JP6934642B1 - デマンド制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】急激な負荷変動を回避しながら目標値以下にデマンド電力を調整することができるデマンド制御システムを提供する。【解決手段】デマンド制御システム１１は、第１時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第１予測値を算出する第１予測値算出手段４１ａと、デマンド電力の目標値に第１予測値を照らし合わせ、消費電力の大小を示す特定の判定基準に従った指標に変換する第１判定手段４２ａと、第１時間よりも長い第２時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第２予測値を算出する第２予測値算出手段４１ｃと、目標値に第２予測値を照らし合わせ、判定基準に従った指標に変換する第２判定手段４２ｃと、負荷の消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する際に、第１予測値から変換された指標、および、第２予測値から変換された指標を足し合わせて、判定基準に照らし合わせる総合判定手段４５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、第１時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第１予測値を算出する第１予測値算出手段と、第１時間よりも長い第２時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第２予測値を算出する第２予測値算出手段と、第１予測値および第２予測値に基づき、負荷の消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する判定手段とを備えるデマンド制御システムに関する。

特許文献１は、予測デマンド値の決定にあたって、１分枠の移動平均、１０分枠の移動平均、および、１時間枠の移動平均を用いるデマンド制御システムを開示する。このデマンド制御システムでは、１分枠の移動平均、１０分枠の移動平均、および、１時間枠の移動平均のいずれか１つに基づき１予測デマンド値が選択される。デマンド電力の予測値が目標値を超えると、目標値から超過する差分を打ち消すように負荷は制御される。

特許第６７９６５３３号公報 特開２０２０−３１４９４号公報

長期（例えば１０分枠や１時間枠）の移動平均が用いられれば、急激な消費電力の増加が生じても、予測値は大きく変化しない。その結果、そうした増加が継続すると、のちのち著しい消費電力の減少が要求される。負荷には著しい動作の変更が要求される。例えば負荷が空気調和機であれば、室内環境は大きく変化するかもしれない。快適な室内環境は破壊されてしまう。その一方で、短期（例えば１分枠）の移動平均が用いられれば、たとえ一時的な急増であっても負荷に制御が加えられる。頻繁に制御の変更が繰り返されることも想定される。無駄に制御の変更が引き起こされる。

本発明は、急激な負荷変動を回避しながら目標値以下にデマンド電力を調整することができるデマンド制御システムを提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、第１時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第１予測値を算出する第１予測値算出手段と、デマンド電力の目標値に前記第１予測値を照らし合わせ、消費電力の大小を示す特定の判定基準に従った指標に変換する第１判定手段と、前記第１時間よりも長い第２時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第２予測値を算出する第２予測値算出手段と、前記目標値に前記第２予測値を照らし合わせ、前記判定基準に従った指標に変換する第２判定手段と、負荷の消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する際に、前記第１予測値から変換された前記指標、および、前記第２予測値から変換された前記指標を足し合わせて、前記判定基準に照らし合わせる総合判定手段とを備えるデマンド制御システムは提供される。

消費電力を低減する制御の実施は、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標と、それよりも長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標との足し合わせに基づき判定される。一時的に急激な消費電力の増加が生じても、長い時間枠の予測値は大きく変化しないことから、消費電力を低減する制御は抑制されることができる。したがって、頻繁に制御の変更が繰り返されることは回避されることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。その一方で、急激な消費電力の増加が継続すると、短い時間枠の予測値は大きく変化することから、消費電力を低減する制御は早い段階から実行されることができる。デマンド制御システムは的確に消費電力の増加の端緒に対応することができる。緩やかに負荷の動作を変化させることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。例えば負荷が空気調和機であれば、室内環境の変化は緩やかに調整されることができる。

前記第１予測値から変換された前記指標、および、前記第２予測値から変換された前記指標は足し合わせにあたって重み付けされてもよい。判定基準に照らし合わせられる際に、負荷の種類や環境に応じて、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度と、それよりも長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度とは変動する。したがって、足し合わせにあたって重みが設定されることで指標の影響度は調整されることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。

前記重み付けにあたって、前記第２予測値から変換された前記指標には、前記第１予測値から変換された前記指標よりも大きい重みが設定されてもよい。本発明者の経験則によれば、良好なデマンド電力の調整にあたって、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標に比べて、長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度は大きい。したがって、長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標に、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標よりも大きい重みが設定されると、デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。

前記指標への変換にあたって、前記第１予測値に比べて前記第２予測値では前記判定基準の閾値は低く設定されてもよい。長い時間枠の消費電力に基づく第２予測値は、短い時間枠の消費電力に基づく第１予測値に比べて緩やかに変動する。したがって、閾値が低く設定されると、緩やかな変動に対して早め早めに消費電力を低減する制御の必要性は判定基準に織り込まれることができる。こうしてデマンド制御システムは的確に消費電力の増加の端緒に対応することができる。

本発明によれば、急激な負荷変動を回避しながら目標値以下にデマンド値を調整することができるデマンド制御システムは提供されることができる。

本発明の一実施形態に係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。 子機モジュールの構成を示すブロック図である。 メイン制御モジュールのＰＬＣの構成を示すブロック図である。 メイン制御モジュールのＰＬＣの動作を概略的に示す図表である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るデマンド制御システム１１の全体構成を概略的に示す。施設には、供給される電力に応じて動作する負荷１２ａ、１２ｂが設置される。負荷は、１台以上の空気調和機１２ａとその他の電気機器１２ｂとを含む。個々の空気調和機１２ａおよび電気機器１２ｂは電力線１３で電力供給源１４に接続される。電力線１３から伝送される高圧の電力はキュービクル１５で２００Ｖや１００Ｖの電力に変圧される。

個々の空気調和機１２ａは、屋外に設置されて、屋外の空気に接触する室外熱交換器を含む室外機１６と、屋内に設置されて、屋内の空気に接触する室内熱交換器を含む室内機１７とを備える。室外熱交換器と室内熱交換器との間で冷媒は循環する。冷房運転時には屋内の空気から冷媒に伝達される熱エネルギーは屋外に放出される。こうして屋内空間は冷却される。暖房運転時には屋外の空気から伝達される熱エネルギーは屋内空間に放出される。屋内空間は暖められる。冷媒の循環にあたって室外機１６に収容される圧縮機は動作する。

電力線１３には、デマンド電力の契約ごとに施設に設置される電力メーター１８が接続される。電力メーター１８は例えばキュービクル１５内に配置される。電力メーター１８は、供給される電力値を示すパルス信号を出力する。例えば電力メーター１８は１２ワットごとに１パルスの電気信号を生成する。したがって、１パルスが検出されると、１２ワットの消費電力は記録されることができる。パルス信号は例えば決められた時刻ごとに（例えば各時の「００分」および「３０分」に）電力会社に通知される。電力会社はパルス信号に基づき消費電力量を監視することができる。

デマンド制御システム１１は、キュービクル１５内で電力メーター１８に接続されて、予め決められた単位時間（時間枠）ごとにパルス信号のパルス数をカウントするパルス測定記録モジュール２１と、パルス測定記録モジュール２１に無線で接続されて、単位時間あたりのパルス数から定刻のデマンド電力の予測値を算出し、予測値に基づき空気調和機１２ａの制御信号を生成するメイン制御モジュール２２と、メイン制御モジュール２２に無線で接続されて、個々の空気調和機１２ａに向けて制御信号を配信する親機モジュール２３と、個々の空気調和機１２ａに設置されて、親機モジュール２３から制御信号を受信する子機モジュール２４と、屋内空間に設置されて、それぞれ温度および湿度を計測する温度計２５ａおよび湿度計２５ｂとを備える。個々の子機モジュール２４は無線または有線で親機モジュール２３に接続される。ここでは、消費電力の低減にあたって負荷のうち空気調和機の１２ａ動作のみが制御される。

パルス測定記録モジュール２１は、決められた時間長さごとに、電力メーター１８から出力されるパルス信号のパルス数をカウントするパルス計測センサー２６と、決められた時間長さ内のパルス数に基づき、その時刻から遡って１５秒枠、１分枠、１０分枠および３０分枠でパルス数を算出するＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラー）２７とを備える。ここでは、決められた時間長さには１５秒が設定される。パルス計測センサー２６は、各分の「００秒」「１５秒」「３０秒」「４５秒」に、それぞれ１５秒間のパルス数を特定する計測信号を出力する。時刻は、ＰＬＣ２７に内蔵の時計から取得されることができる。ＰＬＣ２７は時間枠ごとに計測信号のパルス数を累積する。１５秒枠であれば、受信した計測信号からパルス数は特定される。１分枠であれば、過去４回の計測信号からパルス数は特定される。１０分枠であれば、受信した計測信号から遡って４０回の計測信号からパルス数は特定される。３０分枠であれば、受信した計測信号から遡って１２０回の計測信号からパルス数は特定される。ＰＬＣ２７は、１５秒枠のパルス数を特定する第１カウント信号、１分枠のパルス数を特定する第２カウント信号、１０分枠のパルス数を特定する第３カウント信号、および、３０分枠のパルス数を特定する第４カウント信号を出力する。ＰＬＣ２７は、デマンド電力の課金にあたって決められた時刻ごとに（例えば各時の「００分」および「３０分」に）３０分間のパルス数すなわち消費電力値を記録することができる。

メイン制御モジュール２２は、内蔵の記憶装置に保存される動作プログラムに基づき制御信号の生成を管理するＰＬＣ２９と、ＰＬＣ２９に接続されて、決められたフォーマットに従って画面にＰＬＣ２９の処理結果を表示し、画面内の画像に連動するタッチ操作に基づきＰＬＣ２９に数値や指示を入力するタッチスクリーンパネル３１と、ＰＬＣ２９およびタッチスクリーンパネル３１に接続されて、ＰＬＣ２９の動作プログラムやタッチスクリーンパネル３１の動作プログラムの編集に用いられるアプリケーションを実行するコンピューター装置３２とを備える。ＰＬＣ２９は、ＰＬＣ２７に接続されて、ＰＬＣ２７から第１カウント信号、第２カウント信号および第３カウント信号を受信し、１５秒枠、１分枠および１０分枠のパルス数それぞれに基づき個々に定刻のデマンド電力の予測値を算出する。ＰＬＣ２９は、算出した予測値に基づき、空気調和機１２ａの消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する。後述されるように、判定の結果に応じて制御信号は生成される。制御信号は個々の空気調和機１２ａに向けてＰＬＣ２９から出力される。

タッチスクリーンパネル３１は、内蔵の記憶装置に保存される動作プログラムに基づき表示動作や入力動作を管理する。タッチスクリーンパネル３１の画面には、例えば、デマンド電力の目標値や２４時間の消費電力の変化、２４時間の温度変化、２４時間の湿度変化その他が表示されることができる。温度変化や湿度変化の表示にあたってタッチスクリーンパネル３１には温度計２５ａおよび湿度計２５ｂから温度を示す温度信号や湿度を示す湿度信号が供給される。温度信号および湿度信号の供給にあたって温度計２５ａおよび湿度計２５ｂとタッチスクリーンパネル３１との間には通信経路が確立される。消費電力の変化、温度変化および湿度変化は例えば共通の時間軸に従ってグラフ形式で描かれることができる。例えば目標値がタッチされると、目標値の数値は書き換えられることができる。この書き換えによって、ＰＬＣ２９の動作プログラムには変数として新たに目標値が取り込まれることができる。

コンピューター装置３２では、ＰＬＣ２９の動作プログラムやタッチスクリーンパネル３１の動作プログラムの編集に用いられるアプリケーションが立ち上げられることができる。アプリケーションはＰＬＣ２９やタッチスクリーンパネル３１の記憶装置から一時的に動作プログラムを取り込むことができる。コンピューター装置３２の操作者はアプリケーション上でＰＬＣ２９の動作プログラムやタッチスクリーンパネル３１の動作プログラムを編集することができる。操作者の操作に応じてアプリケーションは編集後の動作プログラムで記憶装置内の動作プログラムを上書きすることができる。コンピューター装置３２の画面にはタッチスクリーンパネル３１の画面が再現されることができる。

コンピューター装置３２にはリモートコンピューター装置３３が接続される。リモートコンピューター装置３３は例えばインターネット３４経由でコンピューター装置３２に接続されればよい。コンピューター装置３２はリモートコンピューター装置３３から遠隔で操作されることができる。遠隔操作にあたってコンピューター装置３２およびリモートコンピューター装置３３でリモートデスクトップアプリケーションが実行される。リモートデスクトップアプリケーションによれば、リモートコンピューター装置３３の操作に応じてコンピューター装置３２上のアプリケーションは操作されることができる。コンピューター装置３２の遠隔操作に応じてリモートコンピューター装置３３の画面にはタッチスクリーンパネル３１の画面が再現されることができる。

子機モジュール２４は、図２に示されるように、室外機１６に取り付けられるデマンド基板３５と、デマンド基板３５に接続されて、選択的にデマンド基板３５の端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを短絡するターミナルリレー３６と、ターミナルリレー３６に接続されて、端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの選択を指示するＰＬＣ３７とを備える。デマンド基板３５は、「１００％運転」の制御を特定する第１端子３５ａと、「７５％運転」の制御を特定する第２端子３５ｂと、「４０％運転」の制御を特定する第３端子３５ｃと、「サーモオフ運転」の制御を特定する第４端子３５ｄとを備える。基準端子と第１端子３５ａとが短絡すると、空気調和機１２ａでは「１００％運転」の制御が実行される。「１００％運転」の制御では空気調和機１２ａは通常とおりに電力を消費する。消費電力を低減する制御は実施されない。基準端子と第２端子３５ｂとが短絡すると、空気調和機１２ａでは「７５％運転」の制御が実行される。「７５％運転」の制御では空気調和機１２ａの動作率は通常の７５％に低減される。基準端子と第３端子３５ｃとが短絡すると、空気調和機１２ａでは「４０％運転」の制御が実行される。「４０％運転」の制御では空気調和機１２ａの動作率は通常の４０％に低減される。基準端子と第４端子３５ｄとが短絡すると、空気調和機１２ａでは「サーモオフ運転」の制御が実行される。「サーモオフ運転」の制御では圧縮機の動作は停止する。送風は継続される。空気調和機１２ａの動作率は通常の１０％に低減される。ここでは、動作率は電力の消費率に相当する。デマンド基板３５は室外機１６に固有に空気調和機メーカーから提供される。デマンド基板３５では仕様として制御の切り替えを保留する時間枠が設定される。ここでは、保留の時間枠は例えば４分に設定される。

デマンド基板３５の第１端子３５ａ、第２端子３５ｂ、第３端子３５ｃ、第４端子３５ｄおよび基準端子にはターミナルリレー３６が接続される。ターミナルリレー３６は、供給される信号に応じて、基準端子と第１端子３５ａとの間で短絡を確立することができ、基準端子と第２端子３５ｂとの間で短絡を確立することができ、基準端子と第３端子３５ｃとの間で短絡を確立することができ、基準端子と第４端子３５ｄとの間で短絡を確立することができる。ＰＬＣ３７は、親機モジュール２３から供給される制御信号に基づきターミナルリレー３６への信号を生成する。制御信号は、「１００％運転」を特定する「ランク１（制御ナシ）」と、「７５％運転」を特定する「ランク２（制御弱）」と、「４０％運転」を特定する「ランク３（制御中）」と、「サーモオフ運転」を特定する「ランク４（制御強）」とにランク分けされる。制御信号で「ランク１」が特定されると、ＰＬＣ３７は基準端子に第１端子３５ａを短絡する信号を生成する。制御信号で「ランク２」が特定されると、ＰＬＣ３７は基準端子に第２端子３５ｂを短絡する信号を生成する。制御信号で「ランク３」が特定されると、ＰＬＣ３７は基準端子に第３端子３５ｃを短絡する信号を生成する。制御信号で「ランク４」が特定されると、ＰＬＣ３７は基準端子に第４端子３５ｄを短絡する信号を生成する。

図３に示されるように、メイン制御モジュール２２のＰＬＣ２９は、過去の消費電力からデマンド電力の定刻の予測値を算出する予測手段４１を備える。予測手段４１は動作プログラムの実行に基づきＰＬＣ２９で確立される。予測手段４１は、第１時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第１予測値を算出する第１予測値算出手段４１ａと、第１時間より長い補助時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の補助予測値を算出する補助予測値算出手段４１ｂと、補助時間よりも長い第２時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第２予測値を算出する第２予測値算出手段４１ｃとを含む。ここでは、第１時間は１５秒に設定される。補助時間は１分に設定される。第２時間は１０分に設定される。

第１予測値算出手段４１ａは、第１予測値の算出にあたって、過去１５秒間の消費電力に基づき残り時間内の消費電力を推測し、前回の定刻から経過した時間内の消費電力の実績値に推測した消費電力を加算する。第１予測値算出手段４１ａは、残り時間内の消費電力の推測にあたって、過去１５秒間の平均値がそのまま残り時間内にわたって持続すると仮定する。

補助予測値算出手段４１ｂは、補助予測値の算出にあたって、過去１分間の消費電力に基づき残り時間内の消費電力を推測し、前回の定刻から経過した時間内の消費電力の実績値に推測した消費電力を加算する。補助予測値算出手段４１ｂは、残り時間内の消費電力の推測にあたって、過去１分間の平均値がそのまま残り時間内にわたって持続すると仮定する。

第２予測値算出手段４１ｃは、第２予測値の算出にあたって、過去１０分間の消費電力に基づき残り時間内の消費電力を推測し、前回の定刻から経過した時間内の消費電力の実績値に推測した消費電力を加算する。第２予測値算出手段４１ｃは、残り時間内の消費電力の推測にあたって、過去１０分間の平均値がそのまま残り時間内にわたって持続すると仮定する。

ＰＬＣ２９は、予測手段４１に接続されるランク分け手段４２を備える。ランク分け手段４２は動作プログラムの実行に基づきＰＬＣ２９で確立される。ランク分け手段４２は、デマンド電力の目標値に予測値を照らし合わせ、定刻の電力値が目標値を上回る確率をランク分けする。ランク分け手段４２は、第１予測値算出手段４１ａに接続されて、デマンド電力の目標値に第１予測値を照らし合わせ、決められた判定基準に従った指標に変換する第１判定手段４２ａと、補助予測値算出手段４１ｂに接続されて、デマンド電力の目標値に補助予測値を照らし合わせ、決められた判定基準に従った指標に変換する補助判定手段４２ｂと、第２予測値算出手段４１ｃに接続されて、デマンド電力の目標値に第２予測値を照らし合わせ、決められた判定基準に従った指標に変換する第２判定手段４２ｃとを含む。

第１判定手段４２ａは、第１予測値が目標値の１１５％を上回ると「確率大」ランクを指定する。「確率大」ランクには指標「３」が紐付けられる。このとき、第１判定手段４２ａは、第１予測値の照らし合わせに応じて数値「３」を特定する第１指標信号を出力する。

第１予測値が目標値の１１５％以下で１０５％を上回ると、第１判定手段４２ａは「確率中」ランクを指定する。「確率中」ランクには指標「２」が紐付けられる。このとき、第１判定手段４２ａは、第１予測値の照らし合わせに応じて数値「２」を特定する第１指標信号を出力する。

第１予測値が目標値の１０５％以下で９５％を上回ると、第１判定手段４２ａは「確率小」ランクを指定する。「確率小」ランクには指標「１」が紐付けられる。このとき、第１判定手段４２ａは、第１予測値の照らし合わせに応じて数値「１」を特定する第１指標信号を出力する。

第１予測値が目標値の９５％以下であると、第１判定手段４２ａは「確率ゼロ」ランクを指定する。「確率ゼロ」ランクには指標「０（ゼロ）」が紐付けられる。このとき、第１判定手段４２ａは、第１予測値の照らし合わせに応じて数値「０」を特定する第１指標信号を出力する。すなわち、第１判定手段４２ａは、制御の解除にあたって目標値の１００％未満に設定される閾値を用いる。

補助判定手段４２ｂは、補助予測値が目標値の１１５％を上回ると「確率大」ランクを指定する。「確率大」ランクには指標「３」が紐付けられる。このとき、補助判定手段４２ｂは、補助予測値の照らし合わせに応じて数値「３」を特定する補助指標信号を出力する。

補助予測値が目標値の１１５％以下で１０５％を上回ると、補助判定手段４２ｂは「確率中」ランクを指定する。「確率中」ランクには指標「２」が紐付けられる。このとき、補助判定手段４２ｂは、補助予測値の照らし合わせに応じて数値「２」を特定する補助指標信号を出力する。

補助予測値が目標値の１０５％以下で９５％を上回ると、補助判定手段４２ｂは「確率小」ランクを指定する。「確率小」ランクには指標「１」が紐付けられる。このとき、補助判定手段４２ｂは、補助予測値の照らし合わせに応じて数値「１」を特定する補助指標信号を出力する。

補助予測値が目標値の９５％以下であると、補助判定手段４２ｂは「確率ゼロ」ランクを指定する。「確率ゼロ」ランクには指標「０（ゼロ）」が紐付けられる。このとき、補助判定手段４２ｂは、補助予測値の照らし合わせに応じて数値「０」を特定する補助指標信号を出力する。すなわち、補助判定手段４２ｂは、制御の解除にあたって目標値の１００％未満に設定される閾値を用いる。

第２判定手段４２ｃは、第２予測値が目標値の１１５％を上回ると「確率大」ランクを指定する。「確率大」ランクには指標「３」が紐付けられる。このとき、第２判定手段４２ｃは、第２予測値の照らし合わせに応じて数値「３」を特定する第２指標信号を出力する。

第２予測値が目標値の１０５％を上回ると、第２判定手段４２ｃは「確率中」ランクを指定する。「確率中」ランクには指標「２」が紐付けられる。このとき、第２判定手段４２ｃは、第２予測値の照らし合わせに応じて数値「２」を特定する第２指標信号を出力する。

第２予測値が目標値の９５％を上回ると、第２判定手段４２ｃは「確率小」ランクを指定する。「確率小」ランクには指標「１」が紐付けられる。このとき、第２判定手段４２ｃは、第２予測値の照らし合わせに応じて数値「１」を特定する第２指標信号を出力する。

第２予測値が目標値の９５％以下であると、第２判定手段４２ｃは「確率ゼロ」ランクを指定する。「確率ゼロ」ランクには指標「０（ゼロ）」が紐付けられる。このとき、第２判定手段４２ｃは、第２予測値の照らし合わせに応じて数値「０」を特定する第２指標信号を出力する。すなわち、第２判定手段４２ｃは、制御の解除にあたって目標値の１００％未満に設定される閾値を用いる。第１予測値および補助予測値に比べて第２予測値では判定基準の閾値は「確率大」ランク、「確率中」ランク、「確率小」ランクおよび「確率ゼロ」ランクでそれぞれ低く設定される。

ＰＬＣ２９は、ランク分け手段４２に接続される総合判定手段（判定手段）４５を備える。総合判定手段４５は動作プログラムの実行に基づきＰＬＣ２９で確立される。総合判定手段４５には、第１判定手段４２ａから第１指標信号が供給され、補助判定手段４２ｂから補助指標信号が供給され、第２判定手段４２ｃから第２指標信号が供給される。総合判定手段４５は、第１指標信号で特定される指標の数値と、補助指標信号で特定される指標の数値と、第２指標信号で特定される指標の数値とを足し合わせる。足し合わせにあたって数値は重み付けされる。ここでは、重み付けにあたって、第２指標信号で特定される指標には、第１指標信号で特定される指標および補助指標信号で特定される指標よりも大きい重みが設定される。第２指標信号の数値は１．５倍に増やされる。重み付け後に足し合わせされた数値の合計は判定基準に照らし合わせられる。

判定基準は、消費電力の低減の強度に応じてランク分けされる制御を特定する。すなわち、数値の合計が「５」を上回ると、「ランク４（制御強）」が指定される。数値の合計が「５」以下であって「３」を上回ると、ランク３（制御中）」が指定される。数値の合計が「３」以下であって「０」を上回ると、「ランク２（制御弱）」が指定される。数値の合計が「０」に一致すると、「ランク１（制御ナシ）」が指定される。指定された「ランク４（制御強）」、「ランク３（制御中）」、「ランク２（制御弱）」または「ランク１（制御ナシ）」は制御信号に書き込まれる。こうして総合判定手段４５は、確率のランクに紐付けられて消費電力の低減の強度に応じてランク分けされる制御を特定する制御信号を生成する。制御信号は総合判定手段４５から出力される。

ここでは、総合判定手段４５は、制御信号の出力後、その出力から予め決められた時間内には新たな制御信号の出力を保留する。デマンド基板３５では予め決められた時間にわたって制御の切り替えは保留される。予め決められた時間はデマンド基板３５の仕様に合わせて４分に設定される。こうしてデマンド基板３５の仕様は遵守されることができる。

次にデマンド制御システム１１の動作を説明する。デマンド制御システム１１ではデマンド電力の目標値が設定される。目標値は通常のピーク消費電力よりも小さく設定される。ピーク消費電力は負荷１２ａ、１２ｂのフル稼働時に３０分間で消費される電力量に相当する。例えば、７２０ｋＷのピーク消費電力に対して目標値「５３５ｋＷ」は設定されることができる。７２０ｋＷのピーク消費電力では負荷１２ａ、１２ｂは１５秒間で６ｋＷの電力を消費する。

目標値の設定にあたってタッチスクリーンパネル３１の画面には目標値の数値［ｋＷ］が表示される。数値にタッチすると、画面には例えばテンキーが表示される。テンキーの操作に応じて目標値の数値は入力されることができる。こうして目標値の数値は書き換えられることができる。こうして記録された目標値に基づき第１判定手段４２ａ、補助判定手段４２ｂおよび第２判定手段４２ｃで閾値は設定される。

負荷１２ａ、１２ｂが作動すると、電力線１３から負荷１２ａ、１２ｂに電力は供給される。電力メーター１８は、供給される電力値を示すパルス信号を出力する。パルス計測センサー２６は、１５秒ごとに、１５秒間のパルス数を特定する計測信号を出力する。計測信号に基づき消費電力の実測値は特定される。図４に示されるように、ＰＬＣ２７は、計測信号に基づき、定刻からの消費電力の累積値５２を記録する。

ＰＬＣ２７は、計測信号に基づき第１カウント信号、第２カウント信号、第３カウント信号および第４カウント信号を生成する。第１〜第３カウント信号はメイン制御モジュール２２のＰＬＣ２９に供給される。

第１予測値算出手段４１ａは第１予測値５３を算出する。例えば次の定刻まで残り３分であれば、第１予測値算出手段４１ａは過去１５秒間の消費電力「３．８４ｋＷ」に（６０（秒）／１５（秒）×３（分））を掛け合わせ残り時間３分の消費電力を推定する。推定された消費電力は前の定刻から累積される実績値「４８６ｋＷ」に加算される。こうして次の定刻の第１予測値「５３２ｋＷ」は得られる。

補助予測値算出手段４１ｂは補助予測値５４を算出する。例えば次の定刻まで残り３分であれば、補助予測値算出手段４１ｂは過去１分間の消費電力（３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ）に３（分）を掛け合わせ残り時間３分の消費電力を推定する。推定された消費電力は前の定刻から累積される実績値「４８６ｋＷ」に加算される。こうして次の定刻の補助予測値「５３２ｋＷ」は得られる。

第２予測値算出手段４１ｃは第２予測値５５を算出する。例えば次の定刻まで残り３分であれば、第２予測値算出手段４１ｃは過去１０分間の消費電力（…＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ＋３．８４ｋＷ）に（／１０（分）×３（分））を掛け合わせ残り時間３分の消費電力を推定する。推定された消費電力は前の定刻から累積される実績値「４８６ｋＷ」に加算される。こうして次の定刻の第２予測値「５３２ｋＷ」は得られる。

第１判定手段４２ａは、目標値に算出された第１予測値５３を照らし合わせる。第１判定手段４２ａは、予め設定された閾値に基づき第１予測値５３をランク分けする。例えば第１予測値「５３２ｋＷ」は目標値の１０５％以下であって９５％を上回ることから、第１判定手段４２ａは「確率小」ランクを特定する。第１判定手段４２ａは、指標「１」５６を特定する第１指標信号を出力する。

補助判定手段４２ｂは、目標値に算出された補助予測値を照らし合わせる。補助判定手段４２ｂは、予め設定された閾値に基づき補助予測値をランク分けする。例えば補助予測値「５３２ｋＷ」は目標値の１０５％以下であって９５％を上回ることから、補助判定手段４２ｂは「確率小」ランクを指定する。補助判定手段４２ｂは、指標「１」５７を特定する補助指標信号を出力する。

第２判定手段４２ｃは、目標値に算出された第２予測値を照らし合わせる。第２判定手段４２ｃは、予め設定された閾値に基づき第２予測値をランク分けする。例えば第２予測値「５３２ｋＷ」は目標値の１０１％以下であって９４％を上回ることから、第２判定手段４２ｃは「確率小」ランクを指定する。第２判定手段４２ｃは、指標「１」５８を特定する第２指標信号を出力する。

総合判定手段４５は、第１指標信号で特定される指標５６と、補助指標信号で特定される指標５７と、第２指標信号で特定される指標５８とに基づき、判定基準に照らし合わせ、空気調和機１２ａの消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する。例えば、第１指標信号で指標「１」が特定され、補助指標信号で指標「１」が特定され、第２指標信号で指標「１」が特定されると、（１＋１＋１×１．５＝３．５）は「５」以下であって「３」を上回ることから、総合判定手段４５は「ランク３（制御中）」を指定する。総合判定手段４５は「ランク３」を特定する制御信号を出力する。

制御信号は個々の子機モジュール２４に供給される。ＰＬＣ３７は制御信号に基づきターミナルリレー３６を制御する。例えば制御信号で「ランク３」が特定されると、ターミナルリレー３６はデマンド基板３５の基準端子と第３端子３５ｃとを短絡する。空気調和機１２ａでは「４０％運転」の制御が実施される。消費電力は６ｋＷから３．８４ｋＷまで低減される。

空気調和機１２ａは、制御信号で特定される制御に従って動作する。空気調和機１２ａでは消費電力は低減される。確率のランクに応じて低減の強弱は設定されることができる。目標値を上回る確率が大きければ、消費電力の低減の強度は強められることができる。単純に空気調和機１２ａの動作および不動作の切り替えで消費電力の低減が制御される場合に比べて、空気調和機１２ａの動作はきめ細かく制御されることができる。デマンド制御システム１１は緩やかに空気調和機１２ａの動作を変化させることができる。室内環境の変化は緩やかに調整されることができる。

本実施形態では第１予測値、補助予測値および第２予測値のランクに応じて低減の強弱は設定されることから、単純に空気調和機１２ａの動作および不動作の切り替えで消費電力の低減が制御される場合に比べて、空気調和機１２ａの動作はきめ細かく制御されることができる。弱い低減の制御が継続されることで良好に目標値以下に消費電力を抑えることができる。空気調和機１２ａの仕様として制御の切り替えを保留する時間枠が設定されていても、空気調和機１２ａでは急激な動作の変更は回避されることができる。室内環境の変化は緩やかに調整されることができる。

総合判定手段４５では制御の解除にあたって数値の合計は「０」に一致する。すなわち、第１指標信号で特定される指標の数値と、補助指標信号で特定される指標の数値と、第２指標信号で特定される指標の数値とはいずれも「０」に一致する。第１判定手段４２ａでは指標「０」の指定にあたって照らし合わせに用いられる閾値は目標値の９５％に設定される。補助判定手段４２ｂでは指標「０」の指定にあたって照らし合わせに用いられる閾値は目標値の９５％に設定される。第２判定手段４２ｃでは指標「０」の指定にあたって照らし合わせに用いられる閾値は目標値の９４％に設定される。こうして制御と無制御との切り換えにあたって、予測値の照らし合わせに用いられる閾値は目標値の１００％未満に設定されることから、制御から無制御に復帰してもすぐに制御への逆戻りは回避されることができる。したがって、頻繁な制御の変更は抑止されることができる。

本実施形態に係るデマンド制御システム１１では、消費電力を低減する制御の実施は、１５秒枠や１分枠といった短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標と、１０分枠といった長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標との足し合わせに基づき判定される。一時的に急激な消費電力の増加が生じても、長い時間枠の予測値は大きく変化しないことから、消費電力を低減する制御は抑制されることができる。したがって、頻繁に制御の変更が繰り返されることは回避されることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。その一方で、急激な消費電力の増加が継続すると、短い時間枠の予測値は大きく変化することから、消費電力を低減する制御は早い段階から実行されることができる。デマンド制御システムは的確に消費電力の増加の端緒に対応することができる。緩やかに空気調和機１２ａの動作を変化させることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。室内環境の変化は緩やかに調整されることができる。

デマンド制御システム１１では例えば補助予測値算出手段４１ｂおよび補助判定手段４２ｂは割愛されることができる。こうしてデマンド制御システム１１では、消費電力を低減する制御の実施は、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標と、それよりも長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標との足し合わせに基づき判定されることができる。このとき、総合判定手段４５では判定基準の閾値は適宜に調整されればよい。

本実施形態では、第１予測値から変換された指標、および、第２予測値から変換された指標は足し合わせにあたって重み付けされる。判定基準に照らし合わせられる際に、負荷の種類や環境に応じて、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度と、それよりも長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度とは変動する。したがって、足し合わせにあたって重みが設定されることで指標の影響度は調整されることができる。デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。

重み付けにあたって、第２予測値から変換された指標には、第１予測値から変換された指標よりも大きい重みが設定される。本発明者の経験則によれば、良好なデマンド電力の調整にあたって、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標に比べて、長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標の影響度は大きい。したがって、長い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標に、短い時間枠の消費電力に基づき導き出される指標よりも大きい重みが設定されると、デマンド電力は良好に目標値以下に調整されることができる。

第１判定手段４２ａではランク分けにあたって指標「３」「２」「１」「０」に対して「１１５％」「１０５％」および「９５％」の閾値が設定される。一方で、第２判定手段４２ｃではランク分けにあたって指標「３」「２」「１」「０」に対して「１０４％」「１０１％」および「９４％」の閾値が設定される。こうして第１予測値に比べて第２予測値では判定基準の閾値は低く設定される。長い時間枠の消費電力に基づく第２予測値は、短い時間枠の消費電力に基づく第１予測値に比べて緩やかに変動する。したがって、閾値が低く設定されると、緩やかな変動に対して早め早めに消費電力を低減する制御の必要性は判定基準に織り込まれることができる。こうしてデマンド制御システム１１は的確に消費電力の増加の端緒に対応することができる。

１１…デマンド制御システム、４１ａ…第１予測値算出手段、４１ｂ…第１予測値算出手段（補助予測値算出手段）、４１ｃ…第２予測値算出手段、４２ａ…第１判定手段、４２ｂ…第１判定手段（補助判定手段）、４２ｃ…第２判定手段、４５…総合判定手段。

Claims (4)

1. 第１時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第１予測値を算出する第１予測値算出手段と、
   デマンド電力の目標値に前記第１予測値を照らし合わせ、消費電力の大小を示す特定の判定基準に従った指標に変換する第１判定手段と、
   前記第１時間よりも長い第２時間の時間枠で算出される消費電力の移動平均に基づきデマンド電力の定刻の第２予測値を算出する第２予測値算出手段と、
   前記目標値に前記第２予測値を照らし合わせ、前記判定基準に従った指標に変換する第２判定手段と、
   負荷の消費電力を低減する制御を実施するか否かを判定する際に、前記第１予測値から変換された前記指標、および、前記第２予測値から変換された前記指標を足し合わせて、前記判定基準に照らし合わせる総合判定手段と、
   を備えることを特徴とするデマンド制御システム。
2. 請求項１に記載のデマンド制御システムにおいて、前記第１予測値から変換された前記指標、および、前記第２予測値から変換された前記指標は足し合わせにあたって重み付けされることを特徴とするデマンド制御システム。
3. 請求項２に記載のデマンド制御システムにおいて、前記重み付けにあたって、前記第２予測値から変換された前記指標には、前記第１予測値から変換された前記指標よりも大きい重みが設定されることを特徴とするデマンド制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のデマンド制御システムにおいて、前記指標への変換にあたって、前記第１予測値に比べて前記第２予測値では前記判定基準の閾値は低く設定されることを特徴とするデマンド制御システム。
   

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