JP5726691B2 - 家庭用エネルギー管理装置及び家庭用エネルギー管理システム - Google Patents
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Description
従来の家庭用のエネルギー管理システムは、需要家内の機器類および制御装置から構成され、機器類は家庭においては複数の家電機器から構成されることが多い。非特許文献1には、家庭エネルギー管理システムの動作とその効果が示されている。
既に多くのシステムの実証試験が行われており、代表的な制御として以下のようなものが挙げられる。
(1)エアコンの在不在制御:人が居ないときにはエアコンを切る、
(2)照明の在不在制御・明るさ制御:人が居ないときには照明を切るまたは暗くする、
(3)待機電力遮断。
また、消費エネルギーに関連した表示としては、家庭内の電力消費量やガス消費量の表示をはじめとして、複数世帯間の比較による省エネコンテスト、外気温などに応じたアドバイス、CO2排出量の表示が挙げられる。
しかしながら上述したように、家庭の消費エネルギーを削減することを目標にしても、居住者の不満を抑えつつ自動制御で削減できる割合は多くない。その結果、消費エネルギーの見える化(視覚化)による居住者自らの参加意識に頼った省エネとなり、10%程度の省エネが上限となっている。
また、稼働条件記憶手段は、商用系統に電気的に接続されている所定の常設機器の稼働条件を予め記憶するに際し、実際に供給され使用されている電力に対する商用系統の電力供給能力を、所定の基準電圧に対する前記計測した電圧の高低関係として複数段階に区分した区分毎に対応する前記稼働条件を記憶する。
これにより、稼働制御手段は、前記接続機器検知手段が取得した前記非常設機器に関する情報と前記稼働条件記憶手段に記憶された前記稼働条件とに基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御するに際し、前記計測された電圧の前記区分に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する。
これにより、稼働制御装置の接続機器検知手段は、非常設機器に関する情報を取得する。
一方、稼働制御装置の稼働条件記憶手段は、前記商用系統に電気的に接続されている所定の常設機器の稼働条件を予め記憶するに際し、実際に供給され使用されている電力に対する商用系統の電力供給能力を、所定の基準電圧に対する前記計測した電圧の高低関係として複数段階に区分した区分毎に対応する前記稼働条件を記憶する。
これらにより、稼働制御装置の稼働制御手段は、前記接続機器検知手段が取得した前記非常設機器に関する情報と前記稼働条件記憶手段に記憶された前記稼働条件とに基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御するに際し、前記計測された電圧の前記区分に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する。
家庭用エネルギー管理システム10は、大別すると、周波数計測装置11と、電圧計測装置12と、分電盤13と、電力計測装置14と、接続機器検知装置15と、負荷制御装置16と、受信装置17と、を備えている。
電圧計測装置12は、商用系統20から供給される電力の電圧を計測し、電圧計測データDvを負荷制御装置16に出力する。
分電盤13は、商用系統20から供給された電力を分配して、需要家内の各部へ供給する。
電力計測装置14は、需要家内の各部へ供給した全電力を計測し、電力計測データDpを負荷制御装置16に出力する。
接続機器検知装置15は、大別すると、一時的に差込口CS(コンセント;electric outlet)にコンセントプラグCPが差し込まれて使用される態様が採られる機器(以下、非常設機器という。例えば、ヘアドライヤ、掃除機、アイロン等)21−1〜21−3のコンセントプラグに組み込まれたICタグ(パッシブ型ICタグ)15Aと、差込口CSのパネル内に組み込まれ、商用系統からの電力供給を受けて、ICタグ15Aに通信用電力を供給するとともに、通信用電力が供給されたICタグ15Aと無線通信を行うICタグリーダ15Bと、を備えている。
この結果、負荷制御装置16は、差込口に一時的にコンセントプラグが差し込まれて使用されている非常設機器21−1〜21−3を、予め設定されたICタグ15AのIDと非常設機器21−1〜21−3との対応関係テーブルに基づいて特定することが可能となっている。
負荷制御装置16は、大別すると、電力削減要請判定部31と、電圧比較部32と、周波数比較部33と、電力状態取得部34と、稼働機器判定部35と、負荷稼働条件記憶部36と、稼働条件設定部37と、負荷調整部38と、負荷制御部39と、を備えている。
ここで、負荷調整部38及び負荷制御部39は、稼働制御手段として機能している。
まず、電力削減要請判定部31は、電力会社からの電力調整要請が電力調整信号として入力された場合に、当該電力調整信号に対応する電力調整要請のレベル(消費電力の削減要請レベル)を判定し、負荷調整部38に通知することとなる。
稼働機器判定部25は、実際に稼働している非常設機器21−1〜21−3を判定する。そして、差込プラグ(コンセント)に接続され稼働している各非常設機器21−1〜21−3を特定するための情報を取得し、負荷調整部38に通知する。
負荷制御部39は、負荷調整部38により通知された判定結果に基づいて、常設機器22−1〜22−6のいずれかを稼働停止したり、稼働状態を変更したりするための制御を行う。
ここで、削減要請レベルとしては、削減要請レベル=1〜3までの三つのレベルがあり、削減要請レベル=3が最も強い削減要請である場合(最も削減量が要求される場合)を例として以下、説明する。
図4の削減要請レベル−稼働設定状態対応テーブルTB1に示すように、エアコンを例に採ると、削減要請レベル=1では、居間のエアコン及び客間のエアコンは、稼働状態に変更なし(そのまま稼働)、寝室のエアコンは、停止する。また、削減要請レベル=2では、居間や客間の冷房設定を2℃高くし、寝室のエアコンは、停止する。さらに、削減要請レベル=3では、居間、客間及び寝室のエアコンを停止する。同様に、その他の負荷機器としての家電機器(洗濯機、照明装置、蓄電池、給湯器等)についても同様に削減要請レベルに応じた稼働状態に設定する。
図5の電圧変動レベル−稼働設定状態対応テーブルTB2に示すように、常設機器22−4としてのエアコンを例に採ると、電圧変動レベル=0〜2では、常設機器22−4A〜22−4Cに相当する居間、客間及び寝室のエアコンは、稼働状態に変更なし(そのまま稼働)、電圧変動レベル=−1では、常設機器22−4A及び常設機器22−4Bに相当する居間や客間のエアコンの冷房設定を2℃高くし、常設機器22−4Cに相当する寝室のエアコンは、停止する。さらに、電圧変動レベル=−2では、居間、客間及び寝室のエアコンを停止する。
図6の周波数変動レベル−稼働設定状態対応テーブルTB3に示すように、常設機器22−4(22−4A〜22−4C)としてのエアコンを例に採ると、周波数変動レベル=0〜2では、常設機器22−4A〜22−4Bとしての居間、客間及び寝室のエアコンは、稼働状態に変更なし(そのまま稼働)、周波数変動レベル=−1では、常設機器22−4A及び22−4Cとしての居間や客間のエアコンは冷房設定を2℃高くし、常設機器22−4Cとしての寝室のエアコンは、停止する。さらに、周波数変動レベル=−2では、常設機器22−4A〜22−4Cとしての居間、客間及び寝室のエアコンを停止することとなる。
また、常設機器22−2としての洗濯機、常設機器22−5としての蓄電池及び常設機器22−6としての給湯器を例とする動作については、図5で説明した電圧変動レベルの場合と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
図7においては、一時的に差込口にコンセントプラグが差し込まれて稼働される非常設機器21−1〜21−3として、扇風機、掃除機、アイロンが挙げられている。
これらの非常設機器21−1〜21−3が稼働された場合には、一時的に消費電力が増加するため、その増加が予測される範囲で、常設機器22−1〜22−6の稼働を制御するようにしている。
具体的には、例えば、接続機器検知装置15により非常設機器21−3としてのアイロンのコンセントプラグCPが差込口CSに差し込まれたことが検知された場合には、常設機器22-4A及び22-Cとしての居間や客間のエアコンの冷房設定を2℃高くし、常設機器22−4Bとしての寝室のエアコンはオフ(停止)し、常設機器22−2としての洗濯機はオフ(停止)し、常設機器22−3Aとしての居間の照明機器は稼働状態に変更なし(そのまま稼働)とし、常設機器22−3Bとしての寝室の照明機器はオフ(消灯)とし、常設機器22−5としての蓄電池は電力供給のため放電状態とし、常設機器22−6としての給湯器は消費電力を低減するための貯湯をオフする。
以下の説明においては、図4のテーブル(優先順位低)→図5のテーブル→図6のテーブル→図7のテーブル(優先順位高)の順番で優先順位が定められており、設定が異なる場合には、より優先順位の高い設定で最終的な常設機器22−1〜22−6の稼働設定がなされるようになっている。
上述した削減要請レベルは、当該削減要請レベルが適用される要請期間の情報と組となって通知がなされることとなっているものとする。
まず負荷制御装置16の負荷調整部38は、電力削減要請判定部31を介して、電力会社から削減要請データDRQとして入力され、電力の削減要請(削減調整要請)がなされたか否かを判別する(ステップS11)。
ステップS11の判別において、電力の削減要請がなされていない場合には(ステップS11;No)、電力の削減(削減調整)を行う必要が無いので、負荷制御装置16は、待機状態となり(ステップS12)、再び処理をステップS11に移行する。
ステップS13の判別において、現在の日時が当該電力調整要請が有効となる調整要請期間に対して、期間外である場合には(ステップS13;期間外)、未だ電力調整を行う期間に至っていないので、待機状態となる(ステップS14)。
ステップS13の判別において、現在の日時が調整要請期間の期間中である場合には(ステップS13;期間中)、負荷制御装置16の負荷調整部38は、電力削減要請判定部31の判別結果に基づく設定(削減要請レベルの設定)がなされているか否かを判別する(ステップS16)。
ステップS16の判別において、既に電力削減要請判定部31の判定結果に基づく設定(削減要請レベルに対応する常設機器22−1〜22−6の稼働設定)がなされている場合には(ステップS16;設定済)、負荷調整部38は、周波数比較部33の比較結果に基づいて周波数変動レベルが変動(変化)したか否かを判別する(ステップS18)。
ステップS18の判別において、周波数変動レベルが変動していない場合には(ステップS18;変動なし)、負荷調整部38は、電圧比較部32の比較結果に基づいて電圧変動レベルが変動したか否かを判別する(ステップS20)。
ステップS20の判別において、電圧変動レベルが変動していない場合には(ステップS20;変動なし)、負荷調整部38は、稼働機器判定部35の判定結果に基づいて、接続機器検知装置15により差込口CSにコンセントプラグCPが差し込まれた非常設機器21−1〜21−3が稼働したか否かを判別する(ステップS22)。
このとき、扇風機、掃除機、アイロンなどの非常設機器21−1〜21−3の使用に対しては、制限を設けず、これらの機器の使用をも考慮して常設機器22−1〜22−6の稼働状態をさらに制御するので、日常生活の不便を感じさせることなく、省エネに確実に貢献することができる。
以上の説明においては、配電系統として商用系統20の場合についてのみ説明したが、配電系統が当該需要家の発電系統である場合であっても同様に適用が可能である。
本実施形態の負荷制御装置16で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるように構成することも可能である。
また、本実施形態の負荷制御装置16の制御プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
11 周波数計測装置(供給周波数計測手段)
12 電圧計測装置(供給電圧計測手段)
13 分電盤
14 電力計測装置
15 接続機器検知装置(接続機器検知手段)
15A ICタグ
15B ICタグリーダ
16 負荷制御装置(家庭用エネルギー管理装置)
17 受信装置
20 商用系統
21−1〜21−3 非常設機器
22−1〜22−6 常設機器
25 稼働機器判定部
31 電力削減要請判定部
32 電圧比較部
33 周波数比較部
34 電力状態取得部
35 稼働機器判定部
36 負荷稼働条件記憶部(稼働条件記憶手段)
37 稼働条件設定部
38 負荷調整部(稼働制御手段)
39 負荷制御部(稼働制御手段)
CP コンセントプラグ
CS 差込口
DRQ 削減要請データ
Df 周波数計測データ
Dp 電力計測データ
Dv 電圧計測データ
TB1 削減要請レベル−稼働設定状態対応テーブル
TB2 電圧変動レベル−稼働設定状態対応テーブル
TB3 周波数変動レベル−稼働設定状態対応テーブル
TB4 稼働機器−稼働設定状態対応テーブル
Claims (7)
- 商用系統からの電力供給がなされる差込口に接続されて不定期に稼働される非常設機器に関する情報を取得する接続機器検知手段と、
前記商用系統に電気的に接続されている所定の常設機器の稼働条件を予め記憶する稼働条件記憶手段と、
前記接続機器検知手段が取得した前記非常設機器に関する情報と前記稼働条件記憶手段に記憶された前記稼働条件とに基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する稼働制御手段と、
前記商用系統から供給される電力の電圧を計測する供給電圧計測手段と、を備え、
前記稼働条件記憶手段は、実際に供給され使用されている電力に対する商用系統の電力供給能力を、所定の基準電圧に対する前記計測した電圧の高低関係として複数段階に区分した区分毎に対応する前記稼働条件を記憶し、
前記稼働制御手段は、前記計測された電圧の前記区分に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する、
家庭用エネルギー管理装置。 - 前記商用系統側からの電力削減要請を受信する受信手段を備え、
前記稼働制御手段は、前記電力削減要請に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する、
請求項1記載の家庭用エネルギー管理装置。 - 前記商用系統から供給される電力の周波数を計測する供給周波数計測手段を備え、
前記稼働条件記憶手段は、所定の基準周波数に対する前記計測した電力の周波数の高低関係に対応する前記稼働条件を記憶し、
前記稼働制御手段は、前記所定の基準周波数に対する前記計測した周波数の高低関係に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する、
請求項1または請求項2記載の家庭用エネルギー管理装置。 - 前記所定の基準周波数を外部からの指示により変更可能とする基準周波数変更手段を備えた請求項3記載の家庭用エネルギー管理装置。
- 前記所定の基準電圧を外部からの指示により変更可能とする基準電圧変更手段を備えた請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の家庭用エネルギー管理装置。
- 前記接続機器検知手段は、前記非常設機器のコンセントプラグに内蔵され、当該非常設機器を特定するための情報を記憶するICタグと、
前記差込口に併設され、前記ICタグと通信を行って前記非常設機器を特定するための情報を取得可能なICタグリーダと、
を備えている請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の家庭用エネルギー管理装置。 - 商用系統からの電力供給がなされ、不定期に稼働される非常設機器が接続される差込口と、
前記非常設機器の稼働時において前記商用系統に電気的に接続されている所定の常設機器の稼働状態を制御する稼働制御装置と、を備え、
前記稼働制御装置は、
前記差込口に接続された前記非常設機器に関する情報を取得する接続機器検知手段と、
前記常設機器の稼働条件を予め記憶する稼働条件記憶手段と、
前記接続機器検知手段が取得した前記非常設機器に関する情報と前記稼働条件記憶手段に記憶された前記稼働条件とに基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する稼働制御手段と、
前記商用系統から供給される電力の電圧を計測する供給電圧計測手段と、を備え、
前記稼働条件記憶手段は、実際に供給され使用されている電力に対する商用系統の電力供給能力を、所定の基準電圧に対する前記計測した電圧の高低関係として複数段階に区分した区分毎に対応する前記稼働条件を記憶し、
前記稼働制御手段は、前記計測された電圧の前記区分に対応する前記稼働条件に基づいて、前記非常設機器の稼働時における前記常設機器の稼働状態を制御する、
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