JP2013174417A - ヒートポンプ機器エネルギー管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な方法により複数の需要家のヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整可能なヒートポンプ機器エネルギー管理装置を提供する。
【解決手段】通信ネットワーク８１を介して接続された複数のヒートポンプ機器４０を管理するヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０。需要側提供情報送信部と、供給側提供情報受信部とを備える。需要側提供情報送信部は、ヒートポンプ機器４０の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値である需要側提供情報を上位のエネルギー統括装置９０に送信する。供給側提供情報受信部は、上位のエネルギー統括装置９０からエネルギー消費推奨値又はエネルギー価格に関する情報である供給側提供情報を受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置に関する。

今日、環境に対する配慮から、自然エネルギーの占める割合を増やすことが求められている。

しかし、自然エネルギーは天候変化に左右されやすい。風力や太陽光発電が増えると発電量が天候により増減することになる。総発電量と総消費電力とが一致しないと電力系統の周波数が変化する。周波数が変化すると、電力系統に障害が発生する。総発電量と総消費電力とを一致させるには、蓄電池に余剰電力を貯めておいて発電量が不足する時に蓄電池の電力で補う等、電力供給を調整する方法がある。しかし、蓄電池は、まだまだ高価であり、調整に十分な蓄電池を配備するのは難しい。そこで、電力需要を調整する方法が提案されている。例えば、特許文献１（特開２００６−３５３０７９号公報）には、電力系統に接続された複数の特定の負荷の消費電力を通信回線を介して制御することにより、発電電力の時系列の総量と消費電力の時系列の総量を一致させ、電力系統の周波数の安定化を図る電力系統安定化システムが提案されている。

しかし、特許文献１に記載の電力系統安定化システムでは、発電電力の時系列の総量と消費電力の時系列の総量を一致させようとするが、不一致を検知して瞬時に消費電力を調整するのは難しく、運用コストが高い。また、特許文献１に記載の電力系統安定化システムは、消費電力の制御対象である特定の負荷を自動販売機のコンプレッサーや、河川排水機、又は農業用水の汲み上げポンプとしているが、これらの負荷が調整可能な消費電力は、電力の総需要のごく一部である。夏や冬のように電力需給が逼迫する季節では、多くの需要家の有するヒートポンプ機器が消費する電力を調整することが重要である。

そこで、本発明の課題は、安価な方法により複数の需要家のヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整可能なヒートポンプ機器エネルギー管理装置を提供することである。

本発明の第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、通信回線を介して接続された複数のヒートポンプ機器を管理するヒートポンプ機器エネルギー管理装置である。需要側提供情報送信部と、供給側提供情報受信部とを備える。需要側提供情報送信部は、ヒートポンプ機器の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値である需要側提供情報を上位のエネルギー統括装置に送信する。供給側提供情報受信部は、上位のエネルギー統括装置からエネルギー消費推奨値又はエネルギー価格に関する情報である供給側提供情報を受ける。

本発明の第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、複数のヒートポンプ機器の時間帯別のエネルギー消費計画値を把握し、電力会社に通知するとともに、電力会社からエネルギー消費推奨値又はエネルギー価格の情報を受ける。即ち、予め複数の需要家のヒートポンプ機器のエネルギー消費を把握できるので、エネルギーの需要と供給との不一致を検知してから事後に、瞬時にエネルギー消費を調整するのに比べて、エネルギー消費を調整しやすい。したがって、本発明の第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、安価な方法により複数の需要家のヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整することができる。

なおエネルギーとは、例えば電気であり、ワット、又はワット時等の単位で表される。

本発明の第２観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置であって、ヒートポンプ機器から需要側提供情報を収集するエネルギー消費情報収集部をさらに備える。

本発明の第２観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、ヒートポンプ機器の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値を収集する。これにより、各需要家のエネルギー消費計画値および実績値を把握することができる。

本発明の第３観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、第１観点又は第２観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置であって、各ヒートポンプ機器からの需要側提供情報を集計する集計部をさらに備える。

本発明の第３観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値を集計する。これにより、複数の需要家のエネルギー消費計画値および実績値をまとめて把握することができる。

本発明の第４観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置であって、供給側提供情報に基づいてヒートポンプ機器にエネルギー消費に関する要求であるエネルギー消費要求を送信するエネルギー消費要求部をさらに備える。

本発明の第４観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、電力会社からのエネルギー消費推奨値に基づいて、各ヒートポンプ機器にエネルギー消費要求を送信する。これにより、電力会社からのエネルギー消費推奨値になるように、ヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整することができる。

本発明の第５観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、第４観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置であって、エネルギー消費要求には、エネルギー消費の削減要求及び増加要求を含む。

本発明の第５観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、エネルギー消費要求部は、エネルギー消費の抑制のみならず、促進をも要求するエネルギー消費要求をヒートポンプ機器に送信する。これにより、エネルギー供給が不足の場合のみならず、エネルギー供給が過剰ぎみの場合でも、エネルギー消費調整することができる。

本発明の第６観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置は、第４観点又は第５観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置であって、エネルギー消費要求には、エネルギー消費要求に従った場合の報酬又は従わなかった場合の罰則に関する情報を含む。

本発明の第６観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、エネルギー消費要求部は、エネルギー消費要求に従った場合の報酬又は従わなかった場合の罰則に関する情報を含むエネルギー消費要求をヒートポンプ機器に送信する。これにより、エネルギー消費の調整をする動機を各需要家に対して与えることができる。

本発明の第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、安価な方法により複数の需要家のヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整することができる。

本発明の第２観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、各需要家のエネルギー消費計画値および実績値を把握することができる。

本発明の第３観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、複数の需要家のエネルギー消費計画値および実績値をまとめて把握することができる。

本発明の第４観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、電力会社からのエネルギー消費推奨値になるように、ヒートポンプ機器のエネルギー消費を調整することができる。

本発明の第５観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、エネルギー供給が不足ぎみの場合のみならず、エネルギー供給が過剰ぎみの場合でも、エネルギー消費調整することができる。

本発明の第６観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、エネルギー消費の調整をする動機を各需要家に対して与えることができる。

エネルギー需要調整システムの構成の模式図。 本発明に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置の構成のブロック図。 本発明に係るヒートポンプ機器の構成の模式図。 ヒートポンプ機器制御装置の構成のブロック図。 個別消費計画の例。 総消費計画の例。 総消費要求の例。 個別消費要求の例。 ヒートポンプ機器の運転計画の例。 全体動作の処理フロー図。 本発明の変形例１Ｃに係る需要家のリストの例。

以下、図を参照しながら本発明に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置の一実施形態について説明する。

（１）全体構成
図１は、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置の一例であるヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０を含むエネルギー需要調整システム１の構成を模式的に示した図である。

エネルギー需要調整システム１は、主に、エネルギー統括装置９０、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０、複数のヒートポンプ機器制御装置１００、及び複数のヒートポンプ機器４０を備えている。エネルギー統括装置９０、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０、及びヒートポンプ機器制御装置１００は、通信回線、即ちインターネット等の通信ネットワーク８１により接続されている。ヒートポンプ機器制御装置１００は、ヒートポンプ機器４０に備えられた装置であり、ヒートポンプ機器４０を制御する制御部としての機能を有する。

（２）エネルギー統括装置９０
エネルギー統括装置９０は、電力会社が有する装置であり、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０から見て上位の装置である。エネルギー統括装置９０は、電力会社が有するエネルギー系統におけるエネルギーの需要と供給とが合うように調節するために、エネルギーの需給に関する情報を収集する。エネルギーの需要が供給を上回りそうな時間帯では、エネルギーの消費抑制を需要家に推奨する。逆にエネルギーの供給が需要を上回りそうな時間帯では、エネルギーの消費促進を需要家に推奨する。エネルギー統括装置９０は、このような需要家に対するエネルギー消費に関する推奨を時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費推奨値として決定する。エネルギー統括装置９０は、エネルギー消費推奨値（図７の要求値）を図７に示すようなデータである総消費要求１２３に含めてヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０に送信する。

（３）ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０
ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、複数のヒートポンプ機器４０を管理する装置であり、アグリゲータと呼ばれる事業者が有するサーバコンピュータである。アグリゲータは、複数の需要家を取りまとめて、各需要者に代わって電力会社との間に立ってエネルギー消費の調整の仲介を行う事業者である。

ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、電力会社のエネルギー統括装置９０から総消費要求１２３を受信し、総消費要求１２３に含まれている時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費推奨値に基づいて各需要家が有するヒートポンプ機器４０が消費する時間帯別のエネルギー量をエネルギー消費要求値として決定する。ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、エネルギー消費要求値を個別消費要求１２４に含めて各ヒートポンプ機器４０、即ちヒートポンプ機器制御装置１００に送信する。個別消費要求１２４は、図８に示すように、各ヒートポンプ機器４０のＩＤ（識別情報）、時間帯別の要求値、インセンティブとしての報酬金又は罰金に関する情報を含むデータである。

また、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器制御装置１００から、各ヒートポンプ機器４０の時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費の計画値及び各ヒートポンプ機器４０が実際に消費したエネルギー消費の時間帯別の実績値を受信する。

さらに、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、受信した各ヒートポンプ機器４０のエネルギー消費の計画値及び実績値を集計し、集計値をエネルギー統括装置９０に送信する。

図２は、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０の概略構成図である。ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、主に、通信部１１１、制御部１１２、及び記憶部１１３を備える。

（３−１）通信部
通信部１１１は、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０を、イーサネット（登録商標、以下同じ）等を用いた通信ネットワーク８１と接続可能にするインターフェースである。

（３−２）記憶部１１３
記憶部１１３は、主に、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びハードディスク等からなる。記憶部１１３は、個別消費計画１２１、総消費計画１２２、個別消費要求１２３、総消費要求１２４及びヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０用プログラム等、各種情報を記憶する。

（３−３）制御部１１２
制御部１１２は、主にＣＰＵからなり、記憶部１１３に格納されたヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０用プログラムを実行する。ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０用プログラムが実行されると制御部１１０は、主に、需要側提供情報送信部１１２ａ、供給側提供情報受信部１１２ｂ、エネルギー消費情報収集部１１２ｃ、集計部１１２ｄ、エネルギー消費要求部１１２ｅ、及び割り振り部１１２ｆを備えるようになる。

（３−３−１）需要側提供情報送信部１１２ａ
需要側提供情報送信部１１２ａは、ヒートポンプ機器４０の時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費計画値および実績値である需要側提供情報を上位のエネルギー統括装置９０に送信する。具体的には、需要側提供情報は、図６に示すような総消費計画１２２として、エネルギー統括装置９０に送信される。総消費計画１２２は、図５に示すような個別消費計画１２１に含まれている各ヒートポンプ機器４０の時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費計画値および実績値を集計したものである。需要側提供情報送信部１１２ａは、例えば１日１回、総消費計画１２２を通信部１１１を介してエネルギー統括装置９０に送信する。

（３−３−２）供給側提供情報受信部１１２ｂ
供給側提供情報受信部１１２ｂは、上位のエネルギー統括装置９０からエネルギー消費推奨値に関する情報である供給側提供情報を受ける。具体的には、供給側提供情報は、図７に示すような、総消費要求１２３としてエネルギー統括装置９０から送信されてくる。総消費要求１２３は、時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費推奨値（図７の要求値）を含むデータである。供給側提供情報受信部１１２ｂは、総消費要求１２３を通信部１１１を介して受信し、記憶部１１３に記憶させる。

（３−３−３）エネルギー消費情報収集部１１２ｃ
エネルギー消費情報収集部１１２ｃは、ヒートポンプ機器４０から需要側提供情報を収集する。具体的には、需要側提供情報は、図５に示すような個別消費計画１２１として、各ヒートポンプ機器４０から送信されてくる。個別消費計画１２１は、ヒートポンプ機器４０のＩＤ（識別情報）、時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費計画値、および実績値を含むデータである。エネルギー消費情報収集部１１２ｃは、通信部１１１を介して個別消費計画１２１を各ヒートポンプ機器４０から、例えば１日１回受信し、記憶部１１３に記憶させる。

（３−３−４）集計部１１２ｄ
エネルギー消費要求部１１２ｅは、各ヒートポンプ機器４０からの需要側提供情報を集計する。具体的には、集計部１１２ｄは、記憶部１１３に記憶されている個別消費計画１２１を集計し、集計結果を総消費計画１２２として記憶部１１３に記憶させる。

（３−３−５）エネルギー消費要求部１１２ｅ
エネルギー消費要求部１１２ｅは、供給側提供情報である総消費要求１２３に基づいて各ヒートポンプ機器４０にエネルギー消費に関する要求であるエネルギー消費要求（個別消費要求１２４）を送信する。個別消費要求１２４は、図８に示すように、各ヒートポンプ機器４０のＩＤ（識別情報）、時間帯別の要求値、インセンティブとしての報酬金又は罰金を含むデータである。要求値は、例えば、図８に示すように、ヒートポンプ機器４０の定格能力の割合を上限又は下限として設定した情報である。報酬金又は罰金は、例えば、電力会社とヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０を運用する事業者との間の契約で取り決められた金額を基にして、事業者が各ヒートポンプ機器４０に要求値に応じてインセンティブとして割り振ったものである。

（３−３−６）割り振り部１１２ｆ
割り振り部１１２ｆは、エネルギー消費の調整量及びインセンティブを割り振る割り振り処理を行う。具体的には、割り振り部１１２ｆは、管理下にある全てのヒートポンプ機器４０のエネルギー消費量が総消費要求１２３に含まれているエネルギー消費推奨値（図７の要求値）になるように、各ヒートポンプ機器４０にエネルギー消費の調整量を割り振り、個別消費要求１２４として記憶部１１３に記憶させる。また、割り振り部１１２ｆは、エネルギー消費の調整に従うためのインセンティブとして報酬金や罰金も各ヒートポンプ機器４０に割り振り、個別消費要求１２４に含める。この調整量及びインセンティブを割り振る、割り振り処理については、後で詳述する。

（４）ヒートポンプ機器４０
（４−１）ヒートポンプ機器４０の全体構成
図３は、ヒートポンプ機器４０の構成を模式的に示した図である。

本実施形態では、ヒートポンプ機器４０は、暖房給湯装置であり、居室の暖房と給湯が可能である。ヒートポンプ機器４０は、ヒートポンプユニット４１と、貯湯タンク４２と、給湯配管４３と、暖房用循環回路４４と、ヒートポンプ機器制御装置１００とを備えている。

ヒートポンプユニット４１は、冷媒回路１６を有しており、貯湯タンク４２から送られてくる水を沸き上げて温水にする。冷媒回路１６は、主として、圧縮機１２と、放熱器としての水熱交換器１３と、膨張機構としての電動膨張弁１５と、蒸発器１１とを順に接続して構成される。水熱交換器１３は、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。

貯湯タンク４２は、ヒートポンプユニット４１で加熱された温水を貯える。貯湯タンク４２の内側には、複数の図示しないセンサが上下にならんで設置されており、これらのセンサは、貯湯タンク内の温水の温度を感知し、温度情報をヒートポンプ機器制御装置１００に送信する。貯湯タンク４２は、ヒートポンプユニット１と、沸き上げ用循環回路４５を介して接続されている。沸き上げ用循環回路４５は貯湯タンク４２の下部にある比較的低温の温水を、水熱交換器１３に通し、貯湯タンク４２に戻す。

給湯配管４３は、水が供給される給水配管から分岐され、貯湯タンク４２内に設けられた給湯用熱交換器３２に引き込まれており、給水配管から供給される水道水を給湯用熱交換器３２により貯湯タンク４２内の温水と熱交換させて、家庭のキッチン、浴槽、シャワーなどに温湯を供給する配管である。

暖房用循環回路４４は、貯湯タンク４２内に貯められた温水を、建物の居室等に熱利用手段の一つである居室内放熱器として設けられる複数のラジエタ４８を経由させた後、再び、貯湯タンク４２内に戻して循環させることにより、複数のラジエタ４８を居室内の暖房器具として利用するためのものである。

ヒートポンプ機器制御装置１００は、ヒートポンプ機器４０の圧縮機１２等の構成要素を制御する。ヒートポンプ機器制御装置１００は、例えば、貯湯タンク４２内の温水の温度が所定の下限を下回ると温水の温度が所定の温度に上昇するまで沸き上げ運転を開始する。沸き上げ運転では、貯湯タンク４２内の温水を、沸き上げ用循環回路４５を介してヒートポンプユニット４１へ流し、水熱交換器１３を通して温水を加熱し、貯湯タンク４２に戻す。また、制御部４７は、後述する運転計画１０３ｂに基づいて、ヒートポンプ機器４０の構成要素を制御する。運転計画１０３ｂは、ユーザによりリモコン１３０から入力されて設定されるほか、ヒートポンプ機器制御装置１００によるヒートポンプ機器４０の日々の運転データ１０３ａの学習によっても作成される。また、ヒートポンプ機器制御装置１００は、ユーザによるリモコン１３０を介した操作にしたがってヒートポンプ機器４０の構成要素を制御する。

（４−２）ヒートポンプ機器制御装置１００の詳細構成
図４は、ヒートポンプ機器制御装置１００の構成のブロック図である。

ヒートポンプ機器制御装置１００は、主に、通信部１０１、制御部１０２、記憶部１０３、表示部１０５、及び入力部１０６を備える。

通信部１０１は、イーサネット等の通信ネットワーク８１とのインターフェースである。

制御部１０２は、ＣＰＵからなり、ヒートポンプ機器制御装置１００用のプログラムを実行する。

記憶部１０３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク、等の記憶装置からなり、ヒートポンプ機器制御装置１００用のプログラム、運転データ１０３ａ、運転計画１０３ｂ、個別消費計画１２１、及び個別消費要求１２３、等を記憶している。

表示部１０５、及び入力部１０６は、リモコン１３０に備えて提供されている。表示部１０５は、タッチパネル式の液晶画面である。したがって、当該液晶画面は、入力部１０６としての機能も有する。この他、リモコン１３０は、操作用のボタンも備えており、当該ボタンも入力部１０６としての機能を有する。

ヒートポンプ機器制御装置１００用のプログラムが実行されると制御部１０２は、主に、需要側情報送信部１０２ａ、消費要求受信部１０２ｂ、運転計画作成部１０２ｃ、消費計画作成部１０２ｄ、運転データ記録部１０２ｅ、及び運転制御部１０２ｆを備えるようになる。

（４−２−１）需要側情報送信部１０２ａ
需要側情報送信部１０２ａは、ヒートポンプ機器４０のエネルギー消費計画値及びエネルギー消費実績値をヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０に送信する。具体的には、需要側情報送信部１０２ａは、記憶部１０３に記憶されているデータである個別消費計画１２１を通信部１０１を介してヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０へ送信する。個別消費計画１２１には、例えば図５に示すように当日及び翌日の時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費計画値が含まれている。また、既に経過した時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費実績値も含まれている。

（４−２−２）消費要求受信部１０２ｂ
消費要求受信部１０２ｂは、通信部１０１を介してヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０から個別消費要求１２４を受信する。具体的には、消費要求受信部１０２ｂは、通信部１０１を介して個別消費要求１２４を受信する。消費要求受信部１０２ｂは、受信した個別消費要求１２４を記憶部１０３に記憶させる。

（４−２−３）運転計画作成部１０２ｃ
運転計画作成部１０２ｃは、時間帯別（例えば、１分間毎）のヒートポンプ機器４０の運転計画１０３ｂを作成する。

具体的には、例えば、ユーザが設定したスケジュールが存在する場合は、運転計画作成部１０２ｃは、当該スケジュールに基づいて運転計画１０３ｂを作成する。

運転データ１０３ａが記憶されている場合は、運転データ１０３ａを学習し、当該学習結果に基づいて運転計画１０３ｂを作成する。学習は、例えば、時間帯別に最も確率が高い運転を計算することにより行う。

スケジュールと運転データ１０３ａが共に存在する場合は、スケジュール及び運転データ１０３ａの学習結果に基づいて運転計画１０３ｂを作成する。

スケジュールも運転データ１０３ａも存在しない場合は、予め初期設定されている計画を運転計画１０３ｂとする。

いずれの場合も、エネルギー単価が比較的低い時、例えば、夜間になるべくエネルギーを消費するように運転計画１０３ｂを作成する。

又は、個別消費要求１２４が記憶部１０３に記憶されている場合は、個別消費要求１２４を参照し、個別消費要求１２４に従うように運転計画１０３ｂを作成する。例えば、運転計画１０３ｂは、図９に示されているように、使用下限が定格の２５％と定められている時間帯（０：０１）では、出力２５％で、即ち圧縮機１２を定格の２５％以上の回転数で稼働させて温水を生成し、余剰エネルギーを熱として蓄える。使用上限が定格の５０％と定められている時間帯（１７：００）では、出力５０％で暖房する、即ち圧縮機１２を定格の５０％を超える回転数で稼働させないようにする。

運転計画１０３ｂは、記憶部１０３に記憶される。

（４−２−４）消費計画作成部１０２ｄ
消費計画作成部１０２ｄは、運転計画１０３ｂに基づいて個別消費計画１２１を作成する。即ち、運転計画１０３ｂを個別消費計画１２１に変換する。具体的には、記憶部１０３には、ヒートポンプ機器４０の定格消費エネルギー量に関するデータが記憶されている。消費計画作成部１０２ｄは、当該データを参照し、運転計画１０３ｂに基づいて時間帯別（例えば、１分毎）の消費するエネルギー量を計算し、個別消費計画１２１として記憶部１０３に記憶させる。

（４−２−５）運転データ記録部１０２ｅ
運転データ記録部１０２ｅは、時間帯別（例えば、１分間毎）の圧縮機１２の回転数等、ヒートポンプ機器４０の各構成要素の稼働状況に関する情報を運転データ１０３ａとして記憶部１０３に記憶させる。また、運転データ記録部１０２ｅは、時間帯別（例えば、１分間毎）のエネルギー消費の実績値、即ちエネルギー消費実績値を個別消費計画１２１に含めて記憶部１０３に記憶させる。

（４−２−６）運転制御部１０２ｆ
運転制御部１０２ｆは、運転計画１０３ｂに従ってヒートポンプ機器４０を制御する。また、運転制御部１０２ｆは、リモコン１３０を介して入力されるユーザの指示に従ってヒートポンプ機器４０を制御する。

（５）動作
（５−１）全体動作
上述したエネルギー需要調整システム１の全体動作についてヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０の観点からまとめると図１０のフローチャートのようになる。

ステップＳ１０１では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器４０よりエネルギー消費計画値及び実績値を収集する。具体的には、エネルギー消費情報収集部１１２ｃが各ヒートポンプ機器４０から送信された個別消費計画１２１を、通信部１１１を介して受信し、個別消費計画１２１を記憶部１１３に記憶させる。

次のステップＳ１０２では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器４０のエネルギー消費計画値を集計し、エネルギー統括装置９０へ送信する。具体的には、集計部１１２ｄが、記憶部１１３にある各ヒートポンプ機器４０の個別消費計画１２１に含まれるエネルギー消費計画値及び実績値を集計し、集計結果を総消費計画１２２として記憶部１１３に記憶させる。需要側提供情報送信部１１２ａが、総消費計画１２２を、通信部１１１を介してエネルギー統括装置９０へ送信する。

次のステップＳ１０３では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、エネルギー統括装置９０からエネルギー消費推奨値を消費するエネルギー量の目標値として受信する。具体的には、エネルギー消費推奨値に関する情報を総消費要求１２３としてエネルギー統括装置９０から送信されてくると、供給側提供情報受信部１１２ｂが、通信部１１１を介して受信し、当該総消費要求１２３を記憶部１１３に記憶させる。総消費要求１２３には、時間帯別（例えば、１分毎）のエネルギー消費推奨値が含まれている。総消費要求１２３は、例えば、図７に示されているようなデータである。例えば、０：０１分の時間帯では、総消費要求１２３の推奨値が図６で示されている総消費計画１２２の計画値よりも大きいので、消費促進を要請している。１７：００の時間帯では、総消費要求１２３の推奨値が総消費計画１２２の計画値よりも小さいので、消費抑制を要請している。

次のステップＳ１０４では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器４０のエネルギー消費の調整量及びインセンティブ（報酬金若しくは罰金）を決定し、当該調整量及びインセンティブを各ヒートポンプ機器４０に送信する。具体的には、割り振り部１１２ｆが、各ヒートポンプ機器４０にエネルギー消費の調整量及びインセンティブを割り振る。エネルギー消費の調整量は、全体のエネルギー消費が、総消費要求１２３に含まれているエネルギー消費推奨値になるように決められる。インセンティブは、電力会社との間で予め取り決めた報酬金若しくは罰金である。割り振られた調整量及びインセンティブは、エネルギー消費要求部１１２ｅにより個別消費要求１２４として各ヒートポンプ機器４０に通信部１１１を介して送信される。送信される個別消費要求１２４は、例えば、図８に示されているようなデータである。例えば、０：０１分の時間帯では、総消費要求１２３の推奨値が総消費計画１２２の計画値よりも大きいので、消費を促進するために使用の下限がヒートポンプ機器４０の定格能力の２５％以上に定められており、インセンティブとして報酬が０．５ポンドに定められている。１７：００の時間帯では、総消費要求１２３の推奨値が総消費計画１２２の計画値よりも小さいので、消費を抑制するために使用の上限がヒートポンプ機器４０の定格能力の５０％以下に定められており、インセンティブとして報酬が０．５ポンドに定められている。

この後、フローは、ステップＳ１０１に戻る。

（５−２）割り振り処理詳細
次に、エネルギー消費の調整量及びインセンティブである報酬金や罰金を割り振る、割り振り処理について以下に説明する。

各ヒートポンプ機器４０、即ち各需要家へ割り振る消費エネルギーの調整量は、エネルギー消費要求部１１２ｅにより次の数１を用いて決められる。

ここで、
ΔＰｉ：需要家ｉにおける消費エネルギー調整量、
ΔＰ ｔｏｔａｌ：総消費エネルギー調整量、
αｉ：需要家ｉにおける調整係数、
Ｐｉ ｍａｘ：需要家ｉにおける機器の定格消費エネルギー量又は需要家ｉにおける調整可能消費エネルギー量の最大値、
γ：調整倍率（１以上）、
である。

総消費エネルギー調整量ΔＰ ｔｏｔａｌは、図６の総消費計画１２２及び図７の総消
費要求を例にすると、１７：００の時間帯の総消費計画１２２の計画値１．０ＭＷｈと総消費要求の推奨値０．６ＭＷｈとの差である０．４ＭＷｈである。

調整係数αｉは、需要家の種別により異なる重み付けであり、例えば、需要家がオフィスビル、店舗、及び病院である場合、病院ではエネルギーの消費調整が一番難しいと予想されるので、オフィスビル：店舗：病院＝１０：５：１のように定める。

これにより、エネルギーの消費を調整しやすい種別の需要家には、調整量を多く割り振り、調整しにくい種別の需要家には、調整量を少なく割り振ることができる。

また、調整倍率γは全ての需要家が要求通りに消費エネルギーを調整するとは限らないため、例えば１０％の余裕を考慮する場合はγ＝１．１として余裕を考慮することができる。

なお、インセンティブである報酬金額又は罰金額は、調整量に比例して各需要家に割り振る。

（６）特徴
（６−１）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、通信ネットワーク８１を介して接続された複数のヒートポンプ機器４０を管理する。需要側提供情報送信部１１２ａと、供給側提供情報受信部１１２ｂとを備える。需要側提供情報送信部１１２ａは、ヒートポンプ機器４０の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値を含む総消費計画１２２を上位のエネルギー統括装置９０に送信する。供給側提供情報受信部１１２ｂは、上位のエネルギー統括装置９０からエネルギー消費の推奨値（図７の要求値）を含む総消費要求１２３を受信する。

上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、複数のヒートポンプ機器４０の時間帯別のエネルギー消費計画値を把握し、電力会社に通知するとともに、電力会社からエネルギー消費推奨値を受ける。即ち、予め複数の需要家のヒートポンプ機器４０のエネルギー消費を把握できるので、エネルギーの需要と供給との不一致を検知してから事後に、瞬時にエネルギー消費を調整するのに比べて、エネルギー消費を調整しやすくなっている。したがって、本発明の第１観点に係るヒートポンプ機器エネルギー管理装置では、安価な方法により複数の需要家のヒートポンプ機器４０のエネルギー消費を調整することが可能となっている。

また、熱的バッファを持つヒートポンプ機器４０を利用してエネルギー消費調整を行うためユーザの利便性を大きく損なうことなく、規定の範囲内に電力系統周波数の変動を抑制することができている。

また、既存の消費調整手段（揚水発電、蓄電池、フライホイール等）と比較し設備投資のコストを抑えることができている。

（６−２）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器４０（ヒートポンプ機器制御装置１００）からヒートポンプ機器４０の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値を含む個別消費計画１２１を受信して収集するエネルギー消費情報収集部１１２ｃをさらに備えている。これにより、各需要家のエネルギー消費計画値および実績値を把握することができている。

（６−３）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、各ヒートポンプ機器４０（ヒートポンプ機器制御装置１００）から受信した時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値を集計する集計部１１２ｄをさらに備えている。これにより、複数の需要家のエネルギー消費計画値および実績値をまとめて把握することができている。

（６−４）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、電力会社からの総消費要求１２３に含まれたエネルギー消費の推奨値に基づいて各ヒートポンプ機器４０（ヒートポンプ機器制御装置１００）にエネルギー消費に関する要求である個別消費要求１２４を送信するエネルギー消費要求部１１２ｅをさらに備えている。電力会社からのエネルギー消費推奨値になるように、ヒートポンプ機器４０のエネルギー消費を調整することができている。

（６−５）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０のエネルギー消費要求部１１２ｅは、エネルギー消費の抑制要求のみならず、促進要求をも含むエネルギー消費要求を各ヒートポンプ機器４０（ヒートポンプ機器制御装置１００）に送信している。これにより、エネルギー供給が不足の場合のみならず、エネルギー供給が過剰ぎみの場合でも、エネルギー消費の調整をすることができている。

（６−６）
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０のエネルギー消費要求部１１２ｅは、エネルギー消費要求に従った場合の報酬又は従わなかった場合の罰則に関する情報を含む個別消費要求１２４を各ヒートポンプ機器４０（ヒートポンプ機器制御装置１００）に送信している。これにより、エネルギー消費調整をする動機を各需要家に与えることができている。

（７）変形例
（７−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、電力会社のエネルギー統括装置９０から総消費要求１２３を受信し、個別消費要求１２４を各ヒートポンプ機器４０のヒートポンプ機器制御装置１００に送信していた。しかし、他の実施形態においては、供給側提供情報受信部１１２ｂが電力会社のエネルギー統括装置９０から時間帯別のエネルギー単価に関する情報を受信し、エネルギー消費要求部１１２ｅが当該情報を各ヒートポンプ機器４０のヒートポンプ機器制御装置１００に通信部１１１を介して送信しても良い。

（７−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、ヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０は、電力会社とヒートポンプ機器エネルギー管理装置１１０を運営する事業者との間で予め取り決めた報酬若しくは罰金額をインセンティブとして各ヒートポンプ機器に割り振っていた。しかし、他の実施形態においては、総消費要求１２３に、時間帯別のエネルギー消費推奨値にしたがってエネルギーを消費した場合の報酬又は従わなかった場合の罰則であるインセンティブに関する情報も含めてエネルギー統括装置９０から送信されてもよい。

（７−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、割り振り部１１２ｆは、各需要家にその種別に応じて重み付けを行い、数１を用いてエネルギー消費の調整量を各需要家に割り振っていた。しかし、他の実施形態においては、他の方法により割り振っても良い。例えば、総消費電力調整量に対し、図１１に示すリストの上から順に調整量を規定割合まで需要家に割り振るようにする。規定割合とは、ヒートポンプ機器４０の定格能力の割合であり、例えば、７５％である。全ての調整量をリストの一番上位の需要家（例えば、オフィスビル）に割り振ることができなかった場合は、その次の順位の需要家（例えば、店舗）に割り振る。全ての調整量が割り振られるまで、順に下位の需要家に割り振っていく。なお、規定割合についても需要家の種別により差をつけてもよく、例えば、図１１のリストを下に下がるに従って規定割合も小さくなるようにしてもよい。

（７−４）変形例１Ｄ
上記実施形態では、ヒートポンプ機器制御装置１００は、ヒートポンプ機器４０に備えられた装置であったが、他の実施形態においては、ヒートポンプ機器４０とは、独立した装置であっても良い。

本発明は、電力会社とヒートポンプ機器を所有する複数の小規模の需要家との間に入って、これらの需要家が消費するエネルギーをとりまとめて調整を行うアグリゲータ事業に利用可能である。

Ａ、Ｂ 需要家
４０ ヒートポンプ機器
９０ エネルギー統括装置
１００ ヒートポンプ機器制御装置
１１０ ヒートポンプ機器エネルギー管理装置
１１２ａ 需要側提供情報送信部
１１２ｂ 供給側提供情報受信部
１１２ｃ エネルギー消費情報収集部
１１２ｄ 集計部
１１２ｅ エネルギー消費要求部
１１３ 記憶部
１２１ 個別消費計画
１２２ 総消費計画
１２３ 総消費要求
１２４ 個別消費要求

特開２００６−３５３０７９号公報

Claims (6)

1. 通信回線（８１）を介して接続された複数のヒートポンプ機器（４０）を管理するヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）であって、
   前記ヒートポンプ機器の時間帯別のエネルギー消費計画値および実績値である需要側提供情報（１２１、１２２）を上位のエネルギー統括装置（９０）に送信する需要側提供情報送信部（１１２ａ）と、
   前記上位のエネルギー統括装置からエネルギー消費推奨値又はエネルギー価格に関する情報である供給側提供情報（１２３）を受ける供給側提供情報受信部（１１２ｂ）と、
   を備えた、
   ヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
2. 前記ヒートポンプ機器から前記需要側提供情報を収集するエネルギー消費情報収集部（１１２ｃ）、
   をさらに備えた、
   請求項１に記載のヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
3. 前記各ヒートポンプ機器からの前記需要側提供情報を集計する集計部（１１２ｄ）、
   をさらに備えた、
   請求項１又は２に記載のヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
4. 前記供給側提供情報に基づいて前記ヒートポンプ機器にエネルギー消費に関する要求であるエネルギー消費要求（１２４）を送信するエネルギー消費要求部（１１２ｅ）、
   をさらに備えた、
   請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
5. 前記エネルギー消費要求には、エネルギー消費の削減要求及び増加要求を含む、
   請求項４に記載のヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
6. 前記エネルギー消費要求には、前記エネルギー消費要求に従った場合の報酬又は従わなかった場合の罰則に関する情報を含む、
   請求項４又は５に記載のヒートポンプ機器エネルギー管理装置（１１０）。
   
   
   

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