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技術 運転管理装置

出願人 ヤンマー株式会社
発明者 出口和広朔晦誠藤澤俊暢小野泰右東洋志
出願日 2016年6月1日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-110165
公開日 2017年12月7日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-215111
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電 空調制御装置
主要キーワード 単位熱量 運転管理装置 定格出力点 廃熱回収量 稼動期間 入力電力量 区分線形 温調システム
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

発電電力運転商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、運転効率を考慮してエネルギー使用料金が実質的に安くなる運転を行うことができる運転管理装置を提供する。

解決手段

運転管理装置は、商用電力運転時のCOP単価が発電電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、商用電力運転を行う一方、発電電力運転時のCOP単価が商用電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、発電電力運転を行う。或いは、運転管理装置は、発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わないモードを有し、所定の稼動期間予測熱エネルギー需要に対して、発電電力運転時のCOP単価と商用電力運転時のCOP単価との総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力出力レベルを複数の単位時間毎に設定する。

概要

背景

エネルギー管理システム(例えば温調システム)として、運転管理装置により、発電電力により電気駆動温調装置運転する発電電力運転と、商用電力により電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替えるものが従来から知られている。

このようなエネルギー管理システムにおいては、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、エネルギー使用料金が安くなる運転を行うことが望まれている。

この点に関し、特許文献1は、デマンド(商用電力の買取電力)が任意の目標値(例えば最小値)となるように電源電力割り当て(運転の管理)を行う構成を開示している(特許文献1の段落[0038]等参照)。

概要

発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、運転効率を考慮してエネルギー使用料金が実質的に安くなる運転を行うことができる運転管理装置を提供する。運転管理装置は、商用電力運転時のCOP単価が発電電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、商用電力運転を行う一方、発電電力運転時のCOP単価が商用電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、発電電力運転を行う。或いは、運転管理装置は、発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わないモードを有し、所定の稼動期間予測熱エネルギー需要に対して、発電電力運転時のCOP単価と商用電力運転時のCOP単価との総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力出力レベルを複数の単位時間毎に設定する。

目的

このようなエネルギー管理システムにおいては、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、エネルギー使用料金が安くなる運転を行うことが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

発電電力により電気駆動温調装置運転する発電電力運転と、商用電力により前記電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替え運転管理装置であって、前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金が前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金よりも小さいときは、前記商用電力運転を行う一方、前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金が前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金よりも小さいときは、前記発電電力運転を行うことを特徴とする運転管理装置。

請求項2

請求項1に記載の運転管理装置であって、前記商用電力運転時の熱出力に対する単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の特性と、前記発電電力運転時の熱出力に対する単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の特性とが互いに交差するようになっており、これらの特性の交点における熱出力である熱出力閾値に対応する前記電気駆動温調装置の入力電力値および電圧値から電流閾値を予め設定しておき、前記電流閾値に基づいて前記発電電力運転と前記商用電力運転とを切り替えることを特徴とする運転管理装置。

請求項3

発電電力により電気駆動温調装置を運転する発電電力運転と、商用電力により前記電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替える運転管理装置であって、前記発電電力運転および前記商用電力運転の何れの運転も行わないモードを有し、前記発電電力運転時の熱出力エネルギーおよび前記商用電力運転時の熱出力エネルギーを蓄熱する蓄熱手段による前記熱出力エネルギーの蓄熱および放熱を考慮した予め定めた所定の稼動期間の予め定めた所定の予測熱エネルギー需要に対して、前記稼動期間を分割した複数の単位時間毎の前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金と前記複数の単位時間毎の前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金との前記稼動期間の総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、前記発電電力運転時および前記商用電力運転時の熱出力の出力レベルを前記複数の単位時間毎に設定することを特徴とする運転管理装置。

請求項4

請求項3に記載の運転管理装置であって、前記複数の単位時間毎の前記発電電力運転時の前記熱出力エネルギーと前記複数の単位時間毎の前記商用電力運転時の前記熱出力エネルギーとの前記稼動期間の総和である総熱出力エネルギーが前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要に等しくなるように、または、前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要より小さい値のうち前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要に最も近い値になるように、前記発電電力運転時および前記商用電力運転時の前記熱出力の出力レベルを前記複数の単位時間毎に設定することを特徴とする運転管理装置。

請求項5

請求項3または請求項4に記載の運転管理装置であって、前記複数の単位時間のうち一の単位時間での前記熱出力の出力レベルの設定において前記予測熱エネルギー需要に対して前記蓄熱手段に蓄熱されている前記熱出力エネルギーで前記予測熱エネルギー需要の不足分を補えないと判断した場合には、他の単位時間での前記熱出力の出力レベルの設定のうち前記予測熱エネルギー需要の不足分を補える設定と入れ替えることを特徴とする運転管理装置。

技術分野

0001

本発明は、発電電力により電気駆動温調装置運転する発電電力運転と、商用電力により電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替え運転管理装置に関する。

背景技術

0002

エネルギー管理システム(例えば温調システム)として、運転管理装置により、発電電力により電気駆動温調装置を運転する発電電力運転と、商用電力により電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替えるものが従来から知られている。

0003

このようなエネルギー管理システムにおいては、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、エネルギー使用料金が安くなる運転を行うことが望まれている。

0004

この点に関し、特許文献1は、デマンド(商用電力の買取電力)が任意の目標値(例えば最小値)となるように電源電力割り当て(運転の管理)を行う構成を開示している(特許文献1の段落[0038]等参照)。

先行技術

0005

特許第5696877号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に記載の構成では、たとえ商用電力の買取電力を任意の目標値(例えば最小値)にしたとしても、運転効率を考慮すると、必ずしもエネルギー使用料金が安くなるとは限らない。すなわち、運転効率を考慮しないで商用電力運転のエネルギー使用料金が安くなったとしても運転効率を考慮すると発電電力運転のエネルギー使用料金が実質的に安くなったり、或いは、運転効率を考慮しないで発電電力運転のエネルギー使用料金が安くなったとしても運転効率を考慮すると商用電力運転のエネルギー使用料金が実質的に安くなったりすることがある。

0007

そこで、本発明は、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、運転効率を考慮してエネルギー使用料金が実質的に安くなる運転を行うことができる運転管理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、前記課題を解決するために、次の第1態様および第2態様の運転管理装置を提供する。

0009

(1)第1態様の運転管理装置
本発明に係る第1態様の運転管理装置は、発電電力により電気駆動温調装置を運転する発電電力運転と、商用電力により前記電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替える運転管理装置であって、前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金が前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金よりも小さいときは、前記商用電力運転を行う一方、前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金が前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金よりも小さいときは、前記発電電力運転を行うことを特徴とする。

0010

本発明に係る第1態様の運転管理装置において、前記商用電力運転時の熱出力に対する単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の特性と、前記発電電力運転時の熱出力に対する単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の特性とが互いに交差するようになっており、これらの特性の交点における熱出力である熱出力閾値に対応する前記電気駆動温調装置の入力電力値および電圧値から電流閾値を予め設定しておき、前記電流閾値に基づいて前記発電電力運転と前記商用電力運転とを切り替える態様を例示できる。

0011

(2)第2態様の運転管理装置
本発明に係る第2態様の運転管理装置は、発電電力により電気駆動温調装置を運転する発電電力運転と、商用電力により前記電気駆動温調装置を運転する商用電力運転とを切り替える運転管理装置であって、前記発電電力運転および前記商用電力運転の何れの運転も行わないモードを有し、前記発電電力運転時の熱出力エネルギーおよび前記商用電力運転時の熱出力エネルギーを蓄熱する蓄熱手段による前記熱出力エネルギーの蓄熱および放熱を考慮した予め定めた所定の稼動期間の予め定めた所定の予測熱エネルギー需要に対して、前記稼動期間を分割した複数の単位時間毎の前記発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金と前記複数の単位時間毎の前記商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金との前記稼動期間の総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、前記発電電力運転時および前記商用電力運転時の熱出力の出力レベルを前記複数の単位時間毎に設定することを特徴とする。

0012

本発明に係る第2態様の運転管理装置において、前記複数の単位時間毎の前記発電電力運転時の前記熱出力エネルギーと前記複数の単位時間毎の前記商用電力運転時の前記熱出力エネルギーとの前記稼動期間の総和である総熱出力エネルギーが前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要に等しくなるように、または、前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要より小さい値のうち前記稼動期間の前記予測熱エネルギー需要に最も近い値になるように、前記発電電力運転時および前記商用電力運転時の前記熱出力の出力レベルを前記複数の単位時間毎に設定する態様を例示できる。かかる設定は、例えば、数理計画法、特に線形計画法による解法(具体的には数理計画ソルバー)を用いて行うことができる。

0013

本発明に係る第2態様の運転管理装置において、前記複数の単位時間のうち一の単位時間での前記熱出力の出力レベルの設定において前記予測熱エネルギー需要に対して前記蓄熱手段に蓄熱されている前記熱出力エネルギーで前記予測熱エネルギー需要の不足分を補えないと判断した場合には、他の単位時間での前記熱出力の出力レベルの設定のうち前記予測熱エネルギー需要の不足分を補える設定と入れ替える態様を例示できる。

発明の効果

0014

本発明によると、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、運転効率を考慮してエネルギー使用料金が実質的に安くなる運転を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0015

本実施の形態に係る運転管理装置を備えたエネルギー管理システムを模式的に示す概略構成図である。
第1実施形態に係る運転管理装置のシステム構成を概略的に示すブロック図である。
商用電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性および発電電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性を示すグラフである。
商用電力運転時の熱出力に対するCOPの関数および発電電力運転時の熱出力に対するCOPの関数を説明するための説明図であって、(a)は、商用電力運転時の熱出力に対するCOPの関数および発電電力運転時の熱出力に対するCOPの関数を示すグラフであり、(b)は、図1に示すエネルギー管理システムにおける商用電力運転状態を示す模式図であり、(c)は、図1に示すエネルギー管理システムにおける発電電力運転状態を示す模式図である。
第1実施形態に係る運転管理装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。
第2実施形態に係る運転管理装置を備えたエネルギー管理システムを模式的に示す概略構成図である。
エネルギー管理システムを導入している需要家のある季節での蓄熱部による熱出力エネルギーの蓄熱および放熱を考慮した稼動期間の予測熱エネルギー需要を示すグラフである。
第2実施形態に係る運転管理装置のシステム構成を概略的に示すブロック図である。
図3に示す商用電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性をn個に分割した状態を示すグラフである。
図3に示す発電電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性をn個に分割した状態を示すグラフである。
単位時間毎の図9および図10に示す熱出力およびCOP単価をマトリクス状に表したマトリクステーブルを示す図表である。
図7に示す予測熱エネルギー需要に対して、商用電力運転と発電電力運転とのどちらの運転でどのくらい熱出力を出力するか或いは発電電力運転および商用電力運転の何れ運転も行わないかを表した運転計画の一例を示すグラフである。
第2実施形態に係る運転管理装置の制御動作の一例を示すフローチャートであって、その前半部分を示す図である。
第2実施形態に係る運転管理装置の制御動作の一例を示すフローチャートであって、その後半部分を示す図である。

実施例

0016

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0017

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)を備えたエネルギー管理システム100を模式的に示す概略構成図である。

0018

図1に示すエネルギー管理システム100(この例では空調システム)は、コージェネレーション装置10と、電気駆動温調装置20と、運転管理装置30(30a)とを備えている。

0019

コージェネレーション装置10は、エンジン駆動源とするエンジン発電機11を備え、エンジン発電機11より発電した発電電力Pg[kW]とエンジン発電機11から発する熱出力(具体的には廃熱の熱出力)Qg[kW]との双方を供給する熱電併給装置(Combined Heat and Power device:CHP)である。すなわち、コージェネレーション装置10は、燃料Fが供給されることにより、発電電力Pgと熱出力Qgとの双方を出力するものである。この例では、エンジン発電機11は、燃料ガスを燃料Fとするガスエンジンを駆動源とするガスエンジン発電機とされている。ここで、燃料ガスとしては、例えば、天然ガスプロパンガスバイオガスなどのガス燃料を挙げることができる。

0020

電気駆動温調装置20は、電気駆動する電動機21(具体的には電気モータ)を備え、電動機21を駆動源として熱出力Qe[kW]を供給するものである。すなわち、電気駆動温調装置20は、コージェネレーション装置10からの発電電力Pg(入力電力)または電力系統Eからの商用電力Pe(入力電力)[kW]が運転管理装置30(30a)を介して供給されることにより、熱出力Qeを出力するものである。ここで、電気駆動温調装置20から出力される熱出力Qeは、冷熱出力または温熱出力を含む。従って、電気駆動温調装置20は、コージェネレーション装置10からの発電電力Pgまたは電力系統Eからの商用電力Peが運転管理装置30(30a)を介して供給されることにより、冷熱の熱出力Qeまたは温熱の熱出力Qeを出力することができる。この例では、電気駆動温調装置20は、電動機駆動ヒートポンプ(Electric Heat Pump:EHP)とされている。

0021

運転管理装置30(30a)は、電力系統E、コージェネレーション装置10および電気駆動温調装置20に接続されている。運転管理装置30(30a)は、コージェネレーション装置10から発電電力Pgを電気駆動温調装置20に供給して電気駆動温調装置20の熱主出力運転を行う発電電力運転と、電力系統Eから商用電力Peを電気駆動温調装置20に供給して電気駆動温調装置20の熱主出力運転を行う商用電力運転とを切り替えて電気駆動温調装置20の運転を制御するようになっている。ここで、「熱主出力運転」とは、熱負荷熱需要追従した運転をいう。

0022

本実施の形態では、運転管理装置30(30a)は、電力系統E、コージェネレーション装置10および電気駆動温調装置20に加えて、インターネット200にも接続されるようになっている。

0023

図2は、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)のシステム構成を概略的に示すブロック図である。

0024

運転管理装置30(30a)は、制御プログラムPPを実行したり、各種の演算処理を実行したりする各種の処理を実行するCPU(Central Processing Unit)等の制御部31と、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリおよびROM(Read Only Memory)や電気的に書き換え可能な不揮発ROM等の不揮発性メモリを含む記憶部32とを有している。運転管理装置30(30a)は、制御部31が記憶部32のROMに予め格納された制御プログラムPPを記憶部32のRAM上にロードして実行することにより、各種構成要素の作動制御を行うようになっている。記憶部32のRAMは、それぞれ、制御部31に対して作業用ワークエリアを提供する。

0025

運転管理装置30(30a)は、切替器33をさらに有している。切替器33は、発電電力運転を行うときには、電力系統Eから電気駆動温調装置20への商用電力Peの供給を遮断し、且つ、コージェネレーション装置10からの発電電力Pgを電気駆動温調装置20に供給する一方、商用電力運転を行うときには、コージェネレーション装置10から電気駆動温調装置20への発電電力Pgの供給を遮断し、且つ、電力系統Eからの商用電力Peを電気駆動温調装置20に供給する。

0026

切替器33は、入力側がコージェネレーション装置10の出力側および電力系統Eに電気的に接続され、かつ、出力側が電気駆動温調装置20の入力側に電気的に接続されている。

0027

制御部31は、発電電力運転と商用電力運転とを切り替える切替制御手段P1(図2参照)を備える手段として機能する。すなわち、制御プログラムPPは、切替制御手段P1に対応する切替制御ステップを含むステップを制御部31に実行させる。

0028

切替器33は、制御部31の切替制御手段P1からの切替制御信号により、発電電力運転または商用電力運転に切り替えるようになっている。

0029

第1実施形態では、制御部31は、切替制御手段P1に加えて、発電電力単価算出手段P2と、商用電力単価算出手段P3とを備える手段として機能する。すなわち、制御プログラムPPは、切替制御ステップに加えて、発電電力単価算出手段P2に対応する発電電力単価算出ステップと、商用電力単価算出手段P3に対応する商用電力単価算出ステップとを含むステップを制御部31に実行させる。

0030

発電電力単価算出手段P2は、発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金(以下、単に発電電力運転時のCOP単価という。)を算出する。商用電力単価算出手段P3は、商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金(以下、単に商用電力運転時のCOP単価という。)を算出する。なお、「COP」については、後ほど詳しく説明する。

0031

図3は、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeおよび発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgを示すグラフである。

0032

そして、切替制御手段P1は、商用電力単価算出手段P3にて算出した商用電力運転時のCOP単価(図3の特性αe参照)が発電電力単価算出手段P2にて算出した発電電力運転時のCOP単価(図3の特性αg参照)よりも小さいときは、商用電力運転を行う一方、発電電力単価算出手段P2にて算出した発電電力運転時のCOP単価(図3の特性αg参照)が商用電力単価算出手段P3にて算出した商用電力運転時のCOP単価(図3の特性αe参照)よりも小さいときは、発電電力運転を行う。

0033

詳しくは、商用電力運転時のCOP単価の特性αe(x軸:熱出力[kW]、y軸:COP単価[円/kWh])は、商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j)(具体的には単位入力電力量[kWh]当たりの電気料金、例えば25[円/kWh])と、商用電力運転時の熱出力Qe[kW]に対するCOPの関数f(x)とで求めることができる。なお、jは、稼動期間T(例えば1[日])を均等に分割した単位時間t(例えば60[分])毎の連続番である。

0034

また、発電電力運転時のCOP単価の特性αg(x軸:熱出力[kW]、y軸:COP単価[円/kWh])は、発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_gas(j)(具体的には単位入力電力量[kWh]当たりの燃料ガス料金(例えば12[円/kWh])と、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)[kW]に対するCOPの関数g(x)とで求めることができる。ここで、発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金は、一般的には、単位ノルマルリューベ当たりの燃料ガス料金、例えば150[円/ノルマルリューベ])で表されることが多い。この場合、燃料ガスの単位ノルマルリューベを単位熱量換算し(例えば45M[J/ノルマルリューベ])、さらに、単位熱量を単位入力電力量(例えば12.5[kWh/ノルマルリューベ])に換算することで、単位入力電力量当たりの燃料ガス料金(例えば12[円/kWh])に換算する。

0035

ここで、商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金(この例では電気料金)C_ele(j)、および、発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金(この例では燃料ガス料金)C_gas(j)は、時間帯によって異なる場合があり、例えば、稼動期間T(具体的には1[日])のうち所定の時間帯(具体的には夜間の時間帯)では他の時間帯(具体的には昼間の時間帯)よりも安くなることがある。従って、この例では、jを、稼動期間T(例えば1[日])を均等に分割した単位時間t(例えば60[分])毎の連続番号とし、商用電力運転時の単位時間t毎の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金(この例では電気料金)C_ele(j)、および、発電電力運転時の単位時間t毎の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金(この例では燃料ガス料金)C_gas(j)を用いている。

0036

また、単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)は、使用量によって異なる場合があり、例えば、使用量が多い程安くなることがある。従って、例えば、単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)は、使用量を考慮した料金とすることができる。

0037

また、単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)は、曜日や季節によって異なる場合があり、例えば、休日は平日よりも安くなったり、或いは、夏季冬季よりもそれ以外の季節が安くなったりすることがある。このため、単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)は、所定の時期によって更新されることがある。

0038

本実施の形態では、運転管理装置30(30a)は、インターネット200(図1参照)に通信可能に接続されており、インターネット200上のウェブサイト300(図1参照)から単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)を自動的に取得する。

0039

(COPについて)
COP(Coefficient Of Performance)は、いわゆる成績係数のことであり、運転効率(熱出力電力/入力電力)を意味し、数値が大きい程、エネルギー消費効率がよいことを表している。

0040

商用電力運転時のCOPは、電気駆動温調装置20の熱出力Qe(例えば100[kW])を電気駆動温調装置20の入力電力(商用電力Pe)(例えば25[kW])で割った値(例えば4)である。

0041

発電電力運転時のCOPは、電気駆動温調装置20の熱出力Qe(例えば100[kW])およびコージェネレーション装置10の熱出力Qg(例えば50[kW])の合計(例えば150[kW])をコージェネレーション装置10の入力電力Pf(例えば80[kW])(消費燃料ガスの電力換算)で割った値(例えば1.9)である。

0042

(COPの関数について)
商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)および発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)は、次のようにして求めることができる。

0043

図4は、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)および発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)を説明するための説明図である。図4(a)は、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)および発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)を示すグラフである。図4(b)は、図1に示すエネルギー管理システム100における商用電力運転状態を示す模式図である。図4(c)は、図1に示すエネルギー管理システム100における発電電力運転状態を示す模式図である。図4(b)および図4(c)において、運転管理装置30(30a)は、図示を省略している。

0044

商用電力運転時〔図4(b)参照〕の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)〔図4(a)参照〕は、電気駆動温調装置20の設備設計仕様書などの部分負荷特性から代表値図4(a)に示す例ではx軸:熱出力(Qe)40[kW],70[kW],90[kW]、y軸:COP(Qe/Pe)4.4,4.9,3.9の3箇所)としてプロットして回帰解析を行い、多項式などの近似式で表す。なお、商用電力運転時の電気駆動温調装置20の入力電力(商用電力Pe)の関数は、x/f(x)である。

0045

また、発電電力運転時〔図4(c)参照〕の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)〔図4(a)参照〕は、先ず、電気駆動温調装置20の熱出力x(=Qe)に対する電気駆動温調装置20の入力電力の入力値x/f(x)を求める。ここで、コージェネレーション装置10の発電電力Pgが入力値x/f(x)となる。これにより、コージェネレーション装置10の発電電力Pgから電気駆動温調装置20の熱出力Qeを求めることができる。次に、コージェネレーション装置10の入力電力Pf(消費燃料ガスの電力換算)に対する廃熱回収量(熱出力Qg)を求め、代表値(図4(a)に示す例ではx軸:熱出力(Qe+Qg)47[kW],75[kW],100[kW]、y軸:COP〔(Qe+Qg)/Pf〕1.5,1.7,1.9の3箇所)としてプロットして回帰解析を行い、多項式などの近似式で表す。なお、発電電力運転時のコージェネレーション装置10の入力電力Pfの関数は、x/g(x)である。

0046

(COP単価の特性について)
商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αe(図3参照)および発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αg(図3参照)は、次のようにして求めることができる。

0047

すなわち、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeは、商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の関数であることから、C_ele(j)〔料金[円]/単位入力電力量[kWh]〕をf(x)〔熱出力Qe[kW]/入力電力Pe[kW]〕で割った値C_ele(j)/f(x)〔料金[円]/熱出力エネルギー[kWh]〕となる。つまり、商用電力運転時のCOP単価は、商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりの料金を商用電力運転時の運転効率(COP)で割った値である。ここで、C_ele(j)は、商用電力運転時の単位入力電力量当たりのエネルギー料金(この例では電気料金)[円/kWh]であり、変動料金制の場合は時期や時刻等によって変化する。

0048

発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgは、発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金の関数であることから、C_gas(j)〔料金[円]/単位入力電力量[kWh](消費燃料ガスの電力量換算)〕をg(x)〔熱出力(Qe+Qg)[kW]/入力電力Pf[kW](消費燃料ガスの電力換算)〕で割った値C_gas(j)/g(x)〔料金[円]/熱出力エネルギー[kWh]〕となる。つまり、発電電力運転時のCOP単価は、発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりの料金を発電電力運転時の運転効率(COP)で割った値である。ここで、C_gas(j)は、発電電力運転時の単位入力電力量(消費燃料ガスの電力量換算)当たりのエネルギー料金(この例では燃料ガス料金)[円/kWh]であり、変動料金制の場合は時期や時刻等によって変化する。

0049

本実施の形態では、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeと、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgとが互いに交差するようになっている(図3参照)。

0050

そして、切替制御手段P1は、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeと発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgとの交点R(図3参照)における熱出力である熱出力閾値Q_th(図3参照)に対応する電気駆動温調装置20の入力電力値〔Q_th/f(Q_th)〕と電気駆動温調装置20の電圧値Vとから電流閾値I_th〔=Q_th/f(Q_th)/V〕を予め算出して記憶部32に記憶(設定)しておく。切替制御手段P1は、記憶部32に予め記憶しておいた電流閾値I_thに基づいて発電電力運転と商用電力運転とを切り替える。

0051

例えば、図3に示すように、熱出力Qeが熱出力閾値Q_thよりも小さいときに商用電力運転時のCOP単価(特性αe参照)が発電電力運転時のCOP単価(特性αg参照)よりも小さくなる場合には、切替制御手段P1は、電気駆動温調装置20の電流値Iが電流閾値I_thより小さいことを(すなわち熱出力Qeが熱出力閾値Q_thよりも小さいことを)検出したときに商用電力運転を行う。一方、熱出力Qeが熱出力閾値Q_thよりも大きいときに発電電力運転時のCOP単価(特性αg参照)が商用電力運転時のCOP単価(特性αe参照)よりも小さくなる場合には、切替制御手段P1は、電気駆動温調装置20の電流値Iが電流閾値I_thより大きいことを(すなわち熱出力Qeが熱出力閾値Q_thよりも大きいことを)検出したときに発電電力運転を行う。なお、切替制御手段P1は、電気駆動温調装置20の電流値Iが電流閾値I_thと等しいことを(すなわち熱出力Qeが熱出力閾値Q_thと等しいことを)検出したときに商用電力運転および発電電力運転の何れか一方の運転を行うことができる。

0052

(第1実施形態の制御動作例:リアルタイム処理
図5は、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)の制御動作の一例を示すフローチャートである。

0053

図5に示す制御動作では、先ず、制御部31は、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)を定義し(ステップS101)、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)を定義する(ステップS102)。なお、ステップS101の処理とステップS102の処理とが入れ替わっていてもよい。

0054

次に、制御部31は、インターネット200上のウェブサイト300から商用電力運転時および発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)を取得し(ステップS103)、関数f(x)から得られる商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeと、関数g(x)から得られる発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgとの交点Rを求め(ステップS104)、交点Rにおける熱出力閾値Q_thに対応する電気駆動温調装置20の入力電力値〔Q_th/f(Q_th)〕を電圧値Vで割って電流閾値I_thを算出し(ステップS105)、算出した電流閾値I_thを予め記憶部32に記憶しておく(ステップS106)。

0055

次に、制御部31は、発電電力運転と商用電力運転とでCOP単価の安い方(この例では電気駆動温調装置20の電流値Iの電流閾値I_thに対する大小関係)をリアルタイムで検出して発電電力運転および商用電力運転のうち何れか一方を切り替える。

0056

すなわち、制御部31は、電気駆動温調装置20の電流値Iを検出し(ステップS107)、検出した電流値Iが電流閾値I_th以上か否かを判断し(ステップS108)、電流閾値I_th以上であると判断したときには(ステップS108:Yes)、発電電力運転を行う一方(ステップS109)、電流閾値I_thを下回ると判断したときには(ステップS108:No)、商用電力運転を行う(ステップS110)。

0057

次に、制御部31は、発電電力運転時および商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)の少なくとも一方に変化があるか否かを判断し(ステップS111)、変化があると判断した場合には(ステップS111:Yes)、ステップS112に移行する一方、変化がないと判断した場合には(ステップS111:No)、ステップS107に移行する。

0058

次に、制御部31は、インターネット200上のウェブサイト300における発電電力運転時および商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)の少なくとも一方の料金体系に更新があるか否かを判断し(ステップS112)、更新があると判断した場合には(ステップS112:Yes)、ステップS103に移行する一方、更新がないと判断した場合には(ステップS112:No)、ステップS104に移行する。

0059

なお、特性αgと特性αeとで交点Rを境にしてCOP単価の値がたとえ逆となる特性になっていても、COP単価が小さい方の運転を行うことができる。

0060

(第2実施形態)
ところで、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)によるリアルタイム処理では、発電電力運転および商用電力運転のうち常に何れか一方の運転を行う必要がある。しかしながら、単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金が安い時間帯(例えば、夜間等の電気料金の安い時間帯)に運転したときに熱出力エネルギーを蓄熱しておけば、発電電力運転および商用電力運転のうち何れも運転しない時間帯を設けて、エネルギー使用料金をさらに節約することが可能となる。

0061

かかる観点から、図1に示すエネルギー管理システム100において発電電力運転時の熱出力エネルギーおよび商用電力運転時の熱出力エネルギーを蓄熱する蓄熱手段を設けることが好ましい。

0062

この場合、蓄熱手段における熱出力エネルギーの蓄熱および放熱を考慮した予め定めた所定の稼動期間T(例えば1[日])の予め定めた所定の予測熱エネルギー需要が需要家(熱出力エネルギーの供給を受けて熱出力エネルギーを使用している利用者)の熱出力エネルギーの使用状況に応じて予め決められているときには、稼動期間T(例えば1[日])を均等に分割した複数(例えば24個)の単位時間t(例えば60[分])のうち、発電電力運転および商用電力運転のうち何れも運転しない時間帯を設けて、エネルギー使用料金を節約することができる。

0063

図6は、第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)を備えたエネルギー管理システム100を模式的に示す概略構成図である。

0064

図6に示す第2実施形態に係るエネルギー管理システム100は、図1に示す第1実施形態に係るエネルギー管理システム100において蓄熱部40(蓄熱手段の一例)を設け、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)によるリアルタイム処理に代えて第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)による運転計画処理を行うものである。図6に示すエネルギー管理システム100において、図1に示すエネルギー管理システム100と実質的に同一構成の部材には、同じ符号を付し、その説明を省略する。

0065

蓄熱部40は、発電電力運転時の熱出力エネルギーおよび商用電力運転時の熱出力エネルギーを蓄熱するものである。蓄熱部40は、温熱蓄熱部および/または冷熱蓄熱部を含む。温熱蓄熱部としては、蓄熱装置(例えば蓄熱槽貯湯タンク)などを例示でき、冷熱蓄熱部としては、蓄冷装置(例えば冷却タンク吸収式チラー)などを例示できる。

0066

図7は、エネルギー管理システム100を導入している需要家のある季節での蓄熱部40による熱出力エネルギーの蓄熱および放熱を考慮した稼動期間T(この例では1[日])の予測熱エネルギー需要γを示すグラフである。なお、図7では、一定の熱出力(図7に示す例では45kW)で熱需要を賄っている例を示している。

0067

かかる稼動期間T(この例では1[日])の予測熱エネルギー需要γは、予め定めた所定の時期単位(例えば、1日単位、1週間単位、1ヶ月単位、季節単位)で単位時間t(例えば60[分])毎に記憶部32に予め記憶(設定)しておくことができる。

0068

図8は、第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)のシステム構成を概略的に示すブロック図である。図8に示す第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)において、図2に示す第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)と実質的に同一構成の部材には、同じ符号を付し、その説明を省略する。

0069

第2実施形態では、制御部31は、発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わないモードを有している。また、制御部31は、第1実施形態の発電電力単価算出手段P2および商用電力単価算出手段P3に加えて、運転計画設定手段P4を備える手段として機能する。すなわち、制御プログラムPPは、切替制御ステップ、発電電力単価算出ステップおよび商用電力単価算出ステップに加えて、運転計画設定手段P4に対応する運転計画設定ステップを含むステップを制御部31に実行させる。

0070

運転計画設定手段P4は、稼動期間T(例えば1[日])の予測熱エネルギー需要γ(稼動期間Tの予測熱需要の合計)に対して、稼動期間Tを均等に分割した複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])毎の発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金と複数の単位時間t毎の商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金との稼動期間Tの総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力〔Qeおよび(Qe+Qg)〕の出力レベルを複数の単位時間t〜t毎に設定する。

0071

ところで、複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])毎の発電電力運転時の熱出力エネルギーと複数の単位時間t〜t毎の商用電力運転時の熱出力エネルギーとの稼動期間T(例えば1[日])の総和である総熱出力エネルギーβ(稼動期間Tの熱出力合計)が稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに等しいときに、稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに対して、複数の単位時間t〜t毎の発電電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金と複数の単位時間t〜t毎の商用電力運転時の単位熱出力エネルギー当たりのエネルギー料金との稼動期間Tの総和である総エネルギー料金を最小にすることができる。

0072

この点、運転計画設定手段P4は、複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])毎の発電電力運転時の熱出力エネルギーと複数の単位時間t〜t毎の商用電力運転時の熱出力エネルギーとの稼動期間Tの総和である総熱出力エネルギーβが稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに等しくなるように、または、稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γより小さい値のうち稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに最も近い値になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力〔Qeおよび(Qe+Qg)〕の出力レベルを複数の単位時間t〜t毎に設定する。

0073

詳しくは、制御部31は、コージェネレーション装置10および電気駆動温調装置20と蓄熱部40とを組み合わせて、数理計画法(例えば線形計画法)を用いて総エネルギー料金の最適化(最小化)計算を行う。

0074

すなわち、運転計画設定手段P4は、次の式(1)の目的関数において式(2)および式(3)の拘束条件により定式化して最小化の計算処理を行う。

0075

0076

式(1)は、稼動期間Tをk個に分割(kは2以上の整数)した単位時間t〜t(例えば60[分])毎のエネルギー料金の総和である総エネルギー料金を表す式である。式(1)において、ai,jは、後述する熱出力ciの出力時のCOP単価である。COP単価は、第1実施形態のCOP単価と同様であり、ここでは説明を省略する。また、iは、0〜2n−1(商用電力運転ではi=0〜n−1、発電電力運転ではi=n〜2n−1、nは2以上の整数)であり、i=2nは、商用電力運転および発電電力運転の何れの運転も行わないことを意味し、jは、0〜k−1である。なお、kは、例えば、24m(mは1以上の整数)とすることができる。そして、xijは、商用電力運転(i=0〜n−1)では、「0」のときに商用電力運転を行わず、「1」のときに商用電力運転を行う。発電電力運転(i=n〜2n−1)では、「0」のときに発電電力運転を行わず、「1」のときに発電電力運転を行う。また、xijは、i=2nが「1」のときには、発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わない。

0077

式(2)は、稼動期間Tの熱出力の合計と稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γとの関係を表す式である。式(2)において、ciは、商用電力運転時の熱出力Qeおよび発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)を均等にn個に分割した値である。また、bは、稼動期間Tの予測熱需要の合計(稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γ)であり、max{}は、{}内の値のうちで最大値を抽出することを表している。

0078

式(3)は、単位時間t〜t(例えば60[分])毎に商用電力運転および発電電力運転のうちの何れの運転を行うか或いは発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わないかを決める式である。式(3)において、xijの合計の値は、必ず「1」となるように拘束条件を設ける。

0079

式(1)から式(3)の計算処理について、図9から図11を参照しながらさらに説明する。

0080

図9は、図3に示す商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOP単価の特性αeをn個に分割した状態を示すグラフである。図9において、商用電力運転時の熱出力Qeの範囲(最低出力点c0、定格出力点cn-1)を等分にn個に分割(n段階の出力レベルに)した状態を示している。例えば、商用電力運転時の熱出力Qeの範囲(最低出力点10[kW]、定格出力点90kW)を5個に分割した場合には、10[kW]、30[kW]、50[kW]、70[kW]、90[kW]の5段階の出力レベルになる。

0081

図10は、図3に示す発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOP単価の特性αgをn個に分割した状態を示すグラフである。図10において、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)の範囲(最低出力点cn、定格出力点c2n-1)を等分にn個に分割(n段階の出力レベルに)した状態を示している。例えば、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)の範囲(最低出力点40[kW]、定格出力点120[kW])を5個に分割した場合には、40[kW]、60[kW]、80[kW]、100[kW]、120[kW]の5段階の出力レベルになる。

0082

図9に示すように、商用電力運転時の熱出力Qeの範囲をn個に分割(n段階の出力レベルに)し、且つ、図10に示すように、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)の範囲をn個に分割(n段階の出力レベルに)し、各熱出力ci(商用電力運転ではi=0〜n−1、発電電力運転ではi=n〜2n−1)のときの各COP単価をai,j(商用電力運転では出力レベルの番号i=0〜n−1、発電電力運転では出力レベルの番号i=n〜2n−1、単位時間の番号j=0〜k−1)とする(区分線形解析)。また、c2nでは、商用電力運転時の熱出力Qeおよび発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)を何れも「1」とする。

0083

予測熱エネルギー需要γ(図7参照)において、運転計画を作成するために稼動期間T(例えば1[日])をk個の単位時間t(例えば1[日]を24個に分割した60[分])になるように分割する。

0084

図11は、単位時間t〜t毎の図9および図10に示す熱出力ciおよびCOP単価ai,jをマトリクス状に表したマトリクステーブルTBを示す図表である。図11において、商用電力運転での最低出力点c0を10[kW]とし、定格出力点cn-1を90[kW]とし、5段階の出力レベルとし、また、商用電力運転での最低出力点cnを40[kW]とし、定格出力点c2n-1を120[kW]とし、5段階の出力レベルとしている。なお、i=2nは、既述のとおり、商用電力運転および発電電力運転の何れの運転も行わないことを意味している。

0085

図11に示すマトリクステーブルTBにおいて、式(2)および式(3)の拘束条件を当てはめると、例えば、総エネルギー料金が最小または略最小となるxi,j(0または1)の値(図11太枠参照)を得ることができる。

0086

式(1)から式(3)の計算処理は、数理計画ソルバーを用いて行うことができる。

0087

かくして、発電電力運転時の熱出力Qeおよび商用電力運転時の熱出力(Qe+Qg)〕の出力レベルを複数の単位時間t(例えば60[分])毎に設定することができる。

0088

図12は、図7に示す予測熱エネルギー需要γに対して、商用電力運転と発電電力運転とのどちらの運転でどのくらい熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕を出力するか或いは発電電力運転および商用電力運転の何れ運転も行わないかを表した運転計画の一例を示すグラフである。なお、図12において、「○」は発電電力運転を行うことを、「△」は商用電力運転を行うことを、また「×」は発電電力運転および商用電力運転の何れの運転も行わないことを表している。

0089

図12に示すように、例えば、1時〜2時、5時〜6時、15時〜16時、17時〜18時、20時〜21時、22時〜23時の間では、商用電力運転と発電電力運転との双方の運転を行わずに蓄熱部40から出力熱エネルギーを放熱する一方で、0時〜1時、2時〜5時、6時〜8時、9時〜15時、16時〜17時、18時〜20時、21時〜22時、23時〜0時の間では、商用電力運転または発電電力運転の運転を行って蓄熱部40に出力熱エネルギーを維持または蓄熱している。

0090

ところで、蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーの蓄熱量によっては、複数(例えば24個)の単位時間t(例えば60[分])のうち一の単位時間tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において予測熱エネルギー需要に対して蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補えない可能性がある。例えば、蓄熱部40に熱出力エネルギーが蓄熱されていないときに(図12に示す例では8時〜9時の間のδ参照)、商用電力運転および発電電力運転の何れの運転も行わない場合、予測熱エネルギー需要をカバーできない。

0091

この点、運転計画設定手段P4は、複数(例えば24個)の単位時間t(例えば60[分])のうち一の単位時間tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において予測熱エネルギー需要に対して蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補えないと判断した場合には(例えば図12に示す例では8時〜9時の間)、他の(例えば以前および/または以降の)単位時間t(例えば図12に示す例では0時〜8時または9時以降)での熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定のうち予測熱エネルギー需要の不足分を補える設定と入れ替える。

0092

(第2実施形態の制御動作例:運転計画処理)
図13および図14は、第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)の制御動作の一例を示すフローチャートである。図13は、その前半部分を示しており、図14は、その後半部分を示している。

0093

図13および図14に示す制御動作では、先ず、制御部31は、図13に示すように、商用電力運転時の熱出力Qeに対するCOPの関数f(x)を定義し(ステップS201)、発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)に対するCOPの関数g(x)を定義する(ステップS202)。なお、ステップS201の処理とステップS202の処理とが入れ替わっていてもよい。

0094

次に、制御部31は、稼動期間T(この例では1[日])をk個(この例では24個)に分割し(ステップS203)、商用電力運転時の熱出力Qe(この例では10[kW]から90[kW]の範囲の熱出力Qe)および発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)〔この例では40[kW]から120[kW]の範囲の熱出力(Qe+Qg)〕をn個(この例では5個)に分割する(ステップS204)。

0095

次に、制御部31は、インターネット200上のウェブサイト300から商用電力運転時および発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)を取得し(ステップS205)、エネルギー管理システム100を導入している需要家の稼動期間T(この例では当日)の予測熱エネルギー需要γを記憶部32から読み出して取得する(ステップS206)。

0096

次に、制御部31は、図9に示す特性αeおよび図10に示す特性αgを用いて単位時間t(j=0〜24m−1)(この例ではm=1、t=60[分])毎に出力レベル単位で熱出力ci(商用電力運転時:i=0〜n−1,発電電力運転時:i=n〜2n−1)からCOP単価ai,jを求める(ステップS207)。

0097

次に、制御部31は、単位時間t(0〜24m−1)(この例ではm=1、t=60[分])毎に熱出力ci*xi,jおよびCOP単価ai,jのマトリクステーブル(図11参照)を作成する(ステップS208)。

0098

次に、制御部31は、図14に示すように、線形計画法を用いて式(1)の目的関数、式(2)および式(3)の拘束条件を定義して数理計画ソルバーにより解く(ステップS209)。

0099

次に、制御部31は、単位時間t(0〜24m−1)(この例ではm=1、t=60[分])毎の熱出力ci*xi,jの組み合わせのうち総エネルギー料金が最小になる組み合わせを選ぶことで熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルを設定して運転計画の決定する(ステップS210)。

0100

次に、制御部31は、熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において予測熱エネルギー需要に対して蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補えないか否かを判断し(ステップS211)、補えないと判断した場合には(ステップS211:Yes)、以降の単位時間tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定のうち予測熱エネルギー需要の不足分を補える設定と入れ替え(ステップS212)、ステップS213に移行する一方、補えると判断した場合には(ステップS211:No)、そのままステップS213に移行する。

0101

次に、制御部31は、単位時間t(0〜24m−1)(この例ではm=1、t=60[分])毎に設定した熱出力ci*xi,jの出力レベルを出力する(ステップS213)。

0102

次に、制御部31は、次の稼動期間T(この例では次の日)になったか否かを判断し(ステップS214)、次の稼動期間Tになっていないと判断した場合には(ステップS214:No)、ステップS211に移行する一方、次の稼動期間Tになったと判断した場合には(ステップS214:Yes)、ステップS215に移行する。

0103

次に、制御部31は、インターネット200上のウェブサイト300における発電電力運転時および商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金C_ele(j),C_gas(j)の少なくとも一方の料金体系に更新があるか否かを判断し(ステップS215)、更新があると判断した場合には(ステップS215:Yes)、図13に示すステップS205に移行する一方、更新がないと判断した場合には(ステップS215:No)、図13に示すステップS206に移行する。

0104

なお、図13および図14に示す制御動作において、ステップS211およびステップS212(設定を入れ替える処理)を除去し、ステップS210において事前に設定を入れ替えるようにしてもよい。この場合、予測熱エネルギー需要の不足分を補えない単位時間tより前や後の設定と入れ替えることができる。

0105

(本実施の形態について)
以上説明したように、第1実施形態および第2実施形態に係る運転管理装置30〔30a,30(30b)〕によれば、第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)では、商用電力運転時のCOP単価が発電電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、商用電力運転を行う一方、発電電力運転時のCOP単価が商用電力運転時のCOP単価よりも小さいときは、発電電力運転を行う。また、第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)では、所定の稼動期間T(例えば1[日])の予測熱エネルギー需要γに対して、複数の単位時間t〜t毎の発電電力運転時のCOP単価と複数の単位時間t〜t毎の商用電力運転時のCOP単価との稼動期間Tの総和である総エネルギー料金が最小または略最小になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルを複数の単位時間t〜t毎に設定する。

0106

そして、発電電力運転時および商用電力運転時のCOP単価が単位入力エネルギー当たりの料金を運転効率(COP)で割った値であることから、発電電力運転時および商用電力運転時の運転効率を考慮することができ、これにより、発電電力運転と商用電力運転とを切り替えて運転を行うにあたり、運転効率を考慮してエネルギー使用料金が実質的に安くなる運転を行うことができる。

0107

第1実施形態に係る運転管理装置30(30a)において、商用電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性αeと、発電電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性αgとが互いに交差するようになっており、これらの特性αeおよび特性αgの交点Rにおける熱出力閾値Q_thに対応する電気駆動温調装置20の入力電力値〔Q_th/f(Q_th)〕および電圧値Vから電流閾値I_th〔=Q_th/f(Q_th)/V〕を予め設定しておき、電流閾値I_thに基づいて発電電力運転と商用電力運転とを切り替えることで、電気駆動温調装置20の電流値Iをモニターするといった簡単な構成で発電電力運転と商用電力運転とを切り替えることができる。

0108

第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)において、複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])毎の発電電力運転時の熱出力エネルギーと複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])毎の商用電力運転時の熱出力エネルギーとの稼動期間Tの総和である総熱出力エネルギーβが稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに等しくなるように、または、稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γより小さい値のうち稼動期間Tの予測熱エネルギー需要γに最も近い値になるように、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルを複数の単位時間t〜t毎に設定することで、総エネルギー料金を最小または略最小にすることができる。そして、複数の単位時間t〜tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において該設定による熱出力エネルギーでたとえ予測熱エネルギー需要を賄えない場合であったとしても、蓄熱手段(この例では蓄熱部40)に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補うことで、該設定による熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕に加えて蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要を賄うことができる。しかも、発電電力運転時および商用電力運転時の熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの複数の単位時間t〜t毎の設定を簡単に且つ精度よく算出することができる。

0109

第2実施形態に係る運転管理装置30(30b)において、蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーの蓄熱量によって、たとえ複数の単位時間t〜tのうち一の単位時間tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において予測熱エネルギー需要に対して蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補えない場合であっても、複数(例えば24個)の単位時間t〜t(例えば60[分])のうち一の単位時間tでの熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定において予測熱エネルギー需要に対して蓄熱部40に蓄熱されている熱出力エネルギーで予測熱エネルギー需要の不足分を補えないと判断した場合には、他の単位時間での熱出力〔Qeまたは(Qe+Qg)〕の出力レベルの設定のうち予測熱エネルギー需要の不足分を補える設定と入れ替えることで、該入れ替えた設定による熱出力で予測熱エネルギー需要を確実に賄うことができる。

0110

なお、本実施の形態では、稼動期間Tを24個に分割する例を示したが、24の2倍以上の数に分割してもよい。また、24の倍数に限定されず、稼動期間Tを任意の数で分割してもよい。また、商用電力運転時の熱出力Qeおよび発電電力運転時の熱出力(Qe+Qg)をそれぞれn個に分割する例を示したが、それぞれ異なる分割数で分割してもよい。

0111

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

0112

10コージェネレーション装置
11エンジン発電機
20電気駆動温調装置
21電動機
30(30a)運転管理装置
30(30b) 運転管理装置
31 制御部
32 記憶部
33切替器
40蓄熱部(蓄熱手段の一例)
100エネルギー管理システム
200インターネット
300ウェブサイト
C_ele(j)商用電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金
C_gas(j)発電電力運転時の単位入力エネルギー当たりのエネルギー料金
E電力系統
F燃料
I電流値
I_th電流閾値
P1切替制御手段
P2 発電電力単価算出手段
P3 商用電力単価算出手段
P4運転計画設定手段
PP制御プログラム
Pe 商用電力
Pf入力電力
Pg 発電電力
Q_th熱出力閾値
Qe 熱出力
Qg 熱出力
R交点
T稼動期間
TBマトリクステーブル
f(x) 商用電力運転時の熱出力に対するCOPの関数
g(x) 発電電力運転時の熱出力に対するCOPの関数
t 単位時間
αe 商用電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性
αg 発電電力運転時の熱出力に対するCOP単価の特性
β 総熱出力エネルギー
γ予測熱エネルギー需要

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