図面 (/)

技術 給湯制御システム

出願人 ダイキン工業株式会社
発明者 松浦哲哉
出願日 2014年12月26日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2014-265957
公開日 2016年7月11日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2016-125733
状態 特許登録済
技術分野 ヒートポンプ、太陽熱、廃熱利用給湯器
主要キーワード 基準時間毎 電力供給エリア 基準電力量 総電力使用量 減算動作 各棒グラフ 気象予測データ 放熱後
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、電力供給エリアに供給される電力量と消費電力量との均衡を図る。

解決手段

消費電力量予測部(52)は、一集合住宅(15)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を第1予測値y(n)として算出する。発電電力量予測部(53)は、太陽光発電設備(17)による太陽光発電電力量を第2予測値Z(n)として算出する。沸き上げ台数決定部(55)は、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)及び上限電力量Wuに基づいて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

概要

背景

従来より、ヒートポンプ給湯器が知られている。例えば特許文献1に開示されているように、ヒートポンプ給湯器は、冷凍サイクルを行う冷媒回路と、冷凍サイクルによって得られた温熱で加熱した水を蓄える貯湯タンクとを備えている。例えば、オール電化タイプの集合住宅電力供給エリア)では、各戸にヒートポンプ給湯器や当該給湯器以外の電気器具照明等)が設置される。

概要

再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、電力供給エリアに供給される電力量と消費電力量との均衡をる。消費電力量予測部(52)は、一の集合住宅(15)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を第1予測値y(n)として算出する。発電電力量予測部(53)は、太陽光発電設備(17)による太陽光発電電力量を第2予測値Z(n)として算出する。沸き上げ台数決定部(55)は、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)及び上限電力量Wuに基づいて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

商用電力再生可能エネルギーに基づく発電電力とが供給される所定の電力供給エリア(15)に設置されており各々が貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)、を制御する給湯制御システムであって、上記電力供給エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を第1予測値として算出する第1予測部(52)と、上記再生可能エネルギーに基づく発電電力量を第2予測値として算出する第2予測部(53)と、上記第1予測値、上記第2予測値及び基準電力量に基づいて、複数の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を行うヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)である沸き上げ予定給湯器台数を決定する決定部(54)とを備えることを特徴とする給湯制御システム。

請求項2

請求項1において、上記決定部(54)は、上記第1予測値から上記第2予測値を減算し、その減算結果と上記基準電力量との差に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システム。

請求項3

請求項1において、上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及び上記電気器具(65a,65b,…)の総電力使用量の制限要請受信可能な受信部(59)、を更に備え、上記決定部(54)は、上記受信部(59)が上記制限要請を受信した場合、上記第1予測値、上記第2予測値、上記基準電力量、及び上記制限要請にて指示されている上記総電力使用量の制限量に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システム。

請求項4

請求項3において、上記決定部(54)は、上記受信部(59)が上記制限要請を受信した場合、上記第1予測値から上記第2予測値を減算し、その減算結果に上記総電力使用量の制限量を加算し、その加算結果と上記基準電力量との差に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システム。

技術分野

0001

本発明は、複数のヒートポンプ給湯器を制御する給湯制御システムに関する。

背景技術

0002

従来より、ヒートポンプ給湯器が知られている。例えば特許文献1に開示されているように、ヒートポンプ給湯器は、冷凍サイクルを行う冷媒回路と、冷凍サイクルによって得られた温熱で加熱した水を蓄える貯湯タンクとを備えている。例えば、オール電化タイプの集合住宅電力供給エリア)では、各戸にヒートポンプ給湯器や当該給湯器以外の電気器具照明等)が設置される。

先行技術

0003

特開2012−207914号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、電力会社からの電力を供給される電力供給エリア側では、その時々に応じて消費電力量が異なる。電力供給エリア側の消費電力量が増大し、当該消費電力量が電力供給エリアへの実際の電力供給量を上回ると、最悪の場合には大規模停電が引き起こされる。故に、電力供給量と消費電力量との均衡を図ることが望まれる。

0005

しかし、近年では、太陽光風力水力等の再生可能エネルギーを利用して発電を行う手段が注目されている。電力供給エリアに供給される電力には、火力等によって安定して発電された電力に加え、再生可能エネルギーに基づく発電電力が含まれる場合がある。

0006

しかしながら、再生可能エネルギーは、例えば天候不良等の自然の影響を直に受けるため、発電電力量自体の調整はほぼ不可能である。よって、電力供給量のうち、再生可能エネルギーに基づく発電電力量を常に一定とすることは不可能に近いと言える。故に、電力供給量と消費電力量との均衡を図ることは、困難である。

0007

また、電力供給エリア側においても、電力供給量の極端な増大をなるべく抑えるために、ヒートポンプ給湯器及び電気器具の運転制御が望まれる。再生可能エネルギーに基づく発電電力自体の制御がほぼ不可能であることに加え、電力供給量が極端に増大すると、電力供給量と消費電力量との均衡を図ることは、より困難を極めるためである。

0008

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、再生可能エネルギーに基づく発電電力を含む電力が電力供給エリアに供給される場合において、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、当該電力供給エリアに供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることである。

課題を解決するための手段

0009

第1の発明は、商用電力と再生可能エネルギーに基づく発電電力とが供給される所定の電力供給エリア(15)に設置されており各々が貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)、を制御する給湯制御システムであって、上記電力供給エリア(15)の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量を第1予測値として算出する第1予測部(52)と、上記再生可能エネルギーに基づく発電電力量を第2予測値として算出する第2予測部(53)と、上記第1予測値、上記第2予測値及び基準電力量に基づいて、複数の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を行うヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)である沸き上げ予定給湯器の台数を決定する決定部(54)とを備えることを特徴とする給湯制御システムである。

0010

この給湯制御システム(40)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の予測値(第1予測値y(n))、再生可能エネルギーに基づく発電電力量の予測値(第2予測値Z(n))、及び基準電力量Wuをパラメータとして、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の運転台数を決定する。これにより、不安定な再生可能エネルギーに基づく発電電力が商用電力と共に電力供給エリア(15)に供給される場合において、電力供給エリア(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、電力供給エリア(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0011

第2の発明は、第1の発明において、上記決定部(54)は、上記第1予測値から上記第2予測値を減算し、その減算結果と上記基準電力量との差に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システムである。

0012

この給湯制御システム(40)は、電気器具(65a,65b,…)の消費電力量が再生可能エネルギーに基づく発電電力量によってどの程度賄えるかを、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果(y(n)−Z(n))から把握する。そして、給湯制御システム(40)は、発電電力量では賄えきれていない電気器具(65a,65b,…)の残りの消費電力量(即ち、減算結果(y(n)−Z(n)))を商用電力にて賄うとし、かつこの場合における基準電力量Wuまでの余剰電力分(即ち、減算結果(y(n)−Z(n))と基準電力量Wuとの差)を、沸き上げ予定給湯器の運転による消費電力量に割り当てる。これにより、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ電力供給エリア(15)全体の実際の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

0013

第3の発明は、第1の発明において、上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及び上記電気器具(65a,65b,…)の総電力使用量の制限要請受信可能な受信部(59)、を更に備え、上記決定部(54)は、上記受信部(59)が上記制限要請を受信した場合、上記第1予測値、上記第2予測値、上記基準電力量、及び上記制限要請にて指示されている上記総電力使用量の制限量に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システムである。

0014

ここでは、総電力使用量の制限要請がなされた場合、制限要請にて指示されている総電力使用量の制限量D(n)を更にパラメータとして用いて、沸き上げ予定給湯器の台数が決定される。これにより、更に総電力使用量の制限量D(n)に応じて、電力供給エリア(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、電力供給エリア(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0015

第4の発明は、第3の発明において、上記決定部(54)は、上記受信部(59)が上記制限要請を受信した場合、上記第1予測値から上記第2予測値を減算し、その減算結果に上記総電力使用量の制限量を加算し、その加算結果と上記基準電力量との差に基づいて、上記沸き上げ予定給湯器の台数を決定することを特徴とする給湯制御システムである。

0016

この給湯制御システム(40)は、電気器具(65a,65b,…)の消費電力量が再生可能エネルギーに基づく発電電力量によってどの程度賄えるかを、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果(y(n)−Z(n))から把握する。そして、給湯制御システム(40)は、その減算結果(y(n)−Z(n))に、要求されている総電力使用量の制限量D(n)分を加算することで、当該制限量D(n)を擬似的な消費電力量として考慮する。次いで、給湯制御システム(40)は、当該加算結果((y(n)−Z(n))+D(n))を商用電力にて賄うとし、かつこの場合における基準電力量Wuまでの余剰電力分(即ち((y(n)−Z(n))+D(n))と基準電力量Wuとの差)を、沸き上げ予定給湯器の運転による消費電力量に割り当てる。これにより、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、電力供給エリア(15)全体の実際の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

発明の効果

0017

本発明によれば、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、電力供給エリア(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0018

上記第2の発明によれば、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ電力供給エリア(15)全体の実際の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

0019

上記第3の発明によれば、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、電力供給エリア(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0020

上記第4の発明によれば、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、電力供給エリア(15)全体の実際の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

図面の簡単な説明

0021

図1は、実施形態1の給湯制御システムと、この給湯制御システムの制御対象であるヒートポンプ給湯器が設けられた集合住宅の概略構成図である。
図2は、実施形態1の給湯制御システムの運転制御部のブロック図である。
図3は、ヒートポンプ給湯器の概略構成図である。
図4は、集合住宅に設けられたヒートポンプ給湯器以外の電気機器の、基準時間毎の消費電力量の予測値である第1予測値y(n)を示すグラフである。
図5は、経時的に変化する第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)、及び、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果それぞれを示すグラフである。
図6は、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果と、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に利用できる電力量ΔWとを示すグラフである。
図7は、ヒートポンプ給湯器の蓄熱量算出手法を示す貯湯タンクの模式図と数式である。
図8は、蓄熱量に基づくヒートポンプ給湯器の順位付けを示すグラフである。
図9は、実施形態2の給湯制御システムの運転制御部のブロック図である。
図10は、総電力使用量の制限要請を受信した場合に沸き上げ台数決定部が行う制御動作の流れを示す図である。
図11は、経時的に変化する第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)、総電力使用量の制限量D(n)、及び、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)と制限量D(n)とに基づく演算結果それぞれを示すグラフである。

実施例

0022

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
≪実施形態1≫
図1に示すように、本実施形態1の給湯制御システム(40)は、所定の電力供給エリアである一の集合住宅(15)に設置されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する。この集合住宅(15)には、100戸の住戸(15a,15b,…)が設けられている。なお、一棟の集合住宅(15)に設けられる住戸(15a,15b,…)の数は、単なる一例である。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、集合住宅(15)の各住戸(15a,15b,…)に一台ずつ設置されている。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の詳細については、後述する。

0023

<集合住宅の配電系統
集合住宅(15)の配電系統(20)について説明する。この配電系統(20)には、受変電設備(21)が設けられている。受変電設備(21)は、幹線(22)を介して商用電源(10)に接続され、支線(23)を介して各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)に接続されている。更に、受変電設備(21)は、太陽光発電設備(17)におけるパワーコンディショナ(17a)にも接続されている。太陽光発電設備(17)とは、再生可能エネルギーである太陽光を利用して発電を行う設備であって、太陽光発電パネルを備えた太陽光パネルユニット(図示せず)、発電された電力(直流電力)を交流電力に変換するパワーコンディショナ(17a)を含む。

0024

また、受変電設備(21)は、共有部(16)に設置された電気器具(例えば、廊下照明器具など)にも接続されている。受変電設備(21)は、商用電源(10)から高圧電力(例えば6600ボルト)を受電すると共に、太陽光発電設備(17)から発電電力を受電すると、これらの電力を100Vや200Vへと降圧して各住戸(15a,15b,…)に供給する。各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)には、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)とが接続されている。

0025

上記電気器具(65a,65b,…)としては、図示はしていないが、空調機冷蔵庫洗濯機電磁調理器、照明器具等が挙げられる。なお、電気器具(65a,65b,…)は、集合住宅(15)の配電系統(20)から電力を供給されて作動するものを意味する。従って、例えば乾電池等を電源として配電系統(20)から切り離された状態で作動する器具は、その他の電気器具(65a,65b,…)には含まれない。

0026

<給湯制御システムの構成>
給湯制御システム(40)には、集合住宅(15)の外部に設置された中央サーバ(41)と、集合住宅(15)に設置された基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)とが含まれる。基幹電力量計(42)は、1の集合住宅(15)に対応して一つだけ設置され、個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)に一つずつ設置されている。基幹電力量計(42)と各個別電力量計(43a,43b,…)は、インターネット等の通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。また、太陽光発電設備(17)のパワーコンディショナ(17a)及び各住戸(15a,15b,…)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)も、通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。

0027

各住戸(15a,15b,…)では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と個別電力量計(43a,43b,…)とがHUB/ハブ(31a,31b,…)に接続される。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、通信アダプタ(32a,32b,…)を介してHUB(31a,31b,…)に接続される。また、各住戸(15a,15b,…)では、HUB(31a,31b,…)がルータ(33a,33b,…)及び光回線終端装置(34a,34b,…)を介して通信回線(30)に接続される。光回線終端装置(34a,34b,…)は、電気信号光信号を相互に変換する。一方、基幹電力量計(42)は、通信回線(30)に直接に接続される。

0028

基幹電力量計(42)は、幹線(22)に設けられている。基幹電力量計(42)は、集合住宅(15)全体の消費電力量を計測する。

0029

個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)とヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を繋ぐ配線に接続される。この個別電力量計(43a,43b,…)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量を計測する。つまり、住戸A(15a)に設けられた個別電力量計(43a)は、住戸A(15a)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a)の消費電力を計測する。また、住戸B(15b)に設けられた個別電力量計(43b)は、住戸B(15b)に設けられたヒートポンプ給湯器(60b)の消費電力を計測する。

0030

中央サーバ(41)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する運転制御部(50)を構成している。図2に示すように、運転制御部(50)は、記憶部(51)と、第1予測部に相当する消費電力量予測部(52)と、第2予測部に相当する発電電力量予測部(53)と、上限電力量決定部(54)と、決定部に相当する沸き上げ台数決定部(55)と、蓄熱量算出部(56)と、沸き上げ対象選定部(57)と、運転指令部(58)とを備えている。

0031

記憶部(51)は、基準時間(本実施形態1では30分間)毎の基幹電力量計(42)の計測値(即ち、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量と全ての電気器具(65a,65b,…)の消費電力量との合計の実績値)と、基準時間毎の個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(即ち、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の実績値)とを記憶する。また、記憶部(51)は、各時刻における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量も記憶する。なお、基準時間は、電力会社が電気料金を算出する際の基準となる消費電力量を測定する時間と等しい。

0032

第1予測部である消費電力量予測部(52)は、“集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の、基準時間毎の消費電力量の合計”の予測値(第1予測値)を、現時点から24時間先の分まで算出する。

0033

第2予測部である発電電力量予測部(53)は、太陽光発電設備(17)による基準時間毎の発電電力量の予測値(第2予測値)を、現時点から24時間先の分まで算出する。

0034

上限電力量決定部(54)は、消費電力量予測部(52)が算出した消費電力量の第1予測値等を用いて、基準電力量である上限電力量を決定する。

0035

沸き上げ台数決定部(55)は、消費電力量予測部(52)が算出した第1予測値と、発電電力量予測部(53)が算出した第2予測値と、上限電力量決定部(54)が決定した上限電力量とを用いて、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を示す沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

0036

蓄熱量算出部(56)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を算出する。

0037

沸き上げ対象選定部(57)は、蓄熱量算出部(56)が算出した各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量と、沸き上げ台数決定部(55)が決定した台数とに基づいて、複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の中から沸き上げ運転を行うべきヒートポンプ給湯器を選定する。

0038

運転指令部(58)は、沸き上げ対象選定部(57)が選んだヒートポンプ給湯器に対して、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。

0039

なお、上述した運転制御部(50)が有する各機能部の動作の詳細については、<運転制御部の制御動作>で後述する。

0040

<ヒートポンプ給湯器>
−構成−
図3に示すように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(70)と、貯湯タンク(75)とを備えている。

0041

冷媒回路(70)は、圧縮機(71)と、水熱交換器(72)と、膨張弁(73)と、空気熱交換器(74)とを順に配管で接続した閉回路である。この冷媒回路(70)は、圧縮機(71)の吐出側に水熱交換器(72)が配置され、圧縮機(71)の吸入側に空気熱交換器(74)が配置される。また、冷媒回路(70)には、二酸化炭素冷媒として充填されている。

0042

圧縮機(71)は、ロータリ式またはスクロール式全密閉型圧縮機である。水熱交換器(72)は、一次側流路(72a)と二次側流路(72b)とを備えている。水熱交換器(72)は、一次側流路(72a)に冷媒回路(70)が接続され、二次側流路(72b)に後述する水回路(76)が接続される。水熱交換器(72)は、二次側流路(72b)を流れる水を一次側流路(72a)を流れる冷媒と熱交換させる。膨張弁(73)は、いわゆる電子膨張弁である。空気熱交換器(74)は、冷媒回路(70)を流れる冷媒を、図外の室外ファンによって供給された室外空気と熱交換させる。

0043

貯湯タンク(75)は、起立状態で設置された円筒形容器である。貯湯タンク(75)の容積は、例えば300〜500リットル程度である。貯湯タンク(75)には、水回路(76)が接続されている。水回路(76)は、一端が貯湯タンク(75)の下端付近に接続され、他端が貯湯タンク(75)の上端付近に接続される。水回路(76)には、水熱交換器(72)の二次側流路(72b)と、ポンプ(77)とが接続される。ポンプ(77)は、水熱交換器(72)の上流側に配置されている。

0044

貯湯タンク(75)には、給水管(78)と出湯管(79)とが接続されている。給水管(78)は、貯湯タンク(75)の下端付近に接続され、水道水を貯湯タンク(75)へ供給する。出湯管(79)は、貯湯タンク(75)の上端付近に接続され、貯湯タンク(75)内の温水給湯栓風呂などへ向けて送り出す。

0045

貯湯タンク(75)には、六つの温度センサ(80〜85)が設けられている。これら六つの温度センサ(80〜85)は、貯湯タンク(75)の上下方向に等間隔で配置されている。また、温度センサ(80)は、貯湯タンク(75)の上端部に設置され、温度センサ(85)は、貯湯タンク(75)の下端部に設置される。

0046

−沸き上げ運転−
ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転中には、圧縮機(71)とポンプ(77)とが作動する。

0047

沸き上げ運転中は、冷媒回路(70)を冷媒が循環し、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機(71)から吐出された冷媒は、水熱交換器(72)の一次側流路(72a)へ流入し、二次側流路(72b)を流れる水へ放熱する。放熱後の冷媒は、膨張弁(73)を通過する際に膨張してから空気熱交換器(74)へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器(74)を通過した冷媒は、圧縮機(71)へ吸入されて圧縮される。

0048

また、沸き上げ運転中は、水回路(76)を水が流れる。ポンプ(77)は、貯湯タンク(75)の底部に存在する比較的低温(例えば20℃程度)の水を吸い込み、水熱交換器(72)の二次側流路(72b)へ向けて吐出する。水熱交換器(72)の二次側流路(72b)へ流入した水は、その一次側流路(72a)を流れる冷媒によって加熱され、比較的高温(例えば80℃程度)の高温水となる。水熱交換器(72)から流出した高温水は、貯湯タンク(75)の上部へ供給される。

0049

貯湯タンク(75)は、常に内部空間が水で満たされた満水状態となっている。貯湯タンク(75)では、貯留された高温水の量が増えるにつれて、高温水の存在する領域が下方へ拡大する。そして、貯湯タンク(75)の下端部にも例えば80℃程度の高温水が存在する状態になると、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げが完了したと判断して沸き上げ運転を終了する。具体的には、最も下方に配置された温度センサ(85)の計測値が目標値(例えば80℃)に達すると、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、貯湯タンク(75)が高温水で満たされたと判断し、沸き上げ運転を終了する。

0050

<運転制御部の制御動作>
給湯制御システム(40)の運転制御部(50)が行う制御動作について、図4図8を適宜参照しながら説明する。

0051

この運転制御部(50)では、消費電力量予測部(52)と、発電電力量予測部(53)と、上限電力量決定部(54)と、沸き上げ台数決定部(55)と、蓄熱量算出部(56)と、沸き上げ対象選定部(57)と、運転指令部(58)とが、順に所定の動作を行う。消費電力量予測部(52)、発電電力量予測部(53)、上限電力量決定部(54)、沸き上げ台数決定部(55)、蓄熱量算出部(56)、沸き上げ対象選定部(57)、及び運転指令部(58)の一連の動作は、繰り返し周期(本実施形態1では2時間)が経過する毎に繰り返し行われる。つまり、運転制御部(50)は、“沸き上げ運転を実行させる沸き上げ予定給湯器を選び、選んだ給湯器に対して沸き上げ運転の実行を指令する動作”を、2時間毎に行う。

0052

−記憶部−
記憶部(51)は、運転制御部(50)が制御動作を行う際に必要な各種データを記憶する。

0053

上述したように、記憶部(51)は、基準時間(本実施形態1では30分間)毎の基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)の計測値を記憶する。つまり、記憶部(51)は、一日(24時間)を30分毎に区分した48の評価時間帯のそれぞれについて、基幹電力量計(42)の計測値(Wt(n)、n(評価時間帯の番号)=1〜48)と、各住戸(15a,15b,…)に設けられた個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Wi(n,m)、評価時間帯の番号:n=1〜48、住戸の番号:m=1〜100)とを記憶する。

0054

また、記憶部(51)は、“各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Wt(n))”から“各評価時間帯における各個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Wi(n,m))の合計(Wit(n)=Wi(n,1)+Wi(n,2)+Wi(n,3)+…+Wi(n,100))”を差し引いた値(Wo(n)=Wt(n)−Wit(n)、n(評価時間帯の番号)=1〜48)を記憶する。

0055

上述したように、各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Wt(n))は、各評価時間帯における集合住宅(15)全体の消費電力量を示す。また、各評価時間帯における全ての個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Wi(n,m))の合計は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の評価時間帯毎の消費電力量の合計を示す。従って、“各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Wt(n))”から“各評価時間帯における各個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Wi(n,m))の合計(Wit(n))”を差し引いた値(Wo(n))は、“集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の、各評価時間帯における消費電力量の合計値”である。

0056

記憶部(51)は、上述した値Wt(n),Wi(n,m),Wit(n),Wo(n)を、過去の所定期間分(例えば、過去一週間分)記憶する。その他、記憶部(51)は、各種予測値(第1予測値y(n)及び第2予測値Z(n))、上限電力量Wu、各時刻における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量等も記憶する。

0057

−消費電力量予測部−
消費電力量予測部(52)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の消費電力量の合計値Wo(n)を、現時点から24時間先の時点までの各評価時間帯(30分間)毎に予測する。つまり、例えば現在が0時数分前であったとすると、消費電力量予測部(52)は、当日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯の合計値Wo(n)を予測する。図4は、消費電力量予測部(52)が0時を基点として予測を行った結果を示すグラフである。

0058

まず、消費電力量予測部(52)は、記憶部(51)が記憶するデータを利用して、その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)の、過去一週間の平均値Wom(n)を算出する。そして、消費電力量予測部(52)は、下記の数式1を用いて、“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”の予測値である第1予測値y(n)を算出する。つまり、消費電力量予測部(52)は、48個の第1予測値(y(1)〜y(48))を算出する。

0059

y(n)=a(n)×y(n-1)+b(n)×Wom(n)+c(n)×C(n)+N(n) (数式1)
数式1は、過去の“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”を重回帰分析することによって得られた予測式である。数式1のa(n),b(n),c(n)は、各評価時間帯について予め定められた係数である。数式1のC(n)は、日特性(その日の特性)を示す値であり、例えば、“休日の前日”と“休日”と“平日の前日”とでは異なる値となる。数式1のN(n)は、切片である。

0060

なお、y(n-1)は、計算対象の評価時間帯の直前の評価時間帯における“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”の予測値である。従って、例えば5時から5時30分の評価時間帯における予測電力量y(x)を算出する際には、4時30分から5時の評価時間帯における第1予測値y(x-1)が用いられる。また、例えば0時に予測電力量を算出する場合において、0時から0時30分の評価時間帯の第1予測値y(1)を算出する際には、前日の23時30分から24時の評価時間帯における“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(48)”がy(0)として用いられる。

0061

このようにして消費電力量予測部(52)により得られた48個の第1予測値(y(1)〜y(48))を時間経過順に並べて線で繋ぐと、図5のグラフAのようになる。

0062

−発電電力量予測部−
発電電力量予測部(53)は、現時点から24時間先の時点までの太陽光発電設備(17)による発電電力量を予測する。例えば、発電電力量予測部(52)は、当日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯に一棟の集合住宅(15)に供給される発電電力量を予測する。その予測結果を、第2予測値Z(n)と言う。

0063

具体的には、発電電力量予測部(53)は、気象データ販売事業者から、太陽光発電設備(17)の設置位置における日射量及び気温を含む気象予測データを取得する。発電電力量予測部(53)は、取得した気象予測データを以下の数式2に当てはめて、第2予測値Z(n)を予測する。発電電力量予測部(53)は、消費電力量予測部(52)と同様、48個の第2予測値(Z(1)〜Z(48))を算出する。

0064

Z(n)=α(n)×X(n)+β(n)×Y(n)+γ(n) (数式2)
上記数式2において、X(n)は、予測される30分毎の日射量であり、Y(n)は、予測される30分毎の気温である。α(n),β(n),γ(n)は、過去の実際の発電電力量に基づき、各評価時間帯について予め定められた計数である。

0065

このようにして発電電力量予測部(53)により予測された48個の第2予測値(Z(1)〜Z(48))を時間経過順に並べて線で繋ぐと、図5のグラフBのようになる。

0066

−上限電力量決定部−
上限電力量決定部(54)は、基準電力量である上限電力量(Wu)を決定する上限設定動作を行う。この上限電力量決定部(54)の動作は、消費電力量予測部(52)及び発電電力量予測部(53)の動作が終了した後に行われる。

0067

はじめに、上限電力量決定部(54)は、24時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Wtmを算出する。この平均値Wtmを算出するため、上限電力量決定部(54)は、まず、消費電力量予測部(52)の第1予測値y(n)の合計値yt(=y(1)+y(2)+…+y(48))を算出するとともに、発電電力量予測部(53)の第2予測値Z(n)の合計値Zt(=Z(1)+Z(2)+…+Z(48))を算出する。また、上限電力量決定部(54)は、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値yhを予め記憶している。そして、上限電力量決定部(54)は、第1予測値y(n)の合計値ytと予測値yhとの合計から第2予測値Z(n)の合計値Ztを減算し、その減算結果を評価時間帯の数(本実施形態1では48)で除することによって、平均値Wtmを算出する(Wtm=(yt+yh−Zt)/48)。

0068

なお、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値yhは、次のようにして算出された値である。一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)が、貯湯タンク(75)に高温水(例えば80℃の温水)が全く無い状態から、貯湯タンク(75)が高温水で満たされた状態になるまで8時間に亘って沸き上げ運転を行った場合の消費電力量は、予め算出することができる。この消費電力量を、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の一日の消費電力量と仮定する。そして、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の一日の消費電力量に、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数(本実施形態1では100台)を乗ずれば、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値yhが得られる。

0069

そして、上限電力量決定部(54)は、消費電力量予測部(52)の第1予測値y(n)から発電電力量予測部(53)の第2予測値Z(n)を減算したものの最大値と、24時間後までの集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Wtmとを比較し、その大きい方を上限電力量Wuとする。

0070

例えば、図4の場合は、18時30分から19時までの評価時間帯の第1予測値y(38)と第2予測値Z(38)との減算値=108kWhが最大となる。そして、24時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Wtmが115kWhである場合(同図の一点鎖線を参照)、上限電力量決定部(54)は、上限電力量Wuを115kWhに設定する。一方、24時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Wtmが95kWhである場合(同図の破線を参照)、上限電力量決定部(54)は、上限電力量Wuを108kWhに設定する。

0071

−沸き上げ台数決定部−
沸き上げ台数決定部(55)は、消費電力量予測部(52)の第1予測値y(n)、発電電力量予測部(53)の第2予測値Z(n)、及び上限電力量決定部(54)が決定した上限電力量Wuを用いて、沸き上げ予定給湯器、つまりは沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する決定動作を行う。この沸き上げ台数決定部(55)の動作は、上述した消費電力量予測部(52)、発電電力量予測部(53)及び上限電力量決定部(54)の動作が終了した後に行われる。

0072

先ず、沸き上げ台数決定部(55)は、上限電力量決定部(54)の途中の演算と同様、消費電力量予測部(52)の第1予測値y(n)から発電電力量予測部(53)の第2予測値Z(n)を減算する(y(n)−Z(n))。沸き上げ台数決定部(55)は、各評価時間(30分間)毎の第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)とを減算するため、このような減算動作によって48個の減算結果が得られる。48個の減算結果(y(n)−Z(n))を時間経過順に並べて線で繋ぐと、図5のグラフCのようになる。なお、図5のグラフCは、図4各棒グラフ頂点をつないだものと一致している。

0073

次いで、沸き上げ台数決定部(55)は、上限電力量Wuと上記減算結果(y(n)−Z(n))との差を算出する。図5では、当該差を斜線で表している。この算出動作も、上記減算結果(y(n)−Z(n))の数に応じて、48回行われる。沸き上げ台数決定部(55)は、48回算出した上限電力量Wuと上記減算結果(y(n)−Z(n))との差それぞれに基づいて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

0074

以下、沸き上げ台数決定部(55)による沸き上げ予定給湯器の台数の決定方法について、詳細に説明する。

0075

沸き上げ台数決定部(55)は、現在から繰り返し周期(本実施形態1では2時間)が経過した時点までの沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

0076

ここでは、0時から2時までの2時間の間における沸き上げ予定給湯器の台数を決定する場合を例に、沸き上げ台数決定部(55)の動作を、図6を参照しながら説明する。なお、図6に示す減算結果(y(n)−Z(n))は、図5に示すグラフCの0時から2時までの時間帯の部分をより詳細に表したものである。

0077

まず、沸き上げ台数決定部(55)は、0時から2時までの四つの評価時間帯における減算結果(y(1)−Z(1), y(2)−Z(2),y(3)−Z(3),y(4)−Z(4))を比較し、そのうち最も大きいものを選び出す。図6において、最も大きい減算結果は、0時から0時30分の評価時間帯における減算結果(y(1)−Z(1))となっている。

0078

次に、沸き上げ台数決定部(55)は、上限電力量Wuと、0時から2時までにおける最大の減算結果(y(1)−Z(1))との差ΔW(=Wu−(y(1)−Z(1)))を算出する。0時から2時までの残りの減算結果(y(2)−Z(2),y(3)−Z(3),y(4)−Z(4))は、最大の減算結果(y(1)−Z(1))よりも小さい。このため、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量がΔW以下であれば、0時から2時までの各評価時間帯における集合住宅(15)全体の消費電力量は、上限電力量Wu以下となる。

0079

そこで、沸き上げ台数決定部(55)は、沸き上げ予定給湯器の消費電力量の合計がΔW以下となるように、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

0080

具体的に、沸き上げ台数決定部(55)は、上限電力量Wuと減算結果(y(1)−Z(1))との差ΔWを、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の単位時間あたりの消費電力量Whpで除することによって、沸き上げ予定給湯器の台数Nhpを決定する。図6に示す例では、上限電力量Wu=108kWhであり、0時から0時30分の評価時間帯における減算結果(y(1)−Z(1))は50kWhであるため、ΔW=58kWhである。そして、仮に一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の単位時間あたりの消費電力量Whpが1.8kWhであるとすると、ΔW/Whp=32.22…であるため、沸き上げ台数決定部(55)は、沸き上げ予定給湯器の台数Nhpを32台と決定する。

0081

これにより、沸き上げ台数決定部(55)は、沸き上げ予定給湯器の台数を、当該沸き上げ予定給湯器の消費電力量の予測値が上限電力量Wuを超えない程度に、決定することができる。更に、沸き上げ台数決定部(55)は、次の2時間においても同様の動作を行うことで、消費電力量の予測値が上限電力量Wu以下にて平準化するように沸き上げ予定給湯器の台数を決定することができる。

0082

−蓄熱量算出部−
蓄熱量算出部(56)は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を個別に算出する動作(蓄熱量算出動作)を行う。蓄熱量算出部(56)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値を取得し、取得した温度センサ(80〜85)の計測値に基づいて、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に蓄えられた温熱量を算出する。

0083

蓄熱量算出部(56)が一つのヒートポンプ給湯器(60a)の貯湯タンク(75)の蓄熱量を算出する動作について、図3及び図7を参照しながら説明する。

0084

図3に示すように、貯湯タンク(75)には、六つの温度センサ(80〜85)が、貯湯タンク(75)の高さ方向に等間隔に設置されている。最も上方の温度センサ(80)は貯湯タンク(75)の上端部に設置され、最も下方の温度センサ(85)は貯湯タンク(75)の下端部に設置されている。このため、貯湯タンク(75)の内部空間は、図7に示すように、上下に隣り合う二つの温度センサ(80〜85)に挟まれた五つのエリア(A1〜A5)に区分される。

0085

蓄熱量算出部(56)は、算出対象の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値(T0〜T5)と、図7に示す数式とを用いて、貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)(住戸の番号:m=1〜100)を算出する。つまり、蓄熱量算出部(56)は、貯湯タンク(75)内の45℃以上の温熱量を、貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)とする。なお、VkはエリアAkの容積であり、ρkは温度Tkにおける水の密度であり、Ckは温度Tkにおける水の比熱である。

0086

例えば、上側三つの温度センサ(80〜82)の計測値(T0〜T2)が45℃以上であり、下側三つの温度センサ(83〜85)の計測値(T3〜T5)が45℃未満である場合は、ΔT1=T1−45、ΔT2=T2−45、ΔT3=ΔT4=ΔT5=0(ゼロ)となる。従って、この場合、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)は、下記の数式3によって算出される。

0087

Q(m)=ρ1c1V1ΔT1+ρ2c2V2ΔT2 (数式3)
蓄熱量算出部(56)は、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)について、それぞれの貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)を個別に算出する。

0088

−沸き上げ対象選定部−
沸き上げ対象選定部(57)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ選定動作を行う。この沸き上げ対象選定部(57)の動作は、沸き上げ台数決定部(55)の動作と蓄熱量算出部(56)の動作とが終了した後に行われる。

0089

まず、沸き上げ対象選定部(57)は、蓄熱量算出部(56)が算出した各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量Q(m)を比較する。そして、沸き上げ対象選定部(57)は、図8に示すように、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、蓄熱量Q(m)の少ない順に順位付けする。

0090

次に、沸き上げ対象選定部(57)は、順位付けしたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち蓄熱量Q(m)の最も少ないものから、沸き上げ台数決定部(55)が決定した沸き上げ予定給湯器の台数Nhp分のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、沸き上げ運転を実行させるべきヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に選ぶ。つまり、沸き上げ台数決定部(55)が決定した台数Nhpが32台である上記の例において、沸き上げ対象選定部(57)は、蓄熱量Q(m)の少ない順に順位付けされたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち1番目から32番目のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)として選定する。

0091

−運転指令部−
運転指令部(58)は、沸き上げ対象選定部(57)により選定されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。上記の例の場合、運転指令部(58)は、選定された32台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、指令信号を出力する。運転指令部(58)が出力した指令信号は、通信回線(30)を通じて対象となるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)へ送られる。

0092

指令信号を受信したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を開始し、沸き上げ運転の開始から繰り返し周期(本実施形態1では2時間)が経過するか、貯湯タンク(75)が80℃程度の高温水で満たされた状態になる(具体的には、最も下方に配置された温度センサ(85)の計測値T5が80℃に達する)までの間、沸き上げ運転を継続して行う。

0093

<効果>
本実施形態1では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の予測値(第1予測値y(n))、再生可能エネルギーに基づく発電電力量の予測値(第2予測値Z(n))、及び上限電力量Wuをパラメータとして、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の運転台数が決定される。これにより、不安定な再生可能エネルギーに基づく発電電力が商用電力と共に一棟の集合住宅(15)に供給される場合において、一棟の集合住宅(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、一棟の集合住宅(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0094

具体的に、沸き上げ台数決定部(55)は、第1予測値y(n)から第2予測値Z(n)を減算し、その減算結果(y(n)−Z(n))と上限電力量Wuとの差に基づいて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。即ち、給湯制御システム(40)は、電気器具(65a,65b,…)の消費電力量が再生可能エネルギーに基づく発電電力量によってどの程度賄えるかを、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果(y(n)−Z(n))から把握する。そして、給湯制御システム(40)は、発電電力量では賄えきれていない電気器具(65a,65b,…)の残りの消費電力量(即ち、減算結果(y(n)−Z(n)))を商用電力にて賄うとし、かつこの場合における上限電力量Wuまでの余剰電力分(即ち、減算結果(y(n)−Z(n))と上限電力量Wuとの差)を、沸き上げ予定給湯器の運転による消費電力量に割り当てる。これにより、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ一棟の集合住宅(15)全体の実際の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

0095

特に、本実施形態1では、高圧一括受電が採用された場合を例に採っている。高圧一括受電とは、電力会社と契約する集合住宅(15)の管理会社が高圧(例えば、6600ボルト)の電力を一括して受電し、それを100ボルト又は200ボルトに降圧して集合住宅(15)の各戸(15a,15b,…)に配電する仕組みを言う。高圧一括受電では、一棟の集合住宅(15)における過去1年間の間に消費電力量の最大値に応じて、電力量の基本料金が定まる。これに対し、本実施形態1では、一棟の集合住宅(15)の消費電力量の最大値を抑えることにより上限電力量Wuを低くすることができるため、基本料金を安く抑えられる。
≪実施形態2≫
集合住宅(15)への供給電力量不足する事態が想定されると、電力会社は、集合住宅(15)全体の総電力使用量を制限する旨の要請(デマンドレスポンス)を報知する。そこで、本実施形態2に係る給湯制御システム(40)は、当該要請にも対応するべく、要求された電力の削減量を更に考慮して沸き上げ予定給湯器の台数を決定することで、電力会社からの要請に応じながら一日の消費電力量の変動をできるだけ少なくすることを実現する。

0096

なお、本実施形態2に係る給湯制御システム(40)の概略構成、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の構成、沸き上げ運転の動作、及び、集合住宅(15)の配電系統は、図1等を用いて説明した上記実施形態1と同様である。

0097

<運転制御部について>
−構成−
本実施形態2に係る給湯制御システム(40)に含まれる中央サーバ(41)は、図9に示す運転制御部(50)を有する。運転制御部(50)は、上記実施形態1と同様の記憶部(51)、第1予測部に相当する消費電力量予測部(52)、第2予測部に相当する発電電力量予測部(53)、上限電力量決定部(54)、決定部に相当する沸き上げ台数決定部(55)、蓄熱量算出部(56)、沸き上げ対象選定部(57)及び運転指令部(58)に加えて、受信部に相当する通信部(59)も備えている。

0098

通信部(59)は、電力会社と通信を行う。特に、集合住宅(15)全体の総電力使用量の制限要請が電力会社から送信された場合、通信部(59)は、これを受信することができる。集合住宅(15)全体の総電力使用量とは、一棟の集合住宅(15)の各住戸(15a,15b,…)に設置されているヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及びその他の電気器具(65a,65b,…)の総消費電力量を意味する。

0099

−制御動作−
通信部(59)が総電力使用量の制限要請を受信していない場合、運転制御部(50)は、上記実施形態1の<運転制御部の制御動作>にて説明した制御動作を行う。

0100

即ち、総電力使用量の制限要請がなされていない場合、消費電力量予測部(52)は、その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の合計値Wo(n)を、現時点から24時間先の時点までの各評価時間帯(30分間)毎に予測することで、第1予測値y(n)を算出する。発電電力量予測部(53)は、現時点から24時間先の時点までの太陽光発電設備(17)による発電電力量を予測することで、第2予測値Z(n)を算出する。上限電力量決定部は(54)は、第1予測値に基づいて上限電力量Wuを決定する。沸き上げ台数決定部(55)は、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)及び上限電力量Wuを用いて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。蓄熱量算出部(56)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を算出する。沸き上げ対象選定部(57)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量と沸き上げ予定給湯器の台数とに基づいて、複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の中から沸き上げ運転を行うべき給湯器を選定する。運転指令部(58)は、選定された給湯器に対して、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。

0101

通信部(59)が上記制限要請を受信した場合、沸き上げ台数決定部(55)は、上述した動作に代えて、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)、上限電力量Wu及び制限要請にて指示されている総電力使用量の制限量D(n)を用いて、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。

0102

以下、図10及び図11を用いて、沸き上げ台数決定部(55)が行う上記制御動作を詳細に説明する。

0103

先ず、図10のステップS1に示すように、沸き上げ台数決定部(55)は、消費電力量予測部(52)が算出した第1予測値y(n)から、発電電力量予測部(53)が算出した第2予測値Z(n)を減算する(y(n)−Z(n))。

0104

次いで、沸き上げ台数決定部(55)は、総電力使用量の制限要請から、要求されている総電力使用量の制限量D(n)を抽出する。図11のグラフDは、抽出された制限量D(n)の一例として、11時から14時半の間の制限量D(n)が約30kWhである場合を示している。

0105

そして、図10のステップS2に示すように、沸き上げ台数決定部(55)は、ステップS1の減算結果(y(n)−Z(n))に、抽出した制限量D(n)を加算する演算を行う((y(n)−Z(n))+D(n))。図11のグラフEは、当該演算結果を示している。

0106

次いで、図10のステップS3に示すように、沸き上げ台数決定部(55)は、上限電力量決定部(54)が決定した上限電力量Wuから、ステップS2の加算結果(演算結果)を減算する(Wu−((y(n)−Z(n))+D(n))。図11の斜線部分は、この減算結果を示している。

0107

次いで、図10のステップS4に示すように、沸き上げ台数決定部(55)は、ステップS3の減算結果に基づき、沸き上げ予定給湯器の台数を決定する。沸き上げ予定給湯器の台数を決定する詳細な方法は、上記実施形態1と同様である。

0108

沸き上げ台数決定部(55)によって決定された台数に従って、沸き上げ対象選定部(57)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選定し直す。運転指令部(58)は、選定し直されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。

0109

<効果>
上記実施形態2では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)及び電気器具(65a,65b,…)の総電力使用量の制限要請を通信部(59)が受信した場合、第1予測値y(n)、第2予測値Z(n)、上限電力量Wu、及び制限要請にて指示されている総電力使用量の制限量D(n)をパラメータとして用いて、沸き上げ予定給湯器の台数が決定される。これにより、更に総電力使用量の制限量D(n)に応じて、一棟の集合住宅(15)全体の消費電力量を制御することができる。従って、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、一棟の集合住宅(15)に供給される電力量と消費電力量との均衡を図ることができる。

0110

具体的に、通信部(59)が制限要請を受信した場合、第1予測値y(n)から第2予測値Z(n)が減算され、その減算結果(y(n)−Z(n))に総電力使用量の制限量D(n)が加算され、その加算結果((y(n)−Z(n))+D(n))と上限電力量Wuとの差に基づいて、沸き上げ予定給湯器の台数が決定される。即ち、給湯制御システム(40)は、電気器具(65a,65b,…)の消費電力量が再生可能エネルギーに基づく発電電力量によってどの程度賄えるかを、第1予測値y(n)と第2予測値Z(n)との減算結果(y(n)−Z(n))から把握する。そして、給湯制御システム(40)は、その減算結果(y(n)−Z(n))に、要求されている総電力使用量の制限量D(n)分を加算することで、当該制限量D(n)を擬似的な消費電力量として考慮する。次いで、給湯制御システム(40)は、当該加算結果((y(n)−Z(n))+D(n))を商用電力にて賄うとし、かつこの場合における上限電力量Wuまでの余剰電力分(即ち((y(n)−Z(n))+D(n))と上限電力量Wuとの差)を、沸き上げ予定給湯器の運転による消費電力量に割り当てる。これにより、再生可能エネルギーの不安定な影響を受けることなく、且つ総電力使用量の制限要請に応じながら、一棟の集合住宅(15)全体の使用電力の変動をできるだけ抑えることができる。

0111

≪その他の実施形態≫
上記実施形態1,2については、以下のような構成としてもよい。

0112

電力供給エリアは、一棟の集合住宅(15)に限定されず、複数の集合住宅群、戸建て住宅群、集合住宅と戸建て住宅の組合せであっても良い。

0113

また、高圧一括受電の仕組みが適用されず、単に商用電力と再生可能エネルギーに基づく発電電力とが電力供給エリアに供給される場合にも適用可能である。

0114

また、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する際、更に、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に含まれる圧縮機(71)の回転数を調整することで、集合住宅(15)全体の一日における消費電力量の推移を上限電力量Wu付近に平準化させてもよい。

0115

また、再生可能エネルギーには、太陽光発電以外に、風力発電河川での水力発電、またはこれらの組合せであってもよい。

0116

上記実施形態1,2では、一日におけるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値yhを算出するにあたり、空の貯湯タンク(75)が満水になるまでの沸き上げ運転の運転時間を「8時間」としていた。しかし、当該運転時間は、8時間に限定されず、例えば10時間であってもよい。

0117

以上説明したように、本発明は、不安定な再生可能エネルギーに基づく発電電力が商用電力と共にヒートポンプ給湯器等を含む電力供給エリアに供給される場合において、電力供給エリア全体の消費電力量を制御できる給湯制御システムとして有用である。

0118

15集合住宅(電力供給エリア)
52消費電力量予測部(第1予測部)
53発電電力量予測部(第2予測部)
54 沸き上げ台数決定部(決定部)
59通信部(受信部)
60a,60b,…ヒートポンプ給湯器
65a,65b,…電気器具
75 貯湯タンク

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 大阪瓦斯株式会社の「 コジェネレーションシステム」が 公開されました。( 2017/07/27)

    【課題】簡素な制御構成によって、効率の高い熱電併給装置の利用率を高めることで省エネ量を高め、更には、デマンドレスポンスを適切に行い得るコジェネレーションシステムを提供する。【解決手段】熱電併給装置の運... 詳細

  • パナソニックIPマネジメント株式会社の「 複数の燃料電池システムを統合制御する統合制御装置及びその統合制御方法」が 公開されました。( 2017/07/20)

    【課題】燃料電池の起動と停止を繰り返す場合であっても、良好なエネルギー利用効率を維持しつつ、燃料電池の寿命低下を可能な限り避けることができる統合制御装置を提供する。【解決手段】統合制御装置101は、複... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 給湯機」が 公開されました。( 2017/07/13)

    【課題】簡易な構成で安定して給湯する。【解決手段】給湯機1において、給水路21は、水を供給する。給湯路23は、水の温度より高温の湯を供給する。混合弁11は、給水路21によって供給される水と給湯路23に... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ