(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の機器を強制的に遮断するか否かの判断において当該機器が動作状態に移行して一定時間を経過するまでは遮断制御しないデマンド制御装置であって、
各制御周期の一定期間を、全ての制御対象機器に対するデマンド無制御状態にして、その期間内の使用電力を計測し、その期間内の使用電力量がその後も持続されると仮定して各制御周期毎の使用電力量を予測演算する第１手段と、
各制御周期の全期間、実際の使用電力を計測し続け、各制御周期毎の実際の使用電力量を算出する第２手段と、
前記第１手段の演算結果と前記第２手段の算出結果とを各制御周期毎に記憶する記憶手段とを備えるデマンド制御装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記第１手段及び第２手段とは分離された記憶装置により実現されている請求項１に記載のデマンド制御装置。
【請求項３】
前記記憶装置は、汎用のコンピュータと接続可能に構成されている請求項２に記載のデマンド制御装置。
【請求項４】
前記コンピュータには、一定期間内における、前記第１手段の演算結果と前記第２手段の算出結果とを集計する集計手段と、
前記集計手段による集計結果に基づいて一定期間内における使用電力量の削減量を算出して、各制御周期毎の前記演算結果と前記算出結果と共に表示する表示手段とを備える請求項３に記載のデマンド制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用電力量の削減を実現するデマンド制御装置に関し、特に、使用電力量の削減量を簡易に知ることのできるデマンド制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各企業が電力会社に支払う一ヶ月の電気料金は、基本料金（契約電気料金）と使用電力料金とを加算して算出される。ここで使用電力料金とは、電力会社の取引メータによって計測された一ヶ月単位の使用電力量であるが、基本料金は、実量制契約、トランス契約、大口電力契約の違いによってそれぞれ異なる算定方法を採っている。
【０００３】
実量制契約とは、契約電力設備が６０ｋＷ以上、５００ｋＷ未満の場合に適用されるものであり、その月を含んだ過去１２ヶ月間における３０分間の使用電力の最大値によって、各月の契約電力の決まる方式である。なお、この電力の最大値を最大需要電力（デマンド）といい、このデマンド値によって電気料金の基本料金が決定されることになる。
【０００４】
一方、トランス契約とは、受電設備のトランス容量の大きさによって契約電力が決まる方式であり、平成１２年５月段階では契約電力設備が６０ｋＷ未満の場合に適用されるが、平成１４年までには、契約電力設備が６０ｋＷ未満でも一律に定量制に移行する計画になっている。
【０００５】
また、大口電力契約とは、契約電力設備が５００ｋＷ以上の場合に適用されるものであり、この場合には、使用電力の最大ピークを測定してユーザと電力会社との協議により契約電気料金が決定される。但し、協議によって決定されたデマンド契約値を超過した場合には、１．５倍の超過金が発生し、契約値のアップとなるようになっている。
【０００６】
したがって、何れの契約方式を採る場合でも、最大需要電力（デマンド）を低く抑えることは極めて重要である。このことは、単に各企業の電気料金の負担を軽減するだけでなく、地球温暖化対策としてＣＯ2排出量を低減化する上でも有効である。
そこで、デマンドコントローラとして各種の装置が提案されており、例えば、特許第３０３７９３９号による装置は、多くの企業に採用され好評を博している。この装置では、制御対象の機器が動作状態に移行して一定時間を経過するまでは遮断制御しないので、空調機器の圧縮機などに余分な負担をかけることがない点で極めて優れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ユーザによっては、本装置を用いると空調機器が余りに円滑に運転されるため、本当に電力使用量が削減できているか心配になる場合さえあった。かかる場合、デマンドを制御したことによって、非制御の場合に比べて、使用電力が日々どの程度低減できているのか具体的に知ることができると便利であり、ＥＳＣＯ事業に関連した実証データとしても有用である。
ここで、一年前の同月との対比において使用電気量の減少を算出することはできるが、気候条件が一年前と同じではなく、且つ企業設備も変化しているので、一年前のとの料金比較では妥当な指標とはならない。
【０００８】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、冷暖房効果を劣化させることなく、且つ、空調機に過大な負担をかけることもなくデマンドコントロールができ、しかも、デマンドコントロールの効果を数値的に把握できる省電力装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、制御対象の機器を強制的に遮断するか否かの判断において当該機器が動作状態に移行して一定時間を経過するまでは遮断制御しないデマンド制御装置であって、各制御周期の一定期間を、全ての制御対象機器に対するデマンド無制御状態にして、その期間内の使用電力を計測し、その期間内の使用電力量がその後も持続されると仮定して各制御周期毎の使用電力量を予測演算する第１手段と、各制御周期の全期間、実際の使用電力を計測し続け、各制御周期毎の実際の使用電力量を算出する第２手段と、前記第１手段の演算結果と前記第２手段の算出結果とを各制御周期毎に記憶する記憶手段とを備えている。
【００１０】
本発明では、各制御周期の一定期間を、全ての制御対象機器に対するデマンド無制御状態にして、その期間内の使用電力量がその後も持続されると仮定して各制御周期毎の使用電力量を予測演算している。なお、デマンド無制御状態にするのは、制御周期中のどのタイミングでも良いが、例えば、制御周期の最初の一定期間とする。
ところで、一般に、電力会社の取引メータからは、１０秒ごとに使用電流（使用電力）を個数で示すパルスが出力されているので、この個数をパルス検出器で検出すれば使用電力を把握することができる。そして、一定期間のパルス数の総和に基づいて、例えば、一時間当たりの使用電力量（ｋＷｈ）に換算して予測値とすれば良い。
【００１１】
一方、第２手段は、各制御周期の全期間、実際の使用電力を計測し続け、各制御周期毎の実際の使用電力量を算出する。例えば、制御周期の最初の一定期間をデマンド無制御状態にした場合には、その後も、実使用電力に対応するパルス検出器の出力Ｗiを把握し続けることになる。
各制御周期が終了すると、例えば、一時間当たりの実使用電力量Ｐre（ｋＷｈ）を算出する。そして、記憶手段では第１手段の演算結果と第２手段の算出結果とを記憶するので、このデータを集計すればデマンドコントロールの効果を数値的に把握することができる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。
図１は、実施例に係るデマンド制御装置の取付け状態を図示したものであり、制御親機１とＮ台の制御子機２…２とが既設の電力給電線３によって接続されている関係を示している。なお、制御親機１とＮ台の制御子機２…２との間のデータ授受は、電力給電線３上で伝送される３５５ｋＨｚ程度の搬送波を利用して行われる。
【００１３】
図２は、図１のデマンド制御装置を示すブロック図である。この実施例では、制御子機２は空調機の室外機４を制御しており、具体的には、制御親機１からの指示に基づいて空調機の圧縮機４の動作を適宜に停止させてデマンドを制御している（破線の矢印を参照）。
【００１４】
図示の制御親機１は、演算制御部５と、マスタ制御部６とで構成されている。演算制御部５では、空調機その他の使用電力を常に把握して３０分間毎の実使用電力量を求めたり、デマンド制御を全くしない場合の３０分間毎の予測電力量を予測演算している。一方、マスタ制御部６では、Ｎ台の制御子機２…２を介してＮ台の圧縮機４…４のデマンド制御を行っている。
【００１５】
演算制御部５は、パルス検出器７に接続されており、パルス検出器７は、電力会社の取引メータ８により計測される１０秒毎の使用電力［ｋＷ］を、パルス個数で表現して出力している。したがって、演算制御部５は、このパルス個数によって１０秒毎に使用電力［ｋＷ］を把握できることになる。
【００１６】
また、演算制御部５では、３０分間の予測使用電力量［ｋＷｈ］を予測演算し、これを、３０分間の実際の使用電力量［ｋＷｈ］と共にデータロガー９に供給している。データロガー９は、供給されたデータを逐次蓄積しているが、ノートパソコン１０などと接続可能になっており、パソコン１０からの指示に応答して、必要なデータをパソコン１０に送出するようになっている。なお、パソコン１０では、ダウンロードしたデータをグラフ化して表示したり、印字するようになっている。
【００１７】
続いて、制御親機１及びデータロガー７の定常的な処理内容を説明する。
図３に示すように、制御親機１（マスタ制御部６）は、一時限（３０分間）毎に、Ｎ台の制御子機２を介してＮ台の圧縮機４をデマンド制御している。ここで、Ｎ台の圧縮機４を制御する順番は予め設定されており、制御率についても各圧縮機４…４毎に予め設定されている（Ｓ１）。なお、制御率の意義は、特許３０３７９３９号の場合と同じである。
【００１８】
以下、図３のフローチャートのうち、演算制御部５の担当するＳ３とＳ１６を中心とした処理から説明する。演算制御部５は、パルス検出器７から時限信号を受けると、これをマスタ制御部６に伝える。マスタ制御部６は、それに応答して制御動作を開始するが、この実施例では、一時限の最初の３分（その他適宜に選択する）は、全ての圧縮機４…４をデマンド無制御状態にして、空調機による温度制御状態にしている（Ｓ３）。
【００１９】
一方、演算制御部５は、このデマンド無制御状態（Ｓ３）において、パルス検出器７から出力されるパルスによって使用電力を把握し、３分間のパルス数の総和に基づいて一時間当たりの使用電力量（ｋＷｈ）に換算して予測値とし、これをデータロガー９に転送している。
【００２０】
今、パルス検出器の出力Ｗiが電力（ｋＷ）を表しているとすると、一時間当たりの使用電力量Ｐ［ｋＷｈ］は、次のように算出される。
１０秒間の使用電力量［ｋＷｈ］は、１０×Ｗi／（６０×６０）＝Ｗi／３６０［ｋＷｈ］として良いから、計測した３分間の電力消費状態が、そのまま以降の２７分間も持続されると仮定して、予測電力使用量Ｐasは、Ｐas＝１／３６０×（Ｗ1＋Ｗ2＋…Ｗ18）×６０／３＝（Ｗ1＋Ｗ2＋…Ｗ18）／１８と求まる。つまり、１０秒ごとに３分間得られるパルス数を平均化すると、一時間当たりの使用電力量Ｐ［ｋＷｈ］の予測値Ｐasとなる。
【００２１】
３分間の無制御期間の後は、デマンド制御期間（Ｓ４〜Ｓ１５）に入るが、演算制御部９は、その後も実使用電力に対応するパルス検出器の出力Ｗiを把握し続ける。そして、一時限（３０分間）が終了するタイミング（Ｓ１６）において、３０分間のパルス（１０秒ごと合計１８０回計測される）に基づいて、一時間当たりの実使用電力量Ｐre（ｋＷｈ）を算出する。この場合も、Ｐre＝（Ｗ1＋Ｗ2＋…Ｗ180）／１８０として、１０秒ごとに３０分間得られるパルス数を平均化すると、実使用電力量Ｐreが算出される。
【００２２】
その後、予測電力使用量Ｐasと、実使用電力量Ｐreとを減算すれば、当該一時限（３０分間）における省エネ効果の一時間換算値（削減電力量）が得られることになる。そして、制御親機１の演算制御部５は、実使用電力量Ｐreと削減電力量とをデータロガー９に転送し、データロガー９はこれを蓄積する。
以上の処理によって、データロガー９には、一時限ごとに、予測電力使用量Ｐasと、実使用電力量Ｐreと削減電力量とが蓄積されることになる。
【００２３】
続いて、デマンド制御期間（Ｓ４〜Ｓ１５）におけるマスタ制御部６の動作を説明する。時限信号の入力から３分間経過するとマスタ制御部６は、制御対象の機器に対して第１回目の制御動作を行なう（Ｓ４〜Ｓ７）。なお、各機器に対する制御動作の詳細は後述する。そして、全ての機器に対する第１回目の制御動作が完了すれば、必要に応じて、第２回目の制御動作を行なう（Ｓ８〜Ｓ１１）。なお、第２回目の制御動作を行なうか否か、また、どの機器に対して第２回目の制御を行なうかは、予め設定されている。
【００２４】
次に、所定の時刻まで（具体的には３０分間の残り数分まで）、時間を消費して（Ｓ１３）、今の制御を続けた場合に、最終的に３０分間の消費電力量が目標値を超えるか否かを判定する（Ｓ１４）。なお、３０分間の消費電力量の予測は、その瞬間における消費電力量の上昇カーブがそのまま持続されるものと仮定して行われる。そして、Ｓ１４の判定処理によって目標値をオーバーすると予想される場合には、３分間、全ての機器の運転を停止する（Ｓ１５）。
【００２５】
図４は、Ｓ４やＳ１０以降における制御内容を図示したものであり、マスタ制御部６は、制御対象の各機器を下記の通りに制御している。
制御対象の圧縮機を順番に一定時間ごとにチェックし、先ず、再起動してから所定時間（ＴＡ、例えば３分間）経過しているか否かを確認する（ＳＴ１０）。そして、所定時間（ＴＡ）経過していなければ、再起動から所定時間（ＴＡ）経過するまで待機する。
【００２６】
次に、圧縮機が運転状態であるか否かをチェックし（ＳＴ１１）、運転状態であれば、一定時間（ｔ）だけ圧縮機の動作を停止させる（ＳＴ１２）。一方、圧縮機が非運転状態であれば、その圧縮機が再起動されるのを待ち、再起動から所定時間（ＴＡ）経過後に一定時間（ｔ）だけ圧縮機の動作を停止させる（ＳＴ１３）。なお、過去１５分間以上、圧縮機が停止状態であれば、再起動から２０分経過後に、一定時間（ｔ）だけ圧縮機の動作を停止させる（ＳＴ１３’）。
【００２７】
以上説明したように、マスタ制御部６は、Ｎ台の圧縮器４…４を円滑にデマンド制御する一方、演算制御部５では、各時限毎に予測電力使用量Ｐasと、実使用電力量Ｐreと削減電力量とを計算し、このデータがデータロガー９に蓄積されている。そして、データロガー９のデータは、必要に応じてパソコン１０にダウンロードできるので、パソコン１０では、例えば一ヶ月トータルの集計データを印字出力することができる。
【００２８】
図５は、月報表の一例を図示したものであり、各月の初日（１日）から終わり（３１日）迄を縦軸にとり、一日の０時から２４時迄を横軸にとっている。そして、実際の使用電力量［ｋＷｈ］と、デマンド制御しなかった場合の使用電力量の予測値［ｋＷｈ］と、デマンド制御による削減電力量［ｋＷｈ］とを３０分毎に表示している。なお、図示の例では、月間総合計値として、使用電力量が２３０，９９２［ｋＷｈ］、デマンド無制御での使用電力量予測値が２４０，６８５［ｋＷｈ］となっているが、３０分間の電力使用量を１時間換算して計算したものの総和であるから、実際には、使用電力量が１１５，４９６［ｋＷｈ］、デマンド無制御での使用電力量予測値が１２０，３４２［ｋＷｈ］、使用電力量の削減値が４，８４６ｋＷｈとなる。
【００２９】
ところで、一時限（３０分間）とはいえ、その３０分間の途中で新たな機器の運転が開始されたり、運転中だった機器の運転が停止されることはあり、上記の削減電力量は、時限によっては大きく値が狂うことはあり得る。しかしながら、データとして問題になるのは一ヶ月全体の削減電力量であり、上記した正負の誤差も一ヶ月間には統計的に相殺され、一ヶ月全体の削減量としては相当に確度の高いものである。このことは、各空調機に測定器を取り付け、遮断器が動作している間も遮断機が動作する以前と同じ電流が流れると仮定した実験によっても確認された。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷暖房効果を劣化させることなく、且つ、空調機に過大な負担をかけることもなくデマンドコントロールができ、しかも、デマンドコントロールの効果を数値的に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るデマンド制御装置の取り付け状態を図示したものである。
【図２】図１のデマンド制御装置のブロック図を図示したものである。
【図３】デマンド制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３の一部を更に詳細に示すフローチャートである。
【図５】データロガーからのデータを月報表にまとめた一例である。
【符号の説明】
【図１】
0003543078.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003543078.tif 000006