JP2021191076A - 運転制御システム、運転制御装置および運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)運転制御システム100の全体構成
第1実施形態の運転制御システム100は、図1に示されるように、1以上の物件10(10a,10b,・・・)に設置されている冷媒サイクル装置51a,・・・(51a,52a,・・・,51b,52b,・・・)の運転を制御するシステムである。冷媒サイクル装置51a,・・・とは、冷凍および冷蔵の少なくとも一方の機能を有する装置である。本実施形態では、冷媒サイクル装置51a,・・・は、物件10内の所定の空調対象空間を空気調和するための冷房運転および暖房運転の少なくとも一方を行う空気調和装置である。冷媒サイクル装置51a,・・・は、空気調和装置以外の他の設備機器であってもよく、空気調和装置と他の設備機器との組み合わせであってもよい。他の設備機器は、例えば、物件10内に設置されているショーケースの内部の温度を調節するための冷凍装置および冷蔵装置である。
図2に示されるように、冷媒サイクル装置51a,・・・は、主として、圧縮機511と、四路切換弁512と、熱源側熱交換器513と、膨張機構514と、利用側熱交換器515とを有する。これらは、冷媒配管を介して互いに接続され、冷媒が循環する冷媒回路510を形成する。
冷媒サイクル装置51a,・・・が冷房運転を行う場合、冷媒は、図2の矢印Cの方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器513および利用側熱交換器515は、それぞれ、放熱器および吸熱器として機能する。
冷媒サイクル装置51a,・・・が暖房運転を行う場合、冷媒は、図2の矢印Hの方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器513および利用側熱交換器515は、それぞれ、吸熱器および放熱器として機能する。
運転制御システム100は、電力需給調整に関する外部からの要請に基づいて、冷媒サイクル装置51a,・・・の通常運転および特殊運転の実施に関する制御を行う。通常運転とは、冷媒サイクル装置51a,・・・の冷房運転および暖房運転であり、各物件10の空調対象空間の温度および湿度の少なくとも一方を調節する運転である。特殊運転とは、冷媒サイクル装置51a,・・・の通常運転の能力の低下を抑制するために所定のタイミングで実施される運転である。特殊運転は、冷房時油戻し運転、暖房時油戻し運転、および、デフロスト運転の少なくとも1つである。冷房時油戻し運転は、冷媒サイクル装置51a,・・・の冷房運転時の油戻し運転である。暖房時油戻し運転は、冷媒サイクル装置51a,・・・の暖房運転時の油戻し運転である。デフロスト運転は、冷媒サイクル装置51a,・・・の暖房運転時に行われる運転である。
(3−1−1)開始条件
管理サーバー50は、冷房時油戻し運転を、次の条件A1および条件B1のいずれか1つが満たされた場合に開始する。
・条件A1:前回の特殊運転の終了時点以降の、冷媒サイクル装置51a,・・・の通常運転が実施された時間の積算値が、所定の閾値以上となった。
・条件B1:前回の特殊運転の終了時点以降の、圧縮機511の油上がり量が、所定の閾値以上となった。
管理サーバー50は、冷房運転を継続させた状態で、圧縮機511の回転数、および、膨張機構514の開度を一時的に増加させることで、冷房時油戻し運転を実施する。これにより、利用側熱交換器515を流れる冷媒の量が一時的に増加して、利用側熱交換器515に滞留している冷凍機油が圧縮機511に移動する。管理サーバー50は、冷房時油戻し運転を所定の時間間隔で複数回実施してもよい。
管理サーバー50は、冷房時油戻し運転を、次の条件C1および条件D1のいずれか1つが満たされた場合に終了する。
・条件C1:油戻し運転が継続して実施された時間が、所定の閾値以上となった。
・条件D1:圧縮機511に、所定の量の冷凍機油が戻された。
冷房時油戻し運転時には、圧縮機511の回転数が一時的に増加するので、図3に示されるように、冷媒サイクル装置51a,・・・の消費電力が一時的に増加する。冷房時油戻し運転時には冷房運転が継続して実施されるので、冷房時油戻し運転前の消費電力と、冷房時油戻し運転後の消費電力との差異は小さい。
(3−2−1)開始条件
管理サーバー50は、暖房時油戻し運転を、次の条件A2および条件B2のいずれか1つが満たされた場合に開始する。
・条件A2:前回の特殊運転の終了時点以降の、冷媒サイクル装置51a,・・・の通常運転が実施された時間の積算値が、所定の閾値以上となった。
・条件B2:前回の特殊運転の終了時点以降の、圧縮機511の油上がり量が、所定の閾値以上となった。
管理サーバー50は、四路切換弁512を制御して冷媒回路510を冷房運転時の回路に切り替え、かつ、膨張機構514の開度を一時的に増加させることで、暖房時油戻し運転を実施する。これにより、利用側熱交換器515に滞留している冷凍機油が圧縮機511に移動する。管理サーバー50は、暖房時油戻し運転を所定の時間間隔で複数回実施してもよい。
管理サーバー50は、暖房時油戻し運転を、油戻し終了条件、および、後述するデフロスト終了条件の両方が成立した場合に終了する。油戻し終了条件は、次の条件C2および条件D2のいずれか1つが満たされた場合に成立する。
・条件C2:油戻し運転が継続して実施された時間が、所定の閾値以上となった。
・条件D2:圧縮機511に、所定の量の冷凍機油が戻された。
暖房時油戻し運転時には、冷媒サイクル装置51a,・・・の暖房運転が一時的に停止する。また、暖房時油戻し運転時における圧縮機511の回転数は、暖房運転時における圧縮機511の回転数よりも低くすることができる。そのため、暖房時油戻し運転時には、圧縮機511の回転数が一時的に減少する。従って、図4に示されるように、暖房時油戻し運転時には、冷媒サイクル装置51a,・・・の消費電力が一時的に減少する。
(3−3−1)開始条件
管理サーバー50は、デフロスト運転を、次の条件A3、条件B3および条件C3のいずれか1つが満たされた場合に開始する。
・条件A3:前回の特殊運転の終了時点以降の、冷媒サイクル装置51a,・・・の通常運転が実施された時間の積算値が、所定の閾値以上となった。
・条件B3:熱源側熱交換器513の熱交換能力が、所定の閾値以上、低下した。
・条件C3:前回の暖房時油戻し運転の終了時点からの経過時間が、所定の閾値以上となった。
デフロスト運転の動作は、暖房時油戻し運転の動作と同じである。
管理サーバー50は、デフロスト運転を、上述の油戻し終了条件、および、デフロスト終了条件の両方が成立した場合に終了する。デフロスト終了条件は、次の条件D3および条件E3のいずれか1つが満たされた場合に成立する。
・条件D3:デフロスト運転が継続して実施された時間が、所定の閾値以上となった。
・条件E3:熱源側熱交換器513の熱交換部分に霜が付着していないことが確認された。
図4に示されるように、デフロスト運転の消費電力トレンドは、暖房時油戻し運転の消費電力トレンドと同じである。
管理サーバー50は、図1に示されるように、主として、記憶部71と、決定部72と、通信部73と、制御部74とを有する。
・第1条件:ネガワット要請時間帯において、冷房時油戻し運転を避ける。言い換えると、ネガワット要請時間帯において、冷房時油戻し運転を実施しない。
・第2条件:ネガワット要請時間帯において、暖房時油戻し運転およびデフロスト運転の少なくとも1つを実施する。
運転制御システム100は、外部からの電力需給調整要請に基づいて、冷媒サイクル装置51a,・・・の特殊運転が実施されるタイミングを決定することで、デマンドレスポンス制御の効率低下を抑制することができる。
本実施形態の運転制御システム100の基本的な構成および動作は、第1実施形態と同じである。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
・第3条件:ポジワット要請時間帯において、冷房時油戻し運転を実施する。
・第4条件:ポジワット要請時間帯において、暖房時油戻し運転およびデフロスト運転の少なくとも1つを避ける。言い換えると、ポジワット要請時間帯において、暖房時油戻し運転およびデフロスト運転の少なくとも1つを実施しない。
・第5条件:ポジワット要請時間帯の直前の時間帯において、暖房時油戻し運転およびデフロスト運転の少なくとも1つを実施する。
(1)変形例A
本変形例では、図5に示されるように、決定部72は、第1予測部72aと、第1判定部72bとを有する。
本変形例では、変形例Aにおいて、図5に示されるように、決定部72は、第2予測部72cをさらに有する。
本変形例では、電力需給調整要請情報は、所定の時刻における消費電力目標値を含む。管理サーバー50は、第2判定部72dをさらに備える。具体的には、図5に示されるように、決定部72は、第2判定部72dをさらに有する。決定部72は、第2判定部72dの判定結果に基づいて、特殊運転タイミングを決定する。
本変形例では、記憶部71は、物件10の総電力に関するトレンドにおいてピークとなる時刻である1以上のピーク時刻を含むピーク情報をさらに記憶する。決定部72は、さらにピーク情報に基づいて、特殊運転タイミングを決定する。
本変形例では、記憶部71は、電力市場価格に関する電力市場価格情報を含む。決定部72は、電力市場価格情報に基づいて、特殊運転タイミングを決定する。電力市場価格とは、例えば、卸電力取引所が開催する電力取引市場である電力スポット市場において決定される電力価格(スポット価格)である。電力スポット市場では、例えば、1コマ30分単位で取引され、電力需要、時間帯および季節に応じて電力価格が変化する。電力市場価格情報は、スポット価格のような将来の従量料金単価に関する情報であってもよく、スポット価格に基づいて算出される従量料金単価に関する情報であってもよい。
実施形態では、運転制御システム100は、1以上の物件10に設置されている冷媒サイクル装置51a,・・・の運転を制御するシステムである。しかし、運転制御システム100は、1以上のエリアに設置されている冷媒サイクル装置51a,・・・の運転を制御するシステムであってもよい。エリアとは、制御対象である冷媒サイクル装置51a,・・・が設置されている領域である。例えば、エリアは、1以上の物件10を含む所定の領域である。
運転制御システム100が、特殊運転タイミングを決定する方法の具体例について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。図6では、管理サーバー50は、電力需給調整要請情報、および、ピーク情報に基づいて、冷媒サイクル装置51a,・・・の特殊運転タイミングを決定する。しかし、管理サーバー50は、電力需給調整要請情報のみに基づいて、冷媒サイクル装置51a,・・・の特殊運転タイミングを決定してもよい。その場合、図6のステップS2は実施されない。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
72 :決定部
72a :第1予測部
72b :第1判定部
72c :第2予測部
72d :第2判定部
100 :運転制御システム
Claims (12)
- 電力情報を記憶する記憶部(71)と、
前記電力情報に基づいて、1以上の物件または1以上のエリアに設置される冷媒サイクル装置の特殊運転を実施する特殊運転タイミングを決定する決定部(72)と、
を備え、
前記電力情報は、
前記物件または前記エリアへの外部からの電力需給調整要請に関する電力需給調整要請情報、および、
電力市場価格に関する電力市場価格情報、の少なくとも1つを含み、
前記特殊運転は、
前記冷媒サイクル装置の冷房運転時の油戻し運転である冷房時油戻し運転、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時の油戻し運転である暖房時油戻し運転、および、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時のデフロスト運転、の少なくとも1つである、
運転制御システム(100)。 - 前記電力情報は、前記電力需給調整要請情報を含み、
前記電力需給調整要請情報は、電力消費を抑制する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯であるネガワット要請時間帯を含み、
前記決定部は、
前記ネガワット要請時間帯において、前記冷房時油戻し運転を避ける前記特殊運転タイミング、および、
前記ネガワット要請時間帯において、前記暖房時油戻し運転および前記デフロスト運転の少なくとも1つを実施する前記特殊運転タイミング、の少なくとも1つを決定する、
請求項1に記載の運転制御システム。 - 前記電力情報は、前記電力需給調整要請情報を含み、
前記電力需給調整要請情報は、電力消費を促進する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯であるポジワット要請時間帯を含み、
前記決定部は、
前記ポジワット要請時間帯において、前記冷房時油戻し運転を実施する前記特殊運転タイミング、
前記ポジワット要請時間帯において、前記暖房時油戻し運転および前記デフロスト運転の少なくとも1つを避ける前記特殊運転タイミング、および、
前記ポジワット要請時間帯の直前の時間帯において、前記暖房時油戻し運転および前記デフロスト運転の少なくとも1つを実施する前記特殊運転タイミング、の少なくとも1つを決定する、
請求項1または2に記載の運転制御システム。 - 前記決定部は、
前記冷媒サイクル装置の運転データに基づいて前記特殊運転が実施されるタイミングを予測する第1予測部(72a)と、
前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯である要請対象時間帯に前記特殊運転が実施可能か否かを判定する第1判定部(72b)と、
を有し、
前記決定部は、前記第1予測部の予測結果、および、前記第1判定部の判定結果に基づいて、前記特殊運転タイミングを決定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の運転制御システム。 - 前記第1判定部は、前記第1予測部が予測した、前記特殊運転が実施されるタイミングを、前記要請対象時間帯にシフト可能か否かを判定する、
請求項4に記載の運転制御システム。 - 前記決定部は、
前記特殊運転による前記冷媒サイクル装置の消費電力の増減を予測する第2予測部(72c)をさらに有し、
前記第2予測部の予測結果にさらに基づいて、前記特殊運転タイミングを決定する、
請求項4または5に記載の運転制御システム。 - 前記決定部は、
前記第2予測部が前記消費電力の減少を予測した場合に、電力消費を抑制する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯に含まれるように前記特殊運転タイミングを決定し、
前記第2予測部が前記消費電力の増加を予測した場合に、電力消費を促進する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯に含まれるように前記特殊運転タイミングを決定する、
請求項6に記載の運転制御システム。 - 前記電力情報は、前記電力需給調整要請情報を含み、
前記電力需給調整要請情報は、所定の時刻における消費電力目標値を含み、
前記消費電力目標値と、前記冷媒サイクル装置の運転データに基づく消費電力予測値とを比較して、前記電力需給調整要請が、電力消費を抑制する方向の要請であるのか、電力消費を促進する方向の要請であるのかを判定する第2判定部(72d)をさらに備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の運転制御システム。 - 前記電力情報は、前記物件または前記エリアの総電力に関するトレンドにおいてピークとなる時刻である1以上のピーク時刻を含むピーク情報をさらに含み、
前記決定部は、前記電力需給調整要請情報および前記電力市場価格情報の少なくとも1つ、および、前記ピーク情報に基づいて、前記特殊運転タイミングを決定する、
請求項1から8のいずれか1項に記載の運転制御システム。 - 前記電力情報は、前記電力市場価格情報を含み、
前記決定部は、
前記電力市場価格情報に含まれる電力市場価格が第1閾値以上となる時間帯を、電力消費を抑制する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯と見なして前記特殊運転タイミングを決定し、
前記電力市場価格情報に含まれる電力市場価格が第2閾値以下となる時間帯を、電力消費を促進する方向の前記電力需給調整要請の対象となる1以上の時間帯と見なして前記特殊運転タイミングを決定する、
請求項1から9のいずれか1項に記載の運転制御システム。 - 電力情報を記憶する記憶部(71)と、
前記電力情報に基づいて、1以上の物件または1以上のエリアに設置される冷媒サイクル装置の特殊運転を実施する特殊運転タイミングを決定する決定部(72)と、
を備え、
前記電力情報は、
前記物件または前記エリアへの外部からの電力需給調整要請に関する電力需給調整要請情報、および、
電力市場価格に関する電力市場価格情報、の少なくとも1つを含み、
前記特殊運転は、
前記冷媒サイクル装置の冷房運転時の油戻し運転である冷房時油戻し運転、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時の油戻し運転である暖房時油戻し運転、および、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時のデフロスト運転、の少なくとも1つである、
運転制御装置。 - 電力情報を記憶するステップと、
前記電力情報に基づいて、1以上の物件または1以上のエリアに設置される冷媒サイクル装置の特殊運転を実施する特殊運転タイミングを決定するステップと、
を備え、
前記電力情報は、
前記物件または前記エリアへの外部からの電力需給調整要請に関する電力需給調整要請情報、および、
電力市場価格に関する電力市場価格情報、の少なくとも1つを含み、
前記特殊運転は、
前記冷媒サイクル装置の冷房運転時の油戻し運転である冷房時油戻し運転、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時の油戻し運転である暖房時油戻し運転、および、
前記冷媒サイクル装置の暖房運転時のデフロスト運転、の少なくとも1つである、
運転制御方法。
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