JP2014236581A - デマンドレスポンスシステム - Google Patents
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Abstract
Description
デマンドレスポンスシステム100を含む電力ネットワーク1の概略図を図1に示す。
以下に、暖房装置20及びアグリゲータ10について詳細に説明する。
暖房装置20は、主に室外機30を熱源として暖房を行う装置である。本実施形態では、暖房装置20は暖房のみを行うが、これに限定されるものではない。例えば、暖房装置20は、室外機30を熱源として冷房を行ってもよい。
室外機30は、暖房装置20の熱源機器の一例である。室外機30は、電気により駆動されるヒートポンプであり、暖房装置20の熱源として機能する。室外機30は、通常、屋外に配置されている。室外機30は、図2のように、ガス冷媒連絡管36と、液冷媒連絡管37とにより室内機50の利用側熱交換器51と接続され、冷媒回路35の一部を構成している。
室内機50は、屋内に配置されている。室内機50は、図2のように、ガス冷媒連絡管36と、液冷媒連絡管37とを介して室外機30に接続され、冷媒回路35の一部を構成している。また、室内機50は、図2のように、水媒体連絡管81a,81b,82a,82bを介して、暖房ユニット40a,40bに接続されており、水媒体回路80の一部を構成している。
暖房ユニット40a,40bは、室外機30の熱を利用する二次側機器の一例である。暖房ユニット40a,40bは、ファンコイルユニットである。
水媒体回路80は、循環路の一例である。水媒体回路80は、室内機50と、暖房ユニット40a,40bとが、水媒体連絡管により接続されて構成される。水媒体回路80は、室外機30の熱を暖房ユニット40a,40bに搬送するための水媒体を、その内部で循環させる。なお、ここでは熱媒体として水媒体が用いられているが、これに限定されるものではなく、水以外の物質が熱媒体として用いられてもよい。
弁である。三方弁61aは、水媒体連絡管81a,81b,62aと接続されている。三方弁61bは、水媒体連絡管82a,82b,62bと接続されている。
コントローラ21は、暖房装置20それぞれに設けられ、暖房装置20それぞれを制御する。コントローラ21は、後述するアグリゲータ10と協働することで、制御装置200として機能する(図3参照)。つまり、制御装置200は、コントローラ21及びアグリゲータ10を含む。制御装置200は、上位側の管理装置2aから電力調整要求を受け、電力調整要求に応じて暖房装置20を制御する。
送受信部22は、後述するアグリゲータ10の送受信部11と通信回線により接続されている。送受信部22は、後述するように、アグリゲータ10の送受信部11から制御指令を受信する。また、送受信部22は、アグリゲータ10の送受信部11に各種情報を送信する。例えば、送受信部22は、送受信部11に、暖房装置20の電力使用量を送信する。
制御部23は、主にCPUからなり、RAM、ROM、及びハードディスク等からなるメモリ(図示せず)に記憶されたプログラムを実行することで各種処理を実行する。制御部23は、図3のように、暖房装置20の各構成、例えば、三方弁61a,61b、圧縮機31、膨張弁32、第1ポンプ53、電気ヒータ52、第2ポンプ64、ファン42a,42b、電動弁43a,43b、及び蓄熱タンク温度センサ60aと、接続されている。
三方弁制御部23aは、切替制御部の一例である。三方弁制御部23aは、切替手段の一例である三方弁61a,61bを制御することで、室内機50から蓄熱タンク60に水媒体が流れる第1状態と、室内機50から蓄熱タンク60に水媒体が流れない第2状態と、を切り替える。三方弁制御部23aは、暖房装置20の運転状態に応じて、又は、後述するアグリゲータからの制御指令に応じて、三方弁61a,61bを制御する。三方弁制御部23aが、管理装置2aの電力調整要求と関連して、どのような場合に第1状態と、第2状態との切り替えを実行するかについては、後述する。
室外機制御部23bは、室外機30の稼動/停止を制御する熱源機器制御部の一例である。室外機制御部23bは、暖房装置20の運転状態に応じて、又は、後述するアグリゲータ10からの制御指令に応じて、室外機30の稼動/停止を制御する。室外機制御部23bが、管理装置2aの電力調整要求と関連して、どのような場合に稼動/停止を制御するかについては後述する。
室内機制御部23cは、室内機50の稼動/停止を制御する。室外機制御部23bは、暖房装置20の運転状態に応じて、又は、後述するアグリゲータ10からの制御指令に応じて、室内機50の稼動/停止を制御する。室内機制御部23cが、管理装置2aの電力調整要求と関連して、どのような場合に稼動/停止を制御するかについては後述する。
第2ポンプ制御部23dは、切替制御部の一例である。第2ポンプ制御部23dは、切替手段の一例である第2ポンプ64の稼動/停止を制御することで、暖房ユニット40a,40bから蓄熱タンク60に水媒体が流れる第3状態と、暖房ユニット40a,40bから蓄熱タンク60に水媒体が流れない第4状態と、を切り替える。第2ポンプ制御部23dは、暖房装置20の運転状態に応じて、又は、後述するアグリゲータ10からの制御指令により、第2ポンプ64の稼動/停止を制御する。第2ポンプ制御部23dが、管理装置2aの電力調整要求と関連して、どのような場合に第3状態と、第4状態との切り替えを実行するかについては、後述する。
暖房ユニット制御部23eは、二次側機器制御部の一例である。暖房ユニット制御部23eは、二次側機器の一例である暖房ユニット40a,40bの稼動/停止を制御する。暖房ユニット制御部23eは、図示しないリモコンに入力される暖房ユニット40a,40bの運転/停止指令に応じて、又は、後述するアグリゲータ10からの制御指令に応じて、暖房ユニット40a,40bの稼動/停止を制御する。なお、一方の暖房ユニット40a,40bの稼動/停止は、他方の暖房ユニット40b,40aとは独立して制御される。暖房ユニット制御部23eが、管理装置2aの電力調整要求と関連して、どのような場合に各暖房ユニット40a,40bを制御するかについては後述する。
アグリゲータ10は、複数の暖房装置20がそれぞれ有するコントローラ21を統括して制御する。アグリゲータ10は、制御装置200に含まれる。
送受信部11は、図1のように、上位側の管理装置2aと通信回線により接続されている。また、送受信部11は、図1のように、下位側の暖房装置20のコントローラ21と通信回線により接続されている。また、送受信部11は、例えば、図示しない各種装置(例えば、気象情報の配信サーバ)と通信回線により接続されている。送受信部11は、通信回線により接続された、管理装置2a、コントローラ21及び各種装置と、各種情報の授受を行う。
制御部12は、主にCPUからなり、後述する記憶部13に記憶されたプログラムを実行することで各種処理を実行する。例えば、制御部12は、送受信部11が受信した情報を基に、各種演算を行う。また、制御部12は、送受信部11が受信した情報や制御部12の各種演算の結果等を記憶部13に書き込み、必要に応じて記憶部13から情報を読み出す。
判断部12aは、アグリゲータ10が管理装置2aから電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する。また、判断部12aは、アグリゲータ10が管理装置2aから受ける可能性のある電力調整要求の内容についても判断する。電力調整要求の内容は、例えば、電力調整要求の内容が、電力調整要求が電力使用量の抑制/促進のいずれを要求するものであるかである。また、電力調整要求の内容には、例えば、電力調整要求と共に送信されてくる電力使用量の調整要求期間を含む。また、電力調整要求の内容には、例えば、電力調整要求と共に送信されてくる電力使用量の目標調整量を含んでもよい。
記憶部13は、主に、RAM、ROM、及びハードディスク等からなる。記憶部13には、制御部12により使用される各種プログラムや、各種情報が記憶される。
以下に、暖房装置20の動作、特に、電力調整要求と関連した暖房装置20の動作について、具体例を挙げて説明する。言い換えれば、以下では、制御装置200(アグリゲータ10及びコントローラ21)による暖房装置20の制御、特には、電力調整要求と関連して行われる制御装置200による暖房装置20の制御について説明される。
図5に示した第1の時間帯は、深夜1時〜3時である。図4に示したように、第1の時間帯は、アグリゲータ10が、管理装置2aから電力使用量の促進を受けている時間帯である。第1の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40a,40bの運転指令は入力されていない。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第1の時間帯に、暖房装置20が以下の動作を行うような制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
図5に示した第2の時間帯は、7時〜8時である。図4に示したように、第2の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力調整要求を受けていない。第2の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40aの運転指令が入力されている。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第2の時間帯に、暖房装置20が以下の動作を行うような制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
図5に示した第3の時間帯は、13時〜15時である。図4に示したように、第3の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力調整要求を受けていない。しかし、アグリゲータ10の判断部12aは、ある時間帯に(具体的には17時〜18時)に、電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断している。第3の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40aの運転指令が入力されていない。そのため、暖房ユニット40a,40bは停止している。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第1の時間帯と同様の制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。ただし、室外機30の圧縮機31のモータの回転数は、電力使用量の目標調整量に応じて決められるのではなく、蓄熱タンク60に蓄熱する上で最適な所定の回転数に設定される。
図5に示した第4の時間帯は、16時である。図4に示したように、第4の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力使用量の促進を受けていない。しかし、アグリゲータ10の判断部12aは、ある時間帯に(具体的には17時〜18時)に、電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断している。第4の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40aの運転指令が入力されている。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第4の時間帯に、暖房装置20が以下の動作を行うような制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
図5に示した第5の時間帯は、17時〜18時である。図4に示したように、第5の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受けている。第5の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40aの運転指令が入力されている。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第5の時間帯に、暖房装置20が以下の動作を行うような制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
図5に示した第6の時間帯は、19時〜22時である。図4に示したように、第6の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力調整要求を受けていない。第5の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40a,40bの少なくとも一方の運転指令が入力されている。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第2の時間帯と同様の制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
図5に示した第7の時間帯は、23時である。図4に示したように、第7の時間帯には、アグリゲータ10は管理装置2aから電力調整要求を受けていない。しかし、アグリゲータ10の判断部12aは、ある時間帯に(具体的には翌1時〜3時)に、電力使用量の促進を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断している。第7の時間帯には、図示しないリモコンに、暖房ユニット40a,40bの運転指令は入力されていない。この時、アグリゲータ10の制御部12は、第5の時間帯と同様の制御指令を生成し、コントローラ21に送信する。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100は、以下のような特徴を有する。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100は、設備装置としての暖房装置20と、アグリゲータ10及びコントローラ21からなる制御装置200と、を備える。暖房装置20は、電気を使う熱源機器としての室外機30、二次側機器としての暖房ユニット40a,40b、及び循環路としての水媒体回路80を有する。暖房ユニット40a,40bは、室外機30の熱を利用する。水媒体回路80は、室外機30の熱を暖房ユニット40a,40bに搬送するための水媒体を内部で循環させる。制御装置200は、上位側から電力調整要求を受け、電力調整要求に応じて暖房装置20を制御する。水媒体回路80は、水媒体を蓄える蓄熱タンク60と、切替手段としての三方弁61a,61b及び第2ポンプ64、を有する。三方弁61a,61bは、蓄熱タンク60に水媒体が流れる第1状態と、蓄熱タンク60に水媒体が流れない第2状態とを切り替える。第2ポンプ64は、蓄熱タンク60に水媒体が流れる第3状態と、蓄熱タンク60に水媒体が流れない第4状態とを切り替える。制御装置200は、三方弁61a,61b及び第2ポンプ64を切り替える切替制御部として、三方弁制御部23a及び第2ポンプ制御部23dをそれぞれ有する。三方弁制御部23a及び第2ポンプ制御部23dのそれぞれは、電力調整要求を基に、三方弁61a,61及び第2ポンプ64を切り替える。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100は、三方弁制御部23aは、制御装置200が電力調整要求を受けている場合に第1状態になるように切替手段を切り替え、制御装置200が電力調整要求を受けていない場合に第2状態になるように切替手段を切り替える。また、第2ポンプ制御部23dは、制御装置200が電力調整要求を受けている場合に第3状態になるように切替手段を切り替え、制御装置200が電力調整要求を受けていない場合に第4状態になるように切替手段を切り替える。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100では、制御装置200は、制御装置200が所定期間に電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する判断部12aを更に有する。第2ポンプ制御部23dは、判断部12aが、制御装置200が所定期間に電力使用量の促進を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断する場合に、蓄熱タンク60の蓄熱量を減少させるために、第3状態になるように第2ポンプ64を運転させる。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100では、制御装置200は、熱源機器制御部としての室外機制御部23bと、二次側機器制御部としての暖房ユニット制御部23eと、を更に備える。室外機制御部23bは、室外機30の稼動/停止を制御する。暖房ユニット制御部23eは、暖房ユニット40a,40bの稼動/停止を制御する。判断部12aが、制御装置200が所定期間に電力使用量の促進を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断し、かつ、暖房ユニット40a,40bが停止している場合に、室外機制御部23bは、室外機30を稼動させない。また、この場合に、暖房ユニット制御部23eは、停止中の暖房ユニット40a,40bを稼動させる。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100では、制御装置200は、判断部12aと、熱源機器制御部としての室外機制御部23bと、を更に有する。判断部12aは、制御装置200が所定期間に電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する。室外機制御部23bは、室外機30の稼動/停止を制御する。判断部12aが、制御装置200が所定期間に電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断する場合であって、かつ、暖房ユニット40a,40bが停止している場合に、切替制御部としての三方弁制御部23aは、第1状態になるように三方弁61a,61bを切り替える。また、その場合に、室外機制御部23bは、室外機30を稼動させ、蓄熱タンク60の蓄熱量を増加させる。
本実施形態のデマンドレスポンスシステム100では、制御装置200は、コントローラ21と、アグリゲータ10と、を含む。コントローラ21は、複数の暖房装置20それぞれに設けられ、暖房装置20それぞれを制御する。アグリゲータ10は、複数のコントローラ21を統括して制御する。
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、互いに矛盾しない範囲で、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。
上記実施形態では、暖房装置20の主な熱源である室外機30を熱源機器の一例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電気ヒータ52を熱源機器の一例と考え、上記実施形態のように動作させた場合にも、上記実施形態と同様の特徴が得られる。
上記実施形態では、三方弁61a,61bと、第2ポンプ64と、を切替手段の一例として説明したが、これに限定されるものではなく、他の構成を切替手段として利用しても良い。例えば、デマンドレスポンスシステムは、水媒体回路80に複数の電磁弁が設けられ、電磁弁の開閉が制御されることで、蓄熱タンク60に水媒体が流れる状態と、蓄熱タンク60に水媒体が流れない状態とが切り替えられるよう構成されてもよい。
上記実施形態では、図5における第7の時間帯のように、判断部12aが、アグリゲータ10が所定期間に電力使用量の促進を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断した場合であって、かつ、暖房負荷が無い場合(暖房ユニット40a,40bの停止中)に、蓄熱タンク60を熱源として暖房ユニット40a,40bの暖房運転を行っているがこれに限定されるものではない。
上記実施形態では、図5における第3の時間帯のように、判断部12aが、アグリゲータ10が所定期間に電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受ける可能性があると判断した場合であって、かつ、暖房負荷が無い場合(暖房ユニット40a,40bの停止中)に、室外機30を熱源として蓄熱タンク60の蓄熱量を増加させているが、これに限定されるものではない。
上記実施形態では、図5の第2の時間帯(朝7時〜8時)には、図4のように電力調整要求を受けていないが、アグリゲータ10が、この時間に電力使用量の抑制を要求する電力調整要求を受けると仮定する。
上記実施形態では、アグリゲータ10が判断部12aを有しているが、各コントローラ21が、判断部12aの機能を有していてもよい。また、上記実施形態では、アグリゲータ10の制御部12は、判断部12aの判断を用いてコントローラ21の制御指令を生成しているが、これに限定されるものではなく、制御部23の各機能部23a〜23eに対する制御指令の内容は、コントローラ21の制御部23が決定してもよい。
12a 判断部
20 暖房装置(設備装置)
21 コントローラ
23a 三方弁制御部(切替制御部)
23b 室外機制御部(熱源機器制御部)
23c 室内機制御部(熱源機器制御部)
23d 第2ポンプ制御部(切替制御部)
23e 暖房ユニット制御部(二次側機器制御部)
30 室外機(熱源機器)
40a,40b 暖房ユニット(二次側機器)
53 電気ヒータ(熱源機器)
60 蓄熱タンク
60a 蓄熱タンク温度センサ(温度検出器)
61a,61b 三方弁(切替手段)
64 第2ポンプ(切替手段)
80 水媒体回路(循環路)
100 デマンドレスポンスシステム
200 制御装置
Claims (9)
- 電気を使う熱源機器(30,53)、前記熱源機器の熱を利用する二次側機器(40a,40b)、及び、前記熱源機器の熱を前記二次側機器に搬送するための熱媒体を内部で循環させる循環路(80)、を有する設備装置(20)と、
上位側から電力調整要求を受け、前記電力調整要求に応じて前記設備装置を制御する制御装置(200)と、
を備え、
前記循環路は、熱媒体を蓄える蓄熱タンク(60)と、前記蓄熱タンクに熱媒体が流れる第1状態と前記蓄熱タンクに熱媒体が流れない第2状態とを切り替える切替手段(61a,61b,64)と、を有し、
前記制御装置は、前記切替手段を切り替える切替制御部(23a,23d)を有し、
前記切替制御部は、前記電力調整要求を基に、前記切替手段を切り替える、
デマンドレスポンスシステム(100)。 - 前記切替制御部は、前記制御装置が前記電力調整要求を受けている場合に前記第1状態になるように前記切替手段を切り替え、前記制御装置が前記電力調整要求を受けていない場合に前記第2状態になるように前記切替手段を切り替える、
請求項1に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、前記制御装置が第1期間に前記電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する判断部(12a)を更に有し、
前記切替制御部(23d)は、前記判断部が、前記制御装置が前記第1期間に電力使用量の促進を要求する前記電力調整要求を受ける可能性があると判断する場合に、前記蓄熱タンクの蓄熱量を減少させるために、前記第1状態になるように前記切替手段(64)を切り替える、
請求項2に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、前記熱源機器の稼動/停止を制御する熱源機器制御部(23b,23c)を更に有し、
前記熱源機器制御部は、前記判断部が、前記制御装置が前記第1期間に電力使用量の促進を要求する前記電力調整要求を受ける可能性があると判断し、かつ、前記二次側機器が稼動している場合に、前記熱源機器を停止する、
請求項3に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、前記熱源機器の稼動/停止を制御する熱源機器制御部(23b,23c)と、前記二次側機器の稼動/停止を制御する二次側機器制御部(23e)と、を更に有し、
前記判断部が、前記制御装置が前記第1期間に電力使用量の促進を要求する前記電力調整要求を受ける可能性があると判断し、かつ、前記二次側機器が停止している場合に、
前記熱源機器制御部は、前記熱源機器を稼動させず、
前記二次側機器制御部は、停止中の前記二次側機器を稼動させる、
請求項3に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、前記制御装置が第2期間に前記電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する判断部(12a)と、前記熱源機器の稼動/停止を制御する熱源機器制御部(23b,23c)と、を更に有し、
前記判断部が、前記制御装置が前記第2期間に電力使用量の抑制を要求する前記電力調整要求を受ける可能性があると判断する場合であって、かつ、前記二次側機器が停止している場合に、
前記切替制御部(23a)は、前記第1状態になるように前記切替手段(61a,61b)を切り替え、
前記熱源機器制御部は、前記熱源機器を稼動させ、前記蓄熱タンクの蓄熱量を増加させる、
請求項2に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、前記制御装置が第3期間に前記電力調整要求を受ける可能性があるか否かを判断する判断部(12a)と、前記熱源機器の稼動/停止を制御する熱源機器制御部(23b,23c)と、を更に有し、
前記判断部が、前記制御装置が前記第3期間に電力使用量の促進を要求する前記電力調整要求を受ける可能性がないと判断する場合であって、かつ、前記二次側機器が停止している場合に、
前記切替制御部(23a)は、前記第1状態になるように前記切替手段(61a,61b)を切り替え、
前記熱源機器制御部は、前記熱源機器を稼動させ、前記蓄熱タンクの蓄熱量を増加させる、
請求項2に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記蓄熱タンクは、前記蓄熱タンク内の前記熱媒体の温度を測定する温度検出器(60a)を有し、
前記切替制御部は、前記制御装置が電力消費量の抑制を要求する前記電力調整要求を受けている場合であっても、前記温度検出器で検出された温度が所定範囲を外れる場合には、前記第2状態になるように前記切替手段を切り替える、
請求項2に記載のデマンドレスポンスシステム。 - 前記制御装置は、複数の前記設備装置それぞれに設けられ、前記設備装置それぞれを制御するコントローラ(21)と、複数の前記コントローラを統括して制御するアグリゲータ(10)と、を含む、
請求項1から8のいずれか1項に記載のデマンドレスポンスシステム。
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