JP6226367B2

JP6226367B2 - エネルギー利用支援システムとその支援方法及び支援プログラム

Info

Publication number: JP6226367B2
Application number: JP2013193466A
Authority: JP
Inventors: 山口　修一; 修一山口; 西村　信孝; 信孝西村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: JP2015061395A

Description

本発明の実施形態は、ビル等の建築物のエネルギー管理において、省電力化の要求を実現しつつ、ユーザにとって適切な利用を図るエネルギー利用支援技術に関する。

近年、ビル等の建築物のエネルギー管理システムとして、空調、照明設備等の電気機器のエネルギー利用状況をモニタリングするシステムが実用化されている。このシステムによれば、エネルギー利用状況を監視することで、常時、無駄な利用はないか判断し、ピーク時のエネルギー消費を削減する、いわゆる省エネのための運用等を行っている。

ところで、更なる省エネを実現するために、床面積当りの年間エネルギー消費量の規制値を定めるといった政策や、太陽光発電などの再生可能エネルギーで建物の利用するエネルギーを補ってエネルギー消費を削減する等の方法が進められている。

しかしながら、床面積当りの年間エネルギー消費量の規制値を守るために、単純に前年度の１０％削減といった運用を行うと、猛暑日に不快なほど空調を控える必要に迫られたり、空調利用の少ない季節には、業務に必要な機器の稼動を減らさないと削減余地が無いなど、実質的に無理を強いられたりすることがあった。また、年間を通じた目標を達成できるのか正確にわからないため、過剰な節約を強いられるといった課題もある。また、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーを組み合わせた運用では、発電量の予測を含め、年間を通じた発電量に合わせるような運用が必要となる。

特許３３２４２６５号公報

以上のように、従来の省エネ対策では、一律に一定の割合で削減する手法をとっているため、時々の適切な運用が困難な状況にある。

本実施形態の目的は、全体として一定の割合でエネルギー利用量を削減しつつも、時々の適切な運用を実現することのできるエネルギー利用支援システムとその支援方法及び支援プログラムを提供することにある。

本実施形態に係るエネルギー利用支援システムは、複数のエネルギー利用機器それぞれのエネルギー利用量を定期的に計測する計測手段と、気象予報を含む気象情報を取得する気象情報取得手段と、前記計測手段の計測結果を前記気象情報と共に蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段の蓄積情報に基づく過去の実績と前記気象情報取得手段で得られる年間気象予報から前記複数のエネルギー利用機器の月毎１年間分の長期のエネルギー利用予測を行う予測手段と、前記予測手段の予測結果からエネルギー削減のための運用目標を決定する目標決定手段と、前記運用目標に基づいて前記複数のエネルギー利用機器それぞれの長期運用計画を作成する長期計画立案手段と、前記気象情報取得手段で得られる日毎の気象予報に基づいて、前記長期運用計画から短期運用計画を作成する短期計画立案手段とを具備するエネルギー利用支援システム、である。

実施形態に係るエネルギー利用支援システムの全体構成を示すブロック図。実施形態に係るシステムについて、その運用を実施するための全体の流れを示すフローチャート。実施形態に係るシステムの目標データ分析部の処理の詳細を示すフローチャート。実施形態に係るシステムの目標データ分析部で生成された、年間を通じた月毎のエネルギー利用量の長期運用計画、今年度実績、ＰＶ発電分を、比較用の昨年度実績（または過去の平均実績）と共に表示した例を示すタイムチャート。実施形態に係るシステムの時間毎のエネルギー利用量の実績と計画を表示した例を示すタイムチャート。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。

図１は本実施形態に係るエネルギー利用支援システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すシステムは、ビルが備える主なエネルギー発電・消費機器（例えば太陽光（ＰＶ：Photovoltaic）発電装置、空調装置、照明、ＯＡ機器等）にて発電・消費する電力量をそれぞれ計測するための電力量計１１１〜１１ｎと、各電力量計１１１〜１１ｎの計測結果を収集し、各種気象情報等を含む気象データを加味してエネルギー利用状況を監視するエネルギー利用監視部１２と、このエネルギー利用監視部１２の監視結果を表示して制御指示を出す表示・操作端末１３とから構成される。一方、エネルギー利用監視部１２及び表示・操作端末１３は、上記ビルのエネルギー発電・消費機器を制御するビル制御部１４と連携を行う。

上記エネルギー利用監視部１２は、データ収集部１２１、データ蓄積部１２２、目標データ分析部１２３、表示データ生成部１２４から構成される。データ収集部１２１は、例えば上記電力量計１１１〜１１ｎの測定結果（エネルギー消費量、発電実績のデータ）を、外部通信ネットワークを通じて配信される気象データと共に収集する。データ蓄積部１２２は、データ収集部１２１の収集結果を気象データの情報と対応付けて蓄積する。目標データ分析部１２３は、ビル制御部１４を通じて指定される省電力化目標データに沿って、上記データ蓄積部１２２の蓄積データを分析し、翌日以降の運用計画を作成する。表示データ生成部１２４は、データ蓄積部１２２の蓄積結果が示すエネルギー消費量・発電実績、目標データ分析部１２３で得られた運用計画について、所定のフォームでユーザに提示するための表示データを生成する。

表示・操作端末１３は、表示データ生成部１２４で生成される表示データをユーザの要求に応じて表示し、その表示内容に応じてユーザが操作する入力情報をビル制御部１４に送出する。

ビル制御部１４は、オペレータへの画面提供や制御操作を受け付ける制御操作・画面生成部１４１、運用計画に沿って設定された室温や照度に合わせて空調機器、照明を自動的に制御する自動制御部１４２、ビルのエネルギー発電・消費機器との制御通信を行うビルシステム制御部１４３から構成され、エネルギー利用支援システムの支援を受けて、最適な運用計画に従って自動制御を実行する。エネルギー利用監視部１２とビル制御部１４との連携は、オペレータの操作によるもの、または、システム間で通信することによって行われる。また、エネルギー利用監視部１２をビル制御部１４に一体化して構成するようにしてもよい。

図２に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係るエネルギー利用支援システムにおいて、その運用を実施するための全体の流れを説明する。図２において、まず、各電力量計１１１〜１１ｎからのエネルギー消費・発電データ、および外部通信ネットワークを通じて気象データを定期的に収集し蓄積する(ステップＳ１１）。次に、表示データ生成部１２４にて、蓄積データを元にエネルギー利用状況（消費量）の実績・発電実績について表示データを生成する（ステップＳ１２）。また、目標データ分析部１２３にて、データ蓄積部１２２に蓄積されたデータを分析し、翌日の運用計画を生成する（ステップＳ１３）。運用当日、表示・操作端末１３にて、運用計画に沿った、空調の設定温度、照明の照度の設定運用を行うようにオペレータの指示入力を受ける（もしくは、空調、照明等の自動制御を受ける）（ステップＳ１４）。ここで、目標データ分析部１２３にて、気象データに基づき当日の午前中に天気予報通りに気温が大きく上昇するといった変化の有無を判断し、その変化があった場合、再度分析を行い、運用計画の見直し・補正を行う（ステップＳ１５）。そして、見直し・補正した運用計画に合わせて、設定温度等の修正を行い運用するようにビル制御部１４に指示する（ステップＳ１６）。その後、運用実績の確認を行い、年間目標の達成のための翌日の運用計画等を行う（ステップＳ１７）。以上の手順を繰り返すことで運用を継続する。

図３に示すフローチャートを参照して、上記目標データ分析部１２３の処理の詳細を説明する。図３において、まず過去の実績から入力条件とエネルギー利用量との相関を算出し（ステップＳ２１）、月毎１年間分等の長期のエネルギー利用予測データを生成する（ステップＳ２２）。また、長期の天気予報による気温予測から長期（年間等）のエネルギー利用予測データを補正する（ステップＳ２３）。

次に、床面積あたりの年間エネルギー利用量を算出し、その利用量から削減目標として年間での目標削減率・削減量の算出を行う（ステップＳ２４）。これを基に、長期運用計画として、削減量について年間の残り日程への割り当てを行う（ステップＳ２５）。この際、単純なエネルギー利用量の割り当てではなく、設定温度とエネルギー利用量との相関から、季節ごとの快適温度との差が少なくなるよう割り当てる。

続いて、翌日から数日先の天気予報を元に、翌日の運用計画を生成する（ステップＳ２６）。この際にはまず、翌日の天気予報によるエネルギー利用予測を行い、年間を通した計画で割り当てたエネルギー利用計画からの差を算出する。猛暑日や極寒日などエネルギー利用が大きくなりそうな場合には、数日先の天気予報を基に、一時的に利用が増えても天候が回復した分で相殺できると想定される場合は、快適性の低下を抑えた運用計画を生成する。また、気温と日照の関係から、太陽光発電等での発電にてエネルギー消費と相殺できる場合も快適性の低下を抑えた運用計画を生成する。

図４に、上記目標データ分析部１２３で生成された、年間を通じた月毎のエネルギー利用量の長期運用計画Ａ、今年度実績Ｂ、ＰＶ発電分Ｃを、比較用の昨年度実績（または過去の平均実績）Ｄと共に表示する例を示す。図４では、４月を現在として、今年度の現在までの実績Ｂに続いて今年度残り期間のエネルギー利用の運用計画Ａを表示する例を示している。季節による気温変動等を織り込むことで、ペース配分したエネルギー利用の削減を実施する計画を確認することができる。

図５に、時間毎のエネルギー利用量の実績と計画の表示例を示す。図５において、Ｅは運用目標、Ｆは本日実績、ＧはＰＶ発電分、Ｈは比較用に前年同時期の実績値を示しており、例えば当日１０時の基準値（例えば減税対象値）までの実績値、残り時間のエネルギー利用の運用計画を表示する。この運用計画の立案に、天気予報による日照や気温変化を織り込んで、快適性の低下を抑えたエネルギー利用の運用計画を表示し、推奨設定温度等、運用計画を達成するための設定情報を表示する。また、この設定情報をビル制御部１４に伝達することで、連携制御を行い、エネルギー利用の削減の自動化を行う。

尚、上記の実施形態において、エネルギー利用量の気温との相関算出については、電力会社の需給調整等で使われている需要予測の技術を流用して、重回帰分析、ニューラルネットワーク等の調査依頼を想定することができる。また、ビルの熱容量、断熱性、空調設備の効率から算出する方法も可能である。

したがって、上記構成によるエネルギー利用支援システムによれば、天候の変化とその予報判断に基づいて運用計画を逐次修正するようにしているので、全体として一定の割合でエネルギー消費量を削減しつつも、時々の適切な運用を実現することができる。

尚、上記実施形態の支援システムにおいて、エネルギー利用監視部１２をビル制御部１４に一体化して構成するようにしてもよいが、エネルギー利用監視部１２を管理対象とするビルとは別の場所に配置し、ネットワークを通じて電力量計１１１〜１１ｎ及びビル制御部１４と接続して、電力量計１１１〜１１ｎの計測結果、気象データを収集し、表示・制御端末１３及びビル制御部１４を遠隔制御することも可能である。さらに、多数のビルを管理下において、エネルギー利用監視部１２で集中して各ビルの制御指示処理を実行することも可能である。

また、上記実施形態において、ビルを制御対象としたが、ビル以外の各種施設についても管理対象施設として適用可能であることはいうまでもない。

また、上記実施形態はそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせでもよい。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１１〜１１ｎ電力量計、
１２エネルギー利用監視部、
１２１データ収集部、
１２２データ蓄積部、
１２３目標データ分析部、
１２４表示データ生成部、
１３表示・操作端末、
１４ビル制御部、
１４１制御操作・画面生成部、
１４２自動制御部、
１４３ビルシステム制御部。

Claims

複数のエネルギー利用機器それぞれのエネルギー利用量を定期的に計測する計測手段と、
気象予報を含む気象情報を取得する気象情報取得手段と、
前記計測手段の計測結果を前記気象情報と共に蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段の蓄積情報に基づく過去の実績と前記気象情報取得手段で得られる年間気象予報から前記複数のエネルギー利用機器の月毎１年間分の長期のエネルギー利用予測を行う予測手段と、
前記予測手段の予測結果からエネルギー削減のための運用目標を決定する目標決定手段と、
前記運用目標に基づいて前記複数のエネルギー利用機器それぞれの長期運用計画を作成する長期計画立案手段と、
前記気象情報取得手段で得られる日毎の気象予報に基づいて、前記長期運用計画から短期運用計画を作成する短期計画立案手段と
を具備するエネルギー利用支援システム。
前記複数のエネルギー利用機器は、再生可能エネルギーを基にした発電設備を備え、
前記予測手段は、前記発電設備の発電量における過去の実績と前記年間気象予報から前記発電設備の発電量を予測し、
前記長期計画立案手段は、前記発電設備の発電量予測結果に基づいて前記エネルギー利用機器の前記長期運用計画を作成する請求項１記載のエネルギー利用支援システム。
複数のエネルギー利用機器それぞれのエネルギー利用量を定期的に計測し、
気象予報を含む気象情報を取得し、
前記エネルギー利用機器のエネルギー利用量計測結果を前記気象情報と共に蓄積し、
前記蓄積された情報に基づく過去の実績と年間気象予報から前記複数のエネルギー利用機器の月毎１年間分の長期のエネルギー利用予測を行い、
前記エネルギー利用予測結果からエネルギー削減のための運用目標を決定し、
前記運用目標に基づいて前記複数のエネルギー利用機器それぞれの長期運用計画を作成し、
日毎の気象予報に基づいて、前記長期運用計画から短期運用計画を作成する、
エネルギー利用支援方法。
前記複数のエネルギー利用機器は、再生可能エネルギーを基にした発電設備を備え、
前記発電設備の発電量における過去の実績と前記年間気象予報から前記発電設備の発電量を予測することを含み、
前記長期運用計画は、前記発電設備の発電量予測結果に基づいて作成される、請求項３記載のエネルギー利用支援方法。
コンピュータで実行可能で、複数のエネルギー利用機器それぞれの運用を支援してエネルギー利用量を削減するエネルギー利用支援プログラムであって、前記コンピュータに対する命令として、
前記複数のエネルギー利用機器それぞれのエネルギー利用量を定期的に計測させる計測命令と、
気象予報を含む気象情報を取得させる気象情報取得命令と、
前記計測結果を前記気象情報と共に蓄積させる蓄積命令と、
前記蓄積命令によって蓄積された情報に基づく過去の実績と前記気象情報取得命令によって得られる年間気象予報から前記複数のエネルギー利用機器の月毎１年間分の長期のエネルギー利用予測を行わせる予測命令と、
前記予測命令による予測結果からエネルギー削減のための運用目標を決定させる目標決定命令と、
前記運用目標に基づいて前記複数のエネルギー利用機器それぞれの長期運用計画を作成させる長期計画立案命令と、
日毎の気象予報に基づいて、前記長期運用計画から短期運用計画を作成させる短期計画立案命令と
を具備する、エネルギー利用支援プログラム。
前記複数のエネルギー利用機器が、再生可能エネルギーを基にした発電設備を備えるとき、
前記予測命令は、前記発電設備の発電量における過去の実績と前記年間気象予報から前記発電設備の発電量を予測させ、
前記長期計画立案命令は、前記発電設備の発電量予測結果に基づいて前記エネルギー利用機器の前記長期運用計画を作成させる請求項５記載のエネルギー利用支援プログラム。