JP2015154580A - デマンド制御装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】居住空間の快適性の低下を抑止しつつ所定の計測期間内における目標需要電力量を超えないように低電力運転による空調制御を行う。【解決手段】デマンド時限前半で室内機７をグループ毎に最小遮断時間、遮断運転させることでグループ毎に削減可能電力量を求める削減可能電力量推測部３６１と、デマンド時限前半経過後、使用電力量予測部３４により予測された使用電力量が目標需要電力量を超えている場合、その超える分の電力量を各ゾーンに配分し、各ゾーンにおいて、その配分した電力量を各グループに均等に配分し、各グループの削減可能電力量に基づき、配分した電力量を削減させるために各グループを遮断運転させるときの各グループの遮断時間を算出する削減電力量決定部３６２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、デマンド制御装置及びプログラム、特に間欠遮断運転を利用した空調制御に関する。

電力会社との間でデマンド契約している企業では、最大需要電力（デマンド値）を超えないようにデマンド管理を行っている。最大需要電力を超えないようにデマンド時限（例えば３０分間）内における使用電力量（積算値）を削減するためには、電気設備を低電力により運転させる必要があるが、そのための一手法として空調室内機の間欠遮断運転又はローテーション運転（以下、「間欠遮断運転」と総称）と呼ばれる手法がある。間欠遮断運転というのは、複数の室内機を常に同時に運転するのでなく一定期間順番に停止させる、いわゆる間引き運転を行うことで使用電力量の削減を図る空調制御方式である。

例えば、特許文献１では、デマンド時限内における初期の期間の使用電力量を当該デマンド時限のＮ時間前に計測した外気温や日射量などの外的な要因を考慮して算出し、その算出した使用電力量から同じデマンド時限内における残りの時間の使用電力量を予測し、そして、そのデマンド時限内における使用電力が最大需要電力を超えることが予測された場合、削減すべき電力量を算出し、その算出した削減目標とする電力量に基づき電気機器における遮断時間を求める技術が提案されている。

特許第４５５２１１９号明細書 特開２００８−１７０１４１号公報

しかしながら、特許文献１では、使用電力量を予測する際に外気温や日射量などの外的な要因を考慮しているものの、削減すべき電力量の算出式には定数が用いられている。また、デマンド時限のＮ時間前に計測した日射量等が用いられている。また、在室人数によっても設定すべき室内温度が変わってくる。このように、特許文献１においては、天気等の外部の状況また室内の状況が刻々と変わる場合には誤差が生じやすく、必ずしも快適な室内環境が維持された状態で間欠遮断運転制御が行われているわけではない。

本発明は、居住空間の快適性の低下を抑止しつつ所定の計測期間内における目標需要電力量を超えないように低電力運転による空調制御を行うことを目的とする。

本発明に係るデマンド制御装置は、１又は複数の室内機が属するグループ単位に低電力運転させる低電力運転制御を行う空調制御手段と、デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内において、各グループを個別に所定の計測単位時間、低電力運転させたときに削減された電力量から求めた電力を、当該グループの削減可能電力と推測する推測手段と、当該デマンド時限の終了時点における使用電力量を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された使用電力量がデマンド時限に予め設定された目標需要電力量を超える場合、目標需要電力量を超えないようにするために削減する電力量を目標削減電力量として算出し、その目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎の目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出する算出手段と、を有し、前記空調制御手段は、当該デマンド時限の前記所定の計測期間経過後から終了時点までの間で、前記算出手段によりグループ毎に算出された低電力運転時間、当該グループを低電力運転させるものである。

また、１又は複数のグループに属する前記室内機が接続されたインバータ方式の室外機に取り付けられ、当該室外機の使用電力を計測する使用電力計測手段を有し、前記推測手段は、いずれかのグループが低電力運転されているときに当該グループに属する前記室内機を接続する前記室外機に取り付けられた前記使用電力計測手段により計測された使用電力に基づき当該グループの削減可能電力量を推測するものである。

また、前記推測手段は、いずれかのグループが低電力運転されているときに当該グループに属する前記室内機が接続された前記室外機のコンプレッサの運転周波数から当該グループの使用電力を推測し、その推測した使用電力に基づき当該グループの削減可能電力量を推測するものである。

また、前記推測手段は、前記室外機の運転周波数と使用電力の実績情報に基づき相関モデルを生成し、この相関モデルから当該グループの使用電力量を推測するものである。

また、前記算出手段は、算出した目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに均等に配分するものである。

また、前記算出手段は、前記室内機が設置場所に基づき複数にグループ化され、各グループが複数の領域のいずれかに割り当てられている場合、前記目標削減電力量を各領域に配分し、その各領域に配分された目標削減電力量を当該領域に割り当てられた各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎の目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出するものである。このように、計算することで、熱負荷の高い領域の低電力運転時間を短時間とすることが可能になる。

また、前記算出手段は、前記目標削減電力量を各領域に均等に配分するものである。

本発明に係るプログラムは、デマンド制御装置に搭載されたコンピュータを、１又は複数の室内機が属するグループ単位に低電力運転させる低電力運転制御を行う空調制御手段、デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内において、各グループを個別に所定の計測単位時間、低電力運転させたときに削減された電力量から求めた電力を、当該グループの削減可能電力と推測する推測手段、当該デマンド時限の終了時点における使用電力量を予測する予測手段、前記予測手段により予測された使用電力量がデマンド時限に予め設定された目標需要電力量を超える場合、目標需要電力量を超えないようにするために削減する電力量を目標削減電力量として算出し、その目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出する算出手段、として機能させ、前記空調制御手段は、当該デマンド時限の前記所定の計測期間経過後から終了時点までの間で、前記算出手段によりグループ毎に算出された低電力運転時間、当該グループを低電力運転させるものである。

本発明によれば、各空調空間の快適性の低下を抑止しつつ目標需要電力量を超えないように低電力運転による空調制御を行うことができる。

本発明に係るデマンド制御装置の一実施の形態を有するビル管理システムの全体構成及びブロック構成を示す図である。 実施の形態１におけるデマンド制御装置を形成するコンピュータのハードウェア構成図である。 実施の形態１における空調設備情報記憶部に記憶される空調設備情報のデータ構成の一例を示す図である。 実施の形態１におけるデマンド制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１における空調分推定削減電力予測処理を示すフローチャートである。 実施の形態１における空調遮断運転処理を示すフローチャートである。 実施の形態１においてデマンド時限の前半で遮断運転を実行したときの使用電力の遷移を示す図である。 実施の形態１においてデマンド時限の前半で遮断運転を実行したときに室外機の運転周波数の遷移を示す図である。 実施の形態１において室外機の運転周波数と電力との関係を示す近似モデルを表す図である。 実施の形態１においてデマンド時限の前半で遮断運転を実行したときの室外機の周波数を図７の近似モデルを用いて推定した電力を示した図である。 実施の形態２における空調遮断運転処理を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るデマンド制御装置の一実施の形態を有するビル管理システムの全体構成及びブロック構成を示す図である。図１には、環境情報計測部３、デマンド制御装置３０、空調コントローラ４、使用電力計測部５、照明コントローラ８及びその他電気設備９がそれぞれネットワーク１に接続された構成が示されている。各機器３〜５，８，９，３０は、ネットワーク１を介してデータや制御、指示等の情報を授受する。環境情報計測部３は、管理対象のビルを取り巻く環境を表す情報を計測により取得する手段であり、各種センサ等により実現される。本実施の形態は、デマンド管理対象の電気設備のうち空調設備に適合した技術であるが、空調に関する環境情報として、特に空調設備に係る熱負荷の変動要因となる情報として、環境情報計測部３は、例えば外気温、日射量等を収集する。デマンド制御装置３０は、ビル管理システム全体を管理するビル管理サーバに含まれ、接続された電力量計２による計測値等に基づきデマンド管理を行うために用いる主要な制御装置であり、本実施の形態において特徴的な空調制御を行う装置である。もちろん、デマンド制御装置３０をビル管理サーバに含めることなく別装置として構成してもよい。空調コントローラ４は、デマンド制御装置３０による制御のもと、接続された空調設備の動作制御を行うコントローラである。本実施の形態における空調コントローラ４には、２台の室外機６が接続されている。使用電力計測部５は、使用電力計測手段として設けられ、取り付けられた室外機６における使用電力を計測する電力計により実現される。本実施の形態では、室外機Ａのみに使用電力計測部５が取り付けられているものとする。照明コントローラ８は、ビルに設置された照明８１の制御を行う。その他電気設備９は、空調設備、照明設備以外の電気を消費する設備である。

ビル内の居住空間に設置された複数の室内機７はそれぞれ、室外機６に接続される。本実施の形態では、各室内機のグループは、例えば同じフロアの北側、南側等日射量や外気温等によって室温の変化が異ってくる領域に割り当てられることがある。本実施の形態における室内機７は、図１に示したように２つの領域(以下、「ゾーン」と称する)Ａ，Ｂのいずれかに含まれ、また、各ゾーンＡ，Ｂにおいてそれぞれ２つのグループＡ１，Ａ２及びグループＢ１，Ｂ２に分類されている。グループは、間欠遮断運転を行う単位である。本実施の形態では、低電力運転の一例として間欠遮断運転制御を行う場合を例にして説明する。ここで、間欠遮断運転というのは、本実施の形態における遮断運転と同義であり、室内機７（のグループ）を、停止又は送風等の運転により低負荷（低電力）運転することをいう。なお、低負荷（低電力）運転というのは、室外機６を完全に停止させた運転に限定する必要はなく、サーモオフや温度変更により、通常より低電力で運転させる場合も含む。

なお、図１に示した空調コントローラ４、空調コントローラ４に接続する室外機６、各室外機６に接続した室内機７の各台数、また、ゾーン及びゾーンに含まれるグループの数、グループ及びグループに含まれる室内機７の数は、それぞれ一例であって、この数に限定する必要はない。

図２は、本実施の形態におけるデマンド制御装置３０を形成するコンピュータのハードウェア構成図である。本実施の形態においてデマンド制御装置３０を形成するコンピュータは、従前から存在する汎用的なハードウェア構成で実現できる。すなわち、コンピュータは、図２に示したようにＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４を接続したＨＤＤコントローラ１５、入力手段として設けられたマウス１６とキーボード１７、及び表示装置として設けられたディスプレイ１８をそれぞれ接続する入出力コントローラ１９、通信手段として設けられたネットワークコントローラ２０を内部バス２１に接続して構成される。

空調コントローラ４には、入出力コントローラ１９に接続されたマウス等の構成は常設されていないかもしれないが、コンピュータが内蔵されていることから図２と同様の構成を有している。

図１に戻り、本実施の形態におけるデマンド制御装置３０は、環境情報収集部３１、電力データ収集部３２、周波数データ収集部３３、使用電力量予測部３４、情報送信部３５、デマンド制御管理部３６、空調設備情報記憶部３７、周波数特性情報記憶部３８、実績情報記憶部３９及びデマンド遮断リスト４０を有している。なお、デマンド制御装置３０として従前から搭載された機能を実現するものの、本実施の形態において説明に用いない構成要素については図１から省略している。

環境情報収集部３１は、取得手段として設けられ、環境情報計測部３により計測された環境情報をネットワーク１を介して収集する。電力データ収集部３２は、使用電力計測部５により計測された使用電力をネットワーク１を介して収集する。室外機６は、ヒートポンプ式の空調機で圧縮機（コンプレッサ）を回転させて冷暖房を行う。この際、コンプレッサの運転周波数を記録する。周波数データ収集部３３は、室外機６の運転周波数データを空調コントローラ４及びネットワーク１を介して収集する。使用電力量予測部３４は、予測手段として設けられ、電力量計２による計測値を入力し、またデマンド時限内においてデマンド時限開始時点から現時点までの間の使用電力量の実績から当デマンド時限の終了時点における使用電力量を予測する。その予測使用電力量の計算方法は従前と同じでよい。使用電力量予測部３４は、基本的には当該室外機の運転周波数と電力との相関関係に基づき使用電力量を予測する。運転周波数と電力との相関関係を示すデータとして、例えばカタログ値を使ってもよい。情報送信部３５は、空調設備の低電力運転のみでは目標需要電力以下での電力使用が困難な場合等デマンド制御装置３０におけるデマンド制御に関する状況をビル管理サーバに通知する。

デマンド制御管理部３６は、削減可能電力量推測部３６１及び削減電力量決定部３６２を有し、他の構成要素３１〜３５の動作制御を行いながら空調制御等の全体制御を行うことでデマンド管理を行う。本実施の形態におけるデマンド制御管理部３６は、空調制御手段として設けられ、１又は複数の室内機７が属するグループ単位に遮断運転させる間欠遮断運転制御を行う。また、削減可能電力量推測部３６１は、推測手段として設けられ、デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内において、各グループを個別に所定の遮断単位時間、遮断運転させたときに削減された電力量から求めた電力を、当該グループの削減可能電力と推測する。削減電力量決定部３６２は、算出手段として設けられ、使用電力量予測部３４により予測された使用電力量がデマンド時限に予め設定された目標需要電力量を超える場合、目標需要電力量を超えないようにするために削減する電力量を目標削減電力量として算出し、その目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力量に基づき、配分したグループ毎目標削減電力量を削減するための遮断時間を算出する。本実施の形態では、予め設定された配分基準として、目標削減電力量を各グループに均等に配分する場合を例にして説明する。

周波数特性情報記憶部３８には、いずれかのグループが遮断運転されているときに当該グループに属する室内機７を接続する室外機６の運転周波数から当該グループの使用電力量を推測する際に用いる周波数特性情報が記憶されている。周波数特性情報は、カタログ値等によって予め設定されていてもよいし、実績値から学習して設定してもよい。学習して設定する一例として、例えば、室外機Ａで計測する電力と運転周波数との関係によりカタログ値を補正することで生成したモデル（図７）を使用してもよい（室外機Ａと室外機Ｂが同一機種の場合、利用できる）。周波数特性情報については動作の説明の際に合わせて説明する。実績情報記憶部３９には、電力使用に関する実績情報が蓄積されている。具体的には、電力を使用した日時、当該日時における各室外機６の使用電力（ｋＷ）及び外気温、日射量等の環境情報が蓄積される。

図３は、本実施の形態における空調設備情報記憶部３７に記憶される空調設備情報のデータ構成の一例を示す図である。空調設備情報には、空調設備におけるゾーン、室外機６、グループ及び室内機７の対応関係に加えて、室外機６に電力計（使用電力計測部５）の取付の有無を設定する「電力計」及び削減可能電力量推測部３６１により推測された削減可能電力量を格納するための「削減可能電力量」の各項目が含まれる。図３に示した空調設備情報は、図１に示した機器構成に基づき各項目値が設定されている。

空調設備情報記憶部３７が空調に限定した設備情報を記憶するのに対し、デマンド遮断リスト４０には、空調以外の設備に関する設備情報が含まれている。データ構成は、設備の特性に依存するが、各設備が設置されるゾーン、所属するグループ、削減可能電力量、遮断優先度等が含まれる。

デマンド制御装置３０における各構成要素３１〜３６は、デマンド制御装置３０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵ１１で動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、各記憶部３７〜４０は、デマンド制御装置３０に搭載されたＨＤＤ１４にて実現される。あるいは、ＲＡＭ１３又は外部にある記憶手段をネットワーク１経由で利用してもよい。

また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵがプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。

次に、本実施の形態におけるデマンド制御処理について図４Ａ乃至図４Ｃに示したフローチャートを用いて説明する。本実施の形態では、デマンド時限として３０分間の場合を例にして説明するが、３０分間に限定するものではない。また、本実施の形態では、当該デマンド時限における平均使用電力が最大需要電力（デマンド値）を超えない使用電力量を目標需要電力量と想定して説明する。なお、目標需要電力は、目標需要電力量をデマンド時限で除算して算出される電力値である。

本実施の形態におけるデマンド制御処理に含まれる空調制御処理では、最初に各デマンド時限において目標需要電力を超えないように空調制御を行うために、空調設備において削減可能な電力を推測する空調分推定削減電力予測処理を実施する（ステップ１１０）。この処理について図４Ｂ及び図５を用いて説明する。

本実施の形態における空調制御処理では、各デマンド時限において目標需要電力を超えないように空調制御を行うために、デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内においてグループ個々に所定の遮断単位時間（計測単位時間）、遮断運転（低電力運転）させて、そのときに削減された電力量を当該グループの削減可能電力量として記録しておくようにする。この処理を図５を用いて詳述する。なお、電力計の取付の有無によって図４Ｂのステップ１１５における削減可能電力を推測する処理の内容が異なってくるが、それ以外の処理については各グループに対して同じ処理を実施すればよいので、ここではグループＡ１に着目して説明する。

図５では、デマンド時限におけるグループＡ１，Ａ２の使用電力を示している。使用電力量予測部３４は、常時動作し、デマンド時限内における微小時間の増加使用電力量からデマンド時限終了時点における使用電力量を定周期的に予測している。デマンド制御管理部３６は、使用電力量予測部３４により予測されたデマンド時限終了時点における使用電力量が目標需要電力量を超えたときに図示しない警報手段により警報を出力させるように動作制御する。但し、デマンド時限の開始当初は、その警報を抑止するよう警報動作を制御する。図５における警報ロック期間というのは、その警報を抑止する期間であり、本実施の形態では、前述した所定の計測期間をこの警報ロック期間に対応付ける。本実施の形態では、所定の計測期間をデマンド時限の前半１５分と設定している。もちろん、１５分と限定する必要はなく、グループの数等によって適宜増減させてよい。また、所定の計測期間を警報ロック期間と別個に設定してもよい。このデマンド時限前半に設定された警報ロック期間において、本実施の形態では次の空調分推定削減電力予測処理を行う。

デマンド制御管理部３６は、まず予測処理の実行条件が成立しているか否かを判断する。予測処理の実行条件としては、例えば、デマンド時限が目標需要電力量を明らかに超えない時間帯に設定されている場合等である。なお、デマンド時限後半でも本処理を実行する必要はない。

予測処理の実行条件が成立していない場合（ステップ１１１でＮ）、デマンド制御管理部３６は、本処理を終了させる。予測処理の実行条件が成立している場合（ステップ１１１でＹ）、デマンド制御管理部３６は、遮断対象グループが設定された遮断対象グループリストを参照して遮断運転の対象として設定されているグループを特定する（ステップ１１２）。なお、遮断運転の対象として設定されているグループか否かを示す情報を空調設備情報に含めるようにしてもよい。ここでは、図１に示したグループＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が特定されたものとして説明する。デマンド制御管理部３６は、遮断対象グループを特定すると、各グループに対し順次以下の処理を実施する。

なお、全てのグループを遮断運転の対象とする場合、ステップ１１２を、ステップ１１５における削減可能電力量の推測処理の対象とするグループを特定する処理としてもよい。この場合、ステップ１１２において削減可能電力量の推測処理の対象として特定されなかったグループに対する削減可能電力量は、例えば過去に実施した削減可能電力量の推測処理の結果をログファイルに記録しておき、そのログファイルから当該グループの削減可能電力量（例えば、最近の処理結果）を読み出し初期値として設定し、空調設備情報記憶部３７に記録するようにしてもよい。

処理を実施していないいずれかのグループを選択すると（ステップ１１３）、デマンド制御管理部３６は、当該グループを最小遮断時間（ΔＴ）、遮断運転するよう空調コントローラ４に指示する。空調コントローラ４は、この指示に従い、指示されたグループに属する室内機７を遮断運転させ、その後復帰させる（ステップ１１４）。最小遮断時間（ΔＴ）というのは、室内機７を一旦停止させた後に復帰させるまでに最小限要する時間である。本実施の形態において、遮断運転というのは、前述したように室内機７（のグループ）を、停止又は送風等の運転により低負荷（低電力）運転することをいう。なお、低負荷（低電力）運転というのは、室外機６を完全に停止させた運転に限定する必要はなく、サーモオフや温度変更により、通常より低電力で運転させる場合も含む。

図５に示した使用電力の例では、グループＡ１における通常動作時の使用電力がｐ０であったときに、グループＡ１に属する室内機Ａ１１，Ａ１２を停止させたときの使用電力がｐ１と削減されたことを示している。電力データ収集部３２は、室外機Ａに取り付けられた使用電力計測部５により計測された使用電力を逐次収集しているので、削減可能電力量推測部３６１は、電力データ収集部３２により収集された使用電力を受け取ることで、グループＡ１に属する室内機Ａ１１，Ａ１２を停止させたときに使用電力がｐ０からｐ１に削減されたことを認識する。つまり、削減可能電力量推測部３６１は、グループＡ１を遮断運転させたときに削減された電力量は、削減可能電力（ｐ０−ｐ１）に最小遮断時間（ΔＴ）を乗算して、（ｐ０−ｐ１）×ΔＴと算出できる。本実施の形態では、このように算出して得られた電力量を、グループＡ１の削減可能電力量と推測して求め、空調設備情報記憶部３７に書き込み記録しておく（ステップ１１５）。

なお、図５では、説明の便宜上、通常動作時の使用電力をｐ０と固定的に図示しているが、厳密には、若干の増減が発生していると考えられる。従って、当該グループを遮断運転させたときの直前若しくは直後の使用電力あるいは直前直後の使用電力の平均値をｐ０としてもよい。あるいは、デマンド時限の開始時点の使用電力を用いたり、警報ロック期間内において遮断運転させていないときの使用電力の平均値をｐ０としてもよい。

デマンド制御管理部３６は、ステップ１１２において特定したグループのうち削減可能電力量を推測していないグループが存在すれば（ステップ１１６でＮ）、そのグループの削減可能電力量を推測する。この例では、グループＡ２の削減可能電力量を推測することにする。デマンド制御管理部３６は、グループＡ１に属する室内機Ａ１１，Ａ１２が通常時の運転に復帰した後、上記と同様にしてグループＡ２に属する室内機Ａ２１，Ａ２２を停止させることで遮断運転させ、その後復帰させる（ステップ１１４）。そして、削減可能電力量推測部３６１は、電力データ収集部３２により収集された使用電力を受け取ることで、グループＡ２を遮断運転させたときに使用電力がｐ０からｐ２に削減されたことを認識し、グループＡ２の削減可能電力量を（ｐ０−ｐ２）×ΔＴと推測する（ステップ１１５）。

以上のようにしてグループＡ１，Ａ２毎に、各グループの削減可能電力量を求める。なお、ｐ１とｐ２の差異は、空調設備の性能のみならず在室人数等によって生じる場合がある。本実施の形態では、続いて、グループＢ１，Ｂ２毎に、各グループの削減可能電力量を求める。但し、室外機Ｂには、使用電力計測部５が取り付けられていない。そこで、使用電力計測部５が取り付けられていない場合は次のようにして各グループの削減可能電力量を求める。

空調コントローラ４は、デマンド制御管理部３６からの指示に従い、上記と同様に指示されたグループＢ１に属する室内機７を遮断運転させる（ステップ１１４）。ここでは、グループＢ１に着目して説明する。ところで、空調コントローラ４は、各室外機６の運転周波数を常時収集している。図６では、その収集した、デマンド時限における室外機Ｂの運転周波数の遷移を示している。図６に示した室外機の運転周波数の例では、室外機Ｂにおける通常動作時の運転周波数がｆ０であったときに、グループＢ１に属する室内機Ｂ１１，Ｂ１２を停止させたときの運転周波数がｆ１と低下したことを示している。周波数データ収集部３３は、空調コントローラ４により収集された運転周波数を逐次収集しているので、削減可能電力量推測部３６１は、周波数データ収集部３３により収集された運転周波数を受け取ることで、グループＢ１に属する室内機Ｂ１１，Ｂ１２を停止させたときに周波数がｆ０からｆ１に低下したことを認識する。

ところで、インバータ方式の室外機６の運転周波数と使用電力とには、図７に示したように一般に一次近似モデルの関係が概略的に成立する。従って、この運転周波数と使用電力との相関モデルを参照すれば、図６に示した運転周波数のデータを使用電力に変換することが可能である。図７に示した運転周波数と使用電力との関係を示す周波数特性情報は、室外機６毎に用意され、周波数特性情報記憶部３８に予め登録されている。周波数特性情報は、過去の実績情報から生成してもよいし、室外機６のカタログ値を利用して生成してもよい。熱負荷によってグラフが変わる場合には、かかる熱負荷、例えば外気温に対応したグラフを室外機６毎に複数用意しておいてもよい。

削減可能電力量推測部３６１は、周波数データ収集部３３により収集された運転周波数データを、周波数特性情報記憶部３８に登録されている周波数特性を参照することで使用電力に変換する。この結果、デマンド時限内における使用電力の推移が得られる。このようにして得られた使用電力を図８に示す。図８は、使用電力計測部５により計測された使用電力から得られた図５に対応する図であり、グループＢ１，Ｂ２の使用電力を示している。この結果、使用電力計測部５が取り付けられていない室外機Ｂに対応するグループＢ１においても、使用電力計測部５が取り付けられている室外機Ａに対応するグループＡ１，Ａ２と同様にして各グループＢ１，Ｂ２の削減可能電力量を推測できる（ステップ１１５）。

このように、室外機６に使用電力計測部５が取り付けられている場合は使用電力計測部５による計測により得られた使用電力に基づき削減可能電力量を算出できるが、室外機６に使用電力計測部５が取り付けられていなくても、その室外機６の運転周波数に基づき削減可能電力量を推測することができる。

なお、デマンド制御管理部３６は、以上説明した削減可能電力量の推測をグループ毎に実施するので、各グループに対する遮断運転が重複して実施されることはない。

デマンド時限終了時点における使用電力量を常時予測している使用電力量予測部３４は、デマンド時限前半が終了した時点においてもその使用電力量を予測しているが（ステップ１２０）、デマンド制御管理部３６は、デマンド時限の前半が経過して警報ロック解除期間になった後でも使用電力量予測部３４により予測された使用電力量が目標需要電力量を超えているかどうかを確認する。目標需要電力量を超えないと予測されていれば（ステップ１３０でＮ）、デマンド制御管理部３６は、空調設備を現状のまま継続して運転させておけばよい。

一方、デマンド時限終了時点における使用電力量が目標需要電力量を超えると予測された場合（ステップ１３０でＹ）、その超える分の電力量は削減電力量の目標値となるが、このとき、デマンド制御管理部３６は、図示しない警報手段により警報を発生させる（ステップ１４０）。そして、目標需要電力量を超えた電力量から特定される警報レベルが空調遮断運転を発動するレベルであった場合（ステップ１５０でＹ）、空調遮断運転処理を実施する（ステップ１６０）。この空調遮断運転処理について図４Ｃを用い説明する。

当該デマンド時限において削減運転が予め計画されていた場合（ステップで１６１でＹ）、ステップ１６６に移行してその計画に従って遮断運転が実施されることになる。一方、予め計画されていた削減運転がない場合（ステップ１６１でＮ）、削減電力量決定部３６２は、空調分の目標削減電力量（空調分目標削減電力量）を算出する（ステップ１６２）。デマンド時限終了時点における予測使用電力量が目標需要電力量を超える分の電力量が削減電力量の目標値となるが、この目標値のうち、全電気設備のうち空調分の目標削減電力量を所定の規則に従い設定する。続いて、削減電力量決定部３６２は、空調分目標削減電力量から各グループの目標削減電力量を算出する（ステップ１６３）。本実施の形態では、空調分目標削減電力量をグループ数で除算することで各グループの目標削減電力量を算出するが、算出方法はこれに限定する必要はない。続いて、削減電力量決定部３６２は、各グループの目標削減電力量を当該グループの推定削減電力で除算して、各グループにおける遮断時間を算出する（ステップ１６４）。

例えば、空調分目標削減電力量がＰ［ｋＷｈ］だとすると、本実施の形態では、空調分目標削減電力量を各グループに均等に配分しているので、グループＡ１，Ａ２に着目すると、
Ｐ／ｎ＝（ｐ０−ｐ１）×ｔ１＝（ｐ０−ｐ２）×ｔ２
という式が成り立つ。ここで、（ｐ０−ｐ１）及び（ｐ０−ｐ２）は、それぞれステップ１１０ですでに定量化された各グループＡ１，Ａ２の削減可能電力であり、ｔ１，ｔ２は、図５に示したように各グループＡ１，Ａ２の遮断時間である。また、ｎはグループ数であり、この例の場合、グループＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の４である。

従って、各グループＡ１，Ａ２の遮断時間ｔ１，ｔ２は、
ｔ１＝Ｐ／ｎ（ｐ０−ｐ１）
ｔ２＝Ｐ／ｎ（ｐ０−ｐ２）
と算出できる。各グループＢ１，Ｂ２に対しても同様に遮断時間を算出できる。

このようにして、各グループの遮断時間を算出すると、デマンド制御管理部３６は、各グループに対して当該遮断時間、遮断運転させる遮断時刻を決定することで遮断運転をスケジュールする（ステップ１６５）。

以上のように遮断運転のスケジュールを行うと、デマンド制御管理部３６は、空調コントローラ４に指示することで、デマンド時限後半においてデマンド時限が終了するまでの間でスケジュールに従って各グループを当該グループの遮断時間、遮断運転させる（ステップ１６６でＹ，１６７）。なお、スケジュールされていなければ（ステップ１６６でＮ）、遮断運転させる必要はない。本実施の形態では、図５に例示したように、各グループを重複しないように順番に遮断運転させる。ただ、重複しないように遮断運転をスケジュールできない場合は、重複を許容する。そして、デマンド制御管理部３６は、遮断運転を実行したグループの状態を実行済と変更して実行管理する（ステップ１６８）。

本実施の形態においては、以上のようにしてグループ毎に算出した遮断時間、各グループを順番に遮断運転による低電力運転させることで、デマンド時限における使用電力量が目標需要電力量を超えないように空調制御を行う。

続いて、警報レベルが他の電気設備の遮断運転を発動するレベルであった場合（ステップ１７０でＹ）、デマンド制御管理部３６は、デマンド遮断リスト４０を参照して、該当する他の電気設備の遮断を実行する（ステップ１８０）。

以上の処理をデマンド時限が経過するまで繰り返し実行する（ステップ１９０でＮ）。そして、デマンド時限が経過すると（ステップ１９０でＹ）、デマンド制御管理部３６は、遮断した設備を元の状態に戻すよう復帰処理を実施する（ステップ２００）。

ところで、空調分目標削減電力量を各グループＡ１，Ａ２に均等に配分する場合において、削減可能電力に（ｐ０−ｐ１）＞（ｐ０−ｐ２）という関係が成り立つ場合、遮断時間はｔ１＜ｔ２という関係が成り立つ。つまり、削減可能電力が小さいグループほど遮断運転する時間が長くなるということである。使用電力の大きいグループ（上記例では、グループＡ１）は熱負荷が高いと推定されるので、そのようなグループを相対的に長時間遮断運転させてしまうと、室温が上昇し、不快になる度合いが相対的に大きくなると考えられる。一方、使用電力の小さいグループ（上記例では、グループＡ２）は熱負荷が低いと推定されるので、そのようなグループであれば、相対的に長時間遮断運転させてしまっても室温が上昇度合いが少なく、不快になる度合いが相対的に小さいと考えられる。従って、本実施の形態においては、熱負荷が高いグループほど遮断運転時間を短くする一方、熱負荷が低いグループの遮断運転時間が相対的に長くなるようにするために、空調分目標削減電力量を各グループに均等に割り振るようにした。このようにして、本実施の形態では、居住空間の快適性の低下を抑止することによって居住空間環境の悪化を最小化しつつ目標需要電力量を超えないように低電力運転による空調制御を行う。もちろん、空調設備全体として使用電力量を削減できるればよいので、必ずしも空調分目標削減電力量を各グループに均等に割り振ることに限定する必要はない。

本実施の形態によれば、デマンド時限における外気温等の外部環境を参照して目標削減電力量を配分するようにしたので、目標需要電力量を超えないようにする空調設備の運転制御の精度を向上させることができる。

また、デマンド時限後半に遮断運転をして目標需要電力量を超えないように空調制御を行ったものの、その後に予想以上に電力が使用され、予測した使用電力量が目標需要電力量を再度超えるような場合もあり得る。このような場合、目標需要電力量を超える分の使用電力量を各グループに再度配分し、遮断運転させるようにしてもよい。なお、目標需要電力量を超えるかどうかの確認は、デマンド時限の後半において定期的に行うのではなく終了時点の何分か前に一度行うようにしてもよい。

更に、本実施の形態では、予め設定された配分基準に従って目標削減電力量をグループに均等に配分したが、異なる配分基準を採用することで必ずしも均等に配分する必要はない。例えば、居室、応接室等の部屋（グループ）の重要度などに応じて配分する比率を設定してもよい。応接室の場合、重要度が相対的に低い居室等より遮断時間が非常に短くなるように配分したり、クレームが相対的に多いグループの遮断時間をクレームの少ないグループに比して短くなるように配分したりしてもよい。

また、遮断運転を実施してもなお最大需要電力を超えてしまうと判断した場合、図４Ｂにおけるステップ１１２において遮断運転の対象として特定しなかったグループを遮断運転の対象に含めるようにしてもよい。この場合、遮断運転の対象とされなかったグループに対しては、削減可能電力量の推測処理（ステップ１１５）を実施していないので、遮断運転の対象に含める時点で当該グループに対して削減可能電力量の推測処理を実施してもよいし、あるいは前述したように過去に実施した削減可能電力量の推測処理の結果をログファイルに記録しておき、当該グループに対して過去に推測した削減可能電力量（例えば、最近の処理結果）を当該グループの削減可能電力量として用いるようにしてもよい。過去のログを用いると削減可能電力量を算出する必要がないので迅速に対応することが可能になる。また、デマンド遮断リスト４０を参照して、空調設備以外の電気設備、例えば照明設備に低電力運転させ、空調設備と照明設備との削減電力量値を組み合わせて最大需要電力を超えないように調整を行うようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、空調設備を低電力運転させる手法として、室内機７（のグループ）を停止又は送風等の運転により低負荷（低電力）運転させる間欠遮断運転を例にして説明したが、完全に運転を停止させるなど他の運転方法があれば、それを採用してもよい。

以上説明した変形例は、以下に説明する実施の形態にも適用可能である。

実施の形態２．
図１に示したように、室内機Ａ１１，Ａ１２はグループＡ１にグループ化され、室内機Ａ２１，Ａ２２はグループＡ２にグループ化され、各グループＡ１，Ａ２はゾーンＡに割り当てられている。更に、室内機Ｂ１１，Ｂ１２はグループＢ１にグループ化され、室内機Ｂ２１，Ｂ２２はグループＢ２にグループ化され、各グループＢ１，Ｂ２はゾーンＢに割り当てられている。このように室内機７が設置場所に基づき複数にグループ化され、各グループが複数の領域のいずれかに割り当てられている場合、本実施の形態では、領域（ゾーン）を考慮して各グループの遮断時間を算出することを特徴としている。

なお、本実施の形態の構成は、実施の形態１と同じでよく、またデマンド制御処理において各グループの遮断時間を算出するに際し、本実施の形態における処理は、実施の形態１と図４Ｃに示した空調遮断運転処理が異なるだけなので、空調遮断運転処理について図９を用いて説明する。なお、実施の形態1において用いた図４Ｃと同じ処理には同じステップ番号を付け、説明を適宜省略する。

当該デマンド時限において削減運転が予め計画されていた場合（ステップで１６１でＹ）、ステップ１６６に移行してその計画に従って遮断運転が実施されることになる。一方、予め計画されていた削減運転がない場合（ステップ１６１でＮ）、削減電力量決定部３６２は、空調分の目標削減電力量（空調分目標削減電力量）を算出する（ステップ１６２）。デマンド時限終了時点における予測使用電力量が目標需要電力量を超える分の電力量が削減電力量の目標値となるが、この目標値のうち、全電気設備のうち空調分の目標削減電力量を所定の規則に従い設定する。続いて、削減電力量決定部３６２は、空調分目標削減電力量を各ゾーンに均等に配分する（ステップ１６１１）。各ゾーンにおいて現時点からデマンド時限終了時点までの間、この配分された電力量（以下、「ゾーン毎目標値」という）を、各ゾーンにおいて更に各グループに配分することによって目標を達成するようにするが、本実施の形態における削減電力量決定部３６２は、ゾーン毎目標値を各グループに均等に配分することによって各グループの遮断時間を求め、スケジューリングする。

例えば、ゾーンＡにおいて、ゾーン毎目標値がＱ［ｋＷｈ］だとすると、
Ｑ＝（ｐ０−ｐ１）×ｔ１＋（ｐ０−ｐ２）×ｔ２
という式が成り立つ。ここで、（ｐ０−ｐ１）及び（ｐ０−ｐ２）は、それぞれステップ１１０ですでに定量化された各グループＡ１，Ａ２の削減可能電力であり、ｔ１，ｔ２は、図５に示したように各グループＡ１，Ａ２の遮断時間である。

本実施の形態では、ゾーン毎目標値Ｑを各グループＡ１，Ａ２に均等に配分しているので、
（ｐ０−ｐ１）×ｔ１＝（ｐ０−ｐ２）×ｔ２＝Ｑ／ｎ
という式が成り立つ。ｎは当該ゾーンに含まれるグループ数である。

従って、各グループＡ１，Ａ２の遮断時間ｔ１，ｔ２は、
ｔ１＝Ｑ／ｎ（ｐ０−ｐ１）
ｔ２＝Ｑ／ｎ（ｐ０−ｐ２）
と算出できる。各グループＢ１，Ｂ２に対しても同様に遮断時間を算出できる（ステップ１６１２）。

本実施の形態における削減電力量決定部３６２は、このように空調分目標削減電力量を各ゾーンに均等に配分し、その配分した電力量（ゾーン毎目標値）を、当該ゾーンに含まれるグループ毎に、当該グループの削減可能電力に基づき遮断時間を算出する。

これ以降の処理は、実施の形態１と同じなので説明を省略する。

なお、上記説明において、グループ毎の削減電力量を決める際、空調分目標削減電力量を各ゾーンに均等に配分したが、必ずしも均等に配分する必要はない。例えば、室外機６に接続された室内機７の台数比率によって台数の多い方に空調分目標削減電力量を、より多く配分するようにしてもよい。あるいは、熱負荷を考慮してもよい。例えば、日射量や外気温等を考慮すると、ビルの南側のゾーンに設置された空調設備にかかる熱負荷は、ビルの北側のゾーンに設置された空調設備にかかる熱負荷より大きいと推定できる。従って、熱負荷が相対的に高いゾーンに対して配分される電力量が少なくなるように空調分目標削減電力量を配分する。具体的には、環境情報計測部３により現時点で計測された環境情報を環境情報収集部３１が収集すると、削減電力量決定部３６２は、例えば外気温が３０度のときに各ゾーンにおいてそれだけ電力が使用されていたのかを実績情報を参照して特定し、その使用電力比率に従い使用電力量の多いゾーンに対して配分される電力量が少なくなるように空調分目標削減電力量を配分してもよい。

１ ネットワーク、２ 電力量計、３ 環境情報計測部、４ 空調コントローラ、５ 使用電力計測部、６ 室外機、７ 室内機、８ 照明コントローラ、９ その他電気設備、１１ ＣＰＵ、１２ ＲＯＭ、１３ ＲＡＭ、１４ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、１５ ＨＤＤコントローラ、１６ マウス、１７ キーボード、１８ ディスプレイ、１９ 入出力コントローラ、２０ ネットワークコントローラ、２１ 内部バス、３０ デマンド制御装置、３１ 環境情報収集部、３２ 電力データ収集部、３３ 周波数データ収集部、３４ 使用電力量予測部、３５ 情報送信部、３６ デマンド制御管理部、３７ 空調設備情報記憶部、３８ 周波数特性情報記憶部、３９ 実績情報記憶部、４０ デマンド遮断リスト、８１ 照明、３６１ 削減可能電力量推測部、３６２ 削減電力量決定部。

Claims (8)

1. １又は複数の室内機が属するグループ単位に低電力運転させる低電力運転制御を行う空調制御手段と、
   デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内において、各グループを個別に所定の計測単位時間、低電力運転させたときに削減された電力量から求めた電力を、当該グループの削減可能電力と推測する推測手段と、
   当該デマンド時限の終了時点における使用電力量を予測する予測手段と、
   前記予測手段により予測された使用電力量がデマンド時限に予め設定された目標需要電力量を超える場合、目標需要電力量を超えないようにするために削減する電力量を目標削減電力量として算出し、その目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎の目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出する算出手段と、
   を有し、
   前記空調制御手段は、当該デマンド時限の前記所定の計測期間経過後から終了時点までの間で、前記算出手段によりグループ毎に算出された低電力運転時間、当該グループを低電力運転させることを特徴とするデマンド制御装置。
2. １又は複数のグループに属する前記室内機が接続されたインバータ方式の室外機に取り付けられ、当該室外機の使用電力を計測する使用電力計測手段を有し、
   前記推測手段は、いずれかのグループが低電力運転されているときに当該グループに属する前記室内機を接続する前記室外機に取り付けられた前記使用電力計測手段により計測された使用電力に基づき当該グループの削減可能電力量を推測することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
3. 前記推測手段は、いずれかのグループが低電力運転されているときに当該グループに属する前記室内機が接続された前記室外機のコンプレッサの運転周波数から当該グループの使用電力を推測し、その推測した使用電力に基づき当該グループの削減可能電力量を推測することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
4. 前記推測手段は、前記室外機の運転周波数と使用電力の実績情報に基づき相関モデルを生成し、この相関モデルから当該グループの使用電力量を推測することを特徴とする請求項３に記載のデマンド制御装置。
5. 前記算出手段は、算出した目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに均等に配分することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
6. 前記算出手段は、前記室内機が設置場所に基づき複数にグループ化され、各グループが複数の領域のいずれかに割り当てられている場合、前記目標削減電力量を各領域に配分し、その各領域に配分された目標削減電力量を当該領域に割り当てられた各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎の目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出することを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
7. 前記算出手段は、前記目標削減電力量を各領域に均等に配分することを特徴とする請求項６に記載のデマンド制御装置。
8. デマンド制御装置に搭載されたコンピュータを、
   １又は複数の室内機が属するグループ単位に低電力運転させる低電力運転制御を行う空調制御手段、
   デマンド時限の開始時点から所定の計測期間内において、各グループを個別に所定の計測単位時間、低電力運転させたときに削減された電力量から求めた電力を、当該グループの削減可能電力と推測する推測手段、
   当該デマンド時限の終了時点における使用電力量を予測する予測手段、
   前記予測手段により予測された使用電力量がデマンド時限に予め設定された目標需要電力量を超える場合、目標需要電力量を超えないようにするために削減する電力量を目標削減電力量として算出し、その目標削減電力量を予め設定された配分基準に従って各グループに配分し、グループ毎に、当該削減可能電力に基づき、配分したグループ毎目標削減電力量を削減するための低電力運転時間を算出する算出手段、
   として機能させ、
   前記空調制御手段は、当該デマンド時限の前記所定の計測期間経過後から終了時点までの間で、前記算出手段によりグループ毎に算出された低電力運転時間、当該グループを低電力運転させることを特徴とするプログラム。
   

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