JP2015169348A - 消費電力削減装置および消費電力削減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家に対し不利益の少ない状態で消費電力を削減する。
【解決手段】所要温度の熱源水と熱交換を行う負荷機器7と、電力により所要温度の熱源水を生成して負荷機器7へ供給する第１の熱源機R1と、電力以外のエネルギーにより所要温度の熱源水を生成して負荷機器7へ供給する第２の熱源機R2とを備えた設備において消費される電力を削減する場合、消費電力抑制要求D1に応じて第１の熱源機R1により生成する熱量と第２の熱源機R2により生成する熱量との割合を変更し、熱源水を介して負荷機器7に供給する熱量の総量を変えずに第１の熱源機R1が消費する電力を抑制する変更部131と、変更部131によって第１の熱源機R1により消費する電力を抑制している状態において、消費電力削減要求D2に応じて、負荷機器7が消費する電力を削減するとともに、第２の熱源機R2により生成する熱量を増大して負荷機器7に供給する制御部132とを備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力抑制方法および電力抑制装置に関し、特に電気やガスなどの異なる種類のエネルギーを使用する熱源機を併用した熱源システムにおいて消費電力を削減する消費電力削減装置および消費電力削減方法に関する。

従来、需要逼迫等により調整が必要になった時のみ電力抑制を実施するデマンドレスポンスの仕組みが注目されている。デマンドレスポンスは、電力の需要が供給を上回りそうな場合に、供給サイドの電力供給量を増やす代わりに電力需要量を抑制して電力の需給バランスを取るものである。このようなデマンドレスポンスには、電力消費量の削減に対する需要家の協力が欠かせない。

このようなデマンドレスポンスのための電力需要量の抑制には、大別すると、空調機等の負荷機器の消費電力の削減と、熱源システムの消費電力の削減とに分けられる。空調機等の負荷機器の消費電力の削減方法としては、温度設定値の緩和や、空調機の間欠運転または停止などが行われている。

熱源システムにおける消費電力の削減方法としては、その熱源システムが電気熱源機および当該電気熱源機よりも電力消費の少ない燃料系熱源機により構成されている場合、デマンドレスポンスの実行時間帯に電気熱源機の負荷を少なく配分するとともに燃料系熱源機の負荷を多く配分する以下の２つの方法が提案されている。

１つ目は、電力需要のピークにあたる時間帯の電力消費を低く抑えるためのピークカット時間帯前に複数の電気熱源機の運転を順次ずらしながら停止するとともに、複数の燃料系熱源機の運転を順次ずらしながら開始するように入れ替え、外部機器へ供給する熱源水温度の上昇量を抑制することにより、室内環境の著しい悪化を招かないようにした熱源制御方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

２つ目は、熱源システムにおいて、負荷機器による電気エネルギーの使用量が高くなると予想される場合、電気熱源機の負荷と燃料系熱源機の負荷との負荷配分を変更することにより、電気熱源機による電気エネルギーの使用量を一定量減らし、燃料系熱源機による燃料系エネルギーの使用量を一定量増やすことによって、負荷機器へ供給する合計の熱量に増減が生じないようにして、室内環境を悪化させることなく、電力消費を抑制した熱源機運転制御方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特許第５１４０３４１号公報 特許第５０１５５２３号公報

ところで、負荷機器の消費電力の削減と熱源システムの消費電力の削減とを組み合わせてデマンドレスポンスを実行する場合、仮に、熱源システムの消費電力の削減を実行する前に、空調機の消費電力の削減が実行された場合には、空調機の消費電力を削減するために、温度設定値の緩和等、室内環境の快適性が犠牲になることもある。

室内環境の快適性が損なわれると、居住者からのクレームが発生するなど、需要家の事業に対して不利益を及ぼすこととなるため、需要家にとっては継続的にデマンドレスポンスに協力することが困難になるという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためのものであり、需要家に対し不利益の少ない状態で消費電力を削減することのできる消費電力削減装置および消費電力削減方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明は、電力を使用して所要温度の熱源水と熱交換を行う負荷機器（７）と、電力を使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器（７）へ供給する第１の熱源システム（ＲＰ１）と、電力以外のエネルギーを使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器（７）へ供給する第２の熱源システム（ＲＰ２）とを備えた設備において消費される電力を削減する消費電力削減装置（１３）であって、外部から受信した消費電力抑制要求（Ｄ１）に応じて前記第１の熱源システム（ＲＰ１）により生成する熱量と前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量との割合を変更し、前記熱源水を介して前記負荷機器（７）に供給する熱量の総量を変えずに前記第１の熱源システム（ＲＰ１）が消費する電力を抑制する変更部（１３１）と、前記変更部（１３１）によって前記第１の熱源システム（ＲＰ１）により消費する電力を抑制している状態において、外部から受信した消費電力削減要求（Ｄ２）に応じて、前記負荷機器（７）が消費する電力を削減するとともに、前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量を増大して前記負荷機器（７）に供給する制御部（１３２）とを備えるようにする。

また本発明において、前記制御部（１３２）は、前記消費電力削減要求（Ｄ２）に応じて前記負荷機器（７）の消費する電力が削減される前後において前記負荷機器（７）により熱交換される熱量が一定となるように前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量を増大する第１の制御部（１３２ａ）を備えるようにする。

さらに本発明において、前記制御部（１３２）は、前記第１の制御部（１３２ａ）が前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量を増大させることができない場合は、前記第２の熱源システム（ＲＰ２）によって生成する熱量を増大させることなく前記負荷機器（７）が消費する電力を削減させる第２の制御部（１３２ｂ）を備えるようにする。

さらに本発明において、電力を使用して所要温度の熱源水と熱交換を行う負荷機器（７）と、電力を使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器（７）へ供給する第１の熱源システム（ＲＰ１）と、電力以外のエネルギーを使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器（７）へ供給する第２の熱源システム（ＲＰ２）とを備えた設備において消費される電力を削減する消費電力削減方法であって、外部から受信した消費電力抑制要求（Ｄ１）に応じて前記第１の熱源システム（ＲＰ１）により生成する熱量と前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量との割合を変更し、前記熱源水を介して前記負荷機器（７）に供給する熱量の総量を変えずに前記第１の熱源システム（ＲＰ１）が消費する電力を抑制する変更ステップと、前記変更ステップによって前記第１の熱源システム（ＲＰ１）により消費する電力を抑制している状態において、外部から受信した消費電力削減要求に応じて、前記負荷機器（７）が消費する電力を削減するとともに、前記第２の熱源システム（ＲＰ２）により生成する熱量を増大して前記負荷機器（７）に供給する制御ステップとを有するようにする。

本発明によれば、第１の熱源システム（ＲＰ１）が消費する電力を抑制している状態を維持したまま、負荷機器（７）が消費する電力を削減するとともに、負荷機器（７）で熱交換されるべき熱量を第２の熱源システムにより生成して供給するので、需要家にとって不利益の少ない状態で消費電力を削減することができる。

熱源システムおよび負荷機器を含む需要家の施設の一構成例を示す計装図である。 本発明の実施の形態に係る電力抑制装置のハードウェア構成を示す略線的ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電力抑制装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電力抑制処理手順を示すフローチャートである。 デマンドレスポンス実行前の電気熱源機および燃料系熱源機の負荷配分割合を説明する図である。 デマンド警報の発令中に第１段階として燃料系熱源機に負荷を偏らせてデマンドレスポンスを実行したときの電気熱源機および燃料系熱源機の負荷配分割合を説明する図である。 第２段階として快適性を考慮しながら負荷機器（空調機）に対するデマンドレスポンスを実行したときの電気熱源機および燃料系熱源機の負荷配分割合を説明する図である。 第３段階として快適性を考慮せずに負荷機器（空調機）に対するデマンドレスポンスを実行したときの電気熱源機および燃料系熱源機の負荷配分割合を説明する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

［熱源システムの構成］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る電力抑制装置１３は、複数の熱源システムＲＰ１、ＲＰ２および負荷機器７を備えた需要家の施設における消費電力を、外部のアグリゲータから通知される消費電力抑制要求Ｄ１、消費電力削減要求Ｄ２、Ｄ３に応じて抑制する装置である。

図１に示すように、電力抑制の対象となる需要家の施設は、２種類の熱源システムＲＰ１、ＲＰ２を備えている。このうち、第１の熱源システムＲＰ１は、電力を使用して所要温度の熱源水を生成して負荷機器７へ供給する電気系熱源システムである。この第１の熱源システムは、電気エネルギーを使用して所要温度の熱源水を生成する電気熱源機Ｒ１と、この熱源水を電気エネルギーを使用して往ヘッダ４に送り出すポンプＰ１とを備えている。電気熱源機Ｒ１は、例えば、ターボ冷凍機である。以下、第１の熱源システムＲＰ１を「電気熱源システムＲＰ１」ということがある。

また、第２の熱源システムＲＰ２は、電力以外のエネルギーを使用して所要温度の熱源水を生成して負荷機器７へ供給する燃料系熱源システムである。この第２の熱源システムは、電気エネルギーとは種類が異なるエネルギー、例えばガス等の燃料エネルギーを使用して所要温度の熱源水を生成して負荷機器７へ供給する燃料系熱源機Ｒ２と、この熱源水を電気エネルギーを使用して往ヘッダ４に送り出すポンプＰ２とを備えている。燃料系熱源機Ｒ２は、例えば、吸収式冷凍機である。以下、第２の熱源システムＲＰ２を「燃料系熱源システムＲＰ２」ということがある。

これらの熱源システムＲＰ１、ＲＰ２は、それぞれ、電気熱源機Ｒ１、燃料系熱源機Ｒ２によって生成した所要温度の熱源水をポンプＰ１、ポンプＰ２によって往ヘッダ４および往水管路５を介して負荷機器７へ供給する。

一方、負荷機器７は、ファン７ａを備え、熱源水と空気との間で熱交換をおこなうファンコイルユニット、およびファン７ａの風量を増減制御するインバータ装置７ｂなどを備えた空調機である。

このような構成の施設において、ポンプＰ１およびＰ２によって圧送され、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２によってそれぞれ生成された所要温度の熱源水は、往ヘッダ４において混合され、往水管路５を介して負荷機器７に供給される。負荷機器７において熱交換された熱源水は、還水管路８を介して還ヘッダ９へ戻される。還ヘッダ９へ戻された熱源水は、再びポンプＰ１、Ｐ２によって圧送され、電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２に至り、以下、上述した経路を循環する。

往水管路５には、往ヘッダ４を介して負荷機器７へ送られる熱源水の温度を送水温度ＴＳとして計測する送水温度センサ１０が設けられている。また、還水管路８には、負荷機器７から還ヘッダ９へ戻される熱源水の温度を還水温度ＴＲとして計測する還水温度センサ１１、および、負荷機器７に供給された熱源水の流量（負荷流量）Ｆを計測する流量計１２が設けられている。また、往ヘッダ４と還ヘッダ９とは、バイパス管路１５によって接続されている。

なお、本実施の形態の説明においては、説明の簡略化のため、図１に示すように、第１の熱源システムが１台の電気熱源機Ｒ１を備え、第２の熱源システムが１台の燃料系熱源機Ｒ２を備えた熱源システムを例に説明するが、本発明においては、熱源システムとして、電気熱源システムおよび燃料系熱源システムがそれぞれ複数系統設けられていてもよい。

［電力抑制装置の構成］
本実施の形態に係る電力抑制装置１３は、外部のアグリゲータから通知される消費電力抑制要求Ｄ１、消費電力削減要求Ｄ２、Ｄ３に応じて、第１の熱源システムＲＰ１および第２の熱源システムＲＰ２並びに負荷機器７の消費電力を削減する制御を行う。

より具体的には、本実施の形態において、この電力抑制装置１３により消費電力の削減対象となる機器は電気熱源システムＲＰ１の電気熱源機Ｒ１およびポンプＰ１、燃料系熱源システムＲＰ２の燃料系熱源機Ｒ２およびポンプＰ２、並びに負荷機器７のファン７ａである。

また、本実施の形態においては、電力抑制装置１３は、消費電力抑制要求Ｄ１、消費電力削減要求Ｄ２、Ｄ３が通知されていないときには、送水温度ＴＳ、還水温度ＴＲおよび流量計１２からの負荷流量Ｆに基づいて電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の運転（起動／停止）を制御する制御装置としても動作する。具体的には、電力抑制装置１３は、送水温度センサ１０からの送水温度ＴＳと、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲとから、下記の式
Ｑ＝Ｆ×（ＴＲ−ＴＳ）×熱源水の比熱
により、負荷熱量Ｑを求め、この求めた負荷熱量Ｑに応じて電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の運転（起動／停止）を制御する。

なお、電気熱源機Ｒ１が起動／停止されれば、これに連動してポンプＰ１も起動／停止され、燃料系熱源機Ｒ２が起動／停止されれば、これに連動してポンプＰ２も起動／停止される。

本実施の形態においては、説明の便宜上、電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の能力は等しいものとする。電気熱源機Ｒ１は電気を主なエネルギー源とし、燃料系熱源機Ｒ２は例えばガス等の燃料を主なエネルギー源とするため、例え能力が同じであっても、燃料系熱源機Ｒ２の方が電気熱源機Ｒよりも電力消費が少ない。但し、電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の能力は必ずしも等しい必要はなく、電気熱源機Ｒ１の方が燃料系熱源機Ｒ２よりも能力が高い場合や、その逆に、燃料系熱源機Ｒ２の方が電気熱源機Ｒ１よりも能力が高い場合であっても良い。

次に、図２および図３を参照して、電力抑制装置１３のハードウェア構成および機能について説明する。

図２に示すように、電力抑制装置１３は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１３ａ、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３ｂ、ハードディスク等の記憶装置１３ｃ及びインタフェース１３ｄ、１３ｅからなるコンピュータ（ハードウェア）にプログラム（ソフトウェア）をインストールすることによって実現される。

電力抑制装置１３のＣＰＵ１３ａは、インタフェース１３ｄを介して与えられる送水温度ＴＳ、還水温度ＴＲ、負荷流量Ｆなどの入力情報を得て、ＲＡＭ１３ｂにアクセスしながら、記憶装置１３ｃに格納されているプログラムと各種ハードウェア資源とが協働することによって後述する消費電力削減処理等の各種処理を実行する。

記憶装置１３ｃには、本実施の形態特有のプログラムとして、電気熱源機Ｒ１、燃料系熱源機Ｒ２および負荷機器７の運転を制御することにより消費電力を削減する消費電力削減プログラムが格納されている。この消費電力削減プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc-Read Only Memory)）や記憶装置（例えばＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ）に格納された状態で提供されても良く、或いは電気通信回線を介して提供されても良い。

ＣＰＵ１３ａは、消費電力削減プログラムにしたがって電気熱源システムＲＰ１、燃料系熱源機システムＲＰ２および負荷機器７の運転を制御する。ＣＰＵ１３ａがこの消費電力削減プログラムにしたがって電気熱源システムＲＰ１、燃料系熱源機システムＲＰ２および負荷機器７の運転を制御して消費電力を削減する機能構成を図３に示す。

このＣＰＵ１３ａは、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源機システムＲＰ２の電力抑制時の負荷配分を予め決められた割合に変更する負荷配分変更部１３１、電気熱源システムＲＰ１、燃料系熱源システムＲＰ２、負荷危機７に対する消費電力の削減制御を行う制御部１３２を消費電力削減プログラムに従って構成する。

負荷配分変更部１３２は、外部のアグリゲータから通知される消費電力抑制要求Ｄ１にしたがって、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の負荷配分を予め決められた割合に変更させるための負荷配分変更命令Ｓ１、Ｓ２を生成し、これらを電気熱源システムＲＰ１、燃料系熱源システムＲＰ２および制御部１３２へ出力するものである。制御部１３２は、負荷配分変更部１３２から負荷配分変更命令Ｓ１、Ｓ２の供給を受けることにより、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の負荷配分を認識する。

この制御部１３２は、負荷機器７の消費電力を削減させるとともに燃料系熱源システムＲＰ２によって生成する熱量を増大させて負荷機器７に供給する第１の制御部１３２ａと、燃料系熱源システムＲＰ２によって生成する熱量を増大させることなく負荷機器７の消費電力を削減する第２の制御部１３２ｂとを備えている。

電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２は、負荷配分変更部１３２から供給された負荷配分変更命令Ｓ１、Ｓ２にしたがって、電力を主なエネルギー源として使用する電気熱源システムＲＰ１の電気熱源機Ｒ１の負荷を下限まで低減させ、燃料を主なエネルギー源として使用する燃料系熱源システムＲＰ２の負荷をその分だけ増大させる。これにより、電気熱源システムＲＰ１の電力消費を負荷配分変更前よりも大幅に削減することができる。

ここで電気熱源機Ｒ１の負荷の下限とは、当該電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の双方によって生成し混合した状態で負荷機器７へ供給する熱源水のうち、電気熱源機Ｒ１だけで最小限生成しなければならない熱源水の流量である。

ここで電気熱源機Ｒ１の負荷を下限まで低減させる際には、特許文献２（特許第5015523号）の熱源機運転制御方法に開示されている方法を用いることができる。この場合、電気熱源機Ｒ１に予め設定された、負荷を下限まで低減させるための最小通過流量αに基づいて当該電気熱源機Ｒ１への熱源水の流量がポンプＰ１により設定される。すなわち、電気熱源システムＲＰ１によって生成される熱量が低減される。

一方、電気熱源機Ｒ１の熱源水の流量が現時点の負荷流量から最小通過流量αにまで低減された分だけ、燃料系熱源機Ｒ２への熱源水の流量がポンプＰ２により増大して設定される。すなわち、燃料系熱源システムＲＰ２によって生成される熱量が増大される。したがって、電気熱源システムＲＰ１によって生成される熱量が低減される一方、燃料系熱源システムＲＰ２によって生成される熱量が増大されるため、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の全体によって生成される熱量は変わらない。

ところで、アグリゲータから通知される消費電力抑制要求Ｄ１に応じて電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の負荷配分を上述のように変更し、当該電気熱源システムＲＰ１の電力消費を削減したにも拘らず、アグリゲータにより電力抑制が不十分であると判断された場合には当該アグリゲータから次に消費電力削減要求Ｄ２が通知される。

制御部１３２における第１の制御部１３２ａは、負荷配分変更部１３１を介して消費電力削減要求Ｄ２を受け取ると、当該消費電力削減要求Ｄ２にしたがって負荷機器７の消費電力を削減させる消費電力削減命令Ｓ３を当該負荷機器７へ出力する。

同時に第１の制御部１３２ａは、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２によって生成する熱量を制御するための制御命令Ｓ５、Ｓ６を当該電気熱源システムＲＰ１および当該燃料系熱源システムＲＰ２へ出力する。この場合、電気熱源システムＲＰ１の電気熱源機Ｒ１は、制御命令Ｓ５にしたがって当該電気熱源機Ｒ１の負荷が下限まで低減された状態を維持する。燃料系熱源システムＲＰ２の燃料系熱源機Ｒ２は、制御命令Ｓ６にしたがって燃料系熱源システムＲＰ２の負荷を増大する。

続いて、第１の制御部１３２ａからの消費電力削減命令Ｓ３にしたがって負荷機器７の消費電力が削減された場合でも、アグリゲータにより電力抑制が未だ不十分であると判断された場合には当該アグリゲータから更に消費電力削減要求Ｄ３が通知される。

制御部１３２における第２の制御部１３２ｂは、負荷配分変更部１３１を介して消費電力削減要求Ｄ３を受け取ると、当該消費電力削減要求Ｄ３にしたがって負荷機器７の消費電力を更に削減させる消費電力削減命令Ｓ４を当該負荷機器７へ出力する。

同時に第２の制御部１３２ｂは、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２によって生成する熱量を制御するための制御命令Ｓ７、Ｓ８を当該電気熱源システムＲＰ１および当該燃料系熱源システムＲＰ２へ出力する。この場合、電気熱源システムＲＰ１の電気熱源機Ｒ１は、制御命令Ｓ７にしたがって当該電気熱源機Ｒ１の負荷が下限まで低減された状態を維持する。燃料系熱源システムＲＰ２の燃料系熱源機Ｒ２は、制御命令Ｓ８にしたがって燃料系熱源機システムＲＰ２の負荷を低減させる。

［電力抑制装置の電力抑制動作］
次に、図４のフローチャートを参照しながら、上述した消費電力削減プログラムにしたがった電力抑制装置１３の消費電力削減処理手順を説明する。

消費電力削減処理を開始した電力抑制装置１３のＣＰＵ１３ａは、電気熱源システムＲＰ１の電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源システムＲＰ２の燃料系熱源機Ｒ２の双方が運転中であるか否かを判定する（ステップＳＰ１）。

ここでＣＰＵ１３ａは、２種類の電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の双方にＯＮ指令を出していれば肯定結果（ステップＳＰ１：YES）を得るが、２種類の電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の何れか一方にだけＯＮ指令を出しているか、あるいは、その双方ともにＯＮ指令を出していない場合には否定結果（ステップＳＰ１：NO）を得る。

したがって、ステップＳＰ１において電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の何れか一方だけしか運転していない状況または電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の双方ともに運転していない状況の場合（ステップＳＰ１：NO）には消費電力削減処理手順を終了する。これに対して、電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の双方ともに運転している場合（ステップＳＰ１：YES）には、ＣＰＵ１３ａによる処理は次のステップＳＰ２へ移る。

ステップＳＰ２においてＣＰＵ１３ａは、外部のアグリゲータから通知される消費電力抑制要求Ｄ１に基づいてデマンドレスポンスのためのデマンド警報が現在発令中であるか否かを判定する。このとき、外部から消費電力抑制要求Ｄ１が受信されていない場合にはデマンド警報が発令されていないため否定結果（ステップＳＰ２：NO）を得、ステップＳＰ２以降の消費電力削減処理手順を実行することなく終了するが、肯定結果（ステップＳＰ２：YES）が得られると次のステップＳＰ３へ移る。

ステップＳＰ３においてＣＰＵ１３ａは、デマンド警報が発令中であるため、使用電力を抑制すべく、現在運転中の電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２のうち、負荷配分変更命令Ｓ１にしたがって電気熱源システムＲＰ１の負荷を下限まで低減させる。

一方、ＣＰＵ１３ａは、電気熱源システムＲＰ１の負荷を下限まで低減させた分だけ燃料系熱源システムＲＰ２の負荷を負荷配分変更命令Ｓ２にしたがって増大させる。これにより電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２全体の負荷配分割合を燃料系熱源システムＲＰ２に偏らせる。

この場合、図５および図６に示すように、電気熱源システムＲＰ１に予め設定された、電気熱源機Ｒ１の出力を下限まで低減させるための最小通過流量αに基づいて当該電気熱源機Ｒ１への熱源水の流量がポンプＰ１により設定される。一方、電気熱源機Ｒ１の熱源水の流量が現時点の負荷流量から最小通過流量αにまで低減された分だけ、燃料系熱源機システムＲＰ２の燃料系熱源機Ｒ２の出力を上げるとともに、燃料系熱源機Ｒ２への熱源水の流量がポンプＰ２により増大して設定される。

このように電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の双方が同時運転中にデマンド警報が発令されると、電気熱源機Ｒ１への熱源水の流量を下限（α）まで減少させ、燃料系熱源機Ｒ２への熱源水の流量をその分だけ増大させるため、電気熱源機Ｒ１による電気エネルギーの使用量が減り、燃料系熱源機Ｒ２による燃料エネルギーの使用量が増える。

この場合、電気熱源機Ｒ１からの負荷機器７への供給熱量が減少し、燃料系熱源機Ｒ２からの負荷機器７への供給熱量が増大するため、負荷機器７への供給熱量は一定のまま増減が生じることがなく、すなわち室内環境の快適性を悪化させることなく、電気エネルギーの使用量だけが抑制される。

なお、電気熱源システムＲＰ１および燃料系熱源システムＲＰ２の負荷配分を変更する際には、特許文献１（特許第5140341号）の熱源制御装置に開示されている方法を用いてもよい。すなわち、複数台の電気熱源機Ｒ１および複数台の燃料系熱源機Ｒ２を備えている場合、電力需要のピークにあたる時間帯の電力消費を低く抑えるためのピークカット時間帯に入る直前の入替準備時間帯において、運転中の複数台の電気熱源機Ｒ１と停止中の複数台の燃料系熱源機Ｒ２とを入れ替える際、１台ずつ時間差を設けた状態で行う。

これにより、負荷機器７へ供給される送水温度の上昇量が小さくなって室内環境の快適性を悪化させることなく、電気エネルギーの使用量だけが抑制される。この場合、最終的には、複数の電気熱源機Ｒ１が停止し、複数の燃料系熱源機Ｒ２が起動することになるため、電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の全体の負荷配分割合が全て燃料系熱源機Ｒ２に偏ることになる。

ステップＳＰ４においてＣＰＵ１３ａは、ステップＳＰ３で電気熱源機Ｒ１および燃料系熱源機Ｒ２の負荷配分を変更し、負荷を燃料系熱源機Ｒ２に偏らせた電力抑制中（図６）に、外部のアグリゲータから１回目の消費電力削減要求Ｄ２が通知されたか否かを判定する。

ここで、電力抑制中に１回目の消費電力削減要求Ｄ２が通知されていない場合には否定結果（ステップＳＰ４：NO）を得て、ステップＳＰ２、ステップＳＰ３の処理へ戻り、デマンド警報の発令が停止されるまで、電気熱源機Ｒ１の負荷を下限（α）まで低減させ、かつ燃料系熱源機Ｒ２の負荷をその分だけ増大させた電力抑制状態を維持し、アグリゲータの電力抑制の要求に十分応えた状態で電力の使用量を抑制する。

これに対してステップＳＰ４において、負荷を燃料系熱源機Ｒ２に偏らせた電力抑制中に１回目の消費電力削減要求Ｄ２が与えられた場合（ステップＳＰ４：YES）、ＣＰＵ１３ａによる処理は次のステップＳＰ５へ移る。

ステップＳＰ５においてＣＰＵ１３ａは、負荷流量ＦおよびポンプＰ２の設定流量に基づいて、現時点における燃料系熱源機Ｒ２の出力に未だ余裕があるか否かを判定し、燃料系熱源機Ｒ２の出力に余裕がある場合（ステップＳＰ５：YES）には次のステップＳＰ６へ移るが、燃料系熱源機Ｒ２の出力に余裕がない場合（ステップＳＰ５：NO）にはステップＳＰ８へ移る。

ここで燃料系熱源機Ｒ２の出力に余裕があるというのは、燃料系熱源機Ｒ２への熱源水の設定流用を増大することのできる余裕があること、または燃料系熱源機Ｒ２からの熱源水温度の設定値を変更する余裕があることを意味する。つまり、燃料系熱源機Ｒ２により生成する熱量を今以上に上げられる余裕を有しているということである。

アグリゲータからの１回目の消費電力削減要求Ｄ２にしたがって負荷機器７の消費電力を削減するためには、電気熱源機Ｒ１の負荷率を下限（α）まで低減させた状態、かつ、燃料系熱源機Ｒ２の負荷率が例えば９０％未満（すなわち燃料系熱源機Ｒ２の出力に余裕がある）であることが必要である。

ここで、燃料系熱源機Ｒ２の負荷率が例えば９０％未満でなければならない理由は、燃料系熱源機Ｒ２の負荷率が１００％に近い状態では当該燃料系熱源機Ｒ２によって生成する熱量を更に増大させることができないからである。したがって、当該燃料系熱源機Ｒ２によって生成する熱量を更に増大させ、当該燃料系熱源機Ｒ２に負荷を更に偏らせる余裕が有りさえすれば、その負荷率については９０％でなく例えば８０％未満などであっても良い。

ステップＳＰ６においてＣＰＵ１３ａは、アグリゲータからの１回目の消費電力削減要求Ｄ２にしたがって、負荷機器（空調機）７が設置された空間の快適性を考慮しながら第１の制御部１３２ａにより当該負荷機器（空調機）７に対する負荷を削減した１回目の消費電力削減処理を実行する。

具体的には、ＣＰＵ１３ａは負荷機器７のインバータ装置７ｂに対してファン７ａのモータに対する電力の周波数の上限値を下げる負荷削減命令Ｓ３を第１の制御部１３２ａから出力し、当該ファン７ａの給気風量を小風量化することにより当該ファン７ａの消費電力を削減する。

このとき、図７に示すように、第１の制御部１３２ａはファン７ａの給気風量を低減させるとともに、燃料系熱源機Ｒ２により生成される熱量を増大させる。その理由は、第１の制御部１３２ａはファン７ａの給気風量を低減させると、負荷機器７の消費電力を削減することはできるものの、そのままでは室内空間の快適性が犠牲になるため、当該負荷機器７の給気温度を低下させ、低温小風量化させる。負荷機器７では、小風量化により当該負荷機器７によって熱交換される熱量は減少するものの、給気温度の低温化により当該負荷機器７によって熱交換される熱量が増大されるため、当該負荷機器７の消費電力を削減する前後において当該負荷機器７によって熱交換される熱量はほぼ一定となる。これにより、第１の制御部１３２ａにより負荷機器７が消費する電力を削減する前後において、負荷機器７によって熱交換される熱量が一定となるため、室内空間の快適性が犠牲になることはない。

ここで負荷機器の給気温度を低下させるには、電気熱源機Ｒ１または燃料系熱源機Ｒ２の何れかまたは双方により生成する熱量を増大させる必要があるが、電気熱源機Ｒ１はその負荷を下限（α）まで低減させた電力抑制状態を維持しているため、燃料系熱源機Ｒ２により生成する熱量だけを増大させるのである。

燃料系熱源機Ｒ２は、自身の負荷率が９０％未満（すなわち１０％の余裕がある）のため、負荷機器７の給気温度を低下させる際の当該負荷機器７の負荷の増加分を負担し、当該燃料系熱源機Ｒ２によって生成する熱量を更に増大させればよい。

これにより、電気熱源機Ｒ１の電力抑制状態は維持したまま、ファン７ａの給気風量を低減させた分だけ確実に負荷機器７の電力消費を削減しながら、低温化分による電力消費の増大分を燃料系熱源機Ｒ２に負担させるので、快適性の維持と消費電力削減効果の双方を実現することができる。

ステップＳＰ７においてＣＰＵ１３ａは、電気熱源機Ｒ１の負荷を下限（α）まで低減させ、かつ燃料系熱源機Ｒ２の負荷をその分だけ増大させた電力抑制状態（図６）に比べ、負荷機器７の低温化分による電力消費の増大分を燃料系熱源機Ｒ２に負担させた負荷割合（図７）において、外部のアグリゲータから２回目の消費電力削減要求Ｄ３が通知されたか否かを判定する。

ここで、アグリゲータから２回目の消費電力削減要求Ｄ３が通知されていない場合（ステップＳＰ７：NO）にはステップＳＰ６に戻り、負荷機器７に対する１回目の消費電力削減要求Ｄ２に応じた消費電力削減処理を継続して実行する。

これに対しステップＳＰ７において、アグリゲータから２回目の消費電力削減要求Ｄ３が通知されていた場合（ステップＳＰ７：YES）にはＣＰＵ１３ａによる処理は次のステップＳＰ８へ移る。

ステップＳＰ５で燃料系熱源機Ｒ２の出力に余裕が無かった場合や、ステップＳＰ７で２回目の消費電力削減要求Ｄ３が与えられた場合というのは、当該燃料系熱源機Ｒ２によって生成する熱量を増大させることができない状態であるので、負荷機器７が設置された空間の快適性が犠牲になることがある。このため、ステップＳＰ８においてＣＰＵ１３ａは、第２の制御部１３２ｂにより負荷機器７の負荷を削減する。

具体的には、図８に示すように、ＣＰＵ１３ａは空調設定温度の緩和、間欠運転、運転停止などを実行させるための消費電力削減命令Ｓ４を第２の制御部１３２ｂから負荷機器７に対して出力し、当該負荷機器７の負荷を削減する。

これにより室内環境の快適性については若干犠牲にされるが、負荷機器７に対する空調設定温度の緩和、間欠運転、運転停止などにより当該負荷機器７の消費電力が削減される。同時にＣＰＵ１３ａは制御命令Ｓ７を電気熱源システムＲＰ１へ出力しているので、電気熱源機Ｒ１の負荷を下限まで低減させた状態を維持するとともに、制御命令Ｓ８を燃料系熱源システムＲＰ２へ出力しているので、負荷機器７の負荷を削減したことに伴い燃料系熱源機Ｒ２の負荷を低減させる。

これにより、燃料系熱源機Ｒ２の負荷が低減されたので、当該燃料系熱源機Ｒ２の出力に再度余裕が生まれることになる（図８）。したがって、アグリゲータから次に消費電力削減要求が再度通知された場合、上述したステップＳＰ６の処理を繰り返し行い、室内環境の快適性の犠牲を最小限に留めながら消費電力を削減することができる。

[他の実施の形態]
なお、上述した実施の形態においては、電気熱源機Ｒ１としてターボ冷凍機を用い、燃料系熱源機Ｒ２として吸収式冷凍機を用いて冷水を負荷機器７へ供給するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、２種類の加熱器を用いて温水を負荷機器７へ供給するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、エネルギーとして電力消費の抑制を目的とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ガス等の燃料消費の抑制を目的とする場合に適用するようにしてもよい。この場合、図１に示した熱源システムでは、デマンド警報発令中であれば、燃料系熱源機Ｒ２の負荷を減らし、その減らした分の負荷を電気熱源機Ｒ１に負担させるようにすればよい。

オフィスビル、商業ビルや工場といった施設においてデマンドレスポンスのための電力抑制を行う電力抑制装置に利用可能である。

ＲＰ１…電気熱源システム、Ｒ１…電気熱源機（第１の熱源機）、ＲＰ２…燃料系熱源システム、Ｒ２…燃料系熱源機（第２の熱源機）、４…往ヘッダ、５…往水管路、６…流量調整弁、７…負荷機器、７ａ…インバータ装置、７ｂ…ファン、８…還水管路、９…還ヘッダ、１０…送水温度センサ、１１…還水温度センサ、１２…流量計、１３…電力抑制装置（消費電力削減装置）、１３ａ…ＣＰＵ、１３ｂ…ＲＡＭ１４、１３ｃ…記憶装置、１３ｄ、１３ｅ…インタフェース、１５…バイパス管路、１３１…負荷配分変更部（変更部）、１３２…制御部、１３２ａ…第１の制御部、１３２ｂ…第２の制御部。

Claims (4)

1. 電力を使用して所要温度の熱源水と熱交換を行う負荷機器と、電力を使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器へ供給する第１の熱源システムと、電力以外のエネルギーを使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器へ供給する第２の熱源システムとを備えた設備において消費される電力を削減する消費電力削減装置であって、
   外部から受信した消費電力抑制要求に応じて前記第１の熱源システムにより生成する熱量と前記第２の熱源システムにより生成する熱量との割合を変更し、前記熱源水を介して前記負荷機器に供給する熱量の総量を変えずに前記第１の熱源システムが消費する電力を抑制する変更部と、
   前記変更部によって前記第１の熱源システムにより消費する電力を抑制している状態において、外部から受信した消費電力削減要求に応じて、前記負荷機器が消費する電力を削減するとともに、前記第２の熱源システムにより生成する熱量を増大して前記負荷機器に供給する制御部と
   を備えることを特徴とする消費電力削減装置。
2. 請求項１に記載された消費電力削減装置において、
   前記制御部は、
   前記消費電力削減要求に応じて前記負荷機器の消費する電力が削減される前後において前記負荷機器により熱交換される熱量が一定となるように前記第２の熱源システムにより生成する熱量を増大する第１の制御部を備える
   ことを特徴とする消費電力削減装置。
3. 請求項２に記載された消費電力削減装置において、
   前記制御部は、
   前記第１の制御部が前記第２の熱源システムにより生成する熱量を増大させることができない場合は、前記第２の熱源システムによって生成する熱量を増大させることなく前記負荷機器が消費する電力を削減させる第２の制御部を備える
   ことを特徴とする消費電力削減装置。
4. 電力を使用して所要温度の熱源水と熱交換を行う負荷機器と、電力を使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器へ供給する第１の熱源システムと、電力以外のエネルギーを使用して前記所要温度の熱源水を生成して前記負荷機器へ供給する第２の熱源システムとを備えた設備において消費される電力を削減する消費電力削減方法であって、
   外部から受信した消費電力抑制要求に応じて前記第１の熱源システムにより生成する熱量と前記第２の熱源システムにより生成する熱量との割合を変更し、前記熱源水を介して前記負荷機器に供給する熱量の総量を変えずに前記第１の熱源システムが消費する電力を抑制する変更ステップと、
   前記変更ステップによって前記第１の熱源システムにより消費する電力を抑制している状態において、外部から受信した消費電力削減要求に応じて、前記負荷機器が消費する電力を削減するとともに、前記第２の熱源システムにより生成する熱量を増大して前記負荷機器に供給する制御ステップと
   を有することを特徴とする消費電力削減方法。

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