(57)【要約】【課題】時間的に変動する電力に追従する形で電力消費機器の運転を制御する。【解決手段】ターボ冷凍機２３等の電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備えた消費電力制御装置（２１）において、消費電力調整部は、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器にて消費する電力を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、前記消費電力調整部は、前記消費電力指令値と、前記電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように前記電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする消費電力制御装置。
【請求項２】
前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項１記載の消費電力制御装置。
【請求項３】
前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項１記載の消費電力制御装置。
【請求項４】
消費する電力の値に関する消費電力指令値を受け、前記消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように前記電力消費機器の運転を制御する機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項５】
前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項４記載のプログラム。
【請求項６】
前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項４記載のプログラム。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを含む消費電力制御部を備え、前記消費電力調整部は、前記消費電力指令値と、消費する電力の値との差を低減するように消費する電力を調整する機能を有することを特徴とする電力消費機器。
【請求項９】
前記消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項８記載の電力消費機器。
【請求項１０】
前記消費電力指令値は、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であることを特徴とする請求項８記載の電力消費機器。
【請求項１１】
主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機、吸収冷凍機、蓄熱装置及び給湯機からなる群から選択されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電力消費機器。
【請求項１２】
主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機であり、前記ターボ冷凍機は、ステップ制御又はＰＩＤ制御を用いて制御される構成であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電力消費機器。
【請求項１３】
前記ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び冷水出口設定温度をパラメータとして制御される構成であることを特徴とする請求項１２記載の電力消費機器。
【請求項１４】
前記ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び容量制御機構開度をパラメータとして制御される構成であることを特徴とする請求項１２記載の電力消費機器。
【請求項１５】
主として前記電力を消費する機器は、ターボ冷凍機であり、前記ターボ冷凍機は、インバータ周波数のＰＩＤ制御を用いて制御される構成であり、前記ＰＩＤ制御は、制御出力値に補正係数を乗じて得た値をインバータ周波数補正値とし、前記インバータ周波数に前記インバータ周波数補正値を加えて得た値をインバータ周波数指令値とすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電力消費機器。
【請求項１６】
前記制御出力値は、前記電力の現在値が前記消費電力指令値よりも大きい場合は負の値とし、前記現在値が前記消費電力指令値よりも小さい場合は正の値とし、前記補正係数は、変更可能としたことを特徴とする請求項１５記載の電力消費機器。
【請求項１７】
電力消費機器と、請求項１〜３のいずれか一項に記載の消費電力制御装置とを備えたことを特徴とする消費電力制御システム。
【請求項１８】
請求項８〜１６のいずれか一項に記載の電力消費機器を備えたことを特徴とする消費電力制御システム。
【請求項１９】
さらに、発電システムを備えたことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の消費電力制御システム。
【請求項２０】
前記電力消費機器は、複数種類の電気機器を前記発電システムに並列に接続した構成であることを特徴とする請求項１９記載の消費電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力制御装置並びにこれに用いるプログラム及び記録媒体並びに電力消費機器及びこれを用いた消費電力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力系に供給される電力は、電力会社が水力発電所や火力発電所の発電量を調整することにより管理されている。
【０００３】
一方、将来の持続可能な社会の実現を目指して、太陽光発電、風力発電、潮力発電その他再生可能エネルギーの積極的な導入が進められている。そして、再生可能エネルギーだけでなく、燃料電池、発電用ガスエンジン等も含めた分散型電源の普及も進められている。
【０００４】
分散型電源が商用系統（電力会社の電力網。「商用電力系」ともいう。）に接続される場合、天候により出力が変動する再生可能エネルギーが、将来、導入量を拡大していくのに伴い、商用電力の周波数等の安定性に悪影響を及ぼすことが懸念されており、再生可能エネルギーなどによる出力変動を補う技術が求められている。
【０００５】
その対応策として、蓄電池を利用して、商用電力系統の安定性を確保する方法が検討されているが、充放電ロス（約２０％程度）があることや、設置コストが高価であるなどの課題が明らかになっている。
【０００６】
そこで、蓄電池の代替として既存のガスエンジン発電機や燃料電池を用いて社会インフラ投資を抑える観点から、特許文献１には、ガスエンジンと燃料電池とを組み合わせて統合制御を行う分散型電源の電力供給システムに再生可能エネルギーの出力変動や負荷変動が生じた場合の出力変動を抑制する発電出力制御システムが開示されている。
【０００７】
また、近年、電力需給のひっ迫の面から、アグリゲータと呼ばれる事業者が、分散型電源を所有するもの又は電力を消費するものを束ね、電力需給のひっ迫状況に応じて複数の需要家のトータルの電力を管理することが想定されている（例えば、非特許文献１）。
【０００８】
しかし、既存のガスエンジン発電機や燃料電池は設置容量が限られることや、省エネ性を犠牲にしなければならないなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２３１５６８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】http://www.enecho.meti.go.jp/policy/cogeneration/2-1-2.pdf：資源エネルギー庁：コジェネ（熱電併給型のエネルギーシステム）の導入促進のための取組について（平成２４年７月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１においては、再生可能エネルギー源を含む分散型電源の出力変動を電力消費機器の制御により補う技術については示唆されていない。
【００１２】
上記のアグリゲータは、分散型電源の所有者又はターボ冷凍機等の電力消費機器の所有者に電力消費機器の制御装置を供給し、分散型電源の出力変動に応じて電力消費機器における消費電力を制御するために、使用可能な電力の上限値又は使用することが望まれる電力について指令値を伝達する方式で電力を管理することも考えられる。この場合、当該指令値に対応して時間的に変動する電力で電力消費機器を運転することが電力消費機器の特性上可能か否かについては、十分に確認されていないのが現状である。
【００１３】
本発明の目的は、時間的に変動する電力に追従する形で電力消費機器の運転を制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の消費電力制御装置は、電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、時間的に変動する電力に追従する形で電力消費機器の運転を制御することができる。これにより、商用電力系統から見た、再生可能エネルギーを含む電力系の電力を安定化することができる。また、電力需給のひっ迫に対応して各電力消費機器の消費電力の抑制を求める指令が発せられた場合にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】消費電力制御システムの電力系統の例を示す概略構成図である。
【図２】太陽光発電システムとターボ冷凍機との接続関係を示す概略構成図である。
【図３】太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ステップ制御での場合分けを示すフローチャートである。
【図４】太陽光発電システムの出力が減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【図５Ａ】太陽光発電システムの出力が増加する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ａにおいてインバータ出力補正電流が定格電流以上となった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【図６】太陽光発電システムの出力が急に減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【図７】図４及び図６においてベーン開度が下限値以下になった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【図８Ａ】太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ＰＩＤ制御を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ＰＩＤ制御の詳細を示すフローチャートである。
【図９】冷凍容量と冷却水入口温度との関係においてインバータ制御及びベーン制御が作動する領域の例を示すグラフである。
【図１０】太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のインバータ制御領域における追従性の例（ステップ制御）を示すグラフである。
【図１１】太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のインバータ制御領域における追従性の例（ＰＩＤ制御）を示すグラフである。
【図１２】太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のベーン制御領域における追従性の例（ステップ制御）を示すグラフである。
【図１３】太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力のベーン制御領域における追従性の例（ＰＩＤ制御）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る消費電力制御装置、プログラム、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、電力消費機器及び消費電力制御システムについて説明する。
【００１８】
前記消費電力制御装置は、電力消費機器の運転を制御する機能を有し、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器にて消費する電力を調整することを特徴とする。
【００１９】
消費電力指令値は、商用電力系に接続された発電システムから出力される電力の経時的な変動に対応する値であってもよいし、商用電力系における供給電力の経時的な変動に対応する値であってもよい。
【００２０】
前記プログラムは、消費する電力の値に関する消費電力指令値を受け、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器の運転を制御する機能をコンピュータに実現させるためのものである。前記プログラムは、電気通信回線（インターネット等）を利用してアップロード及びダウンロードが可能である。
【００２１】
当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記消費電力制御装置に接続して、又は組み込んで使用することができる。
【００２２】
前記電力消費機器は、消費電力指令値の信号を受ける受信部と、消費電力調整部とを含む消費電力制御部を備え、消費電力調整部は、消費電力指令値と、消費する電力の値との差を低減するように消費する電力を調整する機能を有する構成であってもよい。ここで、消費電力制御部は、前記消費電力制御装置の機能を有するものである。すなわち、前記電力消費機器は、前記消費電力制御装置を組み込んだ構成を有するものであってもよい。
【００２３】
電力消費機器は、複数種類の電気機器を発電システムに並列に接続した構成であることが望ましい。
【００２４】
電力消費機器は、ターボ冷凍機、吸収冷凍機、蓄熱装置及び給湯機からなる群から選択される１種類以上を含むことが望ましい。
【００２５】
電力消費機器は、ターボ冷凍機を含む場合には、ターボ冷凍機は、ステップ制御又はＰＩＤ制御を用いて制御される構成であることが望ましい。
【００２６】
ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び冷水出口設定温度をパラメータとして制御される構成であることが望ましい。
【００２７】
ターボ冷凍機は、インバータ制御が可能な構成を有し、インバータ周波数及び容量制御機構開度をパラメータとして制御される構成であることが望ましい。
【００２８】
以下、前記消費電力制御システムについて、ターボ冷凍機を例に挙げ、図面を用いて説明する。
【００２９】
図１は、消費電力制御システムの電力系統の例を示す概略構成図である。
【００３０】
本図において、消費電力制御システム１００は、太陽光発電システム１と、商用電力系２と、ターボ冷凍機３とを備えている。必要に応じて、その他の電気機器４、５等をターボ冷凍機３と並列に接続してもよい。また、その他の電気機器４、５の具体例としては、スクリューチラーやヒートポンプ給湯機、エアコン、インバータ蛍光灯が挙げられる。
【００３１】
太陽光発電システム１は、出力が天候によって大きく変動するため、ターボ冷凍機３及びその他の電気機器４、５に対して、それぞれにおいて消費すべき電力量を指令する信号を送り当該出力の変動分を吸収させ、商用電力系２に対しては、変動の少ない電力を供給するようになっている。
【００３２】
なお、本図においては、太陽光発電システム１を用いた場合を示しているが、太陽光発電システム１の代わりに、風力発電システム、波力発電システム、潮力発電システム等を用いてもよい。これらは、太陽光発電システム１と同様に、出力が天候、時刻等によって大きく変動する発電システムである。
【００３３】
図２は、太陽光発電システムとターボ冷凍機との接続関係を示す概略構成図である。
【００３４】
本図において、太陽光発電システム１は、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１を介してターボ冷凍機２３に接続されている。ここで、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１は、図１のその他の電気機器４、５の制御に用いる場合、及び図１の太陽光発電システム１以外の発電システムに対応する制御に用いる場合を含む構成要素を表す用語として、単に「出力変動抑制制御部」と呼んでもよい。
【００３５】
太陽光発電システム１は、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１に消費電力指令値の信号を送る。ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１は、当該信号の受信部を有し、当該信号に応じてターボ冷凍機２３の運転を制御するようになっている。言い換えると、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１（出力変動抑制制御部）は、受信部と、消費電力調整部とを備えている。
【００３６】
出力変動抑制制御部（「消費電力制御装置」ともいう。）の受信部は、各種の発電システムからの消費電力指令値の信号、電力会社又はアグリゲータからの指令値の信号、電力需要に関する情報を指令値とする信号等（「消費電力指令値」ともいう。）を受ける。出力変動抑制制御部の消費電力調整部は、これらの信号等に応じて、ターボ冷凍機その他の電力消費機器の消費電力を調整する。
【００３７】
消費電力調整部は、小型のコンピュータを内蔵するものであり、消費電力指令値（消費する電力の値に関する指令値）を受け、消費電力指令値と、電力消費機器にて消費する電力の値との差を低減するように電力消費機器の運転を制御するプログラムを有している。言い換えると、消費電力調整部は、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を内蔵している。
【００３８】
本図においては、ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部２１（出力変動抑制制御部）とターボ冷凍機２３とを分けて配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力変動抑制制御部をターボ冷凍機２３その他の電力消費機器に内蔵させてもよい。
【００３９】
図３は、太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ステップ制御での場合分けを示すフローチャートである。ここで、ステップ制御とは、段階的に制御の指令値を変化させる制御をいう。
【００４０】
本図において、消費電力調整制御運転中３０１（太陽光発電出力変動抑制運転中）においては、消費電力調整制御ループを開始する（３０２）。ここで、「ＰＶ」は、太陽光発電出力変動の略称である。
【００４１】
ターボ消費電力と消費電力指令値との差Δ１を算出し（３０３）、Δ１が判定値１（設定値であり、例えば３ｋＷ程度）より大きい場合、Δ１をΔ３とし（３０４）、判定値３（設定値であり、例えば１５ｋＷ程度）との大小を判別する。Δ３が判定値３以下の場合には、指令値減少追従モード３０６を選択して制御を行うようになっている。また、Δ３が判定値３より大きい場合には、指令値急減少追従モード３０８を選択して制御を行う。
【００４２】
一方、Δ１が判定値１以下の場合、Δ１をΔ２とし（３０５）、判定値２（設定値であり、例えば−３ｋＷ程度）との大小を判別する。ここで、Δ２が判定値２より小さい場合には、指令値増加追従モード３０７を選択して制御を行う。Δ２が判定値２以上の場合は、ターボ消費電力と消費電力指令値とはほぼ同値と判断し、消費電力調整制御ループ開始（３０２）に戻る。
【００４３】
図４は、図３の指令値減少追従モード３０４を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【００４４】
本図において、主要なパラメータは、インバータ周波数及びベーン開度である。
【００４５】
指令値減少追従モード４０１を開始すると、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高いか低いかを判別する（４０２）。ここで、インバータ必要周波数とは、指令値減少追従モード４０１においてインバータ制御領域とベーン制御領域との境界（後述の図９で説明する。）に対応するインバータの周波数をいう。
【００４６】
インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合、タイマー４０３にてタイマー４０３の時間カウント値とインバータ周波数補正スパンとの高低を判別する。ここで、インバータ周波数補正スパンとは、指令値減少追従モード４０１においてインバータ周波数補正量の更新時間間隔をいう。インバータ周波数補正スパンを短くすると、応答が速くなる。後述の実施例においては、インバータ周波数補正スパンの最小値を０．１秒とした。
【００４７】
タイマー４０３の時間カウント値がインバータ周波数補正スパン以上の場合、インバータ周波数補正量に所定の追加量を加え、インバータ周波数補正量を更新する（４０４）。一方、タイマー４０３の時間カウント値がインバータ周波数補正スパンより低い場合、再度、タイマー４０３に戻る。当該追加量の値を大きくすれば、応答は速くなるが、制御が粗くなる。後述の実施例においては、当該追加量の最小値を０．１％とした。
【００４８】
更新されたインバータ周波数補正量をインバータ周波数に加えて得た値をインバータ補正周波数とする（４０５）。
【００４９】
その後、インバータ補正周波数を新たなインバータ周波数とし、改めて消費電力調整制御ループを開始する（４０６）。すなわち、図３の消費電力調整制御ループ開始３０２に戻る。
【００５０】
以上の４０３から４０５までがインバータ制御のフローである。
【００５１】
一方、４０２においてインバータ周波数がインバータ必要周波数以下であると判定された場合、ベーン開度を判別する（４０７）。ここで、ベーン開度は、容量制御機構開度ともいう。
【００５２】
ベーン開度が最低ベーン開度以上である場合、タイマー４０８にてタイマー４０８の時間カウント値と冷水出口設定温度補正スパンとの高低を判別する。ここで、最低ベーン開度は、消費電力調整制御ループにおける最低値である。
【００５３】
タイマー４０８の時間カウント値が冷水出口設定温度補正スパン以上である場合、冷水出口設定温度補正量に所定の追加量を加え、冷水出口設定温度補正量を更新する（４１０）。ここで、冷水出口設定温度補正スパンとは、指令値減少追従モード４０１において冷水出口設定温度補正量の更新時間間隔をいう。冷水出口設定温度補正スパンを短くすると、応答が速くなる。最小スパンは、０．１秒である。また、ターボ冷凍機本体の設定温度の切り替え時間は、０．１℃／６秒であるから、ターボ冷凍機側では下記の時問を要する。
【００５４】
｜（冷水出口温度）−（冷水出口補正設定温度）｜×６０（秒）
すなわち、冷水出口温度と冷水出口補正設定温度との差の絶対値に６０を掛けた値である。
【００５５】
更新された冷水出口設定温度補正量を冷水出口設定温度に加えて得た値を冷水出口補正設定温度とし（４１１）、改めて消費電力調整制御ループを開始する（４０６）。すなわち、図３の消費電力調整制御ループ開始３０２に戻る。
【００５６】
一方、タイマー４０８の時間カウント値が冷水出口設定温度補正スパンより低い場合、再度、タイマー４０８に戻る。
【００５７】
ベーン開度４０７において、ベーン開度が最低ベーン開度より低い場合、※１（図７の７０１）に進む（４０９）。
【００５８】
図７は、ベーン開度が最低ベーン開度（下限値）より低くなった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【００５９】
本図においては、ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力より大きいか小さいかを判別する（７０２）。
【００６０】
ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力以下となった場合、改めて消費電力調整制御ループを開始する（７０３）。
【００６１】
ターボ消費電力と消費電力指令値との差が停止電力より大きくなった場合、消費電力調整制御を停止する（７０４）。
【００６２】
指令値急減少追従モード６０１は、通常の制御とは別に設定したものであり、消費電力調整制御を停止する必要がある場合（７０４）に備えたものである。
【００６３】
図５Ａは、図３の指令値増加追従モード３０５を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が増加する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【００６４】
本図において、主要なパラメータは、インバータ周波数及び冷水出口設定温度である。
【００６５】
指令値増加追従モード５０１を選択すると、インバータ出力補正電流と定格電流との大小を判別する（５０２）。
【００６６】
インバータ出力補正電流が定格電流より小さい場合、インバータ周波数補正量の判別を行う（５０３）。インバータ周波数補正量が０％未満の場合、タイマー５０４にてタイマー５０４の時間カウント値とインバータ周波数補正解除スパンとの大小を判別する。
【００６７】
タイマー５０４の時間カウント値がインバータ周波数補正解除スパン以上の場合、インバータ周波数補正量に所定の追加量を加え、インバータ周波数補正量を更新する（５０５）。一方、タイマー５０４の時間カウント値がインバータ周波数補正スパンより低い場合、再度、タイマー５０４に戻る。ここで、インバータ周波数補正解除スパンとは、指令値増加追従モード５０１においてインバータ周波数補正量の更新時間間隔をいう。インバータ周波数補正解除スパンを短くすると、応答が速くなる。後述の実施例においては、インバータ周波数補正解除スパンの最小値を０．１秒とした。
【００６８】
更新されたインバータ周波数補正量をインバータ周波数に加えて得た値をインバータ補正周波数とする（５０６）。
【００６９】
その後、インバータ補正周波数を新たなインバータ周波数とし、５０３に戻る。
【００７０】
インバータ周波数補正量が０％以上の場合、改めて消費電力調整制御ループを開始する（５０７）。すなわち、図３の消費電力調整制御ループ開始３０２に戻る。
【００７１】
また、５０２において、インバータ出力補正電流が定格電流以上の場合、※２（図５Ｂの５５１）に進む（５０８）。
【００７２】
図５Ｂは、図５Ａにおいてインバータ出力補正電流が定格電流以上となった場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【００７３】
本図においては、インバータ出力電流補正量を０とし（５５２）、ターボ冷凍機のベーンを強制的に閉とする制御を解除する（５５３）。すなわち、ターボ冷凍機の負荷制限を解除する。
【００７４】
図５Ａにおいて、インバータ出力補正電流が定格電流より小さい場合、インバータ周波数補正量の判別（５０３）と同時に、冷水出口設定温度補正量の大小を判別する（５０９）。冷水出口設定温度補正量が０℃より大きい場合、タイマー５１０にてタイマー５１０の時間カウント値と冷水出口設定温度補正解除スパンとの大小を判別する。
【００７５】
タイマー５１０の時間カウント値が冷水出口設定温度補正解除スパン以上の場合、冷水出口設定温度補正量に所定の追加量を加え、冷水出口設定温度補正量を更新する（５１１）。一方、タイマー５１０の時間カウント値が冷水出口設定温度補正解除スパンより低い場合、再度、タイマー５１０に戻る。ここで、当該追加量を大きくすると、応答は速くなるが、制御が粗くなる。後述の実施例においては、当該追加量の最小値を０．１℃とした。また、冷水出口設定温度補正解除スパンの最小値は０．１秒とした。
【００７６】
更新された冷水出口設定温度補正量を冷水出口設定温度に加えて得た値を冷水出口補正設定温度とする（５１２）。
【００７７】
その後、冷水出口補正設定温度を新たな冷水出口設定温度とし、５０９に戻る。
【００７８】
また、５０９において、冷水出口設定温度補正量が０℃以下の場合、５０９を繰り返す。
【００７９】
図６は、図３の指令値急減少追従モード３０６を選択した場合における制御の詳細を示したものであり、太陽光発電システムの出力が急に減少する場合におけるターボ冷凍機の消費電力制御を示すフローチャートである。
【００８０】
指令値急減少追従モード６０１を選択すると、ベーン開度と最低ベーン開度との大小を判別する（６０２）。
【００８１】
ベーン開度が最低ベーン開度より大きい場合、インバータ出力補正電流の判別を行う（６０３）。インバータ出力補正電流が定格電流の１０５％未満の場合、インバータ出力補正電流を定格電流の１０５％に修正する（６０４）。
【００８２】
その後、ターボ冷凍機のベーンを強制的に閉とする操作（６０５）を行い、負荷制限を開始し、又は維持して、６０２に戻る。
【００８３】
一方、６０２においてベーン開度が最低ベーン開度以下の場合、※１（図７の７０１）に進む（６０６）。
【００８４】
図８Ａは、太陽光発電システムの出力に対応してターボ冷凍機に要求される消費電力の制御のうち、ＰＩＤ制御でのフローチャートである。ここで、ＰＩＤ制御は、Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌの略称である。
【００８５】
本図において、ＰＩＤ制御による消費電力調整制御運転中８０１においては、ＰＩＤ制御モードループを開始する（８０２）。
【００８６】
ＰＩＤ制御モードが開始すると、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高いか低いかを判別する（８０３）。
【００８７】
インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合、インバータ周波数のＰＩＤ制御を実施する（８０４）。ＰＩＤ制御の制御出力値（ＭＶ値）に補正係数を乗じて得た値をインバータ周波数補正値とする（８０５）。次に、インバータ周波数にインバータ周波数補正値を加えて得た値をインバータ周波数指令値とする（８０６）。その後、インバータ周波数指令値に従ってインバータ周波数が決まり、改めてＰＩＤ制御モードループを開始する（８１０）。
【００８８】
一方、８０３において、インバータ周波数がインバータ必要周波数以下の場合、ベーン開度のＰＩＤ制御を実施する（８０７）。ＰＩＤ制御の制御出力値に補正係数を乗じて得た値をベーン開度補正値とする（８０８）。次に、ベーン開度にベーン開度補正値を加えて得た値をベーン開度指令値とする（８０９）。その後、ベーン開度指令値に従ってベーン開度が決まり、改めてＰＩＤ制御モードループを開始する（８１０）。
【００８９】
なお、以上の８０７から８０９までのベーン開度のＰＩＤ制御は、適用することが望ましいが、適用しない場合であっても、インバータ周波数のＰＩＤ制御のみで制御することができる場合もある。
【００９０】
図８Ｂは、図８Ａの８０４から８０６までのインバータ周波数のＰＩＤ制御について更に詳細に示したものである。なお、８０７から８０９までのベーン開度のＰＩＤ制御についても、更に詳しく説明する。
【００９１】
図８Ｂにおいては、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも高い場合に実施するインバータ周波数のＰＩＤ制御（８０４）にて、目標値である消費電力指令値と現在値であるターボ消費電力との大小を比較して、ＰＩＤ制御の制御出力値（ＭＶ値）を算出する。目標値よりも現在値が大きい場合、制御出力値（ＭＶ値）は減算ＭＶ（負の値）とする。一方、目標値よりも現在値が小さい場合、制御出力値（ＭＶ値）は加算ＭＶ（正の値）とする。減算ＭＶ及び加算ＭＶの絶対値は、消費電力指令値とターボ消費電力との差に比例する値としている。
【００９２】
また、８０５においてインバータ周波数補正値を算出する際に用いる補正係数は、変更可能としている。すなわち、補正係数は、作業者がターボ冷凍機等の運転状態を確認して調整するために変更することが可能であり、制御装置の演算の過程で必要となった場合に制御装置の指令により変更することも可能である。
【００９３】
図８Ｂにおいては、インバータ周波数がインバータ必要周波数よりも低い場合に実施するベーン開度のＰＩＤ制御（８０７）にて、目標値である消費電力指令値と現在値であるターボ消費電力との大小を比較して、ＰＩＤ制御の制御出力値（ＭＶ値）を算出する。目標値よりも現在値が大きい場合、制御出力値（ＭＶ値）は減算ＭＶ（負の値）とする。一方、目標値よりも現在値が小さい場合、制御出力値（ＭＶ値）は加算ＭＶ（正の値）とする。減算ＭＶ及び加算ＭＶの絶対値は、消費電力指令値とターボ消費電力との差に比例する値としている。
【００９４】
また、８０８においてベーン開度補正値を算出する際に用いる補正係数は、変更可能としている。すなわち、補正係数は、作業者がターボ冷凍機等の運転状態を確認して調整するために変更することが可能であり、制御装置の演算の過程で必要となった場合に制御装置の指令により変更することも可能である。
【００９５】
上記のＰＩＤ制御は、通常のＰＩＤ制御を改良した特殊なものであり、このＰＩＤ制御により、インバータ周波数の通常のＰＩＤ制御によってはターボ冷凍機等の運転を制御することが困難な場合であっても、ターボ冷凍機等の運転を制御することができる。
【００９６】
図９は、ターボ冷凍機の冷凍容量と冷却水入口温度との関係においてインバータ制御及びベーン制御が作動する領域の例を示すグラフである。
【００９７】
本図において、ターボ冷凍機は、冷却水入口温度３２℃で定格１００％の冷凍容量（冷房出力）が得られるようになっている。冷却水入口温度が３２℃より低い場合、冷凍容量は増加する（実線の右下がりの斜線）。冷凍容量（負荷率）の下限値は、２０％である。また、冷却水入口温度の許容下限値は、１２℃である。これらの状態は、本図において実線で示した四角形によって表されている。
【００９８】
また、上記の四角形の領域は、実線の右上がりの斜線で区切られている。この斜線の右側は、インバータ制御領域（ＩＮＶ制御領域）であり、斜線の左側は、ベーン制御領域である。この斜線は、インバータ制御領域とベーン制御領域との境界を示すものである。斜線が示すように、インバータ制御領域は、冷却水入口温度の低下に伴い、下限値が低くなる。言い換えると、冷却水入口温度が低下すると、インバータ制御領域が拡大する。
【００９９】
本図に示すターボ冷凍機の場合、消費電力を減少させる制御においてインバータ制御を行ってからベーン制御に移行する。よって、冷却水入口温度が低い場合には、冷凍容量を低下させる際、冷凍容量が比較的小さい領域までインバータ制御を行うことになる。
【０１００】
さらに、本図においては、消費電力をパラメータとした曲線を等消費電力線（破線）で表してある。この破線から、冷却水入口温度が高い場合には、消費電力が大きくてもベーン制御に移行することがわかる。
【実施例１】
【０１０１】
図１０は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例（ステップ制御）を示すグラフであり、インバータ制御領域における追従性を示したものである。
【０１０２】
図中、上側には、電力指令値（破線）及びこれに追従するターボ冷凍機の消費電力（ＴＲ消費電力、実線）を示している。また、図中、下側には、電力指令値とＴＲ消費電力との差を電力偏差（点線）として示している。
【０１０３】
本図から、電力偏差は±５ｋＷ程度の範囲で制御されていることがわかる。
【実施例２】
【０１０４】
図１１は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例（ＰＩＤ制御）を示すグラフであり、図１０と同様に、インバータ制御領域における追従性を示したものである。
【０１０５】
本図から、周波数が低い電力指令値に対しては、電力偏差が２〜３％程度の範囲に収束するように制御されていることがわかる。一方、周波数が高い電力指令値に対しては、電力偏差が−３〜０ｋＷ程度の範囲で制御されていることがわかる。
【実施例３】
【０１０６】
図１２は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例（ステップ制御）を示すグラフであり、ベーン制御領域における追従性を示したものである。
【０１０７】
本図から、電力偏差は±１５ｋＷの範囲で制御されている。
【実施例４】
【０１０８】
図１３は、太陽光発電システムの出力に対するターボ冷凍機の消費電力の追従性の例（ＰＩＤ制御）を示すグラフであり、図１２と同様に、ベーン制御領域における追従性を示したものである。
【０１０９】
本図から、周波数が低い電力指令値に対しては、電力偏差が±５ｋＷ程度の範囲で制御されていることがわかる。一方、周波数が高い電力指令値に対しては、電力偏差が±８ｋＷ程度の範囲で制御されていることがわかる。
【０１１０】
実施例１と実施例２とを比較すると、周波数の低い電力指令値に対しては、図１１に示すＰＩＤ制御を用いたインバータ制御が有効であることがわかる。言い換えると、ＰＩＤ制御を用いたインバータ制御は、ステップ制御を用いたものよりも望ましい。
【０１１１】
また、実施例３と実施例４とを比較すると、周波数の低い電力指令値に対しては、図１３に示すＰＩＤ制御を用いたベーン制御が有効であることがわかる。言い換えると、ＰＩＤ制御を用いたベーン制御は、ステップ制御を用いたものよりも望ましい。
【０１１２】
以下、本発明の効果について説明する。
【０１１３】
太陽光発電システムその他の再生可能エネルギー源からの電気出力は、気象条件により出力が変動する。本発明は、再生可能エネルギー源に付設したターボ冷凍機等の電力消費機器を用いて、再生可能エネルギー源からの電気出力の変動をその場で消費するものである。これにより、商用電力系（系統電力）には、当該電気出力を安定的に供給することができる。
【０１１４】
本発明によれば、商用電力系統から見た、再生可能エネルギーを含む電力系の電力消費を安定化することができる。また、電力需給のひっ迫に対応して各電力消費機器の消費電力の抑制を求める指令が発せられた場合にも、連続的な制御により対応することができる。
【０１１５】
また、本発明は、特許文献１のガスエンジン及び燃料電池のような発電設備のみでなく、電力消費機器を活用できるようにすることで、商用電力の安定化のための選択肢や容量を拡大することができる。また、ガスエンジンや燃料電池のように省エネ性を犠牲にしないという点でも優れた手法である。
【符号の説明】
【０１１６】
１：太陽光発電システム、２：商用電力系、３：ターボ冷凍機、４、５：その他の電気機器、２１：ターボ冷凍機用太陽光発電出力変動抑制制御部、２３：ターボ冷凍機、１００：消費電力制御システム。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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