JP2014115010A - デマンド制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な演算によって、複数の冷熱機器の全体の消費電力を可及的に低減可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】デマンド制御装置１０は、複数の冷熱機器２−ｋが将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和Ｌから必要能力抑制量ΔＱを差し引いて得られる修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）と、複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋとそれらの運転／停止状態を示す運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件を生成する。そして、デマンド制御装置１０は、当該制約条件下で、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御が可能なデマンド制御装置及びその方法に関するものである。

従来、空調用の冷熱機器の消費電力が、全体消費電力の大部分を占める施設に対して、当該全体消費電力が受電契約量を超過しないように冷熱機器の運転／停止状態を制御して消費電力を制御する、すなわちデマンド制御するデマンド制御装置が知られている。一方、近年、冷熱機器の熱源機にインバータ制御機器を導入することが進んでおり、冷熱機器の運転／停止状態の制御（すなわち従来の入切制御）だけでなく、連続的に変化可能な運転能力の制御も可能となっている。このため、柔軟なデマンド制御の実現が可能となっている。

例えば、特許文献１には、複数の空気調和機のデマンド制御を行うデマンド制御装置が開示されている。具体的には、特許文献１には、デマンド制御装置が、空気調和機の室外機から空調制御用信号線を介して消費電力に関する情報を受け取り、その電力に関する情報に基づいて演算処理を行い、電力に関する情報の合算値を取って電力デマンド値に変換し、予め設定された上限デマンド値を超過すると判断した場合に、空気調和機の運転能力を抑制する制御信号を生成して室外機へ送信することが開示されている。上記のような、冷熱機器の運転能力を変更するデマンド制御装置によれば、消費電力と上限値とがほぼ一致するデマンド制御を実施することが可能となる。

また、デマンド制御の方式の一つとして、能力抑制レベルと室内機の設定温度の関係を予め作成しておく制御マップ参照方式などが知られている。この方式では、経験的に得られた制御ルールを適用してフィードバック制御方式によりデマンド制御量を算出するか、またはデマンド制御量が過剰となるように制御ルールが予め作成されている。

特開２００７−２１２０３８号公報

しかしながら、一つのデマンド制御量に対して複数台の空気調和機（熱源機）の運転／停止状態及び運転能力の組み合わせは多数考えられ、その中には消費電力が上限値よりも下回ることが可能な組み合わせがある。そうであるにも係わらず、特許文献１に記載の先行技術は、消費電力と上限値とがほぼ一致するデマンド制御しかできない。つまり、複数台の空気調和機の消費電力が最小化されたデマンド制御を実施することができない。

また、上述した制御マップ参照方式などによるデマンド制御では、制御ルールを得るのに高度な演算処理を要することから、演算能力が低い装置において、複数の冷熱機器の消費電力を最小にするための制御を用いて行うことができない。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な演算によって、複数の冷熱機器の全体の消費電力を可及的に低減可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係るデマンド制御装置は、同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御可能なデマンド制御装置であって、前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力に関する電力計測データとを記憶するデータ記憶手段と、現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出するデマンド制御量演算手段と、運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力及び前記モデルデータに基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する能力抑制量演算手段とを備える。そして、前記デマンド制御装置は、前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転／停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する最適運転演算手段と、前記最適運転演算手段で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する制御信号送出手段とをさらに備える。

本発明によれば、演算能力が低い装置でも、複数の冷熱機器の全体の消費電力が可及的に低減されたデマンド制御を実施することができる。

実施の形態１に係るデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るデマンド制御装置の構成を示すブロック図である。 性能モデルの一例を示す図である。 モデルデータのデータ形式の一例を示す図である。 運転情報データのデータ形式の一例を示す図である。 冷熱負荷データのデータ形式の一例を示す図である。 実施の形態１に係るデマンド制御装置の動作をフローチャートである。 実施の形態１に係るデマンド制御装置の動作を示す図である。 実施の形態２に係るデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るデマンド制御装置の動作をフローチャートである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るデマンド制御装置１０を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。このデマンド制御装置１０は、同一の室内空間（以下「対象空間１」と記す）を対象として設置された複数の冷熱機器（ここではＮｏ１〜Ｎｏ４により区別される４台の冷熱機器２−１〜２−４）をデマンド制御可能となっている。

冷熱機器２−１〜２−４は、それぞれ、対象空間１内に配置された室内機２１−１〜２１−４と、対象空間１の外に配置された熱源機２２−１〜２２−４とを備えて構成されている。室内機２１−１〜２１−４と、熱源機２２−１〜２２−４とは、冷媒配管２３−１〜２３−４によってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。

なお、以下の説明において、冷熱機器２−１〜２−４を区別しない場合には冷熱機器２−ｋと記し（ｋ＝１，２，３，４）、室内機２１−１〜２１−４、熱源機２２−１〜２２−４、及び、冷媒配管２３−１〜２３−４についても同様に、室内機２１−ｋ、熱源機２２−ｋ、及び、冷媒配管２３−ｋと記す。また、ここでは、冷熱機器２−ｋの台数Ｎが４台である（ｋ＝１，２，…，Ｎ）として説明するが、当該台数Ｎは、２台以上であればよく、本実施の形態の特別な場合として当該台数は１台であってもよい。

各冷熱機器２−ｋは、デマンド制御装置１０からの制御により、冷媒配管２３−ｋ中を流れる冷媒の圧力を変化させ、当該冷媒により吸熱及び放熱することで、対象空間１の温度を調整する。なお、各冷熱機器２−ｋの室内機２１−ｋ及び熱源機２２−ｋには、当該冷熱機器２−ｋの運転に関する運転情報と、冷熱負荷に関する冷熱負荷情報とを計測する計測素子（例えばセンサ等、ここでは図示せず）が設置されている。ここで、運転に関する運転情報とは、運転／停止状態を示す状態値である運転状態値と、運転状態時の運転能力（冷熱能力）とを含んでいるものとする。

この計測素子により計測された運転情報（運転状態値及び運転能力）と、冷熱負荷情報（冷熱負荷）は、通信線３を介してデマンド制御装置１０に定期的に送信される。

電力メータ４は、商用電源から供給された電力を、電力供給線５を介して複数の冷熱機器２−ｋ（複数の熱源機２２−ｋ）に供給する。また、電力メータ４は、デマンド制御の対象となる複数の冷熱機器２−ｋの全ての負荷電力の合計（消費電力の合計）を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線６を介してデマンド制御装置１０に定期的に送信する。

デマンド制御装置１０は、ユーザからの入力に基づいて設定される冷熱機器２−ｋに関する設定情報と、通信線３を介して送信される冷熱機器２−ｋの運転情報及び冷熱負荷情報と、通信線６を介して送信される電力パルス信号とに基づいて所定の演算を行う。そして、デマンド制御装置１０は、当該演算によって得られた結果に基づいて複数の冷熱機器２−ｋをデマンド制御するための制御信号を、通信線６を介して複数の冷熱機器２−ｋにそれぞれ送出する。

このデマンド制御装置１０は、通信線３，６を介した通信が可能な、演算能力に乏しいマイコンを内蔵したリモコンなどの通信装置（ここでは図示せず）と一体的に設けてもよいし、個別に設けてもよい。また、通信線３，６を介した通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

図２は、デマンド制御装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、本実施の形態１に係るデマンド制御装置１０は、データ格納部１０１と、性能モデルデータ記憶部１０２と、データ設定部１０３と、デマンド制御量演算部１０４と、能力抑制量演算部１０５と、最適運転演算部１０６と、制御信号送出部１０７とを備えて構成されている。

なお、データ格納部１０１及び性能モデルデータ記憶部１０２は、データ記憶手段に相当する。また、デマンド制御量演算部１０４、能力抑制量演算部１０５、最適運転演算部１０６、及び、制御信号送出部１０７は、それぞれ、デマンド制御量演算手段、能力抑制量演算手段、最適運転演算手段、及び、制御信号送出手段に相当する。また、データ格納部１０１、性能モデルデータ記憶部１０２及びデータ設定部１０３は、例えばフラッシュメモリなどの記憶装置で構成することができる。一方、デマンド制御量演算部１０４、能力抑制量演算部１０５及び最適運転演算部１０６と、制御信号送出部１０７の機能の一部とは、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコンやＣＰＵなどの演算装置（コンピュータ）が、上記記憶装置にソフトウェアを実行することによって演算装置の機能ブロックとして実現することもできる。

次に、デマンド制御装置１０の各構成要素について詳細に説明する。

データ格納部１０１は、システムユーザから入力されたパラメータ（後述する制御周期Δｔ（分）、デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ（分）、及び、上限デマンド値Vｍａｘ（ｋＷ））を含む設定データ、通信線３を介して入力された運転情報（運転状態値ｕ_ｋ及び運転能力Ｑ_ｋ）を含む運転情報データ、通信線３を介して入力された冷熱負荷情報（冷熱負荷Ｌ_ｋ）を含む冷熱負荷データを格納する。なお、添え字のｋは、冷熱機器２−ｋに関する値を意味し、例えば、運転状態値ｕ_ｋ、運転能力Ｑ_ｋ、及び、冷熱負荷Ｌ_ｋは、冷熱機器２−ｋの運転状態値、運転能力、及び、冷熱負荷を意味する。なお、以下の説明で現れる添え字のｋも同様に、冷熱機器２−ｋに関する値を意味するものとする。

ここで、デマンド制御装置１０は、通信線６を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器２−ｋ（ここでは冷熱機器２−１〜２−４）の消費電力の合計（以下「合計消費電力（ｋＷｈ）」と呼ぶ）を定期的に算出する。そして、デマンド制御装置１０は、定期的に算出した合計消費電力の積算値（消費電力積算値Ｄ）を算出し、当該消費電力積算値Ｄに対応するデマンド値Ｖを計測時刻とともにデータ格納部１０１に格納する。

これにより、データ格納部１０１は、上述の設定データなどのデータに加えて、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力に関する電力計測データ、すなわちデマンド値Ｖを含む電力計測データを格納している。

また、データ格納部１０１は、デマンド制御量演算部１０４、能力抑制量演算部１０５、及び、最適運転演算部１０６が演算することより得られる、複数の冷熱機器２−ｋへの制御用の出力データも格納する。なお、各種データの詳細については後で説明する。

性能モデルデータ記憶部１０２は、冷熱機器２−ｋ毎の運転能力Ｑ_ｋ及び消費電力Ｗ_ｋの関係を表す性能モデルに関するモデルデータを記憶する。詳細については後述するが、運転能力Ｑ_ｋと消費電力Ｗ_ｋとの間には、消費電力Ｗ_ｋを運転能力Ｑ_ｋの多項式（関数）で表すことができるという関係がある。そこで、本実施の形態１に係る性能モデルデータ記憶部１０２には、上記性能モデルを規定する多項式の係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋを含むモデルデータが、複数の冷熱機器２−ｋ毎に記憶されている。

データ設定部１０３は、各種情報を格納可能なメモリを自身に有しており、デマンド制御量演算部１０４、能力抑制量演算部１０５及び最適運転演算部１０６が演算するのに必要な各種データを当該メモリに適宜セットしたり、当該メモリにセットしたデータを適宜初期化したりする。

デマンド制御量演算部１０４は、データ格納部１０１に格納されている現在及び過去の電力計測データ（ここでは現在及び過去のデマンド値Ｖ）に基づいて、将来低下させるべき消費電力に対応するデマンド制御量ΔＶを算出する。

詳細については後述するが、本実施の形態１に係るデマンド制御量演算部１０４は、データ格納部１０１に格納されている現在及び過去のデマンド値Ｖに基づいて、将来（デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ）のデマンド値Ｖｅを予測する。そして、デマンド制御量演算部１０４は、当該予測したデマンド値Ｖｅ（以下「予測デマンド値Ｖｅ」と呼ぶ）と、データ格納部１０１に格納されている上限デマンド値Vｍａｘとを比較する。予測デマンド値Ｖｅが上限デマンド値Vｍａｘを超過している場合には、デマンド制御量演算部１０４は、予測デマンド値Ｖｅと、上限デマンド値Vｍａｘとに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量ΔＶを算出し、当該算出したデマンド制御量ΔＶをデータ格納部１０１に書き込む。

能力抑制量演算部１０５は、運転中の所望の１台の冷熱機器２−ｉ（ｉ＝１〜４のいずれか１つ）の現在の運転能力Ｑ_ｉ及びモデルデータに基づいて、当該冷熱機器２−ｉの運転能力Ｑの単位変化あたりの消費電力Ｗの変化（以下「消費電力変化μ」と呼ぶ）を算出する。そして、能力抑制量演算部１０５は、当該算出した消費電力変化μと上記デマンド制御量ΔＶとに基づいて、当該デマンド制御量ΔＶを実現するために必要な運転能力の抑制量を、必要能力抑制量ΔＱとして算出する。

詳細については後述するが、本実施の形態１では、能力抑制量演算部１０５は、所望の１つの冷熱機器２−ｉ（ｉ＝１〜４のいずれか１つ）に関する現在の運転能力Ｑ_ｉ及び上記多項式の係数ａ_ｉ，ｂ_ｉを、データ格納部１０１及び性能モデルデータ記憶部１０２からそれぞれ取得する。そして、能力抑制量演算部１０５は、当該取得した現在の運転能力Ｑ_ｉと係数ａ_ｉ，ｂ_ｉとに基づいて、現在の運転能力Ｑ_ｉから単位量（例えば１ｋＷ）だけ変化させたときの消費電力Ｗ_ｉの変化を、消費電力変化μとして算出する。それから、能力抑制量演算部１０５は、当該算出した消費電力変化μと、デマンド制御量演算部１０４により算出されたデマンド制御量ΔＶとに基づいて必要能力抑制量ΔＱを算出し、当該算出した必要能力抑制量ΔＱをデータ格納部１０１に書き込む。

最適運転演算部１０６は、複数の冷熱機器２−ｋの冷熱負荷Ｌ_ｋの和Ｌ（ここではＬ＝Ｌ_１〜Ｌ_４）から必要能力抑制量ΔＱを差し引いて得られる修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）と、複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件を生成する。そして、最適運転演算部１０６は、当該制約条件下で、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する。

詳細については後述するが、本実施の形態１では、最適運転演算部１０６は、複数の冷熱機器２−ｋに関する運転状態値ｕ_ｋ、冷熱負荷Ｌ_ｋ、必要能力抑制量ΔＱをデータ格納部１０１から取得するとともに、複数の冷熱機器２−ｋに関する係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋを性能モデルデータ記憶部１０２から取得する。そして、最適運転演算部１０６は、冷熱負荷Ｌ_ｋの和Ｌから必要能力抑制量ΔＱを差し引いて得られる修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）と、複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件を生成する。それから、最適運転演算部１０６は、当該制約条件下で、複数の冷熱機器２の消費電力Ｗ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器２の運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出し、当該算出した運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋをデータ格納部１０１に書き込む。

制御信号送出部１０７は、データ格納部１０１に格納された上記演算結果、すなわち、最適運転演算部１０６で算出された複数の冷熱機器２の運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを読み出す。そして、制御信号送出部１０７は、当該読み出した運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋで制御するように指示する制御信号を、通信線３を介して複数の冷熱機器２−ｋ（ここでは複数の熱源機２２−ｋ）にそれぞれ送出する。

次に、データ格納部１０１及び性能モデルデータ記憶部１０２に格納される各種データについて説明する。

［設定データ（パラメータ）］
データ格納部１０１に格納されている設定データには、制御周期Δｔ（分）、デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ（分）、及び、予測デマンド値Ｖｅの上限を示す上限デマンド値Vｍａｘ（ｋＷ）が含まれている。

［モデルデータ］
図３は、運転能力Ｑ_ｋと消費電力Ｗ_ｋとの関係を表す性能モデルの一例を示す図である。図４は、本実施の形態１に係る性能モデルデータ記憶部１０２に記憶される、上記係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋを含むモデルデータのデータ形式の一例を示す図である。

冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋは、主に圧縮機消費電力、電子基板入力電力、室内／室外ファン入力電力などを含む。冷熱機器２における運転能力と消費電力との関係は図３に示すような関係となり、例えば次式（１）のような二次式で十分に近似できる。

この式（１）において、Ｗ_ｋ（ｋＷ）及びＱ_ｋ（ｋＷ）は、冷熱機器２−ｋの消費電力及び運転能力であり、係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋは冷熱機器２−ｋに固有の係数である。図４に示すように、本実施の形態１に係るモデルデータには、上記係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋだけでなく、運転能力Ｑ_ｋが取り得る最大値（最大能力値Ｑｍａｘ_ｋ）及び最小値（最小能力値Ｑｍｉｎ_ｋ）も冷熱機器２−ｋ毎に含まれている。

［運転情報データ］
図５は、本実施の形態１に係るデータ格納部１０１に格納される、運転情報データのデータ形式の一例を示す図である。各冷熱機器２−ｋ（各熱源機２２−ｋ）の運転情報データは、冷熱機器２−ｋが運転中である場合には「１」、停止中である場合には「０」の値を取る運転状態値ｕ_ｋと、現在の運転能力値である運転能力Ｑ_ｋとを含んでいる。なお、運転能力Ｑ_ｋは、冷熱機器２−ｋが運転時には「０」より大きな値を取り、停止時には「０」の値を取る。図５に示す例では、運転中の冷熱機器２−１〜２−３の運転状態値ｕ_１〜ｕ_３は「１」の値を取り、それらの運転能力Ｑ_１〜Ｑ_３は「０」より大きい値を取っているが、停止中の冷熱機器２−４の運転状態値ｕ_４は「０」の値を取り、その運転能力Ｑ_４は「０」の値を取っている。

[冷熱負荷データ]
図６は、本実施の形態１に係るデータ格納部１０１に格納される、冷熱負荷データのデータ形式の一例を示す図である。データ格納部１０１に格納される冷熱負荷Ｌ_ｋ（ｋＷ）は、運転中の冷熱機器２−ｋには「０」以上の値を取り、停止時には「−１」の値を取る。図６に示す例では、図５に示す例に対応しており、運転中の冷熱機器２−１〜２−３の冷熱負荷Ｌ_１〜Ｌ_３は「０」以上の値を取るが、停止中の冷熱機器２−４の冷熱負荷Ｌ_４は「−１」の値を取る。

ここで、冷熱負荷Ｌ_ｋとは、次の制御タイミングｔ＋Δｔ（Δｔは上記制御タイミング）で冷熱機器２−ｋが出力すべき運転能力Ｑ_ｋに対応する値である。

本実施の形態１では、冷熱負荷Ｌ_ｋは、次の制御タイミングｔ＋Δｔ（Δｔは上述の制御周期）で冷熱機器２−ｋが出力すべき運転能力Ｑ_ｋであるものとし、この冷熱負荷Ｌ_ｋは、各冷熱機器２−ｋに具備されている上述の計測素子（センサ等）などにより、現在の制御タイミングｔの計測情報に基づいて算出されるものとする。具体的には、計測素子は、個別の冷熱機器２−ｋの設定温度と室内温度との差（ΔＴ）に応じて熱源機２２−ｋの回転数（Ｈｚ）を決定し、この回転数に応じて次の制御タイミングｔ＋Δｔで出力すべき運転能力Ｑ_ｋを求め、当該運転能力Ｑ_ｋを冷熱負荷Ｌ_ｋとしてデマンド制御装置１０に通信線３を介して送信する。なお、冷熱負荷Ｌ_ｋは、以上説明したものに限ったものではなく、例えば図５に示した運転情報データに基づいて、デマンド制御装置１０により算出されるものであってもよい。

［電力計測データ］
上述したように、デマンド制御装置１０は、通信線６を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器２−ｋの消費電力を求め、それらの和を取ることにより合計消費電力を定期的に算出する。そして、本実施の形態１に係るデマンド制御装置１０は、当該合計消費電力の積算値を消費電力積算値Ｄとして算出し、当該消費電力積算値Ｄを次式（２）に適用して、所定時間（ここでは１時間）あたりの消費電力積算値Ｄに相当するデマンド値Ｖを求める。データ格納部１０１には、以上のような複数の冷熱機器２−ｋの消費電力に関する電力計測データ、すなわちデマンド値Ｖを含む電力計測データが格納されている。

＜動作＞
図７は、本実施の形態１に係るデマンド制御装置１０の動作（デマンド制御処理）を示すフローチャートである。以下、デマンド制御装置１０の動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、制御周期Δｔ（分）（例えば１分）毎に行われる。以下の説明においては、現在の制御タイミングをｔとし、制御タイミングを、ｔ−Δｔ、ｔ、ｔ＋Δｔ、ｔ＋２Δｔ、…と順に表すものとする。

＜ステップＳ１（データ読み込み・初期化処理）＞
ステップＳ１にて、データ設定部１０３は、複数の冷熱機器２−ｋに関してデータの読み込み、及び、データの初期化を行う。

具体的には、データ設定部１０３は、データ格納部１０１から、設定データ（制御周期Δｔ、デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ及び上限デマンド値Vｍａｘ）と、運転情報データ（現在の制御タイミングｔの運転状態値ｕ_ｋ及び運転能力Ｑ_ｋ）と、冷熱負荷データ（現在の制御タイミングｔの計測データに基づいて算出された冷熱負荷Ｌ_ｋ）とを読み込む。また、データ設定部１０３は、設定データに基づいて、データ格納部１０１から、電力計測データ（現在の制御タイミングｔ及び過去の制御タイミングｔ−Δｔのそれぞれのデマンド値Ｖ）を読み込む。さらに、データ設定部１０３は、性能モデルデータ記憶部１０２から、モデルデータ（係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋ、最大能力値Ｑｍａｘ_ｋ及び最小能力値Ｑｍｉｎ_ｋ）を読み込む。

そして、データ設定部１０３は、当該読み込んだこれらデータを、自身のメモリに初期データとして設定する（初期化する）。具体的には、データ設定部１０３は、自身のメモリ上の変数に、運転情報データに示される制御対象となる冷熱機器２−ｋの台数をセットするとともに、当該台数分の運転情報データ、冷熱負荷データ及びモデルデータを各冷熱機器２−ｋ毎にセットする。

また、データ設定部１０３は、先の制御タイミングｔ−Δｔにおいて自身のメモリ上に書き込まれた変数及び算出結果を初期化する。具体的には、データ設定部１０３は、先の制御タイミングｔ−Δｔにおいて自身のメモリ上に書き込まれた、予測デマンド値Ｖｅ、デマンド制御量ΔＶ、運転能力Ｑ_ｉ、係数ａ_ｉ，ｂ_ｉ、消費電力変化μ、必要能力抑制量ΔＱ、冷熱負荷Ｌ_ｋの和Ｌ、修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）、運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを、「０」に設定する初期化を実行する。

なお、ここでは、ステップＳ１にて各種データなどに対して初期化を一括して実行している構成について説明するが、これに限ったものではなく、例えば、演算を実行する各ステップ直前に当該演算に関係するデータに対して適宜初期化を実行するものであってもよい。また、データ設定部１０３は、自身のメモリだけでなく、データ格納部１０１のメモリについても、上記と同様の初期化を行うものであってもよい。

＜ステップＳ２（デマンド制御量算出処理）＞
ステップＳ２にて、デマンド制御量演算部１０４は、次の制御タイミングの経過時刻ｔ^ｄ＋Δｔで制御すべきデマンド制御量ΔＶを算出する。以下、図８を用いて、デマンド制御量演算部１０４によるデマンド制御量ΔＶの算出の一例について説明する。まず、デマンド制御量演算部１０４は、デマンド時限開始時刻が０（分）となり、デマンド時限開始時刻に相当する制御タイミングのデマンド値がＶ（０）（ｋＷ）となるオフセットを行う。

具体的には、デマンド制御量演算部１０４は、現在の制御タイミングｔをデマンド時限開始時刻でオフセットすることにより、デマンド時限開始時刻からの当該制御タイミングｔまでの経過時刻ｔ^ｄ（分）を取得し、現在の制御タイミングｔのデマンド値Ｖをデマンド値Ｖ（０）でオフセットすることによりオフセット後のデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ）を取得する。同様に、デマンド制御量演算部１０４は、過去の制御タイミングｔ−Δｔをオフセットすることにより、デマンド時限開始時刻からの当該制御タイミングｔ−Δｔまでの経過時刻ｔ^ｄ−Δｔ（分）を取得し、過去の制御タイミングｔ−Δｔのデマンド値Ｖをオフセットすることによりオフセット後のデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ−Δｔ）を取得する。

それから、デマンド制御量演算部１０４は、経過時刻ｔ^ｄ−Δｔ及びデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ−Δｔ）を座標とする点と、経過時刻ｔ^ｄ及びデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ）を座標とする点との至近２点について、デマンド値の変化から線形予測を行う。ここでは、デマンド制御量演算部１０４は、当該線形予測が可能な次式（３）を適用して、デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ（分）のデマンド値Ｖｅ（ｋＷ）を予測する。以上のように、本実施の形態１では、デマンド制御量演算部１０４は、実質的に現在及び過去電力計測データに基づいて将来のデマンド値Ｖｅを予測する。

デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄにおける、上限デマンド値Ｖｍａｘに対する予測デマンド値Ｖｅの超過量は（Ｖｅ−Ｖｍａｘ）となる。すなわち、本来、デマンド時限開始時刻からデマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄまでの時間の間に抑制すべきであった超過量は（Ｖｅ−Ｖｍａｘ）となる。デマンド制御量演算部１０４は、当該超過量（Ｖｅ−Ｖｍａｘ）に基づいて、現在の制御タイミングの経過時刻ｔ^ｄからデマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄまでの残りのデマンド時限内（ｔ^ｄ _ｅｎｄ−ｔ^ｄ）で超過量（Ｖｅ−Ｖｍａｘ）を抑制するための、次の制御タイミングの経過時刻ｔ^ｄ＋Δｔのデマンド制御量ΔＶ（ｋＷ）を算出する。ここでは、デマンド制御量演算部１０４は、超過量（Ｖｅ−Ｖｍａｘ）などを次式（４）に代入して、デマンド制御量ΔＶを算出する。

具体的なステップＳ２における処理は以下のようになる。デマンド制御量演算部１０４は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された設定データ（制御周期Δｔ）、及び、電力計測データ（現在の制御タイミングｔ及び過去の制御タイミングｔ−Δｔのデマンド値Ｖ）に基づいて、オフセット後の現在の経過時刻ｔ^ｄ−Δｔ，ｔ^ｄ、及び、オフセット後のデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ−Δｔ），Ｖ（ｔ^ｄ）を算出し、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

それから、デマンド制御量演算部１０４は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された設定データ（制御周期Δｔ及びデマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ）と、本ステップＳ２で算出したオフセット後の現在の経過時刻ｔ^ｄ及びデマンド値Ｖ（ｔ^ｄ−Δｔ），Ｖ（ｔ^ｄ）とを、上式（３）に基づいて演算を実行するようにデータ設定部１０３に用意されたメモリ上の変数に代入して、予測デマンド値Ｖｅを算出する。そして、デマンド制御量演算部１０４は、算出した予測デマンド値Ｖｅを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

次に、デマンド制御量演算部１０４は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された設定データ（デマンド時限終了時刻ｔ^ｄ _ｅｎｄ及び上限デマンド値Vｍａｘ）と、本ステップＳ２で算出したオフセット後の現在の経過時刻ｔ^ｄ及び予測デマンド値Ｖｅとを、上式（４）に基づいて演算を実行するようにデータ設定部１０３に用意されたメモリ上の変数に代入してデマンド制御量ΔＶを算出する。そして、デマンド制御量演算部１０４は、算出したデマンド制御量ΔＶを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

＜ステップＳ３（デマンド制御量の評価）＞
ステップＳ３にて、能力抑制量演算部１０５は、ステップＳ２でデータ設定部１０３のメモリ上の変数に設定されたデマンド制御量ΔＶについて次式（５）が成り立つか否か、すなわちデマンド制御量ΔＶが０より大きいか否かを判定する。能力抑制量演算部１０５は、デマンド制御量ΔＶが０より大きいと判定した場合にはステップＳ４に進み、デマンド制御量ΔＶが０以下である場合には、データ設定部１０３に設定されたデマンド制御量ΔＶを０に設定してステップＳ５に進む。

＜ステップＳ４（消費電力変化算出処理）＞
ステップＳ４にて、能力抑制量演算部１０５は、冷熱機器２−ｋの消費電力を最小化可能な最適運転制御を実施する場合において、運転能力Ｑの単位変化あたりの消費電力Ｗの変化、すなわち消費電力変化μを求める。例えば、能力抑制量演算部１０５は、現在運転中の冷熱機器２−ｋ（図５及び図６の例ではｋ＝１，２，３）のうち、運転能力Ｑ_ｋが最大能力値Ｑｍａｘ_ｋより小さく最小能力値Ｑｍｉｎ_ｋより大きい１台の冷熱機器２−ｉ（部分負荷となっている１台の冷熱機器２−ｉ）を選択する。

そして、能力抑制量演算部１０５は、選択した冷熱機器２−ｉの運転情報データ（現在の運転能力Ｑ_ｉ）と、モデルデータ（係数ａ_ｉ，ｂ_ｉ）とに基づいて、現在の運転能力Ｑ_ｉにおける性能モデルの曲線の接線の傾きを、消費電力変化μとして算出する。ここでは、能力抑制量演算部１０５は、冷熱機器２−ｉの現在の運転能力Ｑ_ｉ、及び、係数ａ_ｉ，ｂ_ｉを次式（６）に代入して、消費電力変化μを算出する。なお、複数の冷熱機器の消費電力を最小化するように最適運転制御されている場合には、部分負荷となっている冷熱機器の消費電力変化μは、すべて同一の値になる。

具体的なステップＳ４における処理は以下のようになる。能力抑制量演算部１０５は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された運転情報データ（現在の運転能力Ｑ_ｋ）、及び、モデルデータ（最大能力値Ｑｍａｘ_ｋ及び最小能力値Ｑｍｉｎ_ｋ）を比較して、複数の冷熱機器２−ｋの中から部分負荷となっている１つの冷熱機器２−ｉを選択する。そして、能力抑制量演算部１０５は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された運転情報データ（現在の運転能力Ｑ_ｋ）及びモデルデータ（係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ）から、選択した冷熱機器２−ｉの現在の運転能力Ｑ_ｉ及び係数ａ_ｉ，ｂ_ｉを取得する。それから、能力抑制量演算部１０５は、取得した現在の運転能力Ｑ_ｉ及び係数ａ_ｉ，ｂ_ｉを、上式（６）に基づいて演算を実行するようにデータ設定部１０３に用意されたメモリ上の変数に代入して、消費電力変化μを算出する。そして、能力抑制量演算部１０５は、算出した消費電力変化μを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

なお、ここでは、能力抑制量演算部１０５は、上式（６）を用いて解析的に消費電力変化μを算出した。しかしこれに限ったものではなく、能力抑制量演算部１０５は、実際の運転能力Ｑ及び消費電力Ｗの実績データに基づいて、（所定時間における消費電力の変化）／（所定時間における運転能力の変化）を消費電力変化μとして算出するものであってもよい。

＜ステップＳ５（必要能力抑制量算出処理）＞
ステップＳ５にて、能力抑制量演算部１０５は、冷熱機器２−ｋの消費電力を最小化可能な最適運転制御を実施する場合において、ステップＳ２で求めたデマンド制御量ΔＶを実現するために必要な運転能力の抑制量を、必要能力抑制量ΔＱとして算出する。ここでは、能力抑制量演算部１０５は、ステップＳ２で算出されたデマンド制御量ΔＶと、ステップＳ４で算出された消費電力変化μとを、次式（７）に適用して必要能力抑制量ΔＱを算出する。

具体的なステップＳ５における処理は以下のようになる。能力抑制量演算部１０５は、ステップＳ２でデータ設定部１０３に設定されたデマンド制御量ΔＶと、ステップＳ４でデータ設定部１０３に設定された消費電力変化μとを、上記（７）に基づいて演算を実行するようにデータ設定部１０３に用意されたメモリの変数に代入して、必要能力抑制量ΔＱを算出する。そして、能力抑制量演算部１０５は、算出した必要能力抑制量ΔＱを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

＜ステップＳ６（運転能力・運転状態値算出処理）＞
ステップＳ６にて、最適運転演算部１０６は、上記必要能力抑制量ΔＱを反映した修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）を算出して制約条件を生成した上で、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する。

具体的には、まず、最適運転演算部１０６は、現在の制御タイミングｔで計測された複数の冷熱機器２−ｋの冷熱負荷Ｌ_ｋについて和Ｌ（ここではＬ＝Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｌ_４）を求め、その和から必要能力抑制量ΔＱを差し引くことにより修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）を算出する。そして、最適運転演算部１０６は、複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいとする、次式（８）に示される制約条件を取得する。なお、この式（８）において運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋは未知の変数であり、制約条件の第二式の右辺、すなわち修正全体冷熱負荷（Ｌ−ΔＱ）は定数である。

そして、最適運転演算部１０６は、この制約条件下で、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋとそれらの運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値、すなわち次式（９）の全体の値を最小にする複数の冷熱機器２−ｋの運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する。なお、この式（９）において運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋは未知の変数であり、係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋは定数である。

最適運転演算部１０６は、例えばラグランジュ未定乗数法を用いることにより、上式（８）に示した制約条件下で、上式（９）の値を最小にする未知の変数（運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋ）を算出する。このラグランジュ未定乗数法を用いる具体的な例は、特許文献（特開２０１１−８９６８３号公報）などに開示されている。

本実施の形態１では、最適運転演算部１０６は、複数の冷熱機器２−ｋについて運転状態値ｕ_ｋが取り得る値「０」及び「１」の組み合わせのそれぞれについて上式（９）を最小にする運転能力Ｑ_ｋを、ラグランジュ未定乗数法を用いて算出する。それから、最適運転演算部１０６は、上記組み合わせのそれぞれについて算出した運転能力Ｑ_ｋを上式（９）に代入して得られる値を比較し、その値が最小となる組み合わせの運転状態値ｕ_ｋを、ステップＳ６にて算出される運転状態値ｕ_ｋとする。

例えば、上記４台の冷熱機器２−１〜２−４について、運転状態値の組み合わせ（ｕ_１，ｕ_２，ｕ_３，ｕ_４）は、（０，０，０，０）を除いて、（１，０，０，０）、（０，１，０，０）、（０，０，１，０）、（０，０，０，１）、…、（１，１，１，１）の１５通り存在する。この場合に、最適運転演算部１０６は、それら組み合わせのうちの一つ、例えば（ｕ_１，ｕ_２，ｕ_３，ｕ_４）＝（１，１，１，１）を上式（８）及び上式（９）に代入し、代入後の式（８）にラグランジュ乗数λを乗じた式を、代入後の式（９）から減じることによって関数Ｆを生成する。そして、最適運転演算部１０６は、その関数Ｆにおける運転能力Ｑ_１〜Ｑ_４及びラグランジュ乗数λ、すなわちｋ＋１個（ここではｋ＝４）の変数のそれぞれの偏微分の値が０に等しいとして、ｋ＋１個の方程式を生成し、当該方程式を解くことにより運転能力Ｑ_１〜Ｑ_４及びラグランジュ乗数λの値を求める。最適運転演算部１０６は、このような運転能力Ｑ_ｋの算出を、残りの１４通りの組み合わせについても行う。

そして、最適運転演算部１０６は、１５通りの組み合わせのそれぞれについて算出した運転能力Ｑ_ｋを上式（９）に代入し、１５通りの組み合わせの中で上式（９）を最小にする一組の（ｕ_１，ｕ_２，ｕ_３，ｕ_４）を、ステップＳ６にて算出される運転状態値ｕ_ｋとする。それとともに、上式（９）を最小にする運転能力Ｑ_ｋを、ステップＳ６にて算出される運転能力Ｑ_ｋとする。

具体的なステップＳ６における処理は以下のようになる。最適運転演算部１０６は、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定された運転中の複数の冷熱機器２−ｋの冷熱負荷Ｌ_ｋについて、それらの和をとって全体冷熱負荷Ｌを算出する。例えば、図６に示すように、運転情報データがＬ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，−１である場合には、最適運転演算部１０６は、全体冷熱負荷Ｌを、Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３として算出する。最適運転演算部１０６は、算出した全体冷熱負荷Ｌを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む。

そして、最適運転演算部１０６は、当該全体冷熱負荷Ｌと、ステップＳ５でデータ設定部１０３に設定された必要能力抑制量ΔＱと、ステップＳ１でデータ設定部１０３に設定されたモデルデータ（係数ａ_ｋ，ｂ_ｋ，ｃ_ｋ、最大能力値Ｑｍａｘ_ｋ及び最小能力値Ｑｍｉｎ_ｋ）とを、所定式に基づいて演算を実行するようにデータ設定部１０３に用意されたメモリ上の変数に代入して、運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する（ここではｋ＝１〜４）。最適運転演算部１０６は、算出した運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを、データ格納部１０１及びデータ設定部１０３の変数に書き込む（ここではｋ＝１〜４）。

＜ステップＳ７（制御信号送出処理）＞
制御信号送出部１０７は、ステップＳ６にてデータ格納部１０１に格納された運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを読み出し、当該読み出した運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋによって複数の冷熱機器２−ｋを次の制御タイミングｔ＋Δｔにて制御するための制御信号を、複数の冷熱機器２−ｋに送出する（ここではｋ＝１〜４）。

＜まとめ＞
以上のようなデマンド制御装置１０及びその方法によれば、対象空間１に設置された複数の冷熱機器２−ｋについて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出する。そして、当該デマンド制御量の低下を実施可能な複数の冷熱機器２−ｋ（ｋ＝１〜Ｎ）の運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋの組み合わせのうち、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力Ｗ_ｋと運転状態値ｕ_ｋとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする運転能力Ｑ_ｋ及び運転状態値ｕ_ｋを算出する。したがって、複数の冷熱機器２−ｋの全体の消費電力が可及的に低減されたデマンド制御を実施することができる。しかも、制御マップ参照方式やフィードバック制御方式のような高度な演算処理は必要なく、簡易な演算（ここは１回の演算）で上記デマンド制御を実施することができるので、演算能力が低い装置でも上記のようなデマンド制御の実施ができる。

なお、以上の説明では、デマンド制御装置１０により、図７のフローチャートに示されるデマンド制御方法を行うものとして説明した。しかしこれに限ったものではなく、例えば、当該デマンド制御方法を実質的に実行するプログラムにより実現されてもよい。このプログラムは、例えば、デマンド制御装置１０のマイコンや計算機に搭載されてもよいし、デマンド制御装置１０と一体化されたリモコンに搭載されてもよい。なお、プログラムが、デマンド制御装置１０のマイコンや計算機に搭載される場合には、例えば、そのプログラムが記録媒体であるハードディスク等に格納される構成が考えられる。また、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＭＯなどであってもよい。さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体が、電気通信回線を介して取得されるものであってもよい。

＜実施の形態２＞
図９は、本発明の実施の形態２に係るデマンド制御装置１０を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態２に係るデマンド制御装置１０において、実施の形態１で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付しており、以下においては異なる点を中心に説明する。

図９に示されるように、本実施の形態２では、電力メータ４は、商用電源から供給された電力を、冷熱機器２−ｋに供給するだけでなく、電力供給線７を介して電力負荷機器８にも供給するように構成されている。なお、この電力負荷機器８は、例えば、照明、事務機器、オフィス用空調機器など、冷熱機器２−ｋ以外にもデマンド制御すべき負荷をまとめて含んだものである。

この電力メータ４は、デマンド制御の対象となる冷熱機器２−ｋの全ての負荷電力と、電力負荷機器８の負荷電力との合計（消費電力の合計）を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線６を介してデマンド制御装置１０に定期的に送信する。一方、デマンド制御装置１０は、通信線６を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器２−ｋの消費電力と、デマンド制御すべき電力負荷機器８の消費電力との合計を、上記合計消費電力（ｋＷｈ）として定期的に算出する。なお、本実施の形態２に係るデマンド制御装置１０の動作を示すフローチャートは、図７に示したフローチャートと同様である。

以上のような本実施の形態に係るデマンド制御装置１０では、電力計測データは、複数の冷熱機器２−ｋの消費電力と、それら以外の電力負荷機器８の消費電力とに関するデータとなっている。したがって、デマンド管理対象たる電力負荷機器８の消費電力を考慮しつつ、実施の形態１と同様の効果を有するデマンド制御を実現することができる。

＜実施の形態３＞
図１０は、本発明の実施の形態３に係るデマンド制御装置１０を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態３に係るデマンド制御システムにおいて、実施の形態１で説明した構成要素と同一または類似するものについては対応する符号を付しており、以下においては異なる点を中心に説明する。

本実施の形態３に係るデマンド制御システムは、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂと、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂを統括的に制御する上位デマンド制御装置１０ｃとを備えて構成されている。第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂと、上位デマンド制御装置１０ｃとの間は、通信線９ａ，９ｂを介して通信可能に接続されており、デマンド制御システムで取り扱うべき全てのデータが、これらの間で送受信される。

第１のデマンド制御装置１０ａは、上述のデマンド制御装置１０と同様に、第１の対象空間１ａを対象として設置された第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋをデマンド制御可能となっている（ここではｋ＝１，２，３，４）。第２のデマンド制御装置１０ｂは、上述のデマンド制御装置１０と同様に、第２の対象空間１ｂを対象として設置された第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋをデマンド制御可能となっている（ここではｋ＝１，２，３，４）。

第１の冷熱機器２ａ−ｋは、第１の対象空間１ａ内に配置された室内機２１ａ−ｋと、第１の対象空間１ａの外に配置された熱源機２２ａ−ｋとを備えて構成されている。室内機２１ａ−ｋと、熱源機２２ａ−ｋとは、冷媒配管２３ａ−ｋによってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。第２の冷熱機器２ｂ−ｋは、第２の対象空間１ｂ内に配置された室内機２１ｂ−ｋと、第２の対象空間１ｂの外に配置された熱源機２２ｂ−ｋとを備えて構成されている。室内機２１ｂ−ｋと、熱源機２２ｂ−ｋとは、冷媒配管２３ｂ−ｋによってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。

図１０に示されるように、本実施の形態３では、電力メータ４は、商用電源から供給された電力を、第１の電力供給線５ａを介して第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋに供給するとともに、第２の電力供給線５ｂを介して第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋに供給する。この電力メータ４は、デマンド制御の対象となる第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋの全ての負荷電力、及び、第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋの全ての負荷電力の合計（消費電力の合計）を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線６ｃを介して上位デマンド制御装置１０ｃに定期的に送信する。

上位デマンド制御装置１０ｃは、通信線６ｃを介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である第１及び第２の複数の冷熱機器２ａ−ｋ，２ｂ−ｋの消費電力の合計を、上記合計消費電力（ｋＷｈ）として定期的に算出する。

ここで、上位デマンド制御装置１０ｃは、実施の形態１で説明したデータ格納部１０１、性能モデルデータ記憶部１０２、データ設定部１０３、及び、デマンド制御量演算部１０４などを備えて構成されている。

このように構成された上位デマンド制御装置１０ｃは、データ格納部１０１に格納されている現在及び過去の電力計測データ（現在及び過去のデマンド値Ｖ）に基づいて、将来、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂにおいてそれぞれ低下させるべき消費電力に対応する第１及び第２のデマンド制御量ΔＶ_ａ，ΔＶ_ｂを算出する。詳細については後述するが、この第１及び第２のデマンド制御量ΔＶ_ａ，ΔＶ_ｂは、上述のデマンド制御量ΔＶを、第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋと、第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋとに配分したものである。上位デマンド制御装置１０ｃが算出した第１のデマンド制御量ΔＶ_ａは、通信線９ａを介して第１のデマンド制御装置１０ａに送信される。同様に、上位デマンド制御装置１０ｃが算出した第２のデマンド制御量ΔＶ_ｂは、通信線９ｂを介して第２のデマンド制御装置１０ｂに送信される。

第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂのそれぞれは、実施の形態１で説明したデータ格納部１０１、性能モデルデータ記憶部１０２、データ設定部１０３、能力抑制量演算部１０５、最適運転演算部１０６、及び、制御信号送出部１０７などを備えて構成されている。

このように構成された第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂは、上述したデマンド制御装置１０において用いたデマンド制御量ΔＶを、第１及び第２のデマンド制御量ΔＶ_ａ，ΔＶ_ｂに代えて用いる。

＜動作＞
図１１は、本実施の形態３に係る上位デマンド制御装置１０ｃの動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、ステップＳ１１を除いて、実施の形態１で説明したフローチャート（図７）と同じである。ただし、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６は、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂのそれぞれで実行される。以下、ステップＳ４からステップＳ７までの動作について簡単に説明する。

まず、ステップＳ４にて、第１のデマンド制御装置１０ａは、実施の形態１のステップＳ４と同様の処理を行うことにより、第１の対象空間１ａに関して第１の消費電力変化μ_ａを算出し、当該算出した第１の消費電力変化μ_ａを上位デマンド制御装置１０ｃに送信する。同様に、第２のデマンド制御装置１０ｂは、第２の対象空間１ｂに関して消費電力変化μ_ｂを算出し、当該算出した第２の消費電力変化μ_ｂを上位デマンド制御装置１０ｃに送信する。

次に、ステップＳ１１にて、上位デマンド制御装置１０ｃは、ステップＳ２で算出したデマンド制御量ΔＶを、次式（１０）に示すように、第１及び第２の消費電力変化μ_ａ，μ_ｂに基づいて第１及び第２のデマンド制御量ΔＶ_ａ，ΔＶ_ｂに配分する。そして、上位デマンド制御装置１０ｃは、第１及び第２のデマンド制御量ΔＶ_ａ，ΔＶ_ｂを、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂにそれぞれ送信する。

それから、ステップＳ５にて、第１のデマンド制御装置１０ａは、実施の形態１のステップＳ５と同様の処理を行うことにより、ステップＳ４にて算出された第１の消費電力変化μ_ａと、ステップＳ１１にて算出された第１のデマンド制御量ΔＶ_ａとに基づいて、第１の対象空間１ａに関する第１の必要能力抑制量ΔＱ_ａを算出する。同様に、第２のデマンド制御装置１０ｂは、ステップＳ４にて算出された第２の消費電力変化μ_ｂと、ステップＳ１１にて算出された第２のデマンド制御量ΔＶ_ｂとに基づいて、第２の対象空間１ｂに関する第２の必要能力抑制量ΔＱ_ｂを算出する。

次に、ステップＳ６にて、第１のデマンド制御装置１０ａは、実施の形態１のステップＳ６と同様の処理を行うことにより、ステップＳ５で算出した第１の必要能力抑制量ΔＱ_ａなどを用いて、対象空間１ａに関する最適運転制御の演算を実施する。これにより、第１のデマンド制御装置１０ａは、第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋの消費電力とそれらの運転状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする第１の複数の冷熱機器２ａ−ｋの運転能力及び運転状態値を算出する。同様に、第２のデマンド制御装置１０ｂは、ステップＳ５で算出した第２の必要能力抑制量ΔＱ_ｂなどを用いて、対象空間１ｂに関する最適運転制御の演算を実施する。これにより、第２のデマンド制御装置１０ｂは、第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋの消費電力とそれらの運転状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする第２の複数の冷熱機器２ｂ−ｋの運転能力及び運転状態値を算出する。

ステップＳ７にて、上位デマンド制御装置１０ｃは、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂが算出した運転能力及び運転状態値によって第１及び第２の複数の冷熱機器２ａ−ｋ，２ｂ−ｋをそれぞれ制御するための制御信号を、第１及び第２のデマンド制御装置１０ａ，１０ｂにそれぞれ送出させる。

以上のような本実施の形態に係るデマンド制御装置１０によれば、複数の対象空間（第１及び第２の対象空間１ａ，１ｂ）のそれぞれに対して、実施の形態１と同様の効果を有するデマンド制御を行うことができる。しかも、必要なデマンド制御量を確保することができるとともに、各対象空間で運転能力が偏らないように全体として消費電力が抑えられた冷熱機器の運転を実現することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 対象空間、２，２−１，２−２，２−３，２−４ 冷熱機器、８ 電力負荷機器、１０ デマンド制御装置、１０１ データ格納部、１０２ 性能モデルデータ記憶部、１０４ デマンド制御量演算部、１０５ 能力抑制量演算部、１０６ 最適運転演算部、１０７ 制御信号送出部。

Claims (6)

1. 同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御可能なデマンド制御装置であって、
   前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力に関する電力計測データとを記憶するデータ記憶手段と、
   現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出するデマンド制御量演算手段と、
   運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力及び前記モデルデータに基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する能力抑制量演算手段と、
   前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転／停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する最適運転演算手段と、
   前記最適運転演算手段で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
   を備える、デマンド制御装置。
2. 請求項１に記載のデマンド制御装置であって、
   前記モデルデータは、前記性能モデルを規定する多項式の係数を含み、
   前記能力抑制量演算手段は、
   運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力、及び、前記モデルデータに含まれる前記係数に基づいて前記消費電力変化を算出する、デマンド制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のデマンド制御装置であって、
   前記デマンド制御量演算手段は、
   前記現在及び過去の前記電力計測データに基づいて将来のデマンド値を予測し、予め設定された上限デマンド値に対する当該予測したデマンド値の超過に基づいて前記デマンド制御量を算出する、デマンド制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のデマンド制御装置であって、
   前記電力計測データは、
   前記複数の冷熱機器の消費電力と、それら以外の電力負荷機器の消費電力とに関するデータである、デマンド制御装置。
5. 請求項１に記載のデマンド制御装置であって、
   第１の前記複数の冷熱機器が第１の前記同一空間を対象として配置されるとともに、第２の前記複数の冷熱機器が第２の前記同一空間を対象として配置され、
   前記デマンド制御量の代わりに、当該デマンド制御量を前記第１及び第２の複数の冷熱機器に配分した第１及び第２の配分デマンド制御量を用いる、デマンド制御装置。
6. 同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御可能なデマンド制御方法であって、
   （ａ）前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力を含む電力計測データとをデータ記憶手段に記憶する工程と、
   （ｂ）現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出する工程と、
   （ｃ）運転中の所望の前記冷熱機器の前記モデルデータ及び現在の運転能力に基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する工程と、
   （ｄ）前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転／停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する工程と、
   （ｅ）制御信号送出手段が、前記工程（ｄ）で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する工程と
   を備える、デマンド制御方法。

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