JP2015010783A - 給湯制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態1について説明する。
集合住宅(15)の配電系統(20)について説明する。この配電系統(20)には、受変電設備(21)が設けられている。この配電系統(20)において、受変電設備(21)は、幹線(22)を介して商用電源(10)に接続され、支線(23)を介して各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)に接続される。また、受変電設備(21)は、共用部(16)に設置された電気器具(例えば、廊下の照明器具など)にも接続される。受変電設備(21)は、商用電源(10)から高圧(例えば6600ボルト)の電力を受電し、受電した高圧電力を100ボルト又は200ボルトにまで降圧して各住戸(15a,15b,…)へ供給する。各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)には、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)(例えば、空調機、冷蔵庫、洗濯機、電磁調理器、照明器具など)が接続される。
本実施形態の給湯制御システム(40)は、集合住宅(15)の外部に設置された中央サーバ(41)と、集合住宅(15)に設置された基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)とを備えている。基幹電力量計(42)は、集合住宅(15)に一つだけ設置されている。一方、個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)に一つずつ設置されている。基幹電力量計(42)と各個別電力量計(43a,43b,…)は、インターネット等の通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。また、各住戸(15a,15b,…)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)も、通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。
図3に示すように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(70)と、貯湯タンク(75)とを備えている。
ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転中には、圧縮機(71)とポンプ(77)とが作動する。
給湯制御システム(40)の運転制御部(50)が行う制御動作について、図4〜7を適宜参照しながら説明する。
記憶部(51)は、運転制御部(50)が制御動作を行う際に必要な各主のデータを記憶する。
消費電力量予測部(52)は、所定の消費電力量を予測する予測動作を行う。具体的に、消費電力量予測部(52)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の消費電力量の合計値Wo(n)を、現時点から24時間先の時点までの各評価時間帯(30分間)毎に予測する。つまり、例えば現在が0時数分前であったとすると、消費電力量予測部(52)は、当日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯の合計値Wo(n)を予測する。図4は、消費電力量予測部(52)が0時を基点として予測を行った結果を示すグラフである。
数式1は、過去の“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”を重回帰分析することによって得られた予測式である。数式1のa(n), b(n), c(n)は、各評価時間帯について予め定められた係数である。数式1のC(n)は、日特性(その日の特性)を示す値であり、例えば、“休日の前日”と“休日”と“平日の前日”とでは異なる値となる。数式1のN(n)は、切片である。
上限電力量決定部(53)は、上限電力量Wuを決定する上限設定動作を行う。この上限電力量決定部(53)の動作は、上述した消費電力量予測部(52)の動作が終了した後に行われる。
まず、補正部(58)は、記憶部(51)に記憶された過去の予測電力量y(n)(即ち、消費電力量予測部(52)で予測された、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の合計値)と、記憶部(51)に記憶された実績値Wo(n)(即ち、基幹電力量計(42)と個別電力量計(43a,43b,…)の計測値に基づいて算出された、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…))の実際の消費電力量の合計値)とに基づいて、過去に予測した予測電力量(y(n))の誤差を示す指標を算出する。
数式2において、y’(n)は、補正部(58)によって補正された後の予測電力量(nは評価時間帯番号)であり、Aは標準偏差σ(n)に乗じられる係数である。
沸き上げ台数決定部(54)は、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する決定動作を行う。この沸き上げ台数決定部(54)の動作は、上述した上限電力量決定部(53)の動作が終了した後に行われる。
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を個別に算出する動作(蓄熱量算出動作)を行う。蓄熱量算出部(55)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値を取得し、取得した温度センサ(80〜85)の計測値に基づいて、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に蓄えられた温熱量を算出する。
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)について、それぞれの貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)を個別に算出する。
沸き上げ対象選定部(56)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ動作を行う。この沸き上げ対象選定部(56)の動作は、沸き上げ台数決定部(54)の動作と蓄熱量算出部(55)の動作とが終了した後に行われる。
運転指令部(57)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ対象選定部(56)が沸き上げ運転の対象に選んだものに対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。上記の例の場合、運転指令部(57)は、沸き上げ対象選定部(56)が選んだ28台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、指令信号を出力する。運転指令部(57)が出力した指令信号は、通信回線(30)を通じて対象となるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)へ送られる。
実施形態1によれば、上限電力量Wuと、評価時間帯毎の予測電力量との差に基づいて、沸き上げ運転を行うヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定している。このため、対象エリア(15)に供給される電力量が上限電力量Wuを上回ることを回避しつつ、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)で沸き上げ運転を行うことができる。
本発明の実施形態2について説明する。
上記実施形態1及び2の変形例に係る給湯制御システム(40)について説明する。変形例に係る給湯制御システム(40)は、上述した実施形態と消費電力量予測部(52)及び補正部(58)の構成が異なる。
数式3において、y’(n)は、補正部(58)によって補正された後の予測電力量(nは評価時間帯番号)であり、Aは標準偏差σa(n)に乗じられる係数である。このように、変形例では、過去の複数の実績値Wo(n)の平均値である予測電力量y(n)に、過去の複数の実績値Wo(n)の標準偏差σa(n)に所定の係数Aを乗じたものを加算する補正が行われる。つまり、変形例では、過去の実績値Wo(n)のばらつきが大きければ大きいほど、予測電力量y(n)を大きくする補正が行われる。この結果、その後の決定動作において、沸き上げ運転が実行されるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数が過剰に多くなることを防止でき、ひいては対象エリア(15)に供給される電力量が上限電力量Wuを上回ってしまうことを防止できる。
上記実施形態1に係る補正部(58)は、予測電力量y(n)に対し、標準偏差σ(n)に係数Aを乗じた値を加えて補正を行っている。また、上記変形例に係る補正部(58)は、予測電力量y(n)に対し、標準偏差σa(n)に係数Aを乗じた値を加えて補正を行っている。この係数Aは、入力部の入力操作によって変更可能な変動値であってもよい。
15 集合住宅(対象エリア)
40 給湯制御システム
42 基幹電力量計(計測部)
43a,43b,… 個別電力量計(計測部)
52 予測部(消費電力量予測部)
53 決定部(沸き上げ台数決定部)
58 補正部
60a,60b,… ヒートポンプ給湯器
65a,65b,… 電気器具
75 貯湯タンク
Claims (6)
- 所定の対象エリア(15)に設置され、それぞれが貯湯タンク(66)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する給湯制御システムであって、
上記対象エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を予測値として算出する予測部(52)と、
上記予測部(52)で算出した過去の予測値の誤差を示す指標を算出し、該指標に基づいて該予測部(52)で算出した予測値を補正する補正部(58)と、
上記所定の基準電力量と上記補正部(58)で補正した後の予測値との差に基づいて、上記対象エリア(15)の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を行うヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する決定部(54)と
を備えていることを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項1において、
上記補正部(58)は、上記予測部(52)で算出した所定の時間帯毎の過去の誤差を示す指標をそれぞれ算出し、上記予測部(52)で算出した所定の時間帯の予測値を、該時間帯に対応する上記指標に基づいて補正するように構成されている
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項1又は2において、
上記対象エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を実績値として計測する計測部(42,43a,43b)を備え、
上記補正部(58)は、上記計測部(42,43a,43b)で計測した複数の過去の実績値と、上記予測部(52)で算出した複数の過去の予測値との差の平均値μを上記指標として算出し、上記予測部(52)で算出した予測値に該指標を加算する補正を行うように構成されている
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項3において、
上記補正部(58)は、上記計測部(42,43a,43b)で計測した複数の過去の実績値と、上記予測部(52)で算出した複数の過去の予測値との差の平均値μ及び標準偏差σを上記指標として算出し、上記予測部(52)で算出した予測値に、上記平均値μと上記標準偏差σに所定の係数Aを乗算したものを加算する補正を行うように構成されている
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項1又は2において、
上記対象エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を実績値として計測する計測部(42,43a,43b)を備え、
上記予測部(52)は、上記計測部(42,43a,43b)で計測した過去の複数の実績値に基づき上記予測値を算出するように構成され、
上記補正部(58)は、上記計測部(42,43a,43b)で計測した複数の実績値の標準偏差σaに所定の係数Aを乗じたもの上記指標として算出し、上記予測部(52)で算出した予測値に該指標を加算する補正を行うように構成されている
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項4又は5において、
上記補正部(58)は、上記対象エリア(15)の全体の消費電力量が所定の閾値を越えると、上記係数Aを増大させる補正を行うように構成されている
ことを特徴とする給湯制御システム。
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