JP6272039B2 - エネルギー管理装置及びエネルギー管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、設備の消費エネルギーを管理するエネルギー管理装置及びエネルギー管理方法に関する。

近年、複数の設備の消費エネルギーを管理するエネルギー管理システム（ＥＭＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が注目を浴びている。このようなエネルギー管理システムとしては、住宅に設けられるＨＥＭＳ（ＨＯＭＥ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ビルに設けられるＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、工場に設けられるＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、店舗に設けられるＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等が挙げられる。

ところで、設備の稼働状況に応じて、設備のメンテナンスのスケジュールを行う技術が提案されている。具体的には、設備の稼働がピークを迎える期間を避けるように、設備のスケジュールが行われている（例えば、特許文献１）。

特表２００５−５０２１１２号公報

ところで、複数の設備のそれぞれが、互いに連携しながら所望の動作結果を得るように動作するケースが考えられる。例えば、設備が空調設備であるケースを例に挙げると、複数の空調設備のそれぞれが連携することによって所望の室温が得られる。

このようなケースでは、複数の設備に適用される動作パターンは、例えば、設備の定格能力又は設備のエネルギー消費量によって定められている。或いは、複数の設備に適用される動作パターンは、例えば、現在の運転状態において、ＥＭＳから設備に対する強制制御の回数が均一化されるように定められている。

ところで、設備が故障するリスク（以下、故障リスク）は、設備が導入されたタイミングから経過した期間（以下、導入期間）、設備のメンテナンスの履歴、導入期間における強制制御の累積回数等によって異なる。

しかしながら、上述した技術では、設備の故障リスクが考慮されておらず、設備の故障を誘発する可能性が存在する。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の設備のそれぞれが互いに連携している場合において、設備の故障を誘発する可能性を低減することを可能とするエネルギー管理装置及びエネルギー管理方法を提供することを目的とする。

第１の特徴は、互いに連携する複数の設備を管理するエネルギー管理装置であって、前記複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように前記複数の設備を制御する動作パターンの適用を前記複数の設備に指示する制御部を備え、前記制御部は、設備が故障する故障リスクに応じて、前記動作パターンを決定しており、前記動作パターンにおいて、前記故障リスクとして第１故障リスクを有する設備の負荷は、前記故障リスクとして前記第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さいことを要旨とする。

第１の特徴において、前記制御部は、設備が導入されたタイミングから経過した期間を示す導入期間情報、又は、設備の補修の履歴を示す補修情報に基づいて、前記故障リスクを判定する。

第１の特徴において、前記複数の設備のそれぞれに対して、前記複数の設備とは異なる装置から運転モードを強制的に変更する強制制御を適用することが可能であり、前記制御部は、前記強制制御の累積回数、前記強制制御の累積期間、又は、前記強制制御の種類に基づいて、前記故障リスクを判定する。

第２の特徴は、互いに連携する複数の設備を管理するエネルギー管理方法であって、前記複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように前記複数の設備を制御する動作パターンを適用するステップを備え、前記動作パターンは、設備が故障する故障リスクに応じて定められており、前記動作パターンにおいて、前記故障リスクとして第１故障リスクを有する設備の負荷は、前記故障リスクとして前記第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さいことを要旨とする。

本発明によれば、複数の設備のそれぞれが互いに連携している場合において、設備の故障を誘発する可能性を低減することを可能とするエネルギー管理装置及びエネルギー管理方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るサーバ電力管理装置４０を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る設備管理装置５０を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る設備管理装置５０に格納される保守情報の一例を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る動作パターンを説明するための図である。 図６は、第１実施形態に係る動作パターンを説明するための図である。 図７は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示す図である。

以下において、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係るエネルギー管理装置は、互いに連携する複数の設備を管理する。エネルギー管理装置は、前記複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように前記複数の設備を制御する動作パターンの適用を前記複数の設備に指示する制御部を備える。前記制御部は、設備が故障する故障リスクに応じて、前記動作パターンを決定する。前記動作パターンにおいて、前記故障リスクとして第１故障リスクを有する設備の負荷は、前記故障リスクとして前記第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さい。

実施形態では、エネルギー管理装置は、複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るための動作パターンとして、第１故障リスクを有する設備の負荷が第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さい動作パターンの適用を指示する。これによって、複数の設備のそれぞれが互いに連携している場合において、設備の故障を誘発する可能性を低減することができる。

［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、エネルギー管理システム１００は、複数の設備１０と、複数のセンサ２０と、複数のローカル電力管理装置３０と、サーバ電力管理装置４０と、設備管理装置５０とを有する。

第１実施形態では、エネルギー管理システムの一例として、電力を管理するシステムについて主として例示する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、エネルギー管理システム１００は、電力以外のエネルギー（例えば、ガス等）を管理してもよい。従って、「電力」は、「エネルギー」と読み替えてもよい。

設備１０は、電力又はガスなどのエネルギーを消費する設備である。設備１０は、例えば、空調設備、照明設備、冷ケース設備などである。例えば、設備１０Ａは、施設Ａに設けられており、設備１０Ｂは、施設Ｂに設けられる。施設Ａ及び施設Ｂは、例えば、同一の資本グループによって運営される。

第１実施形態においては、設備１０は、自動制御によって制御可能な設備１０と、後述する自動制御によって制御不可能な設備１０とを含んでいてもよい。設備１０の自動制御とは、各施設において所定期間（例えば、３０分）の消費電力の累積値が所定閾値（目標値）を超えないように制御する処理である。或いは、設備１０の自動制御とは、消費電力の合計値が所定閾値（目標値）を超えないように設備１０の消費電力を自動的に制御する処理である。ここで、自動制御は、複数の設備１０のそれぞれに対して、前記複数の設備とは異なる装置（例えば、ローカル電力管理装置３０又はサーバ電力管理装置４０）から運転モードを強制的に変更する強制制御の一例である。

センサ２０は、設備１０の管理に必要な情報を検出する。例えば、センサ２０は、設備１０の消費電力を検出する電力センサである。また、設備１０が空調設備である場合には、センサ２０は、空調設備が設けられる空間（エリア）又は施設の外気の温度を検出する温度センサ、空調設備が設けられる空間（エリア）又は施設の外気の湿度を検出する湿度センサである。設備１０が照明設備である場合には、センサ２０は、照明設備が設けられる空間（エリア）の照度を検出する照度センサである。設備１０が冷ケース設備である場合には、センサ２０は、冷ケース設備内の温度を検出する温度センサである。例えば、センサ２０Ａは、施設Ａに設けられており、センサ２０Ｂは、施設Ｂに設けられる。

ローカル電力管理装置３０は、ＬＡＮ８０によって接続される設備１０を管理する。具体的には、ローカル電力管理装置３０は、ＬＡＮ８０によって設備１０及びセンサ２０に接続されており、センサ２０によって検出される情報に基づいて、設備１０の消費電力を管理する。例えば、ローカル電力管理装置３０Ａは、施設Ａに設けられており、ＬＡＮ８０Ａによって接続される設備１０Ａを管理する。ローカル電力管理装置３０Ｂは、施設Ｂに設けられており、ＬＡＮ８０Ｂによって接続される設備１０Ｂを管理する。

第１実施形態において、ローカル電力管理装置３０は、サーバ電力管理装置４０から受信する制御信号に応じて、設備１０の動作パターンを制御する。

サーバ電力管理装置４０は、ＷＡＮ９０を介して各ローカル電力管理装置３０と接続されており、各ローカル電力管理装置３０を介して、設備１０の消費電力を管理する。詳細には、サーバ電力管理装置４０は、互いに連携する複数の設備１０を管理する。サーバ電力管理装置４０は、複数の設備１０のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように複数の設備１０を制御する動作パターン（以下、第１動作パターン）の適用を複数の設備１０に指示する。

ここで、互いに連携する複数の設備１０とは、例えば、同一の施設に設けられており、所定エリアの室温を調節する空調設備である。或いは、互いに連携する複数の設備１０とは、例えば、同一の売り場に設けられており、所定エリアのケース内温度を調節する冷ケース設備である。

また、所望の動作結果とは、ユーザ等が予め設定する結果である。例えば、設備１０が空調設備であるケースを例に挙げると、所望の動作結果は、複数の空調設備によって室温を所望の温度に近づけることである。或いは、設備１０が冷ケース設備であるケースを例に挙げると、所望の動作結果とは、複数の冷ケース設備においてケース内温度を所望の温度に近づけることである。

設備管理装置５０は、設備１０の保守情報を管理する。保守情報は、設備１０の交換又は設備１０の補修等の保守の履歴である。或いは、設備１０の交換又は設備１０の補修等の保守の計画である。保守情報は、設備１０の保守を担当する保守業者によって登録される。言い換えると、設備管理装置５０は、設備１０が導入されたタイミングから経過した期間を示す導入期間情報、又は、設備１０の補修の履歴を示す補修情報を管理する。

（エネルギー管理装置）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理装置について説明する。図２は、第１実施形態に係るサーバ電力管理装置４０を示す図である。第１実施形態において、サーバ電力管理装置４０は、エネルギー管理装置の一例である。

図２に示すように、サーバ電力管理装置４０は、通信部４１と、格納部４２と、制御部４３とを有する。

通信部４１は、ＷＡＮ９０を介して通信を行う通信モジュールである。通信部４１は、ローカル電力管理装置３０から、設備１０の動作状態及びセンサ２０によって検出された情報を受信する。通信部４１は、ローカル電力管理装置３０に対して、設備１０の動作を制御するための制御信号を送信する。

格納部４２は、ローカル電力管理装置３０から受信する情報を格納する。例えば、格納部４２は、設備１０の消費電力を累積的に格納する。或いは、格納部４２は、設備１０に対する制御履歴（制御信号の履歴等）を格納する。

制御部４３は、サーバ電力管理装置４０を管理する。例えば、制御部４３は、複数の設備１０のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように複数の設備１０を制御する動作パターンの適用を複数の設備１０に指示する。具体的には、制御部４３は、動作パターンを示す制御信号の送信を通信部４１に指示することによって、第１動作パターンの適用を複数の設備１０に指示する。

第１実施形態において、制御部４３は、設備１０が故障する故障リスクに応じて、動作パターンを決定する。動作パターンにおいて、故障リスクとして第１故障リスクを有する設備１０の負荷は、故障リスクとして第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備１０の負荷よりも小さい。

第１に、制御部４３は、設備１０が導入されたタイミングから経過した期間（以下、設置期間）を示す導入期間情報、又は、設備１０の補修の履歴を示す補修情報に基づいて、故障リスクを判定することが好ましい。導入期間情報及び補修情報は、設備管理装置５０に登録されており、設備管理装置５０から取得することができる。

詳細には、制御部４３は、設置期間が長いほど、故障リスクが高いと判定する。制御部４３は、補修の種類によって定まる故障への影響度が高いほど、故障リスクが高いと判定する。故障への影響度は、保守業者によって登録されることが好ましい。或いは、故障への影響度は、補修の種類に応じて予め定められていてもよい。

第２に、制御部４３は、強制制御の累積回数、強制制御の累積期間、又は、強制制御の種類に基づいて、故障リスクを判定する。強制制御は、複数の設備１０とは異なる装置から運転モードを強制的に変更する制御である。強制制御の一例としては、上述したように、自動制御が挙げられる。強制制御の履歴は、例えば、格納部４２に格納される制御履歴から抽出可能である。

制御部４３は、強制制御の累積回数が多いほど、故障リスクが高いと判定する。制御部４３は、強制制御の累積期間が長いほど、故障リスクが高いと判定する。制御部４３は、強制制御の種類によって定まる故障への影響度が高いほど、故障リスクが高いと判定する。故障への影響度は、強制制御の種類に応じて予め定められていてもよい。

例えば、設備１０が空調設備であるケースにおいて、強制制御は、室内機及び室外機の双方が同期するように、設定温度の変更を強制的に指示する制御（以下、第１制御）である。第１制御は、空調設備に付随するリモートコントローラ等に介入する制御であってもよい。或いは、強制制御は、室内機に対して何も指示せずに、室外機のみに対して所定動作（例えば、停止等）を強制的に指示する制御（以下、第２制御）である。或いは、強制制御は、空調設備に対する電力の供給を強制的に停止する制御（以下、第３制御）である。このようなケースにおいて、第３制御に伴う故障への影響度は、第２制御に伴う故障への影響度よりも高く、第２制御に伴う故障への影響度は、第１制御に伴う故障への影響度よりも高い。

第３に、制御部４３は、補修の履歴と強制制御の履歴との対応関係に基づいて、強制制御に起因する故障リスクを判定してもよい。具体的には、強制制御の結果として補修が必要になる等の因果関係がある場合において、制御部４３は、このような因果関係が生じる回数が多いほど、強制制御に起因する故障リスクが高いと判定する。

第１実施形態において、制御部４３は、導入期間情報、補修情報、強制制御の累積回数、強制制御の累積期間及び強制制御の種類の中から選択された１以上のパラメータに基づいて、故障リスクを判定すればよいことに留意すべきである。

（設備管理装置）
以下において、第１実施形態に係る設備管理装置について説明する。図３は、第１実施形態に係る設備管理装置５０を示す図である。

図３に示すように、設備管理装置５０は、通信部５１と、格納部５２と、制御部５３とを有する。

通信部５１は、ＷＡＮ９０を介して通信を行う通信モジュールである。通信部５１は、保守業者の端末から保守情報を受信する。

格納部５２は、保守情報を格納する。保守情報は、設備１０の保守を担当する保守業者によって登録される。保守情報は、設備１０の交換又は設備１０の補修等の保守の履歴である。或いは、設備１０の交換又は設備１０の補修等の保守の計画である。言い換えると、設備管理装置５０は、設備１０が導入されたタイミングから経過した期間を示す導入期間情報、又は、設備１０の補修の履歴を示す補修情報を管理する。

例えば、格納部５２は、図４に示す情報を格納する。図４に示すように、格納部５２は、異常の原因（「依頼タイトル」欄を参照）を含めて、補修の履歴を格納する。異常の原因としては、例えば、「冷却不良が発生」（図４に示すＡ−１）、「ホースから水漏れが発生」及び「フィルター交換メッセージ」（図４に示すＢ）、「室外機エラー表示」（図４に示すＡ−２）等が挙げられる。

このようなケースにおいて、異常の原因Ａ−１及びＡ−２は、強制制御の結果として生じる異常である可能性が高い。従って、上述したサーバ電力管理装置４０（制御部４３）は、異常の原因Ａ−１及びＡ−２の発生日時と強制制御の実行日時との対応関係との相関関係に基づいて、強制制御に起因する故障リスクを判定することが好ましい。

一方で、異常の原因Ｂは、強制制御の結果として生じる異常である可能性が低い。従って、上述したサーバ電力管理装置４０（制御部４３）は、強制制御に起因する故障リスクを判定しなくてもよい。

制御部５３は、設備管理装置５０を制御する。具体的には、制御部５３は、サーバ電力管理装置４０から保守情報の送信を要求された場合に、保守情報の送信を通信部５１に指示する。

（動作パターン）
以下において、第１実施形態に係る動作パターンについて説明する。図５〜図６は、第１実施形態に係る動作パターンを説明するための図である。図５〜図６では、グループに属する複数の設備１０を順にオンにする制御（輪番制御）が適用されるケースについて考える。また、設備１０として空調設備を例示に挙げて説明する。

（動作パターンＡ）
動作パターンＡでは、空調設備＃１〜空調設備＃３の輪番制御について例示する。空調設備＃１〜空調設備＃３の故障リスクは同程度である。動作パターンＡの輪番制御において、各空調設備をオンにする期間について、図５を参照しながら説明する。動作パターンＡにおいて、サーバ電力管理装置４０は、図５に示すように、空調設備＃１〜空調設備＃３のいずれかの空調がオンになるように、空調設備＃１〜空調設備＃３をオンにする期間を設定する。ここで、各空調設備をオンにする期間は、互いに同程度である。

（動作パターンＢ）
動作パターンＢでは、空調設備＃１〜空調設備＃３の輪番制御について例示する。空調設備＃２及び空調設備＃３の故障リスクは同程度であるが、空調設備＃１の故障リスクは、空調設備＃２及び空調設備＃３の故障リスクよりも高い。動作パターンＢの輪番制御において、各空調設備をオンにする期間について、図６を参照しながら説明する。動作パターンＢにおいて、サーバ電力管理装置４０は、図６に示すように、空調設備＃１〜空調設備＃３のいずれかの空調がオンになるように、空調設備＃１〜空調設備＃３をオンにする期間を設定する。ここで、空調設備＃２及び空調設備＃３をオンにする期間は互いに同程度である。一方で、空調設備＃１をオンにする期間は、空調設備＃２及び空調設備＃３をオンにする期間よりも短い。

言い換えると、動作パターンＢにおいて、空調設備＃１（故障リスクとして第１故障リスクを有する設備１０）の負荷は、空調設備＃２及び空調設備＃３（故障リスクとして第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備１０）の負荷よりも小さい。

図６では、故障リスクが高い空調設備＃１をオンにする期間を短縮するが、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、空調設備＃１をオンにする回数が、空調設備＃２及び空調設備＃３をオンにする回数よりも少なくてもよい。或いは、各空調設備が冷房として機能する場合に、空調設備＃１の設定温度が、空調設備＃２及び空調設備＃３の設定温度よりも高くてもよい。一方で、各空調設備が暖房として機能する場合に、空調設備＃１の設定温度が、空調設備＃２及び空調設備＃３の設定温度よりも低くてもよい。

（エネルギー管理方法）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理方法について説明する。図７は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示す図である。ここで、図７は、サーバ電力管理装置４０の処理を示すフロー図である。

図７に示すように、ステップＳ１０において、サーバ電力管理装置４０は、設備管理装置５０から保守情報を読み出す。

ステップＳ２０において、サーバ電力管理装置４０は、格納部４２から制御履歴を読み出す。

ステップＳ３０において、サーバ電力管理装置４０は、保守情報又は制御履歴に基づいて、設備１０が故障する故障リスクを判定する。故障リスクは、上述したように、導入期間情報、補修情報、強制制御の累積回数、強制制御の累積期間及び強制制御の種類の中から選択された１以上のパラメータに基づいて、故障リスクを判定されればよい。従って、保守情報を用いない場合には、ステップＳ１０の処理は省略可能であり、制御履歴を用いない場合には、ステップＳ２０の処理は省略可能である。

ステップＳ４０において、サーバ電力管理装置４０は、設備１０が故障する故障リスクに応じて、動作パターンを決定する。動作パターンにおいて、故障リスクとして第１故障リスクを有する設備１０の負荷は、故障リスクとして第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備１０の負荷よりも小さい。

以上説明したように、第１実施形態では、サーバ電力管理装置４０は、複数の設備１０のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るための動作パターンとして、第１故障リスクを有する設備１０の負荷が第２故障リスクを有する設備１０の負荷よりも小さい動作パターンの適用を指示する。これによって、複数の設備１０のそれぞれが互いに連携している場合において、設備の故障を誘発する可能性を低減することができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、サーバ電力管理装置４０が複数のローカル電力管理装置３０を集中的に管理するケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、各ローカル電力管理装置３０は、自立分散的に、複数の設備１０に適用する動作パターンを指示してもよい。

実施形態では、空調設備の動作パターンの変更について主として説明したが、実施形態は、これに限定されるものではない。上述した動作パターンの指示は、冷ケース設備等に適用されてもよい。

１０…設備、２０…センサ、３０…ローカル電力管理装置、４０…サーバ電力管理装置、４１…通信部、４２…格納部、４３…制御部、５０…設備管理装置、５１…通信部、５２…格納部、５３…制御部、８０…ＬＡＮ、９０…ＷＡＮ

Claims (4)

1. 互いに連携する複数の設備を管理するエネルギー管理装置であって、
   前記複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように前記複数の設備を制御する動作パターンの適用を前記複数の設備に指示する制御部を備え、
   前記制御部は、設備の補修の履歴を示す補修情報に基づいて設備が故障する故障リスクを判定し、判定された故障リスクに応じて前記動作パターンを決定しており、
   前記動作パターンにおいて、前記故障リスクとして第１故障リスクを有する設備の負荷は、前記故障リスクとして前記第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さいことを特徴とするエネルギー管理装置。
2. 前記制御部は、設備が導入されたタイミングから経過した期間を示す導入期間情報に基づいて、前記故障リスクを判定することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理装置。
3. 前記複数の設備のそれぞれに対して、前記複数の設備とは異なる装置から運転モードを強制的に変更する強制制御を適用することが可能であり、
   前記制御部は、前記強制制御の累積回数、前記強制制御の累積期間、又は、前記強制制御の種類に基づいて、前記故障リスクを判定することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理装置。
4. 互いに連携する複数の設備を管理するエネルギー管理方法であって、
   前記複数の設備のそれぞれの連携によって所望の動作結果を得るように前記複数の設備を制御する動作パターンを適用するステップと、
   設備の補修の履歴を示す補修情報に基づいて設備が故障する故障リスクを判定し、判定された故障リスクに応じて前記動作パターンを決定するステップとを備え、
   前記動作パターンにおいて、前記故障リスクとして第１故障リスクを有する設備の負荷は、前記故障リスクとして前記第１故障リスクよりも低い第２故障リスクを有する設備の負荷よりも小さいことを特徴とするエネルギー管理方法。

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