JP2014215844A - エネルギー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】快適性または利便性悪化を最小限に抑制することができる、蓄電池を用いたピークカットのエネルギー管理システムを提供する。【解決手段】需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、電力需要予測値が上限値よりも大きい時間帯において電力ピークカットを行う場合に、時間帯の時間帯毎および需要家施設における任意のエリア毎に需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定するとともに、快適性重要度が設定された時間帯毎および任意のエリア毎のうち、快適性重要度が大きい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、選択した時間帯およびエリアにおいて前記エリアに設けられた設備機器に電力を供給する電源機器の運転計画を生成する運転計画生成部を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、エネルギー管理システムに関する。

従来、ビルのエネルギー管理において蓄電池を用いた電力のピークカットは、電力需要のピークが最小となるように蓄電池を放電し、電力需要が小さい時間帯に蓄電池を充電している。本技術分野の背景技術として、特開２０１２−２１０１５１号公報（特許文献１）がある。この公報には、電力需要を予測し、予測に基づいてピークカットするように蓄電池の運転計画を生成する、という内容が記載されている。

特開２０１２−２１０１５１号公報

電力需要を上限値以下に抑制する場合、蓄電池を放電してピークカットすることにより、電力需要を抑制する。蓄電池の放電のみでは負荷削減量が不足する場合、設備機器を停止したり設定変更したりすることによって、負荷を上限値以下に削減する。しかし、在室者が必要な時に設備機器を停止または設定変更して、快適性を悪化させるケースが発生しうる。

そこで、本発明は、快適性または利便性悪化を最小限に抑制することができる、蓄電池を用いて電力ピークカットのエネルギー管理システムを提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、電力需要予測値が上限値よりも大きい時間帯において電力ピークカットを行う場合に、時間帯の時間帯毎および需要家施設における任意のエリア毎に需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定するとともに、快適性重要度が設定された時間帯毎および任意のエリア毎のうち、快適性重要度が大きい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、選択した時間帯およびエリアにおいて前記エリアに設けられた設備機器に電力を供給する電源機器の運転計画を生成する運転計画生成部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電力をピークカットし、かつ、在室者の快適性または利便性悪化を最小限に抑制することができるエネルギー管理システムを提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

エネルギー管理システムの構成図の例である。 時間帯毎およびエリア毎に与えられた、快適性重要度の分布図である。 需要家施設内に設置される制御装置の一例を示した構成図である。 エネルギー管理システムが電源機器や設備機器を制御するまでの基本処理の一例を示したフローチャート図である。 従来手法における放電計画および電力需要カーブを示したものである。 本実施例における、時間帯毎およびエリア毎の蓄電池放電計画およびエリア毎の空調機の運転計画を示した図である。 需要家施設内に設置される運転計画生成部の一例を示した構成図である。 蓄電池の放電計画の生成処理の一例を示したフローチャート図である。 設備機器の運転計画の生成処理の一例を示したフローチャート図である。 実施例２におけるエネルギー管理装置を示す構成図の例である。 実施例２において、エネルギー管理システムが電源機器や設備機器を制御するまでの基本処理の一例を示したフローチャート図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るエネルギー管理システムの構成図の例である。

図１に示す通り、エネルギー管理システムは、エネルギー管理装置１０１、需要家施設１７１およびネットワーク１６１を有する。エネルギー管理装置１０１は、ネットワーク１６１を介して需要家施設１７１と接続されている。また、エネルギー管理装置１０１は、需要家施設内の制御装置１０２とインターネット１６１を介して通信を行う構成となっているが、これは本発明にかかる構成の一例であって、エネルギー管理装置が需要化施設内にあってもよい。

エネルギー管理装置１０１は、データ記憶部１１１、データ入力部１１２、電力需要予測部１１３、上限値設定部１１４、運転計画生成部１１５、データ送信部１１６、データ受信部１１７を有する。

データ記憶部１１１は、快適性重要度情報１２１、気象情報１２２、カレンダー情報１２３、電力需要予測値１２４、電力需要実績値１２５、機器情報１２６を有する。図１では、データ記憶部１１１がエネルギー管理装置１０１内に設けられている場合を示しているが、データ記憶部１１１は、需要家施設１７１内にあってもよいし、ネットワーク１６１に接続されて、エネルギー管理装置１０１および需要家施設１７１以外に設けられていてもよい。

快適性重要度情報１２１は、任意の時間帯毎およびエリア毎におけるビル在室者の快適性の指標を示すデータである。

図２は、時間帯毎およびエリア毎に与えられた、快適性重要度の分布図である。

横軸は時刻、縦軸はエリア（応接室・会議室・居室・共用部）である。快適性重要度は３段階の大（３）、中（２）、小（１）とし、図４に示すように１〜３の数値を時間帯毎およびエリア毎に与える。（１）応接室における１０時〜１２時では、快適性重要度情報１２１は３、１２時〜１３時では１、１３時〜１８時では３のように、定めることができる。他のエリアについても同様に快適性重要度情報１２１を設定する。

この快適性重要度情報１２１は、使用回数、使用状況、使用予約状況、予想平均温冷感（ＰＭＶ値（Predicted Mean Vote））などで順位付けした数値データとして与えられる。快適性重要度情報１２１は、部屋毎の使用回数を用いることが考えられ、例えば、過去１週間での時間帯毎に算出し、算出した使用回数を重要度として与える。具体的には、１週間で５回使用していた部屋は重要度が５であり、１度も使用していなかった部屋は重要度が０である。なお、快適性重要度情報１２１は、ビルのオーナーや在室者などが任意の値を設定しても良い。快適性重要度は、需要家施設における任意のエリア毎および時間帯毎に設定することが可能である。

このように定められた快適性重要度情報１２１を基に、快適性抑制量が算出される。快適性抑制量の詳細は後述する。快適性重要度情報１２１のエリアとしては、例えば、テナント毎、ビル毎、フロア毎、部屋毎、機器毎などが挙げられる。

気象情報１２２は、需要家施設が立地する周辺の実績データや予報値であり、例えば、天候や気温、湿度、降水量、風向、風量、日射量、日照時間などである。これらの情報は、気象庁などの他機関の情報や、需要家施設に設置されたセンサーからの情報などを用いる。

カレンダー情報１２３は、法律で定められた平日や休日、祝日の他に、需要家が設定した営業日、休日などである。

電力需要予測値１２４は、過去にエネルギー管理装置の電力需要予測部で予測した電力需要の値である。これは、他の機関が予測したデータでも良い。

電力需要実績値１２５は、過去に需要家施設の設備機器が消費した時間帯毎の電力需要の値である。

機器情報１２６は、設備機器や電源機器の設定情報や運転情報などであり、例えば、空調機の台数や設置場所、空調機毎の設定温度や運転モード、蓄電池の充放電状態や残量などである。

データ入力部１１２は、快適性重要度情報１２１や、気象情報１２２、カレンダー情報１２３などの各種情報をデータ記憶部１１１に入力する。データ入力部は、図１に示すように、エネルギー管理装置１０１内に設けてもよいし、需要家施設１７１内に設けてもよい。また、ネットワーク１６１と接続させるように、エネルギー管理装置１０１、需要家施設１７１以外に設けてもよい。

電力需要予測部１１３は、データ記憶部１１１に蓄積された気象情報１２２、カレンダー情報１２３、過去の電力需要予測値１２４、電力需要実績値１２５、機器情報１２６の少なくとも１つのデータを基に、一定時間後の需要家施設の電力需要予測値を算出する。予測には、回帰分析などが用いられる。また、システム外部で予測された値を入力し、その値を用いても良い。

上限値設定部１１４は、需要家施設の電力ピークカットをするときに、目標とする電力需要ピーク値を、上限値として設定する。上限値には、ユーザが任意に定めた値や契約電力により定めた値が考えられる。

運転計画生成部１１５は、電力需要が、上限値設定部１１４において設定された上限値以下となり、かつ、快適性重要度を指標として１日トータルでの快適性悪化を最小限に抑制するように、電源機器１０３の充放電計画や設備機器１０４の運転計画を生成する。詳細は後述する。

データ送信部１１６は、運転計画生成部１１５が生成した電源機器１０３や設備機器１０４の運転計画や、データ記憶部１１１の情報を、需要家施設に設置された制御機器１０２に送信する。

データ受信部１１７は、需要家施設の制御装置１０２が送信した電力需要実績値や機器の稼働情報などを受信する。これらの情報は、データ記憶部１１１に蓄積すると共に、運転計画生成部１１５にも配信される。

需要家施設１７１は、電源機器１０３および空調機１４１や照明１４２を有するエリアＡ１５１を有している。エリアは、エリアＢ１５２、エリアＣ１５３のように複数有していてもよい。なお、需要家施設１７１は、複数設けられていてもよい。

制御装置１０２は、需要家施設内に設置されており、ネットワーク等を介してデータ送信部１１６およびデータ受信部１１７に接続されている。また、制御装置１０２は、電源機器１０３や設備機器１０４と接続され、データ送信部１１６から受信した運転計画に従って電源機器１０３や設備機器１０４の制御を実施する。また、電源機器や設備機器の稼動状態や電力需要の実績値などの情報を収集し、エネルギー管理装置１０１に送信する役割も持つ。制御装置１０２の構成については、図３で詳しく示す。

また、電源機器１０３は、蓄電池１３１や発電機１３２を有する。

蓄電池１３１は、エネルギー管理装置１０１で生成された運転計画に基づき、制御装置１０２からの制御指令により、蓄電電力を充放電する。また、蓄電池の充放電状態や残量などの機器情報は、制御装置１０２に送信し、機器情報を受け取った制御装置１０２は、ネットワーク１６１を介してデータ受信部１１７に機器情報を送信する。

蓄電池１３１に代えて又は併せて、発電機１３２を用いて電力を設備機器１０４等に対して出力してもよい。発電機１３２は、エネルギー管理装置１０１で生成された運転計画を基に、電力を発電し、発電電力を設備機器１０４等に対して出力する。発電機１３２には、例えば、太陽光発電機器やコジェネなどが挙げられる。上記蓄電池１３１や発電機１３２は、ビルに設置されている電源機器であり、本発明にかかる電源機器の一例である。

次に、各エリアに設けられている設備機器１０４としては、例えば空調機１４１や照明１４２等があり、空調機１４１は、室内機１４３や室外機１４４を有する。この設備機器１０４は、ビルに多く設置されている機器であって、本発明にかかる設備機器の一例である。そのため、例えばパソコンやプリンタ、昇降機や水道ポンプなどを含んでも良い。

なお、需要家施設は、エリアＡ１５１、エリアＢ１５２、エリアＣ１５３のように、制御対象の範囲をエリアとして分割する場合がある。これは、本発明にかかる制御対象の範囲の一例であって、例えばテナント毎、フロア毎、部屋毎であっても良い。また、エリアは３つに限定するものではなく、１つ以上であればよい。他のエリアにおいても、エリアＡ１５１のように設備機器を有する。

図３は、需要家施設内に設置される制御装置１０２の一例を示した構成図である。

制御装置１０２は、データ受信部３０１、データ蓄積部３０２、制御指令演算部３０３、上限値超過判定部３０４、制御指令送信部３０５、データ収集部３０６、データ送信部３０７を有する。

データ受信部３０１は、エネルギー管理装置１０１で生成された電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画、データ記憶部１１１に蓄積されたデータ、上限値設定部１１４において設定された電力需要の上限値などの情報を、ネットワーク１６１を介して受信する。

データ蓄積部３０２は、データ受信部３０１で受信した情報を受取り、蓄積する。蓄積された情報は、制御指令演算部３０３に情報を受け渡す。

制御指令演算部３０３は、データ蓄積部から受け取った情報である運転計画に従って、予定の時刻に電源機器や設備機器の制御を実施するように、制御指令を制御指令送信部３０５に出力する。また、上限値超過判定部３０４からの情報で電力需要の実績値が上限値以上となることが予想される場合、運転計画に加えて設備機器を追加で制御し、電力需要を上限値以下に削減する。

上限値超過判定部３０４は、電力需要の実績値が上限値を超えるか判定し、判定結果を制御指令演算部３０３に送信する。

制御指令送信部３０５は、制御指令演算部３０３で出力された制御指令を受取り、電源機器１０３や設備機器１０４に送信する。

データ収集部３０６は、電源機器１０３の稼働情報や設備機器１０４の電力需要の実績値などの情報を収集する。

データ送信部３０７は、データ収集部２０６で集められた情報をエネルギー管理装置１０１に送信する。

図４は、エネルギー管理システムが電源機器１０３や設備機器１０４を制御するまでの基本処理の一例を示したフローチャート図である。

まず、ステップ４０１では、上限値設定部１１４において電力需要の上限値を設定する。

次に、ステップ４０２では、電力需要予測部１１３において需要予測値を算出する。この電力需要の予測値は、上述したようにデータ記憶部１１１に蓄積された気象情報やカレンダー情報、過去の需要予測値、需要実績値、機器情報を基に算出される。

次に、ステップ４０３では、データ記憶部１１１に蓄積された快適性重要度、設備機器の種類や数量等の機器情報を基に、運転計画生成部１１５が、電源機器１０３や設備機器１０４の運転計画を生成する。運転計画の生成方法の詳細は、後述する。

そして、ステップ４０４では、制御装置１０２が、生成した運転計画に基づき、運転計画の最初の時刻となった時に電源機器１０３、設備機器１０４の制御を開始する。

制御開始後、ステップ４０５では、データ収集部２０６において、制御間隔毎に、設備機器１０４の電力需要の実績値を計測する。

ステップ４０６では、制御指令演算部２０３および上限値超過判定部２０４において、計測した実績値が上限値を上回らないか判定する。

もし、実績値が上限値を上回る可能性がある場合は、ステップ４０７に遷移し、後述する電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画の制御に加え、制御指令送信部２０５において設備機器１０４の制御を追加し、負荷を削減する。

一方、実績値が上限値以下で推移する場合は、ステップ４０８に遷移し、制御指令送信部２０５において、後述する電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画に従って、電源機器１０３および設備機器１０４の制御を実施する。

この制御は、電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画を基に制御間隔で周期的に実施し、ステップ４０９で、電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画の最終時刻となった時に制御は終了する。

次に、電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画生成について、図５を用いながら説明する。ここでは、電源機器を蓄電池、設備機器を空調機として説明する。ここでは、電力需要量が上限値以上であって、エリア毎に空調機を１台ずつ制御して負荷を上限値以下に削減する場合を想定する。

図５は、従来手法における放電計画および電力需要カーブを示したものである。(Ａ）は、時間帯毎およびエリア毎における蓄電池と空調機の放電計画を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の運転計画に基づいて、蓄電池および空調機を制御した時の電力需要カーブの概念図である。

図５（Ａ）において、従来手法における（ａ）時間帯毎およびエリア毎における蓄電池の放電計画を波線で、（ｂ）エリア毎の空調機の運転計画を実線で示した図である。

蓄電池の放電計画（ａ）は、上限値を超えた電力量を蓄電池の放電によって賄うために、例えば、１０時から１８時の時間帯で、エリア（１）から（５）までの空調機は、蓄電池の放電によって電力供給されて稼動する。一方、エリア毎の空調機の運転計画（ｂ）に基づいて、エリア(６)から（９）までの空調機は１０時から１８時の時間帯で運転を停止する。このエリア毎の空調機の運転計画（ｂ）における快適性重要度の合計値を快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）とすると、快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）は５２として得られる。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の運転計画に基づいて、蓄電池および空調機を制御した時の電力需要カーブの概念図である。電力需要カーブのうち、上限値を超えるカーブについては波線で示している。図５（Ａ）における運転計画は、電力需要のピークを最小化するように生成されており、蓄電池の放電計画によって賄われる電力は（ｃ）で示される。また、空調機の運転計画によって削減される電力は（ｄ）で示される。このように、蓄電池および空調機の制御によって、電力需要の実績値を上限値以下としている。

このように、従来手法では、電力需要の実績値を上限値以下とするために、蓄電池の放電および空調機の停止制御を行っているが、快適性重要度を考慮していないため快適性を担保できない可能性がある。

図６は、本実施例における、時間帯毎およびエリア毎の蓄電池放電計画およびエリア毎の空調機の運転計画を示した図である。（Ａ）は、時間帯毎およびエリア毎における蓄電池の放電計画を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の運転計画に基づいて、蓄電池および空調機を制御した時の電力需要カーブの概念図である。なお、運転計画を生成するにあたり、参照する時間帯およびエリアは任意に定めることが可能である。

図６（Ａ）は、本実施例における（ａ）時間帯毎およびエリア毎における蓄電池の放電計画を波線で、（ｂ）エリア毎の空調機の運転計画を実線で示した図である。

本実施例における蓄電池の放電計画（ａ）は、快適性重要度が大きい時間帯およびエリアにおいて、優先的に蓄電池の放電量を割り当てるように設定する。このような構成とすることで、快適性重要度が高い時間帯およびエリアにおける空調機が停止することを防ぐことができるので、需要電力の低減および快適性悪化を防ぐことができる。図６（Ａ）では、蓄電池の放電により、１０時〜１２時まではエリア（１）〜（５）までの空調機、１２時〜１３はいずれの空調機も稼動させず、１３時〜１６時まではエリア（１）〜（７）の空調機、１６時〜１７時はエリア（１）〜（５）の空調機、１７〜１８時はエリア（１）〜（４）の空調機を稼動させる。一方、エリア毎の空調機の運転計画（ｂ）に基づいて、空調機は、運転を停止または設備機器の負荷を削減するように設定変更するような制御を行う。エリア毎の空調機の運転計画（ｂ）における快適性重要度の合計値を快適性抑制量とすると、快適性抑制量が４１となり、従来手法よりも快適性抑制量が小さくなった。このように、蓄電池の放電量により電力需要を賄う時間帯とエリアを選択するに際し、快適性重要度の高いエリアおよび時間帯に優先的に蓄電池の放電量によって、快適性重要度の高い時間帯およびエリアにおける空調機は、停止することなく稼働することができる。一方、蓄電池の放電量が割り当てられなかったエリアの空調機は、蓄電池による電力供給がなされないので、停止または設備機器の負荷を削減するように設定変更する。このように、電力需要が快適性重要度に応じて時間帯毎に、エリア毎の蓄電池の放電計画とエリア毎の空調機の運転計画を立案する。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の運転計画に基づいて、蓄電池および空調機を制御した時の電力需要カーブの概念図である。

快適性抑制量が小さくなるように、快適性重要度が大きな時間帯とエリアに優先的に放電量を割り当てるため、従来手法の図５（Ｂ）と異なり、時間毎に放電量が異なる。本実施例により、電力需要の削減および快適性の維持を担保することができる。以上のように、本発明の電源機器１０３および設備機器１０４の運転計画は、電力需要のピークが上限値以下となり、かつ、快適性悪化を最小限に抑制できるように生成する。

ここで、運転計画の生成方法について以下説明する。

運転計画は、運転計画生成部１１５において、以下に示す目的関数、制約条件に基づき生成する。

目的関数は、以下の式１で表すことができる。目的関数は、時間帯別およびエリア別の快適性重要度の合算値を快適性抑制量とした場合に、快適性抑制量を最小化する制御対象の該当・非該当δ（ｎ、ｔ）および設備機器の稼働状態ｓ（ｎ、ｔ）を決定する関数である。なお、快適性抑制量は必ずしも最小化する必要はなく、快適性重要度が小さい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、選択した時間帯においてエリアに設けられた設備機器を停止または設備機器の負荷を削減するように制御する運転計画を生成するものである。

また、式２は、式１に記載の快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）の定義であり、時間帯別およびエリア別の快適性重要度の合算値である。
目的関数：
ｍｉｎ｛Ｃ（ｎ、ｔ）｝ ・・・式１
Ｃ（ｎ、ｔ）＝
Σ_nΣ_t［δ（ｎ、ｔ）×｛１−ｓ（ｎ、ｔ）｝×Ｑ（ｎ、ｔ）］ ・・・式２
数式に示す略字は、以下の通りである。

Ｃ（ｎ、ｔ）は、エリア毎および時間帯毎の快適性重要度の合算値として定義する、快適性抑制量である。

ｎ｛ｎ＝１、２、・・・｝は、テナントやフロア、部屋など、快適性の指標を割り当てるエリアを表す数値である。例えば、部屋毎に快適性の指標を持つ場合、１つ目の部屋はｎ＝１、２つ目の部屋はｎ＝２となる。この時、ｎの最大値は、部屋の数である。

ｔ｛ｔ＝１、２、・・・｝は、１日のうちの時間帯を示す値である。例えば、電力需要の測定間隔が３０分の場合、時間帯は３０分周期で定義される。この時、０：００〜０：３０はｔ＝１、０：３０〜１：００はｔ＝２となり、ｔの最大値は４８である。

δ（ｎ、ｔ）は、エリアｎが時間帯ｔにおいて制御対象であるかの該当・非該当を示す。該当の場合は１、非該当の場合は０である。

ｓ（ｎ、ｔ）は、エリアｎが時間帯ｔにおいて使用中であるか、使用していない状態であるかを示す。使用中の場合は１、未使用の場合は０である。

Ｑ（ｎ、ｔ）は、快適性の指標を示す、時間帯別およびエリア別の快適性重要度である。

また、制約条件は、以下の式３および式４によって表すことができる。

式３は、制約条件の一つであり、時間帯ｔにおける電力需要の予測値から蓄電池の放電出力と設備機器の負荷削減量を差し引いた値が、上限値を上回らないことを示す。

また、式４は、制約条件の一つであり、時間帯ｔにおける蓄電池の放電出力が、最低出力および最大出力の範囲内であることを示す。
制約条件：
Ｐ（ｔ）−Ｐｂ（ｔ）−Ｐｇ（ｔ）−Ｐｅ（ｔ）≦Ｌｉｍｉｔ（ｔ） ・・・式３
Σ_tＰｂ（ｔ）≦Ｐｂ＿｛０｝−Ｐｂ＿｛ｍｉｎ｝ ・・・式４
数式に示す略字は、以下の通りである。

Ｐ（ｔ）は、時間帯ｔにおける需要家施設の電力需要の予測値である。

Ｐｂ（ｔ）は、時間帯ｔにおける蓄電池の放電出力である。

Ｐｇ（ｔ）は、時間帯ｔにおける発電機の放電出力である。

Ｐｅ（ｔ）は、時間帯ｔにおける設備機器１０４の負荷削減量である。

Ｌｉｍｉｔ（ｔ）は、電力需要の上限値である。

Ｐｂ＿｛０｝は、放電開始前の蓄電池の残量である。

Ｐｂ＿｛ｍｉｎ｝は、蓄電容量の最小値である。

以上の式１〜４に基づいて、電源機器１０３の時間帯別の運転計画が算出される。すなわち、式３および４を満たすように、式１に記載の快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）が最小になるような制御対象の有無δ（ｎ、ｔ）および設備機器の稼働状態ｓ（ｎ、ｔ）を求めることで、電源機器１０３の運転計画を生成することができる。

なお、上述で求められた電源機器１０３の運転計画に基づいた蓄電池の放電量だけでは、電力需要を上限値以下に削減できない場合が生じ得る。この場合には、削減できない電力量を、稼動させている空調の負荷削減でカバーすることで電力需要を上限値以下にするように、空調の運転計画が生成される。

また、快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）を最小化するため、快適性重要度が高い任意の時間帯およびエリアにおいて、消費電力量が小さいエリアから順番に放電量が割り当てられるようにすることで、電力需要のピークを上限値以下となるようにするとともに、より多くの設備機器１０４を稼動させることができるので快適性を保つことが出来る。

ここで、快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）の最小値を求めることで電源機器１０３の運転計画を生成する方法以外に、図６（Ａ）の（ａ）における快適性重要度を最大化するようなｎおよびｔの組み合わせを求めることで、電源機器１０３の運転計画を求めることも可能である。すなわち、快適性重要度が大きい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、選択した時間帯およびエリアにおいてエリアに設けられた設備機器に電力を供給する電源機器の運転計画を生成するようにするものである。本構成により、快適性抑制量Ｃ（ｎ、ｔ）に基づいて運転計画を生成するのと同様に、電力需要のピークが上限値以下となり、かつ、快適性悪化を最小限に抑制できるような運転計画を生成することができる。

また、蓄電池の充電に際し、電力需要が小さく電気料金が安い夜間の時間帯に充電するように計画を生成する。これにより、電気の従量料金を削減することができる。

また、需要予測値が上限値を上回る分を蓄電池の放電量で補い、さらに蓄電池の残量がある場合には、残量を昼間の時間帯に最大限放電するように蓄電池の放電計画を生成する。これにより、電気料金の安い夜間の時間帯に充電した電気を、夜間よりも電気料金が高い昼間に使用し、電気料金を削減することができる。

図７は、需要家施設内に設置される運転計画生成部１１５の一例を示した構成図である。
運転計画生成部１１５は、データ受信部７０１、時間帯演算部７０２、条件設定部７０３、データ順序整列部７０４、最適計算演算部７０５、上限値超過判定部７０６、蓄電池残量判定部７０７を有する。

データ受信部７０１は、データ記憶部１１１に蓄積された各データ、電力需要予測部１１３で計算された需要予測値、上限値設定部１１４において設定された電力需要の上限値などの情報を、受信する。

時間帯演算部７０２は、電力需要予測部１１３で計算された電力需要の予測値と、上限値設定部１１４において設定された上限値とから、予測値が上限値を上回る時間帯を算出する。

条件設定部７０３は、データの順序を整列する時の条件となる値を設定する。

データ順序整列部７０４は、時間帯毎、エリア毎に快適性重要度や消費電力量の大きさに基づいてデータの順序を並べ替える。

最適計算演算部７０５は、データ順序整列部７０４において並べ替えられたデータ順に、電源機器１０３の放電量や、制御する設備機器１０４を割り当てる時間帯とエリアを演算する。

上限値超過判定部７０６は、最適計算演算部７０５が、蓄電池の放電量を割り当てようとする時間帯において、ある時間帯での電力需要の予測値から、既に計画されている放電量を差し引いた値が、上限値を超えているかどうかを判定する。

蓄電池残量判定部７０７は、最適計算演算部７０５が、蓄電池の放電量をある時間帯のあるエリアに割り当てようとしたとき、蓄電池の残量の有無を判定する。

図８は、蓄電池の放電計画の生成処理の一例を示したフローチャート図である。

運転計画生成部１１５は、需要家施設の電力需要を上限値以下に削減し、かつ、快適性悪化を最小限に抑制するため、図５に示すような処理を実施して、蓄電池の放電計画を生成する。具体的には、以下の通りである。

まず、ステップ８０１にて、電力需要予測部１１３から電力需要の予測値を、上限値設定部１１４から上限値を、データ受信部７０１で受信する。

ステップ８０２にて、データ受信部９０１に受信した電力需要の予測値と上限値とから、時間帯演算部７０２で、予測値が上限値を上回る時間帯（Ａ）を算出する
ステップ８０３にて、ステップ８０２で求めた時間帯（Ａ）および需要家施設の任意のエリアにおいて、時間帯毎およびエリア毎の快適性重要度と当該時間帯毎およびエリア毎における消費電力量（Ｗ）を、データ受信部７０１で受信する。ここで、消費電力量とは、時間帯毎に算出したエリア毎の消費電力量であり、設備機器の設置状況や設置台数などにより求められ、例えば、空調や照明の台数、使用時間帯などである。

次に、これまでに揃ったデータを、以下に示すようにデータを整理する。まず、ステップ８０４にて、条件設定部７０３で、Ｑは快適性重要度ｑの最大値と設定する。

また、ステップ８０５にて、時間帯（Ａ）の範囲で快適性重要度ｑがＱと等しいデータを、データ順序整列部７０４で抽出する（Ｄ１）。

さらに、ステップ８０６にて、データＤ１のうち、消費電力予想量Ｗが同じデータ毎に分類し、かつ、消費電力量Ｗが小さい順番でデータＤ１を、データ順序整列部７０４で並べ替える（Ｄ２）。

さらに、ステップ８０７にて、データＤ２で消費電力量Ｗが同じデータのうち、時間帯が早い順番でＤ２を、データ順序整列部７０４で並べ替える（Ｄ３）。これにより、エリア毎時間帯毎に放電する時間帯とエリアの順番に整列した、データＤ３が生成される。ここで、データＤ３のデータ数は、Ｎ_ｍａｘである。このデータＤ３を基に、蓄電池の放電計画を生成するため、放電量と放電時間帯を割り当てていく。

ステップ８０８にて、データＤ３のうち、最初のデータ（Ｎ＝１）を最適計算演算部７０５に入力する。

そして、ステップ８０９にて、時間帯Ｔですでに割り当てられている放電量（Ｔ）を予測値から差し引いた値が上限値以上であるか、上限値超過判定部７０６で判定する。ここで上限値以下と判定された場合は（ステップ８０９のＮｏ）、Ｎ＝１の時間帯でピークカットできているため、ステップ８１２に進み、次のデータに移る。一方、上限値以上である場合は、放電量（Ｔ）を割り当てるため、ステップ８１０に進む。

ステップ８１０では、蓄電池の残量があることを、蓄電池残量判定部７０７で判定する。残量がない場合は蓄電池の放電計画生成を終了する。一方、残量がある場合は、ステップ８１１に進む。

ステップ８１１では、最適計画演算部７０５において、時間帯（ｎ−１）の放電量（ｎ−１）に時間帯Ｔ（ｎ）の消費電力量Ｗを加え、その時刻までの累積放電量を算出する。この累積放電量が、新たに設定された時間帯Ｔの放電量（Ｔ）である。

ステップ８１２に進み、この流れをデータＤ３のデータ数Ｎ_ｍａｘになるまで繰返す（ステップ８１２のＮｏ）。途中で蓄電池の残量が足りなくなった時には、蓄電池の放電計画生成は終了する。

また、データＤ３にかかる計画を生成しても、まだ蓄電池の残量がある場合は（ステップ８１３のＹｅｓ）、ステップ８１５でＱ＝Ｑ−１を実行し、重要度Ｑが一つ小さいケースでステップ８０５から同様の処理を続ける。そして、蓄電池の残量が足りなくなるまで処理を繰返すことにより、蓄電池の放電計画が生成される。

以上のように、本実施例においては、快適性重要度が大きい時間帯毎およびエリア毎に電源機器による電力供給を優先的行う運転計画を生成することになる。

図９は、設備機器の運転計画の生成処理の一例を示したフローチャート図である。

運転計画生成部１１５は、電源機器１０３の運転計画を生成すると共に、設備機器１０４の運転計画生成を以下の通りに実施する。

まず、ステップ９０１では、データ受信部７０１において、需要家施設の電力需要の予測値と上限値、蓄電池の放電量を入力する。

次に、ステップ９０２では、最適計画演算部７０５において、時間帯Ｔの最初の値を入力する。

そして、ステップ９０３では、上限値超過判定部７０６において、時間帯Ｔの予測値から放電量と上限値を差し引いた、削減量を求める。

ステップ９０４において、ステップ９０３にて求めた削減量の正負を上限値超過判定部７０６で判定する。もし、削減量が負の値ならば（ステップ９０４のＮｏ）、設備機器を制御してピークカットする必要がないため、ステップ９０６に進む。一方、削減量が正の場合は（ステップ９０４のＹｅｓ）、設備機器を制御してピークカットする必要があるため、ステップ９０５に進み、最適計画演算部７０５で負荷を削減するために制御する設備機器を選択する。

ステップ９０６で、次の時間帯（Ｔ＋１）を入力する。

ステップ９０７では、最適計画演算部７０５で時間帯が最大値かどうか判定することにより、各時間帯で処理を繰返し、時間帯毎に制御する設備機器の運転計画を生成する。

生成された運転計画は、需要家施設の制御装置１０２に送信される。そして、制御装置１０２は、運転計画の予定した時刻に電源機器１０３や設備機器１０４の制御を開始する。

本実施例では、運転計画を生成し、実績値を監視しながら制御を実施するだけではなく、その後の予測値の変化によって運転計画を変更できるエネルギー管理装置の例を説明する。

図１０は、実施例２におけるエネルギー管理装置７０１を示す構成図の例である。

図１０のエネルギー管理装置１００１のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。エネルギー管理装置１００１は、新たに運転計画再計算判定部１０１１を有する。

運転計画再計算判定部１０１１は、運転計画生成時の需要予測値が制御当日に変化した場合、運転計画を変更して、さらに快適性抑制量を最小化できる運転計画を生成するかどうか、判定をする。なお、この運転計画再計算判定部１０１１は、図８に示すようにエネルギー管理装置１００１内に設けてもよいし、需要家施設内１７１に設けてもよい。また、ネットワーク１６１と接続させるように、エネルギー管理装置１００１、需要家施設１７１以外に設けてもよい。

図１１は、実施例２において、エネルギー管理システムが電源機器１０３や設備機器１０４を制御するまでの基本処理の一例を示したフローチャート図である。図１１のフローチャート図のうち、既に説明した図４に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１１に示す通り、実施例２のエネルギー管理システムの基本処理は、制御実施する日（当日）よりも以前に運転計画を生成する事前処理１１０１と、制御当日の処理を示す当日処理１１０２の２つの処理工程がある。そのうち、当日処理１１０２は、制御周期毎に監視して運転計画と別に電力需要が上限値以上となる時に直接、設備機器を制御する制御処理１１０３と、制御当日に予測値が変化した時にも対応できるように運転計画を変更する変更処理１１０４がある。事前処理１１０１と当日制御１１０２の制御処理１１０３を組み合わせた処理の流れは、図３で説明した処理と同一である。

変更処理１１０４では、ステップ１１１１にて、制御実施中に電力需要予測部１１３が、定期的に需要予測の再計算を実施する。予測値が以前の値から変化した場合、ステップ１１１２にて、予測値が上限値を上回らないことを判定する。もし、上限値を上回らない場合には、ステップ１１１４にて運転計画変更をせずに制御を継続する。一方、上限値を上回る場合には、ステップ１１１３にて、運転計画生成部１１５が運転計画を再計算する。また、予測値が上限値を上回る分を蓄電池の放電量で補い、さらに蓄電池の残量がある場合には、予測値に限らず快適性抑制量を最小化するように蓄電池の放電計画を生成する。

実施例２により、需要予測値が前の予測値から変化した場合、蓄電池の放電時間と放電量を変化させることができる。そのため、快適性抑制量をさらに小さくすることが可能である。

１０１ エネルギー管理装置
１０２ 制御装置
１０３ 電源機器
１０４ 設備機器
１１１ データ記憶部
１１３ 電力需要予測部
１１５ 運転計画生成部
１２１ 快適性重要度

Claims (12)

1. 需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、
   前記需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、前記電力需要予測値が前記上限値よりも大きい時間帯において前記電力ピークカットを行う場合に、前記時間帯の時間帯毎および前記需要家施設における任意のエリア毎に前記需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定するとともに、前記快適性重要度が設定された時間帯毎および任意のエリア毎のうち、前記快適性重要度が大きい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、前記選択した時間帯およびエリアにおいて前記エリアに設けられた設備機器に電力を供給する電源機器の運転計画を生成する運転計画生成部を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
2. 請求項１に記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記運転計画に基づいて電源機器が供給する電力量の合計値は、前記電源機器が供給可能な電力量以下であることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
3. 請求項１または２に記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記時間帯および前記任意のエリアのうち、前記選択した時間帯毎およびエリア毎以外の時間帯およびエリアにおいて設備機器は停止または前記設備機器の負荷を削減するように制御することを特徴とするエネルギー管理システム。
   
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記運転計画を生成する場合に、前記快適性重要度が同じエリア毎が複数存在する場合には、前記エリア毎に設けられた設備機器の消費電力量が大きいエリア毎を優先的に選択して前記運転計画を作成することを特徴とするエネルギー管理システム。
   
5. 需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、
   前記需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、前記電力需要予測値が前記上限値よりも大きい時間帯において前記電力ピークカットを行う場合に、前記時間帯の時間帯毎および前記需要家施設における任意のエリア毎に前記需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定し、前記快適性重要度が設定された時間帯毎および任意のエリア毎のうち、前記快適性重要度が小さい時間帯毎およびエリア毎を優先的に選択し、前記選択した時間帯においてエリアに設けられた設備機器を停止または前記設備機器の負荷を削減するように制御する運転計画を生成する運転計画生成部を備え、
   前記任意の時間帯および前記任意のエリアのうち、前記選択した時間帯およびエリア以外の時間帯およびエリアにおいて設備機器に電力を供給する電源機器による電力供給が行われ、前記電力供給による電力量の合計値は、前記電源機器が供給可能な電力量以下であることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
6. 請求項５に記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記運転計画を生成する場合に、前記快適性重要度が同じエリア毎が複数存在する場合には、前記エリア毎に設けられた設備機器の消費電力量が小さいエリア毎を優先的に選択して前記運転計画を作成することを特徴とするエネルギー管理システム。
   
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記エリアは、前記需要家施設のエリアのうち前記設備機器が設けられた範囲を任意に分割したエリアであることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記エネルギー管理システムは、前記電力需要予測値を予測する電力需要予測部と、前記上限値を設定する上限値設定部と、前記快適性重要度を記録する快適性重要度情報部と、を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
   前記快適性重要度は、テナント毎やビル毎、フロア毎、部屋毎、機器毎の、使用回数や使用状況、使用予約状況、ＰＭＶ値などで順位付けした数値データであることを特徴とするエネルギー管理システム。
   
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
    前記エネルギー管理装置と前記制御装置がインターネットを介して通信することを特徴とするエネルギー管理システム。
    
11. 需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、
    前記需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、前記電力需要予測値が前記上限値よりも大きい時間帯において前記電力ピークカットを行う場合に、前記時間帯の時間帯毎および前記需要家施設における任意のエリア毎に前記需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定するとともに、
    前記快適性重要度が設定された時間帯毎および任意のエリア毎のうち前記快適性重要度の合計値が最大となるような時間帯およびエリアを求めるとともに、前記選択した時間帯およびエリアにおいて前記エリアに設けられた設備機器に電力を供給する電源機器の運転計画を生成する運転計画生成部を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
    
12. 需要家施設の電力ピークカットを行うエネルギー管理システムにおいて、
    前記需要家施設の電力需要予測値と上限値とを比較する上限値超過判定部を有し、前記電力需要予測値が前記上限値よりも大きい時間帯において前記電力ピークカットを行う場合に、前記時間帯の時間帯毎および前記需要家施設における任意のエリア毎に前記需要家施設の在室者の快適性の指標である快適性重要度を設定し、前記快適性重要度が設定された任意の時間帯および任意のエリアのうち、前記快適性重要度の合計値が最小となるような時間帯およびエリアを求め、前記選択した時間帯においてエリアに設けられた設備機器を停止または前記設備機器の負荷を削減するように制御する運転計画を生成する運転計画生成部を備え、
    前記任意の時間帯および前記任意のエリアのうち、前記選択した時間帯およびエリア以外の時間帯およびエリアにおいて設備機器に電力を供給する電源機器による電力供給が行われ、前記電力供給による電力量の合計値は、前記電源機器が供給可能な電力量以下であることを特徴とするエネルギー管理システム。