JP2016073072A - 機器制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気機器の消費電力量と、消費電力量の目標値との差分の積算値を算出する差分積算部と、所定期間が経過するまでの残期間を算出する残期間計算部と、前記差分の積算値の前記残期間に対する単位期間への分配方法を決定する分配方法決定部と、を備える、機器制御装置。
【選択図】図8A
Description
図1Aに示すように、例えば各家電AからDまでの消費電力等を「コンセント差し込み型電力センサ」8や分電盤にとりつけた「CTセンサ」8aにより測定し、その測定結果を、機器制御装置1へ提供する。また、機器制御装置1は、制御可能な家電A〜D等に対して「家電の制御」を行い、制御できない家電に対しては、例えばテレビや小型モニタMへアドバイスを表示する。
図2は、消費電力量予測部11による、1ヶ月(所定期間)毎の消費電力量予測処理の流れの一例を示すフローチャート図である。消費電力量予測の処理は、これらの例に限定されるものではなく、種々の予測アルゴリズムから選択して利用することができる。
予測対象月の前月のデータが揃っている場合
E*Y,M = EY-1,M・(EY, M-1 / EY-1,M-1)
予測対象月の前月のデータが揃っていない場合
E*Y,M = EY-1,M・(EY, M-2 / EY-1,M-2)
初期予測は、例えば、以下の式による補正である。この例では、前年同月(2012年10月)の実績値Bおよびその直前の前年前月(2012年9月)の実績値Cである総消費電力量の増減比率(B/C)を前月(実績値2013年9月)の実績値Dに乗じたものを翌月の予測値とするものである。
A=D×(B/C)
初期予測を行った予測値に対して、気温の違いの影響を考慮に入れた補正を行う。
ただし、mを選出する際の優先順位は以下の通りとする。
1)M±1の範囲でmを選出する。
2)m±2の範囲でMを選出する。
E**Y,M = E*Y,M・α
α= { EY-1,M +(EY-1,M−EY-1,m )・(T*Y,M−TY-1,M) / (TY-1,M−TY-1,m ) } / EY-1,M
ただし上記の1)、2)Mの選出の際に条件を満たすMが見つからなかった場合には気温による補正は行わず、E**Y,M = E*Y,Mとする。
図4は、1日ごとの積算消費電力予測方法の一例を示す図である。図4に示すステップS51では、第2の実施の形態のようにして1ヶ月分の総消費電力量を予測する。また、ステップS52では、曜日による重み付け(曜日係数)を求める。曜日係数は、例えば統計的に求めた曜日に依存する重み付け係数である。そして、ステップS54では、ステップS51とステップS52で求めた値を基に、曜日を考慮した1日の総消費電力量を予測する。一方、ステップS53では、1日の単位時間、例えば15分毎の積算消費電力量の推移を求める。そして、ステップS55で、ステップS53(B)で得られた1日の総消費電力量をステップ54(A)で得られた総消費電力量に合致させることで、15分ごとの積算電力量の推移を補正する。
1日の総消費電力量の予測値は、日時に関して例えば15分ごとの、日時に対して出力される積算予測電力量の値で示される。
処理を開始し(Start: ステップS21)、1日の消費電力値を、日付、曜日とともに記憶する記憶部21から、消費電力読み出し部11a−1が、予測対象日と1週間前の同曜日を基準日として、基準日より以前の同曜日の過去の第1の消費電力値と、前記基準日より以前の過去の予測対象日前の直近のx日(xは正の値)の第2の消費電力値と、予測対象日前の前記x日よりも長いy(y>x)日の第3の消費電力値と、を読み出す(ステップS22)。次いで、統計処理部11a−2が、第1の消費電力値を統計的に処理した第1の統計値と、第2の消費電力値を統計的に処理した第2の統計値と、第3の消費電力値を統計的に処理した第3の統計値とを求める(ステップS23)。次いで、ステップS24において、係数算出部11a−3が、第1の統計値と第2の統計値と第3の統計値との重み付け係数を求める。ステップS25で、消費電力量予測部11a−4が、重み付け係数に基づいて、予測対象日の電力消費量を求める(ステップS26でend)。
B(t):過去の指定曜日(例えば7月7日、7月14日)の消費電力値平均値
C(t):過去の第1の期間(ある期間、例えば7月14日から基準日の20日まで)の消費電力値の平均値
D(t):予測結果をフィッティングする対象日(予測日の1週前の日)の消費電力値
D(t) = aA(t)+bB(t) + cC(t)
が最も近くなるa,b,cの組み合わせを計算する。ただし、ここでtは時刻である。
また、統計値としては、平均値を用いても良く、その代わりに、外挿値を統計値としても良い。
以上のように、全ての機器の消費電力量の予測値を求めることができる。
図6は、本実施の形態による第1の表示制御処理の流れを示すフローチャート図であり、図7は、表示部23に表示されるユーザインターフェイスの一例を示す図である。
以下に本実施の形態による機器制御技術の詳細について説明する。図8Aは、家電の自動制御を行う本実施の形態による機器制御部15を中心とした機器制御装置1と、外部のインターフェイスとの一構成例を示す機能ブロック図である。消費電力量予測部11は、上記において例示的に説明した構成を利用することができる。時間帯毎の電力量予測部11−1による電力量予測値と、日毎の電力量予測部11−2による一日の電力予測値と、月間の電力量予測部11−3による月間の電力量予測値と、は、それぞれ、上記の各実施の形態において求めた結果を利用することが可能である。
家電制御判定部15−4は、制限値超過判定部15−3における判定結果に基づいて、家電19をどのように制御するかを判定する。
図8Cに示す例では、処理が開始され(Start)、ステップS121で、電力情報受信部15−1−1が、差分の積算値と翌日の目標値を取得し、ステップS122で、差分積算部15−1−2が差分の積算値を求め、差分の積算値を翌日の消費電力量の目標値に加算する。差分の積算値とはある期間における目標値から積算電力量を差し引いたものを示し、ここでは一例として、一日ごとの目標値、積算電力量から算出するものとする。
以下も同様に算出する。
また、前記図8C〜図8FにおけるステップS121に記載された翌日の目標値、すなわち予測対象日(m月d日)の目標値を図8Gに示すように求めてもよい。図8Gに示す例では、d日目の目標値Pdは、予測対象月において予測対象日を除く残期間の1日ごとの予測値のうち一部をd日目の予測値fdに割り当てることで求められる。
ここで、当該目標値をPdは、以下の式で表される。
[数2]
E = Ef × P/100
ただし、Efは月間の消費電力量予測値[Wh]であり、Pは目標削減率[%] (0≦P <100)である。
A. 対象となる日の実際の積算消費電力量が電力量制御線を超えた場合。(抑制レベル+1)
B. 時間帯ごとの電力単価が、設定した閾値を超えた場合。(抑制レベル+1)
C. その日の目標値の達成が不可能な場合。(抑制レベル+1)
尚、抑制方法は具体例でありこれらの方法に限定されるものではない。
図10Aは、エアコンの自動制御設定の一例を示す図である。抑制レベルが0であれば、制御条件は「なし」、制御設定は変更なし(現状維持)である。抑制レベルが1から4まで増加する毎に、制御条件(省エネルギーの方向へ向けての家電の動作の抑制)が強くなる方向である。図10BのLED、図10Cのテレビにおいても、同様の抑制レベルによる制御が行われる。
月間の目標消費電力量を1日の目標値に分配する式は、例えば以下で示される。
[数3]
Eday = (E − Er ) ・ k / Σki
ただし、E は目標とする月間の消費電力量[Wh]であり、 Erは対象とする月の対象日までの積算消費電力量[Wh]であり、kは対象日の曜日係数であり、Σkiは対象日以降月末までの曜日係数の合計である。
電力量制御線は例えば以下の式で示される。
0:00からt [min]経過したときの電力量制御線Emax(t)[Wh]は、以下の式で表される。
Emax(t) = max(K・Ef(t), Eday・t / Σt)
ただし、Kは予算係数であり、Ef(t)は0:00からt[min]経過したときの予測積算電力量[Wh]であり、Edayは1日の消費電力量の目標値[Whであり]、Σtは1日の合計時間=24×60[min]であり、予算係数Kは、以下の式で表される。
K = Eday / Efday
ただし、Edayは1日の消費電力量の目標値[Wh]であり、Efdayは1日の予測積算電力量[Wh]である。
消費電力量予測アルゴリズムを適用した効果を、ユーザへの負担の度合いで評価した。ここで、ユーザへの負担の度合いとは、例えばユーザが省エネルギーにより強いられる「がまんをする」度合いである。ユーザへの負担を評価する指標として、制御率を用いた。制御率は、家電のON時間に対する制御がかかった時間である。制御率が高い場合、常に抑制がかかっていることを意味する。抑制時の制御方法が同じ場合、制御率が低いほど、抑制のかかる時間が短くなるため、ユーザの負担は小さい。また、各抑制レベルの判定回数を合計し、それぞれの割合を算出した値でもユーザ負担を評価した。抑制レベルが大きく、その割合も大きいと、それだけより厳しい制御がかかっているといえる。
消費電力量予測アルゴリズムによる消費電力の予測有の場合、図9等の処理に従い、制御設定を決定する。一方、消費電力の予測なしの場合、曜日依存や1日の使い方を考慮しない。すなわち、1日の消費電力量目標値Edayは、以下の式で示される。
Eday = E / Nmonth
ただし、Eは目標とする月間の消費電力量[Wh]であり、Nmonthは対象月の1ヶ月の日数である。また、電力量制御線Emax(t )は以下の式で示される。
Emax(t) = Eday・t / Σt
ただし、tは1日の経過時間[min]であり、Σtは1日の合計時間=24×60[min]である。
対象住宅:house1、2、3、4、5 (計5軒)
対象期間:2013年1月1日〜1月31日 (31日間)
削減目標値:0、1、2、3、4、5%
house1の予測有無の場合での目標削減率に対する制御率の関係と全目標削減率の抑制レベルの回数を合計した時の抑制レベルの割合を図14に示す。
1)分配方式A
前日の目標と実績の差分を残り日数に分散させる(図11参照)。
図18に示すように、前日の目標と実績の差分を次の日に繰り越す方式である。1日の消費電力量目標値Edayは、以下の式で表される。
Eday = E ・k / Σki + ΔE
ただし、Eは目標とする月間の消費電力量[Wh]であり、kは対象日の曜日係数であり、Σkiは対象日以降月末までの曜日係数の合計であり、ΔEは前日の消費電力量目標値と実績値の差分[Wh]である。
前日目標と実績の差分が正の場合、すなわち前日実績が目標値を超えていた場合、分配方式Aで分配する。前日目標と実績の差分が負の場合、すなわち前日の実績が目標値超えなかった場合、分配方式Bで分配する。
(付記)本発明は以下の開示を含む。
(1)
電気機器の消費電力量と、消費電力量の目標値との差分の積算値を算出する差分積算部と、
所定期間が経過するまでの残期間を算出する残期間計算部と、
前記差分の積算値の前記残期間に対する単位期間への分配方法を決定する分配方法決定部と、を備える、機器制御装置。
(2)
前記差分積算部は、
前記電気機器の消費電力量の前記目標値との差分について、予め定められた期間にわたり積算した積算値を、定期的に算出することを特徴とする、(1)に記載の機器制御装置。
(3)
前記分配方法は、前記差分の積算値を前記残期間で除算した値を、前記残期間における各目標値に加算する方法であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の機器制御装置。
(4)
前記分配方法は、前記差分の積算値を翌日の目標値に加算する方法であることを特徴とする、(2)に記載の機器制御装置。
(5)
前記分配方法は、前記差分の積算値が負の値となるとき、該差分の積算値を前記残期間で除算した値を、前記残期間における各目標値から減算し、
前記差分の積算値が正の値となるとき、該差分の積算値を翌日の目標値に加算する方法であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の機器制御装置。
(6)
さらに、
制御に対してあらかじめ決めた電力削減率の分だけ各制御対象家電の消費電力が下がると仮定し、その時間帯の各制御対象家電の消費電力量として再計算し、その再計算結果と各制御対象家電以外の家電の消費電力量を足し合わせて得られた全体の消費電力量を、前記電気機器の消費電力量とすることを特徴とする(1)から(5)までのいずれか1に記載の機器制御装置。
予測値に基づいて制御することで、達成率をより良くすることが出来る。
前記消費電力量の目標値を、
前記単位期間における消費電力量推移の予測値を、前記所定期間における消費電力量の予測値を曜日係数による重み付けして得られた前記単位期間における予測値と一致させるようにして求めることを特徴とする(1)から(6)までのいずれか1に記載の機器制御装置。
(8)
電気機器の消費電力量と、消費電力量の目標値との差分の積算値を算出する差分積算ステップと、
所定期間が経過するまでの残期間を算出する残期間計算ステップと、
前記差分の積算値の前記残期間に対する単位期間への分配方法を決定する分配方法決定ステップと、を有する制御アルゴリズムにより機器を制御する機器制御方法。
(9)
コンピュータに、(8)に記載の機器制御方法を実行させるためのプログラム。
Claims (6)
- 電気機器の消費電力量と、消費電力量の目標値との差分の積算値を算出する差分積算部と、
所定期間が経過するまでの残期間を算出する残期間計算部と、
前記差分の積算値の前記残期間に対する分配方法を決定する分配方法決定部と、を備える、機器制御装置。 - 前記差分積算部は、
前記電気機器の消費電力量の前記目標値との差分について、予め定められた期間にわたり積算した積算値を、定期的に算出することを特徴とする、請求項1に記載の機器制御装置。 - 前記分配方法は、前記差分の積算値を前記残期間で除算した値を、前記残期間における各目標値に加算する方法であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の機器制御装置。
- 前記分配方法は、前記差分の積算値を翌日の目標値に加算する方法であることを特徴とする、請求項2に記載の機器制御装置。
- 前記分配方法は、前記差分の積算値が負の値となるとき、該差分の積算値を前記残期間で除算した値を、前記残期間における各目標値から減算し、
前記差分の積算値が正の値となるとき、該差分の積算値を翌日の目標値に加算する方法であることを特徴とする、請求項1または2に記載の機器制御装置。 - さらに、
制御に対してあらかじめ決めた電力削減率の分だけ各制御対象家電の消費電力が下がると仮定し、その時間帯の各制御対象家電の消費電力量として再計算し、その再計算結果と各制御対象家電以外の家電の消費電力量を足し合わせて得られた全体の消費電力量を、前記電気機器の消費電力量とすることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の機器制御装置。
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