JP2014230429A - Power consumption controller, program used for the same, recording medium, power consumption apparatus, power consumption control system using the same - Google Patents

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Kazuyuki Maeda
一行 前田
裕文 佐々木
Hirofumi Sasaki
裕文 佐々木
祐介 和田
Yusuke Wada
祐介 和田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control operation of a power consumption apparatus in such a manner as to track electric power varying with time.SOLUTION: A power consumption controller (21) has a function of controlling operation of a power consumption apparatus such as a turbo refrigerator 23, and includes: a receiving part that receives a signal of a power consumption command value; and a power consumption adjustment part. The power consumption adjustment part adjusts electric power consumed by the power consumption apparatus so as to reduce a difference between the power consumption command value and the electric power value consumed by the power consumption apparatus.

Description

本発明は、消費電力制御装置並びにこれに用いるプログラム及び記録媒体並びに電力消費機器及びこれを用いた消費電力制御システムに関する。   The present invention relates to a power consumption control device, a program and a recording medium used therefor, a power consumption device, and a power consumption control system using the same.

商用電力系に供給される電力は、電力会社が水力発電所や火力発電所の発電量を調整することにより管理されている。   The electric power supplied to the commercial power system is managed by the electric power company adjusting the power generation amount of the hydroelectric power plant and the thermal power plant.

一方、将来の持続可能な社会の実現を目指して、太陽光発電、風力発電、潮力発電その他再生可能エネルギーの積極的な導入が進められている。そして、再生可能エネルギーだけでなく、燃料電池、発電用ガスエンジン等も含めた分散型電源の普及も進められている。   On the other hand, with the aim of realizing a sustainable society in the future, solar energy, wind power, tidal power and other renewable energy are being actively introduced. In addition to renewable energy, the spread of distributed power sources including fuel cells, power generation gas engines and the like is also being promoted.

分散型電源が商用系統(電力会社の電力網。「商用電力系」ともいう。)に接続される場合、天候により出力が変動する再生可能エネルギーが、将来、導入量を拡大していくのに伴い、商用電力の周波数等の安定性に悪影響を及ぼすことが懸念されており、再生可能エネルギーなどによる出力変動を補う技術が求められている。   When a distributed power source is connected to a commercial system (electric power company's power grid, also referred to as “commercial power system”), renewable energy whose output fluctuates depending on the weather will increase in the future. There is a concern that the stability of the frequency of commercial power may be adversely affected, and there is a need for a technique that compensates for output fluctuation due to renewable energy.

その対応策として、蓄電池を利用して、商用電力系統の安定性を確保する方法が検討されているが、充放電ロス(約20%程度)があることや、設置コストが高価であるなどの課題が明らかになっている。   As a countermeasure, a method for securing the stability of the commercial power system using a storage battery has been studied. However, there is a charge / discharge loss (about 20%) and the installation cost is expensive. The challenges are clear.

そこで、蓄電池の代替として既存のガスエンジン発電機や燃料電池を用いて社会インフラ投資を抑える観点から、特許文献1には、ガスエンジンと燃料電池とを組み合わせて統合制御を行う分散型電源の電力供給システムに再生可能エネルギーの出力変動や負荷変動が生じた場合の出力変動を抑制する発電出力制御システムが開示されている。   Therefore, from the viewpoint of suppressing investment in social infrastructure using an existing gas engine generator or fuel cell as an alternative to a storage battery, Patent Document 1 describes the power of a distributed power source that performs integrated control by combining a gas engine and a fuel cell. A power generation output control system that suppresses output fluctuation when a fluctuation in output of renewable energy or load fluctuation occurs in a supply system is disclosed.

また、近年、電力需給のひっ迫の面から、アグリゲータと呼ばれる事業者が、分散型電源を所有するもの又は電力を消費するものを束ね、電力需給のひっ迫状況に応じて複数の需要家のトータルの電力を管理することが想定されている(例えば、非特許文献1)。   Also, in recent years, due to the tightness of power supply and demand, an operator called an aggregator bundles those that own distributed power sources or consume power, and the total of multiple customers according to the tight situation of power supply and demand It is assumed that power is managed (for example, Non-Patent Document 1).

しかし、既存のガスエンジン発電機や燃料電池は設置容量が限られることや、省エネ性を犠牲にしなければならないなどの問題がある。   However, existing gas engine generators and fuel cells have problems such as limited installation capacity and sacrificing energy saving.

特開2012−231568号公報JP 2012-231568 A

http://www.enecho.meti.go.jp/policy/cogeneration/2-1-2.pdf:資源エネルギー庁:コジェネ(熱電併給型のエネルギーシステム)の導入促進のための取組について(平成24年7月)http://www.enecho.meti.go.jp/policy/cogeneration/2-1-2.pdf: Agency for Natural Resources and Energy: Efforts to promote the introduction of cogeneration (cogeneration system) (2012 July)

特許文献1においては、再生可能エネルギー源を含む分散型電源の出力変動を電力消費機器の制御により補う技術については示唆されていない。   Patent Document 1 does not suggest a technique for compensating for output fluctuations of a distributed power source including a renewable energy source by controlling power consuming devices.

上記のアグリゲータは、分散型電源の所有者又はターボ冷凍機等の電力消費機器の所有者に電力消費機器の制御装置を供給し、分散型電源の出力変動に応じて電力消費機器における消費電力を制御するために、使用可能な電力の上限値又は使用することが望まれる電力について指令値を伝達する方式で電力を管理することも考えられる。この場合、当該指令値に対応して時間的に変動する電力で電力消費機器を運転することが電力消費機器の特性上可能か否かについては、十分に確認されていないのが現状である。   The above aggregator supplies the control device of the power consuming device to the owner of the distributed power source or the owner of the power consuming device such as the centrifugal chiller, and reduces the power consumption in the power consuming device according to the output fluctuation of the distributed power source. In order to control, it is also conceivable to manage the power in such a manner that a command value is transmitted for the upper limit value of the usable power or the power desired to be used. In this case, at present, whether or not it is possible to operate the power consuming device with the power that fluctuates in time according to the command value is not sufficiently confirmed.

本発明の目的は、時間的に変動する電力に追従する形で電力消費機器の運転を制御することにある。   An object of the present invention is to control the operation of a power consuming device so as to follow power that varies with time.

本発明の消費電力制御装置は、電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする。   The power consumption control device of the present invention has a function of controlling the operation of a power consuming device, and includes a reception unit that receives a signal of a power consumption command value, and a power consumption adjustment unit. The power consumed by the power consuming device is adjusted so as to reduce the difference between the command value and the value of the power consumed by the power consuming device.

本発明によれば、時間的に変動する電力に追従する形で電力消費機器の運転を制御することができる。これにより、商用電力系統から見た、再生可能エネルギーを含む電力系の電力を安定化することができる。また、電力需給のひっ迫に対応して各電力消費機器の消費電力の抑制を求める指令が発せられた場合にも容易に対応することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the driving | running of an electric power consumption apparatus can be controlled in the form which follows the electric power which fluctuates temporally. Thereby, the electric power of the electric power system containing renewable energy seen from the commercial power system can be stabilized. In addition, it is possible to easily cope with a case where a command for suppressing power consumption of each power consuming device is issued in response to tightness of power supply and demand.

消費電力制御システムの電力系統の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of the electric power system of a power consumption control system. 太陽光発電システムとターボ冷凍機との接続関係を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the connection relation of a solar energy power generation system and a turbo refrigerator. 太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ステップ制御での場合分けを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the case classification by step control among control of the power consumption requested | required of a turbo refrigerator corresponding to the output of a solar power generation system. 太陽光発電システムの出力が減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power consumption control of a turbo refrigerator when the output of a solar power generation system reduces. 太陽光発電システムの出力が増加する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power consumption control of a turbo refrigerator when the output of a solar power generation system increases. 図5Aにおいてインバータ出力補正電流が定格電流以上となった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power consumption control of a turbo refrigerator when the inverter output correction | amendment electric current becomes more than a rated current in FIG. 5A. 太陽光発電システムの出力が急に減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power consumption control of a turbo refrigerator in case the output of a solar power generation system reduces rapidly. 図4及び図6においてベーン開度が下限値以下になった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power consumption control of a turbo refrigerator when the vane opening degree becomes below a lower limit in FIG.4 and FIG.6. 太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、PID制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows PID control among control of the power consumption requested | required of a turbo refrigerator corresponding to the output of a solar power generation system. 太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、PID制御の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of PID control among control of the power consumption requested | required of a turbo refrigerator corresponding to the output of a solar power generation system. 冷凍容量と冷却水入口温度との関係においてインバータ制御及びベーン制御が作動する領域の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the area | region where inverter control and vane control operate | move in the relationship between freezing capacity and cooling water inlet temperature. 太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のインバータ制御領域における追従性の例(ステップ制御)を示すグラフである。It is a graph which shows the example (step control) of the tracking property in the inverter control area | region of the power consumption of a turbo refrigerator with respect to the output of a solar power generation system. 太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のインバータ制御領域における追従性の例(PID制御)を示すグラフである。It is a graph which shows the example (PID control) of the follow-up property in the inverter control area | region of the power consumption of a turbo refrigerator with respect to the output of a solar power generation system. 太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のベーン制御領域における追従性の例(ステップ制御)を示すグラフである。It is a graph which shows the example (step control) of the followability in the vane control area | region of the power consumption of a turbo refrigerator with respect to the output of a solar energy power generation system. 太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のベーン制御領域における追従性の例(PID制御)を示すグラフである。It is a graph which shows the example (PID control) of the followability in the vane control area | region of the power consumption of a turbo refrigerator with respect to the output of a solar power generation system.

以下、本発明の一実施形態に係る消費電力制御装置、プログラム、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、電力消費機器及び消費電力制御システムについて説明する。   Hereinafter, a power consumption control device, a program, a computer-readable recording medium storing the program, a power consumption device, and a power consumption control system according to an embodiment of the present invention will be described.

前記消費電力制御装置は、電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする。   The power consumption control device has a function of controlling the operation of a power consuming device, and includes a reception unit that receives a power consumption command value signal and a power consumption adjustment unit, and the power consumption adjustment unit includes a power consumption command value. The power consumed by the power consuming device is adjusted so as to reduce the difference between the power consumed by the power consuming device and the value of the power consumed by the power consuming device.

消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であってもよいし、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であってもよい。   The power consumption command value may be a value corresponding to a temporal change in power output from a power generation system connected to the commercial power system, or corresponds to a temporal change in supply power in the commercial power system. It may be a value.

前記プログラムは、消費する電力の値に関する消費電力指令値を受け、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器の運転を制御する機能をコンピュータに実現させるためのものである。前記プログラムは、電気通信回線(インターネット等)を利用してアップロード及びダウンロードが可能である。   The program receives a power consumption command value related to the value of power consumed, and controls the operation of the power consumption device so as to reduce the difference between the power consumption command value and the value of power consumed by the power consumption device. Is to make the computer realize. The program can be uploaded and downloaded using a telecommunication line (such as the Internet).

当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記消費電力制御装置に接続して、又は組み込んで使用することができる。   A computer-readable recording medium in which the program is recorded can be used by being connected to or incorporated in the power consumption control device.

前記電力消費機器は、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを含む消費電力制御部を備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、消費する電力の値との差を低減するように消費する電力を調整する機能を有する構成であってもよい。ここで、消費電力制御部は、前記消費電力制御装置の機能を有するものである。すなわち、前記電力消費機器は、前記消費電力制御装置を組み込んだ構成を有するものであってもよい。   The power consuming device includes a power consumption control unit including a reception unit that receives a signal of a power consumption command value and a power consumption adjustment unit, and the power consumption adjustment unit includes a power consumption command value and a value of power to be consumed. The structure which has the function to adjust the electric power consumed so that the difference of may be reduced may be sufficient. Here, the power consumption control unit has the function of the power consumption control device. In other words, the power consuming device may have a configuration in which the power consumption control device is incorporated.

電力消費機器は、複数種類の電気機器を発電システムに並列に接続した構成であることが望ましい。   The power consuming device preferably has a configuration in which a plurality of types of electric devices are connected in parallel to the power generation system.

電力消費機器は、ターボ冷凍機、吸収冷凍機、蓄熱装置及び給湯機からなる群から選択される1種類以上を含むことが望ましい。   It is desirable that the power consuming device includes at least one selected from the group consisting of a turbo refrigerator, an absorption refrigerator, a heat storage device, and a water heater.

電力消費機器は、ターボ冷凍機を含む場合には、ターボ冷凍機は、ステップ制御又はPID制御を用いて制御される構成であることが望ましい。   When the power consuming device includes a turbo chiller, the turbo chiller is preferably configured to be controlled using step control or PID control.

ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び冷水出口設定温度をパラメータとして制御される構成であることが望ましい。   The turbo chiller preferably has a configuration capable of inverter control, and is configured to be controlled using the inverter frequency and the chilled water outlet set temperature as parameters.

ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び容量制御機構開度をパラメータとして制御される構成であることが望ましい。   The turbo chiller preferably has a configuration capable of inverter control, and is configured to be controlled using the inverter frequency and the capacity control mechanism opening as parameters.

以下、前記消費電力制御システムについて、ターボ冷凍機を例に挙げ、図面を用いて説明する。   Hereinafter, the power consumption control system will be described with reference to the drawings, taking a turbo refrigerator as an example.

図1は、消費電力制御システムの電力系統の例を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a power system of a power consumption control system.

本図において、消費電力制御システム100は、太陽光発電システム1と、商用電力系2と、ターボ冷凍機3とを備えている。必要に応じて、その他の電気機器4、5等をターボ冷凍機3と並列に接続してもよい。また、その他の電気機器4、5の具体例としては、スクリューチラーやヒートポンプ給湯機、エアコン、インバータ蛍光灯が挙げられる。   In this figure, the power consumption control system 100 includes a photovoltaic power generation system 1, a commercial power system 2, and a turbo chiller 3. Other electrical devices 4, 5, etc. may be connected in parallel with the turbo chiller 3 as necessary. Specific examples of the other electric devices 4 and 5 include a screw chiller, a heat pump water heater, an air conditioner, and an inverter fluorescent lamp.

太陽光発電システム1は、出力が天候によって大きく変動するため、ターボ冷凍機3及びその他の電気機器4、5に対して、それぞれにおいて消費すべき電力量を指令する信号を送り当該出力の変動分を吸収させ、商用電力系2に対しては、変動の少ない電力を供給するようになっている。   Since the output of the solar power generation system 1 varies greatly depending on the weather, a signal instructing the amount of power to be consumed in each of the turbo chiller 3 and the other electrical devices 4 and 5 is sent to the variation in the output. The commercial power system 2 is supplied with electric power with less fluctuation.

なお、本図においては、太陽光発電システム1を用いた場合を示しているが、太陽光発電システム1の代わりに、風力発電システム、波力発電システム、潮力発電システム等を用いてもよい。これらは、太陽光発電システム1と同様に、出力が天候、時刻等によって大きく変動する発電システムである。   In addition, in this figure, although the case where the solar power generation system 1 is used is shown, instead of the solar power generation system 1, a wind power generation system, a wave power generation system, a tidal power generation system, or the like may be used. . Similar to the solar power generation system 1, these are power generation systems in which the output greatly varies depending on weather, time, and the like.

図2は、太陽光発電システムとターボ冷凍機との接続関係を示す概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a connection relationship between the photovoltaic power generation system and the turbo chiller.

本図において、太陽光発電システム1は、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21を介してターボ冷凍機23に接続されている。ここで、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21は、図1のその他の電気機器4、5の制御に用いる場合、及び図1の太陽光発電システム1以外の発電システムに対応する制御に用いる場合を含む構成要素を表す用語として、単に「出力変動抑制制御部」と呼んでもよい。   In this figure, the photovoltaic power generation system 1 is connected to a turbo chiller 23 via a turbo chiller photovoltaic power generation output fluctuation suppression control unit 21. Here, the solar power generation output fluctuation suppression control unit 21 for the turbo chiller corresponds to a power generation system other than the solar power generation system 1 in FIG. 1 when used for controlling the other electric devices 4 and 5 in FIG. 1. As a term representing a component including a case where it is used for control, it may be simply referred to as an “output fluctuation suppression control unit”.

太陽光発電システム1は、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21に消費電力指令値の信号を送る。ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21は、当該信号の受信部を有し、当該信号に応じてターボ冷凍機23の運転を制御するようになっている。言い換えると、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21(出力変動抑制制御部)は、受信部と、消費電力調整部とを備えている。   The solar power generation system 1 sends a power consumption command value signal to the turbo chiller solar power generation output fluctuation suppression control unit 21. The solar power generation output fluctuation suppression control unit 21 for turbo chiller includes a signal receiving unit, and controls the operation of the turbo chiller 23 according to the signal. In other words, the photovoltaic power generation output fluctuation suppression control unit 21 (output fluctuation suppression control unit) for the turbo chiller includes a reception unit and a power consumption adjustment unit.

出力変動抑制制御部(「消費電力制御装置」ともいう。)の受信部は、各種の発電システムからの消費電力指令値の信号、電力会社又はアグリゲータからの指令値の信号、電力需要に関する情報を指令値とする信号等(「消費電力指令値」ともいう。)を受ける。出力変動抑制制御部の消費電力調整部は、これらの信号等に応じて、ターボ冷凍機その他の電力消費機器の消費電力を調整する。   The reception unit of the output fluctuation suppression control unit (also referred to as “power consumption control device”) receives power consumption command value signals from various power generation systems, command value signals from power companies or aggregators, and information on power demand. A signal or the like (also referred to as “power consumption command value”) as a command value is received. The power consumption adjusting unit of the output fluctuation suppression control unit adjusts the power consumption of the turbo chiller and other power consuming devices according to these signals and the like.

消費電力調整部は、小型のコンピュータを内蔵するものであり、消費電力指令値(消費する電力の値に関する指令値)を受け、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器の運転を制御するプログラムを有している。言い換えると、消費電力調整部は、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を内蔵している。   The power consumption adjustment unit incorporates a small computer, receives a power consumption command value (command value related to the value of power consumed), receives the power consumption command value, and the value of power consumed by the power consuming device. A program for controlling the operation of the power consuming equipment so as to reduce the difference. In other words, the power consumption adjustment unit incorporates a computer-readable recording medium that records the program.

本図においては、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部21(出力変動抑制制御部)とターボ冷凍機23とを分けて配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力変動抑制制御部をターボ冷凍機23その他の電力消費機器に内蔵させてもよい。   In this figure, although the photovoltaic power generation output fluctuation suppression control part 21 (output fluctuation suppression control part) for turbo refrigerators and the turbo refrigerator 23 are arrange | positioned separately, this invention is not limited to this. Alternatively, the output fluctuation suppression control unit may be incorporated in the turbo refrigerator 23 or other power consuming equipment.

図3は、太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ステップ制御での場合分けを示すフローチャートである。ここで、ステップ制御とは、段階的に制御の指令値を変化させる制御をいう。   FIG. 3 is a flowchart showing the case classification in the step control among the control of the power consumption required for the turbo chiller corresponding to the output of the photovoltaic power generation system. Here, step control refers to control in which a control command value is changed step by step.

本図において、消費電力調整制御運転中301(太陽光発電出力変動抑制運転中)においては、消費電力調整制御ループを開始する(302)。ここで、「PV」は、太陽光発電出力変動の略称である。   In this figure, during power consumption adjustment control operation 301 (during solar power generation output fluctuation suppression operation), a power consumption adjustment control loop is started (302). Here, “PV” is an abbreviation for photovoltaic power generation output fluctuation.

ターボ消費電力と消費電力指令値との差Δを算出し(303)、Δが判定値1(設定値であり、例えば3kW程度)より大きい場合、ΔをΔとし(304)、判定値3(設定値であり、例えば15kW程度)との大小を判別する。Δが判定値3以下の場合には、指令値減少追従モード306を選択して制御を行うようになっている。また、Δが判定値3より大きい場合には、指令値急減少追従モード308を選択して制御を行う。 Calculates a difference delta 1 between the power consumption command value and the turbo power (303), (a set value, for example, about 3 kW) delta 1 is determined value 1 greater than the delta 1 and delta 3 (304), A determination value 3 (a set value, for example, about 15 kW) is determined. In the case of delta 3 is determined value 3 or less is adapted to perform control to select the command value decreases following mode 306. Further, when the delta 3 is greater than the determination value 3, performs control by selecting the command value suddenly decreases following mode 308.

一方、Δが判定値1以下の場合、ΔをΔとし(305)、判定値2(設定値であり、例えば−3kW程度)との大小を判別する。ここで、Δが判定値2より小さい場合には、指令値増加追従モード307を選択して制御を行う。Δが判定値2以上の場合は、ターボ消費電力と消費電力指令値とはほぼ同値と判断し、消費電力調整制御ループ開始(302)に戻る。 Meanwhile, delta 1 if greater than the judgment value 1, the delta 1 and delta 2 (305), (a set value, for example, about -3KW) judgment value 2 to determine the magnitude of the. Here, if the delta 2 is determined value smaller than 2, the control is performed by selecting the command value increases following mode 307. For delta 2 determination value 2 or more, it is determined that the substantially same value as the power instruction value to the turbo power, returns to the power adjustment control loop starts (302).

図4は、図3の指令値減少追従モード304を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。   FIG. 4 shows the details of the control when the command value decrease follow-up mode 304 of FIG. 3 is selected, and is a flowchart showing the power consumption control of the turbo chiller when the output of the photovoltaic power generation system decreases. is there.

本図において、主要なパラメータは、インバータ周波数及びベーン開度である。   In this figure, the main parameters are the inverter frequency and the vane opening.

指令値減少追従モード401を開始すると、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高いか低いかを判別する(402)。ここで、インバータ必要周波数とは、指令値減少追従モード401においてインバータ制御領域とベーン制御領域との境界(後述の図9で説明する。)に対応するインバータの周波数をいう。   When the command value decrease follow-up mode 401 is started, it is determined whether the inverter frequency is higher or lower than the inverter required frequency (402). Here, the inverter required frequency refers to the frequency of the inverter corresponding to the boundary between the inverter control region and the vane control region (described in FIG. 9 described later) in the command value decrease follow-up mode 401.

インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合、タイマー403にてタイマー403の時間カウント値とインバータ周波数補正スパンとの高低を判別する。ここで、インバータ周波数補正スパンとは、指令値減少追従モード401においてインバータ周波数補正量の更新時間間隔をいう。インバータ周波数補正スパンを短くすると、応答が速くなる。後述の実施例においては、インバータ周波数補正スパンの最小値を0.1秒とした。   When the inverter frequency is higher than the inverter required frequency, the timer 403 determines whether the time count value of the timer 403 and the inverter frequency correction span are high or low. Here, the inverter frequency correction span refers to the update time interval of the inverter frequency correction amount in the command value decrease tracking mode 401. When the inverter frequency correction span is shortened, the response becomes faster. In the examples described later, the minimum value of the inverter frequency correction span is set to 0.1 seconds.

タイマー403の時間カウント値がインバータ周波数補正スパン以上の場合、インバータ周波数補正量に所定の追加量を加え、インバータ周波数補正量を更新する(404)。一方、タイマー403の時間カウント値がインバータ周波数補正スパンより低い場合、再度、タイマー403に戻る。当該追加量の値を大きくすれば、応答は速くなるが、制御が粗くなる。後述の実施例においては、当該追加量の最小値を0.1%とした。   When the time count value of the timer 403 is equal to or greater than the inverter frequency correction span, a predetermined additional amount is added to the inverter frequency correction amount to update the inverter frequency correction amount (404). On the other hand, when the time count value of the timer 403 is lower than the inverter frequency correction span, the process returns to the timer 403 again. Increasing the value of the additional amount speeds up the response but roughens the control. In the examples described later, the minimum value of the additional amount is set to 0.1%.

更新されたインバータ周波数補正量をインバータ周波数に加えて得た値をインバータ補正周波数とする(405)。   A value obtained by adding the updated inverter frequency correction amount to the inverter frequency is set as an inverter correction frequency (405).

その後、インバータ補正周波数を新たなインバータ周波数とし、改めて消費電力調整制御ループを開始する(406)。すなわち、図3の消費電力調整制御ループ開始302に戻る。   Thereafter, the inverter correction frequency is set as a new inverter frequency, and the power consumption adjustment control loop is started again (406). That is, the process returns to the power consumption adjustment control loop start 302 of FIG.

以上の403から405までがインバータ制御のフローである。   The above 403 to 405 is the flow of inverter control.

一方、402においてインバータ周波数がインバータ必要周波数以下であると判定された場合、ベーン開度を判別する(407)。ここで、ベーン開度は、容量制御機構開度ともいう。   On the other hand, when it is determined in 402 that the inverter frequency is equal to or lower than the inverter required frequency, the vane opening degree is determined (407). Here, the vane opening is also referred to as a capacity control mechanism opening.

ベーン開度が最低ベーン開度以上である場合、タイマー408にてタイマー408の時間カウント値と冷水出口設定温度補正スパンとの高低を判別する。ここで、最低ベーン開度は、消費電力調整制御ループにおける最低値である。   When the vane opening is equal to or greater than the minimum vane opening, the timer 408 determines whether the time count value of the timer 408 and the cold water outlet set temperature correction span are high or low. Here, the minimum vane opening is the minimum value in the power consumption adjustment control loop.

タイマー408の時間カウント値が冷水出口設定温度補正スパン以上である場合、冷水出口設定温度補正量に所定の追加量を加え、冷水出口設定温度補正量を更新する(410)。ここで、冷水出口設定温度補正スパンとは、指令値減少追従モード401において冷水出口設定温度補正量の更新時間間隔をいう。冷水出口設定温度補正スパンを短くすると、応答が速くなる。最小スパンは、0.1秒である。また、ターボ冷凍機本体の設定温度の切り替え時間は、0.1℃/6秒であるから、ターボ冷凍機側では下記の時問を要する。   When the time count value of the timer 408 is equal to or greater than the chilled water outlet set temperature correction span, a predetermined additional amount is added to the chilled water outlet set temperature correction amount to update the chilled water outlet set temperature correction amount (410). Here, the chilled water outlet set temperature correction span refers to the update time interval of the chilled water outlet set temperature correction amount in the command value decrease tracking mode 401. When the chilled water outlet set temperature correction span is shortened, the response becomes faster. The minimum span is 0.1 seconds. Moreover, since the switching time of the set temperature of the turbo refrigerator main body is 0.1 ° C./6 seconds, the following time is required on the turbo refrigerator side.

|(冷水出口温度)−(冷水出口補正設定温度)|×60(秒)
すなわち、冷水出口温度と冷水出口補正設定温度との差の絶対値に60を掛けた値である。
| (Cooling water outlet temperature)-(Cooling water outlet correction set temperature) | x 60 (seconds)
That is, it is a value obtained by multiplying the absolute value of the difference between the cold water outlet temperature and the cold water outlet correction set temperature by 60.

更新された冷水出口設定温度補正量を冷水出口設定温度に加えて得た値を冷水出口補正設定温度とし(411)、改めて消費電力調整制御ループを開始する(406)。すなわち、図3の消費電力調整制御ループ開始302に戻る。   A value obtained by adding the updated chilled water outlet set temperature correction amount to the chilled water outlet set temperature is set as the chilled water outlet corrected set temperature (411), and the power consumption adjustment control loop is started again (406). That is, the process returns to the power consumption adjustment control loop start 302 of FIG.

一方、タイマー408の時間カウント値が冷水出口設定温度補正スパンより低い場合、再度、タイマー408に戻る。   On the other hand, when the time count value of the timer 408 is lower than the cold water outlet set temperature correction span, the process returns to the timer 408 again.

ベーン開度407において、ベーン開度が最低ベーン開度より低い場合、※1(図7の701)に進む(409)。   When the vane opening degree is lower than the minimum vane opening degree at the vane opening degree 407, the process proceeds to * 1 (701 in FIG. 7) (409).

図7は、ベーン開度が最低ベーン開度(下限値)より低くなった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing power consumption control of the turbo chiller when the vane opening is lower than the minimum vane opening (lower limit).

本図においては、ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力より大きいか小さいかを判別する(702)。   In this figure, it is determined whether the difference between the turbo power consumption and the power consumption command value is larger or smaller than the stop power (702).

ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力以下となった場合、改めて消費電力調整制御ループを開始する(703)。   When the difference between the turbo power consumption and the power consumption command value becomes equal to or less than the stop power, the power consumption adjustment control loop is started again (703).

ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力より大きくなった場合、消費電力調整制御を停止する(704)。   When the difference between the turbo power consumption and the power consumption command value becomes larger than the stop power, the power consumption adjustment control is stopped (704).

指令値急減少追従モード601は、通常の制御とは別に設定したものであり、消費電力調整制御を停止する必要がある場合(704)に備えたものである。   The command value sudden decrease follow-up mode 601 is set separately from the normal control, and is provided for the case where the power consumption adjustment control needs to be stopped (704).

図5Aは、図3の指令値増加追従モード305を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が増加する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。   FIG. 5A shows the details of the control when the command value increase follow-up mode 305 of FIG. 3 is selected, and is a flowchart showing the power consumption control of the turbo chiller when the output of the photovoltaic power generation system increases. is there.

本図において、主要なパラメータは、インバータ周波数及び冷水出口設定温度である。   In this figure, the main parameters are the inverter frequency and the chilled water outlet set temperature.

指令値増加追従モード501を選択すると、インバータ出力補正電流と定格電流との大小を判別する(502)。   When the command value increase follow-up mode 501 is selected, the inverter output correction current and the rated current are distinguished from each other (502).

インバータ出力補正電流が定格電流より小さい場合、インバータ周波数補正量の判別を行う(503)。インバータ周波数補正量が0%未満の場合、タイマー504にてタイマー504の時間カウント値とインバータ周波数補正解除スパンとの大小を判別する。   When the inverter output correction current is smaller than the rated current, the inverter frequency correction amount is determined (503). When the inverter frequency correction amount is less than 0%, the timer 504 determines whether the time count value of the timer 504 and the inverter frequency correction cancellation span are large or small.

タイマー504の時間カウント値がインバータ周波数補正解除スパン以上の場合、インバータ周波数補正量に所定の追加量を加え、インバータ周波数補正量を更新する(505)。一方、タイマー504の時間カウント値がインバータ周波数補正スパンより低い場合、再度、タイマー504に戻る。ここで、インバータ周波数補正解除スパンとは、指令値増加追従モード501においてインバータ周波数補正量の更新時間間隔をいう。インバータ周波数補正解除スパンを短くすると、応答が速くなる。後述の実施例においては、インバータ周波数補正解除スパンの最小値を0.1秒とした。   If the time count value of the timer 504 is equal to or greater than the inverter frequency correction cancellation span, a predetermined additional amount is added to the inverter frequency correction amount to update the inverter frequency correction amount (505). On the other hand, when the time count value of the timer 504 is lower than the inverter frequency correction span, the process returns to the timer 504 again. Here, the inverter frequency correction cancellation span refers to an update time interval of the inverter frequency correction amount in the command value increase tracking mode 501. When the inverter frequency correction cancellation span is shortened, the response becomes faster. In the examples described later, the minimum value of the inverter frequency correction cancellation span is set to 0.1 second.

更新されたインバータ周波数補正量をインバータ周波数に加えて得た値をインバータ補正周波数とする(506)。   A value obtained by adding the updated inverter frequency correction amount to the inverter frequency is set as an inverter correction frequency (506).

その後、インバータ補正周波数を新たなインバータ周波数とし、503に戻る。   Thereafter, the inverter correction frequency is set as a new inverter frequency, and the process returns to 503.

インバータ周波数補正量が0%以上の場合、改めて消費電力調整制御ループを開始する(507)。すなわち、図3の消費電力調整制御ループ開始302に戻る。   When the inverter frequency correction amount is 0% or more, the power consumption adjustment control loop is started again (507). That is, the process returns to the power consumption adjustment control loop start 302 of FIG.

また、502において、インバータ出力補正電流が定格電流以上の場合、※2(図5Bの551)に進む(508)。   If the inverter output correction current is equal to or greater than the rated current at 502, the process proceeds to * 2 (551 in FIG. 5B) (508).

図5Bは、図5Aにおいてインバータ出力補正電流が定格電流以上となった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。   FIG. 5B is a flowchart showing power consumption control of the turbo chiller when the inverter output correction current is equal to or higher than the rated current in FIG. 5A.

本図においては、インバータ出力電流補正量を0とし(552)、ターボ冷凍機のベーンを強制的に閉とする制御を解除する(553)。すなわち、ターボ冷凍機の負荷制限を解除する。   In this figure, the inverter output current correction amount is set to 0 (552), and the control for forcibly closing the vane of the turbo chiller is canceled (553). That is, the load restriction of the turbo chiller is released.

図5Aにおいて、インバータ出力補正電流が定格電流より小さい場合、インバータ周波数補正量の判別(503)と同時に、冷水出口設定温度補正量の大小を判別する(509)。冷水出口設定温度補正量が0℃より大きい場合、タイマー510にてタイマー510の時間カウント値と冷水出口設定温度補正解除スパンとの大小を判別する。   In FIG. 5A, when the inverter output correction current is smaller than the rated current, the magnitude of the chilled water outlet set temperature correction amount is determined simultaneously with the determination of the inverter frequency correction amount (503) (509). When the chilled water outlet set temperature correction amount is larger than 0 ° C., the timer 510 determines whether the time count value of the timer 510 and the chilled water outlet set temperature correction cancellation span are large or small.

タイマー510の時間カウント値が冷水出口設定温度補正解除スパン以上の場合、冷水出口設定温度補正量に所定の追加量を加え、冷水出口設定温度補正量を更新する(511)。一方、タイマー510の時間カウント値が冷水出口設定温度補正解除スパンより低い場合、再度、タイマー510に戻る。ここで、当該追加量を大きくすると、応答は速くなるが、制御が粗くなる。後述の実施例においては、当該追加量の最小値を0.1℃とした。また、冷水出口設定温度補正解除スパンの最小値は0.1秒とした。   When the time count value of the timer 510 is equal to or greater than the chilled water outlet set temperature correction cancellation span, a predetermined additional amount is added to the chilled water outlet set temperature correction amount to update the chilled water outlet set temperature correction amount (511). On the other hand, when the time count value of the timer 510 is lower than the cold water outlet set temperature correction cancellation span, the process returns to the timer 510 again. Here, when the additional amount is increased, the response becomes faster, but the control becomes rougher. In the examples described later, the minimum value of the additional amount was set to 0.1 ° C. The minimum value of the cold water outlet set temperature correction cancellation span was set to 0.1 seconds.

更新された冷水出口設定温度補正量を冷水出口設定温度に加えて得た値を冷水出口補正設定温度とする(512)。   A value obtained by adding the updated cold water outlet set temperature correction amount to the cold water outlet set temperature is set as a cold water outlet correction set temperature (512).

その後、冷水出口補正設定温度を新たな冷水出口設定温度とし、509に戻る。   Thereafter, the cold water outlet correction set temperature is set as a new cold water outlet set temperature, and the process returns to 509.

また、509において、冷水出口設定温度補正量が0℃以下の場合、509を繰り返す。   In 509, when the cold water outlet set temperature correction amount is 0 ° C. or less, 509 is repeated.

図6は、図3の指令値急減少追従モード306を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が急に減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。   FIG. 6 shows the details of the control when the command value sudden decrease follow-up mode 306 of FIG. 3 is selected. The power consumption control of the turbo chiller when the output of the photovoltaic power generation system suddenly decreases is shown. It is a flowchart to show.

指令値急減少追従モード601を選択すると、ベーン開度と最低ベーン開度との大小を判別する(602)。   When the command value sudden decrease follow-up mode 601 is selected, the magnitude of the vane opening and the minimum vane opening is determined (602).

ベーン開度が最低ベーン開度より大きい場合、インバータ出力補正電流の判別を行う(603)。インバータ出力補正電流が定格電流の105%未満の場合、インバータ出力補正電流を定格電流の105%に修正する(604)。   When the vane opening is larger than the minimum vane opening, the inverter output correction current is determined (603). If the inverter output correction current is less than 105% of the rated current, the inverter output correction current is corrected to 105% of the rated current (604).

その後、ターボ冷凍機のベーンを強制的に閉とする操作(605)を行い、負荷制限を開始し、又は維持して、602に戻る。   Thereafter, an operation (605) of forcibly closing the vanes of the turbo refrigerator is performed to start or maintain the load limit, and the process returns to 602.

一方、602においてベーン開度が最低ベーン開度以下の場合、※1(図7の701)に進む(606)。   On the other hand, if the vane opening is equal to or lower than the minimum vane opening at 602, the process proceeds to * 1 (701 in FIG. 7) (606).

図8Aは、太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、PID制御でのフローチャートである。ここで、PID制御は、Proportional Integral Derivative Controlの略称である。   FIG. 8A is a flowchart in the PID control among the control of the power consumption required for the turbo chiller corresponding to the output of the photovoltaic power generation system. Here, PID control is an abbreviation for Proportional Integral Derivative Control.

本図において、PID制御による消費電力調整制御運転中801においては、PID制御モードループを開始する(802)。   In this figure, during the power consumption adjustment control operation 801 by PID control, a PID control mode loop is started (802).

PID制御モードが開始すると、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高いか低いかを判別する(803)。   When the PID control mode is started, it is determined whether the inverter frequency is higher or lower than the inverter required frequency (803).

インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合、インバータ周波数のPID制御を実施する(804)。PID制御の制御出力値(MV値)に補正係数を乗じて得た値をインバータ周波数補正値とする(805)。次に、インバータ周波数にインバータ周波数補正値を加えて得た値をインバータ周波数指令値とする(806)。その後、インバータ周波数指令値に従ってインバータ周波数が決まり、改めてPID制御モードループを開始する(810)。   If the inverter frequency is higher than the inverter required frequency, PID control of the inverter frequency is performed (804). A value obtained by multiplying the control output value (MV value) of the PID control by the correction coefficient is set as an inverter frequency correction value (805). Next, the inverter frequency command value is obtained by adding the inverter frequency correction value to the inverter frequency (806). Thereafter, the inverter frequency is determined according to the inverter frequency command value, and a PID control mode loop is started again (810).

一方、803において、インバータ周波数がインバータ必要周波数以下の場合、ベーン開度のPID制御を実施する(807)。PID制御の制御出力値に補正係数を乗じて得た値をベーン開度補正値とする(808)。次に、ベーン開度にベーン開度補正値を加えて得た値をベーン開度指令値とする(809)。その後、ベーン開度指令値に従ってベーン開度が決まり、改めてPID制御モードループを開始する(810)。   On the other hand, when the inverter frequency is equal to or lower than the inverter required frequency in 803, the vane opening PID control is performed (807). A value obtained by multiplying the control output value of the PID control by the correction coefficient is set as a vane opening correction value (808). Next, a value obtained by adding the vane opening correction value to the vane opening is set as the vane opening command value (809). Thereafter, the vane opening is determined according to the vane opening command value, and the PID control mode loop is started again (810).

なお、以上の807から809までのベーン開度のPID制御は、適用することが望ましいが、適用しない場合であっても、インバータ周波数のPID制御のみで制御することができる場合もある。   Note that the above-described PID control of the vane opening from 807 to 809 is desirably applied, but even when not applied, it may be possible to control only by inverter frequency PID control.

図8Bは、図8Aの804から806までのインバータ周波数のPID制御について更に詳細に示したものである。なお、807から809までのベーン開度のPID制御についても、更に詳しく説明する。   FIG. 8B shows in more detail the PID control of the inverter frequency from 804 to 806 in FIG. 8A. The PID control of the vane opening degrees from 807 to 809 will be described in more detail.

図8Bにおいては、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合に実施するインバータ周波数のPID制御(804)にて、目標値である消費電力指令値と現在値であるターボ消費電力との大小を比較して、PID制御の制御出力値(MV値)を算出する。目標値よりも現在値が大きい場合、制御出力値(MV値)は減算MV(負の値)とする。一方、目標値よりも現在値が小さい場合、制御出力値(MV値)は加算MV(正の値)とする。減算MV及び加算MVの絶対値は、消費電力指令値とターボ消費電力との差に比例する値としている。   In FIG. 8B, in the inverter frequency PID control (804) executed when the inverter frequency is higher than the inverter required frequency, the power consumption command value as the target value is compared with the turbo power consumption as the current value. Then, a control output value (MV value) of PID control is calculated. When the current value is larger than the target value, the control output value (MV value) is subtracted MV (negative value). On the other hand, when the current value is smaller than the target value, the control output value (MV value) is set to addition MV (positive value). The absolute values of the subtraction MV and the addition MV are values proportional to the difference between the power consumption command value and the turbo power consumption.

また、805においてインバータ周波数補正値を算出する際に用いる補正係数は、変更可能としている。すなわち、補正係数は、作業者がターボ冷凍機等の運転状態を確認して調整するために変更することが可能であり、制御装置の演算の過程で必要となった場合に制御装置の指令により変更することも可能である。   In addition, the correction coefficient used when calculating the inverter frequency correction value in 805 can be changed. In other words, the correction coefficient can be changed by the operator to confirm and adjust the operating state of the turbo chiller, etc. It is also possible to change.

図8Bにおいては、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも低い場合に実施するベーン開度のPID制御(807)にて、目標値である消費電力指令値と現在値であるターボ消費電力との大小を比較して、PID制御の制御出力値(MV値)を算出する。目標値よりも現在値が大きい場合、制御出力値(MV値)は減算MV(負の値)とする。一方、目標値よりも現在値が小さい場合、制御出力値(MV値)は加算MV(正の値)とする。減算MV及び加算MVの絶対値は、消費電力指令値とターボ消費電力との差に比例する値としている。   In FIG. 8B, in the PID control (807) of the vane opening performed when the inverter frequency is lower than the inverter required frequency, the magnitude of the power consumption command value that is the target value and the turbo power consumption that is the current value are changed. In comparison, a control output value (MV value) of PID control is calculated. When the current value is larger than the target value, the control output value (MV value) is subtracted MV (negative value). On the other hand, when the current value is smaller than the target value, the control output value (MV value) is set to addition MV (positive value). The absolute values of the subtraction MV and the addition MV are values proportional to the difference between the power consumption command value and the turbo power consumption.

また、808においてベーン開度補正値を算出する際に用いる補正係数は、変更可能としている。すなわち、補正係数は、作業者がターボ冷凍機等の運転状態を確認して調整するために変更することが可能であり、制御装置の演算の過程で必要となった場合に制御装置の指令により変更することも可能である。   Moreover, the correction coefficient used when calculating the vane opening correction value at 808 can be changed. In other words, the correction coefficient can be changed by the operator to confirm and adjust the operating state of the turbo chiller, etc. It is also possible to change.

上記のPID制御は、通常のPID制御を改良した特殊なものであり、このPID制御により、インバータ周波数の通常のPID制御によってはターボ冷凍機等の運転を制御することが困難な場合であっても、ターボ冷凍機等の運転を制御することができる。   The above PID control is a special improvement of the normal PID control, and it is difficult to control the operation of the turbo chiller or the like by the normal PID control of the inverter frequency due to this PID control. In addition, the operation of the turbo refrigerator or the like can be controlled.

図9は、ターボ冷凍機の冷凍容量と冷却水入口温度との関係においてインバータ制御及びベーン制御が作動する領域の例を示すグラフである。   FIG. 9 is a graph showing an example of a region in which inverter control and vane control operate in the relationship between the refrigeration capacity of the centrifugal chiller and the cooling water inlet temperature.

本図において、ターボ冷凍機は、冷却水入口温度32℃で定格100%の冷凍容量(冷房出力)が得られるようになっている。冷却水入口温度が32℃より低い場合、冷凍容量は増加する(実線の右下がりの斜線)。冷凍容量(負荷率)の下限値は、20%である。また、冷却水入口温度の許容下限値は、12℃である。これらの状態は、本図において実線で示した四角形によって表されている。   In this figure, the centrifugal chiller can obtain a rated refrigeration capacity (cooling output) of 100% at a cooling water inlet temperature of 32 ° C. When the cooling water inlet temperature is lower than 32 ° C., the refrigerating capacity increases (solid line with downward slanting lines). The lower limit of the freezing capacity (load factor) is 20%. The allowable lower limit value of the cooling water inlet temperature is 12 ° C. These states are represented by squares indicated by solid lines in the figure.

また、上記の四角形の領域は、実線の右上がりの斜線で区切られている。この斜線の右側は、インバータ制御領域(INV制御領域)であり、斜線の左側は、ベーン制御領域である。この斜線は、インバータ制御領域とベーン制御領域との境界を示すものである。斜線が示すように、インバータ制御領域は、冷却水入口温度の低下に伴い、下限値が低くなる。言い換えると、冷却水入口温度が低下すると、インバータ制御領域が拡大する。   In addition, the rectangular area is separated by a solid line and a diagonal line rising to the right. The right side of the oblique line is an inverter control area (INV control area), and the left side of the oblique line is a vane control area. This oblique line shows the boundary between the inverter control region and the vane control region. As indicated by the oblique lines, the lower limit value of the inverter control region decreases as the cooling water inlet temperature decreases. In other words, when the cooling water inlet temperature is lowered, the inverter control area is expanded.

本図に示すターボ冷凍機の場合、消費電力を減少させる制御においてインバータ制御を行ってからベーン制御に移行する。よって、冷却水入口温度が低い場合には、冷凍容量を低下させる際、冷凍容量が比較的小さい領域までインバータ制御を行うことになる。   In the case of the turbo chiller shown in the figure, the inverter control is performed in the control for reducing the power consumption, and then the vane control is performed. Therefore, when the cooling water inlet temperature is low, when the refrigeration capacity is lowered, the inverter control is performed up to a region where the refrigeration capacity is relatively small.

さらに、本図においては、消費電力をパラメータとした曲線を等消費電力線(破線)で表してある。この破線から、冷却水入口温度が高い場合には、消費電力が大きくてもベーン制御に移行することがわかる。   Further, in this figure, a curve with power consumption as a parameter is represented by an equal power consumption line (broken line). From this broken line, it can be seen that when the cooling water inlet temperature is high, the control shifts to vane control even if the power consumption is large.

図10は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例(ステップ制御)を示すグラフであり、インバータ制御領域における追従性を示したものである。   FIG. 10 is a graph showing an example (step control) of the follow-up property of the power consumption of the turbo chiller with respect to the output of the solar power generation system, and shows the follow-up property in the inverter control region.

図中、上側には、電力指令値(破線)及びこれに追従するターボ冷凍機の消費電力(TR消費電力、実線)を示している。また、図中、下側には、電力指令値とTR消費電力との差を電力偏差(点線)として示している。   In the figure, the power command value (broken line) and the power consumption (TR power consumption, solid line) of the turbo refrigerator following this are shown on the upper side. Moreover, in the figure, the lower side shows the difference between the power command value and the TR power consumption as a power deviation (dotted line).

本図から、電力偏差は±5kW程度の範囲で制御されていることがわかる。   From this figure, it can be seen that the power deviation is controlled within a range of about ± 5 kW.

図11は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例(PID制御)を示すグラフであり、図10と同様に、インバータ制御領域における追従性を示したものである。   FIG. 11 is a graph showing an example (PID control) of the follow-up property of the power consumption of the turbo chiller with respect to the output of the photovoltaic power generation system, and shows the follow-up property in the inverter control region as in FIG. .

本図から、周波数が低い電力指令値に対しては、電力偏差が2〜3%程度の範囲に収束するように制御されていることがわかる。一方、周波数が高い電力指令値に対しては、電力偏差が−3〜0kW程度の範囲で制御されていることがわかる。   From this figure, it can be seen that the power deviation is controlled so that the power deviation converges in the range of about 2 to 3% for the power command value having a low frequency. On the other hand, it is understood that the power deviation is controlled in the range of about −3 to 0 kW for the power command value having a high frequency.

図12は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例(ステップ制御)を示すグラフであり、ベーン制御領域における追従性を示したものである。   FIG. 12 is a graph showing an example (step control) of the followability of the power consumption of the turbo chiller with respect to the output of the photovoltaic power generation system, and shows the followability in the vane control region.

本図から、電力偏差は±15kWの範囲で制御されている。   From this figure, the power deviation is controlled within a range of ± 15 kW.

図13は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例(PID制御)を示すグラフであり、図12と同様に、ベーン制御領域における追従性を示したものである。   FIG. 13 is a graph showing an example (PID control) of the follow-up property of the power consumption of the turbo chiller with respect to the output of the solar power generation system, and shows the follow-up property in the vane control region as in FIG. .

本図から、周波数が低い電力指令値に対しては、電力偏差が±5kW程度の範囲で制御されていることがわかる。一方、周波数が高い電力指令値に対しては、電力偏差が±8kW程度の範囲で制御されていることがわかる。   From this figure, it is understood that the power deviation is controlled in the range of about ± 5 kW for the power command value having a low frequency. On the other hand, it is understood that the power deviation is controlled in the range of about ± 8 kW for the power command value having a high frequency.

実施例1と実施例2とを比較すると、周波数の低い電力指令値に対しては、図11に示すPID制御を用いたインバータ制御が有効であることがわかる。言い換えると、PID制御を用いたインバータ制御は、ステップ制御を用いたものよりも望ましい。   Comparing Example 1 and Example 2, it can be seen that inverter control using PID control shown in FIG. 11 is effective for a power command value having a low frequency. In other words, inverter control using PID control is more desirable than that using step control.

また、実施例3と実施例4とを比較すると、周波数の低い電力指令値に対しては、図13に示すPID制御を用いたベーン制御が有効であることがわかる。言い換えると、PID制御を用いたベーン制御は、ステップ制御を用いたものよりも望ましい。   Moreover, when Example 3 and Example 4 are compared, it turns out that the vane control using PID control shown in FIG. 13 is effective with respect to the electric power command value with a low frequency. In other words, the vane control using PID control is more desirable than that using step control.

以下、本発明の効果について説明する。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described.

太陽光発電システムその他の再生可能エネルギー源からの電気出力は、気象条件により出力が変動する。本発明は、再生可能エネルギー源に付設したターボ冷凍機等の電力消費機器を用いて、再生可能エネルギー源からの電気出力の変動をその場で消費するものである。これにより、商用電力系(系統電力)には、当該電気出力を安定的に供給することができる。   Electric output from photovoltaic power generation systems and other renewable energy sources varies depending on weather conditions. The present invention uses a power consuming device such as a turbo refrigerator attached to a renewable energy source to consume fluctuations in electrical output from the renewable energy source on the spot. Thereby, the said electrical output can be stably supplied to a commercial power system (system power).

本発明によれば、商用電力系統から見た、再生可能エネルギーを含む電力系の電力消費を安定化することができる。また、電力需給のひっ迫に対応して各電力消費機器の消費電力の抑制を求める指令が発せられた場合にも、連続的な制御により対応することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power consumption of the electric power system containing renewable energy seen from the commercial power grid | system can be stabilized. In addition, even when a command for suppressing the power consumption of each power consuming device is issued in response to the tightness of power supply and demand, it can be handled by continuous control.

また、本発明は、特許文献1のガスエンジン及び燃料電池のような発電設備のみでなく、電力消費機器を活用できるようにすることで、商用電力の安定化のための選択肢や容量を拡大することができる。また、ガスエンジンや燃料電池のように省エネ性を犠牲にしないという点でも優れた手法である。   Further, the present invention expands options and capacity for stabilizing commercial power by making it possible to utilize not only power generation equipment such as the gas engine and fuel cell of Patent Document 1 but also power consuming equipment. be able to. It is also an excellent technique in that it does not sacrifice energy saving like a gas engine or a fuel cell.

1:太陽光発電システム、2:商用電力系、3:ターボ冷凍機、4、5:その他の電気機器、21:ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部、23:ターボ冷凍機、100:消費電力制御システム。   1: solar power generation system, 2: commercial power system, 3: turbo chiller, 4, 5: other electrical equipment, 21: solar power generation output fluctuation suppression control unit for turbo chiller, 23: turbo chiller, 100 : Power consumption control system.

Claims (20)

電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、前記消費電力調整部は、前記消費電力指令値と、前記電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように前記電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする消費電力制御装置。   A power receiving device having a function of controlling operation of a power consuming device and receiving a power consumption command value signal; and a power consumption adjusting unit, wherein the power consumption adjusting unit includes the power consumption command value and the power consumption A power consumption control device that adjusts power consumed by the power consuming device so as to reduce a difference from a value of power consumed by the device. 前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項1記載の消費電力制御装置。   2. The power consumption control device according to claim 1, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a temporal change in power output from a power generation system connected to a commercial power system. 前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項1記載の消費電力制御装置。   2. The power consumption control apparatus according to claim 1, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a change with time of supply power in a commercial power system. 消費する電力の値に関する消費電力指令値を受け、前記消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように前記電力消費機器の運転を制御する機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。   A function of receiving a power consumption command value relating to a value of consumed power and controlling the operation of the power consuming device so as to reduce a difference between the power consumption command value and a value of power consumed by the power consuming device. A program to make it happen. 前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項4記載のプログラム。   The program according to claim 4, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a temporal change in power output from a power generation system connected to a commercial power system. 前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項4記載のプログラム。   The program according to claim 4, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a change with time of supply power in a commercial power system. 請求項4〜6のいずれか一項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   The computer-readable recording medium which recorded the program as described in any one of Claims 4-6. 消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを含む消費電力制御部を備え、前記消費電力調整部は、前記消費電力指令値と、消費する電力の値との差を低減するように消費する電力を調整する機能を有することを特徴とする電力消費機器。   The power consumption control unit includes a reception unit that receives a power consumption command value signal and a power consumption adjustment unit, and the power consumption adjustment unit reduces a difference between the power consumption command value and a value of consumed power. A power consuming device having a function of adjusting power consumption so that the power is consumed. 前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項8記載の電力消費機器。   The power consumption apparatus according to claim 8, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a change with time of power output from a power generation system connected to a commercial power system. 前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項8記載の電力消費機器。   The power consumption apparatus according to claim 8, wherein the power consumption command value is a value corresponding to a change with time of supply power in a commercial power system. 主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機、吸収冷凍機、蓄熱装置及び給湯機からなる群から選択されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の電力消費機器。   The power consuming device according to any one of claims 8 to 10, wherein the device that mainly consumes power is selected from the group consisting of a turbo refrigerator, an absorption refrigerator, a heat storage device, and a water heater. . 主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機であり、前記ターボ冷凍機は、ステップ制御又はPID制御を用いて制御される構成であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の電力消費機器。   The apparatus that mainly consumes the electric power is a turbo refrigerator, and the turbo refrigerator is configured to be controlled using step control or PID control. The power consuming equipment described in 1. 前記ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び冷水出口設定温度をパラメータとして制御される構成であることを特徴とする請求項12記載の電力消費機器。   13. The power consuming device according to claim 12, wherein the turbo chiller has a configuration capable of inverter control and is controlled using the inverter frequency and the chilled water outlet set temperature as parameters. 前記ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び容量制御機構開度をパラメータとして制御される構成であることを特徴とする請求項12記載の電力消費機器。   13. The power consuming device according to claim 12, wherein the turbo chiller has a configuration capable of inverter control and is controlled using the inverter frequency and the capacity control mechanism opening as parameters. 主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機であり、前記ターボ冷凍機は、インバータ周波数のPID制御を用いて制御される構成であり、前記PID制御は、制御出力値に補正係数を乗じて得た値をインバータ周波数補正値とし、前記インバータ周波数に前記インバータ周波数補正値を加えて得た値をインバータ周波数指令値とすることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の電力消費機器。   The apparatus that mainly consumes the electric power is a turbo chiller, and the turbo chiller is configured to be controlled using PID control of an inverter frequency. The PID control is obtained by multiplying a control output value by a correction coefficient. The obtained value is used as an inverter frequency correction value, and a value obtained by adding the inverter frequency correction value to the inverter frequency is used as an inverter frequency command value. Power consuming equipment. 前記制御出力値は、前記電力の現在値が前記消費電力指令値よりも大きい場合は負の値とし、前記現在値が前記消費電力指令値よりも小さい場合は正の値とし、前記補正係数は、変更可能としたことを特徴とする請求項15記載の電力消費機器。   The control output value is a negative value when the current value of the power is larger than the power consumption command value, a positive value when the current value is smaller than the power consumption command value, and the correction coefficient is The power consuming device according to claim 15, which can be changed. 電力消費機器と、請求項1〜3のいずれか一項に記載の消費電力制御装置とを備えたことを特徴とする消費電力制御システム。   A power consumption control system comprising a power consumption device and the power consumption control device according to any one of claims 1 to 3. 請求項8〜16のいずれか一項に記載の電力消費機器を備えたことを特徴とする消費電力制御システム。   A power consumption control system comprising the power consuming device according to any one of claims 8 to 16. さらに、発電システムを備えたことを特徴とする請求項17又は18に記載の消費電力制御システム。   The power consumption control system according to claim 17 or 18, further comprising a power generation system. 前記電力消費機器は、複数種類の電気機器を前記発電システムに並列に接続した構成であることを特徴とする請求項19記載の消費電力制御システム。   The power consumption control system according to claim 19, wherein the power consumption device has a configuration in which a plurality of types of electric devices are connected in parallel to the power generation system.
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