JP4634242B2 - 省エネルギー量推定装置、方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
したがって、設備改修による省エネ効果は、設備改修前後におるエネルギー消費量の変化により求められ、このエネルギー削減量が省エネルギー量となる。
例えば、ボイラで発生させた水蒸気で熱交換機を運転している設備では、外気の温度や湿度が変化した場合、熱交換機で消費する水蒸気量が変動するため、ボイラで消費する燃料の量すなわちエネルギー消費量も変動する。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、環境要因の変化に影響されることなく、設備改修による省エネルギー量を正確に推定できる省エネルギー量推定装置、方法、およびプログラムを提供することを目的としている。
したがって、改修したにもかかわらず設備改修後に計測された基準エネルギー消費量が改修前に計測された対象エネルギー消費量を上回っている場合、これらを単に比較しただけでは、設備改修効果がなかった、あるいは設備改修方法に誤りがあったと判断される可能性があるが、本発明によれば、実際には大きな設備改修効果があったことを正確に把握できる。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の構成を示すブロック図である。
入出力I/F部11は、専用回路からなり、外部の装置または記録媒体との間で、省エネルギー量推定処理に用いる処理情報やプログラムなどの各種データを送受信する機能を有している。
操作入力部12は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部15へ出力する機能を有している。
画面表示部13は、LCDやPDPなどの画面表示装置からなり、演算処理部15からの指示に応じて、操作メニューや推定結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
対象エネルギー消費量14Bは、対象期間における対象改修状況の設備により対象環境要因下で消費されたエネルギー消費量の時系列データであり、推定モデル作成時のモデル出力データとして用いられる。
推定モデル14Cは、これら対象環境要因情報14Aと対象エネルギー消費量14Bから作成され、対象エネルギー消費量14Bが得られた対象改修状況の設備における任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するブラックボックス推定モデルである。
標準化エネルギー消費量14Fは、推定モデル14Cを用いて基準環境要因情報14Dから推定された、対象改修状況の設備における基準環境要因下でのエネルギー消費量であり、省エネルギー量の算出に用いるため環境要因が基準環境要因に標準化されたエネルギー消費量を示している。
省エネルギー量算出手段15Cは、基準エネルギー消費量14Eと標準化エネルギー消費量14Eとの差から省エネルギー量14Gを算出する機能を有している。
次に、図2および図3を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置での推定モデル作成動作について説明する。図2は、省エネルギー量推定対象となる対象設備の構成を示すブロック図である。図3は、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置での推定モデル作成動作を示すフロー図である。
この際、ガス炊きボイラ21では、ガスを燃焼させて得た熱で水から水蒸気を生成しており、使用したガス量が対象設備のエネルギー消費量となる。これに対して、排ガスボイラ23は、コージェネレーションタービン22からの廃熱を利用して水から水蒸気を生成しており、対象設備としてのエネルギー消費はない。
また、負荷機器25は、環境要因の変化に応じて負荷が変動する。例えば、外気エンタルピ、曜日、日照時間、降水量などの環境要因により負荷が変動するため、消費する水蒸気量も連動する。
また、本実施の形態では、任意の環境要因におけるエネルギー消費量を推定するブラックボックス推定モデルとして、事例ベースを用いる場合を例として説明する。
次に、図4および図5を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置で推定モデルとして用いる事例ベースについて説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置で用いる事例ベースの作成を示す説明図である。図5は、事例ベースにおける類似度の定義を示す説明図である。
TCBMは、推論の対象における入出力関係に連続性が成り立つことを前提条件として、事例ベース推論の枠組みを用いるモデリング手法であり、その特徴は、数学の位相論(トポロジー)における連続写像の概念に基づいて、出力の解像度すなわち出力誤差許容幅に応じた事例ベースと、各事例間の関係を示す類似度とを定義した点にある。
ここで、事例ベースに求められる推定誤差すなわち出力誤差許容幅εが与えられた場合、図4(c)に示すように、この出力誤差許容幅εを用いて入力空間をメッシュと呼ばれる部分区間に分割して量子化することにより、出力近傍の大きさに対応する入力近傍すなわち事例を定義できる。
これにより、すべての事例について、当該事例のメッシュに振り分けられた各履歴データのモデル出力データと当該事例の出力値との誤差が、出力誤差許容幅εを満足することになる。
図5では、入力データに対応する中央メッシュに事例が存在すれば、その事例と入力データとは「類似度=0」であると定義されている。また、中央メッシュの1つ隣に存在する事例とは「類似度=1」となり、以降、中央メッシュから1メッシュずつ離れていくごとに類似度が1ずつ増加していく。
次に、図6および図7を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の動作について説明する。図6は、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。図7は、本発明の第1の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定動作を示すフロー図である。
ここでは、対象期間内の任意の時点に計測された基準環境要因情報14Dと一致または類似する入力値を持つ事例データを、推定モデル14Cである事例ベースから検索し、検索した事例データの出力値に基づき当該時点におけるエネルギー消費量を順次算出する。
この際、画面表示部13で省エネルギー量を画面表示する際、その値だけを画面表示してもよく、各年の消費エネルギー量とともに画面表示してもよい。さらには、後述する図9に示すように、各年の省エネルギー量や消費エネルギー量を比較したグラフを画面表示してもよい。
この際、従来技術のようにこれら計測された2つのエネルギー消費量の総量E1measとE2measを比較した場合、それぞれが計測された設備の改修状況だけでなく、これら設備を運転した環境要因も異なるため、その差Eapper=E1meas−E2measは単なる見掛け上の設備改修効果であり、これが設備改修に起因するもの前年と次年の環境要因の変化に起因するものか不明である。
なお、E1measとE2estimとの差Eenvi=E1meas−E2estimから、同一改修前設備を前年の対象環境要因下と次年の基準環境要因下でそれぞれ運転した場合のエネルギー消費量の差、すなわち環境要因によるエネルギー消費量の変動分を求めることもできる。
省エネビジネスでは、一般的なPDCAサイクルを用いて客先の対象設備での省エネルギー化を推進している。すなわちステップPlanにおいて省エネルギー計画を立案し、例えば最適な設備運転用設定値を算出し、次のステップDoにおいて、立案した設備改修・設定変更を行う。
その後、改修後の設備を所定期間運転して、ステップCheckで省エネルギー量を検証し、その結果をふまえて次のステップActionで設備・設定の調整を行い、ステップPlanへ以降するものとなる。
このような省エネビジネスで用いるPDCAサイクルのステップCheckにおいて、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置適用すれば、環境要因の変動分を排除した、設備改修による省エネルギーを正確に把握することができ、客先での経費削減利益を明確に示すことができる。これにより、結果として省エネビジネスの利益を明確化することがてき、省エネビジネスの推進に大きく貢献することができる。
また、比較するエネルギー消費量については、所定期間に使用したエネルギー消費量の総量を用いた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、エネルギー消費量の平均値など他の統計量を用いて比較してもよい。
次に、図11を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置について説明する。図11は、本発明の第2の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。
なお、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置10の構成は、前述した第1の実施の形態(図1参照)と同様であり、ここでの説明は省略する。
この際、従来技術のようにこれら計測された2つのエネルギー消費量E1measとE2measを比較した場合、それぞれが計測された設備の改修状況だけでなく、これら設備を運転した環境要因も異なるため、その差Eapper=E1meas−E2measは単なる見掛け上の設備改修効果であり、これが設備改修に起因するもの前年と次年の環境要因の変化に起因するものか不明である。
この際、最後にエネルギー消費量が計測された年Y(n)の環境要因を基準として、省エネビジネスの開始前年(設備未改修時)までの各年Y(0)〜Y(n-1)のエネルギー消費量と比較する評価方法が考えられる。しかしながらこの評価方法では、各年の推定モデルで新たな年Y(n)の環境要因情報を用いて、それぞれの年における改修状況の設備を新たな年Y(n)の環境要因下で運転させた場合のエネルギー消費量を、評価の度に算出し直す必要があり、省エネルギー算出処理の負担が大きく、年を重ねるごとにその処理負担が増加する。
独自の基準環境要因情報を用いる場合、比較対象となる基準エネルギー消費量を用意できない場合もある。このような場合は、各対象期間で得られたエネルギー消費量同士を比較すればよい。例えば省エネビジネスの開始前年(設備未改修時)から最後にエネルギー消費量が計測された年までの各年を対象年とし、これら対象年の推定モデルをそれぞれ用いて独自の基準環境要因情報から得られたエネルギー消費量を、相互に比較すれば相対的な省エネルギー量を算出できる。
Claims (7)
- 任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置であって、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成手段と、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定手段と、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出手段と
を備えることを特徴とする省エネルギー量推定装置。 - 請求項1に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、設備改修前における前記対象期間に計測された前記対象期間の対象環境要因情報と前記対象期間に計測された前記対象エネルギー消費量とから、当該改修前設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、設備改修後における前記基準期間に計測された前記基準期間の基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修前設備の標準化エネルギー消費量を推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、基準となる改修後設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。 - 請求項1に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、設備改修後における前記対象期間に計測された前記対象期間の対象環境要因情報と前記対象期間に計測された前記対象エネルギー消費量とから、当該改修後設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、設備改修前における前記基準期間に計測された前記基準期間の基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修後設備の標準化エネルギー消費量を推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、基準となる改修前設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。 - 請求項1に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、異なる改修状況の設備を運転したそれぞれの対象期間ごとに、当該対象期間に計測された対象環境要因情報と対象エネルギー消費量とから、任意の環境要因下での当該改修状況の設備のエネルギー消費量を推定するための推定モデルをそれぞれ作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、前記基準環境要因情報から前記各推定モデルに基づいて当該基準環境要因下での各改修状況の設備の標準化エネルギー消費量をそれぞれ推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、前記基準エネルギー消費量と前記各標準化エネルギー消費量とから前記対象期間ごとに省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の省エネルギー推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、前記対象期間内の任意の時点に計測された対象環境要因情報とその時点に計測された対象エネルギー消費量との組からなる複数の履歴データに基づいて、これら1つ以上の履歴データを代表する入力値と出力値との組からなる複数の事例データを生成し、これら事例データを用いた事例ベースから前記推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、入力された基準環境要因情報と一致または類似する入力値を持つ事例データを前記推定モデルの事例ベースから検索し、検索した事例データの出力値に基づき当該基準環境要因情報に対応する標準化エネルギー消費量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。 - 任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置で用いられる省エネルギー量推定方法であって、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップと
を備えることを特徴とする省エネルギー量推定方法。 - 任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置のコンピュータに、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップと
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