JP2020190400A - Hybrid air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド空調システムに関する。 The present invention relates to a hybrid air conditioning system.
電気で動作して熱媒体の冷却または加熱を行うEHP(電気モータヒートポンプ)ユニットと、主にガスで動作して熱媒体の冷却または加熱を行うGHP(ガスヒートポンプ)ユニットとを含むハイブリッド空調システムがある(例えば、特許文献1)。ハイブリッド空調システムでは、例えば、電気料金とガス料金とを合計した合計料金が最も安くなるように、EHPユニットとGHPユニットとの運転比率が最適な比率に制御される。 A hybrid air conditioning system that includes an EHP (electric motor heat pump) unit that operates electrically to cool or heat the heat medium and a GHP (gas heat pump) unit that operates mainly on gas to cool or heat the heat medium. There is (for example, Patent Document 1). In the hybrid air-conditioning system, for example, the operating ratio of the EHP unit and the GHP unit is controlled to the optimum ratio so that the total charge, which is the sum of the electricity charge and the gas charge, is the lowest.
ところで、発電設備を備えた事業者が、発電設備で発電した電力を、発電設備が設置された場所から他の場所にある自社工場などに送電網を通じて送電する自己託送という仕組みがある。自己託送では、送電する電力量を予め申請しておく必要がある。そして、自己託送を行う事業者は、自己託送時に申請通りの電力量を送電することが要求される。 By the way, there is a self-consignment system in which a business operator equipped with a power generation facility transmits the power generated by the power generation facility from the place where the power generation facility is installed to its own factory or the like in another place through a power grid. For self-consignment, it is necessary to apply in advance for the amount of power to be transmitted. Then, the self-consignment business operator is required to transmit the electric energy as requested at the time of self-consignment.
しかし、例えば、自己託送の申請時に想定した負荷設備の消費電力量に対して自己託送時の負荷設備の消費電力量が異なる場合などでは、自己託送時に申請通りの電力量を送電することができないおそれがある。このような場合に、申請通りの電力量を自己託送しようとすると、要求される消費電力量に適切に対応できない場合がある。その結果、要求される空調負荷に適切に対応できない場合がある。 However, for example, if the power consumption of the load equipment at the time of self-consignment is different from the power consumption of the load equipment assumed at the time of application for self-consignment, the power consumption as requested cannot be transmitted at the time of self-consignment. There is a risk. In such a case, if you try to self-consign the amount of power as requested, you may not be able to respond appropriately to the required amount of power consumption. As a result, it may not be possible to properly meet the required air conditioning load.
本発明は、このような課題に鑑み、空調負荷を維持しつつ、自己託送を適切に行うことが可能なハイブリッド空調システムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a hybrid air conditioning system capable of appropriately performing self-consignment while maintaining an air conditioning load.
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド空調システムは、発電設備と、少なくとも発電設備で発電された電力で動作し、熱媒体を冷却または加熱して空調室内機に供給するEHPユニットと、主にガスで動作し、熱媒体を冷却または加熱して空調室内機に供給するGHPユニットと、EHPユニットの出力とGHPユニットの出力との合計出力で空調室内機における空調負荷を満たすようにEHPユニットおよびGHPユニットの運転を制御する運転制御部と、を備え、運転制御部は、発電設備で発電された余剰電力を、送電網を通じて自己託送する場合、自己託送の期間中に合計出力を維持しつつ、電力の託送量が申請値に等しくなるようにEHPユニットとGHPユニットとの運転比率を制御する。 In order to solve the above problems, the hybrid air conditioning system of the present invention includes a power generation facility and an EHP unit that operates with at least the electric power generated by the power generation facility to cool or heat the heat medium and supply it to the air conditioner indoor unit. EHP so as to satisfy the air conditioning load in the air conditioner indoor unit with the total output of the GHP unit that operates mainly with gas and cools or heats the heat medium and supplies it to the air conditioner indoor unit, and the output of the EHP unit and the output of the GHP unit. It is equipped with an operation control unit that controls the operation of the unit and the GHP unit, and the operation control unit maintains the total output during the self-consignment period when the surplus power generated by the power generation facility is self-consigned through the power transmission network. At the same time, the operating ratio between the EHP unit and the GHP unit is controlled so that the consignment amount of electric power becomes equal to the application value.
本発明によれば、空調負荷を維持しつつ、自己託送を適切に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to appropriately perform self-consignment while maintaining the air conditioning load.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の態様について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in the embodiment are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present invention are not shown. To do.
図1は、本実施形態によるハイブリッド空調システム1の構成を示す概略図である。図1では、制御信号の流れを破線の矢印で示している。ハイブリッド空調システム1は、ハイブリッド空調機10、空調室内機12、遠隔監視アダプタ14、遠隔監視サーバ16および発電設備18を含む。ハイブリッド空調機10は、EHPユニット20およびGHPユニット22を含む。なお、EHPは、電気モータヒートポンプを示し、GHPは、ガスヒートポンプを示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the hybrid air conditioning system 1 according to the present embodiment. In FIG. 1, the flow of the control signal is indicated by a broken line arrow. The hybrid air conditioning system 1 includes a
EHPユニット20、GHPユニット22、空調室内機12、遠隔監視アダプタ14および発電設備18は、1の事業所30内に設けられる。また、事業所30内には、電力メータ32、分電盤34および他の電気機器36も設けられる。事業所30は、低圧受電の需要者単位で構成される。事業所30の範囲は、家屋等に限らず、病院、工場、ホテル、レジャー施設、商業施設、マンションといった建物単位や建物内の一部分であってもよい。
The EHP
電力メータ32は、電力系統に属する送電網38に接続される。電力メータ32は、需要家(事業所30)における電力系統(送電網38)からの受電点に設置され、受電電力を計測する。また、電力メータ32は、送電網38を通じて受電する電力だけでなく、事業所30から送電網38に送電する電力も計測可能である。
The
分電盤34は、電力メータ32に接続される。また、分電盤34には、発電設備18、EHPユニット20および他の電気機器36が接続される。
The
発電設備18は、例えば、太陽光発電機、風力発電機、水力発電機、地熱発電機、太陽熱発電機、大気中熱発電機等の再生可能エネルギー発電設備である。なお、発電設備18は、燃料電池、内燃力発電、蓄電池等であってもよい。
The
発電設備18は、発電を行い、発電した電力を、分電盤34を通じてEHPユニット20および他の電気機器36に供給する。EHPユニット20および他の電気機器36は、供給された電力を消費して動作する。また、他の電気機器36は、例えば、照明機器などのような、事業所30内におけるハイブリッド空調機10(EHPユニット20)以外の電気機器を含む。EHPユニット20および他の電気機器36は、発電設備18で発電された電力を消費する負荷設備である。
The
他の事業所40は、例えば、事業所30の会社の自社工場などのように、少なくとも事業所30と電力の融通を約束した需要者などであり、事業所30とは異なる場所にある。他の事業所40は、低圧受電の需要者単位で構成される。他の事業所40の範囲は、事業所と同様に、各種の建物単位や建物内の一部であってもよい。他の事業所40は、送電網38に接続されている。また、他の事業所40には、事業所30とは異なり、発電設備18が設けられていない。
The
発電設備18は、後述するが、発電した電力を、送電網38を通じて事業所30外(例えば、他の事業所40)に送出することができる。
As will be described later, the
EHPユニット20は、例えば、屋外に設置される。EHPユニット20には、発電設備18で発電された電力および系統電力(商用電力)が供給される。EHPユニット20は、供給された電力を消費して(電気で動作して)熱媒体の冷却および加熱を行う。EHPユニット20で冷却および加熱された熱媒体は、空調室内機12に供給される。
The EHP
GHPユニット22は、例えば、屋外に設置され、EHPユニット20とは独立して設けられる。GHPユニット22は、主にガスで動作し、熱媒体の冷却および加熱を行う。GHPユニット22で冷却および加熱された熱媒体は、空調室内機12に供給される。この際、EHPユニット20から送出される熱媒体、および、GHPユニット22から送出される熱媒体は、共通の配管42を通じて空調室内機12に供給される。
The GHP
空調室内機12は、EHPユニット20およびGHPユニット22から供給される熱媒体と、室内において供給される空気との間で熱交換を行い、室内において供給される空気を冷却または加熱する。空調室内機12は、熱交換後の空気を室内に送出し、熱交換後の熱媒体をEHPユニット20およびGHPユニット22に送出する。
The air-conditioning
遠隔監視アダプタ14は、例えば、EHPユニット20およびGHPユニット22の近傍に設置される。遠隔監視アダプタ14は、運転制御部50を含む。運転制御部50は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路から構成される。運転制御部50については、後に詳述する。
The
遠隔監視サーバ16は、ハイブリッド空調システム1を管理する事業者によって設置され、例えば、EHPユニット20、GHPユニット22および遠隔監視アダプタ14から離れた場所に設置される。遠隔監視サーバ16は、遠隔監視アダプタ14と通信することができる。また、遠隔監視サーバ16は、送電網38を管理する電力会社60などと通信することができる。
The
遠隔監視サーバ16は、運転マップ生成部70を含む。運転マップ生成部70は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路から構成される。
The
運転マップ生成部70は、例えば、日付、曜日、時間、過去の空調負荷の実績などから、需要家における翌日の空調負荷の推移および電力需要(建物電力需要)の推移を予測する。運転マップ生成部70は、予測結果にしたがって、時間と、デマンドレベル(電力需要レベル)と、空調負荷と、EHPユニット20の出力と、GHPユニット22の出力とが関連付けられた運転マップを複数生成する。運転マップ生成部70は、生成した運転マップを遠隔監視アダプタ14に送信する。
The operation
図2は、運転マップ生成部70で生成される運転マップの概要を説明する図である。運転マップ生成部70は、複数の運転マップをグループごとに生成する。例えば、運転マップ生成部70は、グループGAからグループGEまでの5グループ分の運転マップを生成可能である。なお、運転マップのグループ数は、5グループに限らない。
FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of an operation map generated by the operation
1のグループ(例えば、グループGA)では、時間ごとに、デマンドレベル0に対応する運転マップからデマンドレベル3に対応する運転マップまでのセットが生成される。例えば、時刻T10について、デマンドレベル毎の運転マップのセットSA10が生成され、時刻T11について、デマンドレベル毎の運転マップのセットSA11が生成され、時刻T12について、デマンドレベル毎の運転マップのセットSA12が生成される。デマンドレベルは、EHPユニット20等が設置される需要家における電力系統からの受電点の受電電力の大きさ(受電電力レベル)に対応付けられる。このような運転マップのセットは、例えば、24時間分生成される。なお、デマンドレベルは、デマンドレベル0からデマンドレベル3の4段階に限らない。
In the group 1 (for example, group GA), a set from the operation map corresponding to the
図3は、運転マップの一例を示す図である。図3(a)は、時刻T10およびデマンドレベル0の場合の運転マップを示し、図3(b)は、時刻T10およびデマンドレベル1の場合の運転マップを示し、図3(c)は、時刻T10およびデマンドレベル2の場合の運転マップを示し、図3(d)は、時刻T10およびデマンドレベル3の場合の運転マップを示す。図3(a)〜図3(d)の運転マップは、共通のグループ(例えば、グループGA)に属している。なお、具体的な数値は、例示した値に限らない。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an operation map. FIG. 3A shows an operation map at time T10 and
図3(a)〜図3(d)に示すように、運転マップでは、EHPユニット20の出力(kW)およびGHPユニット22の出力(kW)が、空調負荷(kW)ごとに関連付けられている。また、運転マップでは、EHPユニット20の出力とGHPユニット22の出力とを合計した合計出力が空調負荷に等しくなっている。つまり、運転マップでは、空調負荷がEHPユニット20の出力とGHPユニット22の出力とで按分されており、EHPユニット20およびGHPユニット22の運転比率が示されている。
As shown in FIGS. 3A to 3D, in the operation map, the output (kW) of the
例えば、図3(a)に示すように、時刻T10のデマンドレベル0に対応する運転マップでは、空調負荷が30kWのとき、EHPユニット20の出力が20kW、GHPユニット22の出力が10kWとなっている。この場合、合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率が約67%であり、GHPユニット22の運転比率が約33%である。
For example, as shown in FIG. 3A, in the operation map corresponding to the
例えば、図3(b)に示すように、時刻T10のデマンドレベル1に対応する運転マップでは、空調負荷が30kWのとき、EHPユニット20の出力が15kW、GHPユニット22の出力が15kWとなっている。この場合、合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率が約50%であり、GHPユニット22の運転比率が約50%である。
For example, as shown in FIG. 3B, in the operation map corresponding to the demand level 1 at the time T10, when the air conditioning load is 30 kW, the output of the
また、図3(c)に示すように、時刻T10のデマンドレベル2に対応する運転マップでは、空調負荷が30kWのとき、EHPユニット20の出力が12kW、GHPユニット22の出力が18kWとなっている。この場合、合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率が40%であり、GHPユニット22の運転比率が60%である。
Further, as shown in FIG. 3C, in the operation map corresponding to the demand level 2 at the time T10, when the air conditioning load is 30 kW, the output of the
また、図3(d)に示すように、時刻T10のデマンドレベル3に対応する運転マップでは、空調負荷が30kWのとき、EHPユニットの出力が10kW、GHPユニットの出力が20kWとなっている。この場合、合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率が約33%であり、GHPユニット22の運転比率が約67%である。
Further, as shown in FIG. 3D, in the operation map corresponding to the
このように、共通の時刻T10でも、デマンドレベルによっては、運転マップの内容が異なる。なお、図3では、空調負荷が30kWの場合を例示しているが、空調負荷が30kWより小さい場合および30kWより大きい場合についても、空調負荷がEHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力で按分されるように、EHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力が設定されている。
As described above, even at the common time T10, the contents of the operation map differ depending on the demand level. Although FIG. 3 illustrates the case where the air conditioning load is 30 kW, the air conditioning load is proportionally divided by the output of the
また、運転マップ生成部70は、予測した空調負荷の推移および電力需要の推移に基づいて、例えば、電気料金およびガス料金を合計した合計料金が最も安くなるように、所定時間分(例えば、24時間分)の運転マップ(運転マップのセット)を生成する。この際、運転マップ生成部70は、電気料金が安い夜間などでは、GHPユニット22に対してEHPユニット20の運転比率が大きい運転マップを生成し、電気料金が高い昼間などでは、EHPユニット20に対してGHPユニット22の運転比率が大きい運転マップを生成するなどのように、時間帯によって、運転マップを異ならせてもよい。
Further, the operation
なお、運転マップ生成部70は、合計料金が最も安くなるように運転マップを生成する態様に限らず、例えば、二酸化炭素(CO2)排出量が最も少なくなるように運転マップを生成してもよいし、投入エネルギー量が最も少なくなるように運転マップを生成してもよい。
The operation
図1に戻って、遠隔監視アダプタ14は、運転マップ生成部70で生成された所定時間分(例えば、24時間分)の複数の運転マップを、遠隔監視サーバ16から受信する。受信された運転マップは、運転制御部50のメモリなどに一時的に記憶される。運転制御部50は、記憶された運転マップに則してEHPユニット20およびGHPユニット22を動作させる。
Returning to FIG. 1, the
具体的には、運転制御部50は、需要家の現在の受電電力から現在のデマンドレベルを導出する。運転制御部50は、現在のデマンドレベルと現在の時刻とに対応する運転マップを読み出す。運転制御部50は、読み出された運転マップを参照し、現在の空調負荷に対応するEHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力となるように、EHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力を制御する。すなわち、運転制御部50は、通常、EHPユニット20およびGHPユニット22を最適な運転比率で制御(最適制御)している。
Specifically, the
ハイブリッド空調システム1では、発電設備18で発電した電力(余剰電力)を自己託送することができる。自己託送とは、発電設備18を備えた事業者(事業所30)が、発電設備18で発電した電力を、発電設備18が設置された場所から他の場所にある自社工場など(例えば、他の事業所40)に送電網38を通じて送電することである。自己託送を行う場合、30分毎の送電する電力量を予め電力会社60などに申請しておく必要がある。そして、自己託送を行う事業者(事業所30)は、自己託送時に申請通りの電力量を送電することが要求される。
In the hybrid air conditioning system 1, the electric power (surplus electric power) generated by the
しかし、例えば、自己託送の申請時に想定した負荷設備の消費電力量に対して自己託送時の負荷設備の消費電力量が異なる場合などでは、自己託送時に申請通りの電力量を送電することができないおそれがある。このような場合に、申請通りの電力量を自己託送しようとすると、要求される消費電力量に適切に対応できない場合がある。その結果、要求される空調負荷に適切に対応できない場合がある。 However, for example, if the power consumption of the load equipment at the time of self-consignment is different from the power consumption of the load equipment assumed at the time of application for self-consignment, the power consumption as requested cannot be transmitted at the time of self-consignment. There is a risk. In such a case, if you try to self-consign the amount of power as requested, you may not be able to respond appropriately to the required amount of power consumption. As a result, it may not be possible to properly meet the required air conditioning load.
そこで、ハイブリッド空調システム1の運転制御部50は、自己託送する場合、電力の託送量が申請値に等しくなるようにEHPユニット20とGHPユニット22との運転比率を制御する。この際、運転制御部50は、EHPユニット20の出力とGHPユニット22の出力を合計した合計出力を、自己託送の開始タイミングの前後および自己託送の期間中で維持させる。
Therefore, the
図4は、託送量が不足する場合の運転制御部50の動作を説明する説明図である。図4(a)は、申請時における予想を示し、図4(b)は、自己託送時における託送量の調整前を示し、図4(c)は、自己託送時における託送量の調整後を示している。また、図4(a)〜図4(c)に示すように、発電設備18の発電能力は100kWとする。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the operation of the
図4(a)に示すように、申請時において、自己託送時には空調負荷が20kWとなると予想されたとする。この場合、EHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力を合計した合計出力は、20kWとなる。そして、自己託送時に使用予定の通常の運転マップを参照して、EHPユニット20の出力が10kW(運転比率50%)になり、GHPユニット22の出力が10kW(運転比率50%)になると予想されたとする。
As shown in FIG. 4A, it is assumed that the air conditioning load is expected to be 20 kW at the time of self-consignment at the time of application. In this case, the total output of the output of the
また、例えば、EHPユニット20は、20kWの電力を消費して、10kWの熱を出力する。また、例えば、申請時において、自己託送時には、他の電気機器36が20kWの電力を消費すると予想されたとする。この場合、発電設備18は、発電した100kWのうち20kWをEHPユニット20に供給し、20kWを他の電気機器36に供給する。つまり、発電設備18は、事業所30内の負荷設備に合計40kWの電力を供給する。そうすると、発電設備18による余剰電力は、60kWとなる。このため、余剰電力60kWを自己託送することができる。したがって、託送量の申請値を60kWとして申請したとする。
Further, for example, the
ところが、図4(b)に示すように、自己託送時おいて、予想に反し、他の電気機器36の消費電力が増加して30kWになったとする。この場合、発電設備18は、事業所30内の負荷設備に合計50kWの電力を供給する。
However, as shown in FIG. 4B, it is assumed that the power consumption of the other
そうすると、発電設備18による余剰電力は、50kWとなる。つまり、託送量の申請値を60kWとしていたのに対し、この場合には、50kWしか自己託送することができなく、自己託送の不足電力が10kW生じる。
Then, the surplus power generated by the
そこで、自己託送時に不足電力が生じると、図4(c)に示すように、運転制御部50は、不足電力が0kWとなるように、EHPユニット20の消費電力を減少させて、発電設備18の余剰電力を増加させ、託送量を調整する。
Therefore, when a shortage of power occurs during self-consignment, as shown in FIG. 4C, the
具体的には、託送量の調整後における事業所30内の合計消費電力は、申請時に予想された合計消費電力(40kW)にしたい。また、自己託送時の他の電気機器36の消費電力(30kW)を維持したい。このため、自己託送時のEHPユニット20の消費電力を、申請時に予想された20kWから10kWに減少させる。
Specifically, the total power consumption in the
EHPユニット20の消費電力が10kWになると、EHPユニット20が出力する熱は、10kWから5kWに減少する。ここで、託送量の調整後の空調負荷については、調整前の空調負荷(20kW)を維持させたい。つまり、ハイブリッド空調機10の合計出力を20kWで維持させたい。このため、運転制御部50は、EHPユニット20の出力を5kWに減少させるとともに、GHPユニット22の出力を25kWに増加させる。
When the power consumption of the
このように、託送量が不足する場合(余剰電力が申請値よりも少ない場合)、運転制御部50は、託送量の調整後のEHPユニット20の運転比率を、託送量の調整前に対して減少させる。これにより、ハイブリッド空調システム1では、空調負荷を維持しつつ、託送量の不足を解消することができる。
In this way, when the consignment amount is insufficient (when the surplus power is less than the application value), the
図5は、託送量が超過する場合の運転制御部50の動作を説明する説明図である。図5(a)は、申請時における予想を示し、図5(b)は、自己託送時における託送量の調整前を示し、図5(c)は、自己託送時における託送量の調整後を示している。また、図5(a)〜図5(c)に示すように、発電設備18の発電能力は100kWとする。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the operation of the
図5(a)に示すように、申請時において、自己託送時には空調負荷(合計出力)が20kWとなると予想されたとする。そして、自己託送時に使用予定の通常の運転マップを参照して、EHPユニット20の出力が10kW(運転比率50%)になり、GHPユニット22の出力が10kW(運転比率50%)になると予想されたとする。
As shown in FIG. 5A, it is assumed that the air conditioning load (total output) is expected to be 20 kW at the time of self-consignment at the time of application. Then, it is expected that the output of the
また、例えば、EHPユニット20は、20kWの電力を消費して、10kWの熱を出力する。また、例えば、申請時において、自己託送時には、他の電気機器36が20kWの電力を消費すると予想されたとする。この場合、発電設備18は、発電した100kWのうち20kWをEHPユニット20に供給し、20kWを他の電気機器36に供給する。つまり、発電設備18は、事業所30内の負荷設備に合計40kWの電力を供給する。そうすると、発電設備18による余剰電力は、60kWとなる。このため、余剰電力60kWを自己託送することができる。したがって、託送量の申請値を60kWとして申請したとする。
Further, for example, the
ところが、図5(b)に示すように、自己託送時において、予想に反し、他の電気機器36の消費電力が減少して10kWになったとする。この場合、発電設備18は、事業所30内の負荷設備に合計30kWの電力を供給する。
However, as shown in FIG. 5B, it is assumed that the power consumption of the other
そうすると、発電設備18による余剰電力は、50kWとなる。つまり、託送量の申請値を60kWとしていたのに対し、この場合には、70kWを自己託送してしまうこととなり、自己託送の超過電力が10kW生じる。
Then, the surplus power generated by the
そこで、自己託送時に超過電力が生じると、図5(c)に示すように、運転制御部50は、超過電力が0kWとなるように、EHPユニット20の消費電力を増加させて、発電設備18の余剰電力を減少させ、託送量を調整する。
Therefore, when excess power occurs during self-consignment, as shown in FIG. 5C, the
具体的には、託送量の調整後における事業所30内の合計消費電力は、申請時に予想された合計消費電力(40kW)にしたい。また、自己託送時の他の電気機器36の消費電力(10kW)を維持したい。このため、自己託送時のEHPユニット20の消費電力を、申請時に予想された20kWから30kWに増加させる。
Specifically, the total power consumption in the
EHPユニット20の消費電力が30kWになると、EHPユニット20が出力する熱は、10kWから15kWに増加する。ここで、託送量の調整後の空調負荷については、調整前の空調負荷(20kW)を維持させたい。つまり、ハイブリッド空調機10の合計出力を20kWで維持させたい。このため、運転制御部50は、EHPユニット20の出力を15kWに増加させるとともに、GHPユニット22の出力を5kWに減少させる。
When the power consumption of the
このように、託送量が超過する場合(余剰電力が申請値よりも多い場合)、運転制御部50は、託送量の調整後のEHPユニット20の運転比率を、託送量の調整前に対して増加させる。これにより、ハイブリッド空調システム1では、空調負荷を維持しつつ、託送量の超過を解消することができる。これらを行うため、ハイブリッド空調システム1では、以下のようにしている。
In this way, when the consignment amount is exceeded (when the surplus power is larger than the application value), the
ここで、上述のように運転マップ生成部70は、複数の運転マップをグループごとに生成することができる。ハイブリッド空調システム1では、複数のグループのうち1のグループ(例えば、グループGE)を自己託送用のグループとして利用し、それ以外のグループ(例えば、グループGA)を最適制御用のグループとして利用する。
Here, as described above, the operation
運転マップ生成部70は、上述の最適制御を行うための運転マップ(最適制御用の運転マップ)の生成時に、不足用の運転マップおよび超過用の運転マップも併せて生成する。不足用の運転マップは、自己託送時において不足した託送量を調整するために用いられる。超過用の運転マップは、自己託送時において超過した託送量を調整するために用いられる。以後、不足用の運転マップおよび超過用の運転マップを総称して、自己託送用の運転マップと呼ぶ場合がある。
The operation
具体的には、運転マップ生成部70は、運転マップの生成時に、グループGAに関して最適制御用の運転マップを生成し、グループGEに関して自己託送用の運転マップを生成する。自己託送用のグループ(例えば、グループGE)では、時間ごとに、不足用の運転マップおよび超過用の運転マップのセットが生成される。例えば、自己託送用のグループでは、デマンドレベル0およびデマンドレベル1に、不足用の運転マップが対応付けられ、デマンドレベル2およびデマンドレベル3に、超過用の運転マップが対応付けられる。
Specifically, the operation
図6は、自己託送用の運転マップの一例を示す図である。図6(a)は、時刻T10およびデマンドレベル0の場合の不足用の運転マップを示し、図6(b)は、時刻T10およびデマンドレベル1の場合の不足用の運転マップを示し、図6(c)は、時刻T10およびデマンドレベル2の場合の超過用の運転マップを示し、図6(d)は、時刻T10およびデマンドレベル3の場合の超過用の運転マップを示す。なお、具体的な数値は、例示した値に限らない。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an operation map for self-consignment. FIG. 6A shows an operation map for shortage at time T10 and
図6(a)〜図6(d)に示すように、自己託送用の運転マップは、図3の運転マップと同様に、EHPユニット20の出力(kW)およびGHPユニット22の出力(kW)が、空調負荷(kW)ごとに関連付けられている。また、自己託送用の運転マップでは、空調負荷がEHPユニット20の出力とGHPユニット22の出力とで按分されており、EHPユニット20およびGHPユニット22の運転比率が示されている。
As shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), the self-consignment operation map has the output (kW) of the
これに対し、図6(a)および図6(b)に示すように、不足用の運転マップでは、共通の時刻における最適制御用の運転マップに対して、少なくともEHPユニット20の出力(EHPユニット20の運転比率)が小さくなっている。 On the other hand, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the shortage operation map, at least the output of the EHP unit 20 (EHP unit) with respect to the operation map for optimum control at a common time. The operating ratio of 20) is getting smaller.
例えば、図3(a)に示すように、デマンドレベル0に対応する最適制御用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が10kWであるのに対し、図6(a)に示すように、デマンドレベル0に対応する不足用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が0kWであるというように、小さくなっている。つまり、この場合、不足用の運転マップにおける合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率は、約0%に下がっている。
For example, as shown in FIG. 3A, in the operation map for optimum control corresponding to the
また、図3(b)に示すように、デマンドレベル1に対応する最適制御用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が12kWであるのに対し、図6(b)に示すように、デマンドレベル1に対応する不足用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が5kWであるというように、小さくなっている。つまり、この場合、不足用の運転マップにおける合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率は、約17%に下がっている。
Further, as shown in FIG. 3 (b), in the operation map for optimum control corresponding to the demand level 1, the output of the
また、図6(c)および図6(d)に示すように、超過用の運転マップでは、共通の時刻における最適制御用の運転マップに対して、少なくともEHPユニット20の出力(EHPユニット20の運転比率)が大きくなっている。 Further, as shown in FIGS. 6 (c) and 6 (d), in the excess operation map, at least the output of the EHP unit 20 (of the EHP unit 20) is obtained with respect to the operation map for optimum control at a common time. The operating ratio) is increasing.
例えば、図3(c)に示すように、デマンドレベル2に対応する最適制御用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が15kWであるのに対し、図6(c)に示すように、デマンドレベル2に対応する超過用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が25kWであるというように、大きくなっている。つまり、この場合、超過用の運転マップにおける合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率は、約83%に上がっている。
For example, as shown in FIG. 3 (c), in the operation map for optimum control corresponding to the demand level 2, the output of the
また、図3(d)に示すように、デマンドレベル3に対応する最適制御用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が20kWであるのに対し、図6(d)に示すように、デマンドレベル3に対応する超過用の運転マップでは、空調負荷が30kWのときのEHPユニット20の出力が30kWであるというように、大きくなっている。つまり、この場合、超過用の運転マップにおける合計出力(空調負荷)に対するEHPユニット20の運転比率は、約100%に上がっている。
Further, as shown in FIG. 3 (d), in the operation map for optimum control corresponding to the
なお、図6では、空調負荷が30kWの場合を例示しているが、空調負荷が30kWより小さい場合および30kWより大きい場合についても、不足用の運転マップでは、共通の時刻における最適制御用の運転マップに対してEHPユニット20の運転比率が小さくなっており、超過用の運転マップでは、共通の時刻における最適制御用の運転マップに対してEHPユニット20の運転比率が大きくなっている。
Note that FIG. 6 illustrates the case where the air conditioning load is 30 kW, but even when the air conditioner load is smaller than 30 kW and larger than 30 kW, the operation map for shortage shows the operation for optimum control at a common time. The operation ratio of the
図7は、運転マップ生成部70の動作を説明するフローチャートである。運転マップ生成部70は、所定時間間隔で(例えば、24時間ごとに)、図7の一連の処理を繰り返す。運転マップ生成部70は、自己託送の有無に拘わらず、最適制御用の運転マップとともに、自己託送用の運転マップ(不足用の運転マップおよび超過用の運転マップ)を予め生成する(S100)。次に、運転マップ生成部70は、生成した運転マップ(最適制御用の運転マップおよび自己託送用の運転マップ)を一括して遠隔監視アダプタ14に送信し(S110)、一連の処理を終了する。
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the operation
遠隔監視アダプタ14は、最適制御用の運転マップとともに自己託送用の運転マップも受信する。受信された自己託送用の運転マップは、最適制御用の運転マップと同様に、運転制御部50のメモリなどに一時的に記憶される。
The
図8は、自己託送が開始された場合の運転制御部50の動作を説明する図である。自己託送が開始されると、運転制御部50は、自己託送中に事業所30外に送出された所定時間毎(例えば、1分毎)の電力量を、電力メータ32から取得する。つまり、運転制御部50は、電力メータ32から、最新の所定時間(1分間)の余剰電力量(以後、単位余剰電力量と呼ぶ場合がある)を、所定時間毎(1分毎)に取得する。
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the
運転制御部50は、自己託送中において、自己託送開始から現在までに取得された単位余剰電力量を累積する。以後、累積された単位余剰電力量を、部分余剰電力量と呼ぶ場合がある。
The
運転制御部50は、自己託送開始から現在までの経過時間および部分余剰電力量に基づいて、予測余剰電力量を導出する。予測余剰電力量は、自己託送開始から自己託送の期間の区切りである所定の終了時間まで(例えば、30分間)の余剰電力量の予測値である。この予測余剰電力量は、電力メータ32から単位余剰電力量を取得する度(1分毎)に導出される。図8では、この予測余剰電力量の推移の一例が示されている。自己託送の期間は、通常、30分間であるため、図8では、自己託送開始から30分後に自己託送が終了している。なお、自己託送は、30分で終了する態様に限らず、30分単位で継続されてもよい。
The
他の電気機器36における消費電力量が時間によって変動することで、単位余剰電力量は、時間によって変動する。このため、図8に示すように、予測余剰電力量は、時間によって変動する。
Since the power consumption of the other
ここで、託送量の申請値は、自己託送開始から30分間の電力量として30分毎に申請される。このため、30分の期間で、申請値と予測余剰電力量とが最終的に大凡等しくなれば、申請値通りの自己託送を行ったことになる。 Here, the application value of the consignment amount is applied every 30 minutes as the electric energy for 30 minutes from the start of self-consignment. Therefore, if the application value and the predicted surplus electric energy are finally approximately equal in the period of 30 minutes, it means that the self-consignment has been performed according to the application value.
そこで、運転制御部50は、予測余剰電力量が申請値に対して許容範囲内に収まるように、所定時間毎(例えば、1分毎)に運転マップを決定する。許容範囲は、例えば、申請値を中心として±1kWなどに決定される。なお、許容範囲の具体的な数値は、この例に限らない。
Therefore, the
具体的には、運転制御部50は、所定時間毎(1分毎)に導出される予測余剰電力量が、許容範囲内に収まっていれば、最適制御用の運転マップを用いてEHPユニット20およびGHPユニット22の制御を行う。
Specifically, if the predicted surplus electric energy derived at predetermined time intervals (every minute) is within the permissible range, the
また、運転制御部50は、所定時間毎に導出される予測余剰電力量が許容範囲の下限値を下回るようであれば、不足用の運転マップを用いてEHPユニット20およびGHPユニット22の制御を行う。これにより、最適制御時に比べ、EHPユニット20の消費電力量が少なくなり、余剰電力量を増加させることができる。その結果、次の導出タイミング後の予測余剰電力量を増加させて許容範囲内に戻すことが可能である。
Further, if the predicted surplus electric energy derived at predetermined time intervals is less than the lower limit of the allowable range, the
また、運転制御部50は、所定時間毎に導出される予測余剰電力量が許容範囲の上限値を上回るようであれば、超過用の運転マップを用いてEHPユニット20およびGHPユニット22の制御を行う。これにより、最適制御時に比べ、EHPユニット20の消費電力量が多くなり、余剰電力量を減少させることができる。その結果、次の導出タイミング後の予測余剰電力量を減少させて許容範囲内に戻すことが可能である。
Further, if the predicted surplus electric energy derived at predetermined time exceeds the upper limit of the allowable range, the
このようにして、運転制御部50は、所定時間毎(1分毎)に導出される予測余剰電力量にしたがって、使用される運転マップの種類を切り替える。これにより、ハイブリッド空調システム1では、最終的に予測余剰電力量を申請値に大凡等しくすることができる。
In this way, the
また、運転制御部50は、最適制御用の運転マップから自己託送用の運転マップへの切り替え、または、自己託送用の運転マップから最適制御用の運転マップへの切り替えを行った場合、その運転マップの切り替え後、所定時間(例えば、3分など)が経過するまでは、予測余剰電力量に依らず、切り替え後の運転マップ(現在の運転マップ)を維持させてもよい。この態様では、運転マップが頻繁に切り替わることを抑制することができる。その結果、EHPユニット20の出力およびGHPユニット22の出力が短時間で大きく変化することを抑制でき、ハイブリッド空調機10を安定させることができる。
Further, when the
図9は、運転制御部50の動作の流れを説明するフローチャートである。運転制御部50は、遠隔監視サーバ16から運転マップを受信すると、受信した運転マップ(最適制御用の運転マップおよび自己託送用の運転マップ)をメモリに記憶する(S200)。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation flow of the
次に、運転制御部50は、自己託送の開始指示があったか否かを判断する(S210)。自己託送の開始指示がなかった場合(S210におけるNO)、運転制御部50は、最適制御用の運転マップを読み出して、その最適制御用の運転マップに則してEHPユニット20およびGHPユニット22を制御する(S220)。具体的には、運転制御部50は、複数の最適制御用の運転マップのうちから、現在のデマンドレベルと現在の時刻とにしたがって使用する最適制御用の運転マップを読み出し、読み出された運転マップに示される運転比率でEHPユニット20およびGHPユニット22を動作させる。
Next, the
次に、運転制御部50は、制御終了時刻になったか否かを判断する(S230)。制御終了時刻となった場合(S230におけるYES)、運転制御部50は、一連の処理を終了する。制御終了時刻となっていない場合(S230におけるNO)、運転制御部50は、ステップS210の処理に戻る。つまり、運転制御部50は、制御終了時刻となるまで、自己託送の開始指示があったか否かの判断(S210)および最適制御用の運転マップでの制御(S220)を所定時間間隔(例えば、1分毎)で繰り返し行う。
Next, the
また、自己託送の開始指示があった場合(S210におけるYES)、運転制御部50は、電力会社60に申請済の申請値を遠隔監視サーバ16から取得する(S240)。次に、運転制御部50は、申請値に基づいて許容範囲を導出する(S250)。
When there is an instruction to start self-consignment (YES in S210), the
次に、運転制御部50は、電力メータ32から最新の1分間の単位余剰電力量を取得する(S260)。次に、運転制御部50は、自己託送開始から現在までに取得された単位余剰電力量を累積した部分余剰電力量を導出する(S270)。次に、運転制御部50は、自己託送開始から現在までの経過時間および部分余剰電力量に基づいて、自己託送開始から30分後の予測余剰電力量を導出する(S280)。
Next, the
次に、運転制御部50は、最適制御用の運転マップから自己託送用の運転マップに切り替えてから、または、自己託送用の運転マップから最適制御用の運転マップに切り替えてから所定時間が経過したか否かを判断する(S290)。運転マップの切り替えから所定時間が経過していない場合(S290におけるNO)、運転制御部50は、現状の種類の運転マップ(最適制御用の運転マップまたは自己託送用の運転マップ)を用いてEHPユニット20およびGHPユニット22を制御し(S300)、ステップS360の処理に進む。
Next, a predetermined time has elapsed since the
運転マップの切り替えから所定時間が経過した場合(S290におけるYES)、運転制御部50は、予測余剰電力量が許容範囲内であるか否かを判断する(S310)。予測余剰電力量が許容範囲内である場合(S310におけるYES)、運転制御部50は、最適制御用の運転マップを用いてEHPユニット20およびGHPユニット22を制御し(S320)、ステップS360の処理に進む。
When a predetermined time has elapsed from the switching of the operation map (YES in S290), the
また、予測余剰電力量が許容範囲内ではない場合(S310におけるNO)、運転制御部50は、予測余剰電力量が許容範囲の下限を下回っているか否かを判断する(S330)。
If the predicted surplus electric energy is not within the permissible range (NO in S310), the
予測余剰電力量が許容範囲の下限を下回っている場合(S330におけるYES)、運転制御部50は、自己託送用の運転マップのうち不足用の運転マップを読み出し、その不足用の運転マップに則してEHPユニット20およびGHPユニット22を制御し(S340)、ステップS360の処理に進む。
When the predicted surplus electric energy is below the lower limit of the permissible range (YES in S330), the
なお、運転制御部50は、不足用の運転マップが複数ある場合(例えば、デマンドレベル0に対する不足用の運転マップおよびデマンドレベル1に対応する不足用の運転マップがある場合)には、現在における予測余剰電力量などにしたがって、1の不足用の運転マップを選択してもよい。
If the
予測余剰電力量が許容範囲の下限を下回っていない場合(S330におけるNO)、予測余剰電力量が許容範囲の上限を上回っているとみなし、運転制御部50は、自己託送用の運転マップのうち超過用の運転マップを読み出し、その超過用の運転マップに則してEHPユニット20およびGHPユニット22を制御し(S350)、ステップS360の処理に進む。
If the predicted surplus electric energy is not below the lower limit of the allowable range (NO in S330), it is considered that the predicted surplus electric energy is above the upper limit of the allowable range, and the
なお、運転制御部50は、超過用の運転マップが複数ある場合(例えば、デマンドレベル2に対する超過用の運転マップおよびデマンドレベル3に対応する超過用の運転マップがある場合)には、現在における予測余剰電力量などにしたがって、1の超過用の運転マップを選択してもよい。
If the
ステップS360において、運転制御部50は、自己託送の終了時刻となったか否かを判断する(S360)。例えば、運転制御部50は、自己託送開始から30分経過した場合、自己託送終了と判断する。
In step S360, the
自己託送の終了時刻ではない場合(S360におけるNO)、運転制御部50は、ステップS260の処理に戻り、電力メータ32から最新の1分間の単位余剰電力量を取得する(S260)。つまり、運転制御部50は、自己託送開始から30分間、予測余剰電力量を逐次導出して更新し、予測余剰電力量が許容範囲内に収まるように、使用される運転マップが逐次決定される。
If it is not the end time of self-consignment (NO in S360), the
また、自己託送の終了時刻となった場合(S360におけるYES)、運転制御部50は、ステップS210の処理に戻り、自己託送が開始されたか否かを判断する(S210)。
When the end time of self-consignment is reached (YES in S360), the
なお、自己託送は、通常、30分間行われるが、30分を超えて30分単位で継続されてもよい。例えば、自己託送を1時間行う場合、先の30分と後の30分との各々について託送量が申請される。このため、運転制御部50は、自己託送が30分を超えて継続される場合には、ステップS240以降の処理を再度繰り返してもよい。
The self-consignment is usually carried out for 30 minutes, but may be continued in units of 30 minutes beyond 30 minutes. For example, when self-consignment is carried out for one hour, the consignment amount is applied for each of the first 30 minutes and the latter 30 minutes. Therefore, the
以上のように、本実施形態のハイブリッド空調システム1では、自己託送の期間中にEHPユニット20の出力とGHPユニット22の出力との合計出力を維持しつつ、電力の託送量が申請値に等しくなるようにEHPユニット20とGHPユニット22との運転比率が制御される。
As described above, in the hybrid air conditioning system 1 of the present embodiment, the power transfer amount is equal to the application value while maintaining the total output of the output of the
これにより、本実施形態のハイブリッド空調システム1では、空調負荷が維持された状態で、発電設備18で発電された電力のうちEHPユニット20で消費される電力が変化し、余剰電力が変化する。その結果、本実施形態のハイブリッド空調システム1では、空調負荷が維持された状態で、申請値通りの託送量で自己託送することができる。
As a result, in the hybrid air conditioning system 1 of the present embodiment, the power consumed by the
したがって、本実施形態のハイブリッド空調システム1によれば、空調負荷を維持しつつ、自己託送を適切に行うことが可能となる。 Therefore, according to the hybrid air conditioning system 1 of the present embodiment, it is possible to appropriately perform self-consignment while maintaining the air conditioning load.
なお、本実施形態のハイブリッド空調システム1では、自己託送に対応することで最適制御が一時的に中断される場合がある。しかし、ハイブリッド空調システム1を導入する事業者は、電力会社等への責務を果たすことができるため、最適制御が一時的に中断されたとしても、社会的な信用を十分に得ることができる。 In the hybrid air-conditioning system 1 of the present embodiment, the optimum control may be temporarily interrupted by supporting self-consignment. However, since the business operator who introduces the hybrid air conditioning system 1 can fulfill the responsibility to the electric power company and the like, even if the optimum control is temporarily interrupted, sufficient social credibility can be obtained.
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, which naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上記実施形態では、遠隔監視アダプタ14に運転制御部50が設けられていた。しかし、運転制御部50は、遠隔監視アダプタ14に設けられる態様に限らず、例えば、遠隔監視サーバ16に設けられてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、自己託送の有無に拘わらず、予め自己託送用の運転マップが生成されていた。しかし、運転マップ生成部70は、自己託送が行われる直前に自己託送用の運転マップを生成して遠隔監視アダプタ14に送信してもよい。この場合、自己託送用の運転マップは、最適制御用の運転マップと一括して遠隔監視アダプタ14に送信されてもよいし、最適制御用の運転マップとは別個に遠隔監視アダプタ14に送信されてもよい。
Further, in the above embodiment, an operation map for self-consignment is generated in advance regardless of the presence or absence of self-consignment. However, the operation
また、上記実施形態のハイブリッド空調システム1において、ハイブリッド空調機10は、同一の筐体の中にEHPユニット20とGHPユニット22とが内蔵されているオールインワンタイプであってもよいし、EHPユニット20とGHPユニット22とが別個の筐体で構成されて配管42で接続されているペアマルチタイプであってもよい。つまり、ハイブリッド空調機10は、EHPユニット20の機能とGHPユニット22の機能とを有していればよい。
Further, in the hybrid air conditioning system 1 of the above embodiment, the
本発明は、ハイブリッド空調システムに利用することができる。 The present invention can be used in a hybrid air conditioning system.
1 ハイブリッド空調システム
12 空調室内機
18 発電設備
20 EHPユニット
22 GHPユニット
38 送電網
50 運転制御部
1 Hybrid
Claims (1)
少なくとも前記発電設備で発電された電力で動作し、熱媒体を冷却または加熱して空調室内機に供給するEHPユニットと、
主にガスで動作し、熱媒体を冷却または加熱して前記空調室内機に供給するGHPユニットと、
前記EHPユニットの出力と前記GHPユニットの出力との合計出力で前記空調室内機における空調負荷を満たすように前記EHPユニットおよび前記GHPユニットの運転を制御する運転制御部と、
を備え、
前記運転制御部は、前記発電設備で発電された余剰電力を、送電網を通じて自己託送する場合、前記自己託送の期間中に前記合計出力を維持しつつ、電力の託送量が申請値に等しくなるように前記EHPユニットと前記GHPユニットとの運転比率を制御するハイブリッド空調システム。 Power generation equipment and
An EHP unit that operates with at least the electric power generated by the power generation facility, cools or heats the heat medium, and supplies it to the air conditioning indoor unit.
A GHP unit that operates mainly with gas, cools or heats the heat medium, and supplies it to the air conditioning indoor unit.
An operation control unit that controls the operation of the EHP unit and the GHP unit so that the total output of the output of the EHP unit and the output of the GHP unit satisfies the air conditioning load in the air conditioning indoor unit.
With
When the operation control unit self-consigns the surplus power generated by the power generation facility through the power grid, the consignment amount of power becomes equal to the application value while maintaining the total output during the self-consignment period. A hybrid air conditioning system that controls the operating ratio between the EHP unit and the GHP unit.
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