JP6488701B2 - 給湯制御システム - Google Patents
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Description
≪実施形態1≫
図1に示すように、本実施形態1の給湯制御システム(40)は、所定の電力供給エリアである一棟の集合住宅(15)に設置されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する。この集合住宅(15)には、100戸の住戸(15a,15b,…)が設けられている。なお、一棟の集合住宅(15)に設けられる住戸(15a,15b,…)の数は、単なる一例である。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、集合住宅(15)の各住戸(15a,15b,…)に一台ずつ設置されている。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の詳細については、後述する。
集合住宅(15)の配電系統(20)について説明する。この配電系統(20)には、受変電設備(21)が設けられている。受変電設備(21)は、幹線(22)を介して商用電源(10)に接続され、支線(23)を介して各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)に接続されている。更に、受変電設備(21)は、太陽光発電設備(17)におけるパワーコンディショナ(17a)にも接続されている。太陽光発電設備(17)とは、再生可能エネルギーである太陽光を利用して発電を行う設備であって、太陽光発電パネルを備えた太陽光パネルユニット(図示せず)、発電された電力(直流電力)を交流電力に変換するパワーコンディショナ(17a)を含む。
給湯制御システム(40)には、集合住宅(15)の外部に設置された中央サーバ(41)と、集合住宅(15)に設置された基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)とが含まれる。基幹電力量計(42)は、1の集合住宅(15)に対応して一つだけ設置され、個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)に一つずつ設置されている。基幹電力量計(42)と各個別電力量計(43a,43b,…)は、インターネット等の通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。また、太陽光発電設備(17)のパワーコンディショナ(17a)及び各住戸(15a,15b,…)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)も、通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。
−構成−
図3に示すように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(70)と、貯湯タンク(75)とを備えている。
ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転中には、圧縮機(71)とポンプ(77)とが作動する。
給湯制御システム(40)の運転制御部(50)が行う制御動作について、図4〜図8を適宜参照しながら説明する。
記憶部(51)は、運転制御部(50)が制御動作を行う際に必要な各種データを記憶する。
消費電力量予測部(52)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の消費電力量の合計値Wo(n)を、現時点から24時間先の時点までの各評価時間帯(30分間)毎に予測する。つまり、例えば現在が0時数分前であったとすると、消費電力量予測部(52)は、当日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯の合計値Wo(n)を予測する。図4は、消費電力量予測部(52)が0時を基点として予測を行った結果を示すグラフである。
数式1は、過去の“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”を重回帰分析することによって得られた予測式である。数式1のa(n),b(n),c(n)は、各評価時間帯について予め定められた係数である。数式1のC(n)は、日特性(その日の特性)を示す値であり、例えば、“休日の前日”と“休日”と“平日の前日”とでは異なる値となる。数式1のN(n)は、切片である。
発電電力量予測部(53)は、現時点から24時間先の時点までの太陽光発電設備(17)による発電電力量を予測する。例えば、発電電力量予測部(52)は、当日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯に一棟の集合住宅(15)に供給される発電電力量を予測する。その予測結果を、第2予測値Z(n)と言う。
上記数式2において、X(n)は、予測される30分毎の日射量であり、Y(n)は、予測される30分毎の気温である。α(n),β(n),γ(n)は、過去の実際の発電電力量に基づき、各評価時間帯について予め定められた計数である。
上限電力量決定部(54)は、基準電力量である上限電力量(Wu)を決定する上限設定動作を行う。この上限電力量決定部(54)の動作は、消費電力量予測部(52)及び発電電力量予測部(53)の動作が終了した後に行われる。
沸き上げ台数決定部(55)は、消費電力量予測部(52)の第1予測値y(n)、発電電力量予測部(53)の第2予測値Z(n)、及び上限電力量決定部(54)が決定した上限電力量Wuを用いて、沸き上げ予定給湯器、つまりは沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する決定動作を行う。この沸き上げ台数決定部(55)の動作は、上述した消費電力量予測部(52)、発電電力量予測部(53)及び上限電力量決定部(54)の動作が終了した後に行われる。
蓄熱量算出部(56)は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を個別に算出する動作(蓄熱量算出動作)を行う。蓄熱量算出部(56)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値を取得し、取得した温度センサ(80〜85)の計測値に基づいて、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に蓄えられた温熱量を算出する。
蓄熱量算出部(56)は、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)について、それぞれの貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)を個別に算出する。
沸き上げ対象選定部(57)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ選定動作を行う。この沸き上げ対象選定部(57)の動作は、沸き上げ台数決定部(55)の動作と蓄熱量算出部(56)の動作とが終了した後に行われる。
運転指令部(58)は、沸き上げ対象選定部(57)により選定されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。上記の例の場合、運転指令部(58)は、選定された32台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、指令信号を出力する。運転指令部(58)が出力した指令信号は、通信回線(30)を通じて対象となるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)へ送られる。
本実施形態1では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の予測値(第1予測値y(n))、再生可能エネルギーに基づく発電電力量の予測値(第2予測値Z(n))、及び上限電力量Wuをパラメータとして、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の運転台数が決定される。これにより、不安定な再生可能エネルギーに基づく発電電力が商用電力と共に一棟の集合住宅(15)に供給される場合において、一棟の集合住宅(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、一棟の集合住宅(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。
集合住宅(15)への供給電力量が不足する事態が想定されると、電力会社は、集合住宅(15)全体の総電力使用量を制限する旨の要請(デマンドレスポンス)を報知する。そこで、本実施形態2に係る給湯制御システム(40)は、当該要請にも対応するべく、要求された電力の削減量を更に考慮して沸き上げ予定給湯器の台数を決定することで、電力会社からの要請に応じながら一日の消費電力量の変動をできるだけ少なくすることを実現する。
−構成−
本実施形態2に係る給湯制御システム(40)に含まれる中央サーバ(41)は、図9に示す運転制御部(50)を有する。運転制御部(50)は、上記実施形態1と同様の記憶部(51)、第1予測部に相当する消費電力量予測部(52)、第2予測部に相当する発電電力量予測部(53)、上限電力量決定部(54)、決定部に相当する沸き上げ台数決定部(55)、蓄熱量算出部(56)、沸き上げ対象選定部(57)及び運転指令部(58)に加えて、受信部に相当する通信部(59)も備えている。
通信部(59)が総電力使用量の制限要請を受信していない場合、運転制御部(50)は、上記実施形態1の<運転制御部の制御動作>にて説明した制御動作を行う。
上記実施形態2では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及び電気器具(65a,65b,…)の総電力使用量の制限要請を通信部(59)が受信した場合、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)、上限電力量Wu、及び制限要請にて指示されている総電力使用量の制限量D(n)をパラメータとして用いて、沸き上げ予定給湯器の台数が決定される。これにより、更に総電力使用量の制限量D(n)に応じて、一棟の集合住宅(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、一棟の集合住宅(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。
上記実施形態1,2については、以下のような構成としてもよい。
52 消費電力量予測部(第1予測部)
53 発電電力量予測部(第2予測部)
54 沸き上げ台数決定部(決定部)
59 通信部(受信部)
60a,60b,… ヒートポンプ給湯器
65a,65b,… 電気器具
75 貯湯タンク
Claims (1)
- 商用電力と再生可能エネルギーに基づく発電電力とが供給される所定の電力供給エリア(15)に設置されており各々が貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)、を制御する給湯制御システムであって、
上記電力供給エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を第1予測値として算出する第1予測部(52)と、
上記再生可能エネルギーに基づく発電電力量を第2予測値として算出する第2予測部(53)と、
上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及び上記電気器具(65a,65b,…)の総電力使用量の制限要請を受信可能な受信部(59)と、
上記受信部(59)が上記制限要請を受信した場合、上記第1予測値、上記第2予測値、基準電力量及び上記制限要請にて指示されている上記総電力使用量に基づいて、複数の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を行うヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)である沸き上げ予定給湯器の台数を決定する決定部(54)と、
を備え、
上記決定部(54)は、
上記第1予測値から上記第2予測値を減算し、
その減算結果に上記総電力使用量の制限量を加算し、
その加算結果と上記基準電力量との差に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定する
ことを特徴とする給湯制御システム。
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