JPH0588715A

JPH0588715A - 熱源予測制御装置

Info

Publication number: JPH0588715A
Application number: JP3247334A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Iwasaki; 善彦岩崎; Yukihiro Shoda; 行宏正田; Masaki Obayashi; 正樹大林; Tetsuo Ishida; 哲郎石田; Shuichiro Kobayashi; 主一郎小林; Takashi Yamada; 隆山田; Takao Nosaka; 孝雄野坂; Osamu Takara; 理高良; Takuya Arakawa; 卓也荒川
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JP2909275B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、オペレータの負担を軽減して熱源の
安定供給および安全運転を確保し、緊急時に熱源の起動
および停止を適切に行なうことにある。【構成】蓄熱槽の温度分布、熱源機器の出入口温度、熱
供給系の流量および送還水温度の計測値を曜日毎に分類
して統計処理された実績値と気温等の気象情報とを情報
記憶部２４に記憶し、これらの記憶データに基づいて夜
間時間帯および翌日の熱負荷を負荷予測演算部２７によ
り予測し、この予測値をもとに蓄熱槽運用計画演算部２
９により夜間利用率の向上、ピークカット時間帯の運用
および熱回収運転による効率的な運用を行うための蓄熱
槽運用計画を決め、この運用計画値を目標として熱源機
器運転計画演算部３１により発停回数が少なく、蓄熱槽
の蓄熱が安定に推移することのできる熱源機器の運転計
画を立て、この運転計画に沿って熱源機器制御装置１１
により熱源機器の発停を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蓄熱槽を有する冷暖房熱
源プラントにおいて、特に蓄熱槽および熱源機器を効率
よく運転するための熱源予測制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱槽を有する冷暖房熱源プラントで
は、ヒートポンプ等の熱源機器によって温水、冷水を生
成してこれを蓄熱槽に蓄え、必要に応じて冷暖房機器等
の熱負荷機器に供給している。

【０００３】一般に、電気方式による冷暖房システムで
は夜間に電力から熱を生成して蓄熱し、昼間は蓄熱した
熱を放熱することにより、夜間電力を利用したピークカ
ットを行う等の効率のよい運転が行われている。即ち、
電力の平滑化、夜間シフト等の観点から適正な複数台の
熱源機器、蓄熱槽等を備えた冷暖房プラントの運転スケ
ジュールを計画し、また冷暖房システムの信頼性を上げ
る観点から熱の安定供給および熱源機器の安全運転を確
保する知的な運用がオペレータにより行われている。

【０００４】実際にはオペレータは過去の実測データや
経験的知識に基づいて熱負荷の予測を行ったり、常時蓄
熱状態や熱源運転状態を監視し、その状態変化に応じて
熱源運転スケジュールを調整し、さらに常時熱源の運転
状態を監視しながら異常運転にならないように熱源運転
の操作を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように熱源機器か
ら熱負荷に熱源を供給する従来の方式では、熱源運転ス
ケジュールの調整および安全運転の操作を行うための知
的作業が必要となるため、オペレータの介在が必要不可
欠である。しかし、近年では専門的なオペレータの数の
確保自体が難しく、且つ人件費が高騰してきているとい
う理由から、例えば夜間だけでも無人運転する必要が出
てきている。この場合、知的なオペレータの専門的知識
に基づいた総合的な自動化技術が必要になる。

【０００６】また、オペレータが確保されたとしても熱
源運転スケジュールの予測が外れることがあるにも拘ら
ず、そのことに対して迅速、且つ適切な対応ができない
場合があった。さらに、１人のオペレータで常時監視す
ることが難しいことから、複数人のオペレータが必要で
あり、しかも１人１人の監視および調整作業には長い経
験が必要となり、実際には複数人のオペレータの経験等
の違いから操作がまちまちとなり、効率化、安定供給の
両面での質が低下し、場合によってはオペレーションミ
スを起こしてしまう問題がある。

【０００７】本発明の目的は、オペレータによる熱負荷
予測のミスをなくして熱源の安定供給および安全運転を
確保し得ると共に、緊急時に熱源の起動および停止を適
切に行い得、且つ効率よく熱源機器、蓄熱槽の運転を自
動的に行うことができる熱源予測制御装置を提供するに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の目的を
達成するため、熱源機器によって冷水、温水を生産して
蓄熱槽に蓄え、必要に応じてこれを冷暖房機器等の熱負
荷機器に供給する熱供給系を有する冷暖房用蓄熱プラン
トの制御系において、前記蓄熱槽の温度分布、前記熱源
機器の出入口温度および前記熱供給系の流量および送還
水温度の計測値をそれぞれ入力する計測値入力手段と、
気温等の気象情報が入力可能な情報入力手段と、前記計
測値入力手段より入力されるデータを曜日毎に分類し平
均値演算やフィルタ演算を実行する統計処理演算手段
と、この統計処理演算手段により処理された温度、流量
の実績値および前記情報入力手段より入力される気象デ
ータを記憶する情報記憶手段と、この情報記憶手段に記
憶された温度、流量の実績値、気象情報および曜日の情
報に基づいて夜間時間帯および翌日の熱負荷を予測する
負荷予測演算手段と、この負荷予測演算手段より得られ
る負荷予測値から夜間利用率の向上、ピークカット時間
帯の運用および熱回収運転による効率的な運用を行うた
めの蓄熱槽運用計画を決定する蓄熱槽運用計画演算手段
と、この蓄熱槽運用計画演算手段より得られる運用計画
値を目標として発停回数が少なく、蓄熱槽の蓄熱が安定
に推移することのできる熱源機器の運転計画を立てる熱
源機器運転計画演算手段と、この熱源機器運転計画演算
手段により得られた熱源機器制御スケジュールを前記熱
源機器の発停を制御する熱源機器制御手段に出力する出
力手段とを備えている。

【０００９】また、本発明は上記構成に加えて前記計測
値入力手段より入力されるプロセス計測値を監視し、前
記熱源機器運転計画演算手段より得られる運転計画値と
比較してプロセスの効率運用および安定供給の程度を判
定する計画修正の要求が可能な監視手段と、この監視手
段により計画修正の要求があると必要分の熱源機器運転
計画を修正するか、または新たに熱源機器を発停して再
計画するかのいずれかにより計画を修正する熱源機器運
転計画修正演算手段とを設け、出力手段より熱源機器制
御スケジュールを前記熱源機器の発停を制御する熱源機
器制御手段に出力するようにしている。

【００１０】

【作用】このような構成の熱源機器制御装置にあって
は、負荷予測演算手段により定時に過去の熱負荷実績と
翌日の気象予報入力値に基づいて予定時間先の熱負荷が
予測されると、蓄熱槽運用計画演算手段ではこの熱負荷
予測値に基づいて蓄熱槽の容量と夜間移行率向上、ピー
クカット、冷温水安定蓄熱の方針により蓄熱槽の運用計
画を立て、さらに熱源機器運転計画演算手段によりこの
蓄熱槽の運用計画と熱源の定格能力をベースに効率化を
目的とした予定時間先の熱源運転計画を立てて出力手段
より熱源機器制御手段に熱源機器制御スケジュールを出
力することにより、熱源機器制御手段では制御条件が整
えば熱源機器の発停を制御することになり、効率的な熱
源制御の自動化を図ることが可能となる。

【００１１】また、上記熱源機器制御スケジュールに沿
って熱源機器が起動、停止されている間に、統計的な性
質上、大なり小なり予測誤差の蓄積により計画と実際に
ずれが生じるが、監視手段によりこのずれの度合いを監
視し、必要に応じて熱源機器運転計画修正演算手段によ
り計画を修正したり、アラームを出力したりすることに
より、安全運転を行うことができる。したがって、この
ような作用により夜間電力を利用してエネルギを蓄積す
ることにより、昼間の電力平準化運転が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図１は本発明による熱源予測制御装置の構
成例を示すものである。図１において、１はビルの地下
室等に設けられた蓄熱プラントで、この蓄熱プラント１
は空調や冷却、あるいは給湯等の熱負荷２に対して冷水
槽５および温水槽６より冷水や温水を冷水ヘッダ４ａ、
温水ヘッダ４ｂを介してポンプ３により供給し、熱併給
を行うものである。この場合、各供給系の往還水温度が
温度計９により計測され、送水流量は流量計１７により
計測される。また、冷水槽５および温水槽６の温度分布
は温度計９により計測され、さらに各熱源器の入口、出
口側の温度も温度計９により計測される。

【００１４】蓄熱プラント１には一般に複数の各種ヒー
トポンプ（熱源機器）７，８が設置されている。例え
ば、夏期においてヒートポンプ７は１０℃前後の水を５
℃程度の水にすることができる。また、熱回収型(DB)ヒ
ートポンプ８は５℃程度の水と４５℃程度の温水を同時
に作ることができる。従って、このとき出力される熱は
双方に利用することができるので、熱効率の良いものに
なし得る。

【００１５】これら各温度計９や流量計１７でそれぞれ
計測されたプロセス計測値１０は、熱源機器制御装置１
１に入力され、さらに熱源機器制御装置１１より制御信
号が伝送装置１２を介して熱源機器予測制御装置１３に
伝送される。

【００１６】この熱源機器制御装置１１は、詳細を後述
する熱源機器予測制御装置１３から伝送される熱源機器
制御スケジュール１４とプロセス計測値１０とに基づい
て熱源機器制御信号１５を決定し、制御を実行するもの
である。熱源機器予測制御装置１３は、ＣＲＴ１６と結
合し、且つ熱源機器制御装置１１と伝送装置１２により
結合され、その内部は次のように構成されている。

【００１７】この熱源機器予測制御装置１３は、熱源機
器制御装置１１より伝送装置１２を介して伝送されてく
るデータを入力する入力部２１、出力部３５と、ＣＲＴ
１６の入出力を処理するマンマシン入力部２５、マンマ
シン出力部３６を有し、各々の入出力を司っている。入
力部２５に入力されたデータはプロセスデータ記憶部２
２に記憶され、ＣＲＴ１６よりマンマシン入力部２５に
入力された負荷、気象データは負荷・気象データ記憶部
２４に記憶される。

【００１８】一方、熱負荷データ処理機能としては、エ
キスパートシステムを適用した負荷予測手段、運転計画
作成手段および運転計画監視手段とからなる。負荷予測
手段は、プロセスデータ記憶部２２に記憶されているプ
ロセスデータの内、送水流量と送還水温度を曜日毎に分
類して平均値演算やフィルタ演算により得られる実績値
を負荷データとして負荷・気象データ記憶部２４に記憶
する統計処理演算部２３、カレンダー２６および負荷・
気象データ記憶部２４に記憶されている負荷データおよ
び気象データと、カレンダー２６より入力されるその日
の曜日データとをもとに当日の熱負荷を予測する熱負荷
予測演算部２７から構成され、この熱負荷予測演算部２
７で予測された負荷予測値は負荷予測値記憶部２８に記
憶される。

【００１９】運転計画作成手段は、負荷予測値記憶部２
８に記憶されている負荷予測値と熱源機および蓄熱槽の
運用モードから熱生産能力、蓄熱能力を求めて蓄熱槽の
運用を計画し、これを運用計画記憶部３０に記憶する蓄
熱槽運用計画演算部２９と、前述の負荷予測値、運用計
画記憶部３０に記憶された蓄熱槽運用計画データをもと
に熱源機器の運転計画を立てるる熱源機器運転計画演算
部３１とから構成され、この熱源機器運転計画演算部３
１により立てられた運転計画データは運転計画データ記
憶部３２に記憶される。

【００２０】運転計画監視手段は、プロセスデータ記憶
部２２に記憶されているプロセスデータ、運用計画記憶
部３０に記憶されている蓄熱槽運用計画データ、運転計
画記憶部３１に記憶されている熱源機器運転計画データ
をもとにプラントの運転において不具合が発生しない
か、また今後発生する可能性がないかを判定する監視部
３３と、この監視部３３により熱の安定供給に不具合が
あると判定されると運転計画を修正する熱源機器運転計
画修正演算部３４とから構成されている。

【００２１】これら各演算部から出力されるデータとし
ては、負荷予測値、運用計画データ、運転計画データが
あるが、運転計画データと負荷予測値はＣＲＴ１６に出
力され、併せて運転計画データは熱源機器制御装置１１
に出力される。次に上記のように構成された熱源予測制
御装置の作用について述べる。

【００２２】まず、入力部２１よりプロセス計測値を入
力し、プロセスデータ記憶部２２に記憶する。この中
で、送水流量と送還水温度は統計処理演算部２３により
統計処理されて負荷・気象データ記憶部２４に記憶す
る。また、ＣＲＴ１６からマンマシン入力部２５により
入力された気象デーを併せて負荷・気象データ記憶部２
４に記憶する。

【００２３】このように各記憶部にデータが記憶される
と、負荷予測演算部２７、蓄熱槽運用計画演算部２９、
熱源機器運転計画演算部３１、監視部３３および熱源機
器運転計画修正演算部３４は、各データをもとに以下に
述べるような処理が実行される。（１）負荷予測演算部２７での処理１時間毎１日分の熱負荷データを曜日別、例えば休日
（ｗ＝１）、平日（ｗ＝２）、特殊日（ｗ＝３）別にフ
ァイルしておく。

【００２４】その日の曜日がカレンダー２６より入力さ
れると、その曜日の平均値パターンＹ_wが得られる。次
に前日、前々日の熱負荷実績Ｙ_w-1(k-1) ，Ｙ_w-2(k-
2) が得られたとし、例えば次のモデルを用いて当日の
熱負荷を予測する。Ｙ_w＝ａ1 ・（Ｙ_w-1(k-1) −Ｙw-1 ）＋ａ2 ・（Ｙ_w-2(k-2) −Ｙw-2) ＋……＋ｂΔＱ＋Ｙ_w ……（１）ここで、Ｙ_w(k) ：当日の熱負荷予測値［Gcal] ｛Δ
Ｑ：気温予測値［％］−平均気温［℃］｝、ａ1,ａ2,…
…ｂ：パラメータａ1,ａ2,……ｂはモデルのパラメータ
で、予め与えることも可能であり、実時間で逐次最小２
乗推定（カルマンフィルタ）することも可能である。

【００２５】結局当日の予測値Ｙ_w(k) ［Gcal] が得ら
れるので、その曜日ｗの時間毎熱負荷平均値ｙ_w(i)(i=
1 〜24) より、各時間帯の比で接分すると当日の１時間
毎２４時間分の予測値ｙ_w(k,i)(i=1 〜24) ［Gcal] が
得られる。このようにして得られた結果は負荷予測値記
憶部２８に記憶する。（２）蓄熱槽運用計画演算部２９での処理熱負荷予測値、熱源機および蓄熱槽の運用モード（冷水
／温水）から熱生産能力、蓄熱能力を求め、蓄熱槽の運
用を計画する。夜間電力の有効利用、電力ピークカット
を考慮して次の４つの時間帯を基本とし、各時間帯の開
始時刻直前に時間帯毎の運用指針を策定する。ａ．夜間(22:00〜8:00) ｂ．朝（8:00〜13:00)…夏 (8:00〜16:00)…冬ｃ．ピークカット（13:00 〜16:00)…夏 (16:00 〜18:00)…冬ｄ．夕方(16:00〜22:00)…夏 (18:00〜22:00)…冬蓄熱槽を効率よく運用し、安定に蓄熱するためにはイ．夜間電力利用効率向上ロ．従って、22:00 での残蓄熱量の低減（日中に使い切
る）ハ．ピークカットニ．冷温水管理、即ち冷温水同時生成時に冷水、温水の
量を蓄熱容量に応じて安全に蓄える。以上の主旨に従い、蓄熱槽運用計画演算部２９での処理
内容を図２に示す流れにより説明する。

【００２６】まず、ステップＳＴ１で初期化とデータの
読込みを行い、ステップＳＴ２で熱負荷予測値をもとに
熱源−蓄熱槽、接続関係、冷温水蓄熱容量、熱源生産能
力をパラメータとして演算を実行し、夜間蓄熱計画と残
熱量制御計画を立てる。

【００２７】例えば蓄熱推移が8:00に最大、22:00 に最
小となるように冷温水の蓄熱目標および各時間帯の蓄熱
・放熱主導運転指標を決定する。また、蓄熱推移が目標
を達成するために必要な熱生産目標を決定する。そし
て、これら冷温水蓄熱目標、冷温水熱生成目標、蓄熱・
放熱主導運転指標を出力する。

【００２８】ステップＳＴ３ではステップＳＴ２より出
力される熱生成目標、蓄熱目標を取込んで熱源生産能
力、冷温水蓄熱容量をパラメータとして演算を実行し、
冷温水管理計画を立てる。例えば熱回収運転を効率よく
行うために、冷専／温専／DB熱源の運転指標として冷温
水主導運転指標を決定する。＜ケースＡ＞冷水主導の場合対応可＜ケースＢ＞温水主導の場合（Ｂ−１）DBのみで運転可能対応可（Ｂ−２）温専が必要な場合温専有：対応可温専無：冷水余剰（アラーム）そして、これら熱源種別毎の熱生産目標、冷温水主導運
転指標を出力する。

【００２９】次にステップＳＴ４では熱負荷予測値をも
とに冷温水蓄熱容量、熱源熱生産能力、定時調整時間を
パラメータとして演算を実行し、定時調整契約、運転指
針を設定する。

【００３０】つまり、定時調整契約時の熱生産目標およ
び蓄熱目標を決定し、ステップＳＴ５にて定時調整時間
帯放熱目標、定時調整時間帯熱生産目標を蓄熱槽運用計
画として出力し、運用計画記憶部３０に記憶する。

【００３１】図８はこれまでに述べた蓄熱の考え方を時
間と蓄熱量との関係で示したものである。また、ステッ
プＳＴ３で述べた冷温水主導とは、図９に示すように8:
00において冷水は満蓄熱状態であるが、温水は満蓄熱状
態ではないような場合があり、どちらを優先させるかの
指標を示す。これは熱回収型ヒートポンプを用いて効率
を高めるためのテクニックとなる。図９の場合は冷水主
導のケースである。（３）熱源機器運転計画演算部３１での処理

【００３２】熱負荷予測値記憶部２８および運用計画記
憶部３０よりデータをそれぞれ取込んで演算を実行し、
その結果得られる蓄熱機器運転計画データを運転計画記
憶部３２に記憶する。この運転計画記憶部３２に記憶さ
れた蓄熱機器運転計画データは出力部３５によって熱源
機器制御装置１１に入力することのできる情報としての
熱源機器制御スケジュール１４に変換され、熱源機器制
御装置１１に伝送される。従って、熱源機器制御装置１
１ではこの熱源機器制御スケジュール１４に応じて熱源
機器を制御することになる。この場合、熱源機器の制御
タイミングは蓄熱槽運用計画の直後に立てるものとす
る。ここで、熱源機器運転計画演算部３１での処理は次
の通りである。

【００３３】まず、１時間毎先のＮ時間（ex．N=24) の
負荷予測値と計測値に基づいて予測した計画対象開始時
刻における予想蓄熱量を入力し、１時間毎の各種熱源機
の運転計画を立てる。続いてきめの細かいスケジュール
に修正する。

【００３４】いま、送水可能な蓄熱量Ｑは、蓄熱槽の温
度プロフィールから冷水蓄熱の場合は図１０に示すよう
に、区画ｉの温度θi[℃］、送水規定温度θSO[ ℃］、
還水規定温度θRO[ ℃］および区画ｉの容積Ｖi
[ｍ³ ］、蓄熱効率ηとし、またΣをi=j 〜kまでする
と、Ｑ＝Σ｛（θRO−θi)・Ｖi ・η｝＋（θRO−θSO）・（θSO−θk ／θk+1 −θk ）・Ｖk+1 ・η…（２） θk ≦θSO かつＱ_k+1＞Ｑ_so …（３）

【００３５】で求められる。ここで、（１）式の右辺の
第１項は蓄熱槽の温度が送水規定温度以下である部分の
熱量を、第２項は蓄熱槽の温度が送水規定温度を越える
部分の中で送水規定温度までの熱量を意味している。温
水蓄熱の場合は例えば自己回帰モデルで得られる。

【００３６】次に熱源機器運転計画演算部３１の処理内
容を図３に示す流れにより説明する。まず、ステップＳ
Ｔ６で初期化とデータの読込みを行い、ステップＳＴ７
で熱負荷予測値、蓄熱目標、蓄熱・放熱、主導運転指
標、冷温水主導運転指標をもとに熱源熱生産能力、冷温
水蓄熱容量、契約電力をパラメータとして演算を実行
し、１時間単位の熱源運転スケジュールを作成する。即
ち、冷温水蓄熱量、熱源能力、電力量を制約として熱源
の運転パターンをヒューリスティクスにより、１時間単
位の熱源運転スケージュールを発生させる。これらのス
ケジュールを平準化（ピークカット、定時調整契約
等）、連続運転（起動ロスの低減）、冷温水管理（DBの
効率的利用）に関して評価し、最も方針に適合するスケ
ジュールを選定する。そして、この熱源運転スケジュー
ル（１時間単位）を出力する。

【００３７】次にステップＳＴ８ではこの熱源運転スケ
ジュール（１時間単位）と蓄熱目標、熱負荷予測値をも
とに熱源熱生産能力、冷温水蓄熱容量、運転方案をパラ
メータとして演算を実行し、熱源運転スケジュールの修
正（５分単位）を行う。即ち、１時間単位の熱源運転ス
ケジュールで運転した時の予想蓄熱量を計算し、運用指
針で作成された蓄熱目標とのずれを、m 分単位の修正に
より吸収する。このとき、きめ細かいノウハウを用いて
スケジュールの短縮、延長、連続化を行う(ex.m=6)。そ
して、ステップＳＴ７にて熱源運転スケジュール（m 分
単位）を出力して運転記憶部３２に記憶する。

【００３８】ここで、図３に示す処理内容のうち、ステ
ップＳＴ７の詳細を示すと図４のフローチャートのよう
になる。図４において、ステップＳＴ７−１で時間帯の
初期設定を行い、ステップＳＴ７−２で継続を主とする
時間帯方針を初期時刻から実行し、運転の組合わせを設
定する。ステップＳＴ７−３では評価値を初期化してス
テップＳＴ７−４でヒューリスティクスな知識に基づい
て可能解を求め、熱源運転計画を発生させてステップＳ
Ｔ７−５に進み、可能解が得られない場合にはステップ
ＳＴ７−８に進む。ステップＳＴ７−５では熱源運転ス
ケジュールについて評価する。この場合の評価項として
は、（ａ）運転延べ時間が最小（ｂ）始動／停止回数が最小（ｃ）熱回収有効利用率が最大（冷暖同時起動ペナルテ
ィ）（ｄ）最小蓄熱量の運用保持をとり、それぞれ制約の形でε-constrain法により階層
化して評価する。

【００３９】このようにして評価された評価値はステッ
プＳＴ７−６により改善されたか否かが判定され、改善
されていればステップＳＴ７−７にて熱源運転計画を更
新してステップＳＴ７−８に進み、改善されていなけれ
ば直接ステップＳＴ７−８に進む。ステップＳＴ７−８
では熱源優先度をすべて評価した否かを判定し、全て評
価されていればステップＳＴ７−９に進み、全てが評価
されていなければ熱源優先度に基づいて組合わせを更新
してステップＳＴ７−４に戻る。

【００４０】ステップＳＴ７−９では全時間帯について
終了したか否かを判定し、終了していればステップＳＴ
７−１０にて熱源運転計画を設定し、全時間帯について
終了していなければ時間帯を更新してステップＳＴ７−
２に戻る。

【００４１】図５は図４のステップＳＴ７−４，熱源運
転計画の発生の流れをさらに詳細に示したものである。
図５において、熱源運転計画の発生が開始すると、ステ
ップＳＴ７−４ａにて時刻、蓄熱量、熱源のオン／オフ
を初期設定し、ステップＳＴ７−４ｂでその制約を評価
して実行可能であるかどうかを判定する。この場合、制
約の評価としては、（イ）蓄熱量の制約（ロ）22:00 の残蓄熱量の制約（ハ）消費電力の制約をもとに行なわれる。

【００４２】このステップＳＴ７−４ｂで実行可能でな
いと判定されると、ステップＳＴ７−４ｃにてヒュリス
ティクスに基いて熱源のオン／オフを設定し、ステップ
ＳＴ７−４ｄで再度ステップＳＴ７−４ｂと同様に実行
可能であるかどうかが判定される。このステップＳＴ７
−４ｄでも実行可能でないと判定された場合にはステッ
プＳＴ７−４ｅにより熱源のオン／オフの更新が終了し
たか否かを判定し、更新が終了していなければ熱源オン
／オフを更新してステップＳＴ７−４ｄに戻り、終了し
ていればステップＳＴ７−４ｆに進む。このステップＳ
Ｔ７−４ｆでは成否について判定し、否であればエラー
終了とし、成であればステップＳＴ７−４ｇにより全て
の時刻に対して終了したかどうかを判定し、終了してい
なければ時刻、蓄熱量を更新し、熱源のオン／オフを継
続させてステップＳＴ７−４ｂに戻る。

【００４３】上記ステップＳＴ７−４ｂおよびステップ
ＳＴ７−４ｄで実行可能であると判定された場合には、
直接ステップＳＴ７−４ｇにより全ての時刻に対して終
了したかどうかが判定される。（４）監視部３３での処理

【００４４】最新のプラント計測データと制御スケジュ
ールを入力し、プラントの運転において不具合が発生し
ていないか、又は今後発生する可能性がないかを負荷予
測値を参照しながら判定し、熱の安定供給に関する不具
合を検出した場合は計画修正を要求する。この機能は連
続的に監視するのが望ましいので、ｎ分周期（ex.n=1 o
r n=15)をタイミングとする。次に監視部３３の処理内
容を図６に示す流れにより説明する。

【００４５】図６において、ステップＳＴ１０は、夜間
蓄熱計画、残熱量制御計画、送水可能蓄熱量制御を行う
処理部で、残蓄熱量、熱負荷予測値、運転計画を入力デ
ータとし、冷温水蓄熱容量、熱源生産能力、蓄熱目標、
目標許容誤差をパラメータとして演算を実行する。即
ち、残蓄熱量、熱負荷予測値および現状の運転計画に基
く現在から22:00 時までの予想蓄熱量において、不具合
量（熱の過不足）の有無をチェックし、計画修正が必要
なとき、その要求を行う。また、蓄熱・放熱運転におい
て、毎正時の蓄熱量実績と計画蓄熱量との誤差が許容誤
差以上の時、メッセージを出力する。この処理部での出
力情報としては、不具合情報（冷温別）、不具合量、不
具合発生予想時刻、計画修正要求などである。

【００４６】また、ステップＳＴ１１は、熱源トリッ
プ、故障対応、熱源不動作対応を行うための処理部で、
熱源故障状況、熱源運転状態、運転計画を入力データと
して演算を実行する。即ち、計画運転実施中にトリップ
又は故障状態の熱源を検出した時に、メッセージ通知す
る。また、熱源の起動停止予定時刻を経過しているにも
かかわらず、その熱源が動作していない場合、メッセー
ジ通知する。これらの結果、蓄熱計画に影響を及ぼす場
合、計画修正を要求する。（５）熱源機器運転計画修正演算部３４での処理

【００４７】監視部３３により、熱負荷の変動および熱
源機器の状態変化により生じる熱供給のアンバランス状
の運転計画を修正する。特に新しい熱源機器の起動、停
止が必要な場合は（３）の運転計画と同じ処理を実行す
ることにより、計画を立て直す（再計画）。この熱源機
器運転計画修正演算部３４の動作タイミングは、監視部
３３からの修正要求時に始まる。次に熱源機器運転計画
修正演算部３４の処理内容を図７に示すフローチャート
により説明する。

【００４８】監視部３３から修正要求があると、まずス
テップＳＴ１２で初期化とデータの読込みを行う。この
データとしては過冷警告熱源、負荷立上り、遅れ時間、
蓄熱量、残熱量を取込み、熱源−蓄熱槽、接続関係、ク
ローズ系熱源、生産能力、蓄熱上下限値、残熱目標値を
パラメータとして演算を実行し、監視結果から現在のプ
ラントの不具合項目を判別する。そして、その判別結果
として過冷熱源番号、立上り遅れ負荷（冷・温水）、蓄
熱制御量、残熱量偏差が出力される。

【００４９】ステップＳＴ１３では、故障不動作熱源番
号、運転計画、熱負荷予測値を取込み、熱源熱生産能力
をパラメータとして演算を実行し、故障や不動作が検出
された場合にはその熱源の運転を全て取り消し、併せて
蓄熱予測量を計算し直す。そして、修正運転計画と蓄熱
予測量を出力して、ステップＳＴ１４で負荷立上り遅れ
に対応させてステップＳＴ１５に進む。

【００５０】ステップＳＴ１５では、運転計画、蓄熱予
測量、蓄熱目標、電力デマンド、熱負荷予測値、残熱量
偏差を取込み、熱源熱生産能力、熱源消費電力、蓄熱上
下限値をパラメータとして演算を実行する。即ち、蓄熱
目標が設定されている時刻における蓄熱予測量が許容誤
差以上に目標から外れることが予想されるときは、現状
の運転計画の起動・停止時刻を調整することにより修正
して修正運転計画、蓄熱予想量を出力し、ステップＳＴ
１６に進む。ステップＳＴ１６では、起動・停止時刻の
調整により異常量を解消したかどうかを判定し、現状の
起動・停止時刻の調整だけでは異常量が解消できないと
判定されたときは、ワーニングメッセージ（再計画要
求）を出力し、異常量が解消できると判定されると、ス
テップＳＴ１７に進む。

【００５１】ステップＳＴ１７では運転計画と現在時刻
から修正案を実際に適用し始めなければならない時刻が
現在時刻より２時間以内であるかどうかを判定し、２時
間以内であれば修正運転計画および蓄熱予想量を修正案
として出力し、そうでなければしばらく様子を見る旨の
ワーニングメッセージ(ex.l=3)を出力する。

【００５２】以上のように本実施例による熱源機器予測
装置１３において、負荷予測演算部２７、蓄熱槽運用計
画演算部２９、熱源機器運転計画演算部３１、監視部３
３および熱源機器運転計画修正演算部３４で演算処理し
て制御スケジュールを得、これを熱源機器制御装置１１
に伝送して蓄熱プラントを制御することにより、昼間の
熱負荷を見込んで夜間電力を利用した計画的な蓄熱が可
能となり、昼間の負荷ピークを計画的にカットすること
ができるようになる。また、計画的な運用の前提となる
負荷予測が誤差を持った場合でも安定供給制御を行うこ
とができ、自動制御が可能となる。

【００５３】また、監視部３３は蓄熱状態や熱負荷状態
を常時監視し、緊急の熱需要時に熱源を緊急起動させる
ことができ、オペレータの操作遅れによる熱供給の遅れ
を未然に回避することができる。

【００５４】さらに、熱源の運転状況も監視し、熱源に
とって危険なことが予想される場合や緊急の場合に熱源
停止によって熱源の破壊や故障を未然に防ぐことができ
る。また、熱安定供給の判断および熱源安全運転の判断
をエキスパートシステムの判断ルールに基いて行うた
め、経験不足のオペレータであっても熱源の運転管理を
容易に行うことができる。

【００５５】なお、上記実施例では熱負荷予測に気象予
報を入力した重回帰モデルを用いたが、自己回帰モデル
を利用することも可能である。この場合、気象データの
入力が不要となる。また、上記実施例ではエキスパート
システムを適用したが、簡単なプラントではロジックで
対応することも可能である。さらに、熱回収型ヒートポ
ンプのない場合や、その他本発明の主旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できるものである。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、オペ
レータの負担を軽減して熱源の安定供給および安全運転
を確保し得ると共に、緊急時に熱源の起動および停止を
適切に行い得、且つ効率よく熱源機器、蓄熱槽の運転を
自動的に行うことができる熱源予測制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱源予測制御装置の一実施例を示
す構成説明図。

【図２】同実施例における蓄熱槽運用計画演算部の処理
内容を示す流れ図。

【図３】同実施例における熱源機器運転計画演算部の処
理内容を示す説明図。

【図４】図３の熱源運転スケジュールの作成処理を示す
フローチャート。

【図５】図４の熱源運転計画処理を詳細に示すフローチ
ャート。

【図６】同実施例における監視部の処理内容を示す説明
図。

【図７】同実施例における熱源機器運転計画修正演算部
の処理内容を示す説明図。

【図８】蓄熱推移の一例を示すグラフ。

【図９】同じく蓄熱推移で冷温水のどちらを優先させる
かの指針を示すグラフ。

【図１０】送水可能蓄熱量の説明図。

【符号の説明】１……蓄熱プラント、２……熱負荷、３……ポンプ、４
ａ，４ｂ……温水、冷水ヘッダ、５……冷水槽、６……
温水槽、７……ヒートポンプ、８……熱回収型ヒートポ
ンプ、９……温度計、１１……熱源機器制御装置、１２
……伝送装置、１３……熱源機器予測制御装置、１６…
…ＣＲＴ、１７……流量計、２１……入力部、２３……
統計処理演算部、２５……マンマシン入力部、２６……
カレンダー、２７……負荷予測演算部、２９……蓄熱槽
運用計画演算部、３１……熱源機器運転計画演算部、３
３……監視部、３４……熱源機器運転計画修正演算部、
３５……出力部、３６……マンマシン出力部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大林正樹東京都千代田区内幸町一丁目１番３号東京電力株式会社内 (72)発明者石田哲郎東京都千代田区内幸町一丁目１番３号東京電力株式会社内 (72)発明者小林主一郎東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者山田隆愛知県名古屋市中村区名駅南一丁目24番30 号株式会社東芝中部支社内 (72)発明者野坂孝雄東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者高良理東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者荒川卓也東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源機器によって冷水、温水を生産して
蓄熱槽に蓄え、必要に応じてこれを冷暖房機器等の熱負
荷機器に供給する熱供給系を有する冷暖房用蓄熱プラン
トの制御系において、前記蓄熱槽の温度分布、前記熱源
機器の出入口温度および前記熱供給系の流量および送還
水温度の計測値をそれぞれ入力する計測値入力手段と、
気温等の気象情報が入力可能な情報入力手段と、前記計
測値入力手段より入力されるデータを曜日毎に分類し平
均値演算やフィルタ演算を実行する統計処理演算手段
と、この統計処理演算手段により処理された温度、流量
の実績値および前記情報入力手段より入力される気象デ
ータを記憶する情報記憶手段と、この情報記憶手段に記
憶された温度、流量の実績値、気象情報および曜日の情
報に基づいて夜間時間帯および翌日の熱負荷を予測する
負荷予測演算手段と、この負荷予測演算手段より得られ
る負荷予測値から夜間利用率の向上、ピークカット時間
帯の運用および熱回収運転による効率的な運用を行うた
めの蓄熱槽運用計画を決定する蓄熱槽運用計画演算手段
と、この蓄熱槽運用計画演算手段より得られる運用計画
値を目標として発停回数が少なく、蓄熱槽の蓄熱が安定
に推移することのできる熱源機器の運転計画を立てる熱
源機器運転計画演算手段と、この熱源機器運転計画演算
手段により得られた熱源機器制御スケジュールを前記熱
源機器の発停を制御する熱源機器制御手段に出力する出
力手段とを備えたことを特徴とする熱源予測制御装置。
【請求項２】熱源機器によって冷水、温水を生産して
蓄熱槽に蓄え、必要に応じてこれを冷暖房機器等の熱負
荷機器に供給する熱供給系を有する冷暖房用蓄熱プラン
トの制御系において、前記蓄熱槽の温度分布、前記熱源
機器の出入口温度および前記熱供給系の流量および送還
水温度の計測値をそれぞれ入力する計測値入力手段と、
気温等の気象情報が入力可能な情報入力手段と、前記計
測値入力手段および情報入力手段より入力される温度、
流量、気象データを記憶する情報記憶手段と、この情報
記憶手段に記憶されたデータを曜日毎に分類し平均値演
算やフィルタ演算を実行する統計処理演算手段と、この
統計処理演算手段で統計処理された実績値と前記情報記
憶手段に記憶された気象情報および曜日の情報に基づい
て夜間時間帯および翌日の熱負荷を予測する負荷予測演
算手段と、この負荷予測演算手段より得られる負荷予測
値から夜間利用率の向上、ピークカット時間帯の運用お
よび熱回収運転による効率的な運用を行うための蓄熱槽
運用計画を決定する蓄熱槽運用計画演算手段と、この蓄
熱槽運用計画演算手段より得られる運用計画値を目標と
して発停回数が少なく、蓄熱槽の蓄熱が安定に推移する
ことのできる熱源機器の運転計画を立てる熱源機器運転
計画演算手段と、前記計測値入力手段より入力されるプ
ロセス計測値を監視し、前記熱源機器運転計画演算手段
より得られる運転計画値と比較してプロセスの効率運用
および安定供給の程度を判定する計画修正の要求が可能
な監視手段と、この監視手段により計画修正の要求があ
ると必要分の熱源機器運転計画を修正するか、または新
たに熱源機器を発停して再計画するかのいずれかにより
計画を修正する熱源機器運転計画修正演算手段と、これ
らの演算手段により得られた熱源機器制御スケジュール
を前記熱源機器の発停を制御する熱源機器制御手段に出
力する出力手段とを備えたことを特徴とする熱源予測制
御装置。