TW201445846A - 電力管理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種對於負載設備之瞬間且急遽的消耗電力量變化可適當地應對，且可有效率地活用電力之電力管理裝置。因此，在管理由複數個負載設備(1)所構成之負載設備群的電力之電力管理裝置中，具備：檢測部(2)，係檢測關於複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；預測部(3)，係預測關於複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；運算部(4)，係對於複數個負載設備各者，運算由檢測部所檢測之檢測值與由預測部所預測之預測值的差分；控制部(5)，係根據由運算部所運算之差分的正負，輸出蓄電指令或放電指令；及蓄放電裝置(6)，係根據從控制部輸出之蓄電指令或放電指令，進行蓄電或放電。

Description

電力管理裝置

本發明係有關一種電力管理裝置。

在習知技術中已知有一種電力管理裝置，該電力管理裝置具備：電力消耗關連資訊取得部，係取得包含對監視對象之建物的需量控制有影響之事件資訊、在過去需量值超過契約容量時之環境資訊、氣象條件之預報資訊及電力限制資訊之電力消耗關連資訊；需量預測算出部，係根據在該電力消耗關連資訊取得部所取得之電力消耗關連資訊，算出需量預測資訊；及設備機器控制部，係根據由該需量預測算出部所算出之需量預測資訊，判定控制動作之設備機器，並將設備機器之控制內容傳送至其所連接之該建物的利用者查閱的大樓資訊管理伺服器。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開第2011-193639號公報

此處，在成為需量控制之對象的負載設備例如為熱 軋機器設備等工廠的設備機器時，會有因生產狀況的變化、操作中之異常發生、或由負載設備產生之再生電力等而使在負載設備的消耗電力瞬間急遽地變化的情形。

然而，在專利文獻1揭示之習知的電力管理設備中，完全未考慮到關於因生產狀況的變化、操作中之異常發生、或由負載設備產生之再生電力等所引起之負載設備的消耗電力在瞬間急遽變化的情形。特別是，操作時之異常發生等係難以在事前預測，而有需量預測與實際結果大幅乖離的可能性。而且，該需量預測相對於實際結果的乖離會成為原因，最後會有超過契約容量的疑慮。

此外，在為了防備負載設備的消耗電力於瞬間急遽之變化，而將安全限度取較大值而使契約容量的量增大的情形時，會有蒙受經濟上的不利，或招致能源利用效率之惡化的可能性。

本發明係為了解決此種課題而研創者，其可得到一種可適當地應對負載設備之瞬間且急遽的消耗電力量變化，且有效率地活用電力之電力管理裝置。

在本發明之電力管理裝置中，管理由複數個負載設備所構成之負載設備群的電力之電力管理裝置係構成為具備：檢測部，係檢測關於前述複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；預測部，係預測關於前述複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；運算部，係對於前述複數個負載設備各者，運算由前述檢測部所檢測之檢測值與由前述預測部所預測之預測值的差分； 控制部，係根據由前述運算部所運算之差分的正負，輸出蓄電指令或放電指令；及蓄放電裝置，係根據從前述控制部輸出之蓄電指令或放電指令，進行蓄電或放電。

在本發明之電力管理裝置中，能夠達成可適當地應對負載設備之瞬間且急遽的消耗電力量變化，且有效率地活用電力之效果。

1‧‧‧負載設備

2‧‧‧電力檢測部

3‧‧‧電力預測部

4‧‧‧差分運算部

5‧‧‧蓄放電裝置控制部

6‧‧‧蓄放電裝置

7‧‧‧記憶部

8‧‧‧顯示部

9‧‧‧學習功能部

10‧‧‧再熱爐

11‧‧‧再熱爐馬達

20‧‧‧粗滾軋機

21‧‧‧粗滾軋機馬達

22‧‧‧粗滾軋機驅動裝置

30‧‧‧剪切機

31‧‧‧剪切機馬達

40‧‧‧精滾軋機

41‧‧‧精滾軋機馬達

42‧‧‧精滾軋機驅動裝置

50‧‧‧盤捲機

51‧‧‧盤捲機馬達

60‧‧‧水槽

61‧‧‧泵

第1圖係為說明應用本發明實施形態1的電力管理裝置之熱軋機器設備的構成之圖。

第2圖係為示意性顯示本發明實施形態1的電力管理裝置之整體構成的方塊圖。

第3圖係為說明本發明實施形態1的電力管理裝置中之負載設備之消耗電力的實測值及預測值的差分與從蓄放電裝置控制部輸出之蓄電指令/放電指令之關係的圖。

第4圖係為說明本發明實施形態1的電力管理裝置之動作的圖。

依據附圖說明本發明。在各圖中，相同符號係顯示相同部分或相當部分，並適當簡化或省略其重複說明。

實施形態1

第1圖至第4圖係有關本發明之實施形態1，第1圖係為說明應用電力管理裝置之熱軋機器設備的構成之圖，第2圖係為示 意性顯示電力管理裝置之整體構成的方塊圖，第3圖係為說明電力管理裝置中之負載設備之消耗電力的實測值及預測值的差分與從蓄放電裝置控制部輸出之蓄電指令/放電指令之關係的圖，第4圖係為說明電力管理裝置之動作的圖。

在第1圖中，在抽出滾軋材之再熱爐10(Reheating Furnace：RF)的出口側，係配置有粗滾軋機20(Roughing Mills：RM)。在粗滾軋機20的出口側，係配置有剪切機30(Crop Shear：CS)。在剪切機30的出口側，係配置有精滾軋機40(Finishing Mills：FM)。而且，在精滾軋機40的出口側，係配置有盤捲機50(Down Coiler：CD)。

由再熱爐10所抽出之滾軋材，首先係藉由粗滾軋機20進行滾軋。以粗滾軋機20進行滾軋後，藉由剪切機30剪斷鋼板(滾軋材)的前端及尾端的廢料。接著，精滾軋機40將滾軋材滾軋至製品板厚。然後，盤捲機50將滾軋材捲繞為線圈狀。

再熱爐10係以再熱爐馬達11作為動力而予以驅動。粗滾軋機20的滾軋動作係以粗滾軋機馬達21作為動力源。粗滾軋機馬達21係藉由粗滾軋機驅動裝置來驅動。粗滾軋機驅動裝置係藉由對粗滾軋機馬達21調整所供應之電力，以控制粗滾軋機馬達21的動作。

剪切機30的動力源係為剪切機馬達31。精滾軋機40的滾軋動作係以精滾軋機馬達41作為動力源。精滾軋機馬達41係藉由精滾軋機驅動裝置42來驅動。精滾軋機驅動裝置42係藉由對精滾軋機馬達41調整所供應之電力，以控制精滾軋機馬達41的動作。

而且，盤捲機50的動力源係為盤捲機馬達51。另外，在以上的熱軋行程中，滾軋材係在重要部位適當地藉由冷卻裝置進行冷卻。為了對該冷卻裝置供應冷卻水，設置有水槽60及泵61。

在如以上構成之熱軋機器設備中，再熱爐馬達11、粗延壓機馬達21、剪切機馬達31、精延壓機馬達41、盤捲機馬達51及泵61，係為了進行機器設備的運轉而消耗電力的負載設備1。負載設備1設置有複數個。該等負載設備1係被劃分為由複數個負載設備1所構成的負載設備群。負載設備群亦可設置複數個。

具體而言，在第1圖中，再熱爐馬達11係設置有複數個。而且，該等複數個再熱爐馬達11係構成1個負載設備群。此外，複數個粗滾軋機馬達21係構成1個負載設備群。另外，複數個精滾軋機馬達41係構成1個負載設備群，複數個泵61也構成1個負載設備群。

管理對以如此方式設置之複數個負載設備1(負載設備群)供應之電力的電力管理裝置，係以第2圖所示之方式構成。在第2圖中，係藉由電力檢測部2來檢測複數個負載設備1各者之實際所消耗之電力的瞬間值。電力預測部3係對於複數個負載設備1之各者預測消耗電力的瞬間值。

藉由電力檢測部2所檢測之各負載設備1之消耗電力的瞬間值(實測值)，係輸入至差分運算部4。此外，藉由電力預測部3所預測之各負載設備1之消耗電力的瞬間值(預測值)，亦輸入至差分運算部4。差分運算部4係對負載設備1之各者，運算藉由電力檢測部2所檢測之實測值與藉由電力預測部3所預測 之預測值的差分。在此，差分運算部4係從電力預測部3所預測之預測值減去電力檢測部2所檢測之實測值，藉此運算差分值。亦即，對於負載設備1之各者，係為(差分值)=(預測值)-(實測值)。

藉由差分運算部4所運算之差分值，係輸入至蓄放電裝置控制部5。蓄放電裝置控制部5係為用以控制蓄放電裝置6的蓄電動作及放電動作者。蓄放電裝置6係由可蓄電且可放電之2次電池或電容所構成。蓄放電裝置6係設置於每個負載設備群。

此外，在應用本實施形態之電力管理裝置的設備(熱軋機器設備)，係具備有對負載設備1的各者供應電力之未圖式的電源裝置。各負載設備1係藉由從該電源裝置所供應之電力、及從設置於每個負載設備群之蓄放電裝置6所供應的電力而驅動。從電源裝置對某一個負載設備1所供應的電力量，係根據藉由電力預測部3對該負載設備1所預測之消耗電力的預測值來確保。

蓄放電裝置控制部5係根據藉由差分運算部4所運算之差分值，對蓄放電裝置6輸出蓄電指令或放電指令。蓄放電裝置6係根據來自蓄放電裝置控制部5的蓄電指令或放電指令，進行來自電源裝置之電力的蓄電、或對負載設備1之放電(電力供應)的任一者。具體而言，在蓄放電裝置控制部5中是否輸出蓄電指令及放電指令之任一者的判斷，係根據藉由差分運算部4所運算之差分值的正負來進行。

關於從該蓄放電裝置控制部5對蓄放電裝置6之指令、與藉由差分運算部4所運算之差分值的關係，係如第3圖所示。在藉由差分運算部4所運算之差分值為正的情況時，亦即， 在電力檢測部2之實測值比電力預測部3的預測值小的情況時，蓄放電裝置控制部5係對蓄放電裝置6輸出蓄電指令。反之，在藉由差分運算部4所運算之差分值為負的情況時，亦即，在電力檢測部2之實測值比電力預測部3的預測值大的情況時，蓄放電裝置控制部5係對蓄放電裝置6輸出放電指令。另外，在藉由差分運算部4所運算之差分值為0的情況時，亦即，在電力檢測部2的實測值與電力預測部3的預測值完全相等的情況時，蓄放電裝置控制部5皆不輸出蓄電指令或放電指令。

在此，如同前述，蓄放電裝置6係設置於每個負載設備群。因此，蓄放電裝置控制部5之蓄電指令或放電指令的輸出，亦以負載設備群為單位進行。亦即，蓄放電裝置控制部5係根據藉由差分運算部4所運算之差分值的每個負載設備群的總和，對該負載設備群的蓄放電裝置6輸出蓄電指令或放電指令。

具體而言，對於某個負載設備群，在藉由差分運算部4對屬於該負載設備群的每個負載設備1所運算的差分值的總和為正的情況時，蓄放電裝置控制部5係對該負載設備群的蓄放電裝置6輸出蓄電指令。此時，對於該負載設備群，來自電源裝置的電力係使用於屬於該負載設備群之各負載設備1的驅動與對該負載設備群之蓄放電裝置6的蓄電。

此外，反之，對於某負載設備群，在藉由差分運算部4對屬於該負載設備群的每個負載設備1所運算的差分值的總和為負的情況時，蓄放電裝置控制部5係對該負載設備群的蓄放電裝置6輸出放電指令。此時，屬於該負載設備群的各負載設備1，係藉由來自電源裝置的電力與從該負載設備群之蓄放電裝置6 放電之電力來驅動。

在藉由差分運算部4所運算之差分值為正的情況時，亦即，在電力檢測部2之實測值比電力預測部3的預測值小的情況時，實際上由負載設備1所消耗之瞬間的電力量比預測之由負載設備1所消耗之瞬間的電力量少即可。因此，從電源裝置供應之電力會產生剩餘，故蓄放電裝置控制部5係輸出蓄電指令，而將該剩餘量用作為對蓄放電裝置6的蓄電。

另一方面，在藉由差分運算部4所運算之差分值為負的情況時，亦即，在電力檢測部2之實測值比電力預測部3的預測值大的情況時，實際上由負載設備1所消耗之瞬間的電力量會比所預測之由負載設備1所消耗之瞬間的電力量多。因此，從電源裝置供應之電力會有不足的疑慮，故蓄放電裝置控制部5係輸出放電指令，而可藉由來自蓄放電裝置6的電力補充該不足量。

另外，在藉由電力檢測部2所檢測之負載設備1的消耗電力為負的情況時，該負載設備1係處於再生狀態。亦即，該負載設備1並未消耗電力，反而成為從該負載設備1產生再生電力的狀態。此時，無論於電力預測部3中該負載設備1之消耗電力的預測值為何，來自該負載設備1的再生電力量都可作為剩餘電力而蓄電至蓄放電裝置6。因此，蓄放電裝置控制部5會根據由電力檢測部2所檢測之實測值，而在判斷負載設備1為回生狀態的情況時，對蓄放電裝置6輸出蓄電指令。換言之，此時，蓄放電裝置控制部5係作為再生能源控制部發揮功能。

從蓄放電裝置控制部5輸出至蓄放電裝置6的蓄電指令及放電指令的結果，係記憶並儲存於記憶部7。記憶部7所 記憶之資訊係顯示於顯示部8，藉此可確認其內容。另外，以記憶部7所記憶之資訊而言，除了蓄電指令及放電指令的結果之外，亦可包含蓄放電裝置6之蓄放電循環次數、根據蓄放電循環次數之蓄放電裝置6之壽命的推定值等。

顯示部8係除了記憶部7所記憶之蓄電指令及放電指令的結果等之外，還可顯示由電力檢測部2所檢測之負載設備1之瞬間的消耗電力之實測值、由電力預測部3所算出之負載設備1之瞬間的消耗電力之預測值、由差分運算部4所運算之實測值與預測值的差分值、負載設備1是否在再生運轉中(在再生運轉中時為其再生電力量)等資訊。此外，對於該等資訊，亦可記憶/儲存於記憶部，而可在顯示部8顯示過去的歷程記錄並加以確認。

本實施形態之電力管理裝置，係具備用以提升電力預測部3之各負載設備1之消耗電力量的預測精確度之學習功能部9。學習功能部9係根據由差分運算部4所運算之電力檢測部2的實測值與電力預測部3的預測值之差分值，算出用以使預測值更接近實測值之預測值的修正值α。

該修正值α係例如藉由使用最小平方法來算出，而作為能夠使一定期間內的實測值與預測值之差分值的平方和成為最小之預測值的修正值。另外，在學習功能部9中，亦能夠以差分值成為最小的方式，將在電力預測部3使用之消耗電力預測演算法則的參數最佳化。

在學習功能部9中算出之修正值α係傳送至電力預測部3。而且，電力預測部3係使用該修正值α進行之後的各負載設備1之消耗電力的預測。如此，學習功能部9的學習結果能 夠反映至電力預測部3。以此方式，將由學習功能部9算出之修正值α反映至電力預測部3，藉此可提升電力預測部3的預測精確度，並可使電力預測部3預測之預測值相對於負載設備1之實際的消耗電力的乖離縮小。

一面參照第4圖，一面再次說明以上述方式構成之負載設備1的電力管理裝置的動作。

首先，在第4圖的步驟S11中，電力預測部3係計算負載設備1之瞬間的消耗電力之預測值，且傳送該計算後之預測值。接著在步驟S12中，係確認在步驟S11之預測值的計算及傳送是否已正常地進行。在預測值的計算及傳送未正常地進行的情況時，就回到步驟S11再次進行預測值的計算、或在移行至步驟S13執行異常處理後結束處理。

此外，與以上之步驟S11到步驟S13同時，在步驟S21中，電力檢測部2係檢測負載設備1之瞬間的消耗電力之實測值，並傳送該檢測出之實測值。在接著的步驟S22中，係確認步驟S21之實測值的檢測及傳送是否已正常地進行。在實測值的計算及傳送未正常地進行的情況時，就回到步驟S21再次進行實測值的計算、或在移行至步驟S23執行異常處理後結束處理。

在確認到步驟S12中預測值的計算及傳送已正常地進行，且步驟S22中實測值的計算及傳送已正常地進行的情況時，係移行到步驟S30。在該步驟S30中，差分運算部4係從電力預測部3所傳送之預測值減去電力檢測部2所傳送之實測值，運算差分值。

在接著的步驟S31中，蓄放電裝置控制部5係評估 於步驟S30中所運算之差分值，以判斷差分值比β大、或是比-β小。在此，β係為預設之判定臨限值，且β≧0。該β係用以在預測值相對於實測值乖離某程度時，規定蓄放電裝置6要進行蓄電或是放電者。使β越大，則容許(亦即，皆不進行蓄放電裝置6之蓄電或放電)之乖離程度就越大。另外，前述之蓄放電裝置控制部5的動作，係相當於設為β=0的情況。

在步驟S31中差分值比β大的情況時，係移行到步驟S32且蓄放電裝置控制部5係傳送蓄電指令。另一方面，在步驟S31中差分值比-β小的情況時，係移行到步驟S33且蓄放電裝置控制部5係傳送放電指令。步驟S32、步驟S33之後係移行到步驟S34。在該步驟S34中，係確認來自蓄放電裝置控制部5的蓄電指令或放電指令的傳送是否已正常地進行。

在蓄電指令或放電指令的傳送已正常地進行的情況時，係移行到步驟S35，且蓄放電裝置6係依照蓄電指令或放電指令進行蓄電或放電。另一方面，在蓄電指令或放電指令的傳送未正常地進行的情況時，係回到步驟S32或步驟S33而再次進行蓄電指令或放電指令的計算，或者在移行到步驟S36執行異常處理後結束處理。

以上述方式構成之電力管理裝置係具備：電力檢測部2，係作為檢測部而檢測關於複數個負載設備1各者之消耗電力的瞬間值；電力預測部3，係作為預測部而預測關於複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；差分運算部4，係作為運算部而針對複數個負載設備各者運算由檢測部所檢測之檢測值與由預測部所預測之預測值的差分；蓄放電裝置控制部5，係作為控制 部而根據由該運算部所運算之差分的正負，輸出蓄電指令或放電指令；及蓄放電裝置6，係根據從該控制部輸出之蓄電指令或放電指令而進行蓄電或放電。

因此，在產生關於複數個負載設備之各者之瞬間的消耗電力之變化之際，當預測值相對於實測值乖離的情況時，若從電源裝置供應的電力產生剩餘，就將該剩餘量蓄電至蓄放電裝置6，若從電源裝置供應之電力產生不足，就可藉由來自蓄放電裝置6的放電來補充該不足量。

因此，對於生產狀況的變化或作業中的異常發生所產生之負載設備的瞬間且急遽的消耗電力量變化可適當地應對，且可有效率地活用電力。

此外，蓄放電裝置控制部5係根據電力檢測部2的檢測值，在負載設備1為再生狀態的情況時，對蓄放電裝置6輸出蓄電指令，藉此，緩和負載設備成為再生狀態時的消耗電力之變化，並且可有效地活用所產生之再生電力。

再者，蓄放電裝置控制部5係根據每個負載設備群之差分的總和之正負，對該負載設備群的蓄放電裝置6輸出蓄電指令或放電指令，藉此，能夠以由複數個負載設備1所構成之負載設備群為單位而進行蓄電/放電的判斷，並可將在各負載設備1之消耗電力的變化予以平滑化處理。此外，與對個別的每個負載設備1進行蓄電/放電的情況相比，可使蓄放電裝置6的蓄放電循環數降低，亦可有助於蓄放電裝置6的長壽命化。

再者，將從蓄放電裝置控制部5輸出之蓄電指令及放電指令的結果等各種資訊記憶/儲存於記憶部7，並可因應需要 而在顯示部8確認其內容，藉此，例如在有任何異常等情況發生之後，係有助於此時狀況之事後分析。

(產業上的可利用性)

本發明係可利用於管理由複數個負載設備所構成之負載設備群的電力之電力管理裝置。

1‧‧‧負載設備

2‧‧‧電力檢測部

3‧‧‧電力預測部

4‧‧‧差分運算部

5‧‧‧蓄放電裝置控制部

6‧‧‧蓄放電裝置

7‧‧‧記憶部

8‧‧‧顯示部

9‧‧‧學習功能部

Claims (7)

1. 一種電力管理裝置，係管理由複數個負載設備所構成之負載設備群的電力者，該電力管理裝置係具備：檢測部，係檢測關於前述複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；預測部，係預測關於前述複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值；運算部，係對於前述複數個負載設備各者，運算由前述檢測部所檢測之檢測值與由前述預測部所預測之預測值的差分；控制部，係根據由前述運算部所運算之差分的正負，輸出蓄電指令或放電指令；及蓄放電裝置，係根據從前述控制部輸出之蓄電指令或放電指令，進行蓄電或放電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電力管理裝置，其中，前述控制部係在前述檢測值比前述預測值小的情況時輸出蓄電指令，在前述檢測值比前述預測值大的情況時輸出放電指令。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電力管理裝置，其中，前述控制部係根據前述檢測部的檢測值，在前述負載設備為再生狀態的情況時輸出蓄電指令。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電力管理裝置，其中前述負載設備群係設置複數個；前述蓄電裝置係依複數個前述負載設備群之每個而設置；前述控制部係根據前述負載設備群之每個的前述差分之總和的正負，對該負載設備群的前述蓄放電裝置輸出蓄電指令 或放電指令。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電力管理裝置，復具備：記憶部，係用以記憶從前述控制部輸出之蓄電指令及放電指令的結果；顯示部，係用以顯示記憶於前述記憶部之蓄電指令及放電指令的結果。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電力管理裝置，其中，前述顯示部係可顯示由前述運算部所運算之前述差分。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電力管理裝置，復具備：學習部，係根據由前述運算部所運算之前述差分，算出由前述預測部所預測之預測值的修正值；前述預測部係使用由前述學習部所算出之修正值，預測關於前述複數個負載設備各者之消耗電力的瞬間值。