミングＴ３時点では圧縮機４の過去の消費電流と稼働時間と現在までの停止時間に基づいて停止を続けると空調機及び冷凍機の設置場所の環境が損なわれると判断して圧縮機４の停止を解除する。

次にデマンド監視装置の動作を図１の実施例と図４のフローチャートにより説明する。

Ｓ１では電力量検出部１０２により受電設備３の電力量を取得し、Ｓ２では取得した電力量を積算して記憶し、Ｓ３では積算した電力量に基づいてデマンド時限内の電力量を予測している。

Ｓ４では予測した電力量が予め設定している契約電力を超えるか判断し、超えると判断した場合は、Ｓ５で予測した値を電力制御装置２へ送信する

Ｓ６ではデマンド時限が更新されているかを確認し、更新されていればＳ７で予測をリセットしてＳ１へ戻り繰り返す。

次に電力監視装置の動作を図１の実施例と図５のフローチャートにより説明する。

Ｓ１では運転状態検出部２０１により圧縮機４の稼働状況を取得し、Ｓ２では取得した運転状況を数値化して記憶し、Ｓ３では数値化した運転状況をもとに稼働状況を判断する。

Ｓ４ではデマンド監視装置１から予測値が送信されていないか確認し、送信されていた場合はＳ５で稼働状況と予測値から制御を実行するか否かを判断し、制御を実行すると判断した場合は、Ｓ７で制御を実行し圧縮機４を停止または低負荷運転へ移行し、Ｓ１へ戻り繰り返す。

このように本発明によると契約電力を超えないように消費電力を削減する場合であっても、デマンド監視装置の数値化された予測値と空調機及び冷凍機の設置場所の稼働状況に基づいて設置場所の環境を予測して、停止及び低負荷運転に移行するか、停止を拒否するかを決定できるため、環境の快適性を維持しながら消費電力を削減することができる。

本発明の実施の形態に係るデマンド制御システムの接続構成図である。本発明の実施の形態に係るデマンド制御システムの接続構成図である。本発明の実施の形態に係るタイムチャートの一例である。本発明の実施の形態に係るデマンド監視装置のフローチャートである。本発明の実施の形態に係る電力監視装置のフローチャートである。

Claims

複数の空調機及び冷凍機を含む受電設備において、予め定められた周期であるデマンド時限毎の電力量が予め定められた契約電力を超えないように前記空調機及び冷凍機の消費電力を削減するデマンド制御ステムであって、前記受電設備に設けられ、前記受電設備が消費した電力量を検出する電力量検出部と、前記電力量検出部が検出した電力量を数値化して記憶する電力量記憶部と、前記電力量記憶部が記憶する数値化した電力量をもとにデマンド時限内における電力量の予測を算出するデマンド予測部と、前記予め定められた周期が次の周期に変わる時点の周期更新通知と前記デマンド予測部が予測した予測結果を外部の機器へ送信が可能なデータ送受信部とを備えるデマンド監視装置と、前記空調機及び冷凍機に設けられ、前記空調機及び冷凍機の運転を強制的に停止または低負荷運転に切り替える運転制御部と、前記空調機及び冷凍機の運転状態を検出する運転状態検出部と、前記運転状態検出部が検出した運転状態を数値化して記憶する運転状態記憶部と、前記運転状態記憶部が記憶している数値化した運転状態に基づいて前記空調機及び冷凍機の稼働状況を判断する稼働状況判断部と、前記デマンド監視装置から送信される予測結果の受信が可能なデータ送受信部と、前記データ送受信部を通して受信した前記デマンド監視装置からの予測結果と前記稼働状況判断部の判断に基づいて前記運転制御部における動作の実行もしくは拒否を決定する制御判断部とを備える電力制御装置からなることを特徴とするデマンド制御システム。
前記電力制御装置の前記データ送受信部は数値化した稼働状況を送信するデータ送信手段を備え、前記デマンド監視装置の前記データ送受信部は前記電力制御装置が送信する稼働状況を受信するデータ受信手段を備え、前記デマンド予測部は前記稼働状況を電力量の予測に利用することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御システム。