JPWO2012169118A1 - ヒートポンプの運転方法及びヒートポンプシステム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に開示されている従来のヒートポンプ式給湯システムでは、常に変動する太陽光発電装置の電力と需要家の電力負荷とから算出される余剰電力を考慮して、ヒートポンプ給湯装置で消費する電力を決定していない。太陽光発電が普及し、多くの家庭で余剰電力が生まれ、逆潮電力が同時に発生すると、系統の電圧が上がり、系統が不安定になる。また、系統の下位側に位置する需要家では、系統の電圧が高い場合に逆潮できなくなり、発電力を出力抑制しなければならず、太陽光発電装置で発電した余剰電力を無駄にすることになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
次に、図17を参照して、本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ式給湯システムの動作を説明する。なお、図17は、図10の他の実施形態を示すフローチャートである。なお、実施の形態1との共通点の詳しい説明は省略し、実施の形態2に固有の点を中心に説明する。
201 ヒートポンプ
202 熱交換器
203 貯湯タンク
204,304 電力分配装置
205 第1の電力負荷
206 電力メーター
207 エネルギー供給業者
209,309 HP制御装置
209a,309a 情報取得部
209b,309b 電力情報蓄積部
209c,309c 運転制御部
210 太陽光発電装置
211 ヒートポンプ制御部
212 外気温度測定部
213 入水温度測定部
2000,3000 ヒートポンプ式給湯システム
Claims (22)
- 発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成するヒートポンプとを備えるシステムにおける前記ヒートポンプの運転方法であって、
前記発電装置で発電される発電電力、前記電力負荷で消費される負荷電力、及び前記発電電力と前記負荷電力との差分である余剰電力を、単位時間毎に取得する情報取得ステップと、
前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御ステップとを含み、
前記運転制御ステップでは、前記余剰電力が予め定められた閾値以上である状態が現在までの所定の時間継続している第1の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
ヒートポンプの運転方法。 - 前記情報取得ステップでは、さらに、前記ヒートポンプで生成された熱で加熱された湯を貯蔵している貯湯タンク内の熱量を単位時間毎に取得し、
前記運転制御ステップでは、前記第1の条件に加えて、さらに、直前に取得された前記貯湯タンク内の熱量が予め定められた上限値以下である第2の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
請求項1に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記運転制御ステップでは、前記第1及び第2の条件に加えて、さらに、直前に取得された前記貯湯タンク内の熱量が予め定められた下限値を上回る第3の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
請求項2に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記運転制御ステップでは、前記ヒートポンプで消費される電力が直前に取得された前記余剰電力に近づくように、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記システムは、熱を生成する前記ヒートポンプと、湯を貯蔵する貯湯タンクと、前記ヒートポンプで生成された熱で前記貯湯タンクに貯蔵されている湯を加熱する熱交換器とを備え、
前記運転制御ステップでは、さらに、
前記ヒートポンプ周辺の温度である外気温度と、前記貯湯タンクから前記熱交換器に流入する湯の温度である入水温度と、前記熱交換器から前記貯湯タンクに供給される湯の温度である沸き上げ温度とを取得し、
前記ヒートポンプの周辺が前記外気温度である場合において、前記ヒートポンプで前記単位時間毎の余剰電力に追従する電力を消費させて、前記入水温度の湯を前記沸き上げ温度まで上昇させるのに必要な前記ヒートポンプの制御パラメータを取得し、
算出された前記制御パラメータに従って、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項1〜4のいずれか1項に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記運転制御ステップでは、入力情報としての前記ヒートポンプの消費電力、前記外気温度、前記入水温度、及び前記沸き上げ温度と、前記入力情報の組み合わせに対応する前記制御パラメータとを保持する制御テーブルを参照し、前記入力情報に対応する前記制御パラメータを取得する
請求項5に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記制御テーブルには、前記入力情報の離散値が保持されており、
前記運転制御ステップでは、取得した前記入力情報の組み合わせが前記制御テーブルに保持されていない場合に、前記制御テーブルに保持されている複数の前記制御パラメータを前記入力情報の組み合わせで線形補完することによって、対応する前記制御パラメータを取得する
請求項6に記載のヒートポンプの運転方法。 - 前記運転制御ステップでは、前記第1、第2、及び第3の条件のうちの少なくとも1つを満たさない場合に、前記ヒートポンプの定格電力に相当する電力を消費するように、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項3に記載のヒートポンプの運転方法。 - 発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成するヒートポンプとを備えるシステムにおける前記ヒートポンプの運転方法であって、
前記発電装置で発電される発電電力、前記電力負荷で消費される負荷電力、前記発電電力と前記負荷電力との差分である余剰電力を取得する情報取得ステップと、
前記ヒートポンプが生熱するために消費する電力を消費電力指令値として前記ヒートポンプに送信し、前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御ステップとを含み、
前記運転制御ステップでは、
前記余剰電力が閾値以上である状態が一定時間以上継続している場合に、前記余剰電力に追従するように前記消費電力指令値を算出する
ヒートポンプの運転方法。 - 前記消費電力指令値を取得しない場合は、第1の制御テーブルにより制御パラメータを算出し、
前記消費電力指令値を取得した場合は、前記消費電力指令値を持つ第2の制御テーブルにより制御パラメータを算出する
請求項9に記載のヒートポンプの運転方法。 - 発電装置と、前記発電装置で発電された電力を用いて動作する電力負荷と、前記発電装置で発電された電力を用いて熱を生成するヒートポンプとを備えるヒートポンプシステムであって、
前記発電装置で発電される発電電力、前記電力負荷で消費される負荷電力、及び前記発電電力と前記負荷電力との差分である余剰電力を、単位時間毎に取得する情報取得部と、
前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、前記余剰電力が予め定められた閾値以上である状態が現在までの所定の時間継続している第1の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
ヒートポンプシステム。 - 前記情報取得部は、さらに、前記ヒートポンプで生成された熱で加熱された湯を貯蔵している貯湯タンク内の熱量を単位時間毎に取得し、
前記運転制御部は、前記第1の条件に加えて、さらに、直前に取得された前記貯湯タンク内の熱量が予め定められた上限値以下である第2の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
請求項11に記載のヒートポンプシステム。 - 前記運転制御部は、前記第1及び第2の条件に加えて、さらに、直前に取得された前記貯湯タンク内の熱量が予め定められた下限値を上回る第3の条件を満たす場合に、熱を生成するために前記ヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の前記余剰電力の増減に追従して増減させる
請求項12に記載のヒートポンプシステム。 - 前記運転制御部は、前記ヒートポンプで消費される電力が直前に取得された前記余剰電力に近づくように、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項11〜13のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム。 - 該ヒートポンプシステムは、熱を生成する前記ヒートポンプと、湯を貯蔵する貯湯タンクと、前記ヒートポンプで生成された熱で前記貯湯タンクに貯蔵されている湯を加熱する熱交換器とを備え、
前記運転制御部は、さらに、
前記ヒートポンプ周辺の温度である外気温度と、前記貯湯タンクから前記熱交換器に流入する湯の温度である入水温度と、前記熱交換器から前記貯湯タンクに供給される湯の温度である沸き上げ温度とを取得し、
前記ヒートポンプの周辺が前記外気温度である場合において、前記ヒートポンプで前記単位時間毎の余剰電力に追従する電力を消費させて、前記入水温度の湯を前記沸き上げ温度まで上昇させるのに必要な前記ヒートポンプの制御パラメータを取得し、
算出された前記制御パラメータに従って、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項11〜14のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム。 - 前記運転制御部は、入力情報としての前記ヒートポンプの消費電力、前記外気温度、前記入水温度、及び前記沸き上げ温度と、前記入力情報の組み合わせに対応する前記制御パラメータとを保持する制御テーブルを参照し、前記入力情報に対応する前記制御パラメータを取得する
請求項15に記載のヒートポンプシステム。 - 前記制御テーブルには、前記入力情報の離散値が保持されており、
前記運転制御部は、取得した前記入力情報の組み合わせが前記制御テーブルに保持されていない場合に、前記制御テーブルに保持されている複数の前記制御パラメータを前記入力情報の組み合わせで線形補完することによって、対応する前記制御パラメータを取得する
請求項16に記載のヒートポンプシステム。 - 前記運転制御部は、前記第1、第2、及び第3の条件のうちの少なくとも1つを満たさない場合に、前記ヒートポンプの定格電力に相当する電力を消費するように、前記ヒートポンプの運転を制御する
請求項13に記載のヒートポンプシステム。 - 該ヒートポンプシステムは、
前記ヒートポンプと、湯を貯蔵する貯湯タンクと、前記ヒートポンプで生成された熱で前記貯湯タンクに貯蔵されている湯を加熱する熱交換器と、ヒートポンプ制御部とを備えるヒートポンプ式給湯装置と、
前記情報取得部及び前記運転制御部を備え、前記ヒートポンプ式給湯装置とは別体として構成されるHP制御装置とを備える
請求項11〜18のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム。 - 発電装置で発電された電力を用いて熱を生成するヒートポンプと、前記ヒートポンプを制御するHP制御装置とを備えたヒートポンプシステムであって、
前記HP制御装置は、
前記発電装置で発電した発電電力と、負荷電力と、系統の状態とを取得する情報取得部と、
前記発電電力と前記負荷電力に基づいて算出される余剰電力から消費電力指令値を求める運転制御部と、を備え、
前記運転制御部は、
前記余剰電力が閾値以上である状態が一定時間以上継続している場合に、前記余剰電力に追従するように前記消費電力指令値を算出する
ヒートポンプシステム。 - 電力分配装置を備え、
前記電力分配装置は、前記HP制御装置の前記情報取得部に、前記負荷電力の情報及び前記発電電力の情報を送信する
請求項20に記載のヒートポンプシステム。 - 前記ヒートポンプと、HP制御部とを有するHP式給湯装置を備え、
前記HP制御部は、前記消費電力指令値に基づいて運転パラメータを算出する第1の制御テーブルと、定格運転に基づいて運転制御パラメータを算出する第2の制御テーブルとを有している
請求項20に記載のヒートポンプシステム。
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