JP6617478B2 - 熱源機器の機器特性モデルを生成する方法及びシステム、及びプログラム - Google Patents
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Description
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する入出力特性取得部と、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成するモデル生成部とを含み、
該モデル生成部は、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成装置である。
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する第1ステップと、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成する第2ステップとを含み、
該第2ステップは、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成方法である。
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する入出力特性取得部と、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成するモデル生成部とを含み、
該モデル生成部は、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成ソフトウェアプログラムである。
Prec(t)=Precl(t)+Precre(t) (1)
PEG(t)=PEGl(t)+PEGER(t) (2)
FS(t)=FSEGE(t)+FSEXH(t)+FSGAB(t) (3)
Precl(t)+Precre(t)+PEGl(t)+PEGER(t)=Pd(t) (4)
HcERU(t)+HcEXH(t)+HcGAB(t)=Hd(t) (5)
を満たす必要がある。
Din(t)=hout(t)×ρout×VV(t) (6)
により求めることができる。
Dout(t)=hin(t)×ρin×VV(t) (7)
により求めることができる。
VQ(t)=Din(t)−Dout(t) (8)
により求めることができる。
Hd *(t)=k0+k1・θout(t)+k2・humout(t)+k3・NP(t)+VQ(t) (9)
によって表される。ここで、k0は定数であり、k1、k2、及びk3は回帰係数である。パラメータ推計部408は、変量のセットΩ1=[θout(t),humout(t),NP(t),VQ(t)]の多数のサンプルを使用して、定数k0及び回帰係数k1、k2、及びk3の推計を行い、推計処理は、一般的な回帰分析の手法により行われる。代替的に、推計処理は、LMSアルゴリズムを用いて適応的に行われてもよい。
T*(i,t)=l0+l1・θ* out(t)+l2・θout(t−1)+l3・T(i,t−1)+l4・(Hd(i,t−1)−Hd(i,t−2)) (i=1,…、m) (10)
で表される。
・ COP(i,17,x(i,t))=a0(i,17)+a1(i,17)・x(i,t)+a2(i,17)・{x(i,t)}2+a3(i,17)・{x(i,t)}3
・ COP(i,20,x(i,t))=a0(i,20)+a1(i,20)・x(i,t)+a2(i,20)・{x(i,t)}2+a3(i,20)・{x(i,t)}3
・ COP(i,24,x(i,t))=a0(i,24)+a1(i,24)・x(i,t)+a2(i,24)・{x(i,t)}2+a3(i,24)・{x(i,t)}3
・ COP(i,28,x(i,t))=a0(i,28)+a1(i,28)・x(i,t)+a2(i,28)・{x(i,t)}2+a3(i,28)・{x(i,t)}3
・ COP(i,32,x(i,t))=a0(i,32)+a1(i,32)・x(i,t)+a2(i,32)・{x(i,t)}2+a3(i,32)・{x(i,t)}3
として求めることができる。冷却水温T=17℃、20℃、24℃、28℃、32℃についての関数を決定する際に、1組のパラメータA=[a0,a1,a2,a3]が得られるが、このパラメータAは、冷却水温T=17℃、20℃、24℃、28℃、32℃ごとに得られる。機器特性モデル化ブロック212は、例えば、スプライン補間法を使用して、このパラメータAを、T(i,t)の関数として、
・ a0(i,T(i,t))=α0+α1・T(i,t)+α2・{T(i,t)}2+α3・{T(i,t)}3 (11a)
・ a1(i,T(i,t))=β0+β1・T(i,t)+β2・{T(i,t)}2+β3・{T(i,t)}3 (11b)
・ a2(i,T(i,t))=γ0+γ1・T(i,t)+γ2・{T(i,t)}2+γ3・{T(i,t)}3 (11c)
・ a3(i,T(i,t))=δ0+δ1・T(i,t)+δ2・{T(i,t)}2+δ3・{T(i,t)}3 (11d)
のように求める。
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))+a1(i,T(i,t))・x(i,t)+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)}2+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)}3 (12)
for (i,t) (i=1,…,m),(t=1,…,n)
として求める。
を求めることと同じである。
電動冷凍機(ERU)108は、機器諸元入力部402、機器諸元格納部1404、負荷率計算部1406、熱量設定部1408、機器特性データ入力部1410、機器特性データ格納部1412、機器特性モデル生成部1414、冷却水温入力部1416、冷却水温格納部1418、COP計算部1420、所要燃料計算部1422、コスト計算部1424、計算結果格納部1426、補機類稼働判定部1428を含む。
HcEXH(j,t)=g(FSEXH(j,t),HhEG(j,t),x(gd) EXH(j、t),COP(exh),COP(gd)) (15)
で表される。
p(j,t)=[prec(j,t),pGE(j,t),hEXH(j,t),hERU(j,t),hGAB(j,t)] (16)
と表される。運転パターンp(j,t)の各値が実数かつ連続値となるのは、本発明の運転計画最適化システムが、各熱源機器の負荷率x(i,t)に基づいてコストを評価することと密接な関連性がある。
Prec(j,t)=Precl(j,t)+Precre(j,t)+PrecP(j、t) (1)´
PEG(j,t)=PEGl(j,t)+PEGER(j,t)+PEGP(j,t) (2)´
FS(j,t)=FSEGE(j,t)+FSEXH(j,t)+FSGAB(j,t) (3)´
Precl(j,t)+Precre(j,t)+PEGl(j,t)+PEGER(j,t)+PP(j、t)=Pd(t) (4)´
HcERU(j,t)+HcEXH(j,t)+HcGAB(j,t)=Hd(j,t) (5)´
HcEXH(j,t)=g(FSEXH(j,t),HhEG(j,t),x(gd) EXH(j、t),COP(exh),COP(gd)) (15)
他にも、熱源機器の各々の受電電力及び機器出力が0又は上下限値の範囲内にあること、CO2の排出量が上限値以下であること、及びガス消費量が下限値以上であることを含んでもよい。
Γcon=[θin(t),θout(t),humin(t),humout(t),NP(t),IV(t),VQ(t),θ* in(t),θ* out(t),hum* in(t),hum* out(t),NP*(t)VQ*(t)];
Γene=[Prec(t),Precl(t),Precre(t),PP(t),FS(t),FSEGE(t),FSEXH(t),FSGAB(t),PEG(t),PEGl(t),PEGER(t),HhEG(t),HhEG(t),HcERU(t),HcEXH(t),HcGAB(t),TEGE(t),x(i,t)(xEGE(t),xERU(t),xEXH(t),xGAB(t)),T(i,t)(TEGE(t),TERU(t),TEXH(t),TGAB(t)),Pd(t),Hd(t),P* d(t),H* d(t)]
となる。これを用いて目的関数Fob(j,t)を表すと、
Fob(j,t)=f(j,t,Γcon,Γene,COP(i,T(i),x(i))) (17)
となる。従って、単位時間tにおけるFob(j,t)の最適値をfopt(t)とすると、
となる。従って、熱源機器運転計画最適化ブロック216は、fopt(t)を求めるべく、各jについてf(j,t,Γcon,Γene,COP(i,T(i),x(i)))の値を計算する。
popt(t)=p(jopt(t),t) (19)
となるので、ステップS1632において、このjopt(t)とpopt(t)(単位時間tにおける最適な運転パターン)を格納する。なお、ここで、
である。
Ps=[popt(1),…,popt(n)] (20)
として求める。
102 受電設備
104 燃料供給設備
106 電気負荷(EL)
108 電動冷凍機(ERU)
110 発電設備(EGE)
112 排熱投入型吸収冷温水機(EXH)
114 ガス吸収式冷温水機(GAB)
116 空調負荷
200 最適化システム
202 電力需要予測ブロック
204 熱需要予測ブロック
206 外気冷房(ナイトパージ)ブロック
208 比エンタルピ予測ブロック
210 冷却水温予測ブロック
212 機器特性モデル化ブロック
214 需要計算ブロック
216 熱源機器運転計画最適化ブロック
218 実績データ入力ブロック
220 計画・予測データ入力ブロック
222 熱源機器・補機類諸元入力ブロック
224 熱源機器特性データ入力ブロック
226 運転計画作成諸元入力ブロック
228 運転計画出力ブロック
Claims (7)
- 冷却水を用いて動作する熱源機器の機器特性モデルを生成する装置であって、
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する入出力特性取得部と、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成するモデル生成部とを含み、
該モデル生成部は、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成装置。 - 請求項1に記載の熱源機器の機器特性モデル生成装置において、
該モデル生成部は、
該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとの該熱源機器の入出力特性を表す値を該入出力特性取得部から受け取り、該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとにパラメータの異なるセットを使用して、該熱源機器の入出力特性を表す値を、該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとの負荷率の連続的な関数として表す関数推定部と、
該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに異なる該パラメータのセットを該関数推定部から受け取り、該冷却水温値の各値ごとに異なる該パラメータのセットの中の各パラメータ値を冷却水温の連続的な関数として表すパラメータ推定部と、
該入出力特性を表す該冷却水温値の各値ごとの該負荷率の連続的な関数に関する情報を該関数推定部から、及び各パラメータ値を表す該冷却水温の連続的な関数に関する情報を該パラメータ推定部からそれぞれ受け取り、該冷却水温の連続的な関数として表した各パラメータ値を、該入出力特性を表す該冷却水温値の各値ごとの該負荷率の連続的な関数に適用することにより、該入出力特性を冷却水温及び負荷率の連続的な関数として表す関数モデル決定部とを含む、熱源機器の機器特性モデル生成装置。 - 請求項1に記載の熱源機器の機器特性モデル生成装置において、
該熱源機器は、電動冷凍機、排熱投入型吸収冷温水機、及びガス吸収式冷温水機を含む、熱源機器の機器特性モデル生成装置。 - 冷却水を用いて動作する熱源機器の機器特性モデルを生成する方法であって、
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する第1ステップと、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成する第2ステップとを含み、
該第2ステップは、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成方法。 - 請求項4に記載の熱源機器の機器特性モデル生成方法において、
該第2ステップは、
該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとにパラメータの異なるセットを使用して、該熱源機器の入出力特性を表す値を、該複数の離散的な冷却水温値の各値ごとの負荷率の連続的な関数として表すステップと、
該冷却水温値の各値ごとに異なる該パラメータのセットの中の各パラメータ値を冷却水温の連続的な関数として表すステップと、
該冷却水温の連続的な関数として表した各パラメータ値を、該入出力特性を表す該冷却水温値の各値ごとの該負荷率の連続的な関数に適用することにより、該入出力特性を冷却水温及び負荷率の連続的な関数として表すステップとを含む、熱源機器の機器特性モデル生成方法。 - 請求項4に記載の熱源機器の機器特性モデル生成方法において、
該熱源機器は、電動冷凍機、排熱投入型吸収冷温水機、及びガス吸収式冷温水機を含む、熱源機器の機器特性モデル生成方法。 - プロセッサとメモリとを含むコンピュータの該プロセッサ上で実行されたときに、該コンピュータを、冷却水を用いて動作する熱源機器の機器特性モデルを生成する装置として動作させるソフトウェアプログラムであって、該装置は、
該熱源機器について、複数の離散的な冷却水温値の各値ごとに複数の離散的な負荷率における該熱源機器の入出力特性を表す値として成績係数を取得する入出力特性取得部と、
該熱源機器の入出力特性を表す値を冷却水温及び負荷率の関数として表した、該熱源機器の機器特性モデルを生成するモデル生成部とを含み、
該モデル生成部は、
該熱源機器の識別番号をi、該熱源機器の成績係数をCOP、冷却水温をT、負荷率をx、回帰係数をa0、a1、a2、a3、とした場合に、t番目の単位時間において、該機器特性モデルが
COP(i,T(i,t),x(i,t))=a0(i,T(i,t))
+a1(i,T(i,t))・x(i,t)
+a2(i,T(i,t))・{x(i,t)} 2
+a3(i,T(i,t))・{x(i,t)} 3
a0(i,T(i,t))=α0
+α1・T(i,t)
+α2・{T(i,t)} 2
+α3・{T(i,t)} 3
a1(i,T(i,t))=β0
+β1・T(i,t)
+β2・{T(i,t)} 2
+β3・{T(i,t)} 3
a2(i,T(i,t))=γ0
+γ1・T(i,t)
+γ2・{T(i,t)} 2
+γ3・{T(i,t)} 3
a3(i,T(i,t))=δ0
+δ1・T(i,t)
+δ2・{T(i,t)} 2
+δ3・{T(i,t)} 3
で表されるように、係数α0、α1、α2、α3、β0、β1、β2、β3、γ0、γ1、γ2、γ3、δ0、δ1、δ2、δ3を求める、熱源機器の機器特性モデル生成ソフトウェアプログラム。
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