JP6048113B2 - 設備機器の管理装置、管理システム、プログラム、および、記録媒体 - Google Patents

設備機器の管理装置、管理システム、プログラム、および、記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、設備機器の管理装置、管理システム、プログラム、および、記録媒体に関する。
従来から、夏期等に、消費電力量が一時的に上昇し、電力の供給が逼迫した状況になると、電力が不足する状況になることを避けるために、電力供給側の主体から、空気調和装置の消費電力の調整を促すデマンド制御の要求(消費電力量の調整要求)がなされるシステムが考案されている。
例えば、特許文献1(特開平10−30834号公報)に記載されているシステムでは、電力の逼迫時に、デマンド制御の要請を受け付け、空気調和装置の出力を低減させて消費電力量を調整させることが求められた場合に、空調されている空間の快適性が著しく悪化してしまうことに着目している。この特許文献1に記載のシステムでは、快適性を損なうことを理由にデマンド制御の要請をキャンセルする需要家をできるだけ減らすことを目的として、デマンド制御の要請を受け入れた場合であっても、できるだけ空調対象空間の快適性を損なわないように制御を行うことが提案されている。
上記特許文献1に記載のシステムでは、快適度PMVを用いたデマンド制御を行うことで、設定温度の変更によりデマンド制御する場合に比べて、消費電力の調整と需要家の快適性との両立を可能にする、という提案がなされている。
ところが、快適度PMV等の指標を用いた制御は、需要家の快適性を推定することはできても、需要家が実際に快適と感じているか否かは定かではない。仮に、快適度PMV等の指標を用いた制御によっては快適に感じることができない需要家がいた場合には、当該システムで運転している限り、快適性が向上することはない。
ここで、需要者は、消費電力量の調整要求に応じることで、電気料金の低額化等のインセンティブを受ける。他方で、電力会社等の電力供給側の運営者は、ピーク時の消費電力量を小さく抑えて、発電関連設備を必要以上に大型化させる必要を無くすることができる等のメリットが得られる。そして、例えば、消費電力量の調整要求を受け入れた場合に需要家に与えられる対価等が大きい場合には、快適性が損なわれることがあったとしても、当該対価等を得ることを重視する需要家も存在する。
そして、消費電力量の調整要求に応じることでインセンティブが付与されるというメリットと、消費電力量の調整要求に応じることで快適性を損なうというデメリットと、がバランスするポイントは、需要家毎に異なるものである。
本発明の課題は、上述した点に鑑みてなされたものであり、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることが可能な設備機器の管理装置、管理システム、プログラム、および、記録媒体を提供することにある。
第1観点に係る設備機器の管理装置は、利用の際に電力を消費する設備機器の管理を消費電力量の調整要求に基づいて行う管理装置であって、要求受付部と、調整制御部と、キャンセル受付部と、判断部と、を備えている。要求受付部は、所定期間における消費電力量の調整要求を受け付ける。調整制御部は、消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して消費電力量がより多く調整されることになるように設備機器の制御を行う。キャンセル受付部は、消費電力量の調整要求を受け入れたことにより調整制御部が消費電力量を調整した制御を行っている状態で、消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を受け付ける。判断部は、要求受付部が受け付けた消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断する。判断部は、キャンセル受付部がキャンセル指示を受け付けた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように受け入れ判断基準を更新させる。管理装置は、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中にキャンセル受付部にキャンセル指示を受け付けさせて消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対してデマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システムにおいて用いられる。
この設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求の指示を受け付けた場合に、調整制御部は、消費電力量が調整されるように設備機器の制御を行うため、調整要求の内容に沿うように消費電力量を小さく抑えるもしくは消費電力を大きくすることができる。
また、設備機器の管理装置は、消費電力量を調整した制御が行われている状態で、キャンセル受付部がキャンセル指示を受け付けた場合に、消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を途中で途絶えさせることで、消費電力量を調整した制御を中止することが可能になる。
このため、需要家は、消費電力量の調整要求に応じることによって設備機器の消費電力量が調整されるように制御されて、不快に感じる状況になり、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感よりも、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感の方が強い場合には、キャンセル受付部がキャンセルを受け付けることによって、当該不快感を強く感じる側の状況を脱することができる。他方で、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感よりも、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感の方が強い場合には、キャンセルを行わないでペナルティの発生を防ぐことも可能になる。
ここで、設備機器の管理装置の判断部は、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断している。そして、この受け入れ判断基準は、キャンセル受付部がキャンセル指示を受け付けたことに応じて更新されている。したがって、受け入れ判断基準には、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を反映させることができる。
以上により、この設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、判断部に、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
第2観点に係る設備機器の管理装置は、第1観点に係る設備機器の管理装置であって、キャンセル履歴記憶部を更に備えている。キャンセル履歴記憶部は、キャンセル受付部が受け付けたキャンセル指示の履歴情報を記憶している。判断部は、キャンセル履歴記憶部に記憶されている履歴情報に基づいて、キャンセル指示の頻度が高い場合には消費電力量の調整要求が受け入れにくくなるように受け入れ判断基準を更新させる。
この設備機器の管理装置では、キャンセル指示の頻度が高い場合には、受け入れ判断基準が更新され、消費電力量の調整要求が受け入れられにくくなるように修正される。このため、現状の受け入れ判断基準では、需要家は、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感よりも、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感の方を強く感じやすいと推定することができる。そして、この場合に、消費電力量の調整要求が受け入れられにくくなるように判断部が受け入れ判断基準を更新するため、受け入れ判断基準を需要家のニーズに沿った基準に近づけることができる。
第3観点に係る設備機器の管理装置は、第1観点または第2観点のいずれかに係る設備機器の管理装置であって、判断部は、消費電力量の調整要求が受け入れられ、かつ、所定期間の間受け入れた状態を維持して完遂した場合には、消費電力量の調整要求が受け入れやすくなるように受け入れ判断基準を更新させる。
この設備機器の管理装置では、キャンセル指示を受け付けることなく消費電力量の調整要求の所定期間の間受け入れた状態を維持して完遂した場合には、受け入れ判断基準が更新され、消費電力量の調整要求が受け入れられやすくなるように修正される。このため、現状の受け入れ判断基準では、需要家は、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感よりも、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感の方を強く感じやすいと推定することができる。そして、この場合に、消費電力量の調整要求が受け入れられやすくなるように判断部が受け入れ判断基準を更新するため、受け入れ判断基準を需要家のニーズに沿った基準に近づけることができる。
第4観点に係る設備機器の管理装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る設備機器の管理装置であって、要求受付部が受け付ける消費電力量の調整要求に対するペナルティもしくはインセンティブは、金銭の額として予め定められている。判断部は、消費電力量の調整要求を受け入れて実行される消費電力量を調整した制御を行うことによって、消費電力量を調整した制御を行わない場合と比較して、調整されることとなる調整消費電力を求める。受け入れ判断基準に従った自動的な判断は、調整消費電力に対して判断係数を乗じて得られる値と、金銭の額と、を比較することによって行われる。
この設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求に対するペナルティもしくはインセンティブの大きさとの関係を、受け入れ判断基準に反映させることが可能になる。
第5観点に係る設備機器の管理システムは、複数の設備機器と、要求受付装置と、調整制御装置と、キャンセル受付装置と、判断装置と、を備えている。設備機器は、利用の際に電力を消費し、消費電力量の調整要求に基づいた管理が行われる。要求受付装置は、所定期間における消費電力量の調整要求を受け付ける。調整制御装置は、消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して消費電力量がより多く調整されることになるように設備機器の制御を行う。キャンセル受付装置は、消費電力量の調整要求を受け入れたことにより調整制御装置が消費電力量を調整した制御を行っている状態で、消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を受け付ける。判断装置は、要求受付装置が受け付けた消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断する。判断装置は、キャンセル受付装置がキャンセル指示を受け付けた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように受け入れ判断基準を更新させる。当該設備機器の管理システムは、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中にキャンセル受付装置にキャンセル指示を受け付けさせて消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対してデマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システムの一部を構成している。
この設備機器の管理システムでは、消費電力量の調整要求の指示を受け付けた場合に、調整制御装置は、消費電力量が調整されるように設備機器の制御を行うため、消費電力量を調整要求に沿わせることができる。
また、設備機器の管理装置は、消費電力量を調整した制御が行われている状態で、キャンセル受付部がキャンセル指示を受け付けた場合に、消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を途中で途絶えさせることで、消費電力量を調整した制御を中止することが可能になる。
このため、需要家は、消費電力量の調整要求に応じることによって設備機器の消費電力量が調整されるように制御されて、不快に感じる状況になったとしても、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感よりも、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感の方が強い場合には、キャンセル受付装置にキャンセルを受け付けさせて、当該不快感を強く感じる側の状況を脱することができる。他方で、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感よりも、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感の方が強い場合には、キャンセルを行わないでペナルティの発生を防ぐことも可能になる。
ここで、設備機器の管理装置の判断装置は、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断している。そして、この受け入れ判断基準は、キャンセル受付装置がキャンセル指示を受け付けたことに応じて更新されている。したがって、受け入れ判断基準には、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を反映させることができる。
以上により、この設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、判断装置に、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
第6観点に係るプログラムは、利用の際に電力を消費する設備機器の管理を消費電力量の調整要求に基づいて管理装置によって管理させるプログラムである。このプログラムは、所定期間における消費電力量の調整要求を、管理装置に受け付けさせるステップを有する。また、このプログラムは、消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して消費電力量が調整されるように、管理装置に設備機器の制御を行わせるステップを有する。また、このプログラムは、消費電力量の調整要求を受け入れたことにより消費電力量を調整した制御を行っている状態で、消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を管理装置に受け付けさせるステップを有する。さらに、このプログラムは、キャンセル指示を受け付けた場合に、消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように更新される受け入れ判断基準に従って、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを管理装置に自動的に判断させるステップを有する。当該管理装置は、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中にキャンセル指示を受け付けさせ消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、所定期間の消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対してデマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システムの一部を構成している。
このプログラムが管理装置によって実行されることで、消費電力量の調整要求の指示を管理装置に受け付けた場合に、消費電力量が調整されるように管理装置に設備機器の制御を行わせることができるため、消費電力量を小さく抑える若しくは大きく増大させることで調整要求に応じることができる。
また、消費電力量を調整した制御が行われている状態で、管理装置がキャンセル指示を受け付けた場合に、管理装置が消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を途中で途絶えさせることで、消費電力量を調整した制御を中止することが可能になる。
このため、需要家は、消費電力量の調整要求に応じることによって設備機器の消費電力量が調整されるように制御されて、不快に感じる状況になり、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感よりも、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感の方が強い場合には、管理装置がキャンセルを受け付けることによって、当該不快感を強く感じる側の状況を脱することができる。他方で、設備機器の消費電力量を調整した制御によって受ける不快感よりも、キャンセルに伴うペナルティによって受ける不快感もしくはインセンティブの喪失により受ける不快感の方が強い場合には、キャンセルを行わないでペナルティの発生を防ぐことも可能になる。
ここで、プログラムが管理装置によって実行されることで、設備機器は、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断することができる。そして、この受け入れ判断基準は、管理装置がキャンセル指示を受け付けたことに応じて管理装置によって更新されている。したがって、受け入れ判断基準には、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を反映させることができる。
以上により、プログラムが管理装置によって実行されることで、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、管理装置に消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
第7観点に係る記録媒体は、第6観点のプログラムが一時的でなく記録されている。
この記録媒体では、否一時的に格納されているプログラムを管理装置に実行させることで、第6観点に係るプログラムと同様の効果を得ることができる。
第1観点に係る設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、判断部に、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
第2観点に係る設備機器の管理装置では、受け入れ判断基準を需要家のニーズに沿った基準に近づけることができる。
第3観点に係る設備機器の管理装置では、受け入れ判断基準を需要家のニーズに沿った基準に近づけることができる。
第4観点に係る設備機器の管理装置では、消費電力量の調整要求に対するペナルティもしくはインセンティブの大きさとの関係を、受け入れ判断基準に反映させることが可能になる。
第5観点に係る設備機器の管理システムでは、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、判断装置に、消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
第6観点に係るプログラム、第7観点に係る記録媒体では、消費電力量の調整要求に応じることによるメリットとデメリットとをバランスすることができる需要家毎のバランス点を自動的に実現させることができるように、管理装置に消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断させることが可能になる。
一実施形態に係る集中管理システムを備えたエネルギ管理システムのブロック概略構成図である。 アグリゲータの詳細構成を示した集中管理システムのブロック概略構成図である。 需要家が備える要素を示したブロック構成図である。 ヒートポンプのシステム構成図である。 ヒートポンプによる冷房運転の状態を示す概略図である。 ヒートポンプによる通常暖房運転の状態を示す概略図である。 ヒートポンプによる低外気時暖房運転の状態を示す概略図である。 ヒートポンプによる通常給湯運転の状態を示す概略図である。 ヒートポンプによる貯湯温度が低温である時の暖房給湯同時運転の状態を示す概略図である。 消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理の流れを示す図である。 我慢レートの更新処理のフローチャートである。 我慢レートの更新に関する調整マップである。 変形例(A)に係るHEMSプログラムが一時的でなく記録された記録媒体を示す図である。
一実施形態に係るHEMSコントローラ5を備えた集中管理システム10が、エネルギ管理システム100の一部を構成している場合を例に挙げて、以下、図面を参照しながら説明する。
(1)エネルギ管理システム
エネルギ管理システム100は、電力会社1と、集中管理システム10と、を備えている。
電力会社1は、特に限定されない発電手法によって発電を行っている。発電手法としては、例えば、太陽光発電や風力発電等の自然発電であってもよい。このような自然発電によって得られる電力は、太陽光が十分に得られる状態と雲等によって太陽光が遮られる状態との間で自然現象的に発電効率が変化したり、風の強い状態と弱い状態との間で自然現象的に発電効率が変化したりすることがあるため、安定的な電力の供給を見込みにくいものではあるが、発電に伴う二酸化炭素の排出量が低い点で好ましい。
なお、この電力会社1は、夏期の昼の時間帯等のように電力消費量が増大し、電力量が逼迫した状況になる場合や、一時的に発電量が増大して電力の供給が過剰になる場合において、集中管理システム10に対して、消費電力量の調整要求の信号を送る。この消費電力量の調整要求の信号には、例えば、電力量が逼迫した状況で送られる消費電力量の抑制要求や、一時的に発電量が増大して電力の供給が過剰になった状況で送られる消費電力量の増大要求等がある。この電力会社1から送信されてくる消費電力量の調整要求の信号には、消費電力量の調整が求められる調整期間を示す情報(消費電力量の調整が求められる所定期間を示す情報)が含まれている。
なお、電力会社1で発電された電力は、送配電業者によって設けられた伝送線等を介して、電力の消費を行う設備まで供給されている。
集中管理システム10は、通信ネットワーク2を介して、電力会社1と通信可能に接続されている。集中管理システム10は、電力会社1からの消費電力量の調整要求の信号を受信し、管理対象とされている複数の需要家それぞれから予め受信している予定情報に基づいて、当該消費電力量の調整要求に応じる程度等を定める処理を行う。なお、通信ネットワーク2の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、インターネット等を挙げることができる。以下、集中管理システム10について、具体的に説明する。
(2)集中管理システム
集中管理システム10は、アグリゲータ3と、複数の需要家(需要家A、B、C・・・)に属する装置と、を有して構成されている。
図2に、アグリゲータの詳細構成を示した集中管理システム10のブロック概略構成図を示す。
(2−1)アグリゲータ
アグリゲータ3は、図2に示すように、アグリゲータ通信部31と、アグリゲータ制御部32と、アグリゲータ記憶部33と、アグリゲータプログラム34と、アグリゲータ出力部35と、を有している。
アグリゲータ通信部31は、通信ネットワーク2を介して、電力会社1との間、および、各需要家に属する装置(ゲートウェイ4等)との間での通信が可能となるように接続されている。このアグリゲータ通信部31によって、アグリゲータ3は、電力会社1から発信される消費電力量の調整要求の信号を受信する。
アグリゲータプログラム34は、本実施形態においては、予め、アグリゲータ3が備えるROM等に格納されており、アグリゲータ制御部32によって実行される。
アグリゲータ記憶部33には、料金契約情報33aが格納されている。この料金契約情報33aは、電気料金の基本料金設定契約の種類を示すデータが、需要家毎に区別されている情報である。この基本料金設定契約としては、特に限定されるものではないが、例えば、消費電力量の調整要求に応じる確率が契約の種類に応じて異なるように定められている場合には、消費電力量の調整要求に応じる確率が高いほど電気料金の単価が安くなるように、消費電力量の調整要求に応じる確率が低いほど電気料金の単価が高くなるように、定められている。なお、電気料金の単価としては、特に限定されないが、例えば、単位消費電力量当たりの電気料金とすることができる。また、アグリゲータ記憶部33には、HEMSコントローラ5から送信されてくる、後述する現時点の我慢レート(RGiveUp)、および、調整消費電力(PGiveUp)が、需要家毎に格納されている。
なお、アグリゲータ通信部31は、スマートメータ6から得られる設備機器(電力を消費して駆動する機器)における消費電力量の計測データを、ゲートウェイ4および通信ネットワーク2を介して受信する。また、アグリゲータ通信部31は、後述するHEMSコントローラ5から、ゲートウェイ4および通信ネットワーク2を介して、消費電力量の調整要求に応じた時間長さやキャンセルの有無を示す履歴情報を受信する。そして、アグリゲータ記憶部33には、当該受信した消費電力量の計測データおよび履歴情報が格納される。
アグリゲータ制御部32は、電力会社1から発信される消費電力量の調整要求の信号を受信した場合に、アグリゲータプログラム34を起動させて実行し、各需要家に属する装置(ゲートウェイ4等)との間で通信を行わせて、消費電力量の調整要求に対応するための情報処理を行う。ここでは、アグリゲータ制御部32は、電力会社1から消費電力量の調整要求の信号を受信することで、アグリゲータプログラム34による処理を開始し、電力会社1から受信した消費電力量の調整が求められる調整期間を示す情報に、当該調整期間の間消費電力を調整した場合に付与されるインセンティブの情報を追加する。ここで、アグリゲータ制御部32は、アグリゲータ記憶部33に記憶されている料金契約情報33aに基づいて、消費電力量の調整要求に応じると予想される需要家の数を特定し、当該特定された需要家の数に応じてインセンティブの大きさを決定する処理を行う。ここで、消費電力量の調整要求に応じると予想される需要家の数は、各需要家の契約の種類毎に定められている、消費電力量の調整要求に応じる確率と、アグリゲータ記憶部33において需要家毎に記憶されている現時点の我慢レート(RGiveUp)および調整消費電力(PGiveUp)に基づいて特定することができる。ここで、アグリゲータ制御部32は、消費電力量の調整要求に応じると予想される需要家の数が多いほどインセンティブの大きさが小さくなるように、消費電力量の調整要求に応じると予想される需要家の数が少ないほどインセンティブの大きさが大きくなるように、インセンティブを定める。アグリゲータ制御部32は、このようにして定められたインセンティブの情報と、消費電力量の調整が求められる調整期間を示す情報と、を通信ネットワーク2やゲートウェイ4を介して各需要家に送信する。
さらに、アグリゲータ制御部32は、アグリゲータ記憶部33に格納されている消費電力量の計測データおよび履歴情報に基づいて、需要家毎の電気料金を算出する。具体的には、アグリゲータ制御部32は、需要家毎の基本料金設定契約の種類に応じて、消費電力量の単価を特定し、所定期間毎(例えば、1ヶ月)に当該需要家が消費した消費電力の合計値をスマートメータ6の計測値として把握し、消費電力の合計値に単価を乗じた値を求める。そして、アグリゲータ制御部32は、履歴情報に基づいてデマンドレスポンス制御が行われた時間を特定し、インセンティブの値に調整期間のうちデマンドレスポンス制御を実行した期間の割合を乗じて得られる値を、デマンドレスポンス制御毎に算出し、これらの合計値を当該所定期間(当該1ヶ月)のインセンティブの合計値として算出する。そして、アグリゲータ制御部32は、当該消費電力の合計値に単価を乗じた値から、インセンティブの合計値を差し引いて、当該所定期間(当該1ヶ月)の電気料金を算出する。
アグリゲータ出力部35は、アグリゲータ制御部32が算出した電気料金を、アグリゲータ通信部31によって送信し、通信ネットワーク2およびゲートウェイ4を介してHEMSコントローラ5まで届ける。アグリゲータ出力部35における出力態様は、特に限定されるものではなく、例えば、表示画面に各種情報を出力表示させる出力態様であってもよいし、紙媒体に情報を印字させる出力態様であってもよい。
(2−2)各需要家(需要家A、B、C・・・)
図3に、需要家が備える要素を示したブロック構成図を示す。
なお、実施形態の説明では、「需要家」の文言は、需要家に属している通信装置や情報処理装置を含めた概念として用いている場合がある。
複数の需要家(需要家A、B、C・・・)は、いずれも、通信ネットワーク2を介して、アグリゲータ3と通信可能に接続されている。
各需要家が備えている通信装置や情報処理装置は、同様であるため、複数の需要家A、B、C・・・のうち、ここでは、需要家Aに属する装置を例に挙げて説明する。
図1および図3に示すように、需要家Aには、ゲートウェイ4、HEMSコントローラ5、スマートメータ6、ヒートポンプ7、および、電化製品8等が属している。
(2−2−1)ゲートウェイ
ゲートウェイ4は、ゲートウェイ通信部41と、変換部42と、を有している。ゲートウェイ通信部41は、通信ネットワーク2を介して、アグリゲータ3のアグリゲータ通信部31と通信可能となるように接続されている。また、ゲートウェイ通信部41は、HEMSコントローラ5との間で情報の送受信が可能となるように、スマートメータ6の計測値を受信できるように、それぞれ接続されている。変換部42は、通信ネットワーク2を介してゲートウェイ通信部41が受信した情報を、HEMSコントローラ5によって処理可能な形式の情報に変換する。また、変換部42は、HEMSコントローラ5からゲートウェイ通信部41が受信した情報を、通信ネットワーク2を介して送信可能な情報もしくはアグリゲータ通信部31と通信可能な形式の情報に変換する。
なお、ゲートウェイ4は、電力消費機器における消費電力の計測データ(例えば、当該月の消費電力の合計値)をスマートメータ6から受信し、通信ネットワーク2を介して、アグリゲータ3に送信する。
なお、ゲートウェイ通信部41は、電力会社1からの消費電力量の調整要求を、アグリゲータ3を介して受信する。すなわち、ゲートウェイ通信部41は、消費電力量の調整が求められる調整期間を示す情報、および、当該調整期間の間消費電力を調整した場合に付与されるインセンティブの情報が含まれた消費電力量の調整要求の信号を受信する。
(2−2−2)スマートメータ
スマートメータ6は、後述する、各電力消費機器における消費電力量を計測し、得られたデータ(例えば、当該月の合計消費電力量)をゲートウェイ4に送信する。
(2−2−3)HEMSコントローラ
HEMSコントローラ5は、上位のアグリゲータ3等から送信されてきた情報や各機器のセンサ情報等に基づいて、各設備機器に対して制御に関する指令を送る、Home Energy Management Systemのコントローラである。HEMSコントローラ5は、HEMS通信部51と、HEMS制御部52と、HEMS記憶部53と、HEMSプログラム54、HEMS入力部55、HEMS出力部56等を有している。
HEMS通信部51は、ゲートウェイ4と通信可能に接続されている。また、HEMS通信部51は、電化製品8やヒートポンプ7等の設備機器との間で通信可能に接続されている。このHEMS通信部51は、ゲートウェイ4から、消費電力量の調整が求められる調整期間を示す情報、および、当該調整期間の間消費電力を調整した場合に付与されるインセンティブの情報が含まれた消費電力量の調整要求の信号を受信する。
HEMS入力部55では、消費電力量の調整要求に応じることで消費電力量を調整するデマンドレスポンス制御が実行されている状態で、当該調整期間が経過する前に需要家Aがデマンドレスポンス制御の中止を希望した場合に、当該中止を示すキャンセルを受け付ける。
HEMS記憶部53は、需要家Aが契約している基本料金設定契約の情報である契約情報53aが格納されている。この契約情報には、消費電力量の調整要求があった場合に、需要家Aが当該消費電力量の調整要求を受け入れてデマンドレスポンス制御を行う確率が定められている。このHEMS記憶部53には、消費電力量の調整要求を受け入れてデマンドレスポンス制御を実行するか否かを判断する基準である、受け入れ判断基準53bの情報が格納されている。この受け入れ判断基準53bの情報には、後述する我慢レートの情報が含まれている。この受け入れ判断基準53bは、具体的には、以下の数1によって求められるαの値(判断基準値)がマイナスになった場合にデマンドレスポンス制御を実行させ、プラスになった場合にデマンドレスポンス制御を実行させないように判断するための基準である。
αは、判断基準値である。
GiveUpは、我慢レート(判断係数)(円/kW)であり、後述する我慢レートの更新処理によって更新される値であり、当初は予め定めた初期値となっている。
GiveUpは、ヒートポンプ7や電化製品8の制御について、通常制御からデマンドレスポンス制御に変更することで調整される調整消費電力(kW)である。
incentiveは、消費電力量の調整要求の信号に含まれている情報であり、調整期間の間消費電力を調整した場合に付与されるインセンティブの情報(インセンティブ単価(円/回))である。
当該我慢レートは、HEMS制御部52の判断部52bが行う我慢レートの更新処理によって、随時更新される。
また、HEMS記憶部53には、図12に示すように、我慢レートの更新処理の際に、現在の我慢レートを修正するために用いる加減マップが格納されている。この加減マップには、デマンドレスポンス制御が調整期間の全期間の間行われて完遂されることで我慢レートを減じるように更新する際に、現状の我慢レート毎に対応した減算値が格納されている。また、加減マップには、デマンドレスポンス制御が調整期間の途中でキャンセルされたることで我慢レートを増加させるように更新する際に、現状の我慢レート毎に対応した加算値が格納されている。
HEMS制御部52は、HEMSプログラム54を読み出して実行し、消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理を行う調整制御部52aと、我慢レートの更新処理(我慢レートについては後述する。)を行う判断部52bと、を有している。
消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理は、詳細は後述するが、HEMS通信部51が消費電力量の調整要求の信号を受信した場合に、HEMS制御部52の調整制御部52aが、HEMSプログラム54を読み出して実行することによって行われる。なお、調整制御部52aは、消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理を行って、消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行する旨の判断をした場合には、ヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して、デマンドレスポンス制御を行うように指示を送る。なお、デマンドレスポンス制御は、電力量が逼迫した状況で送られる消費電力量の抑制要求に応じるための電力抑制制御や、一時的に発電量が増大して電力の供給が過剰になった状況で送られる消費電力量の増大要求に応じるための電力増大制御等がある。また、他方で、調整制御部52aは、消費電力量の調整要求に応じない旨の判断をした場合には、ヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して、通常制御を行うように指示を送る。
通常制御は、特に限定されないが、需要家Aの希望している、予め定められた設定条件データをできるだけ迅速に実現できるような電化製品8やヒートポンプ7の制御が含まれる。このような設定条件データとしては,例えば、冷蔵庫等の電化製品8であれば電化製品コントローラ8sに保持されている庫内の目標温度が上げられ、ヒートポンプ7であればヒートポンプコントローラ7に保持されている室内設定温度や給湯温度等が挙げられる。
デマンドレスポンス制御のうちの電力抑制制御は、特に限定されないが、通常制御を行う場合よりも消費電力量(kWh)が小さくなるように予め定められた制御方法であって、需要家Aの希望する設定条件データを参照しながら行われる電化製品8やヒートポンプ7等の制御である。この電力抑制制御としては、特に限定されないが、例えば、ヒートポンプ7の制御を行う場合には、設定条件データ等として設定されている室内設定温度や給湯温度を実現するまでに要する時間が長めになるように各構成機器の出力を下げることや、一部の構成機器の稼動を停止させる制御等が含まれる。なお、デマンドレスポンス制御のうちの電力抑制制御が行われることで、例えば、室内設定温度が上げられ、ユーザが暑くて不快であると感じた結果、HEMS入力部55を介して、当該ユーザから、デマンドレスポンス制御のキャンセルが受け付けられる場合がある。
デマンドレスポンス制御のうちの電力増大制御は、特に限定されないが、通常制御を行う場合よりも消費電力量(kWh)が大きくなるように予め定められた制御方法であって、需要家Aの希望する設定条件データを参照しながら行われる電化製品8やヒートポンプ7等の制御である。この電力増大制御としては、特に限定されないが、例えば、ヒートポンプ7の制御を行う場合には、設定条件データ等として設定されている室内設定温度や給湯温度を実現するまでに要する時間が短めになるように各構成機器の出力を上げることや、一部の停止している構成機器の稼動を開始させる制御等が含まれる。なお、デマンドレスポンス制御のうちの電力増大制御が行われることで、例えば、室内設定温度が下げられ、ユーザが冷えすぎて不快であると感じた結果、HEMS入力部55を介して、当該ユーザから、デマンドレスポンス制御のキャンセルが受け付けられる場合がある。
我慢レートの更新処理は、詳細は後述するが、デマンドレスポンス制御が実行されている段階であって、調整期間が経過する途中の段階で、HEMS入力部55を介して需要家Aからデマンドレスポンス制御の中止を示すキャンセルを受け付けた場合に、HEMS制御部52の判断部52bが、HEMSプログラム54を読み出して実行することによって行われる。なお、判断部52bは、当該キャンセルが生じた場合には、ヒートポンプコントローラ7や電化製品コントローラ8sに対してデマンドレスポンス制御を中止させる信号を送信する。また、判断部52bは、キャンセルが生じたことをHEMS記憶部53に格納し、アグリゲータ3に送信する。さらに、判断部52bは、我慢レートの更新処理を行うことで我慢レートの更新を行い、更新された我慢レートをHEMS記憶部53に格納する。
また、HEMS制御部52は、HEMS記憶部53に格納されている受け入れ判断基準53bの情報を、定期的にアグリゲータ3に送信する。具体的には、受け入れ判断基準53bの情報として、現時点の我慢レート(RGiveUp)、および、調整消費電力(PGiveUp)を送信する。
また、HEMS制御部52は、アグリゲータ3から送信されて来た電気料金を、HEMS出力部56に表示出力する。このHEMS出力部56は、液晶表示部によって構成されている。
(2−2−4)電化製品
電化製品8は、電化製品8の制御を行う電化製品コントローラ8sを有している。電化製品コントローラ8sは、HEMSコントローラ5と接続されており、HEMSコントローラ5からの指令に基づいて、通常制御とデマンドレスポンス制御のいずれかを実行して電化製品8の制御を行う。
ここでの電化製品8は、ヒートポンプ7以外の電力を消費して駆動するものを意味しており、冷蔵庫、照明器具等が含まれる。
(2−2−5)ヒートポンプ
ヒートポンプ7は、ヒートポンプ7の制御を行うヒートポンプコントローラ7sを有している。ヒートポンプコントローラ7sは、HEMSコントローラ5と接続されている。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、後述する圧縮機21、四路切換弁22、室外ファン24、膨張弁25、水回路補助ヒータ71、水回路ポンプ72、室内ファン74、床暖房流量調節弁75、給湯流量調節弁77、給湯補助ヒータ79、給湯用ポンプ84、混合弁86を制御可能となるように接続されており、センサ89の検出値を取得できるように接続されている。
また、図示しないが、ヒートポンプコントローラ7sは、ヒートポンプ設定受付部を有している。需要家は、このヒートポンプ設定受付部を介して、設定温度や床暖房の温度や給湯温度等の設定条件を入力することができる。
さらに、ヒートポンプコントローラ7sは、図示しないヒートポンプ記憶部を有している。このヒートポンプ記憶部には、ヒートポンプ設定受付部を介して入力を受け付けたデータが、設定条件データとして格納されている。
ヒートポンプコントローラ7sは、上述のようにヒートポンプ記憶部に格納されている設定条件データと、センサ89を介して取得されるデータと、HEMSコントローラ5からの通常制御の指令もしくはデマンドレスポンス制御の指令と、デマンドレスポンス制御を中止させる信号と、の4つの情報に基づいて、ヒートポンプ7の制御を行う。
以下、ヒートポンプ7の具体的な構成を説明する。
(3)ヒートポンプの構成
図4に、ヒートポンプのシステム構成図を示す。
ヒートポンプ7は、ヒートポンプ部7aと、水循環部7bと、室内空調部7cと、床暖房部7dと、給湯部7e等を有して構成されている。
ヒートポンプ部7aは、水循環部7bに設けられている水熱交換器26を流れる水を加熱もしくは冷却するための装置であり、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、室外ファン24、膨張弁25を有している。これらの、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、室外ファン24、および、膨張弁25と、水循環部7bに設けられている水熱交換器26と、は、互いに冷媒配管で接続されることによって、内部を冷媒が循環する冷媒回路20を構成している。
冷媒回路20は、四路切換弁22の接続状態を切り換えることによって、冷房運転接続状態と、暖房運転接続状態と、に切り換えられる。冷房運転接続状態では、室外熱交換器23が冷媒の放熱器として機能し、水熱交換器26が冷媒の蒸発器として機能するように、四路切換弁22の接続状態が切り換えられる。暖房運転接続状態では、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、水熱交換器26が冷媒の放熱器として機能するように、四路切換弁22の接続状態が切り換えられる。
水熱交換器26では、冷媒回路20内を循環する冷媒と、水回路70内を循環する水との間で、互いに混ざり合うことなく熱交換が行われている。
水循環部7bは、上記水熱交換器26と、水回路補助ヒータ71と、水回路ポンプ72と、がこの順に並んで直列に接続されている。水回路補助ヒータ71は、水熱交換器26の下流側に配置されており、駆動される場合には、内部を通過する水を加熱する。水回路ポンプ72は、水回路補助ヒータ71の下流側に配置されており、水回路70内において水を循環させるように水の搬送を行う。なお、水回路ポンプ72は、流量を調節することが可能な構成となっている。
室内空調部7cと、床暖房部7dと、給湯部7eは、水回路70のうち、水熱交換器26の上流側と水回路ポンプ72の下流側との間で互いに並列に接続するように設けられている。
室内空調部7cは、水回路70のうち水熱交換器26の上流側と水回路ポンプ72の下流側との間を接続する空調回路70cと、空調回路70cの途中に設けられた室内熱交換器73と、室内ファン74と、を有している。室内熱交換器73は、室内ファン74からの空気流れを受けることで、ヒートポンプ部7aが上記冷房運転接続状態の場合には冷風を室内に供給し、ヒートポンプ部7aが上記暖房運転接続状態の場合には温風を室内に供給する。なお、空調回路70cを流れる水の流量は、水回路ポンプ72の出力と、床暖房流量調節弁75の弁開度と、給湯流量調節弁77の弁開度と、を制御することによって調節される。
床暖房部7dは、水回路70のうち水熱交換器26の上流側と水回路ポンプ72の下流側との間を空調回路70cとは独立して接続する床暖房回路70dと、床暖房回路70dに設けられた床暖房流量調節弁75と、床暖房流量調節弁75よりも下流側に設けられた床暖房熱交換器76と、を有している。床暖房流量調節弁75は、弁開度が制御されることで、床暖房回路70dを流れる水の流量の調節を行う。床暖房熱交換器76は、床暖房回路70dの一部であって、対象空間の床裏に配置された部分である。床暖房熱交換器76に温水が流れることで、当該対象空間の床を暖めることができる。
給湯部7eは、水回路70のうち水熱交換器26の上流側と水回路ポンプ72の下流側との間を空調回路70cとは独立し、床暖房回路70dとも独立して接続する給湯回路70eと、給湯回路70eに設けられた給湯流量調節弁77と、給湯流量調節弁77よりも下流側に設けられた給湯熱交換器78と、を有している。給湯流量調節弁77は、弁開度が制御されることで、給湯回路70eを流れる水の流量の調節を行う。給湯熱交換器78は、給湯回路70eの一部であって、後述する貯湯タンク82の内部空間の下方の位置を通過するように配置された部分である。給湯熱交換器78に温水が流れることで、貯湯タンク82の内部下方の比較的温度が低い水を温めることができる。なお、給湯熱交換器78の内部を流れる水と、貯湯タンク82の内部の水とは、互いに直接接触することなく、熱交換のみが行われている。
ここで、貯湯タンク82は、給湯回路80に設けられている。給湯回路80は、市水が貯湯タンク82の下端に流れ込むように構成された入水管81と、入水管81から分岐した連絡管85と、貯湯タンク82の上端からお湯を出湯するように伸びだしている出湯管83と、出湯管83の途中に貯湯タンク82からお湯を出湯するように設けられた給湯用ポンプ84と、連絡管85を流れる温度の低い水と出湯管83を流れる温度の高い湯とを混合する混合弁86と、を有している。
なお、貯湯タンク82の内部の上方には、給湯補助ヒータ79が配置されている。この給湯補助ヒータ79は、必要に応じて駆動され、貯湯タンク82の上方に位置する水を加熱する。
図3に示すセンサ89は、室外温度を検知するセンサ、室内温度を検知するセンサ、給湯温度を検知するセンサ等の制御に用いられる各種センサをまとめて示している。
(4)ヒートポンプの動作
ヒートポンプ7の各種動作について、図5、図6、図7、図8、図9を参照しながら説明する。
ヒートポンプ7は、各種設定条件や温度条件に応じて、冷房運転、暖房運転、低外気時暖房運転、給湯運転、および、暖房給湯同時運転等が行われる。
なお、これらの各運転それぞれについて、通常制御とデマンドレスポンス制御が行われる。すなわち、冷房通常制御、冷房デマンドレスポンス制御、暖房通常制御、暖房デマンドレスポンス制御、低外気時暖房通常制御、低外気時暖房デマンドレスポンス制御、給湯通常制御、給湯デマンドレスポンス制御、暖房給湯同時通常制御、および、暖房給湯同時デマンドレスポンス制御のいずれかが行われる。
(4−1)冷房運転
図5に、ヒートポンプ7による冷房運転の状態の概略図を示す。
冷房運転時には、室外熱交換器23が冷媒の放熱器として機能し、水熱交換器26が冷媒の蒸発器として機能するように、ヒートポンプコントローラ7sが、四路切換弁22の接続状態を冷房運転接続状態に切り換える。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、水回路補助ヒータ71および給湯補助ヒータ79をいずれも停止させ、床暖房流量調節弁75および給湯流量調節弁77の両方を全閉状態として、圧縮機21、膨張弁25、室外ファン24、水回路ポンプ72および室内ファン74を制御する。これにより、室内に冷風を供給することができる。
なお、冷房デマンドレスポンス制御は、予め定められた制御であって、冷房通常制御の設定条件の温度と比べて室内設定温度を高めに変更する(例えば、室内設定温度を1℃上げる)等してヒートポンプコントローラ7sがヒートポンプ7について行う制御である。これによって、単位時間当たりの消費電力量の低減化が図られる。
(4−2)暖房運転
図6に、ヒートポンプ7による暖房運転の状態の概略図を示す。
暖房運転時には、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、水熱交換器26が冷媒の放熱器として機能するように、ヒートポンプコントローラ7sが、四路切換弁22の接続状態を暖房運転接続状態に切り換える。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、水回路補助ヒータ71および給湯補助ヒータ79をいずれも停止させ、給湯流量調節弁77を全閉状態とし、圧縮機21、膨張弁25、室外ファン24、水回路ポンプ72、室内ファン74、および、床暖房流量調節弁75を制御する。これにより、室内に温風を供給しつつ、床暖房によって床を暖めることができる。
なお、暖房デマンドレスポンス制御は、予め定められた制御であって、暖房通常制御の設定条件の温度と比べて室内設定温度を低めに変更する(例えば、室内設定温度を1℃下げる)等してヒートポンプコントローラ7sがヒートポンプ7について行う制御である。これによって、単位時間当たりの消費電力量の低減化が図られる。
(4−3)低外気時暖房運転
図7に、ヒートポンプ7による低外気時暖房運転の状態の概略図を示す。
室外温度センサ89a(センサ89の1つ)から取得される室外温度が所定の室外温度よりも低い場合には、ヒートポンプコントローラ7sは、低外気時暖房運転を行う。
低外気時暖房運転時には、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、水熱交換器26が冷媒の放熱器として機能するように、ヒートポンプコントローラ7sが、四路切換弁22の接続状態を暖房運転接続状態に切り換える。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、給湯補助ヒータ79を停止させ、給湯流量調節弁77を全閉状態とし、圧縮機21、膨張弁25、室外ファン24、水回路ポンプ72、室内ファン74、床暖房流量調節弁75、および、水回路補助ヒータ71を制御する。これにより、室外気温が所定の温度よりも低い温度になった状況であっても、室内に温風を供給しつつ、床暖房によって床を暖めることができる。
なお、低外気時暖房デマンドレスポンス制御は、予め定められた制御であって、低外気時暖房通常制御の設定条件の温度と比べて室内設定温度を低めに変更する(例えば、室内設定温度を1℃下げる)等してヒートポンプコントローラ7sがヒートポンプ7について行う制御である。これによって、単位時間当たりの消費電力量の低減化が図られる。
(4−4)給湯運転
図8に、ヒートポンプ7による給湯運転の状態の概略図を示す。
ヒートポンプコントローラ7sは、所定の時間帯等の給湯条件を満たした場合に、給湯運転を行う。
給湯運転時には、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、水熱交換器26が冷媒の放熱器として機能するように、ヒートポンプコントローラ7sが、四路切換弁22の接続状態を暖房運転接続状態に切り換える。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、水回路補助ヒータ71を停止させ、床暖房流量調節弁75を全閉状態とし、給湯流量調節弁77を全開状態とし、圧縮機21、膨張弁25、室外ファン24、水回路ポンプ72、室内ファン74、および、給湯補助ヒータ79を制御する。これにより、貯湯タンク82の下方についてはヒートポンプ7の熱で水を温め、貯湯タンク82の上方については給湯補助ヒータ79でお湯を生じさせることができる。
なお、給湯デマンドレスポンス制御は、予め定められた制御であって、給湯通常制御で沸き上げを行う目標の給湯温度と比べて給湯温度を低めに変更する(例えば、給湯温度を5℃下げる)等してヒートポンプコントローラ7sがヒートポンプ7について行う制御である。これによって、単位時間当たりの消費電力量の低減化が図られる。
(4−5)暖房給湯同時運転
図9に、ヒートポンプ7による暖房給湯同時運転の状態の概略図を示す。
貯湯温度センサ89b(センサ89の1つ)から取得される温度が所定の貯湯温度よりも低い場合には、ヒートポンプコントローラ7sは、暖房給湯同時運転を行う。
暖房給湯同時運転時には、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、水熱交換器26が冷媒の放熱器として機能するように、ヒートポンプコントローラ7sが、四路切換弁22の接続状態を暖房運転接続状態に切り換える。
また、ヒートポンプコントローラ7sは、水回路補助ヒータ71を停止させ、圧縮機21、膨張弁25、室外ファン24、水回路ポンプ72、床暖房流量調節弁75、給湯流量調節弁77、室内ファン74、および、給湯補助ヒータ79を制御する。これにより、貯湯タンク82の下方についてはヒートポンプ7の熱で水を温めることができ、貯湯タンク82の上方については給湯補助ヒータ79でお湯を生じさせることができると同時に、室内を暖めることができる。
なお、暖房給湯同時デマンドレスポンス制御は、予め定められた制御であって、給湯通常制御で沸き上げを行う目標の給湯温度と比べて給湯温度を低めに変更(例えば、給湯温度を5℃下げる)しつつ、暖房通常制御の設定条件の温度と比べて室内設定温度を低めに変更する(例えば、室内設定温度を1℃下げる)等してヒートポンプコントローラ7sがヒートポンプ7について行う制御である。これによって、単位時間当たりの消費電力量の低減化が図られる。
(5)消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理のフローチャート
HEMS制御部52の調整制御部52aが行う、消費電力量の調整要求に応じることでデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理の流れについて、図10に示す。
ステップS11では、調整制御部52aは、HEMS通信部51が消費電力量の調整要求の信号を受信したか否かを判断する。受信していた場合には、調整制御部52aは、HEMSプログラム54を読み出して実行開始し、ステップS12に移行する。
ステップS12では、調整制御部52は、HEMS記憶部53に記憶されている確率(消費電力量の調整要求があった場合に、当該要求を受け入れてデマンドレスポンス制御を行う、予め定められた確率)にしたがって、ステップS11で受信した消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを判断する処理を行う。ここで、当該確率にしたがった判断処理によって、当該要求を受け入れてデマンドレスポンス制御を行う旨の判断をした場合には、ステップS19に移行する。当該要求を受け入れずにデマンドレスポンス制御を行わない旨の判断をした場合には、ステップS13に移行する。
ステップS13では、調整制御部52aは、受信した消費電力量の調整要求の調整期間、および、当該調整期間の全期間のデマンドレスポンス制御を行った場合に付与されるインセンティブ単価(Rincentive)を把握する。
ステップS14では、調整制御部52aは、HEMS記憶部53に当該時点で格納されている我慢レート(RGiveUp)、および、調整消費電力(PGiveUp)をそれぞれ読み出して把握する。調整消費電力(PGiveUp)は、現在行われている通常制御からデマンドレスポンス制御に切り換えられた場合に調整することができる消費電力(kW)である。
ステップS15では、調整制御部52aは、HEMS記憶部53に格納されている受け入れ判断基準53bの数式を読み出し、ステップS12、ステップS13で把握した各値を数1の式に代入して、判断基準値αを求める。
ステップS16では、調整制御部52aは、判断基準値αが0未満(負の値)になっているか否か判断する。判断基準値αが負の値になった場合には、ステップS19に移行する。他方、判断基準値αが正の値になった場合には、ステップS17に移行する。
ステップS17では、調整制御部52aは、判断基準値αが正の値になった場合もしくはデマンドレスポンス制御のキャンセルを受け付けた場合であるため、消費電力量の調整要求に応じないと判断して、ヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して、通常制御を行うように指示を送る。
ステップS18では、調整制御部52aは、調整期間が経過したか否かを判断し、経過していた場合には、ステップS22に移行する。
ステップS19では、調整制御部52aは、判断基準値αが負の値になった場合であるため、消費電力量の調整要求に応じると判断して、ヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して、デマンドレスポンス制御を行うように指示を送る。具体的には、ステップS11で受信した消費電力量の調整要求の信号が、消費電力量の抑制要求である場合には、電力抑制制御を行うように指示を送り、消費電力量の増大要求である場合には、電力増大制御を行うように指示を送る。
ステップS20では、調整制御部52aは、デマンドレスポンス制御が行われている調整期間の途中に、HEMS入力部55を介してデマンドレスポンス制御の中止の指示を需要家から受け付けたか否か(キャンセルを受け付けたか否か)を判断する。キャンセルを受け付けた場合には、ステップS17に移行する。キャンセルを受け付けていない場合には、ステップS21に移行する。
ステップS21では、調整制御部52aは、調整期間が経過したか否かを判断し、経過していた場合には、ステップS22に移行する。
ステップS22では、調整制御部52aは、ヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して、通常制御を行うように指示を送る。すなわち、調整制御部52aは、通常制御が行われている場合には、当該通常制御を継続するようにヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して指示を送り、デマンドレスポンス制御が行われている場合には、通常制御に切り換えるようにヒートポンプコントローラ7sや電化製品コントローラ8sに対して指示を送る。さらに、調整制御部52aは、調整期間のうちでデマンドレスポンス制御を行った時間をHEMS記憶部53に記録し、キャンセルを受け付けていた場合には、当該キャンセルの有無をHEMS記憶部53に記録する。さらに、調整制御部52aは、我慢レートの更新処理を行う(詳細は後述する。)。以上の処理を行ってステップS11に戻り、処理を繰り返す。
(6)我慢レートの更新処理のフローチャート
HEMS制御部52の判断部52bが行う、我慢レートの更新処理の流れについて、図11に示す。
ステップS31では、判断部52bは、消費電力量の調整要求を受け入れてデマンドレスポンス制御を行った履歴があるか否かをHEMS記憶部53の記録に基づいて判断する。
ステップS32では、判断部52bは、HEMS記憶部53に格納されている、現在の我慢レートを把握する。
ステップS33では、判断部52bは、デマンドレスポンス制御が行われている調整期間の途中に、HEMS入力部55を介してデマンドレスポンス制御の中止の指示を需要家から受け付けたか否か(キャンセルを受け付けたか否か)を判断する。キャンセルを受け付けた場合には、ステップS34に移行する。キャンセルを受け付けていない場合には、ステップS36に移行する。
ステップS34では、判断部52bは、ステップS32で把握した現在の我慢レートに対応する加算値を、図12に示す加減マップに基づいて把握する。
ステップS35では、判断部52bは、ステップS34で把握した加算値に応じた分だけ、現在の我慢レートを増大させることで我慢レートを更新させ、消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせ、ステップS38に移行する。
ステップS36では、判断部52bは、ステップS32で把握した現在の我慢レートに対応する減算値を、図12に示す加減マップに基づいて把握する。
ステップS37では、判断部52bは、ステップS36で把握した減算値に応じた分だけ、現在の我慢レートを減少させることで我慢レートを更新させ、消費電力量の調整要求を受け入れやすくさせ、ステップS38に移行する。
ステップS38では、判断部52bは、HEMS記憶部53に記録されている我慢レートを上書きする。なお、上記ステップS37において、我慢レートの値が負の値になった場合には、0となるように修正し、HEMS記憶部53の我慢レートを0に上書きする。以上の処理を行って、ステップS31に戻って、処理を繰り返す。
(7)本実施形態の特徴
上記実施形態に係るHEMSコントローラ5は、我慢レートの更新処理が行われ、需要家からキャンセルを受け付ける度に我慢レートを増大させ、デマンドレスポンス制御を完遂させるたびに我慢レートを減少させている。
これにより、消費電力量の調整要求に応じた場合に付与されるインセンティブを諦めることと、ヒートポンプ7や電化製品8における消費電力量を調整して快適性を犠牲にすることと、がバランスすることになる判断基準値αが、当該需要家の望む基準値に近づいていくことになる。
これにより、電力会社1からの消費電力量の調整要求があった場合に、需要家は、受け入れるか否かの煩わしい判断を行うことなく、自己が望む料金と快適性とのバランスを実現することができる。
また、本実施形態のデマンドレスポンス制御を実行するか否かを定める処理では、消費電力量の調整要求毎に、インセンティブの情報や我慢レート等に基づいてデマンドレスポンス制御を実行するか否かを判断処理するだけでなく、予め定められた確率によって自動的にデマンドレスポンス制御を実行させようとする判断処理が先に行われている。すなわち、図10に示すフローチャートに示すように、ステップS12において予め定められた確率によって「Yes」の判断がなされることで、ステップS19において自動的にデマンドレスポンス制御を実行させる判断処理が行われている。これにより、需要家には、自己の現在の我慢レートに従うと受け入れることは無いと想定される消費電力量の調整要求(ステップS16において「No」の判断がなされるような消費電力量の調整要求)についても、予め定められた確率に応じて強制的にデマンドレスポンス制御が開始される状況が生じる。このようにして、需要家には、当該強制的に開始されたデマンドレスポンス制御をキャンセルする機会もしくはキャンセルしない機会が付与されることになる。そして、ここで、強制的に開始されたデマンドレスポンス制御をキャンセルすることもしくはキャンセルしないことによって、その時点での需要家の嗜好を大きく反映させることが可能になる。例えば、HEMS記憶部53に記憶されている現在の我慢レートに従うとデマンドレスポンス制御を実行しないように判断処理されることとなる消費電力量の調整要求が有った場合であっても、その時点での需要家の嗜好に基づいてキャンセルが行われることでもしくはキャンセルが行われないことで、我慢レートを大きく変更させるように更新させることが可能になる。より具体的には、最近までは消費電力量の調整要求を受け入れずにデマンドレスポンス制御を行わないことが多かった需要家が、電気料金を低額化させるためにインセンティブをより積極的に獲得していく方向に嗜好を変化させた場合において、予め定められた確率によって自動的にデマンドレスポンス制御が行われることとなった状況でキャンセルを行うことなく完遂させることで、需要家の最新の嗜好を我慢レートに大きく反映させることが可能になる。これにより、学習によって更新される我慢レートが、需要家の嗜好が大きく変化した場合においても、大きく変化することなく硬直化したままの状況で維持されることを防ぐことができている。そして、このように、我慢レートを大きく変更させうるための状況を、予め定められた確率によって生じさせることが可能になっている。
なお、需要家が望む料金と快適性とのバランスの実現を、需要家に負担を掛けずに行うことができるため、煩わしさを理由にデマンドレスポンス制御を全く許容していなかった需要家に対して、当該システムの導入を促すことができるようになる。
また、電力会社1等の電力供給側としても、各需要家が消費電力量の調整要求に応じるおおよその確率を予め把握することができるようになって、予定通りに近い処理を行うことができ、アグリゲータ3における電力の管理(消費電力量の予測等)が容易になるとともに、電力会社1において不必要に大規模な発電設備を備えておく必要性を低減させることが可能になる。
また、インセンティブを諦めることと快適性を犠牲にすることとがバランスした判断基準値αが、需要家毎に定まっていくことで、各需要家の嗜好を予測しやすくなる。これにより、各ユーザによる消費電力量の調整要求のキャンセルの発生を低減させることができる。そして、このように各ユーザによるキャンセルを低減させることで、電力会社1やアグリゲータ3における電力の管理の予測性を高く維持することが可能になり、電力系統を安定化させることが可能になる。
(8)変形例
(8−1)変形例A
上記実施形態では、HEMSプログラム54が、予め、HEMSコントローラ5に格納されている場合を例に挙げて説明した。
HEMSコントローラ5としては、これに限られるものではなく、例えば、図13に示すように、上述したHEMSプログラム54が一時的でなく格納されている記録媒体154を介して、このようなプログラムが格納されていなかったHEMSコントローラ5に対してインストールさせるようにしてもよい。
また、HEMSプログラム54は、通信ネットワーク2を介してダウンロード可能に接続された任意の場所に格納されていてもよい。すなわち、このようなHEMSプログラム54が格納されていなかったHEMSコントローラに、通信ネットワーク2を介してHEMSプログラム54をダウンロードさせ、インストールさせるようにしてもよい。
(8−2)変形例B
上記実施形態では、消費電力量の調整要求に応じてデマンドレスポンス制御を行うことに対するインセンティブの付与として、電気料金からインセンティブ分が差し引かれる処理を例に挙げて説明した。
しかし、消費電力量の調整要求に応じてデマンドレスポンス制御を行うことに対する処理としては、これに限られるものではない。例えば、当初安めの電気料金の契約をしておき、デマンドレスポンス制御を受け入れなかった程度に応じて、電気料金が加算されるようにしてペナルティを付与するようにしてもよい。
また、インセンティブの付与やペナルティの付与は、金銭に限られず、例えば、他の価値の有るものをインセンティブとして需要家に付与することや、他の価値の有るものをペナルティとして需要家から奪うこと等であってもよい。
(8−3)変形例C
上記実施形態では、消費電力量の調整要求に対して応じるか否かの2択の予定を提示する場合を例に挙げて説明した。
しかし、消費電力量の調整要求に対して、単に応じるか応じないかの2択ではなく、応じるレベルが複数に分かれて設定された予定が提出されていてもよい。すなわち、いずれも消費電力量の調整要求に応じる予定ではあるが、特定の日時に消費電力量の調整要求に応じる程度と、他の特定の日時に消費電力量の調整要求に応じる程度と、が異なるように予定を組むようにしてもよい。この場合には、例えば、ヒートポンプ7の制御方式が、通常制御とデマンドレスポンス制御の2択ではなく、デマンドレスポンス制御がさらに単位時間当たりの消費電力量について複数種類に分けられていてもよい。
そして、デマンドレスポンス制御を行うレベルに応じて付与されるインセンティブの大きさが変わるように、すなわち、当該消費電力量の調整要求に対応するインセンティブの値の全てを付与するのではなく、デマンドレスポンス制御のレベル相当分だけが付与されるようにしてもよい。
(8−4)変形例D
上記実施形態では、冷房デマンドレスポンス制御、暖房デマンドレスポンス制御、低外気時暖房デマンドレスポンス制御、給湯デマンドレスポンス制御、および、暖房給湯同時デマンドレスポンス制御について、いずれも予め定められた制御である場合を例に挙げて説明した。
これに対して、これらの制御は、予め定められていなくてもよく、需要家がHEMS入力部55やヒートポンプコントローラ7s等を介して消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御の具体的な運転条件を入力可能なように構成されていてもよい。
例えば、HEMS制御部52の調整制御部52aが、消費電力量の調整要求の信号を受け付けた場合に、その時点で需要家が希望する当該デマンドレスポンス制御の具体的な運転条件を求めるように、HEMS出力部56において、当該デマンドレスポンス制御の具体的な運転条件を求める表示を出力してもよい。そして、当該表示を見た需要家が、HEMS入力部55を介して具体的な運転条件を入力し、調整制御部52aは、当該入力された具体的な運転条件を実行するようにヒートポンプコントローラ7sに指示を送信するようにしてもよい。
そして、その場合に付与されるインセンティブについても、変形例Cと同様に、レベルに応じた分だけが付与されるように修正してもよい。
(8―5)変形例E
上記実施形態では、デマンドレスポンス制御について、電力抑制制御と電力増大制御の両方が実行可能に構成されているHEMSコントローラ5を例に挙げて説明した。
しかし、デマンドレスポンス制御については、上記実施形態の例に限定されるものではなく、例えば、電力抑制制御のみが実行可能に構成されていてもよいし、電力増大制御のみが実行可能に構成されていてもよい。
3 アグリゲータ
4 ゲートウェイ
5 HEMSコントローラ(設備機器の管理装置)
6 スマートメータ
7 ヒートポンプ(設備機器)
8 電化製品(設備機器)
10 集中管理システム(設備機器の管理システム)
20 冷媒回路
21 圧縮機
22 四路切換弁
23 室外熱交換器
24 室外ファン
25 膨張弁
26 水熱交換器
31 アグリゲータ通信部
32 アグリゲータ制御部
33 アグリゲータ記憶部
33a 料金契約情報
34 アグリゲータプログラム
35 アグリゲータ出力部
41 ゲートウェイ通信部
42 変換部
51 HEMS通信部(要求受付部、要求受付装置)
52 HEMS制御部
52a 調整制御部(調整制制御装置)
52b 判断部(判断装置)
53 HEMS記憶部(キャンセル履歴記憶部、キャンセル履歴記憶装置)
53a 契約情報
53b 受け入れ判断基準
54 HEMSプログラム(プログラム)
55 HEMS入力部(キャンセル受付部、キャンセル受付装置)
56 HEMS出力部
70 水回路
70c 空調回路
70d 床暖房回路
70e 給湯回路
71 水回路補助ヒータ
72 水回路ポンプ
73 室内熱交換器
74 室内ファン
75 床暖房流量調節弁
76 床暖房熱交換器
77 給湯流量調節弁
78 給湯熱交換器
79 給湯補助ヒータ
80 給湯回路
81 入水管
82 貯湯タンク
83 出湯管
84 給湯ポンプ
85 連絡管
86 混合弁
100 エネルギ管理システム
154 記録媒体
特開平10−30834号公報

Claims (7)

  1. 利用の際に電力を消費する設備機器(7,8)の管理を消費電力量の調整要求に基づいて行う管理装置(5)であって、
    所定期間における消費電力量の調整要求を受け付ける要求受付部(51)と、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して前記消費電力量の調整要求がより多く満たされることになるように前記設備機器の制御を行う調整制御部(52a)と、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れたことにより前記調整制御部が消費電力量を調整した制御を行っている状態で、前記消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を前記所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を受け付けるキャンセル受付部(55)と、
    前記要求受付部が受け付けた前記消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準(53b)に従って自動的に判断する判断部(52b)と、
    を備え、
    前記判断部(52b)は、前記キャンセル受付部が前記キャンセル指示を受け付けた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように前記受け入れ判断基準を更新させ、
    前記管理装置(5)は、前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中に前記キャンセル受付部(55)にキャンセル指示を受け付けさせて前記消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対して前記デマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システム(100)において用いられる、
    設備機器の管理装置(5)。
  2. 前記キャンセル受付部(55)が受け付けた前記キャンセル指示の履歴情報を記憶したキャンセル履歴記憶部(53)をさらに備え、
    前記判断部(52b)は、前記キャンセル履歴記憶部(53)に記憶されている前記履歴情報に基づいて、前記キャンセル指示の頻度が高い場合には前記消費電力量の調整要求を受け入れにくくなるように前記受け入れ判断基準を更新させる、
    請求項1に記載の設備機器の管理装置。
  3. 前記判断部(52b)は、前記消費電力量の調整要求が受け入れられ、かつ、前記所定期間の間受け入れた状態を維持して完遂した場合には、前記消費電力量の調整要求が受け入れやすくなるように前記受け入れ判断基準を更新させる、
    請求項1または2に記載の設備機器の管理装置。
  4. 前記要求受付部(51)が受け付ける前記消費電力量の調整要求に対する前記ペナルティもしくは前記インセンティブは、金銭の額として予め定められており、
    前記判断部(52b)は、前記消費電力量の調整要求を受け入れて実行される消費電力量を調整した制御を行うことによって、前記消費電力量を調整した制御を行わない場合と比較して、より多く調整されることとなる調整消費電力を求め、
    前記受け入れ判断基準に従った自動的な判断は、前記調整消費電力に対して判断係数を乗じて得られる値と、前記金銭の額と、を比較することによって行われる、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の設備機器の管理装置。
  5. 利用の際に電力を消費し、消費電力量の調整要求に基づいた管理が行われる複数の設備機器(7,8)と、
    所定期間における消費電力量の調整要求を受け付ける要求受付装置(51)と、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して消費電力量が調整されるように前記設備機器の制御を行う調整制御装置(52a)と、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れたことにより前記調整制御装置が消費電力量を調整した制御を行っている状態で、前記消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を前記所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を受け付けるキャンセル受付装置(55)と、
    前記要求受付装置が受け付けた前記消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを、受け入れ判断基準に従って自動的に判断する判断装置(52b)と、
    を備え、
    前記判断装置は、前記キャンセル受付装置が前記キャンセル指示を受け付けた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように前記受け入れ判断基準を更新させ、
    前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中に前記キャンセル受付装置(55)にキャンセル指示を受け付けさせて前記消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対して前記デマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システム(100)の一部を構成している、
    設備機器の管理システム(10)。
  6. 利用の際に電力を消費する設備機器(7,8)の管理を消費電力量の調整要求に基づいて管理装置(5)によって管理させるプログラム(54)であって、
    所定期間における消費電力量の調整要求を受け付けるステップと、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れない場合と比較して消費電力量が調整されるように前記設備機器の制御を行うステップと、
    前記消費電力量の調整要求を受け入れたことにより前記消費電力量を調整した制御を行っている状態で、前記消費電力量の調整要求の受け入れの継続状態を前記所定期間の途中で途絶えさせるためのキャンセル指示を受け付けるステップと、
    前記キャンセル指示を受け付けた場合に、前記消費電力量の調整要求を受け入れにくくさせるように更新される受け入れ判断基準に従って、前記消費電力量の調整要求を受け入れるか否かを自動的に判断するステップと、
    を含む処理を前記管理装置に実行させ、
    前記管理装置(5)は、前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れることで消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行っている途中に前記キャンセル指示を受け付けさせ前記消費電力量の調整要求のキャンセルを行った需要家に対してペナルティが付与される処理と、前記所定期間の前記消費電力量の調整要求を受け入れて消費電力量を調整したデマンドレスポンス制御を行った需要家に対して前記デマンドレスポンス制御を実行した期間に応じてインセンティブが付与される処理と、の少なくともいずれかの処理が行われるエネルギ管理システム(100)の一部を構成している、
    プログラム(54)。
  7. 請求項6に記載のプログラム(54)が一時的でなく記録されている記録媒体(154)。
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