(57)【要約】【課題】熱源機の性能を評価するために必要な精度の高い近似式を算出することができる、熱源機性能評価装置、熱源機性能評価方法、およびプログラムを提供すること。【解決手段】本発明は、熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価装置であって、前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出する演算部と、を備え、前記演算部は、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出し、前記算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成すると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価装置であって、
前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出する演算部と、を備え、
前記演算部は、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出し、前記算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成すると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成する、ことを特徴とする、
熱源機性能評価装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記近似式に基づいて、前記第１変数と前記第２変数とに任意の条件を代入して前記推定値を算出する、
請求項１に記載の熱源機性能評価装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記重回帰式において、前記熱源機の負荷率を前記第１変数として用いると共に、前記熱源機に使用される冷却水の温度を前記第２変数として用いて、前記熱源機の消費電力を前記推定値として算出する、
請求項１または２に記載の熱源機性能評価装置。
【請求項４】
熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価方法であって、
コンピュータが、
前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得し、
取得した前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出し、
前記近似式の算出において、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出し、
前記重回帰式の算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成すると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成する、ことを特徴とする、
熱源機性能評価方法。
【請求項５】
熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価装置を制御するプログラムであって、
コンピュータに、
前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得させ、
取得させた前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出させ、
前記近似式の算出において、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出させ、
前記重回帰式の算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成させると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成させる、ことを特徴とする、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存の性能データに基づいて、熱源機の特性を評価するための所定の出力値を算出するための熱源機性能評価装置、熱源機性能評価方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電等を利用した自家発電機による電力系統と、電力会社から電力を購入する電力系統とを組み合わせたスマートグリッドシステムの需要が増加している。それに伴って、電力計画を策定するために熱源機等の装置の性能を評価するための評価システムの需要が増加すると見込まれる。例えば、電力計画を策定するためには、電力消費量が多い熱源機等の装置の将来の使用計画が必要となる。そのため、熱源機等の装置について仕様の性能が出ているかどうかを確認するため、シミュレーションシステム上で性能検証が行われている。熱源機の性能は、熱源機が出力する熱量や消費電力量を計算により求めて検証される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６９６８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１には、翌日の空調負荷予測値に、各熱源機の製造熱量を割り当てる方法が例示されている（図８参照）。それに対して、電力量を複数の熱源機毎に計算して積み上げ、建物全体での電力量のデマンドが目標値を超えないように熱源機の運転スケジュールに基づく電力量を計算した場合、図９に示されるような結果となる。図９の例では、熱源用売電電力として示される熱源機の電力量のスケジュール調整をして買電電力を目標値以内に収めている。このようにシステム全体での消費電力量を正確にコントロールするために熱源機の製造熱量や消費電力の計算には高い精度が要求される。
【０００５】
しかしながら、熱源機の性能に関する性能データは、メーカーから所定条件における一部分の性能データが提供されるのが実情であり、このような性能データだけでは精度良く熱源機の性能を評価することができないという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、熱源機の性能を評価するために必要な精度の高い近似式を算出することができる、熱源機性能評価装置、熱源機性能評価方法、およびプログラム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】
【０００７】
上記の目的を達するために、本発明は、熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価装置であって、前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出する演算部と、を備え、前記演算部は、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出し、前記算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成すると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、演算部が近似式を、第２多項式を係数として用いる第１多項式で構成して算出することで、近似式の算出処理を簡便にしつつも、近似式による推定値の精度を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る熱源機性能評価装置は、前記演算部は、前記近似式に基づいて、前記第１変数と前記第２変数とに任意の条件を代入して前記推定値を算出するように構成されていてもよい。
【００１０】
本発明によれば、性能データが部分的なものであっても、演算部により算出された近似式により、任意の条件における推定値を導出することができ、熱源機の性能を高精度に評価することができる。
【００１１】
また、本発明に係る熱源機性能評価装置は、前記演算部は、前記回帰式において、前記熱源機の負荷率を前記第１変数として用いると共に、前記熱源機に使用される冷却水の温度を前記第２変数として用いて、前記熱源機の消費電力を前記推定値として算出するように構成されていてもよい。
【００１２】
本発明によれば、熱源機の性能データとして負荷率と冷却水の温度との２変数のデータに対する消費電力のデータが与えられた場合に、性能データに基づいて演算部が算出する近似式により、負荷率と冷却水の温度との任意の条件における熱源機の消費電力の推定値を導出することができる。
【００１３】
また、本発明は、熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価方法であって、コンピュータが、前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得し、取得した前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出し、前記近似式の算出において、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出し、前記重回帰式の算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成すると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成する、ことを特徴とする、熱源機性能評価方法である。
【００１４】
本発明によれば、演算部が近似式を、第２多項式を係数として用いる第１多項式で構成して算出することで、近似式の算出処理を簡便にしつつも、近似式による推定値の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明は、熱源機の所定の性能に関する推定値を算出する熱源機性能評価装置を制御するプログラムであって、コンピュータに、前記熱源機の所定の性能を示す性能データを取得させ、取得させた前記性能データに基づいて、前記推定値を導出するための近似式を算出させ、前記近似式の算出において、前記近似式を前記性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、前記性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出させ、前記重回帰式の算出において、前記重回帰式を前記第１多項式により構成させると共に、前記第１多項式の各項における各偏回帰係数を前記第２多項式で構成させる、ことを特徴とする、プログラムである。
【００１６】
本発明によれば、演算部が近似式を、第２多項式を係数として用いる第１多項式で構成して算出することで、近似式の算出処理を簡便にしつつも、近似式による推定値の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱源機の性能を評価するために必要な精度の高い近似式を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る熱源機性能評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】熱源機性能評価装置において近似式の算出に用いられる性能データの内容を示す図である。
【図３】実測データをグラフ化した図である。
【図４】比較例の近似式により導出された推定値とその誤差を示す図である。
【図５】熱源機性能評価装置において導出された推定値とその誤差を示す図である。
【図６】熱源機性能評価装置において導出された推定値と性能データを比較するグラフである。
【図７】熱源機性能評価装置において実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】関連する技術において算出される電力計画の例を示す図である。
【図９】関連する技術において算出される電力計画の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る熱源機性能評価方法の実施形態について説明する。熱源機性能評価装置１００は、電力計画を策定するために熱源機の消費電力等の性能を評価するための装置である。熱源機性能評価装置１００は、例えば、熱源機の性能の評価において消費電力を推定するものである。熱源機とは、例えば、冷凍機などの熱源となる装置である。
【００２０】
図１に示されるように、熱源機性能評価装置１００は、例えば、性能データを取得する取得部１１０と、取得部１１０が取得した性能データに基づいて演算処理を行う演算部１１２と、取得部１１０が取得した性能データや演算部１１２の演算結果を記憶する記憶部１１４と、演算部１１２の演算結果を表示する表示部１１６と、を備える。
【００２１】
取得部１１０は、例えば、熱源機の性能データを取得する。取得部１１０は、例えば、記憶部１１４に記憶されたデータベースから熱源機の性能に関する性能データ（図２参照）を読み出す。熱源機の性能に関する性能データとは、例えば、メーカー等により提供された熱源機の各種条件における実測値や所定条件における性能に関する一部分のデータである。性能データは、予め記憶部１１４に記憶されている。性能データの内容については後述する。取得部１１０は、ネットワークを通じてネットワーク上のサーバ等から熱源機の性能に関する性能データを取得してもよいし、キーボード等の入力部に受け付けられた操作に基づいて、熱源機の性能に関する性能データを取得してもよい。
【００２２】
取得部１１０は、後述のように、熱源機に関する性能データを記憶部１１４から読み出す。取得部１１０は、ネットワークを通じて性能データを取得する場合、取得した性能データを記憶部１１４に一時的に記憶する。性能データとして、例えば、最新のインバータターボ冷凍機の例では、負荷率と冷却水温度を変数とした消費電力の性能データが用いられる。取得部１１０は、熱源機の実機に設けられたセンサ値等のデータを取得するものであってもよい。
【００２３】
図２に示されるように、例えば、熱源機の性能に関する性能データは、熱源機の負荷率［％］を示す性能データ（第１変数：Ｘ１）と、熱源機に使用される冷却水の温度［℃］を示す性能データ（第２変数：Ｘ２）と、の２つの条件（２変数）に基づく熱源機の消費電力［ｋＷ］が対応付けられて記録されている。負荷率は、例えば、１０［％］毎のゲインで設定されている。水温は、例えば、１６［℃］から３２［℃］まで２［℃］毎のゲインで設定されている。消費電力は、各負荷率において、冷却水の各温度における値が記録されている。例えば、負荷率３０［％］における熱源機の消費電力は、１６［℃］から２［℃］のゲイン毎に値が記録されている。
【００２４】
図３に示されるように、熱源機の消費電力は、熱源機の負荷率が同じ値であっても、冷却水の温度の変化によって値が異なることを示している。例えば、所定の負荷率を基準に冷却水の温度毎の消費電力を見ると、冷却水の温度が上昇するに従って消費電力は上昇する傾向が示されている。また、所定の冷却水の温度を基準に負荷率を見ると、負荷率が上昇するに従って消費電力が上昇する傾向が示されている。
【００２５】
しかしながら、これらの性能データは、上記のゲインに従ったピンポイントにおける値が示されているに過ぎず、より細かい条件（上記例では負荷率および冷却水の温度）における熱源機の消費電力の値を得るためには、条件に対応する推定値を導出するための近似式が必要となる。
【００２６】
演算部１１２は、性能データに基づいて、任意の負荷率および冷却水の温度の条件における熱源機の性能値を推定するための近似式を算出する。演算部１１２は、例えば、記憶部１１４から熱源機に関する性能データを読み出し、読み出した性能データに基づいて、熱源機の所定の性能（例えば、消費電力：Ｙ［ｋＷ］）を推定するための近似式を算出する。演算部１１２は、例えば、近似式として回帰式を算出する。
【００２７】
回帰式は、例えば、多変数（実施形態では、Ｘ１、Ｘ２からなる２変数）を含む重回帰式である。演算部１１２は、例えば、最小二乗法を用いて誤差が最小となる係数を決定することで回帰式を算出する。演算部１１２は、算出した回帰式の第１変数と第２変数に任意の値を代入して消費電力の推定値を導出する。導出された推定値に基づいて、熱源機の所定の性能を推定することができる。回帰式については後述する。
【００２８】
演算部１１２は、導出した推定値を推定データとして記憶部１１４に記憶すると共に、表示部１１６に表示させる。また、演算部１１２は、導出した消費電力の推定データと性能データとを比較し、比較結果を記憶部１１４に記憶する。また、演算部１１２は、比較結果を表示部１１６に表示させる。
【００２９】
記憶部１１４は、取得部１１０が取得したデータを記憶する。記憶部１１４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等で実現される記憶媒体である。
【００３０】
表示部１１６は、演算部１１２により算出された算出結果や各種情報を表示画面に表示する。表示部１１６は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置により実現される。
【００３１】
次に、演算部１１２において算出される回帰式について説明する。熱源機の性能に関する性能データは上述したように２変数に基づくデータである。性能データに基づいて近似式を作成しようとすると、２変数であるため、回帰式を求める処理が複雑化する。２変数の近似式の作成において、例えば、１変数を所定の条件で定数化し、所定の条件毎にそれぞれ近似式を算出する手法がある。例えば、第２変数の冷却水の温度を所定値で定数化すると、以下に示す複数の近似式が得られる。
【００３２】
ｘ：負荷率［％］、ｙ：消費電力［ｋＷ］
冷却水温度１６［℃］の場合：0.019*x^2-0.1966*x+31.75
冷却水温度１８［℃］の場合：0.016*x^2+0.1908*x+32.767
冷却水温度２０［℃］の場合：0.0139*x^2+0.5162*x+35.033
冷却水温度２２［℃］の場合：0.0141*x^2+0.5463*x+46.65
冷却水温度２４［℃］の場合：0.012*x^2+0.8973*x+49.817
冷却水温度２６［℃］の場合：0.0109*x^2+1.1539*x+55.462
冷却水温度２８［℃］の場合：0.0084*x^2+1.6178*x+55.462
冷却水温度３０［℃］の場合：0.0029*x^2+2.46064*x+48.214
冷却水温度３２［℃］の場合：0.0007*x^2+2.8824*x+48.014        （１）
【００３３】
上述したような手法によれば、作成する近似式の数が多くなると共に、場合分けのアルゴリズムが必要となる。また、冷却水温度以外の温度を条件として用いる場合（通常このケースが多い）、データの補完処理が必要となる。従って、より細かい温度設定の条件における消費電力の推定値を求めたい場合、上記方法では処理が複雑化する。
【００３４】
この他の近似式として変数の次数を上げた多項式を用いるものがある。しかし、２変数に基づく近似式は、単純な２次回帰や、３次回帰では対応できず、重回帰が必要となる。
【００３５】
図４に示されるように、３次の重回帰式を用いて近似式を算出する場合以下のような近似式（２）が考えられる。例えば、式（２）は、第１変数が３次式で第２変数が３次式である３次×３次の以重回帰式である。
Y=(a+b*X1+c*X1^2+d*X1^3)*(f+g*X2+h*X2^2+i*X2^3)      （２）
【００３６】
図４には、式（２）に基づく近似式を算出し、近似式により導出された推定値が示されている。図４において、左側が計算による推定値が示されており、右側が性能データ（図２参照）との誤差が示されている。この結果によると、３次の重回帰式を用いても誤差は最大でプラス４３［％］、マイナス１４［％］となり実用に耐えないレベルとなる。
【００３７】
そこで、演算部１１２において算出される回帰式は、推定値と性能データとの誤差を低減するように構成されている。この回帰式は、例えば、第１変数に関する第１多項式と、第２変数に関する第２多項式とからなる２変数の重回帰式として構成されている。そして、この２変数に基づく重回帰式は、以下に示す式（３）のように、第１多項式を構成する各項の各偏回帰係数が第２多項式で構成されている。
【００３８】
Y＝pr1*(pr5+pr6*X2+pr7*X2^2)+pr2*(pr8+pr9*X2+pr10*X2^2)*X1+pr3*(pr11+pr12*X2+pr13*X2^2)X1^2+pr4*(pr14+pr15*X2+pr16*X2^2)*X1^3      （３）
ここで、prn(n:自然数)は、偏回帰係数を示す。
【００３９】
式（３）において、変数Ｘ１に着目すると、Ｘ１に関する３次の多項式である。式（３）において、３次式の各項の係数は、Ｘ２に関する２次の多項式が乗算されている。即ち、式（３）は、Ｘ１に関する多項式の係数にＸ２に関する多項式が入れ子のような状態となるように構成されている。
【００４０】
次に式（３）を用いた実測値と推定値との誤差について検証する。
【００４１】
図５には、左側に式（３）に基づく推定値が示されており、右側には図２の性能データとの誤差［％］が対応付けられて示されている。図示するように、熱源機性能評価装置１００によれば、平均の誤差率は、３．８［％］である。これは、熱源機性能評価装置１００において式（３）に基づく重回帰式を利用して、熱源機の消費電力を推定した推定結果が式（２）を用いた場合（図４参照）に比して誤差が４９［％］改善した結果を示している。熱源機性能評価装置１００によれば、式（３）の重回帰式を用いることにより、式（２）を用いた場合に比して第２変数（Ｘ２）の次数が下げられているのにも関わらず、誤差を大幅に低減することができる。
【００４２】
図６に示されるように、性能データに算出した重回帰式に基づく曲線を重ねると、重回帰式の曲線が性能データをよく反映していることが分かる。熱源機性能評価装置１００によれば、熱源機の性能を評価する上で、上記の誤差の範囲で所定の出力値を推定することができるため、熱源機の性能を評価における実用性が十分に確保される。
【００４３】
次に、熱源機性能評価装置１００において実行される処理の流れについて説明する。
【００４４】
図７には、熱源機性能評価装置１００において実行される処理の流れを示すフローチャートが例示されている。取得部１１０は、記憶部１１４から熱源機の消費電力の性能データを取得する（ステップＳ１０）。演算部１１２は、取得部１１０により取得された性能データに基づいて、熱源機の消費電力を推定するための回帰式を算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の回帰式を算出する工程において、演算部１１２は、回帰式を性能データに基づく第１変数に関する第１多項式と、性能データに基づく第２変数に関する第２多項式とからなる重回帰式として算出する。
【００４５】
演算部１１２は、例えば、重回帰式を第１多項式により構成すると共に、第１多項式の各項における各偏回帰係数を第２多項式で構成し、第１多項式および第２多項式で用いられる係数を算出することにより、重回帰式を算出する。
【００４６】
演算部１１２は、算出した重回帰式に基づいて、任意の条件における推定値を導出する（ステップＳ１４）。演算部１１２は、導出した推定値を表示部１１６に表示させる（ステップＳ１６）。
【００４７】
上述したように熱源機性能評価装置によれば、性能データに基づいて、２変数を有する近似式を従来と異なる手法に基づいて算出し、実用に耐えうる精度で熱源機の性能を評価するための推定値を算出することができる。熱源機性能評価装置によれば、算出した近似式に基づいて、任意の条件における熱源機の性能を評価するための推定値を算出することができる。
【００４８】
上述した取得部１１０及び演算部１１２の各構成要素の一部または全部は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００４９】
また、プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。また、上記実施形態が有する１または複数のＣＰＵ等のコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、通信回線やコンピュータ読取可能な記録媒体を介して頒布することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、熱源機の消費電力を推定していたが、これに限らず消費電力以外の他の指標を推定するものであってもよい。また、本システムは熱源機の消費電力を推定するためだけでなく、他の装置の性能の評価に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１００…熱源機性能評価装置
１１０…取得部
１１２…演算部
１１４…記憶部
１１６…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020106402.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020106402.tif 000010
【図９】
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