JP2023104385A - Power supply and demand adjusting system, temperature control device, power supply and demand adjusting method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力の需給調整に関連するものである。 The present invention relates to power supply and demand adjustment.
商用電力系統においては、系統周波数を維持するために、電力系統の全体の発電量と全体の需要量とを常に正確に一致させる必要がある。電力の需給均衡が崩れると、電気周波数や電圧の変動により、最悪の場合は広域停電につながる恐れがある。一般に、需給均衡調整は、中央給電指令所等から火力発電所等に対して電力出力の増加／減少を指示することにより行われる。 In a commercial power system, it is necessary to always match the total power generation amount and the total demand amount of the power system exactly in order to maintain the system frequency. If the power supply and demand balance is disrupted, fluctuations in electrical frequency and voltage may lead to wide-area blackouts in the worst case. In general, supply and demand balance adjustment is performed by instructing a thermal power plant or the like to increase/decrease the power output from a central load dispatching center or the like.
一方、脱炭素化に向けて太陽光発電、風力発電などのグリーン電力発電量が増加している。グリーン電力発電による発電量は天候に依存するため、変動が大きい。そのため、需給均衡調整が難しくなる場合がある。特に全体の需要量が少ない中間季（春、秋）の休日では、太陽光発電量が需要量を上回り、電力事業者が太陽光発電電力の電力系統（電力網）への受け入れを停止する事態が起きている。このため、グリーン電力事業者は発電設備を有効活用できない問題が生じている。 On the other hand, green power generation such as solar power generation and wind power generation is increasing toward decarbonization. The amount of power generated by green power generation depends on the weather, so it fluctuates greatly. Therefore, it may become difficult to balance supply and demand. In particular, on holidays in the middle of the season (spring and autumn) when the overall demand is low, the amount of solar power generated exceeds the demand, and power companies may stop accepting solar power into the power system (power grid). stay up. For this reason, a problem arises that green power companies cannot effectively use power generation facilities.
上記課題を解決するための従来技術として、予め制御可能な調整用電力負荷（例えば蓄電池）を確保しておき、需給均衡が崩れそうな場合は、これら電力負荷を接続することで、需給均衡を確保しようとする技術がある。また、上記の制御可能な調整用電力負荷として、主に家庭用の電気温水器を制御する技術もある。 As a conventional technology for solving the above problems, a controllable power load for adjustment (for example, a storage battery) is secured in advance, and when the supply and demand balance is about to collapse, these power loads are connected to restore the supply and demand balance. There are techniques to ensure There is also a technique for controlling an electric water heater mainly for home use as the controllable power load for adjustment.
しかし、従来技術において、供給量の変動に即応可能な電力負荷は極めて限られている。例えば蓄電池の場合は本体が高価であり、既に満充電となっていれば利用できない。一方、家庭用電気温水器の場合、中間季は温水使用量が少ないため、貯湯タンクが既に満水および最高沸き上げ温度に到達している可能性が高く、その場合、電力負荷として利用できない。 However, in the prior art, the power load that can quickly respond to fluctuations in the amount of supply is extremely limited. For example, in the case of a storage battery, the body is expensive and cannot be used if it is already fully charged. On the other hand, in the case of a domestic electric water heater, since the amount of hot water used is small during the middle season, there is a high possibility that the hot water storage tank is already full and has reached the maximum boiling temperature, in which case it cannot be used as a power load.
即ち、使用できる電力の上限値が小さい電力負荷の場合、需給均衡調整用としては即応、および長時間の利用が困難であるという問題がある。 That is, in the case of a power load with a small upper limit of usable power, there is a problem that immediate response and long-term use for supply and demand balance adjustment are difficult.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、即応可能かつ長時間利用可能な需給均衡調整用の電力負荷を実現するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a technology for realizing a power load for supply and demand balance adjustment that can be quickly responded to and used for a long period of time.
開示の技術によれば、グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生する場合に、設定温度引き下げ指示を、空調機を使用して設備を冷却する施設に送信する指示部と、
前記設定温度引き下げ指示に従って、前記施設における前記空調機の設定温度を引き下げる温度設定部と
を備える電力需給調整システムが提供される。
According to the disclosed technique, when an imbalance in power supply and demand occurs due to an increase in the amount of power generated by green power generation, an instruction unit that transmits an instruction to lower the set temperature to a facility that uses an air conditioner to cool the facility. ,
and a temperature setting unit that lowers the set temperature of the air conditioner in the facility according to the instruction to lower the set temperature.
開示の技術によれば、即応可能かつ長時間利用可能な需給均衡調整用の電力負荷を実現することが可能となる。 According to the disclosed technique, it is possible to realize a power load for supply and demand balance adjustment that can be quickly responded to and used for a long time.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。 An embodiment (this embodiment) of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and embodiments to which the present invention is applied are not limited to the following embodiments.
例えば、以下の説明では、電力負荷としてデータセンタを使用するが、これは一例である。データセンタ以外の施設（建物）を電力負荷として使用してもよい。「空調機を使用して設備を冷却する施設」であれば、どのような施設に対しても本発明を適用可能である。 For example, the discussion below uses a data center as a power load, but this is an example. Facilities (buildings) other than the data center may be used as power loads. The present invention can be applied to any facility as long as it is "a facility that cools equipment using an air conditioner".
（実施の形態の概要）
本実施の形態では、データセンタの建物躯体への蓄冷を行うための冷房電力を調整用電力負荷とし、電力需給調整に活用する。
(Overview of Embodiment)
In the present embodiment, the cooling power for storing cold in the building frame of the data center is used as the power load for adjustment, and is utilized for power supply and demand adjustment.
データセンタはサーバ機器等の設備が常時作動しているため、冷房も常時使用されている。また建物躯体はコンクリートであり、熱容量が大きいという特徴がある。そのため、データセンタを、即応可能かつ長時間利用可能な需給均衡調整用の電力負荷として使用することができる。なお、建物躯体がコンクリートであることには限定されない。本発明は、コンクリートを用いない建物にも適用可能である。 In data centers, equipment such as server equipment is always in operation, so cooling is always used. In addition, the building frame is made of concrete and is characterized by its large heat capacity. As such, the data center can be used as a power load for demand and demand balancing that is readily available and available for a long period of time. In addition, it is not limited to a building frame being concrete. The present invention is also applicable to buildings that do not use concrete.
本実施の形態では、後述する電力需給制御装置１００が、電力網における電力の需給バランスを監視し、通常の需給調整では足りずに、電力供給量が電力需要量を上回る恐れがあると判断した場合に、データセンタに対して、冷房温度を引き下げる指示を行う。指示を受けたデータセンタは、冷房温度を引き下げ、建物躯体に蓄冷する。これにより、電力需要量を増加できる。このとき、冷房温度の引き下げ度合いにより、電力需要量の調整を容易に行うことができる。
In the present embodiment, when the power supply and
また、データセンタに設置されている既存の冷房設備を活用するため、蓄電池とは異なり創設コストがかからない。更に電気給湯器等とも異なり、最大貯湯量や最高貯湯温度といった制約が少ない。 In addition, since the existing cooling equipment installed in the data center is used, there is no set-up cost unlike storage batteries. Furthermore, unlike electric water heaters, there are few restrictions such as maximum hot water storage capacity and maximum hot water storage temperature.
このように、建物躯体蓄冷による電力需給均衡調整は、安価に実現できる上に、電力利用の上限値がほとんどなく、需給均衡調整に即応・長時間対応できるという長所を持っている。 In this way, power supply-demand balance adjustment using cold storage in the building frame can be realized at low cost, and has the advantage of being able to respond quickly and for a long period of time to the power supply-demand balance adjustment, with almost no upper limit for power usage.
一方で、太陽光などのグリーン発電事業者は、電力需給が供給量過剰となった場合、従来は、電力事業者から送電を停止される可能性が高かったが、本発明に係る技術により、即応できる需要先が見つかる可能性が高くなり、停止により売電機会を失うことなく、安価であっても売電できる可能性が高くなる。 On the other hand, green power generation companies such as solar power have a high possibility that power transmission will be stopped by the power company in the past when the power supply and demand became excessive, but with the technology according to the present invention, The possibility of finding a demand destination that can respond immediately increases, and the possibility of selling power even at a low price increases without losing the opportunity to sell power due to suspension.
また、データセンタにおいては、電力供給量過剰時には安価な電力を購入して蓄冷でき、かつ、電力需給均衡後も蓄えた冷熱を用いて空調電力を抑制できるため、電力料金の低減に極めて有効である。 In data centers, when there is an excess supply of electricity, inexpensive electricity can be purchased and cold stored, and even after the supply and demand of electricity is balanced, the stored cold energy can be used to reduce air conditioning power consumption, which is extremely effective in reducing electricity costs. be.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
（全体構成）
図１に、本実施の形態におけるシステムの全体構成例を示す。図１に示すように、電力需給制御装置１００、火力発電所２０、グリーン電力発電所３０、需要家４０が存在する。火力発電所２０、グリーン電力発電所３０、需要家４０は、電力の送電／受電を行うための電力網６０に接続されている。また、電力需給制御装置１０は、火力発電所２０、グリーン電力発電所３０、需要家４０のぞれぞれと、制御網５０を介して制御通信を行うことができる。また、電力需給制御装置１０は、制御網５０を介して電力網６０を監視することができる。
(overall structure)
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a system according to this embodiment. As shown in FIG. 1, there are a power supply and
図示の便宜上、火力発電所２０、グリーン電力発電所３０、需要家４０はそれぞれ１つずつ示しているが、実際にはそれぞれ複数存在してもよい。
For convenience of illustration, one
電力網６０は、あるエリア（例：工場敷地、市町村、地域等）をカバーする網であってもよいし、複数エリアをカバーするように、複数の電力系統が連系線により接続された網であってもよい。
The
電力需給制御装置１００は、例えば、電力事業者の中央電力指令所等に備えられた装置である。火力発電所２０は、石油、石炭、天然ガス等の化石燃料を燃焼させることにより発電を行う発電所である。なお、火力発電所２０は、グリーン電力発電所３０以外の発電所の代表として記載したものである。グリーン電力発電所３０以外の発電所として、火力発電所２０に加えて、水力発電所、原子力発電所等があってもよい。
The power supply and
グリーン電力発電所３０は、太陽光、風力等の自然エネルギーを使用して発電を行う発電所である。グリーン電力発電所３０を、自然エネルギー電力発電所と呼んでもよい。
The
需要家４０は、電力を使用する者であり、例えば、企業、一般家庭、公共施設等である。また、需要家４０にはデータセンタが含まれる。本実施の形態では、電力需給制御装置１００が、電力需給の監視結果に基づいて、火力発電所２０への出力調整指示や、データセンタへの需要量（電力使用量）増加指示を行う。
なお、ここでは、電力需給制御装置１００が、電力需給の監視を行って、需給バランスが取れているかどうかの判断を行うととともに、データセンタ等への指示（要請）も行うこととしているが、データセンタ等への指示に関しては、人が電話（あるいはメール等）により、データセンタ等の人に対して行ってもよい。
Here, the power supply and
（電力需給制御装置１００の構成例）
図２に、電力需給制御装置１００の構成例を示す。図２に示すように、電力需給制御装置１００は、需給監視部１１０、指示部１２０、及びデータ記憶部１３０を有する。
(Configuration example of power supply and demand control device 100)
FIG. 2 shows a configuration example of the power supply and
需給監視部１１０は、電力網６０の系統周波数を監視し、系統周波数が規定値になるように指示部１２０に火力発電所２０に対する出力調整を依頼する。なお、系統周波数が規定値からずれることは、需給バランスが取れていないことを意味する。
The supply and
また、需給監視部１１０は、グリーン電力発電所３０の出力増大により、火力発電所２０の出力減少調整のみでは需給バランスを保つことができないと判断した場合には、指示部１２０に対してデータセンタへの需要増加指示を行うよう依頼する。
Further, when the supply and
指示部１２０は、火力発電所２０やデータセンタに対する指示を実行する。データ記憶部１３０には、例えば、需要量増大指示を行うことのできるデータセンタのアドレス（指示の送信先アドレス）が格納されている。
The
図３に、電力需給制御装置１００が、複数のデータセンタに対して需要量増加等の指示制御を行うイメージを示す。なお、電力需給制御装置１００がデータセンタに対して需要量増加のための指示をする際には、直接にデータセンタ（具体的には後述する温度制御装置２００）に対して指示をしてもよいし、データセンタを運営する事業者の端末等に指示してもよい。「データセンタに指示をする」ことには、これらのいずれもが含まれるものとする。
FIG. 3 shows an image of the power supply and
（データセンタの構成例）
本実施の形態では、図３に示したように、需要量増大指示を行うことのできるデータセンタとして、複数のデータセンタが存在する。ここでは、ある１つのデータセンタの構成例について説明する。他のデータセンタも同様の構成を備える。
(Data center configuration example)
In this embodiment, as shown in FIG. 3, there are a plurality of data centers as data centers to which the demand increase instruction can be issued. Here, a configuration example of one data center will be described. Other data centers have similar configurations.
データセンタの建物は、蓄冷効果の高い鉄筋コンクリート造の建物である。データセンタは、１つ又は複数のサーバルームを備える。サーバルームでは、サーバ等の情報通信機器の多くはラックに収納され使用されている。情報通信機器の故障を防ぐため、情報通信機器が発する熱への対策を講じる必要があり、空調機を使用して情報通信機器を冷却する。 The data center building is a reinforced concrete building with a high cold storage effect. A data center comprises one or more server rooms. In a server room, most of information communication devices such as servers are stored in racks and used. In order to prevent the information communication equipment from malfunctioning, it is necessary to take measures against the heat generated by the information communication equipment, and an air conditioner is used to cool the information communication equipment.
情報通信機器としては、例えば、交換機、スイッチ、ルータ等の通信装置、サーバ、コンピュータ、パッチパネル、パッチパネル制御ロボット等がある。本実施の形態では、空調機が設置される部屋を「サーバルーム」と呼ぶ。「サーバルーム」を「機械室」と呼んでもよい。「サーバルーム」には、サーバに限らない情報通信機器が備えられる。 Examples of information communication equipment include communication devices such as exchanges, switches, and routers, servers, computers, patch panels, patch panel control robots, and the like. In this embodiment, a room in which an air conditioner is installed is called a "server room". A "server room" may also be called a "machine room." The "server room" is equipped with information communication devices other than servers.
本実施の形態におけるサーバルームは、データセンタにおける一般的な規模のサーバルームであることを想定している。このようなサーバルームには、４０～６０ｋＷの冷房能力を有する空調機が３台～５台程度設置されている。 It is assumed that the server room in this embodiment is a typical size server room in a data center. In such a server room, about 3 to 5 air conditioners having a cooling capacity of 40 to 60 kW are installed.
サーバルームの基本的な構造や空気の流れについて説明する。ただし、ここで説明するサーバルームの構造は一例である。 Explain the basic structure and air flow of a server room. However, the structure of the server room described here is just an example.
図４に、サーバルームを上から見た場合の配置例を示す。図４に示すように、サーバルームには、１又は複数の空調機と、複数のラックが配置される。一般に、サーバルームは、二重床構造の床を持ち、空調機から送風される冷気により、ラックに搭載されている情報通信機器を冷却する。 FIG. 4 shows an arrangement example of the server room viewed from above. As shown in FIG. 4, one or a plurality of air conditioners and a plurality of racks are arranged in the server room. In general, a server room has a double-floor structure, and the information communication equipment mounted on the racks is cooled by cold air blown from an air conditioner.
図５は、本実施の形態におけるサーバルームの空気の流れ方を説明するための図である。図５に示すように、この例では、多数の小孔の開いた二重床パネル３の上に、冷却対象の情報通信機器を搭載したラック２が設置されている。なお、図５に示すラック２は、複数の架（個々のラック）の集合である。
FIG. 5 is a diagram for explaining how air flows in the server room according to this embodiment. As shown in FIG. 5, in this example, a
また、図示するように空調機１が設置されている。本実施の形態の空調機１は、「ラック前面」と記載されたラックの前面と平行かつ床面と平行な方向に、二重床下で冷気を吹き出す。 Also, an air conditioner 1 is installed as shown in the figure. The air conditioner 1 of the present embodiment blows cold air under the double floor in a direction parallel to the front surface of the rack, which is described as "rack front surface", and parallel to the floor surface.
図５に示すように、空調機１から出力された冷気４は、空調機１からの距離が離れるにつれて勢いを弱めながら、二重床下を流れるとともに、二重床パネルの小孔から二重床上に冷気５として上る。そして、冷気５はラック前面に吸引されて、ラック２内の情報通信機器を冷却し、ラック裏面から高温の排気６となって排出される。排気６は、空調機１に戻される。
As shown in FIG. 5, the
通常、サーバルームには複数のラック２が設置されているが、空調効率向上を目的として、２つずつ組として、２つのラックの前面同士が向き合うように複数のラックが平行に配置される。２つのラックの前面同士が向き合ってできた空間はコールドアイルと呼ばれ、２つのラックの裏面同士が向かい合ってできた空間はホットアイルと呼ばれる。
Usually, a plurality of
（データセンタにおけるシステム構成例）
データセンタには、温度制御システムが備えられる。図６に、本実施の形態における温度制御システムの構成例を示す。図６に示すように、本温度制御システムは、空調機１、温度制御装置２００、温度センサ４００を備え、これらがネットワーク３００に接続されている。ネットワーク３００を介して装置間でデータ送受信が可能である。
(Example of system configuration in a data center)
The data center is equipped with a temperature control system. FIG. 6 shows a configuration example of a temperature control system according to this embodiment. As shown in FIG. 6, this temperature control system includes an air conditioner 1, a
空調機１の台数は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。温度センサ４００についても、１つであってもよいし、複数であってもよい。
The number of air conditioners 1 may be one or may be plural. The number of
空調機１は、冷気を送出する装置である。温度センサ４００は、サーバルーム内の温度を計測する。本実施の形態では、温度センサ４００は、空調機１の上部に設置され、空調機１が吸い込む空気の温度を計測することを想定している。
The air conditioner 1 is a device that sends out cool air. A
ネットワーク３００は、例えば、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、インターネット、携帯電話網のうちのいずれか１つ又は複数の組み合わせである。温度制御装置２００は、サーバルーム内にあってもよいし、サーバルーム外にあってもよい。温度制御装置２００がサーバルーム外に備えられる場合、温度制御装置２００は、サーバルームが存在するデータセンタ内にあってもよいし、データセンタ外にあってもよい。
The
空調機１は、温度センサ４００で計測する温度が、温度制御装置２００において設定した温度（「空調機の設定温度」あるいは「設定温度」と呼ぶ）になるように制御される。その制御の機能は、空調機１自体が備えてもよいし、温度制御装置２００が備えてもよいし、温度制御装置２００以外の制御装置が備えてもよい。ここでは、温度制御装置２００が制御を行うことを想定している。
The air conditioner 1 is controlled so that the temperature measured by the
温度制御装置２００が制御を行う場合、例えば、温度制御装置２００は、温度センサ４００で計測された温度を定期的に温度センサ４００から取得し、当該温度が、設定温度になるように、空調機１における冷却の強度の調整、空調機１から出力する冷却気流の量の調整、空調機１００のＯＮ／ＯＦＦ等を行う。
When the
（温度制御装置２００の構成例）
図７に、温度制御装置２００の構成例を示す。図７に示すように、温度制御装置２００は、温度設定部２１０、空調機制御部２２０、データ記憶部２３０を備える。温度設定部２１０は、電力需給制御装置１００から需要量増大指示（温度引き下げ要請等）を受信し、当該指示に基づいて空調機１の設定温度を決定する。空調機制御部２２０は、温度センサ４００で計測する温度が設定温度になるように空調機１を制御する。データ記憶部２３０には、温度設定や空調機制御のために必要な情報が格納されている。例えば、設定温度を変化させる幅（例：０．１２５℃、０．１℃など）、空調機１を制御するために空調機１にアクセスするためのアドレス、需要増大と設定温度との関係等がデータ記憶部２３０に格納されている。
(Configuration example of temperature control device 200)
FIG. 7 shows a configuration example of the
なお、電力需給制御装置１００における指示部１２０と、温度制御装置２００における温度設定部２１０を含むシステムを電力需給調整システムと呼んでもよい。
A system including
また、温度設定部２１０は、指示部１２０からネットワークを介して送信される指示を当該ネットワークから受信することができる。また、電力事業者等から需要量増大指示を電話等で受けた人が、温度設定部２１０に対して情報（例：温度引き下げ命令、目標需要増大量）を入力してもよい。
Also, the
（動作例）
以下、図８～図１０に示すフローチャートの手順に沿って、本実施の形態に係るシステムの動作例を説明する。
(Operation example)
An example of the operation of the system according to the present embodiment will be described below in accordance with the procedures of the flowcharts shown in FIGS. 8 to 10. FIG.
図８のＳ１において、電力需給制御装置１００の需給監視部１１０は、グリーン電力発電量増加等により電力需給の不均衡（供給量過剰）が発生したと判断する。ここでの判断は、天候等に基づく近い将来（例えば、現時点から４時間後）に電力需給の不均衡（供給量過剰）が発生するという予測の判断であってもよい。
In S1 of FIG. 8, the supply and
Ｓ２において、電力需給制御装置１００の需給監視部１１０は、火力発電所２０の発電量調整で需給均衡の回復が可能か否かを判断する。Ｓ２の判断結果がＹｅｓであればＳ３に進み、電力需給制御装置１００の指示部１２０が、火力発電所２０に対して発電量抑制を指示する。
In S<b>2 , the supply and
Ｓ２における判断結果がＮｏである場合（火力発電所２０の発電量調整で需給均衡の回復が見込めない場合）、Ｓ４において、電力需給制御装置１００の指示部１２０は、１つ又は複数のデータセンタのそれぞれに対して、冷房温度の引き下げ要請と、目標とする需要増加量を通知する。以降の説明におけるデータセンタでの制御動作は、当該要請を受けた各データセンタでの制御動作である。
If the determination result in S2 is No (if the supply and demand balance cannot be expected to be recovered by adjusting the power generation amount of the thermal power plant 20), in S4, the
Ｓ４において要請と目標とする需要増加量を受信したデータセンタでは、Ｓ５において、温度制御装置２００の温度設定部２１０が、現在の外気温と、目標とする需要増加量とに基づいて、空調機１の設定温度の引き下げ温度幅（ΔＴ）を決定する。
In the data center that received the request and the target demand increase amount in S4, the
設定温度の引き下げ温度幅（ΔＴ）を決定する方法はどのような方法を用いてもよい。例えば、実験により、図１１に示すような外気温と目標需要増加量とΔＴの関係を予め求めておき、その関係を用いてΔＴを決定することができる。当該関係を表す情報は、データ記憶部２３０に格納しておき、温度設定部２１０がデータ記憶部２３０から読み出して使用する。
Any method may be used to determine the temperature range (ΔT) for lowering the set temperature. For example, the relationship between the outside air temperature, target demand increase, and ΔT as shown in FIG. 11 can be obtained in advance through experiments, and ΔT can be determined using that relationship. Information representing the relationship is stored in the
図１１の例において、例えば、外気温が２７℃、目標需要増加量が１２０ｋＷｈ／３０分の場合、温度設定部２１０は、ΔＴ＝５℃、すなわち、現在の冷房設定温度から５℃引き下げを行うことを決定する。
In the example of FIG. 11, for example, when the outside temperature is 27° C. and the target demand increase amount is 120 kWh/30 minutes, the
図９のＳ６において、温度制御装置２００の空調機制御部２２０は、Ｓ５において決定された引き下げ温度幅に基づく設定温度を空調機１に対して指示する。空調機１はその設定温度での冷房を行う。これにより、電力需要量が増加するとともに、データセンタの建物躯体への蓄冷が行われ、電力需給は均衡へ向かう。
In S6 of FIG. 9, the air
電力需給制御装置１００における需給監視部１１０は、電力需給が均衡しているかどうかを常時監視している。Ｓ６の制御開始から、ある時間の経過後の時点において、電力需給制御装置１００の需給監視部１１０が、電力需給均衡が回復したと判断すると（Ｓ７のＹｅｓ）、Ｓ８に進む。電力需給均衡が回復していないと判断すると（Ｓ７のＮｏ）、Ｓ４に戻り、Ｓ４からの処理を再び実行する。
The supply and
上記の「ある時間の経過後の時点」とは、予め定めた時間の経過後の時点であってもよいし、決定された引き下げ温度幅だけの温度引き下げが完了した時点であってもよいし、これら以外であってもよい。 The above-mentioned "point after a certain period of time" may be a point after a predetermined period of time has elapsed, or may be a point at which the temperature reduction by the determined temperature reduction width has been completed. , may be other than these.
電力需給均衡が回復した後、日没などによりグリーン電力発電量が減少することが想定される。そのため、Ｓ８において、電力需給制御装置１００の需給監視部１１０は、電力需給の不均衡（供給量減少）が発生したと判断する。なお、Ｓ８における電力需給の不均衡（供給量減少）については、火力発電所２０の出力調整により回復させることも可能である。
After the power supply and demand balance is restored, it is expected that the amount of green power generated will decrease due to factors such as sunset. Therefore, in S8, the demand-
Ｓ９において、電力需給制御装置１００の指示部１２０は、各データセンタに対して設定温度引き下げ停止を指示（要請）する。
In S9, the
設定温度引き下げ停止の指示を受信した温度制御装置２００の温度設定部２１０は、図１０のＳ１０において、空調機１の設定温度を徐々に引き上げ、元の設定温度に戻す。このとき、データセンタの躯体に蓄えた冷熱を利用できるので、空調電力を削減することができる。
The
空調機１の設定温度が、元の設定温度に戻り、蓄えた冷熱を全て利用すると、空調機１は通常運転に復帰する（Ｓ１１）。建物躯体蓄冷が終了し、電力需要量は減少に転じることで、電力需給均衡が継続・確保される。 When the set temperature of the air conditioner 1 returns to the original set temperature and all the stored cold heat is used, the air conditioner 1 returns to normal operation (S11). With the end of cold storage in the building frame and a decrease in power demand, the power supply and demand balance will continue and be secured.
（データセンタにおける温度制御の例）
上述したとおり、本実施の形態では、グリーン電力発電の発電量の増大により、需給調整が難しくなった場合に、データセンタにおける空調の設定温度を下げることで、需要量を増大させることとしている。このような状況で利用されるグリーン電力発電の電力は、従来であれば電力網へ受け入れられずに無駄になってしまうことも有り得たものなので、設定温度の引き下げ要請に応じてデータセンタにより利用される電力の電力料金は、通常の昼間の電力料金よりも安価（あるいは無料）であることが想定される。例えば、夜間電力料金よりも安価であることが想定される。
(Example of temperature control in a data center)
As described above, in the present embodiment, when supply and demand adjustment becomes difficult due to an increase in the amount of power generated by green power generation, the demand is increased by lowering the set temperature of the air conditioning in the data center. In the past, the power generated by green power generation used in such a situation could have been wasted without being accepted by the power grid. It is assumed that the power rate for electricity that is used during the daytime is cheaper (or free) than the power rate during normal daytime hours. For example, it is assumed to be cheaper than the nighttime power rate.
本実施の形態では、設定温度の引き下げ要請によりデータセンタにより利用される電力の電力料金は、通常の昼間の電力料金よりも安価であるものとして説明を行う。「設定温度の引き下げ要請によりデータセンタにより利用される電力」とは、設定温度の引き下げ要請中に利用する全体の電力であってもよいし、通常時に利用する電力に対して増加した分の電力であってもよい。 In the present embodiment, it is assumed that the power charge for the power used by the data center due to the request to lower the set temperature is lower than the normal daytime power charge. "Electric power used by the data center due to a request to lower the set temperature" may be the total power used during the request to lower the set temperature, or the increased power compared to the power normally used. may be
安価な電力でデータセンタ（サーバルーム）に蓄冷をしておくことで、設定温度引き下げ停止要請受領後（電力料金が通常料金に戻った後）において、その蓄冷分を用いて空調電力を削減することができるので、全体の電力料金を削減することができる。このように電力料金を削減することを可能とする温度制御の例を次に説明する。この温度制御は温度制御装置２００が実行する。
By storing cool energy in the data center (server room) using inexpensive electricity, after receiving a request to stop lowering the set temperature (after the electricity rate returns to the normal rate), the cool stored energy can be used to reduce air conditioning power. can reduce the overall electricity bill. An example of temperature control that makes it possible to reduce power charges in this way will now be described. This temperature control is performed by the
以下では、設定温度引き下げ要請受領から設定温度引き下げ停止要請受領までの時間を「温度引き下げ時間帯」と呼び、温度引き下げ時間帯の電力料金が通常の電力料金よりも安いものとする。また、温度引き下げ時間帯以外の時間帯を「通常時間帯」と呼ぶことにする。 Hereinafter, the time from receipt of the set temperature reduction request to receipt of the set temperature reduction stop request will be referred to as a "temperature reduction time period", and the power rate during the temperature reduction time period will be lower than the normal power rate. Also, a time period other than the temperature reduction time period is called a "normal time period".
本実施の形態では、温度引き下げ時間帯において、安価な電気料金で通常よりも大きな電力によりデータセンタの蓄冷を行う。通常時間帯が開始すると、設定温度の緩和を開始し、緩和完了後は、緩和完了時の設定温度を維持する。 In the present embodiment, cold storage in the data center is performed with a lower electricity rate and a larger electric power than usual during the temperature reduction period. When the normal time zone starts, the set temperature starts to be relaxed, and after the relaxation is completed, the set temperature at the time of completion of relaxation is maintained.
このような温度制御により、蓄冷により冷やされた空気や建物の構造体（コンクリート等）により、通常時間帯において情報通信機器から出される熱をある程度カバーできるので、電気料金の高い通常時間帯において、消費電力を低減することができ、結果として全体の電力料金を低減することができる。 With this kind of temperature control, the air cooled by cold storage and the structure of the building (concrete, etc.) can cover the heat emitted from the information communication equipment during normal hours to some extent. Power consumption can be reduced, and as a result, the overall power bill can be reduced.
本実施の形態では、高い温度から低い温度に設定温度を変更する場合、及び、低い温度から高い温度に設定温度を変更する場合のいずれにおいても段階的に変更することとしている。なお、温度引き下げ要請が緊急を要する要請の場合には、高い温度から低い温度に設定温度を変更する際には、段階的ではなく、一度に設定温度を下げることとしてもよい。 In this embodiment, both when changing the set temperature from a high temperature to a low temperature and when changing the set temperature from a low temperature to a high temperature, the change is made stepwise. If the temperature reduction request is an urgent request, the set temperature may be lowered all at once instead of stepwise when changing the set temperature from a high temperature to a low temperature.
＜設定温度引き下げ時の動作＞
温度制御装置２００の温度設定部２１０は、設定温度引き下げ時間帯において、サーバルームの冷却を２段階で行うこととしている。第１段階の冷却において、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、下げ幅がΔＴになるまで、設定温度を段階的に引き下げる。例えば、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、Ｘ分毎にＹ℃ずつ設定温度を引き下げる。Ｘは、例えば１０～３０の範囲の任意の値である。Ｙは、例えば０．０５～０．２の範囲の任意の値である。
<Operation when lowering the set temperature>
The
一例として、ΔＴ＝３℃である場合、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、１０分毎に０．１２５℃ずつ設定温度を引き下げることで、４時間で設定温度を３℃低下させる。
As an example, when ΔT=3° C., the
第２段階の冷却において、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、第１段階で下げた設定温度を設定温度引き下げ停止要請受領まで維持する。
In the second stage of cooling, the
設定温度引き下げ停止要請を受領すると、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、設定温度の緩和を行う。つまり、設定温度を引き上げる動作を行う。
Upon receiving the request to stop lowering the set temperature, the
設定温度の緩和において、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、温度上げ幅がΔＴになるまで、設定温度を段階的に引き上げる。例えば、温度制御装置２００の温度設定部２１０は、Ａ分毎にＢ℃ずつ設定温度を引き上げる。Ａは、例えば１０～３０の範囲の任意の値である。Ｂは、例えば０．０５～０．２の範囲の任意の値である。
In relaxing the set temperature, the
一例として、ΔＴ＝３℃であるとすると、温度制御装置２００は、１０分毎に０．１℃ずつ設定温度を引き上げることで、５時間で設定温度を３℃上昇させる。
As an example, if ΔT=3° C., the
緩和の時間（段階的に設定温度を上げる時間）は、例えば、５時間であるが、４～６時間の範囲のいずれかの時間であってもよいし、これら以外の時間でもよい。段階的に設定温度を引き上げた後、その温度を維持する。 The time for relaxation (the time for gradually increasing the set temperature) is, for example, 5 hours, but it may be any time in the range of 4 to 6 hours, or other time. After raising the set temperature step by step, the temperature is maintained.
＜設定温度の変化の例＞
図１２に、温度制御装置２００が設定する設定温度の変化の具体的な例を示す。図１２のケースでは、Ｔ１～Ｔ３が温度引き下げ時間帯であり、安価な料金が適用され、Ｔ３以降は通常料金が適用される。また、図１２のケースでは、通常の設定温度が３０℃である。
<Example of change in set temperature>
FIG. 12 shows a specific example of changes in the set temperature set by the
図１２の例において、安価料金の開始時刻であるＴ１から第１段階の冷却を開始する。ここでは、１０分毎に０．１２５℃ずつ設定温度を下げることで、４時間かけて設定温度を３℃だけ引き下げ、設定温度を２７℃にする。Ｔ２からＴ３まで、温度制御装置２００は、設定温度＝２７℃を維持する。
In the example of FIG. 12, the cooling of the first stage is started from T1, which is the start time of the low price. Here, by lowering the set temperature by 0.125°C every 10 minutes, the set temperature is lowered by 3°C over 4 hours, and the set temperature is set to 27°C. From T2 to T3, the
Ｔ３から、温度制御装置２００は、設定温度を段階的に引き上げる。図１２の例では、１０分毎に０．１℃ずつ設定温度を上げることで、５時間かけて設定温度を３℃だけ引き上げ、設定温度を３０℃にする。その後、設定温度＝３０℃を維持する。
From T3, the
なお、第１段階の冷却において、仮に、短時間で急速に設定温度を下げる場合、空調機１００の電力ピークが大きくなることで消費電力が急増してしまい、電力料金削減の効果が低くなる可能性がある。また、第１段階の冷却の時間が長すぎる場合、蓄冷を十分にできなくなる可能性がある。
In the first stage of cooling, if the set temperature is rapidly lowered in a short period of time, the power consumption peak of the
また、設定温度の緩和について、短時間（例えば１時間）で３０℃まで設定温度を上昇させる場合、空調機１００の冷却のＯＦＦ／ＯＮが頻繁に生じ、空調機１００の電力ピークが大きくなることで消費電力が急増し、電力料金低減の効果が低くなる。また、設定温度の緩和の速度が低すぎる場合、、蓄冷を有効活用できない可能性がある。
In addition, when the set temperature is increased to 30° C. in a short period of time (for example, one hour), the cooling of the
上記のような蓄冷動作を行うことで、単純に引き下げ要請／引き下げ停止要請に従って急速に設定温度変更を行う場合と比べて、電力料金削減効果が大きくなる。 By performing the cold storage operation as described above, the effect of reducing the electric power rate is increased compared to the case where the set temperature is rapidly changed in accordance with simply the request for reduction/suspension of reduction.
（装置のハードウェア構成例）
電力需給制御装置１００、及び温度制御装置２００はいずれも、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現することができる。コンピュータは物理マシンであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。
(Hardware configuration example of the device)
Both the power supply and
図１３は、本実施の形態における上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。なお、上記コンピュータが仮想マシンである場合、ハードウェア構成は仮想的なハードウェア構成である。図１３のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
FIG. 13 is a diagram showing a hardware configuration example of the computer in this embodiment. Note that when the computer is a virtual machine, the hardware configuration is a virtual hardware configuration. The computer of FIG. 13 has a
当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
A program for realizing processing by the computer is provided by a
メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
The
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る技術により、電力需給調整を低コストでかつ迅速に行うことができ、またグリーン発電停止による電力売買機会を失うことなく有効活用できる。
(Effect of Embodiment)
With the technology according to the present embodiment, power supply and demand adjustment can be performed quickly at low cost, and power trading opportunities due to suspension of green power generation can be effectively utilized without losing them.
また、データセンタにおいては、サーバやストレージなどの情報通信機器の冷却のために多くの電力を使用して２４時間３６５日の通年冷房を行っており、一般に電気料金が高額になる問題があるが、本実施の形態に係る技術により、データセンタの電力料金を低減できる効果が得られる。 In data centers, a large amount of electric power is used to cool information and communication equipment such as servers and storage, and cooling is performed 24 hours a day, 365 days a year. , the technology according to the present embodiment can reduce the power charges of the data center.
（実施の形態のまとめ）
本明細書には、少なくとも下記各項の電力需給調整システム、温度制御装置、電力需給調整方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生する場合に、設定温度引き下げ指示を、空調機を使用して設備を冷却する施設に送信する指示部と、
前記設定温度引き下げ指示に従って、前記施設における前記空調機の設定温度を引き下げる温度設定部と
を備える電力需給調整システム。
（第２項）
空調機を使用して設備を冷却する施設における前記空調機の設定温度を制御する温度制御装置であって、
グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生することにより、設定温度引き下げ指示が発出された場合に、前記施設における前記空調機の設定温度を第１の温度から第２の温度まで引き下げ、設定温度引き下げ停止指示が発出された場合に、前記第２の温度から前記第１の温度まで段階的に前記設定温度を上げる温度設定部
を備える温度制御装置。
（第３項）
前記温度設定部は、外気温と、目標需要増加量とに基づいて、前記第１の温度から前記第２の温度までの下げ幅を決定する
第２項に記載の温度制御装置。
（第４項）
前記温度設定部は、前記設定温度引き下げ指示が発出された場合に、前記第１の温度から前記第２の温度まで段階的に前記設定温度を下げる
第２項又は第３項に記載の温度制御装置。
（第５項）
前記温度設定部は、前記設定温度引き下げ停止指示が発出された場合に、４時間～６時間の範囲のいずれかの時間をかけて、前記第２の温度から前記第１の温度まで段階的に前記設定温度を上げる
第２項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の温度制御装置。
（第６項）
指示部と温度設定部とを備える電力需給調整システムにおいて実行される電力需給調整方法であって、
前記指示部が、グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生する場合に、設定温度引き下げ指示を、空調機を使用して設備を冷却する施設に送信し、
前記温度設定部が、前記設定温度引き下げ指示に従って、前記施設における前記空調機の設定温度を引き下げる
電力需給調整方法。
（第７項）
コンピュータを、第２項ないし第５項のうちいずれか１項に記載の温度制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
(Summary of embodiment)
This specification discloses at least a power supply and demand adjustment system, a temperature control device, a power supply and demand adjustment method, and a program for each of the following items.
(Section 1)
an instruction unit that transmits an instruction to lower the set temperature to a facility that cools equipment using an air conditioner when an imbalance in power supply and demand occurs due to an increase in the amount of power generated by green power generation;
and a temperature setting unit that lowers the set temperature of the air conditioner in the facility according to the instruction to lower the set temperature.
(Section 2)
A temperature control device for controlling the set temperature of an air conditioner in a facility that uses an air conditioner to cool equipment,
When an instruction to lower the set temperature is issued due to an imbalance in power supply and demand due to an increase in the amount of power generated by green power generation, the set temperature of the air conditioner in the facility is changed from the first temperature to the second temperature. a temperature setting unit for stepwise increasing the set temperature from the second temperature to the first temperature when an instruction to stop the set temperature reduction is issued.
(Section 3)
3. The temperature control device according to
(Section 4)
4. The temperature control according to
(Section 5)
When the instruction to stop lowering the set temperature is issued, the temperature setting unit steps from the second temperature to the first temperature over a period of time in the range of 4 hours to 6 hours. 5. The temperature control device according to any one of
(Section 6)
An electric power supply and demand adjustment method executed in an electric power supply and demand adjustment system comprising an indicator and a temperature setting unit,
The instruction unit transmits an instruction to lower the set temperature to a facility that cools equipment using an air conditioner when an imbalance in power supply and demand occurs due to an increase in the amount of power generated by green power generation,
The power supply and demand adjustment method, wherein the temperature setting unit lowers the set temperature of the air conditioner in the facility according to the instruction to lower the set temperature.
(Section 7)
A program for causing a computer to function as each unit in the temperature control device according to any one of
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to such a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It is possible.
１ 空調機
１００ 電力需給制御装置
１１０ 需給監視部
１２０ 指示部
１３０ データ記憶部
２００ 温度制御装置
２１０ 温度設定部
２２０ 空調機制御部
２３０ データ記憶部
３００ ネットワーク
４００ 温度センサ
１０００ ドライブ装置
１００１ 記録媒体
１００２ 補助記憶装置
１００３ メモリ装置
１００４ ＣＰＵ
１００５ インタフェース装置
１００６ 表示装置
１００７ 入力装置
１００８ 出力装置
1
1005
Claims (7)
前記設定温度引き下げ指示に従って、前記施設における前記空調機の設定温度を引き下げる温度設定部と
を備える電力需給調整システム。 an instruction unit that transmits an instruction to lower the set temperature to a facility that cools equipment using an air conditioner when an imbalance in power supply and demand occurs due to an increase in the amount of power generated by green power generation;
and a temperature setting unit that lowers the set temperature of the air conditioner in the facility according to the instruction to lower the set temperature.
グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生することにより、設定温度引き下げ指示が発出された場合に、前記施設における前記空調機の設定温度を第１の温度から第２の温度まで引き下げ、設定温度引き下げ停止指示が発出された場合に、前記第２の温度から前記第１の温度まで段階的に前記設定温度を上げる温度設定部
を備える温度制御装置。 A temperature control device for controlling the set temperature of an air conditioner in a facility that uses an air conditioner to cool equipment,
When an instruction to lower the set temperature is issued due to an imbalance in power supply and demand due to an increase in the amount of power generated by green power generation, the set temperature of the air conditioner in the facility is changed from the first temperature to the second temperature. a temperature setting unit for stepwise increasing the set temperature from the second temperature to the first temperature when an instruction to stop the set temperature reduction is issued.
請求項２に記載の温度制御装置。 3. The temperature control device according to claim 2, wherein the temperature setting unit determines the degree of decrease from the first temperature to the second temperature based on an outside air temperature and a target increase in demand.
請求項２又は３に記載の温度制御装置。 The temperature control device according to claim 2 or 3, wherein the temperature setting unit lowers the set temperature in steps from the first temperature to the second temperature when the instruction to lower the set temperature is issued.
請求項２ないし４のうちいずれか１項に記載の温度制御装置。 When the instruction to stop lowering the set temperature is issued, the temperature setting unit steps from the second temperature to the first temperature over a period of time in the range of 4 hours to 6 hours. The temperature control device according to any one of claims 2 to 4, wherein the set temperature is increased.
前記指示部が、グリーン電力発電の発電量の増大により電力需給の不均衡が発生する場合に、設定温度引き下げ指示を、空調機を使用して設備を冷却する施設に送信し、
前記温度設定部が、前記設定温度引き下げ指示に従って、前記施設における前記空調機の設定温度を引き下げる
電力需給調整方法。 An electric power supply and demand adjustment method executed in an electric power supply and demand adjustment system comprising an indicator and a temperature setting unit,
The instruction unit transmits an instruction to lower the set temperature to a facility that cools equipment using an air conditioner when an imbalance in power supply and demand occurs due to an increase in the amount of power generated by green power generation,
The power supply and demand adjustment method, wherein the temperature setting unit lowers the set temperature of the air conditioner in the facility according to the instruction to lower the set temperature.
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