JP2014009824A - 電力管理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力供給元のデマンド要請に対して、利便性を損なうことなく、自動的に空気調和機の消費電力を抑えるよう設定を変更することが可能な電力管理装置を提供する。
【解決手段】電力管理装置1は、消費電力量削減要請受信部101で受信した時間帯ごとの消費電力削減量のデータと、消費電力推定部104で推定した所定時間帯ごとの消費電力のデータと、運転状態−電力関係算出部105で算出した運転状態と電力との関係を示すデータと、設定入力部106で設定された動作条件のデータに基づいて、空気調和機2の消費電力を削減するためのデマンド制御の内容を演算するデマンド制御演算部107を備え、このデマンド制御演算部107で演算されたデマンド制御のデータに基づいて、時間帯ごとおよび空気調和機ごとにデマンド制御指令信号を送信する。
【選択図】 図2

Description

この発明は、複数の空気調和機を備えた空調管理システムにおいて個々の空気調和機の電力を管理する電力管理装置に関するものである。
夏季などの猛暑により、空気調和機の一時的な消費電力が急増すると、電力会社などの電力供給元は、電力の供給不足に陥る場合がある。その場合に、電力供給元は、電力需要家に対して、デマンドレスポンスと呼ばれる電力の消費抑制を依頼・要請することがある。(例えば、非特許文献1参照)。
従来のデマンド制御としては、施設の使用電力に相当する指標を監視し、施設の使用電力に合わせて空調機器を省エネ制御することが可能な空調管理システムがあった(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−324985号公報(図1)
村上 憲朗・村井エドワード著「「スマート日本」宣言」株式会社アスキー・メディアワークス出版、2011年8月10日
特許文献1に記載された従来のデマンド制御は契約電力量を超えないように制御を行うもので、限定的な時間範囲において供給量が少なくなるような場合には対応することができない等の問題があった。そのために、システム管理者は空気調和機の設定を手動で変更する必要があり、その設定も消費電力削減にどの程度効果があるか不明確であった。
また、限定的な時間範囲において供給量が少なくなるような場合には、使用者はデマンドの実施予定時刻や内容を知ることができない問題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、供給元からのデマンド要請に対して自動的にデマンド制御を行うことができる電力管理装置を得るものである。
上記従来の課題を解決するために、この発明における電力管理装置は、内部ネットワークに接続された複数の空気調和機を制御する電力管理装置であって、
外部ネットワークに接続された端末から時間帯ごとの消費電力削減量のデータを取得する消費電力要請受信部と、
前記内部ネットワークに接続された前記複数の空気調和機の運転状態を監視する運転状態監視部と、
前記内部ネットワークに接続された複数の電力量計測器から対応する前記空気調和機の消費電力量のデータを取得する消費電力監視部と、
前記消費電力監視部を介して取得した、個々の前記空気調和機の消費電力のデータに基づいて、所定時間帯ごとの消費電力を推定する消費電力推定部と、
前記運転状態監視部を介して取得した、前記空気調和機の運転状態のデータと、前記消費電力監視部を介して取得した、前記空気調和機の消費電力のデータに基づいて、運転状態と電力との関係を算出する運転状態−電力関係算出部と、
前記空気調和機の動作条件を設定するための設定入力部と、
前記消費電力量削減要請受信部で受信した時間帯ごとの消費電力削減量のデータ、前記消費電力推定部で推定した所定時間帯ごとの消費電力のデータ、前記運転状態−電力関係算出部で算出した運転状態と電力との関係を示すデータ、および前記設定入力部で設定された動作条件のデータに基づいて、前記空気調和機の消費電力を削減するためのデマンド制御の内容を演算するデマンド制御演算部と、
前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御のデータに基づいて、前記空気調和機のそれぞれに、時間帯ごとにデマンド制御指令信号を送信する制御指令送信部と、
前記運転状態監視部を介して取得した、前記空気調和機の運転状態のデータ、前記消費電力監視部を介して取得した、前記空気調和機の消費電力量のデータ、前記設定入力部を介して取得した、前記空気調和機の動作条件のデータ、および前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御のデータを、時刻と対応させて蓄積する記憶装置と、
前記記憶装置に蓄積されたデマンド制御の条件データを表示するための表示部と、を備えたことを特徴とする。
この発明における電力管理装置は、電力供給元のデマンド要請に対して、利便性を損なうことなく、空気調和機の消費電力を抑えるように自動的に設定を変更することができる。
本発明の実施の形態1における電力管理装置を採用した空調管理システムの構成の一例を示す図である。 実施の形態1における電力管理装置の具体的な構成を示す機能ブロック図である 実施の形態1における電力管理装置の消費電力の推定と運転状態−電力関係算出の各処理を示すフローチャートである。 実施の形態1における電力管理装置のデマンド制御の流れを示すフローチャートである。 電力管理装置によってデマンド制御を行う空調管理システムの各エリアの配置を示す図である。 電力供給元からのデマンド要請を受信してから電力管理装置がデマンド制御を実施するまでのスケジュールを示す図である。 電力管理装置のデマンド制御のスケジュールを作成する際の流れを示すフローチャートである。 図7の温度設定の変更(ステップS24)における処理の流れを示すフローチャートである。 図7の送風モードの変更(ステップS26)における処理の流れを示すフローチャートである。 図7の停止制御の変更(ステップS28)における処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2における電力管理装置を採用した空調管理システムの構成の一例を示す図である。 実施の形態2における電力管理装置の具体的な構成を示す機能ブロック図である 実施の形態2における電力管理装置のデマンド制御の流れを示すフローチャートである。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における電力管理装置を採用した空調管理システムの構成の一例を示す図である。ビルや事業所などに設置された空調管理システム7は、電力管理装置1、空気調和機2A〜2F、空気調和機2A〜2Fに付随するリモコン3A〜3F、および空気調和機2A〜2Fの消費電力を計測する電力量計測器4A〜4Fで構成され、空気調和機2A〜2F、リモコン3A〜3Fおよび電力量計測器4A〜4Fと電力管理装置1の間は、内部ネットワークを構成する通信線5により接続されている。
空気調和機2A〜2Fは、同一フロアや同一居室などの物理的関係が近いエリア(6A、6B)に分割され、エリア6Aには空気調和機2Aと2Bが設置され、エリア6Bには、空気調和機2C〜2Fが設置されている。
また、電力管理装置1は、インターネット等の外部ネットワーク8を介して電力供給元9内に設置された消費電力削減要請端末10に接続されている。
図2は、電力管理装置1の具体的な構成を示す機能ブロック図である。図2に示すように、電力管理装置1は、消費電力要請受信部101、運転状態監視部102、消費電力監視部103、消費電力推定部104、運転状態−電力関係算出部105、設定入力部106、デマンド制御演算部107、制御指令送信部108、デマンド予定通知部109、記憶装置110および表示部111を備えている。
次に、本実施の形態における電力管理装置1の動作について、図3および図4のフローチャートを参照して説明する。最初に図3に基づいて、電力管理装置1の消費電力の推定と運転状態−電力関係の算出の各処理について説明する。
運転状態監視部102は、空気調和機2A〜2Fから所定時間ごとに発停状態、制御状態、室内設定温度、室内計測温度、外気温度などの運転状態情報を取得する(ステップS1)。運転状態監視部102は、空気調和機2A〜2Fから運転状態情報を取得した場合(ステップS1でYes)、記憶装置110に空気調和機2A〜2Fごとに時系列に沿って運転状態情報の履歴を蓄積する(ステップS2)。
次に消費電力監視部103は、電力量計測器4A〜4Fから所定時間ごとに消費電力情報を取得する(ステップS3)。消費電力監視部103は、電力量計測器4A〜4Fから消費電力情報を取得した場合は(ステップS3でYes)、記憶装置110に電力量計測器4A〜4Fごとに時系列に沿って消費電力情報の履歴を蓄積する(ステップS4)。
続いて消費電力推定部104は、記憶装置110に蓄積された履歴情報から、各空気調和機2A〜2Fの時間帯ごとの消費電力の推定値を算出する(ステップS5)。また運転状態−電力関係算出部105は、記憶装置110に蓄積された履歴情報から、空気調和機ごとの運転状態と電力との関係を算出する(ステップS6)。
次に、図4に基づいて電力管理装置1のデマンド制御の流れを説明する。消費電力要請受信部101は、消費電力削減要請端末10から電力供給元9での需給バランスなどから消費電力の削減が必要と判断されたときに要請されるデマンド要請量、すなわち時間帯ごとの消費電力削減量を取得する(ステップS11)。
デマンド制御演算部107は、取得したデマンド要請量と、記憶装置110から読み出した消費電力の推定値から、各時間帯で使用可能な電力量を算出する(ステップS12)。またデマンド制御演算部107は、各エリア6A,6Bにおける空気調和機2A〜2Fの台数に応じて、各時間帯での使用可能電力量を案分する(ステップS13)。
続いてデマンド制御演算部107は、設定入力部106で設定された動作条件に沿って、エリア6A,6Bごとに、空気調和機2A〜2Fごとの運転状態と電力の関係から算出される消費電力が、各時間帯での使用可能電力量を超えないように制御対象となる空気調和機と、時間帯ごとの制御内容を決定する(ステップS14)。
更にデマンド制御演算部107は、デマンド予定通知部109を介して、決定された時間帯ごとの制御内容を各リモコン3A〜3Fに通知し、各リモコン3A〜3Fは時間帯ごとの制御内容(予定)を表示する(ステップS15)。
デマンド制御演算部107は、デマンド制御時刻になると、制御指令演算部108を介して、該当する空気調和機2A〜2Fにデマンド制御指令信号を送信してデマンド制御を実施する(ステップS16)。該当する空気調和機2A〜2Fにデマンド制御指令信号を送信した後、実施記録の履歴情報は記憶装置110に蓄積される(ステップS17)。記憶装置110に蓄積された履歴情報は、表示部111に表示していつでも確認できる。
次に、図5〜図10を参照して、図4のフローチャートのステップS14に示した「運転状態と電力の関係からエリア内の制御対象空気調和機の時間帯ごとの制御内容を決定」、すなわちエリアごとおよび時間帯ごとのデマンド制御の内容を算出する処理について、更に具体的に説明する。
図5に、本実施の形態の電力管理装置1によってデマンド制御を行う建物11内の空調管理システム7aの各エリア6C〜6Fの配置を示す。空調管理システム7aは、空気調和機が2台設置された会議室エリア6C、8台設置された事務エリア6D、4台設置された事務エリア6E、3台設置された食堂エリア6F、および空気調和機が2台設置された来賓室エリア6Gに分割されている。
下記の表1に、図5に示した各エリアにおいてデマンド制御を行う際の条件を示す。また表2に表1の設定条件に挙げられたそれぞれの項目の定義を示す。
表1において、来賓室エリア6Gについては、その性格からデマンド制御が禁止されており、消費電力の削減は行われない。それ以外のエリア6C〜6Fについては変更できる温度範囲が定められている。また会議室エリア6Cについては、送風モードの変更が不可となっており、会議室エリア6Cと事務エリア6Dについては空気調和機の停止が不可となっている。更に食堂エリア6Fについては、昼食の時間中(12:00〜13:00)はデマンド制御の対象外となっている。
Figure 2014009824
Figure 2014009824
図6に、空調管理システム7aにおいて、電力供給元9からのデマンド要請を受信してから電力管理装置1がデマンド制御を実行するまでのスケジュールを示す。図6の例では、7月24日に電力供給元9から「7月25日の11時〜14時は普段の85%の電力に削除してください。」とのデマンド要請があった後デマンド制御を完了するまでのスケジュールが示されている。
図7〜図10のフローチャートを参照して、電力管理装置1のデマンド制御演算部107で行われるデマンド制御のスケジュール作成の手順を説明する。デマンド制御のスケジュールはエリアごとおよび時間帯ごとに作成される。例えば、事務エリア6Dの11時〜12時、食堂エリア6Fの13時〜14時のように、エリアごとに1時間を単位として作成される。ただし、来賓室エリア6Gや食堂エリア6Fの12時〜13時のようにデマンド制御が禁止されているエリアおよび時間帯では、スケジュールは作成されない。
図7にスケジュールを作成する際の流れを示す。それぞれのエリア6D〜6Gにおける使用可能な電力量は、空調管理システム7aにおける使用可能電力量をそれぞれのエリア6C〜6Gにある空気調和機2の数で案分することにより求められる。
最初に、デマンド制御演算部107は、記憶装置110から対象のエリアにおける設定条件を読み出し、デマンド制御が禁止されているか否かを判定する(ステップS21)。対象のエリアにおいてデマンド制御が禁止されている場合(Yes)はスケジュールの算出を終了し、禁止されていない場合(No)は、次に該当時間帯がデマンド制御禁止時間であるか否かを判定する(ステップS22)。
デマンド制御演算部107は、該当時間帯がデマンド制御禁止時間である場合(Yes)はスケジュールの算出を終了し、制御禁止時間でない場合(No)は、スケジュールの算出を開始する。
スケジュールの算出においては、温度設定の変更(ステップS24)、送風モードの変更(ステップS26)および停止制御の変更(ステップS28)の順に行われ、これらの3つの処理が終わると、スケジュールの算出が終了する(ステップS30)。図8に温度設定の変更の具体的な処理の流れ、図9に送風モードの変更の処理の流れ、図10に停止制御の変更の処理の流れを示す。
図8に基づいて、温度設定の変更(ステップS24)における処理の流れを説明する。デマンド制御演算部107は、設定条件より対象のエリアが温度の変更が可能か否かを判定し(ステップS241)、対象のエリアにおいて温度の変更が禁止されている場合(Yes)は送風モードの変更(ステップS26)の処理に移行し、温度の変更が禁止されていない場合(No)は、空気調和機2の設定温度を変更しながら、エリア内の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下になる条件を探す。
具体的には、エリア内の空気調和機2の温度を、冷房の場合は1℃上げ、暖房の場合は1℃下げ、台数を増やしながら個々の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下になる状態を探し、1℃の上昇または下降ではその状態を実現できない場合、更に設定温度を1℃上昇または下降させながら同じ処理を繰り返す(ステップS242〜S252)。最終的に全ての空気調和機2の電力量が使用可能電力量以下になった時の、個々の空気調和機の温度を決定し、その値を記憶装置110に格納する(ステップS244またはS249においてYes)。
一方、全ての空気調和機の温度を変更可能な最大の温度に設定しても、個々の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下にならない場合(ステップS247においてYes)は、送風モードの変更(ステップS26)を行う。図9に基づき、送風モード変更の処理について説明する。
デマンド制御演算部107は、設定条件より対象のエリアにおいて送風モードの変更が可能か否かを判定し(ステップS261)、対象のエリアにおいて送風モードの変更が禁止されている場合(Yes)は停止制御の変更(ステップS28)の処理に移行し、送風モードの変更が禁止されていない場合(No)は、次に運転モードが冷房であるか否かを判定する(ステップS262)。送風モードの変更は暖房時には意味をなさないため、運転モードが冷房でない場合は(ステップS262でNo)、停止制御の変更(ステップS28)の処理に移行する。
送風モードの変更(ステップS26)の処理において、デマンド制御演算部107は、冷房から送風モードに変更する空気調和機2の台数を増やしながら、個々の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下になる条件を探し、その条件になったらその条件を記憶装置110に格納する(ステップS263〜S266)。
一方、全ての空気調和機2を送風モードにしても、個々の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下にならない場合(ステップS266でNo)は、停止制御変更(ステップS28)の処理を行う。図10に基づき、停止制御変更の処理について説明する。
デマンド制御演算部107は、設定条件より対象のエリアにおいて停止制御の変更が可能か否かを判定し(ステップS281)、対象のエリアにおいて停止制御の変更が禁止されている場合(Yes)はスケジュールの作成を終了する。停止制御の変更が禁止されていない場合(No)は、運転を停止する空気調和機2の台数を増やしながら、個々の空気調和機2の電力量の総和が使用可能電力量以下になる条件を探し、その条件になったらスケジュールの作成を終了すると共に、その条件を記憶装置110に格納する(ステップS282〜S285)。上述のステップS24〜S28の処理を終えることによりスケジュール算出は終了する(ステップS30)。
以上のように、本実施の形態における電力管理装置1によれば、供給元のデマンド要請に対して、利便性を損なうことなく、自動的に空気調和機2の消費電力を抑えるよう設定を変更することができる。またリモコン3を介してデマンド制御の実施予定を使用者に通知することができ、更にはデマンド制御によるエリアごとの温度変化の偏りを削減することができる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2における電力管理装置1bは、実施の形態1の電力管理装置1の構成に加え、外部ネットワーク8に接続された移動体端末や遠隔監視端末を介して、使用者にデマンド制御の予定を通知することを特徴とする。
図11に、実施の形態2における空調管理システム7bの構成の一例を示す。図中、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。以降においても同様とする。
図11に示すように、本実施の形態における電力管理装置1bは、ネットワーク8を介して移動体端末201と遠隔監視端末202に接続されている。移動体端末201は、使用者が持ち運びを容易に行うことができる無線通信装置の一例であり、外部ネットワーク8に接続されている。また遠隔監視端末202は、ビルや事業所などに設置されている有線通信装置の一例であり、外部ネットワーク8に接続されている。
図12に、本実施の形態における電力管理装置1bの構成を示す。図に示すように、本実施の形態の電力管理装置1bは、実施の形態1の電力管理装置1と比較すると、デマンド予定通知部109の代わりにデマンド予定通知部203を備える点が異なっている。
図13のフローチャートを参照して、本実施の形態における電力管理装置1bの動作を説明する。図中、図4と同じステップについては同じ符号を用い、説明を省略する。
デマンド予定通知部203は、デマンド予定通知部109の動作に加えて、さらに、デマンド制御演算部107で決定された空気調和機2A〜2Fごとのデマンド制御の内容と時間帯を、設定入力部106によって予め登録された移動体端末201と遠隔監視端末202に通知する(ステップS31)。
従って、本実施の形態における電力管理装置1bによれば、電力管理装置1の効果に加え、外部ネットワーク8に接続された移動体端末201や遠隔監視端末202を介して、空気調和機2ごとのデマンド制御の内容を使用者に通知するようにしているので、空気調和機2ごとのデマンド制御の実施予定を一元管理できる。
なお、上述の各実施の形態では、空気調和機の制御処理を電力管理装置という独立した装置によって実現したが、それらの機能をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することもできることは、言うまでもない。
1、1b 電力管理装置
2、2A〜2F 空気調和機
3A〜3F リモコン
4A〜4F 電力量計測器
5 内部通信線
6A〜6G エリア
7、7b、7c 空調管理システム
8 外部ネットワーク
9 電力供給元
10 消費電力削減要請端末
11 建物
101 消費電力削減要請受信部
102 運転状態監視部
103 消費電力監視部
104 消費電力推定部
105 運転状態−電力関係算出部
106 設定入力部
107 デマンド制御演算部
108 制御指令送信部
109、203 デマンド予定通知部
110 記憶装置
111 表示部
201 移動体端末
202 遠隔監視端末

Claims (7)

  1. 内部ネットワークに接続された複数の空気調和機を制御する電力管理装置であって、
    外部ネットワークに接続された端末から時間帯ごとの消費電力削減量のデータを取得する消費電力要請受信部と、
    前記内部ネットワークに接続された前記複数の空気調和機の運転状態を監視する運転状態監視部と、
    前記内部ネットワークに接続された複数の電力量計測器から対応する前記空気調和機の消費電力量のデータを取得する消費電力監視部と、
    前記消費電力監視部を介して取得した、個々の前記空気調和機の消費電力のデータに基づいて、所定時間帯ごとの消費電力を推定する消費電力推定部と、
    前記運転状態監視部を介して取得した、前記空気調和機の運転状態のデータと、前記消費電力監視部を介して取得した、前記空気調和機の消費電力のデータに基づいて、運転状態と電力との関係を算出する運転状態−電力関係算出部と、
    前記空気調和機の動作条件を設定するための設定入力部と、
    前記消費電力量削減要請受信部で受信した時間帯ごとの消費電力削減量のデータ、前記消費電力推定部で推定した所定時間帯ごとの消費電力のデータ、前記運転状態−電力関係算出部で算出した運転状態と電力との関係を示すデータ、および前記設定入力部で設定された動作条件のデータに基づいて、前記空気調和機の消費電力を削減するためのデマンド制御の内容を演算するデマンド制御演算部と、
    前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御のデータに基づいて、前記空気調和機のそれぞれに、時間帯ごとにデマンド制御指令信号を送信する制御指令送信部と、
    前記運転状態監視部を介して取得した、前記空気調和機の運転状態のデータ、前記消費電力監視部を介して取得した、前記空気調和機の消費電力量のデータ、前記設定入力部を介して取得した、前記空気調和機の動作条件のデータ、および前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御のデータを、時刻と対応させて蓄積する記憶装置と、
    前記記憶装置に蓄積されたデマンド制御の条件データを表示するための表示部と、を備えたことを特徴とする電力管理装置。
  2. 前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御の内容を、前記空気調和機のそれぞれに付随するリモコンに通知するデマンド予定通知部をさらに備えたことを特徴とする、請求項1に記載の電力管理装置。
  3. 前記デマンド予定通知部はさらに、前記デマンド制御演算部で演算されたデマンド制御の内容を、移動体端末または遠隔監視端末に通知することを特徴とする、請求項1または2に記載の電力管理装置。
  4. 前記デマンド制御演算部はさらに、前記設定入力部から入力された空気調和機の物理的位置関係に関するデータに基づき、デマンド制御の演算において温度変化の偏りを考慮することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電力管理装置。
  5. 前記物理的位置関係は前記複数の空気調和機が複数のエリアに分割して設置されていることを示し、デマンド制御演算部は、前記エリアごとおよび時間帯ごとに前記デマンド制御の条件を演算することを特徴とする、請求項4に記載の電力管理装置。
  6. 前記デマンド制御演算部は、前記デマンド制御の演算を、前記エリアごとに、温度設定変更、送風モード変更および停止制御変更の順に行うことを特徴とする、請求項5に記載の電力管理装置。
  7. 前記デマンド制御演算部は、前記各エリア内に配置された空気調和機の電力量の総和がエリア内の使用可能電力量以下となったときの運転条件を、その時間帯におけるデマンド制御の内容とすることを特徴とする、請求項6に記載の電力管理装置。
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