JP2023142821A - 運転制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】店舗や事務所のような施設全体での消費電力を効率よく削減することが可能な設備機器の運転制御システムを提供する。【解決手段】一実施形態に係る運転制御システムは、施設に設置された複数の設備機器を運転制御する。運転制御システムは、太陽光発電機と、蓄電池と、ヒートポンプ式給湯装置と、複数の電気機器と、制御装置とを備える。蓄電池は、太陽光発電機が発電した電気で充電され、充電した電気の放電もしくは蓄電がいずれも可能である。ヒートポンプ式給湯装置は、施設で使用される温水を生成する。複数の電気機器は、商用電源からの給電もしくは蓄電池からの放電のいずれでも運転可能である。制御装置は、施設の所在地域の天気の予測情報を取得し、取得した予測情報に応じて太陽光発電機、蓄電池、およびヒートポンプ式給湯装置の運転を制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、店舗や事務所のような施設に設置された複数の設備機器を運転制御する運転制御システムに関する。

近年、ＩｏＴの発展に伴ってＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）など、管理対象となる施設で使用されるエネルギーを節約するための管理システムの普及が進んでいる。加えて、温暖化に伴う省エネルギー化の推進要求も高まっている。このため、例えば店舗や事務所のような施設では、太陽光発電機、蓄電池、ヒートポンプ式給湯装置などの設備機器を設置し、施設全体を仮想発電所（ＶＰＰ：Virtual Power Plant）のように捉えて消費電力の効率化を図っている。その一方で、個別の設備機器における消費電力の最適化も求められている。

特開２０１２－１７８９１５号公報

また、電気料金は基本料金と電力量料金とに分けられる。基本料金は契約電力量に応じて異なり、契約電力量が大きいほど高額となる。したがって、例えば蓄電池を効率よく使用しない場合、契約電力量を下げられず、結果として電気料金を削減できない。太陽光発電機による発電量は、日中が大きく、夜間が小さい。これに対し、施設における消費電力量は２４時間絶え間なく発生する。しかしながら、施設においては、太陽光発電機などによる発電量よりも蓄電量の方が小さい場合が多い。したがって、電気料金、換言すれば消費電力を削減するためには、電力消費（放電）と蓄電量（充電）との関係も考慮する必要がある。

本発明の実施形態の目的は、店舗や事務所のような施設全体での消費電力を効率よく削減することが可能な設備機器の運転制御システムを提供することにある。

一実施形態に係る運転制御システムは、施設に設置された複数の設備機器を運転制御する。前記運転制御システムは、太陽光発電機と、蓄電池と、ヒートポンプ式給湯装置と、複数の電気機器と、制御装置とを備える。前記蓄電池は、前記太陽光発電機が発電した電気で充電され、充電した電気の放電もしくは蓄電がいずれも可能である。前記ヒートポンプ式給湯装置は、前記施設で使用される温水を生成する。複数の前記電気機器は、商用電源からの給電もしくは前記蓄電池からの放電のいずれでも運転可能である。前記制御装置は、前記施設の所在地域の天気の予測情報を取得し、取得した予測情報に応じて前記太陽光発電機、前記蓄電池、および前記ヒートポンプ式給湯装置の運転を制御する。

実施形態に係る運転制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 実施形態に係る運転制御システムを備えた店舗での一日における冬期の晴天時の電力需給の時間推移の一例を示す図である。 実施形態に係る運転制御システムを備えた店舗での一日における雨天時の電力需給の時間推移の一例を示す図である。 実施形態に係る運転制御システムを備えた店舗での一日における夏期の晴天時の電力需給の時間推移の一例を示す図である。 実施形態に係る運転制御システムを備えた店舗での一日における中間期の晴天時の電力需給の時間推移の一例を示す図である。

以下、本発明に係る運転制御システムの一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。運転制御システムは、例えば店舗や事務所のような施設に設置された複数の設備機器を連携して運転制御するために用いられる。本実施形態では一例として、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの各種の店舗に設置された複数の設備機器（以下、店舗機器という）の運転（動作態様）を制御する運転制御システムを想定する。店舗機器は、店舗に設置されて店舗運営に資する設備や機器である。

図１は、本実施形態に係る運転制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、運転制御システム１は、主たる構成要素として、太陽光発電機２と、蓄電池３と、ヒートポンプ式給湯装置４と、電気機器５と、制御装置６とを備える。太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４、電気機器５は、いずれも店舗機器に該当する。制御装置６は、これらの店舗機器の動作態様を制御する。

太陽光発電機２は、いずれも図示省略するが、太陽電池モジュール（太陽光パネル）、電力変換部（パワーコンディショナ）、電力計測部、出力制御部などを有しており、太陽電池モジュールで太陽光を受けて発電する。本実施形態では、太陽光発電機２は、発電した電気（電力）を充電電力として蓄電池３に供給する。また、太陽光発電機２は、漏電防止のため、抑制電力が接地されている。

蓄電池３は、太陽光発電機２で発電された電気（充電電力）で充電され、充電した電気を放電もしくは蓄電する。蓄電池３から放電された電気（放電電力）は、ヒートポンプ式給湯装置４や電気機器５などへ供給される。すなわち、蓄電池３は、太陽光発電機２で発電された電気を店舗機器に対して放電可能に蓄電する。蓄電池３は、蓄電した電気を商用電源７ａ，７ｂから買電可能な電気として放電する。例えば、商用電源７ａから買電可能な電気（電力）は三相２００Ｖの動力用の電力であり、商用電源７ｂから買電可能な電気（電力）は単相１００Ｖの電灯用の電力である。以下、商用電源７ａから買電可能な電気を第１の電気、商用電源７ｂから買電可能な電気を第２の電気という。第２の電気は、第１の電気よりも買電料金が高い。蓄電池３は、第１の電気（三相２００Ｖの動力用の電力）や第２の電気（単相１００Ｖの電灯用の電力）を店舗機器に合わせて放電する。なお、第１の電気の買電料金と第２の電気の買電料金は、同じでも構わない。

ヒートポンプ式給湯装置４は、店舗１０で使用される温水を生成する。ヒートポンプ式給湯装置４は、商用電源７ｂから電力（電灯用の買電電力）もしくは蓄電池３から放電電力が温水の沸き上げ電力として供給されて動作する。したがって、ヒートポンプ式給湯装置４は、第２の電気（単相１００Ｖの電灯用の電力）によって動作する。ヒートポンプ式給湯装置４は、主たる構成要素として、熱源装置４１とタンク４２を備える。熱源装置４１は、例えば圧縮機、水熱交換器、ポンプ、ヒータなど（いずれも図示省略）を有する。熱源装置４１は、タンク４２との間の水流路においてポンプで水を循環させ、圧縮機から吐出された冷媒で循環水を水熱交換器によって加熱させる。タンク４２は、加熱された水（温水）を貯留し、所定の給湯先へ給湯する。給湯された温水は、例えば店舗１０の空調やフライヤー５１ｃの洗浄などに使用される。

電気機器５は、商用電源７ａ，７ｂからの給電（電灯用および動力用の買電電力の供給）もしくは蓄電池３からの放電（放電電力）のいずれでも運転可能な各種の機器である。店舗１０には、複数の電気機器５が設置される。電気機器５は、第１の電気機器５１と、第２の電気機器５２とを含む。第１の電気機器５１および第２の電気機器５２は、いずれも少なくとも一つずつ店舗１０に設置されている。第１の電気機器５１は、第１の電気（三相２００Ｖの動力用の供給電力）で運転される（動作する）店舗機器である。図１に示す例では、冷凍機５１ａ、空調機５１ｂ、フライヤー５１ｃが第１の電気機器５１として店舗１０に設置されている。ただし、第１の電気機器５１の具体例はこれらに限定されない。第２の電気機器５２は、第２の電気（単相１００Ｖの電灯用の供給電力）で運転される（動作する）店舗機器である。図１に示す例では、全熱交換器５２ａ、要冷機器５２ｂ、店内機器５２ｃが第２の電気機器５２として店舗１０に設置されている。ただし、第２の電気機器５２の具体例はこれらに限定されない。店内機器５２ｃは、例えば照明機器や放送機器などである。なお、ヒートポンプ式給湯装置４は、第２の電気機器５２に含まれる。

制御装置６は、店舗１０に設置された複数の店舗機器、具体的には太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４（熱源装置４１、タンク４２）、および電気機器５（第１の電気機器５１、第２の電気機器５２）の運転（動作態様）を制御する。制御装置６は、例えばＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマなど（いずれも図示省略）を含み、所定の演算処理を実行する。制御装置６は、各種データを入出力回路により読み込み、記憶装置からメモリに読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理し、処理結果に基づいて太陽光発電機２、蓄電池３、熱源装置４１、タンク４２、第１の電気機器５１、および第２の電気機器５２の各々の運転制御を行う。制御装置６は、これらの店舗機器とそれぞれ有線もしくは無線で接続され、演算処理の実行に必要なデータの送受信を行う。

本実施形態において、制御装置６は、施設の一例である店舗１０の所在地域の気象情報を取得し、取得した気象情報に応じて太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４の運転（動作態様）を制御する。このため、制御装置６は、有線もしくは無線を含むインターネットなどの通信網を介して外部システム８と接続されている。

外部システム８は、店舗１０の所在地域の気象情報を提供可能に保持するシステムであり、例えば気象庁や気象会社などのシステムである。気象情報は、店舗１０の所在地域の天気に関する情報であり、例えば実際の観測情報や予測情報などである。本実施形態において、制御装置６は、店舗１０の所在地域の所定日の天気の予測情報を外部システム８から取得する。例えば、制御装置６は、店舗１０の所在地域の翌日や翌々日の天気の予測情報を取得して翌日や翌々日の天気を予測する。ただし、予測の対象日である所定日は、翌日や翌々日に限られず、一週間先や一か月先、あるいは当日などであってもよい。

本実施形態では一例として、制御装置６は、店舗１０の所在地域の翌日の天気が晴天もしくは雨天のいずれであるかを判定する。晴天であるか雨天であるかの判定基準は、例えば太陽光発電機２によって発電される電力量（発電量）が閾値に達するだけの日照量（日照時間）が得られるか否かである。したがって、制御装置６は、店舗１０の所在地域の翌日の日照量（日照時間）の予測情報を外部システム８から取得する。

判定基準の閾値は、例えばヒートポンプ式給湯装置４以外の第２の電気機器５２の運転に要する電力（電灯用の放電電力）を賄え、さらにヒートポンプ式給湯装置４を運転させて温水を沸き上げることが可能な電力を賄えるだけの発電量の値である。かかる閾値は、例えばヒートポンプ式給湯装置４を含む第２の電気機器５２の能力などに応じて予め設定される。制御装置６は、設定された閾値と太陽光発電機２の発電量が該閾値に達する日照量（日照時間）とが紐付けられた情報を記憶装置に記憶し、晴天であるか雨天であるかの判定時にメモリに読み出す。そして、制御装置６は、外部システム８から取得した店舗１０の所在地域の日照量（日照時間）と、メモリに読み出した閾値に紐付けられた日照量（日照時間）とを比較し、晴天であるか雨天であるかを判定する。制御装置６は、例えば外部システム８から取得した店舗１０の所在地域の日照量（日照時間）が閾値以上であれば晴天、閾値未満であれば雨天であると判定する。なお、晴天であるか雨天であるかは、このような日照量（日照時間）ではなく、例えば気圧変動などに基づいて判定されてもよい。また、天気の予測情報、具体的には晴天もしくは雨天の予測情報に応じて、晴天であるか雨天であるかが判定されてもよい。これらの場合、制御装置６は、所定日（一例として翌日）の気圧の予測情報や天気の予測情報を外部システム８から取得すればよい。

図２および図３には、店舗１０での一日における電力需給の時間推移の一例をそれぞれ示す。図２は、晴天時における電力需給の時間推移の一例を示す図である。これに対し、図３は、雨天時における電力需給の時間推移の一例を示す図である。図２および図３において、棒グラフのＣ１～Ｃ６、折れ線グラフのＬ１～Ｌ４はそれぞれ次の指標の時間推移を示す。

Ｃ１は、動力用の買電電力量（以下、動力用買電量という）であり、第１の電気の買電量、例えば三相２００Ｖの動力用の電力の買電量である。Ｃ２は、電灯用の買電電力量（以下、電灯用買電量という）であり、第２の電気の買電量、例えば単相１００Ｖの電灯用の電力の買電量である。Ｃ３は、動力用の放電電力量（以下、動力用放電量という）であり、動力用の買電電力量の削減量に相当する。Ｃ４は、電灯用の放電電力量（以下、電灯用放電量という）であり、電灯用の買電電力量の削減量に相当する。Ｃ５は、ヒートポンプ式給湯装置４の消費電力量であり、温水を沸き上げるためにヒートポンプ式給湯装置４を運転させるのに要する電力量（沸き上げ電力量）である。Ｃ６は、蓄電池３の充電電力量（以下、充電量という）であり、太陽光発電機２によって発電されて蓄電池３に充電される電力量である。蓄電池３に充電された電力は、そのまま第１の電気機器５１および第２の電気機器５２に放電（給電）され、放電量を超える電力は蓄電される。

Ｌ１は太陽光発電機２の発電電力量（以下、発電量という）、Ｌ２は蓄電池３の蓄電電力量（以下、蓄電残量という）、Ｌ３はヒートポンプ式給湯装置４のタンク４２の貯湯量、Ｌ４は店舗１０における給湯需要量である。太陽光発電機２の発電量Ｌ１は、蓄電池３の充電量Ｃ６に相当する。

横軸は当日の時刻（０時から２４時）、左側縦軸は消費電力量、右側縦軸は湯量を示す。消費電力量は、左側縦軸中央をゼロとして上側がプラス、下側がマイナスとされている。したがって、動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２は、消費電力量のプラスの値として示されている。蓄電池３の充電量Ｃ６および太陽光発電機２の発電量Ｌ１は、消費電力量のマイナスの値として示されており、マイナス値が大きくなるほど充電および発電される電力量が大きくなる。なお、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２は、消費電力量のプラスの値として示されている。これは、プラス値が大きくなるほど消費可能な電力量が増え、蓄電残量Ｌ２も大きくなるものとして捉えているためである。

図２に示すように、晴天時においては、日中の日照時間帯、図２に示す例では６時から１７時の間、太陽光発電機２の発電量Ｌ１（蓄電池３の充電量Ｃ６）を生じさせることができる。したがって、かかる時間帯においては、本来必要となる動力用放電量Ｃ３および電灯用放電量Ｃ４の少なくとも一部を、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄うことができる。例えば１１時においては、動力用放電量Ｃ３および電灯用放電量Ｃ４のすべてを発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄うことができ、その間、動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２のすべてを削減できる。

また、日中の日照時間帯において、制御装置６は、買電料金の高い第２の電気の電力量である電灯用買電量Ｃ２を、第１の電気での電力量である動力用買電量Ｃ１よりも優先的に発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）から店舗機器に供給する。すなわち、制御装置６は、第１の電気機器５１よりも第２の電気機器５２に対して優先的に蓄電池３から放電させる。したがって、例えば７時および８時においては、電灯用買電量Ｃ２の一部が発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄われているに過ぎず、動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２がいずれも生じている。次いで、９時および１０時においては、電灯用買電量Ｃ２のすべてが発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄われており、電灯用買電量Ｃ２がゼロとなっている。これに対し、動力用買電量Ｃ１はその一部が発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄われ、残りが動力用買電量Ｃ１で賄われている。そして、１１時においては、動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２は、いずれもすべてが発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄われている。

一方、１１時においては、太陽光発電機２の発電量Ｌ１がピークとなり、これに伴って充電量Ｃ６もピークとなる。１２時以降、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）は減少するが、積算値が動力用放電量Ｃ３および電灯用放電量Ｃ４を上回る。このため、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２は、１１時までほぼゼロであるが、１２時以降、増加していく。

このように、制御装置６は、一日において、午前中（例えば日の出時刻から１２時まで）は太陽光発電機２が発電した電気を蓄電池３から店舗機器、端的には電気機器５に放電させる。

その一方、制御装置６は、午後からは蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピークが所定時間帯となるように太陽光発電機２が発電した電気を蓄電池３に充電させる。したがって、制御装置６は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２が午後の所定時間帯にピークとなるように、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２を制御する。換言すれば、制御装置６は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２が所定時刻間にピークとなるように、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）による店舗機器への電力供給を制御する。所定時間帯は任意に設定可能であるが、本実施形態では一例として１４時から１８時の間とされている。１４時から１８時は、一日のうちで最も気温（店舗１０の外気温度）が上昇する時間帯に相当し、この時間帯は蓄電池３の蓄電残量Ｌ２がピークとなる時刻を含んでおり、蓄電残量Ｌ２を放電電力として蓄電池３から店舗機器に十分に供給可能な時間帯（以下、放電可能時間帯という）となる。

制御装置６は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピークをこのように制御しつつ、放電可能時間帯に蓄電池３からヒートポンプ式給湯装置４に放電させ、ヒートポンプ式給湯装置４で温水を生成させる。このため、制御装置６は、放電可能時間帯の開始時刻以降、つまり１４時以降にヒートポンプ式給湯装置４の消費電力（沸き上げ電力）の供給を開始する。

図２に示す例では、蓄電池３の放電可能時間帯は１４時から１８時の間であり、ピーク時刻は１５時となっている。制御装置６は、ヒートポンプ式給湯装置４の消費電力量（沸き上げ電力量）Ｃ５の供給を１４時に開始する。これにより、ヒートポンプ式給湯装置４が動作し、温水を沸き上げる。すなわち、放電可能時間帯の開始時刻である１４時に温水の沸き上げが開始される。したがって、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）および蓄電池３の蓄電残量Ｌ２で、沸き上げ電力量Ｃ５および本来必要となる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量を賄うことができる。このため、かかる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量である電灯用放電量Ｃ４だけ、電灯用の買電電力を削減できる。

ヒートポンプ式給湯装置４が動作して温水を沸き上げることで、ヒートポンプ式給湯装置４のタンク４２の貯湯量Ｌ３が増す。貯湯量Ｌ３は、店舗１０における給湯需要量Ｌ４を常時上回っている。したがって、店舗１０における給湯需要量Ｌ４をタンク４２の貯湯量Ｌ３で賄うことができ、給湯量を不足させずに済む。

そして、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）および蓄電池３の蓄電残量Ｌ２がいずれもゼロとなる１８時以降、翌日の７時までの間、店舗機器へ供給される電力は、ほぼすべて動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２で賄われる。

したがって、一日における動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２、つまり買電による電力量を低減させることができ、買電料金を削減できる。加えて、買電による電力量を低減させることで、省エネルギー化の促進や環境負荷の低減にも積極的に寄与できる。また、放電可能時間帯においては、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２で電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量および沸き上げ電力量Ｃ５を賄うことで、電気料金の契約電力量を下げることが可能となる。これにより、電気料金の基本料金を下げることができ、電気料金、つまり買電料金をさらに削減可能となる。

図３に示すように、雨天時においては、日中の日照時間帯、図３に示す例では６時から１６時の間、太陽光発電機２の発電量Ｌ１（蓄電池３の充電量Ｃ６）を生じさせることができる。ただし、その発電量Ｌ１は、図２に示す晴天時と比べて少ない。したがって、かかる時間帯を含め、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で動力用放電量Ｃ３および電灯用放電量Ｃ４を十分に賄うことができず、７時から１４時において電灯用放電量Ｃ４の一部を賄うにとどまる。この場合であっても、制御装置６は、買電料金の高い第２の電気の電力量である電灯用買電量Ｃ２を、第１の電気での電力量である動力用買電量Ｃ１よりも優先的に発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）から供給する。すなわち、制御装置６は、第１の電気機器５１よりも第２の電気機器５２に対して優先的に蓄電池３から放電させる。したがって、例えば７時から１４時においては、電灯用買電量Ｃ２の一部を発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）で賄うことができ、買電料金の削減を図ることができる。

一方、発電量Ｌ１が少ないため、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２は、全日を通してほぼゼロとなっている。また、雨天時においては、店舗１０における給湯需要量Ｌ４が晴天時と比べて少ない。例えば、タンク４２には、前日などに沸き上げられて保温されている温水が貯留されている。このため、貯湯量Ｌ３は、店舗１０における給湯需要量Ｌ４を晴天時よりも常時大きく上回っている。したがって、店舗１０における給湯需要量Ｌ４をタンク４２の貯湯量Ｌ３で賄うことができ、制御装置６は、温水を沸き上げるためにヒートポンプ式給湯装置４を動作させなくともよい。

そして、蓄電残量Ｌ２は、全日を通してほぼゼロとなっているため、発電量Ｌ１および充電量Ｃ６がいずれもゼロとなる１６時以降、翌日の６時までの間、店舗機器へ供給される電力は、ほぼすべて動力用買電量Ｃ１および電灯用買電量Ｃ２で賄われる。

このように、晴天時と雨天時において、店舗１０での一日における電力需給の時間推移が異なるため、制御装置６は、店舗１０の所在地域の天気の予測情報に基づいて、太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４の運転（動作態様）を制御する。

本実施形態においては一例として、制御装置６は、上述したように外部システム８から店舗１０の所在地域の翌日の日照量（日照時間）を取得し、翌日が晴天であるか雨天であるかを判定する。

翌日が雨天であると判定した場合、制御装置６は、雨天の当日のヒートポンプ式給湯装置４での温水の生成を中止させる。すなわち、雨天の当日は、ヒートポンプ式給湯装置４が動作されず、温水の沸き上げがなされない。したがって、例えば温水を沸き上げるために必要な電力量（図２に示す例のような沸き上げ電力量Ｃ５）だけ、消費電力量を低減でき、結果として買電料金を削減可能となる。店舗１０の空調やフライヤー５１ｃの洗浄などのために温水を要する場合、タンク４２に貯留されている温水が供給される。このため、制御装置６は、翌日が雨天であると判定した場合、翌日分も考慮して、当日分（翌日に対する前日分）のタンク４２の貯湯量を調整する。

制御装置６は、例えば晴天である当日の翌日が雨天であると判定した場合、図２に示す例のように、蓄電池３の放電可能時間帯の開始時刻以降、具体的には１４時にヒートポンプ式給湯装置４を動作させて温水の沸き上げを開始する。その際、雨天である翌日分の使用量を考慮して、判定当日のヒートポンプ式給湯装置４での温水の生成量、つまり貯湯量を翌日が晴天であると判定した場合よりも増加させる。このように沸き上げを行った場合であっても、ヒートポンプ式給湯装置４の消費電力量（沸き上げ電力量）Ｃ５は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２によって賄えるため、買電料金を増加させずに済む。

これに対し、制御装置６は、翌日が晴天であると判定した場合も同様に、図２に示す例のように、蓄電池３の放電可能時間帯の開始時刻以降、具体的には１４時にヒートポンプ式給湯装置４を動作させて温水の沸き上げを開始する。ただし、翌日が雨天であると判定した場合のように翌日分の使用量を考慮する必要がないため、雨天判定時のような貯湯量の増加は要しない。この場合も、ヒートポンプ式給湯装置４の消費電力量（沸き上げ電力量）Ｃ５は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２によって賄えるため、買電料金を増加させずに済む。

また、制御装置６は、このような店舗１０の所在地域の天気予測、換言すれば翌日が晴天であるか雨天であるかに加えて、季節に応じて太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４の運転（動作態様）を制御してもよい。季節の分け方は任意であるが、例えば一年を夏期、中間期、冬期の三つに分けることが可能である。夏期は、夏季に対応する期間であり、例えば六月から九月までの四箇月間である。冬期は、冬季に対応する期間であり、例えば十二月から三月までの四箇月間である。中間期は、夏期と冬期の残りの期間であり、例えば四月から五月までの二箇月間および十月から十一月までの二箇月間の合計四箇月間である。夏期、中間期、冬期のうち、夏期は最も気温（店舗１０の外気温度）が高い期間であり、冬期は最も気温が低い期間であり、中間期はこれらの間の気温の期間である。

なお、このような季節単位、端的には月単位ではなく、気温に応じて季節を分けてもよい。気温によれば、より細かくかつ精度よく、太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４の運転を制御装置６で制御可能となる。例えば第１の閾値以上の気温であれば夏期と同様、第２の閾値未満の気温であれば冬期と同様、第２の閾値以上で第１の閾値未満の気温であれば中間期と同様として、月単位、週単位、日単位などに季節を捉えることが可能である。

図４は、夏期の晴天時における店舗１０での一日における電力需給の時間推移の一例を示す図である。図５は、中間期の晴天時における店舗１０での一日における電力需給の時間推移の一例を示す図である。なお、上述した図２は、冬期の晴天時における店舗１０での一日における電力需給の時間推移の一例を示す図である。図４および図５において、棒グラフのＣ１～Ｃ６、折れ線グラフのＬ１～Ｌ４は、上述した図２における棒グラフのＣ１～Ｃ６および折れ線グラフのＬ１～Ｌ４の各指標と同一である。

図４、図５、および図２に示すように、制御装置６は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２の放電可能時間帯において、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）および蓄電池３の蓄電残量Ｌ２で、沸き上げ電力量Ｃ５および本来必要となる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量を賄うように太陽光発電機２、蓄電池３、ヒートポンプ式給湯装置４の運転を制御する。すなわち、かかる制御は、夏期、中間期、および冬期のいずれにおける晴天時であっても共通する。

その際、つまり夏期、中間期、および冬期のいずれの晴天時における運転制御時であっても、制御装置６は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯を冬期、中間期、夏期の順に遅らせる。ピーク時間帯は、放電可能時間帯のうち、蓄電残量Ｌ２がピークとなる時間（ピーク時刻）を含む所定の時間帯（例えば一時間程度の時間帯）である。したがって、図４、図５、および図２に示すように、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯は夏期が最も遅く、冬期が最も早く、中間期がその間となる。図４に示す夏期の晴天時の例では、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯は１６時から１７時の時間帯である。図５に示す中間期の晴天時の例では、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯は１５時から１６時の時間帯である。図２に示す冬期の晴天時の例では、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯は１４時から１５時の時間帯である。

すなわち、制御装置６は、気温（店舗１０の外気温度）が所定温度未満である場合における蓄電池３の蓄電残量Ｌ２がピークとなる時間（ピーク時刻）よりも、気温が所定温度以上である場合における蓄電池３の蓄電残量Ｌ２がピークとなる時間が遅くなるように、太陽光発電機２が発電した電気の蓄電池３に対する充電を制御する。ここでは、所定温度として第１の閾値と第２の閾値を用いて、冬期、中間期、夏期の順で蓄電池３の蓄電残量Ｌ２がピークとなる時間（ピーク時刻）を遅らせている。これにより、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯は夏期が最も遅く、冬期が最も早く、中間期がその間となる。

したがって、夏期、中間期、および冬期のいずれの晴天時であっても、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯を含む放電可能時間帯において、発電量Ｌ１（充電量Ｃ６）および蓄電池３の蓄電残量Ｌ２で、沸き上げ電力量Ｃ５および本来必要となる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量を賄うことができる。これにより、かかる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量である電灯用放電量Ｃ４だけ、電灯用の買電電力を削減できる。

また、一日のうちで最も気温が上昇する時間帯は、冬期、中間期、夏期の順で遅くなり、冬期が最も早く、夏期が最も遅く、中間期がその間となる。このため、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２のピーク時間帯を冬期、中間期、夏期の順に遅らせることで、沸き上げ電力量Ｃ５および本来必要となる電灯用買電量Ｃ２に相当する電力量を蓄電池３の蓄電残量Ｌ２で賄う時間帯を遅らせることができる。したがって、かかる電灯用買電量Ｃ２に相当する買電料金をより効率的に削減可能となる。

なお、雨天時における店舗１０での一日における電力需給の時間推移は、夏期、中間期、および冬期のいずれであっても図３に示す例に準ずることができる。したがって、制御装置６は、夏期、中間期、および冬期において翌日が雨天であると判定した場合、例えば翌日、つまり雨天の当日はヒートポンプ式給湯装置４を運転させず、ヒートポンプ式給湯装置４での温水の生成を中止させる。これにより、夏期、中間期、および冬期のいずれの雨天時であっても、例えば温水を沸き上げるために必要な電力量（図２に示す例のような沸き上げ電力量Ｃ５）だけ、消費電力量を低減でき、結果として買電料金を削減可能となる。

例えば晴天である当日の翌日が雨天であると判定した場合、制御装置６は、図２に示す例のように、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２の放電可能時間帯の開始時刻以降、具体的には１４時にヒートポンプ式給湯装置４を運転させて温水の沸き上げを開始する。その際、雨天である翌日分の使用量を考慮して翌日が晴天であると判定した場合よりも貯湯量を増加させる。このように沸き上げを行った場合であっても、ヒートポンプ式給湯装置４の消費電力量（沸き上げ電力量）Ｃ５は、蓄電池３の蓄電残量Ｌ２によって賄えるため、買電料金を増加させずに済む。また、店舗１０の空調やフライヤー５１ｃの洗浄などのために温水を要する場合、前日の晴天時などに沸き上げられてタンク４２に貯留されている温水を供給できる。

このように本実施形態に係る店舗機器（設備機器）の運転制御システム１によれば、店舗１０のような施設全体での消費電力を効率よく削減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…運転制御システム、２…太陽光発電機、３…蓄電池、４…ヒートポンプ式給湯装置、５…電気機器、６…制御装置、７ａ，７ｂ…商用電源、８…外部システム、１０…店舗、４１…熱源装置、４２…タンク、５１…第１の電気機器、５１ａ…冷凍機、５１ｂ…空調機、５１ｃ…フライヤー、５２…第２の電気機器、５２ａ…全熱交換器、５２ｂ…要冷機器、５２ｃ…店内機器。

Claims (7)

1. 施設に設置された複数の設備機器を運転制御する運転制御システムであって、
   太陽光発電機と、
   前記太陽光発電機が発電した電気で充電され、充電した電気の放電もしくは蓄電がいずれも可能な蓄電池と、
   前記施設で使用される温水を生成するヒートポンプ式給湯装置と、
   商用電源からの給電もしくは前記蓄電池からの放電のいずれでも運転可能な複数の電気機器と、
   前記施設の所在地域の天気の予測情報を取得し、取得した予測情報に応じて前記太陽光発電機、前記蓄電池、および前記ヒートポンプ式給湯装置の運転を制御する制御装置と、を備える
   運転制御システム。
2. 前記蓄電池は、前記太陽光発電機から充電されて蓄電した電気を、商用電源から買電可能な第１の電気もしくは前記商用電源から買電可能で買電料金が前記第１の電気よりも高い第２の電気として放電可能であり、
   複数の前記電気機器は、前記第１の電気で運転される少なくとも一つの第１の電気機器と、前記第２の電気で運転される少なくとも一つの第２の電気機器とを有し、
   前記制御装置は、前記第１の電気機器よりも前記第２の電気機器に対して優先的に前記蓄電池から放電させる
   請求項１に記載の運転制御システム。
3. 前記制御装置は、一日において、午前中は前記太陽光発電機が発電した電気を前記蓄電池から前記電気機器に放電させ、午後からは前記蓄電池の蓄電残量のピークが午後の所定時間帯となるように前記太陽光発電機が発電した電気を前記蓄電池に蓄電させる
   請求項２に記載の運転制御システム。
4. 前記制御装置は、前記所定時間帯に前記蓄電池から前記ヒートポンプ式給湯装置に放電させ、前記ヒートポンプ式給湯装置で温水を生成させる
   請求項３に記載の運転制御システム。
5. 前記制御装置は、前記施設の所在地域の所定日の天気、日照量、日照時間、気圧のうちの少なくとも一つを前記予測情報として取得し、前記施設の所在地域の前記所定日が晴天であるか雨天であるかを判定して、雨天であると判定した場合、前記所定日の前記ヒートポンプ式給湯装置での温水の生成を中止させる
   請求項４に記載の運転制御システム。
6. 前記制御装置は、翌日が雨天であると判定した場合、判定当日の前記ヒートポンプ式給湯装置での温水の生成量を翌日が晴天であると判定した場合よりも増加させる
   請求項５に記載の運転制御システム。
7. 前記制御装置は、前記所定時間帯において、前記施設の外気温度が所定温度未満である場合における前記蓄電池の蓄電残量がピークとなる時間よりも、前記外気温度が所定温度以上である場合における前記蓄電池の蓄電残量がピークとなる時間が遅くなるように、前記太陽光発電機が発電した電気の前記蓄電池に対する充電を制御する
   請求項３に記載の運転制御システム。

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