JP5955206B2 - Demand control apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御が可能なデマンド制御装置及びその方法に関するものである。 The present invention relates to a demand control apparatus and a method thereof capable of demand-controlling a plurality of cooling devices installed for the same space.
従来、空調用の冷熱機器の消費電力が、全体消費電力の大部分を占める施設に対して、当該全体消費電力が受電契約量を超過しないように冷熱機器の運転/停止状態を制御して消費電力を制御する、すなわちデマンド制御するデマンド制御装置が知られている。一方、近年、冷熱機器の熱源機にインバータ制御機器を導入することが進んでおり、冷熱機器の運転/停止状態の制御(すなわち従来の入切制御)だけでなく、連続的に変化可能な運転能力の制御も可能となっている。このため、柔軟なデマンド制御の実現が可能となっている。 Conventionally, for facilities where the power consumption of air-conditioning chiller equipment accounts for the majority of the total power consumption, the chiller equipment operating / stopped state is controlled so that the total power consumption does not exceed the power receiving contract amount. There is known a demand control device that controls electric power, that is, demand control. On the other hand, in recent years, inverter control equipment has been introduced into the heat source equipment of refrigeration equipment, and not only control of operation / stop state of refrigeration equipment (ie, conventional on / off control) but also operation that can be changed continuously. Capability control is also possible. Therefore, flexible demand control can be realized.
例えば、特許文献1には、複数の空気調和機のデマンド制御を行うデマンド制御装置が開示されている。具体的には、特許文献1には、デマンド制御装置が、空気調和機の室外機から空調制御用信号線を介して消費電力に関する情報を受け取り、その電力に関する情報に基づいて演算処理を行い、電力に関する情報の合算値を取って電力デマンド値に変換し、予め設定された上限デマンド値を超過すると判断した場合に、空気調和機の運転能力を抑制する制御信号を生成して室外機へ送信することが開示されている。上記のような、冷熱機器の運転能力を変更するデマンド制御装置によれば、消費電力と上限値とがほぼ一致するデマンド制御を実施することが可能となる。
For example,
また、デマンド制御の方式の一つとして、能力抑制レベルと室内機の設定温度の関係を予め作成しておく制御マップ参照方式などが知られている。この方式では、経験的に得られた制御ルールを適用してフィードバック制御方式によりデマンド制御量を算出するか、またはデマンド制御量が過剰となるように制御ルールが予め作成されている。 Further, as one of demand control methods, a control map reference method in which a relationship between a capability suppression level and a set temperature of an indoor unit is created in advance is known. In this method, an empirically obtained control rule is applied to calculate a demand control amount by a feedback control method, or a control rule is created in advance so that the demand control amount becomes excessive.
しかしながら、一つのデマンド制御量に対して複数台の空気調和機(熱源機)の運転/停止状態及び運転能力の組み合わせは多数考えられ、その中には消費電力が上限値よりも下回ることが可能な組み合わせがある。そうであるにも係わらず、特許文献1に記載の先行技術は、消費電力と上限値とがほぼ一致するデマンド制御しかできない。つまり、複数台の空気調和機の消費電力が最小化されたデマンド制御を実施することができない。
However, there are many possible combinations of operating / stopped states and operating capacities of multiple air conditioners (heat source units) for one demand control amount, and the power consumption can be lower than the upper limit. There are various combinations. Nevertheless, the prior art described in
また、上述した制御マップ参照方式などによるデマンド制御では、制御ルールを得るのに高度な演算処理を要することから、演算能力が低い装置において、複数の冷熱機器の消費電力を最小にするための制御を用いて行うことができない。 Further, in demand control using the above-described control map reference method or the like, since advanced calculation processing is required to obtain a control rule, control for minimizing the power consumption of a plurality of refrigeration devices in an apparatus with low calculation capability Can not be done with.
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な演算によって、複数の冷熱機器の全体の消費電力を可及的に低減可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the overall power consumption of a plurality of refrigeration devices as much as possible by a simple calculation. And
本発明に係るデマンド制御装置は、同一空間を対象として設置された複数の冷熱機器をデマンド制御可能なデマンド制御装置であって、前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力に関する電力計測データとを記憶するデータ記憶手段と、現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出するデマンド制御量演算手段と、運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力及び前記モデルデータに基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する能力抑制量演算手段とを備える。そして、前記デマンド制御装置は、前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転/停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する最適運転演算手段と、前記最適運転演算手段で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する制御信号送出手段とをさらに備える。 The demand control device according to the present invention is a demand control device capable of demand-controlling a plurality of refrigeration devices installed in the same space, and represents the relationship between the operation capacity and the power consumption for each of the refrigeration devices. Data storage means for storing model data relating to the model and power measurement data relating to power consumption of the plurality of cooling devices, and a demand for calculating a demand control amount to be reduced in the future based on the current and past power measurement data Based on the control amount calculation means, the current operating capacity of the desired cooling / heating device in operation and the model data, the power consumption change per unit change of the operating capacity of the cooling / heating device is calculated, and the calculated power consumption A capability suppression amount calculating means for calculating a required capability suppression amount based on the change and the demand control amount; The demand control device includes a corrected overall cooling load obtained by subtracting the required capacity suppression amount from a sum of cooling loads corresponding to operating capacities that the plurality of cooling devices should output in the future, and the plurality of cooling devices. Power consumption of the plurality of cooling devices and their state values under the constraint that the total value of the values obtained by multiplying each of the driving capacity and the state value indicating the operation / stop state is equal to each other Optimal operation calculation means for calculating the operating capacity and the state value of the plurality of cooling devices that minimize the total value obtained by multiplying each of the values, and the plurality of cooling devices calculated by the optimal operation calculation means Control signal sending means for sending control signals related to the operating capacity and the state value to each of the plurality of cooling devices.
本発明によれば、演算能力が低い装置でも、複数の冷熱機器の全体の消費電力が可及的に低減されたデマンド制御を実施することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is an apparatus with low calculation capability, the demand control by which the total power consumption of the several cooling-heat apparatus was reduced as much as possible can be implemented.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係るデマンド制御装置10を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。このデマンド制御装置10は、同一の室内空間(以下「対象空間1」と記す)を対象として設置された複数の冷熱機器(ここではNo1〜No4により区別される4台の冷熱機器2−1〜2−4)をデマンド制御可能となっている。
<
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a demand control system including a
冷熱機器2−1〜2−4は、それぞれ、対象空間1内に配置された室内機21−1〜21−4と、対象空間1の外に配置された熱源機22−1〜22−4とを備えて構成されている。室内機21−1〜21−4と、熱源機22−1〜22−4とは、冷媒配管23−1〜23−4によってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。
The cooling / heating devices 2-1 to 2-4 are respectively indoor units 21-1 to 21-4 disposed in the
なお、以下の説明において、冷熱機器2−1〜2−4を区別しない場合には冷熱機器2−kと記し(k=1,2,3,4)、室内機21−1〜21−4、熱源機22−1〜22−4、及び、冷媒配管23−1〜23−4についても同様に、室内機21−k、熱源機22−k、及び、冷媒配管23−kと記す。また、ここでは、冷熱機器2−kの台数Nが4台である(k=1,2,…,N)として説明するが、当該台数Nは、2台以上であればよく、本実施の形態の特別な場合として当該台数は1台であってもよい。 In addition, in the following description, when not distinguishing the refrigeration equipment 2-1 to 2-4, it describes as the refrigeration equipment 2-k (k = 1, 2, 3, 4), and the indoor units 21-1 to 21-4. Similarly, the heat source units 22-1 to 22-4 and the refrigerant pipes 23-1 to 23-4 are referred to as an indoor unit 21-k, a heat source unit 22-k, and a refrigerant pipe 23-k. In addition, here, the number N of the cooling / heating devices 2-k is described as four (k = 1, 2,..., N), but the number N may be two or more. As a special case of the form, the number may be one.
各冷熱機器2−kは、デマンド制御装置10からの制御により、冷媒配管23−k中を流れる冷媒の圧力を変化させ、当該冷媒により吸熱及び放熱することで、対象空間1の温度を調整する。なお、各冷熱機器2−kの室内機21−k及び熱源機22−kには、当該冷熱機器2−kの運転に関する運転情報と、冷熱負荷に関する冷熱負荷情報とを計測する計測素子(例えばセンサ等、ここでは図示せず)が設置されている。ここで、運転に関する運転情報とは、運転/停止状態を示す状態値である運転状態値と、運転状態時の運転能力(冷熱能力)とを含んでいるものとする。
Each cooling device 2-k changes the pressure of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 23-k under the control of the
この計測素子により計測された運転情報(運転状態値及び運転能力)と、冷熱負荷情報(冷熱負荷)は、通信線3を介してデマンド制御装置10に定期的に送信される。
The operation information (operation state value and operation capability) measured by the measurement element and the cold load information (cool load) are periodically transmitted to the
電力メータ4は、商用電源から供給された電力を、電力供給線5を介して複数の冷熱機器2−k(複数の熱源機22−k)に供給する。また、電力メータ4は、デマンド制御の対象となる複数の冷熱機器2−kの全ての負荷電力の合計(消費電力の合計)を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線6を介してデマンド制御装置10に定期的に送信する。
The
デマンド制御装置10は、ユーザからの入力に基づいて設定される冷熱機器2−kに関する設定情報と、通信線3を介して送信される冷熱機器2−kの運転情報及び冷熱負荷情報と、通信線6を介して送信される電力パルス信号とに基づいて所定の演算を行う。そして、デマンド制御装置10は、当該演算によって得られた結果に基づいて複数の冷熱機器2−kをデマンド制御するための制御信号を、通信線6を介して複数の冷熱機器2−kにそれぞれ送出する。
The
このデマンド制御装置10は、通信線3,6を介した通信が可能な、演算能力に乏しいマイコンを内蔵したリモコンなどの通信装置(ここでは図示せず)と一体的に設けてもよいし、個別に設けてもよい。また、通信線3,6を介した通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
The
図2は、デマンド制御装置10の構成を示すブロック図である。図2に示されるように、本実施の形態1に係るデマンド制御装置10は、データ格納部101と、性能モデルデータ記憶部102と、データ設定部103と、デマンド制御量演算部104と、能力抑制量演算部105と、最適運転演算部106と、制御信号送出部107とを備えて構成されている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
なお、データ格納部101及び性能モデルデータ記憶部102は、データ記憶手段に相当する。また、デマンド制御量演算部104、能力抑制量演算部105、最適運転演算部106、及び、制御信号送出部107は、それぞれ、デマンド制御量演算手段、能力抑制量演算手段、最適運転演算手段、及び、制御信号送出手段に相当する。また、データ格納部101、性能モデルデータ記憶部102及びデータ設定部103は、例えばフラッシュメモリなどの記憶装置で構成することができる。一方、デマンド制御量演算部104、能力抑制量演算部105及び最適運転演算部106と、制御信号送出部107の機能の一部とは、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコンやCPUなどの演算装置(コンピュータ)が、上記記憶装置にソフトウェアを実行することによって演算装置の機能ブロックとして実現することもできる。
The
次に、デマンド制御装置10の各構成要素について詳細に説明する。
Next, each component of the
データ格納部101は、システムユーザから入力されたパラメータ(後述する制御周期Δt(分)、デマンド時限終了時刻td end(分)、及び、上限デマンド値Vmax(kW))を含む設定データ、通信線3を介して入力された運転情報(運転状態値uk及び運転能力Qk)を含む運転情報データ、通信線3を介して入力された冷熱負荷情報(冷熱負荷Lk)を含む冷熱負荷データを格納する。なお、添え字のkは、冷熱機器2−kに関する値を意味し、例えば、運転状態値uk、運転能力Qk、及び、冷熱負荷Lkは、冷熱機器2−kの運転状態値、運転能力、及び、冷熱負荷を意味する。なお、以下の説明で現れる添え字のkも同様に、冷熱機器2−kに関する値を意味するものとする。
The
ここで、デマンド制御装置10は、通信線6を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器2−k(ここでは冷熱機器2−1〜2−4)の消費電力の合計(以下「合計消費電力(kWh)」と呼ぶ)を定期的に算出する。そして、デマンド制御装置10は、定期的に算出した合計消費電力の積算値(消費電力積算値D)を算出し、当該消費電力積算値Dに対応するデマンド値Vを計測時刻とともにデータ格納部101に格納する。
Here, the
これにより、データ格納部101は、上述の設定データなどのデータに加えて、複数の冷熱機器2−kの消費電力に関する電力計測データ、すなわちデマンド値Vを含む電力計測データを格納している。
Thereby, in addition to data, such as the above-mentioned setting data, the
また、データ格納部101は、デマンド制御量演算部104、能力抑制量演算部105、及び、最適運転演算部106が演算することより得られる、複数の冷熱機器2−kへの制御用の出力データも格納する。なお、各種データの詳細については後で説明する。
In addition, the
性能モデルデータ記憶部102は、冷熱機器2−k毎の運転能力Qk及び消費電力Wkの関係を表す性能モデルに関するモデルデータを記憶する。詳細については後述するが、運転能力Qkと消費電力Wkとの間には、消費電力Wkを運転能力Qkの多項式(関数)で表すことができるという関係がある。そこで、本実施の形態1に係る性能モデルデータ記憶部102には、上記性能モデルを規定する多項式の係数ak,bk,ckを含むモデルデータが、複数の冷熱機器2−k毎に記憶されている。
The performance model
データ設定部103は、各種情報を格納可能なメモリを自身に有しており、デマンド制御量演算部104、能力抑制量演算部105及び最適運転演算部106が演算するのに必要な各種データを当該メモリに適宜セットしたり、当該メモリにセットしたデータを適宜初期化したりする。
The
デマンド制御量演算部104は、データ格納部101に格納されている現在及び過去の電力計測データ(ここでは現在及び過去のデマンド値V)に基づいて、将来低下させるべき消費電力に対応するデマンド制御量ΔVを算出する。
The demand control
詳細については後述するが、本実施の形態1に係るデマンド制御量演算部104は、データ格納部101に格納されている現在及び過去のデマンド値Vに基づいて、将来(デマンド時限終了時刻td end)のデマンド値Veを予測する。そして、デマンド制御量演算部104は、当該予測したデマンド値Ve(以下「予測デマンド値Ve」と呼ぶ)と、データ格納部101に格納されている上限デマンド値Vmaxとを比較する。予測デマンド値Veが上限デマンド値Vmaxを超過している場合には、デマンド制御量演算部104は、予測デマンド値Veと、上限デマンド値Vmaxとに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量ΔVを算出し、当該算出したデマンド制御量ΔVをデータ格納部101に書き込む。
Although the details will be described later, the demand control
能力抑制量演算部105は、運転中の所望の1台の冷熱機器2−i(i=1〜4のいずれか1つ)の現在の運転能力Qi及びモデルデータに基づいて、当該冷熱機器2−iの運転能力Qの単位変化あたりの消費電力Wの変化(以下「消費電力変化μ」と呼ぶ)を算出する。そして、能力抑制量演算部105は、当該算出した消費電力変化μと上記デマンド制御量ΔVとに基づいて、当該デマンド制御量ΔVを実現するために必要な運転能力の抑制量を、必要能力抑制量ΔQとして算出する。
Based on the current operating capacity Q i of one desired cooling / heating device 2-i (i = 1 to 4) and the model data, the capability suppression
詳細については後述するが、本実施の形態1では、能力抑制量演算部105は、所望の1つの冷熱機器2−i(i=1〜4のいずれか1つ)に関する現在の運転能力Qi及び上記多項式の係数ai,biを、データ格納部101及び性能モデルデータ記憶部102からそれぞれ取得する。そして、能力抑制量演算部105は、当該取得した現在の運転能力Qiと係数ai,biとに基づいて、現在の運転能力Qiから単位量(例えば1kW)だけ変化させたときの消費電力Wiの変化を、消費電力変化μとして算出する。それから、能力抑制量演算部105は、当該算出した消費電力変化μと、デマンド制御量演算部104により算出されたデマンド制御量ΔVとに基づいて必要能力抑制量ΔQを算出し、当該算出した必要能力抑制量ΔQをデータ格納部101に書き込む。
Although details will be described later, in the first embodiment, the capacity suppression
最適運転演算部106は、複数の冷熱機器2−kの冷熱負荷Lkの和L(ここではL=L1〜L4)から必要能力抑制量ΔQを差し引いて得られる修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)と、複数の冷熱機器2−kの運転能力Qkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件を生成する。そして、最適運転演算部106は、当該制約条件下で、複数の冷熱機器2−kの消費電力Wkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器2−kの運転能力Qk及び運転状態値ukを算出する。
The optimum
詳細については後述するが、本実施の形態1では、最適運転演算部106は、複数の冷熱機器2−kに関する運転状態値uk、冷熱負荷Lk、必要能力抑制量ΔQをデータ格納部101から取得するとともに、複数の冷熱機器2−kに関する係数ak,bk,ckを性能モデルデータ記憶部102から取得する。そして、最適運転演算部106は、冷熱負荷Lkの和Lから必要能力抑制量ΔQを差し引いて得られる修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)と、複数の冷熱機器2−kの運転能力Qkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件を生成する。それから、最適運転演算部106は、当該制約条件下で、複数の冷熱機器2の消費電力Wkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器2の運転能力Qk及び運転状態値ukを算出し、当該算出した運転能力Qk及び運転状態値ukをデータ格納部101に書き込む。
Although details will be described later, in the first embodiment, the optimum
制御信号送出部107は、データ格納部101に格納された上記演算結果、すなわち、最適運転演算部106で算出された複数の冷熱機器2の運転能力Qk及び運転状態値ukを読み出す。そして、制御信号送出部107は、当該読み出した運転能力Qk及び運転状態値ukで制御するように指示する制御信号を、通信線3を介して複数の冷熱機器2−k(ここでは複数の熱源機22−k)にそれぞれ送出する。
Control
次に、データ格納部101及び性能モデルデータ記憶部102に格納される各種データについて説明する。
Next, various data stored in the
[設定データ(パラメータ)]
データ格納部101に格納されている設定データには、制御周期Δt(分)、デマンド時限終了時刻td end(分)、及び、予測デマンド値Veの上限を示す上限デマンド値Vmax(kW)が含まれている。
[Setting data (parameter)]
The setting data stored in the
[モデルデータ]
図3は、運転能力Qkと消費電力Wkとの関係を表す性能モデルの一例を示す図である。図4は、本実施の形態1に係る性能モデルデータ記憶部102に記憶される、上記係数ak,bk,ckを含むモデルデータのデータ形式の一例を示す図である。
[Model data]
Figure 3 is a diagram showing an example of a performance model indicating the relationship between the power consumption W k and the operation capacity Q k. Figure 4 is stored in the performance model
冷熱機器2−kの消費電力Wkは、主に圧縮機消費電力、電子基板入力電力、室内/室外ファン入力電力などを含む。冷熱機器2における運転能力と消費電力との関係は図3に示すような関係となり、例えば次式(1)のような二次式で十分に近似できる。
The power consumption W k of the refrigeration equipment 2-k mainly includes compressor power consumption, electronic board input power, indoor / outdoor fan input power, and the like. The relationship between the driving capability and the power consumption in the
この式(1)において、Wk(kW)及びQk(kW)は、冷熱機器2−kの消費電力及び運転能力であり、係数ak,bk,ckは冷熱機器2−kに固有の係数である。図4に示すように、本実施の形態1に係るモデルデータには、上記係数ak,bk,ckだけでなく、運転能力Qkが取り得る最大値(最大能力値Qmaxk)及び最小値(最小能力値Qmink)も冷熱機器2−k毎に含まれている。 In this equation (1), W k (kW) and Q k (kW) are the power consumption and operating capacity of the cooling device 2-k, and the coefficients a k , b k , and ck are the cooling device 2-k. It is an intrinsic coefficient. As shown in FIG. 4, in the model data according to the first embodiment, not only the coefficients a k , b k , and ck but also the maximum value (maximum capacity value Qmax k ) that the driving capacity Q k can take and The minimum value (minimum capacity value Qmin k ) is also included for each cooling device 2-k.
[運転情報データ]
図5は、本実施の形態1に係るデータ格納部101に格納される、運転情報データのデータ形式の一例を示す図である。各冷熱機器2−k(各熱源機22−k)の運転情報データは、冷熱機器2−kが運転中である場合には「1」、停止中である場合には「0」の値を取る運転状態値ukと、現在の運転能力値である運転能力Qkとを含んでいる。なお、運転能力Qkは、冷熱機器2−kが運転時には「0」より大きな値を取り、停止時には「0」の値を取る。図5に示す例では、運転中の冷熱機器2−1〜2−3の運転状態値u1〜u3は「1」の値を取り、それらの運転能力Q1〜Q3は「0」より大きい値を取っているが、停止中の冷熱機器2−4の運転状態値u4は「0」の値を取り、その運転能力Q4は「0」の値を取っている。
[Operation information data]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a data format of the driving information data stored in the
[冷熱負荷データ]
図6は、本実施の形態1に係るデータ格納部101に格納される、冷熱負荷データのデータ形式の一例を示す図である。データ格納部101に格納される冷熱負荷Lk(kW)は、運転中の冷熱機器2−kには「0」以上の値を取り、停止時には「−1」の値を取る。図6に示す例では、図5に示す例に対応しており、運転中の冷熱機器2−1〜2−3の冷熱負荷L1〜L3は「0」以上の値を取るが、停止中の冷熱機器2−4の冷熱負荷L4は「−1」の値を取る。
[Cryogenic load data]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a data format of the thermal load data stored in the
ここで、冷熱負荷Lkとは、次の制御タイミングt+Δt(Δtは上記制御タイミング)で冷熱機器2−kが出力すべき運転能力Qkに対応する値である。 Here, the cooling load L k is a value corresponding to the operating capability Q k that the cooling device 2-k should output at the next control timing t + Δt (Δt is the control timing).
本実施の形態1では、冷熱負荷Lkは、次の制御タイミングt+Δt(Δtは上述の制御周期)で冷熱機器2−kが出力すべき運転能力Qkであるものとし、この冷熱負荷Lkは、各冷熱機器2−kに具備されている上述の計測素子(センサ等)などにより、現在の制御タイミングtの計測情報に基づいて算出されるものとする。具体的には、計測素子は、個別の冷熱機器2−kの設定温度と室内温度との差(ΔT)に応じて熱源機22−kの回転数(Hz)を決定し、この回転数に応じて次の制御タイミングt+Δtで出力すべき運転能力Qkを求め、当該運転能力Qkを冷熱負荷Lkとしてデマンド制御装置10に通信線3を介して送信する。なお、冷熱負荷Lkは、以上説明したものに限ったものではなく、例えば図5に示した運転情報データに基づいて、デマンド制御装置10により算出されるものであってもよい。
In the first embodiment, the cooling load L k is assumed to be the operating capacity Q k that the cooling device 2-k should output at the next control timing t + Δt (Δt is the above-described control cycle), and this cooling load L k. Is calculated based on the measurement information of the current control timing t by the above-described measurement elements (sensors, etc.) provided in each of the cooling / heating devices 2-k. Specifically, the measuring element determines the number of rotations (Hz) of the heat source unit 22-k according to the difference (ΔT) between the set temperature of the individual refrigeration equipment 2-k and the room temperature, and sets this number of rotations. Accordingly, the operation capability Q k to be output at the next control timing t + Δt is obtained, and the operation capability Q k is transmitted as the cooling load L k to the
[電力計測データ]
上述したように、デマンド制御装置10は、通信線6を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器2−kの消費電力を求め、それらの和を取ることにより合計消費電力を定期的に算出する。そして、本実施の形態1に係るデマンド制御装置10は、当該合計消費電力の積算値を消費電力積算値Dとして算出し、当該消費電力積算値Dを次式(2)に適用して、所定時間(ここでは1時間)あたりの消費電力積算値Dに相当するデマンド値Vを求める。データ格納部101には、以上のような複数の冷熱機器2−kの消費電力に関する電力計測データ、すなわちデマンド値Vを含む電力計測データが格納されている。
[Power measurement data]
As described above, the
<動作>
図7は、本実施の形態1に係るデマンド制御装置10の動作(デマンド制御処理)を示すフローチャートである。以下、デマンド制御装置10の動作について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、制御周期Δt(分)(例えば1分)毎に行われる。以下の説明においては、現在の制御タイミングをtとし、制御タイミングを、t−Δt、t、t+Δt、t+2Δt、…と順に表すものとする。
<Operation>
FIG. 7 is a flowchart showing an operation (demand control process) of the
<ステップS1(データ読み込み・初期化処理)>
ステップS1にて、データ設定部103は、複数の冷熱機器2−kに関してデータの読み込み、及び、データの初期化を行う。
<Step S1 (data reading / initialization process)>
In step S <b> 1, the
具体的には、データ設定部103は、データ格納部101から、設定データ(制御周期Δt、デマンド時限終了時刻td end及び上限デマンド値Vmax)と、運転情報データ(現在の制御タイミングtの運転状態値uk及び運転能力Qk)と、冷熱負荷データ(現在の制御タイミングtの計測データに基づいて算出された冷熱負荷Lk)とを読み込む。また、データ設定部103は、設定データに基づいて、データ格納部101から、電力計測データ(現在の制御タイミングt及び過去の制御タイミングt−Δtのそれぞれのデマンド値V)を読み込む。さらに、データ設定部103は、性能モデルデータ記憶部102から、モデルデータ(係数ak,bk,ck、最大能力値Qmaxk及び最小能力値Qmink)を読み込む。
Specifically, the
そして、データ設定部103は、当該読み込んだこれらデータを、自身のメモリに初期データとして設定する(初期化する)。具体的には、データ設定部103は、自身のメモリ上の変数に、運転情報データに示される制御対象となる冷熱機器2−kの台数をセットするとともに、当該台数分の運転情報データ、冷熱負荷データ及びモデルデータを各冷熱機器2−k毎にセットする。
Then, the
また、データ設定部103は、先の制御タイミングt−Δtにおいて自身のメモリ上に書き込まれた変数及び算出結果を初期化する。具体的には、データ設定部103は、先の制御タイミングt−Δtにおいて自身のメモリ上に書き込まれた、予測デマンド値Ve、デマンド制御量ΔV、運転能力Qi、係数ai,bi、消費電力変化μ、必要能力抑制量ΔQ、冷熱負荷Lkの和L、修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)、運転能力Qk及び運転状態値ukを、「0」に設定する初期化を実行する。
In addition, the
なお、ここでは、ステップS1にて各種データなどに対して初期化を一括して実行している構成について説明するが、これに限ったものではなく、例えば、演算を実行する各ステップ直前に当該演算に関係するデータに対して適宜初期化を実行するものであってもよい。また、データ設定部103は、自身のメモリだけでなく、データ格納部101のメモリについても、上記と同様の初期化を行うものであってもよい。
In addition, although the structure which performs initialization with respect to various data etc. collectively in step S1 here is demonstrated, it is not restricted to this, For example, the said immediately before each step which performs a calculation Initialization may be appropriately performed on data related to the calculation. Further, the
<ステップS2(デマンド制御量算出処理)>
ステップS2にて、デマンド制御量演算部104は、次の制御タイミングの経過時刻td+Δtで制御すべきデマンド制御量ΔVを算出する。以下、図8を用いて、デマンド制御量演算部104によるデマンド制御量ΔVの算出の一例について説明する。まず、デマンド制御量演算部104は、デマンド時限開始時刻が0(分)となり、デマンド時限開始時刻に相当する制御タイミングのデマンド値がV(0)(kW)となるオフセットを行う。
<Step S2 (Demand Control Amount Calculation Processing)>
In step S2, the demand control
具体的には、デマンド制御量演算部104は、現在の制御タイミングtをデマンド時限開始時刻でオフセットすることにより、デマンド時限開始時刻からの当該制御タイミングtまでの経過時刻td(分)を取得し、現在の制御タイミングtのデマンド値Vをデマンド値V(0)でオフセットすることによりオフセット後のデマンド値V(td)を取得する。同様に、デマンド制御量演算部104は、過去の制御タイミングt−Δtをオフセットすることにより、デマンド時限開始時刻からの当該制御タイミングt−Δtまでの経過時刻td−Δt(分)を取得し、過去の制御タイミングt−Δtのデマンド値Vをオフセットすることによりオフセット後のデマンド値V(td−Δt)を取得する。
Specifically, the demand control
それから、デマンド制御量演算部104は、経過時刻td−Δt及びデマンド値V(td−Δt)を座標とする点と、経過時刻td及びデマンド値V(td)を座標とする点との至近2点について、デマンド値の変化から線形予測を行う。ここでは、デマンド制御量演算部104は、当該線形予測が可能な次式(3)を適用して、デマンド時限終了時刻td end(分)のデマンド値Ve(kW)を予測する。以上のように、本実施の形態1では、デマンド制御量演算部104は、実質的に現在及び過去電力計測データに基づいて将来のデマンド値Veを予測する。
Then, the demand control
デマンド時限終了時刻td endにおける、上限デマンド値Vmaxに対する予測デマンド値Veの超過量は(Ve−Vmax)となる。すなわち、本来、デマンド時限開始時刻からデマンド時限終了時刻td endまでの時間の間に抑制すべきであった超過量は(Ve−Vmax)となる。デマンド制御量演算部104は、当該超過量(Ve−Vmax)に基づいて、現在の制御タイミングの経過時刻tdからデマンド時限終了時刻td endまでの残りのデマンド時限内(td end−td)で超過量(Ve−Vmax)を抑制するための、次の制御タイミングの経過時刻td+Δtのデマンド制御量ΔV(kW)を算出する。ここでは、デマンド制御量演算部104は、超過量(Ve−Vmax)などを次式(4)に代入して、デマンド制御量ΔVを算出する。
The excess amount of the predicted demand value Ve with respect to the upper limit demand value Vmax at the demand time limit end time t d end is (Ve−Vmax). That is, the excess amount that should have been suppressed during the time period from the demand time limit start time to the demand time limit end time t d end is (Ve−Vmax). Demand control
具体的なステップS2における処理は以下のようになる。デマンド制御量演算部104は、ステップS1でデータ設定部103に設定された設定データ(制御周期Δt)、及び、電力計測データ(現在の制御タイミングt及び過去の制御タイミングt−Δtのデマンド値V)に基づいて、オフセット後の現在の経過時刻td−Δt,td、及び、オフセット後のデマンド値V(td−Δt),V(td)を算出し、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
The specific processing in step S2 is as follows. The demand control
それから、デマンド制御量演算部104は、ステップS1でデータ設定部103に設定された設定データ(制御周期Δt及びデマンド時限終了時刻td end)と、本ステップS2で算出したオフセット後の現在の経過時刻td及びデマンド値V(td−Δt),V(td)とを、上式(3)に基づいて演算を実行するようにデータ設定部103に用意されたメモリ上の変数に代入して、予測デマンド値Veを算出する。そして、デマンド制御量演算部104は、算出した予測デマンド値Veを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
Then, the demand control
次に、デマンド制御量演算部104は、ステップS1でデータ設定部103に設定された設定データ(デマンド時限終了時刻td end及び上限デマンド値Vmax)と、本ステップS2で算出したオフセット後の現在の経過時刻td及び予測デマンド値Veとを、上式(4)に基づいて演算を実行するようにデータ設定部103に用意されたメモリ上の変数に代入してデマンド制御量ΔVを算出する。そして、デマンド制御量演算部104は、算出したデマンド制御量ΔVを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
Next, the demand control
<ステップS3(デマンド制御量の評価)>
ステップS3にて、能力抑制量演算部105は、ステップS2でデータ設定部103のメモリ上の変数に設定されたデマンド制御量ΔVについて次式(5)が成り立つか否か、すなわちデマンド制御量ΔVが0より大きいか否かを判定する。能力抑制量演算部105は、デマンド制御量ΔVが0より大きいと判定した場合にはステップS4に進み、デマンド制御量ΔVが0以下である場合には、データ設定部103に設定されたデマンド制御量ΔVを0に設定してステップS5に進む。
<Step S3 (Evaluation of demand control amount)>
In step S3, the capacity suppression
<ステップS4(消費電力変化算出処理)>
ステップS4にて、能力抑制量演算部105は、冷熱機器2−kの消費電力を最小化可能な最適運転制御を実施する場合において、運転能力Qの単位変化あたりの消費電力Wの変化、すなわち消費電力変化μを求める。例えば、能力抑制量演算部105は、現在運転中の冷熱機器2−k(図5及び図6の例ではk=1,2,3)のうち、運転能力Qkが最大能力値Qmaxkより小さく最小能力値Qminkより大きい1台の冷熱機器2−i(部分負荷となっている1台の冷熱機器2−i)を選択する。
<Step S4 (Power Consumption Change Calculation Process)>
In step S4, the capacity suppression
そして、能力抑制量演算部105は、選択した冷熱機器2−iの運転情報データ(現在の運転能力Qi)と、モデルデータ(係数ai,bi)とに基づいて、現在の運転能力Qiにおける性能モデルの曲線の接線の傾きを、消費電力変化μとして算出する。ここでは、能力抑制量演算部105は、冷熱機器2−iの現在の運転能力Qi、及び、係数ai,biを次式(6)に代入して、消費電力変化μを算出する。なお、複数の冷熱機器の消費電力を最小化するように最適運転制御されている場合には、部分負荷となっている冷熱機器の消費電力変化μは、すべて同一の値になる。
Then, capacity restriction
具体的なステップS4における処理は以下のようになる。能力抑制量演算部105は、ステップS1でデータ設定部103に設定された運転情報データ(現在の運転能力Qk)、及び、モデルデータ(最大能力値Qmaxk及び最小能力値Qmink)を比較して、複数の冷熱機器2−kの中から部分負荷となっている1つの冷熱機器2−iを選択する。そして、能力抑制量演算部105は、ステップS1でデータ設定部103に設定された運転情報データ(現在の運転能力Qk)及びモデルデータ(係数ak,bk)から、選択した冷熱機器2−iの現在の運転能力Qi及び係数ai,biを取得する。それから、能力抑制量演算部105は、取得した現在の運転能力Qi及び係数ai,biを、上式(6)に基づいて演算を実行するようにデータ設定部103に用意されたメモリ上の変数に代入して、消費電力変化μを算出する。そして、能力抑制量演算部105は、算出した消費電力変化μを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
The specific process in step S4 is as follows. The capability suppression
なお、ここでは、能力抑制量演算部105は、上式(6)を用いて解析的に消費電力変化μを算出した。しかしこれに限ったものではなく、能力抑制量演算部105は、実際の運転能力Q及び消費電力Wの実績データに基づいて、(所定時間における消費電力の変化)/(所定時間における運転能力の変化)を消費電力変化μとして算出するものであってもよい。
Here, the capability suppression
<ステップS5(必要能力抑制量算出処理)>
ステップS5にて、能力抑制量演算部105は、冷熱機器2−kの消費電力を最小化可能な最適運転制御を実施する場合において、ステップS2で求めたデマンド制御量ΔVを実現するために必要な運転能力の抑制量を、必要能力抑制量ΔQとして算出する。ここでは、能力抑制量演算部105は、ステップS2で算出されたデマンド制御量ΔVと、ステップS4で算出された消費電力変化μとを、次式(7)に適用して必要能力抑制量ΔQを算出する。
<Step S5 (Necessary ability suppression amount calculation process)>
In step S5, the capacity suppression
具体的なステップS5における処理は以下のようになる。能力抑制量演算部105は、ステップS2でデータ設定部103に設定されたデマンド制御量ΔVと、ステップS4でデータ設定部103に設定された消費電力変化μとを、上記(7)に基づいて演算を実行するようにデータ設定部103に用意されたメモリの変数に代入して、必要能力抑制量ΔQを算出する。そして、能力抑制量演算部105は、算出した必要能力抑制量ΔQを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
The specific process in step S5 is as follows. Based on the above (7), the capacity suppression
<ステップS6(運転能力・運転状態値算出処理)>
ステップS6にて、最適運転演算部106は、上記必要能力抑制量ΔQを反映した修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)を算出して制約条件を生成した上で、複数の冷熱機器2−kの消費電力Wkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする複数の冷熱機器2−kの運転能力Qk及び運転状態値ukを算出する。
<Step S6 (Driving ability / driving state value calculation process)>
In step S6, the optimum
具体的には、まず、最適運転演算部106は、現在の制御タイミングtで計測された複数の冷熱機器2−kの冷熱負荷Lkについて和L(ここではL=L1+L2+L3+L4)を求め、その和から必要能力抑制量ΔQを差し引くことにより修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)を算出する。そして、最適運転演算部106は、複数の冷熱機器2−kの運転能力Qkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいとする、次式(8)に示される制約条件を取得する。なお、この式(8)において運転能力Qk及び運転状態値ukは未知の変数であり、制約条件の第二式の右辺、すなわち修正全体冷熱負荷(L−ΔQ)は定数である。
Specifically, first, the optimum
そして、最適運転演算部106は、この制約条件下で、複数の冷熱機器2−kの消費電力Wkとそれらの運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値、すなわち次式(9)の全体の値を最小にする複数の冷熱機器2−kの運転能力Qk及び運転状態値ukを算出する。なお、この式(9)において運転能力Qk及び運転状態値ukは未知の変数であり、係数ak,bk,ckは定数である。
Then, under this constraint condition, the optimum
最適運転演算部106は、例えばラグランジュ未定乗数法を用いることにより、上式(8)に示した制約条件下で、上式(9)の値を最小にする未知の変数(運転能力Qk及び運転状態値uk)を算出する。このラグランジュ未定乗数法を用いる具体的な例は、特許文献(特開2011−89683号公報)などに開示されている。
The optimal
本実施の形態1では、最適運転演算部106は、複数の冷熱機器2−kについて運転状態値ukが取り得る値「0」及び「1」の組み合わせのそれぞれについて上式(9)を最小にする運転能力Qkを、ラグランジュ未定乗数法を用いて算出する。それから、最適運転演算部106は、上記組み合わせのそれぞれについて算出した運転能力Qkを上式(9)に代入して得られる値を比較し、その値が最小となる組み合わせの運転状態値ukを、ステップS6にて算出される運転状態値ukとする。
In the first embodiment, the optimum
例えば、上記4台の冷熱機器2−1〜2−4について、運転状態値の組み合わせ(u1,u2,u3,u4)は、(0,0,0,0)を除いて、(1,0,0,0)、(0,1,0,0)、(0,0,1,0)、(0,0,0,1)、…、(1,1,1,1)の15通り存在する。この場合に、最適運転演算部106は、それら組み合わせのうちの一つ、例えば(u1,u2,u3,u4)=(1,1,1,1)を上式(8)及び上式(9)に代入し、代入後の式(8)にラグランジュ乗数λを乗じた式を、代入後の式(9)から減じることによって関数Fを生成する。そして、最適運転演算部106は、その関数Fにおける運転能力Q1〜Q4及びラグランジュ乗数λ、すなわちk+1個(ここではk=4)の変数のそれぞれの偏微分の値が0に等しいとして、k+1個の方程式を生成し、当該方程式を解くことにより運転能力Q1〜Q4及びラグランジュ乗数λの値を求める。最適運転演算部106は、このような運転能力Qkの算出を、残りの14通りの組み合わせについても行う。
For example, for the above four cooling devices 2-1 to 2-4, the combination of the operating state values (u 1 , u 2 , u 3 , u 4 ) is (0, 0, 0, 0), (1, 0, 0, 0), (0, 1, 0, 0), (0, 0, 1, 0), (0, 0, 0, 1), ..., (1, 1, 1, 1 ) 15 types exist. In this case, the optimum
そして、最適運転演算部106は、15通りの組み合わせのそれぞれについて算出した運転能力Qkを上式(9)に代入し、15通りの組み合わせの中で上式(9)を最小にする一組の(u1,u2,u3,u4)を、ステップS6にて算出される運転状態値ukとする。それとともに、上式(9)を最小にする運転能力Qkを、ステップS6にて算出される運転能力Qkとする。
Then, the optimum
具体的なステップS6における処理は以下のようになる。最適運転演算部106は、ステップS1でデータ設定部103に設定された運転中の複数の冷熱機器2−kの冷熱負荷Lkについて、それらの和をとって全体冷熱負荷Lを算出する。例えば、図6に示すように、運転情報データがL1,L2,L3,−1である場合には、最適運転演算部106は、全体冷熱負荷Lを、L1+L2+L3として算出する。最適運転演算部106は、算出した全体冷熱負荷Lを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む。
The specific process in step S6 is as follows. The optimum
そして、最適運転演算部106は、当該全体冷熱負荷Lと、ステップS5でデータ設定部103に設定された必要能力抑制量ΔQと、ステップS1でデータ設定部103に設定されたモデルデータ(係数ak,bk,ck、最大能力値Qmaxk及び最小能力値Qmink)とを、所定式に基づいて演算を実行するようにデータ設定部103に用意されたメモリ上の変数に代入して、運転能力Qk及び運転状態値ukを算出する(ここではk=1〜4)。最適運転演算部106は、算出した運転能力Qk及び運転状態値ukを、データ格納部101及びデータ設定部103の変数に書き込む(ここではk=1〜4)。
Then, the optimum
<ステップS7(制御信号送出処理)>
制御信号送出部107は、ステップS6にてデータ格納部101に格納された運転能力Qk及び運転状態値ukを読み出し、当該読み出した運転能力Qk及び運転状態値ukによって複数の冷熱機器2−kを次の制御タイミングt+Δtにて制御するための制御信号を、複数の冷熱機器2−kに送出する(ここではk=1〜4)。
<Step S7 (control signal transmission process)>
Control
<まとめ>
以上のようなデマンド制御装置10及びその方法によれば、対象空間1に設置された複数の冷熱機器2−kについて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出する。そして、当該デマンド制御量の低下を実施可能な複数の冷熱機器2−k(k=1〜N)の運転能力Qk及び運転状態値ukの組み合わせのうち、複数の冷熱機器2−kの消費電力Wkと運転状態値ukとをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする運転能力Qk及び運転状態値ukを算出する。したがって、複数の冷熱機器2−kの全体の消費電力が可及的に低減されたデマンド制御を実施することができる。しかも、制御マップ参照方式やフィードバック制御方式のような高度な演算処理は必要なく、簡易な演算(ここは1回の演算)で上記デマンド制御を実施することができるので、演算能力が低い装置でも上記のようなデマンド制御の実施ができる。
<Summary>
According to the
なお、以上の説明では、デマンド制御装置10により、図7のフローチャートに示されるデマンド制御方法を行うものとして説明した。しかしこれに限ったものではなく、例えば、当該デマンド制御方法を実質的に実行するプログラムにより実現されてもよい。このプログラムは、例えば、デマンド制御装置10のマイコンや計算機に搭載されてもよいし、デマンド制御装置10と一体化されたリモコンに搭載されてもよい。なお、プログラムが、デマンド制御装置10のマイコンや計算機に搭載される場合には、例えば、そのプログラムが記録媒体であるハードディスク等に格納される構成が考えられる。また、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体は、ハードディスクの他にCD−ROMやMOなどであってもよい。さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体が、電気通信回線を介して取得されるものであってもよい。
In the above description, the
<実施の形態2>
図9は、本発明の実施の形態2に係るデマンド制御装置10を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態2に係るデマンド制御装置10において、実施の形態1で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付しており、以下においては異なる点を中心に説明する。
<
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a demand control system including the
図9に示されるように、本実施の形態2では、電力メータ4は、商用電源から供給された電力を、冷熱機器2−kに供給するだけでなく、電力供給線7を介して電力負荷機器8にも供給するように構成されている。なお、この電力負荷機器8は、例えば、照明、事務機器、オフィス用空調機器など、冷熱機器2−k以外にもデマンド制御すべき負荷をまとめて含んだものである。
As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the
この電力メータ4は、デマンド制御の対象となる冷熱機器2−kの全ての負荷電力と、電力負荷機器8の負荷電力との合計(消費電力の合計)を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線6を介してデマンド制御装置10に定期的に送信する。一方、デマンド制御装置10は、通信線6を介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である複数の冷熱機器2−kの消費電力と、デマンド制御すべき電力負荷機器8の消費電力との合計を、上記合計消費電力(kWh)として定期的に算出する。なお、本実施の形態2に係るデマンド制御装置10の動作を示すフローチャートは、図7に示したフローチャートと同様である。
This
以上のような本実施の形態に係るデマンド制御装置10では、電力計測データは、複数の冷熱機器2−kの消費電力と、それら以外の電力負荷機器8の消費電力とに関するデータとなっている。したがって、デマンド管理対象たる電力負荷機器8の消費電力を考慮しつつ、実施の形態1と同様の効果を有するデマンド制御を実現することができる。
In the
<実施の形態3>
図10は、本発明の実施の形態3に係るデマンド制御装置10を備えるデマンド制御システムの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態3に係るデマンド制御システムにおいて、実施の形態1で説明した構成要素と同一または類似するものについては対応する符号を付しており、以下においては異なる点を中心に説明する。
<
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a demand control system including the
本実施の形態3に係るデマンド制御システムは、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bと、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bを統括的に制御する上位デマンド制御装置10cとを備えて構成されている。第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bと、上位デマンド制御装置10cとの間は、通信線9a,9bを介して通信可能に接続されており、デマンド制御システムで取り扱うべき全てのデータが、これらの間で送受信される。
The demand control system according to the third embodiment includes first and second
第1のデマンド制御装置10aは、上述のデマンド制御装置10と同様に、第1の対象空間1aを対象として設置された第1の複数の冷熱機器2a−kをデマンド制御可能となっている(ここではk=1,2,3,4)。第2のデマンド制御装置10bは、上述のデマンド制御装置10と同様に、第2の対象空間1bを対象として設置された第2の複数の冷熱機器2b−kをデマンド制御可能となっている(ここではk=1,2,3,4)。
The first
第1の冷熱機器2a−kは、第1の対象空間1a内に配置された室内機21a−kと、第1の対象空間1aの外に配置された熱源機22a−kとを備えて構成されている。室内機21a−kと、熱源機22a−kとは、冷媒配管23a−kによってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。第2の冷熱機器2b−kは、第2の対象空間1b内に配置された室内機21b−kと、第2の対象空間1bの外に配置された熱源機22b−kとを備えて構成されている。室内機21b−kと、熱源機22b−kとは、冷媒配管23b−kによってそれぞれ熱を移動可能に接続されている。
The first cooling /
図10に示されるように、本実施の形態3では、電力メータ4は、商用電源から供給された電力を、第1の電力供給線5aを介して第1の複数の冷熱機器2a−kに供給するとともに、第2の電力供給線5bを介して第2の複数の冷熱機器2b−kに供給する。この電力メータ4は、デマンド制御の対象となる第1の複数の冷熱機器2a−kの全ての負荷電力、及び、第2の複数の冷熱機器2b−kの全ての負荷電力の合計(消費電力の合計)を計測し、その合計に対応する電力パルス信号を、通信線6cを介して上位デマンド制御装置10cに定期的に送信する。
As shown in FIG. 10, in the third embodiment, the
上位デマンド制御装置10cは、通信線6cを介して入力された電力パルス信号をカウントすることにより、デマンド制御対象である第1及び第2の複数の冷熱機器2a−k,2b−kの消費電力の合計を、上記合計消費電力(kWh)として定期的に算出する。
The host
ここで、上位デマンド制御装置10cは、実施の形態1で説明したデータ格納部101、性能モデルデータ記憶部102、データ設定部103、及び、デマンド制御量演算部104などを備えて構成されている。
Here, the host
このように構成された上位デマンド制御装置10cは、データ格納部101に格納されている現在及び過去の電力計測データ(現在及び過去のデマンド値V)に基づいて、将来、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bにおいてそれぞれ低下させるべき消費電力に対応する第1及び第2のデマンド制御量ΔVa,ΔVbを算出する。詳細については後述するが、この第1及び第2のデマンド制御量ΔVa,ΔVbは、上述のデマンド制御量ΔVを、第1の複数の冷熱機器2a−kと、第2の複数の冷熱機器2b−kとに配分したものである。上位デマンド制御装置10cが算出した第1のデマンド制御量ΔVaは、通信線9aを介して第1のデマンド制御装置10aに送信される。同様に、上位デマンド制御装置10cが算出した第2のデマンド制御量ΔVbは、通信線9bを介して第2のデマンド制御装置10bに送信される。
Based on the current and past power measurement data (current and past demand values V) stored in the
第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bのそれぞれは、実施の形態1で説明したデータ格納部101、性能モデルデータ記憶部102、データ設定部103、能力抑制量演算部105、最適運転演算部106、及び、制御信号送出部107などを備えて構成されている。
Each of the first and second
このように構成された第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bは、上述したデマンド制御装置10において用いたデマンド制御量ΔVを、第1及び第2のデマンド制御量ΔVa,ΔVbに代えて用いる。
The first and second
<動作>
図11は、本実施の形態3に係る上位デマンド制御装置10cの動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、ステップS11を除いて、実施の形態1で説明したフローチャート(図7)と同じである。ただし、ステップS4,S5,S6は、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bのそれぞれで実行される。以下、ステップS4からステップS7までの動作について簡単に説明する。
<Operation>
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the higher-order
まず、ステップS4にて、第1のデマンド制御装置10aは、実施の形態1のステップS4と同様の処理を行うことにより、第1の対象空間1aに関して第1の消費電力変化μaを算出し、当該算出した第1の消費電力変化μaを上位デマンド制御装置10cに送信する。同様に、第2のデマンド制御装置10bは、第2の対象空間1bに関して消費電力変化μbを算出し、当該算出した第2の消費電力変化μbを上位デマンド制御装置10cに送信する。
First, in step S4, the first
次に、ステップS11にて、上位デマンド制御装置10cは、ステップS2で算出したデマンド制御量ΔVを、次式(10)に示すように、第1及び第2の消費電力変化μa,μbに基づいて第1及び第2のデマンド制御量ΔVa,ΔVbに配分する。そして、上位デマンド制御装置10cは、第1及び第2のデマンド制御量ΔVa,ΔVbを、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bにそれぞれ送信する。
Next, in step S11, the host
それから、ステップS5にて、第1のデマンド制御装置10aは、実施の形態1のステップS5と同様の処理を行うことにより、ステップS4にて算出された第1の消費電力変化μaと、ステップS11にて算出された第1のデマンド制御量ΔVaとに基づいて、第1の対象空間1aに関する第1の必要能力抑制量ΔQaを算出する。同様に、第2のデマンド制御装置10bは、ステップS4にて算出された第2の消費電力変化μbと、ステップS11にて算出された第2のデマンド制御量ΔVbとに基づいて、第2の対象空間1bに関する第2の必要能力抑制量ΔQbを算出する。
Then, at step S5, the first
次に、ステップS6にて、第1のデマンド制御装置10aは、実施の形態1のステップS6と同様の処理を行うことにより、ステップS5で算出した第1の必要能力抑制量ΔQaなどを用いて、対象空間1aに関する最適運転制御の演算を実施する。これにより、第1のデマンド制御装置10aは、第1の複数の冷熱機器2a−kの消費電力とそれらの運転状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする第1の複数の冷熱機器2a−kの運転能力及び運転状態値を算出する。同様に、第2のデマンド制御装置10bは、ステップS5で算出した第2の必要能力抑制量ΔQbなどを用いて、対象空間1bに関する最適運転制御の演算を実施する。これにより、第2のデマンド制御装置10bは、第2の複数の冷熱機器2b−kの消費電力とそれらの運転状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする第2の複数の冷熱機器2b−kの運転能力及び運転状態値を算出する。
Next, at step S6, the first
ステップS7にて、上位デマンド制御装置10cは、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bが算出した運転能力及び運転状態値によって第1及び第2の複数の冷熱機器2a−k,2b−kをそれぞれ制御するための制御信号を、第1及び第2のデマンド制御装置10a,10bにそれぞれ送出させる。
In step S7, the host
以上のような本実施の形態に係るデマンド制御装置10によれば、複数の対象空間(第1及び第2の対象空間1a,1b)のそれぞれに対して、実施の形態1と同様の効果を有するデマンド制御を行うことができる。しかも、必要なデマンド制御量を確保することができるとともに、各対象空間で運転能力が偏らないように全体として消費電力が抑えられた冷熱機器の運転を実現することができる。
According to the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 対象空間、2,2−1,2−2,2−3,2−4 冷熱機器、8 電力負荷機器、10 デマンド制御装置、101 データ格納部、102 性能モデルデータ記憶部、104 デマンド制御量演算部、105 能力抑制量演算部、106 最適運転演算部、107 制御信号送出部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力に関する電力計測データとを記憶するデータ記憶手段と、
現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出するデマンド制御量演算手段と、
運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力及び前記モデルデータに基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する能力抑制量演算手段と、
前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転/停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する最適運転演算手段と、
前記最適運転演算手段で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
を備える、デマンド制御装置。 A demand control device capable of demand-controlling a plurality of refrigeration equipment installed in the same space,
Data storage means for storing model data relating to a performance model representing the relationship between operating capacity and power consumption for each of the plurality of cooling devices, and power measurement data relating to power consumption of the plurality of cooling devices;
Demand control amount calculation means for calculating a demand control amount to be reduced in the future based on the current and past power measurement data;
Based on the current operating capacity of the desired cooling equipment in operation and the model data, a change in power consumption per unit change in the operating capacity of the cooling equipment is calculated, and the calculated power consumption change and the demand control amount A capability suppression amount calculation means for calculating a required capability suppression amount based on
The corrected overall cooling load obtained by subtracting the necessary capacity suppression amount from the sum of cooling loads corresponding to the operating capacities to be output in the future by the plurality of cooling devices, the operating capacities of the plurality of cooling devices, and their operation / A value obtained by multiplying the power consumption of the plurality of cooling devices and their state values, respectively, under the constraint that the total value of the values obtained by multiplying the state values indicating the stopped state is equal. Optimal operation calculation means for calculating the operation capacity and the state value of the plurality of cooling devices that minimize the total value of
A demand control device, comprising: control signal sending means for sending control signals related to the operation capability and the state value of the plurality of cooling devices calculated by the optimum operation calculating means to the plurality of cooling devices.
前記モデルデータは、前記性能モデルを規定する多項式の係数を含み、
前記能力抑制量演算手段は、
運転中の所望の前記冷熱機器の現在の運転能力、及び、前記モデルデータに含まれる前記係数に基づいて前記消費電力変化を算出する、デマンド制御装置。 The demand control device according to claim 1,
The model data includes polynomial coefficients that define the performance model;
The capability suppression amount calculation means includes:
A demand control device that calculates the power consumption change based on a current operating capability of a desired cooling / heating device in operation and the coefficient included in the model data.
前記デマンド制御量演算手段は、
前記現在及び過去の前記電力計測データに基づいて将来のデマンド値を予測し、予め設定された上限デマンド値に対する当該予測したデマンド値の超過に基づいて前記デマンド制御量を算出する、デマンド制御装置。 The demand control device according to claim 1 or 2,
The demand control amount calculation means includes:
A demand control device that predicts a future demand value based on the current and past power measurement data, and calculates the demand control amount based on an excess of the predicted demand value with respect to a preset upper limit demand value.
前記電力計測データは、
前記複数の冷熱機器の消費電力と、それら以外の電力負荷機器の消費電力とに関するデータである、デマンド制御装置。 The demand control device according to any one of claims 1 to 3,
The power measurement data is
A demand control device, which is data relating to power consumption of the plurality of cooling devices and power consumption of other power load devices.
第1の前記複数の冷熱機器が第1の前記同一空間を対象として配置されるとともに、第2の前記複数の冷熱機器が第2の前記同一空間を対象として配置され、
前記デマンド制御量の代わりに、当該デマンド制御量を前記第1及び第2の複数の冷熱機器に配分した第1及び第2の配分デマンド制御量を用いる、デマンド制御装置。 The demand control device according to claim 1,
The first plurality of cooling / heating devices are arranged for the first same space, and the second plurality of cooling / heating devices are arranged for the second same space,
Instead of the demand control amount, a demand control device that uses first and second distributed demand control amounts obtained by distributing the demand control amounts to the first and second plurality of cooling devices.
(a)前記複数の冷熱機器毎の運転能力及び消費電力の関係を表す性能モデルに関するモデルデータと、前記複数の冷熱機器の消費電力を含む電力計測データとをデータ記憶手段に記憶する工程と、
(b)現在及び過去の前記電力計測データに基づいて、将来低下させるべきデマンド制御量を算出する工程と、
(c)運転中の所望の前記冷熱機器の前記モデルデータ及び現在の運転能力に基づいて、当該冷熱機器の運転能力の単位変化あたりの消費電力変化を算出し、当該算出した消費電力変化と前記デマンド制御量とに基づいて必要能力抑制量を算出する工程と、
(d)前記複数の冷熱機器が将来出力すべき運転能力にそれぞれ対応する冷熱負荷の和から前記必要能力抑制量を差し引いて得られる修正全体冷熱負荷と、前記複数の冷熱機器の運転能力とそれらの運転/停止状態を示す状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値とが等しいという制約条件下で、前記複数の冷熱機器の消費電力とそれらの前記状態値とをそれぞれ乗算して得られる値の合計値を最小にする前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値を算出する工程と、
(e)制御信号送出手段が、前記工程(d)で算出された前記複数の冷熱機器の運転能力及び前記状態値に関する制御信号を、前記複数の冷熱機器にそれぞれ送出する工程と
を備える、デマンド制御方法。 A demand control method capable of demand-controlling a plurality of refrigeration devices installed in the same space,
(A) storing in the data storage means model data relating to a performance model that represents the relationship between the operation capacity and power consumption for each of the plurality of cooling devices, and power measurement data including power consumption of the plurality of cooling devices;
(B) calculating a demand control amount to be reduced in the future based on the current and past power measurement data;
(C) Based on the model data and the current operating capacity of the desired cooling / heating device in operation, a power consumption change per unit change in the operating capacity of the cooling / heating device is calculated, and the calculated power consumption change and the Calculating a required capacity suppression amount based on the demand control amount;
(D) the corrected overall cooling load obtained by subtracting the necessary capacity suppression amount from the sum of the cooling loads corresponding to the operating capacities that the plurality of cooling devices should output in the future, the operating capacities of the plurality of cooling devices, and Under the constraint that the total value of the values obtained by multiplying each of the state values indicating the operation / stop state of each is equal to each other, the power consumption of the plurality of cooling devices is multiplied by the state values, respectively. Calculating the operating capacity and the state value of the plurality of cooling devices to minimize the total value of the obtained values;
(E) a control signal sending means comprising a step of sending a control signal related to the operation capacity and the state value of the plurality of cooling / heating devices calculated in the step (d) to the plurality of cooling / heating devices, respectively. Control method.
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