JP2023085077A - 需要調整管理サーバ、需要調整管理方法、需要調整管理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】地域全体で省エネルギーを実現するために、制御可能な最小単位のゾーン毎にエネルギー需要を調整する。【解決手段】各街区におけるエネルギー需要を空調ゾーン単位でエネルギー需要を調整することで、ＤＨＣが省エネルギー性能を向上させるための地域全体での理想的な熱負荷が生成される。各街区の空調ゾーン毎に調整が可能なエネルギー需要に関する情報（例えば、熱量や温度）を街区の管理装置から受領し、個々の空調ゾーン毎にエネルギー需要を調整する。【選択図】図３

Description

本発明は、需要調整管理サーバ、需要調整管理方法、需要調整管理プログラムに関する。

従来、エネルギー需要の調整量を配分する方法が知られている。

特許文献１には、電力系統における電力需要を調整する電力需要調整システムにおいて、需要家機器における電力需要の調整力と、前記需要家機器に対する調整制御の指令量と前記調整制御により行われた需要家機器の電力消費量に基づいて決定する指令応答性を表す評価量との相関を表す特性カーブに基づいて、前記電力需要の調整量を需要家機器毎又は複数の需要家機器を含む所定のグループ毎に配分する方法が記載されている。

特許文献１では、調整制御要求に対する需要家機器の電力消費量の応答性に基づいて、電力需要の調整量を配分する。

また、特許文献２には、複数の電気機器を有する需要家において、前記電気機器の電力制御単位となる制御区分毎に、当該制御区分に係る人数を示す環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記制御区分の各々で削減可能な電力を需要削減量として算出する需要削減量算出手段と、前記制御区分各々の環境情報又は需要削減量を用いて、当該需要削減量の実施に伴う影響の大きさを示す影響指数を決定する影響指数決定手段と、前記影響指数に基づいて前記制御区分を組み合わせ、当該制御区分の各組により前記需要削減量の合計値を段階的に増加させた複数の需要削減プランを生成する需要削減プラン生成手段と、前記複数の需要削減プランのうち、外部装置により選択された需要削減プランに含まれる各制御区分の需要削減量に従って、当該制御区分に属する前記電気機器を制御する機器制御手段と、を備える電力需給調整装置が記載されている。

この特許文献２では、制御区分に係る人数を考慮して需要削減量を算出する。

さらに、特許文献３には、複数の熱源機器を備えた熱供給プラントと複数の空調設備を備えた熱需要家から構成されるエネルギーネットワークの運転制御方法であって、前記熱需要家の熱需要実績値に基づいて前記熱需要家の空調設備の空調設定温度を変更して前記熱供給プラントの熱源機器の運転台数もしくは各熱源機器の出力を制御することが記載されている。

この特許文献３では、熱需要家の空調設備の空調設定温度を許容範囲内で変更して熱供給プラントの熱源機器の運転台数や各熱源機器の出力を制御することで消費エネルギーの低減を図っている。

特開２０１５－１４４４９８号公報 特開２０１３－０９９１４１号公報 特開２０１６－０６１５４１号公報

しかしながら、従来の需要調整では、需要家単位の需要調整となるため、個々の需要家内において変動する需要に対する対応を考慮することは困難であった。例えば、需要家が管理する街区（例えば、建物）に複数の居室が存在し、各居室に独立した需要を要求するテナントが存在する場合、テナントによっては需要調整への対応が困難な場合があり、需要調整が適切に行われず、プラントの最適運転とならずプラントの運転効率を低下させてしまう可能性がある。なお、特許文献１は電力の需要調整で、機器毎に対応しており、特許文献２も電力の需要調整で、機器の制御区分毎に対応する。また、特許文献３は、熱の需要調整で、空調設備の設定温度調整を行うものである。

本発明は、制御可能な最小単位のゾーン毎にエネルギー需要を調整することができる需要調整管理サーバ、需要調整管理方法、需要調整管理プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る需要調整管理サーバは、エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理サーバであって、前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶する記憶部と、前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、前記記憶部に記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算する演算部と、前記演算部の演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する送出部と、を有している。

本発明によれば、記憶部に、複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を複数の街区毎に記憶する。演算部では、エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、記憶部に記憶された複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算する。送出部では、演算部の演算結果を、複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する。

これにより、制御可能な最小単位のゾーン毎にエネルギー需要を調整することができる。

本発明において、前記複数の街区の各々が、一棟の建物であり、前記負荷を制御可能な最小単位が、前記建物の各フロアに利用している複数のテナントが有する空調機器の空調ゾーンであることを特徴としている。

細部に亘って負荷の制御を行うことで、エネルギー供給プラントと街区を管理する責任者としての需要家との双方に有益な制御が可能となる。

本発明において、前記目標負荷を各最小単位で調整する空調設定温度情報に換算して、前記管理装置へ送出することを特徴としている。

各街区を管理する責任者としての需要家にとってユーザフレンドリな情報提供が実現できる。

本発明において、前記負荷時間変化と前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績とを取得する取得部をさらに有し、前記エネルギー需要の時間変化と、前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績との比較結果が許容範囲外の場合は、街区の各々の負荷時間の削減又は緩和を行い、前記演算部で再演算を実行することを特徴としている。

フィードバックによる目標負荷の補正が可能となる。

本発明において、前記街区における各々の前記エネルギー需要の時間変化と前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績とを取得する取得部をさらに有し、前記エネルギー需要の時間変化と、前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績との比較結果が許容範囲内の場合は、該当する街区に対して、達成度合いに応じた報酬を行うことを特徴としている。

街区を管理する責任者としての需要家の、目標負荷を達成する意識を拡大することができる。

本発明に係る需要調整管理方法は、エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理方法であって、前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶し、前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間と、記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算し、演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する、ことを特徴としている。
本発明によれば、複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を複数の街区毎に記憶しておく。そして、エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、記憶された複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、複数の街区毎に最小単位の各々の目標負荷を演算する。この演算結果である目標負荷を、複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する。

これにより、制御可能な最小単位のゾーン毎にエネルギー需要を調整することができる。

本発明に係る需要管理制御プログラムは、コンピュータを、請求項１～請求項５の何れか１項記載の需要調整管理サーバとして動作させることを特徴としている。

以上説明したように本発明では、制御可能な最小単位のゾーン毎にエネルギー需要を調整することができるという効果が得られる。

第１の実施の形態に係る街区毎の空調のために消費されるエネルギーを調整する需要調整システムの全体構成図である。 第１の実施の形態に係る需要調整システムにおける制御可能最小単位を示す分布図である。 第１の実施の形態に係る記憶部に記憶されるゾーン管理テーブル情報を可視化した概念図である。 第１の実施の形態に係る需要調整管理サーバで実行される制御を機能別に示した機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係る需要調整管理サーバにおいて実行される需要調整制御の流れを示すフローチャートである。 図５の需要調整制御における結果を監視するための制御フローチャートである。 （Ａ）～（Ｃ）は、街区１８の一例である建物の所定のフロア７４を示す側面図である。 削減可能熱量の算定手法２におけるパターン２（空調機特性を考慮した演算（風量のみ）に適用される配管モデル図である。 削減可能熱量の算定手法２におけるパターン３（空調機特性を考慮した演算（風量＋エンタルピー）に適用される配管モデルに基づく空気線図である。 第１の実施の形態に係る目標熱負荷演算例と、第２の実施の形態に係る削減熱負荷演算例とを比較した説明図である。 変形例１に係る、１つの空調機器２８で複数の空調ゾーンを持つ場合の需要調整システムにおける制御可能最小単位を示す分布図である。 変形例２に係る、記憶部に記憶されるゾーン管理テーブル情報を可視化した概念図である。

「第１の実施の形態」
図１は、街区１８毎の空調（負荷）のために消費されるエネルギーを調整する本発明の需要調整システム１０の全体構成図である。なお、第１の実施の形態では、エネルギー需要として、熱需要を主体に説明するが、エネルギー需要としては、電力需要等、他のエネルギー需要でも適用可能である。

需要調整システム１０では、インターネット等のネットワーク１２に接続された地域冷暖房プラント（以下、ＤＨＣ「Direct Heating Cooling」という）１４のコントロール部１６が接続されている。ＤＨＣ１４は、本発明のエネルギー供給として機能する熱供給プラントである。

ＤＨＣ１４は、街区１８に建設されている建物の冷暖房、給湯等に必要な冷水や温水、蒸気（以下、総称する場合は、「エネルギー」という）を、一カ所でまとめて製造し、地域内の各街区１８に供給する仕組みである。なお、ＤＨＣ１４でエネルギーを製造するための原料として、電気、及び燃焼性ガス（例えば、都市ガス）が適用可能である。

ネットワーク１２には、各街区１８に設置された管理装置２０（ＤＲ「Demand Response）が接続されており、ＤＨＣ１４のコントロール部１６と通信することで、それぞれの街区１８毎から要求されるエネルギーを、ＤＨＣ１４から供給するようになっている。

また、ネットワーク１２には、第１の実施の形態に係る需要調整管理サーバ２２が接続されている。詳細に後述するが、需要調整管理サーバ２２は、ＤＨＣ１４のコントロール部１６と、各街区１８との間で実行されるエネルギーの供給を監視し、必要十分な負荷に制御する役目を有する。

図２に示される如く、街区１８は、例えば、一棟又は複数棟の建物であり、各フロア２４には、複数のテナント２６が契約して入居している。空調機器２８は、概ね一定間隔（一定面積の空調ゾーン）毎に、設定されており、結果として、各テナント２６には、それぞれ１又は複数の空調機器２８が設けられる。各空調機器２８は、空調機能に依存する空調ゾーン３０を有しており、当該空調ゾーン毎に検出した環境情報検出デバイス３２の検出結果（温湿度等）に基づいて、独立して温度調整及び風量調整等が実行される。言い換えれば、第１の実施の形態では、この空調ゾーン３０が、負荷（空調）を制御可能な最小単位に相当する。なお、図１では、街区１８内のフロア２４及びテナント２６の図示を省略し、負荷を制御可能な最小単位である空調ゾーン３０のみを記載している。

図１に示される如く、複数の空調ゾーン３０は管理装置２０に接続されている。管理装置２０は、空調ゾーン３０の環境情報検出デバイス３２から検出情報を受け付けて、街区１８内における各空調ゾーン３０の負荷を監視する。

また、空調ゾーン３０の空調機器２８は、管理装置２０からの指示で空調制御が実行される。

なお、第１の実施の形態では、１つの空調機器２８が１つの空調ゾーンを持つようにしたが、１つの空調機器２８で複数の空調ゾーンを持つことを否定するものではない（図１１に示す変形例１、及び図１２に示す変形例２参照）。

ここで、管理装置２０は、熱量の各日の時間変化の実績を、図２に示す、街区１８の識別番号Ｂｎ、フロア２４の識別番号Ｆｎ、及びテナント２６の識別番号Ｔｎで識別される識別番号（ｎは正の整数）と共に需要調整管理サーバ２２へ送信する。また、管理装置２０は、空調制御情報として、需要調整管理サーバ２２から目標負荷の時間変化等を受信する。

需要調整管理サーバ２２は、街区１８の負荷の時間変化の実績に基づいて、プラントの負荷の時間変化を予測し、各街区１８の末端である空調ゾーン３０毎の需要調整条件(図３に示すゾーン管理テーブル３４参照)に従って調整すると共に、各街区１８の負荷の時間変化を調整して得られた、街区１８の目標負荷の時間変化を、各街区１８の管理装置２０へ送信する。

（ゾーン管理テーブル３４）

図３に示される如く、ゾーン管理テーブル３４は、需要家が管理する街区１８に建設されている個々の建物の階数（フロア２４）、利用者の名称（テナント２６）、担当する空調機器（空調ゾーン３０及び識別符号）、デマンドレスポンス（ＤＲ）に連携可能な度合い（ＤＲ連携レベル）、調整可能な温度範囲（温度調整可能幅）、通常設定温度より低い温度設定が可能な領域（クールゾーン）、冷房時に通常設定温度より高い温度設定が可能な領域（弱冷房ゾーン）、（削減可能熱量）の各々の情報が対応付けて登録される。

ＤＲ連携レベルには、例えば、連携が高い方から低い方に向かう指標として、全面協力可能又は最優先を示す指標（Ａ）、２番目に優先する指標（Ｂ）、３番目に優先する指標（Ｃ）、協力困難であることを示す指標（Ｄ）の何れかが登録される。また、ＤＲ連携レベルは、優先順位を示す指標であってもよい。

以下に、空調ゾーン３０別の削減可能熱量の算定手法（算定手法１、算定手法２）について説明する。

（算定手法１）
算定手法１は、デマンドレスポンス（ＤＲ）前の空調熱量を把握しないで概算するものである。

「手順１」 空調コイル流量を、過去実績あるいは現在値から把握する。
なお、計量できている場合は実測値、計量できていない場合は二方弁の開度からの演算で想定する。

「手順２」 削減可能熱量を以下の式で直接演算する。
削減可能熱量＝「手順１」の結果値×熱媒の温度差ΔＴ×ゾーン別負荷割合（ＶＡＶ「可変風量制御装置」の仕様とＶＡＶ開度情報等（実測値）、あるいはＶＡＶ風量（実測値）より演算）×以下で説明する、算定手法２のパターン１で説明した単純概略温度差での削減割合

（算定手法２）
算定手法２は、デマンドレスポンス（ＤＲ）前の空調熱量を把握して算定するものである。

「手順１」 一旦、ゾーン別の空調熱量を把握する
過去実績（同様な気象条件の実績値を抽出したり、平均値を算出する場合もある。）あるいは現在値を把握する。

「手順２」 特許文献２（段落番号０００４参照）に基づき、空調ゾーンの室温設定を変更した場合の削減割合を以下のパターン１～パターン３の何れかの計算式で算定し、「手順１」で把握したゾーン別空調熱量に乗じて削減可能熱量を算出する。

［パターン１の計算式（１）］単純温度差による計算

現状設定室温は、過去実績を採用する場合は、同様な気象条件の実績平均値等を適用する。

「手順１」で得た、過去実績から想定した同様の気象条件でのある時刻の空調負荷が１００Ｍであった場合における、パターン１の計算式（１）の計算結果は以下の通りである（計算式（２）参照）。

［パターン２の計算式（３）］空調機特性を考慮した計算
図８に示される如く、予め空調機やＶＡＶの能力特性を外気温、室温設定でのそれぞれの状態の空調風量を算出した上で削減割合を算出、或いは直接風量削減割り合詠を算出して、その何れかを適用する。

なお、直接、削減割合を算出してもよい。

「手順１」で得た、過去実績から想定した同様の気象条件でのある時刻の空調負荷が１００ＭＪであった場合における、パターン２の計算式（３）の計算結果は以下の通りである（計算式（４）参照）。

［パターン３の計算式（５）］空調機特性を考慮した計算（風量＋エンタルピー）
図９に示される如く、予め空調機やＶＡＶの能力特性で外気温、室温設定、空調風量でのそれぞれの状態の冷却コイル負荷を算出した上で削減割合を算出する。

「手順１」で得た、過去実績から想定した同様の気象条件でのある時刻の空調負荷が１００Ｍであった場合における、パターン３の計算式（５）の計算結果は以下の通りである（計算式（６）参照）。

なお、ゾーン管理テーブル３４は街区１８を管理する需要家側の要求によって逐次更新可能になっている。

ゾーン管理テーブル３４は上記のように街区１８を管理する需要家の要求によって作成する以外に、空調ゾーン３０の用途・種類別に分類しＤＲ連携レベルを設定して自主的に作成してもよい。

（需要調整管理サーバ２２の機能）

図４は、第１の実施の形態に係る需要調整管理サーバ２２で実行される制御を機能別に示した機能ブロック図である。なお、各ブロックは需要調整管理サーバ２２のハード構成を示すものではなく、一部又は全部を空調管理制御プログラムによって動作させるようにしてもよい。

需要調整管理サーバ２２は、演算部３６と、通信部３８と、記憶部４０とを備えている。

（主制御機能）

演算部３６は、ＤＨＣ運転情報取得部５０を備え、ＤＨＣ１４のコントロール部１６（図１参照）からＤＨＣの運転情報を取得する。運転情報は、ＤＨＣ理想負荷推定部５２に送出される。ＤＨＣ理想負荷推定部５２では、制御前日の内に、例えば、ＤＨＣ１４において、少量の負荷削減で高効率運転が可能となる時間帯及び熱量を計算する。

ＤＨＣ理想負荷推定部５２は、街区負荷時間変化予測部５４に接続されており、計算結果を街区負荷時間変化予測部５４へ送出する。

また、街区負荷時間変化予測部５４は、記憶部４０に記憶されたゾーン管理テーブル３４（図３参照）の情報を取得する。

ここで、街区負荷時間変化予測部５４は、ＤＨＣ理想負荷推定部５２の計算結果に基づいて、街区１８毎の負荷時間変化（例えば、各時刻毎の負荷）を予測する。

ＤＨＣ理想負荷推定部５２は、空調ゾーン目標負荷演算部５６に接続されており、予測した街区１８毎の負荷時間変化情報を、空調ゾーン目標負荷演算部５６に送出する。

空調ゾーン目標負荷演算部５６では、最小制御単位である空調ゾーン毎の目標負荷を演算し、空調ゾーン目標温度換算部５８へ送出する。

空調ゾーン目標温度換算部５８では、記憶部４０からエネルギー・温度換算テーブル６０の情報を読み出し、目標負荷を目標温度に換算する。

空調ゾーン目標温度換算部５８は、目標温度送出部６２、通信部３８を介して、各街区１８の管理装置２０へ適宜送出する。空調ゾーン目標温度換算部５８での負荷から温度への換算は、街区１８の管理装置２０のオペレータは、受信した負荷で運転するための温度換算処理が不要となり、オペレーティング操作性が向上する。

（補正、報酬制御機能）

また、通信部３８には、負荷実績取得部６４が接続され、各街区１８の負荷実績情報を取得し、比較部６６へ送出する。比較部６６は、前述の空調ゾーン目標負荷演算部５６から演算結果を取得し、負荷の実績と目標とを比較し、比較結果を判定部６８へ送出する。

判定部６８では、負荷の実績と目標との誤差に基づいて、ＤＨＣ１４の理想負荷での運転が成功したか否か（例えば、誤差±５％以内か否か）を判断する。

判定部６８の判定結果が、「成功」である場合は、報酬処理部７０へ通知して、成功報酬ロジックを実行させ、成功に貢献した街区１８を管理する需要家に対して報酬を行う。

判定部６８の判定結果が、「失敗」である場合は、空調ゾーン目標負荷演算部５６に対して、再演算を指示する。例えば、ＤＨＣ１４からのさらなる削減又は緩和要求を発信して。その要求を満足するように、制御対象機器の追加又は削減を実行する。

（需要調整条件更新制御機能）

また、通信部３８には、需要調整条件編集部７２が接続されている。需要調整条件編集部７２では、各街区１８から、予め設定していたゾーン管理テーブルの各項目の編集（削除、追加、変更、書換等）に関する情報を受信すると、記憶部４０に記憶されたゾーン管理テーブル３４の編集を実行する。

以下に、第１の実施の形態の作用を、図５及び図６のフローチャートに従い説明する。

図５は、第１の実施の形態に係る需要調整管理サーバ２２において実行される需要調整制御の流れを示すフローチャートである。

ステップ１００では、ＤＨＣ１４の運転情報を取得し、次いで、ステップ１０２へ移行してＤＨＣ１４の理想負荷（例えば、少量の熱負荷削減で高効率運転が可能な時間帯や熱量等）を推定して、ステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、街区１８毎の負荷時間変化を予測し、次いで、ステップ１０６へ移行して、記憶部４０に記憶されたゾーン管理テーブル３４に基づき、調整情報を取得する。

ゾーン管理テーブル３４では、街区１８、フロア２４、テナント２６、空調ゾーン３０に細分化され、空調ゾーン３０のそれぞれにおいて、ＤＲ連携レベル、温度調整可能幅、クールゾーン、弱冷房ゾーン、削減可能熱量の各々の情報が対応付けて登録されている。このため、制御可能な最小単位である空調ゾーン３０毎の調整が可能となる。

次のステップ１０８では、調整情報に基づいて、各街区１８の空調ゾーン３０毎の目標負荷を演算し、ステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、記憶部４０のエネルギー・温度換算テーブル格納部６０に格納されたエネルギー・温度換算テーブルを読み出し、次いで、ステップ１１２へ移行して、空調ゾーン３０毎の目標エネルギーを目標温度に換算し、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、各街区１８の管理装置２０へ空調ゾーン３０毎の目標温度を送出し、このルーチンは終了する。

以下、図５のフローチャートに基づく、第１の実施の形態における、より具体的な動作の実施例（実施例１)を示す。なお、以下の実施例１では、目的、作用及び効果に影響のない範囲で、図５のフローチャートの処理シーケンス（ステップ毎の処理手順）が前後する場合がある。

（翌日の負荷予測）

街区負荷時間変化予測部５４は、各街区１８について、蓄積した当該街区１８の負荷の時間変化の実績に基づいて、当該街区１８の翌日の負荷の時間変化を予測する。具体的には、気象情報、街区１８に建設されている建物情報、過去実績、イベント情報、街の未利用エネルギー量に基づいて、街区群全体での負荷の時間変化を予測する。このとき、街区１８別に予測したものを合計する。

（理想的な負荷の時間変化推定）

ＤＨＣ理想負荷推定部５２は、各街区１８について予測した負荷の時間変化に基づいて、ＤＨＣ１４の負荷の時間変化を予測し、ＤＨＣ１４の運転を最適化するように、予測されたＤＨＣ１４の負荷の時間変化を調整することにより、ＤＨＣ１４の理想的な負荷の時間変化を計算する。具体的には、稼働する熱源機器の効率、運転効率の変動、契約エネルギー量、ピークカットに基づいて、予測された、街区１８全体での負荷の時間変化を削減するように調整した、理想的な負荷の時間変化を生成する。

例えば、以下の着眼点を考慮して、理想的な負荷の時間変化を生成する。
（着眼点１） 運転台数低減による省エネ（効率が劣後する熱源機器を停止する等）
（着眼点２） 部分負荷効率を考慮した高効率運転による省エネ（例：直送INV ターボ冷凍機は、部分負荷運転の方が高効率）
（着眼点３） 蓄熱放熱のみによる省エネ（追いかけ運転なし）
（着眼点４） 未利用エネルギー量を考慮した省エネ（ＣＧＳ（コージェネレーションシステム）、廃熱、太陽熱、下水熱、バイオ熱等）
（着眼点５） ピークカット、負荷平準化による契約電力、契約ガス最大流量削減による経済性向上
（着眼点６） ガス負荷率改善による経済性向上

理想的な負荷の時間変化を生成する際には、上記着眼点から直接的に削減する負荷熱量を算定（ｔ１時～ｔ２時まで、αMJ/h）する。また、想定負荷から削減負荷を差し引いて理想的な負荷を作成する。

（各街区の需要調整条件を取得）

図３に示される如く、需要調整条件は、ゾーン管理テーブル３４として記憶部４０に記憶されている。

需要調整条件は、負荷等の需要の調整に関する条件であり、少なくとも需要調整の実行の可否、そして需要調整が可能な場合はそのエネルギー量に関する情報を含む。需要調整条件は、各街区１８のゾーン毎の情報を含んだゾーン管理テーブル３４によって事前に設定可能である。

すなわち、需要調整条件編集部７２は、記憶部４０に記憶された各街区１８のゾーン管理テーブル３４を読み取ることで、各街区１８における需要調整条件を取得し、編集が実行される。

（空調ゾーンの目標負荷を演算）

空調ゾーン目標負荷演算部５６は、各街区１８について、蓄積した当該街区１８の負荷の時間変化の実績、及び各街区１８の需要調整条件に基づいて、デマンド要請時間帯における当該街区１８の翌日の負荷の時間変化を予測する。

具体的には、推定した理想的な負荷の時間変化を満足するように、街区１８毎に調整可能な負荷の時間変化を演算する。

例えば、理想全体負荷に対して、各街区１８の翌日想定負荷量が大きい場合、その増分を需要調整量として定め、各街区１８の需要調整条件に従って調整する。

具体的には、各街区１８のゾーン管理テーブル（図３）を参照して、ＤＲ連携レベルが示す連携が高い空調ゾーン３０の削減可能熱量を削減可能熱量の候補として設定し、理想的な負荷の時間変化を満足するまで、ＤＲ連携レベルを低下させて候補を設定する。

上記削減可能熱量と温度調整可能幅とは対応関係にあり、削減可能熱量と温度調整可能幅との対応関係をエネルギー温度変換モジュールとして記憶しておくことが可能である。このエネルギー・温度換算テーブル６０を用いることで、目標負荷から目標温度への換算が可能となる。

（街区１８側で目標負荷を基にした設備運転計画の立案を支援）

目標温度送出部６２は、街区１８毎に、当該街区１８に設定された負荷の時間変化、すなわちゾーン単位の目標負荷として温度調整幅、および評価対象時間帯を送出する。

（管理装置２０によるＤＲ要請の実行）

空調計画を運用する際には、管理装置２０にて、前述した運転計画に基づき、運用を実施する。

また、街区１８の利用者に対して、運転計画を周知する。
（周知例１） 業務施設の場合、街区１８の利用者ポータルサイト、アプリ、館内放送、デジタルサイネージ等で連絡する。
（周知例２） 商業施設の場合、館内のデジタルサイネージで表示、館内放送、館内ｗｉｆｉ＋アプリケーションで通知する。
（周知例３） 集合住宅の場合、居住者専用アプリで通知する。

ここで、リアルタイムで現在の負荷と、提示された負荷とを比較し、比較結果を提示する。例えば、管理しやすい見える化ツールを活用してもよい。具体的には、各街区１８内で現在の負荷が依頼された負荷と比較してどうなっているかリアルタイムで確認する。他の街区１８の様子も見ることができ、他の街区１８がオーバーしている分を減らすなどの融通も可能とする。

図６は、図５の需要調整制御ルーチンの処理における結果を監視するための制御フローチャートである。

ステップ１５０では、各街区１８の目標負荷を取得し、次いで、ステップ１５２へ移行して各街区１８の負荷実績を取得して、ステップ１５４へ移行する。

ステップ１５４では、目標と実績との負荷調整状態を比較する。

次のステップ１５６では、ステップ１５４での比較結果において、許容範囲内か否かを判断する。例えば、目標と実績との誤差が±５％以内とすればよいが、この許容範囲の数値は限定されるものではない。例えば、街区１８毎（究極には、空調ゾーン３０毎）に許容範囲を異ならせてもよい。また、プラス側誤差とマイナス側誤差とに差を持たせてもよい。

ステップ１５６で肯定判定、すなわち、目標と実績との誤差が許容範囲内であると判定された場合は、ステップ１５８へ移行して、予め定めた報酬処理を実行し、このルーチンは終了する。

また、ステップ１５６で否定判定、すなわち、目標と実績との誤差が許容範囲外であると判定された場合は、ステップ１６０へ移行して、調整条件（図３参照）に基づき、目標負荷を再度演算し、ステップ１６２へ移行する。

ステップ１６２では、目標負荷が変更された街区１８に、再度、演算した目標負荷（目標温度）を送出し、このルーチンは終了する。

以下、図６のフローチャートに基づく、より具体的な動作の実施例（実施例２)を示す。なお、以下の実施例２では、目的、作用及び効果に影響のない範囲で、図６のフローチャートの処理シーケンス（ステップ毎の処理手順）が前後する場合がある。

（目標負荷の補正「再調整」）

空調計画を運用する際に、理想的な負荷の時間変化を満足するように空調機を運転する場合には、目標負荷の再調整を行う。

比較部６６は、リアルタイムで現在の負荷（負荷実績）と、提示された負荷（目標負荷）とを比較し、比較結果から目標負荷の再調整(補正)の要否を判定する。

空調ゾーン目標負荷演算部５６は、各街区１８の負荷の時間変化の実績、及び各街区１８の需要調整条件に基づいて、理想的な負荷の時間変化を満足するように、街区１８毎に調整可能な負荷の時間変化を再度演算し、演算された街区１８毎の空調ゾーン３０別の負荷を、新たな目標負荷とする。

（実績の評価「報酬」）

報酬付与は、負荷実績と提示された目標負荷との比較（例：誤差±５％以内）の場合に報酬を実行する。

報酬処理部７０は、上記の街区１８予測負荷と負荷実績の製造コストの差分の正負判定を行い、正であった場合、各街区１８について、一日における目標の負荷の時間変化と、一日における負荷の時間変化の実績とを比較して、各時刻における差分の平均値を計算する。

さらに、予測負荷と負荷実績の製造コストの差分に削減熱量を掛けることで、削減合計額を算出する。

報酬合計額は削減合計額に、０より大きく、かつ、１以下の間で決定した係数を掛ける等により算出する。

報酬合計額を上記で算出した各街区１８の負荷の目標と実績との差分の平均値毎に按分することで、各街区１８の目標達成度と報酬額が比例するようにする。

なお、第１の実施の形態では、負荷として、ＤＨＣ１４の熱負荷を対象としたが、熱負荷ではなく、電力負荷を対象としてもよい（図１２参照）。

第１の実施の形態によれば、ＤＨＣ１４が最適運転となるような熱需要を、各街区１８毎に設定された制御可能な最小単位である空調ゾーン３０毎に調整することで、空調環境を適切に維持した状態で、デマンドレスポンスの成功率が向上する。

（街区１８に設定される空調ゾーン３０の形態と、空調ゾーン３０の熱量の把握）
図７（Ａ）～（Ｃ）は、街区１８の一例である建物の所定のフロア７４を示す側面図である。

（空調ゾーン例１）
図７（Ａ）に、建物の所定階のフロア７４の空調ゾーン例１を示す。

フロア７４には、空調機械室７６が設けられている。空調機械室７６には、空調機７８と排気ファン８０とが設置されている。

空調機７８は、給気ファン７８Ａと一対のコイル７８Ｂとで構成されている。一対のコイル７８Ｂには、それぞれＤＨＣ１４（図２参照）から冷水及び温水が循環され、二方弁８２によって、その流量が制御される。冷水又は温水の流量に基づき熱交換された外気（環気を含む場合がある）が、給気ファン７８Ａの駆動によって、居室８４へ向けて供給される。

なお、一対のコイル７８Ｂにおいて、熱量計が設置されている場合は、その熱量を把握し、熱量計が設置されていない場合は、二方弁８２の開度から流量を想定し、熱媒の往環の温度差を乗じて、熱量を演算する。

居室８４の天井部８４Ａには、給気ファンから送られた外気を居室８４へ吹出すための４個の吹出口８６が設けられている。

また、天井部８４Ａには、居室８４の雰囲気を回収する２個の環気口８８が設けられ、空調機械室７６の排気ファン８０の駆動によって、排気される（一部は、居室８４へ戻される場合がある。）。

上記構成の居室８４では、当該居室８４が単一の空調ゾーン３０Ａ（点線枠）となり、点線枠の空調ゾーン３０Ａに対して、空調機７８の温度設定、熱量制御等が実行される。

（空調ゾーン例２）
図７（Ｂ）に空調ゾーン例２を示す。
フロア８４に設けられた吹出口８６及び環気口８８の構成、並びに、空調機械室７６に設けられた空調機７８及び排気ファン８０の構成は、空調ゾーン例１と同一であるため、同一の符号を付して、構成の説明は省略する。

また、熱量の認識においても同様であり、一対のコイル７８Ｂにおいて、熱量計が設置されている場合は、その熱量を把握し、熱量計が設置されていない場合は、二方弁８２の開度から流量を想定し、熱媒の往環の温度差を乗じて、熱量を演算する。

図７（Ｂ）に示される如く、空調ゾーン例１の構成では、天井部８４Ａの上部に設置された給気用及び環気用の各ダクトに、ＶＡＮユニット９０が介在されている。

このＶＡＮユニット９０が設置されることで、ＶＡＮユニット９０単位で風量が調整可能となる。図７（Ｂ）の空調ゾーン例２では、居室８４が２分割された、２つの空調ゾーン（点線枠３０Ｂ１、３０Ｂ２）となり、実質的に点線枠の空調ゾーン３０Ｂ１、３０Ｂ２毎に、空調機７８の温度設定、熱量制御等が実行される。

空調ゾーン例２では、空調ゾーン３０Ｂ１、３０Ｂ２毎の熱量の求め方として、空調機７８の全体の熱量（認識手順は上述）を、各ＶＡＮユニット９０の仕様（定格風量等）や、運転状態（ＶＡＶの実測風量）あるいは運転設定値（ＶＡＶの開度情報、ゾーン別の室温設定値等）を用いて、ゾーン別熱負荷割合を算定して按分すればよい。

（空調ゾーン例３）
図７（Ｃ）に空調ゾーン例３を示す。

図７（Ｃ）は、居室８４の天井部８４Ａ及び床面８４Ｂに、それぞれファンコイルユニット９２、９４が設置されており、環気システムは存在しない。

ファンコイルユニット９２、９４は、それぞれファン９６及び一対のコイル９８とで構成されている。一対のコイル９８には、それぞれＤＨＣ１４（図１参照）から冷水及び温水が循環され、二方弁９９によって、その流量が制御される。冷水又は温水の流量に基づき熱交換された室内雰囲気が居室８４で循環される。

一対のコイル９８において、熱量計が設置されている場合は、その熱量を把握し、熱量計が設置されていない場合は、二方弁９９の開度から流量を想定し、熱媒の往環の温度差を乗じて、熱量を演算する。

この空調ゾーン例３では、明確な区画とはならず、一部が重複するが、ファインコイルユニット９２、９４毎で空調ゾーン３０Ｃ１、３０Ｃ２が設定される（居室８４内にパーテーション等を設置すれば、空調ゾーン３０Ｃ１，３０Ｃ２は明確に区画可能である。

「第２の実施の形態」
以下に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、目標負荷に基づき、目標温度を建物側に渡すという手法としたが、第２の実施の形態では、予めゾーン毎に削減可能温度に基づき、削減可能熱量を算定し、優先順位が高いゾーンから足し算してトータルでＤＨＣ１４の要求削減量まで到達するように調整するようにした。

図１０に従い、第２の実施の形態の特徴を、第１の実施の形態と比較しながら説明する。

図１０（Ａ）は、第１の実施の形態における、目標熱負荷演算例であり、図１０（Ｂ）は、第２の実施の形態における、削減熱負荷演算例である。

初期情報は、目標熱負荷演算例でも削減熱負荷演算例でも、地域全体の削減要望熱量である。

目標熱負荷演算例（第１の実施の形態）では、具体的には、「目標熱負荷＝各ゾーンの通常熱負荷想定－地域全体の削減熱負荷を各ゾーンに按分したもの」と想定し、各ゾーンの目標設定温度を演算する。

これに対して、削減熱負荷演算例（第２の実施の形態）では、予め、各ゾーンの標準空調設定温度（例えば、冷房時２６℃）と、温度調整可能幅に基づく、ＤＲに協力できる緩和温度（例えば、冷房時２８℃）をシステム上に登録する。この場合、目標負荷から目標温度を演算する手順はない。

次に、削減熱負荷を、優先順位が高いゾーンから順番に足し算して、合計値が地域全体の削減要望熱負荷と同等となるまで、対象ゾーンを拡大する。

この場合、街区単位という明確な概念はなく、別々の街区でも、あくまでもゾーン別の優先順位のみで選定することになる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における、目標熱負荷の演算が不要であり、優先順位をある一定レベルまでを選択し、それに対して削減熱負荷を按分する必要がない。このため、ゾーンを選択する判断が容易となる。

（変形例１）
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、図２に示した需要調整システムにおける制御可能最小単位を示す分布図は、１つの空調機器２８が１つの空調ゾーンを持つ構成としたが、図１１（Ａ）に示される如く、１つの空調機器２８で複数の空調ゾーンの構成であってもよい。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のシステムにおいて、１つの空調機器２８における各ゾーン（空調ゾーン３２）毎に、削減可能熱量を得るためのゾーン管理テーブルである。

（変形例２）
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、図３に示したゾーン管理テーブルは一例であり、図１２に示すように、対象空調機器、標準空調設定温度、削減可能電力の項目を追加してもよい。標準空調設定温度は、第２の実施の形態では必須とする。

１０ 需要調整システム
１２ ネットワーク
１４ 地域冷暖房プラント（ＤＨＣ）
１６ コントロール部
１８ 街区
２０ 管理装置
２２ 需要調整管理サーバ
２４ フロア
２６ テナント
２８ 空調機器
３０ 空調ゾーン（負荷を制御可能な最小単位）
３２ 環境情報検出デバイス
３４ ゾーン管理テーブル（負荷調整協力度合いに関する情報）
３６ 演算部
３８ 通信部
４０ 記憶部
５０ ＤＨＣ運転情報取得部
５２ ＤＨＣ理想負荷推定部
５４ 街区負荷時間変化予測部
５６ 空調ゾーン目標負荷演算部（演算部)
５８ 空調ゾーン目標温度換算部
６０ エネルギー・温度換算テーブル
６２ 目標温度送出部（送出部）
６４ 負荷実績取得部
６６ 比較部
６８ 判定部
７０ 報酬処理部
７２ 需要調整条件編集部
７４ フロア
７６ 空調機械室
７８ 空調機
７８Ａ 給気ファン
７８Ｂ コイル
８０ 排気ファン
８２ 二方弁
８４ 居室
８４Ａ 天井部
８６ 吹出口
８８ 環気口
３０Ａ 空調ゾーン
９０ ＶＡＮユニット
９２、９４ ファンコイルユニット
３０Ｂ１、３０Ｂ２ 空調ゾーン
９６ ファン
９８ コイル
９９ 二方弁
３０Ｃ１、３０Ｃ２ 空調ゾーン

本発明に係る需要調整管理サーバは、エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理サーバであって、前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶する記憶部と、前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、前記記憶部に記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算する演算部と、前記演算部の演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する送出部とを有し、前記演算部が、前記目標負荷の演算として、予め、前記負荷を制御可能な最小単位毎に、削減可能な負荷に基づく熱量を算定し、当該熱量を、前記負荷調整協力度合いの優先順位が高い前記最小単位から加算することで、トータルで前記目標負荷に相当する熱量を演算することを特徴としている。

本発明に係る需要調整管理方法は、エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理方法であって、前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶し、前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷として、予め、前記負荷を制御可能な最小単位毎に、削減可能な負荷に基づく熱量を算定し、当該熱量を、前記負荷調整協力度合いの優先順位が高いゾーンから加算することで、トータルで前記目標負荷に相当する熱量を演算し、演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する。

街区負荷時間変化予測部５４は、空調ゾーン目標負荷演算部５６に接続されており、予測した街区１８毎の負荷時間変化情報を、空調ゾーン目標負荷演算部５６に送出する。

空調ゾーン目標温度換算部５８は、目標温度送出部６２、通信部３８を介して、各街区１８の管理装置２０へ適宜送出する。空調ゾーン目標温度換算部５８での負荷から温度への換算は、街区１８の管理装置２０のオペレータによる、受信した負荷で運転するための温度換算処理が不要となり、オペレーティング操作性が向上する。

Claims (7)

1. エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理サーバであって、
   前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶する記憶部と、
   前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、前記記憶部に記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する送出部と、
   を有する需要調整管理サーバ。
2. 前記複数の街区の各々が、一棟の建物であり、前記負荷を制御可能な最小単位が、前記建物の各フロアに利用している複数のテナントが有する空調機器の空調ゾーンである、請求項１記載の需要調整管理サーバ。
3. 前記目標負荷を各最小単位で調整する空調設定温度情報に換算して、前記管理装置へ送出する、請求項１又は請求項２記載の需要調整管理サーバ。
4. 前記街区における各々の前記エネルギー需要の時間変化と前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績とを取得する取得部をさらに有し、
   前記エネルギー需要の時間変化と、前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績との比較結果が許容範囲外の場合は、街区の各々の負荷時間の削減又は緩和を行い、前記演算部で再演算を実行する、請求項１～請求項３の何れか１項記載の需要調整管理サーバ。
5. 前記街区における各々の前記エネルギー需要の時間変化と前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績とを取得する取得部をさらに有し、
   前記エネルギー需要の時間変化と、前記街区のエネルギー需要の時間変化の実績との比較結果が許容範囲内の場合は、該当する街区に対して、達成度合いに応じた報酬を行う、請求項１～請求項３の何れか１項記載の需要調整管理サーバ。
6. エネルギー供給プラントからエネルギーの供給を受ける複数の街区のエネルギー需要を調整するための需要調整管理方法であって、
   前記複数の街区の各々の中を、それぞれ負荷を制御可能な最小単位に分類して、当該最小単位の各々の負荷調整協力度合いに関する情報を前記複数の街区毎に記憶し、
   前記エネルギー供給プラントの理想負荷を推定して、前記複数の街区の各々の負荷時間変化情報と、記憶された前記複数の街区毎の最小単位の各々の負荷調整協力度合いとに基づいて、前記複数の街区毎に前記最小単位の各々の目標負荷を演算し、
   演算結果を、前記複数の街区各々のエネルギー需要を管理する管理装置へ送出する、
   需要調整管理方法。
7. コンピュータを、
   請求項１～請求項５の何れか１項記載の需要調整管理サーバとして動作させる、
   需要調整管理プログラム。

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