(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置であって、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成手段と、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定手段と、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出手段と
を備えることを特徴とする省エネルギー量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、設備改修前における前記対象期間に計測された前記対象期間の対象環境要因情報と前記対象期間に計測された前記対象エネルギー消費量とから、当該改修前設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、設備改修後における前記基準期間に計測された前記基準期間の基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修前設備の標準化エネルギー消費量を推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、基準となる改修後設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、設備改修後における前記対象期間に計測された前記対象期間の対象環境要因情報と前記対象期間に計測された前記対象エネルギー消費量とから、当該改修後設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、設備改修前における前記基準期間に計測された前記基準期間の基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修後設備の標準化エネルギー消費量を推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、基準となる改修前設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の省エネルギー量推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、異なる改修状況の設備を運転したそれぞれの対象期間ごとに、当該対象期間に計測された対象環境要因情報と対象エネルギー消費量とから、任意の環境要因下での当該改修状況の設備のエネルギー消費量を推定するための推定モデルをそれぞれ作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、前記基準環境要因情報から前記各推定モデルに基づいて当該基準環境要因下での各改修状況の設備の標準化エネルギー消費量をそれぞれ推定し、
前記省エネルギー量算出手段は、前記基準エネルギー消費量と前記各標準化エネルギー消費量とから前記対象期間ごとに省エネルギー量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の省エネルギー推定装置において、
前記推定モデル作成手段は、前記対象期間内の任意の時点に計測された対象環境要因情報とその時点に計測された対象エネルギー消費量との組からなる複数の履歴データに基づいて、これら１つ以上の履歴データを代表する入力値と出力値との組からなる複数の事例データを生成し、これら事例データを用いた事例ベースから前記推定モデルを作成し、
前記エネルギー消費量推定手段は、入力された基準環境要因情報と一致または類似する入力値を持つ事例データを前記推定モデルの事例ベースから検索し、検索した事例データの出力値に基づき当該基準環境要因情報に対応する標準化エネルギー消費量を算出する
ことを特徴とする省エネルギー量推定装置。
【請求項６】
任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置で用いられる省エネルギー量推定方法であって、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップと
を備えることを特徴とする省エネルギー量推定方法。
【請求項７】
任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置のコンピュータに、
任意の対象期間に計測された前記対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、前記対象期間に計測された前記対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、
エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された前記基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から前記推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される前記対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、
前記対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された前記基準環境要因下での基準エネルギー消費量と前記標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップと
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー管理技術に関し、特に設備の改修による省エネルギー量を推定する省エネルギー量推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や環境保護が社会問題として大きな注目を集めている。特に地球温暖化の原因は、二酸化炭素を含む６種類の温室効果ガスであり、その大部分を占める二酸化炭素は石油や石炭などの化石エネルギー消費を起源としているため、これらエネルギー消費量の削減すなわち省エネルギーが社会的な課題となっている。また、このような省エネルギーは経費削減にも貢献するため、その必要性は極めて大きなものとなっている。
【０００３】
このような省エネルギーに取り組む場合、実際には、既存設備に対する新たな設備の追加や既存設備の運転状況の改善などの設備改修を行い、その設備改修により当該設備でのエネルギー消費量を削減することになる。
したがって、設備改修による省エネ効果は、設備改修前後におるエネルギー消費量の変化により求められ、このエネルギー削減量が省エネルギー量となる。
【０００４】
従来、このような省エネルギーにおける設備改修とその省エネ効果を管理する技術が提案されており（例えば、特許文献１，２など参照）、設備改修前に計測されたエネルギー消費量と設備改修後に計測されたエネルギー消費量との差から、省エネルギー量を算出している。このような技術は、顧客との間においてエネルギーサービス契約を締結して一定の省エネ効果を保証する省エネビジネスでも利用されつつある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０６１３４号公報
【特許文献２】特開２００２−０９２０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術では、設備改修前に計測されたエネルギー消費量と設備改修後に計測されたエネルギー消費量との差から、省エネルギー量を算出しているため、環境要因の影響を受けてエネルギー消費量が変動する設備については、正確な省エネルギー量を算出できないという問題点があった。
例えば、ボイラで発生させた水蒸気で熱交換機を運転している設備では、外気の温度や湿度が変化した場合、熱交換機で消費する水蒸気量が変動するため、ボイラで消費する燃料の量すなわちエネルギー消費量も変動する。
【０００７】
したがって、例えば設備改修後のエネルギー消費量を予測した際の環境要因より実際の環境要因が悪化した場合、設備改修を行ったにもかかわらずエネルギー消費量が増加する場合もあり、設備改修前後で計測したエネルギー消費量を単に比較しただけでは、省エネルギー量を正確に算出できない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、環境要因の変化に影響されることなく、設備改修による省エネルギー量を正確に推定できる省エネルギー量推定装置、方法、およびプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる省エネルギー量推定装置は、任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置であって、任意の対象期間に計測された対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、対象期間に計測された対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成手段と、エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定手段と、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出手段とを備えている。
【０００９】
この際、推定モデル作成手段により、設備改修前における対象期間に計測された対象期間の対象環境要因情報と対象期間に計測された対象エネルギー消費量とから、当該改修前設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、エネルギー消費量推定手段により、設備改修後における基準期間に計測された基準期間の基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修前設備の標準化エネルギー消費量を推定し、省エネルギー量算出手段により、基準となる改修後設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出するようにしてもよい。
【００１０】
あるいは、推定モデル作成手段により、設備改修後における対象期間に計測された対象期間の対象環境要因情報と対象期間に計測された対象エネルギー消費量とから、当該改修後設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、エネルギー消費量推定手段により、設備改修前における基準期間に計測された基準期間の基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修後設備の標準化エネルギー消費量を推定し、省エネルギー量算出手段により、基準となる改修前設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出するようにしてもよい。
【００１１】
また、推定モデル作成手段により、異なる改修状況の設備を運転したそれぞれの対象期間ごとに、当該対象期間に計測された対象環境要因情報と対象エネルギー消費量とから、当該改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルをそれぞれ作成し、エネルギー消費量推定手段により、基準環境要因情報から各推定モデルに基づいて当該基準環境要因下での各改修状況の設備の標準化エネルギー消費量をそれぞれ推定し、省エネルギー量算出手段により、基準エネルギー消費量と各標準化エネルギー消費量からとから対象期間ごとに省エネルギー量を算出するようにしてもよい。
【００１２】
また、推定モデル作成手段により、対象期間内の任意の時点に計測された対象環境要因情報とその時点に計測された対象エネルギー消費量との組からなる複数の履歴データに基づいて、これら１つ以上の履歴データを代表する入力値と出力値との組からなる複数の事例データを生成し、これら事例データを用いた事例ベースから推定モデルを作成し、エネルギー消費量推定手段により、入力された基準環境要因情報と一致または類似する入力値を持つ事例データを推定モデルの事例ベースから検索し、検索した事例データの出力値に基づき当該基準環境要因情報に対応する標準化エネルギー消費量を算出するようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明にかかる省エネルギー量推定方法は、任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置で用いられる省エネルギー量推定方法であって、任意の対象期間に計測された対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、対象期間に計測された対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップとを備えている。
【００１４】
また、本発明にかかるプログラムは、任意の設備を運転した際のエネルギー消費量を推定する推定モデルを用いて、設備改修に応じた当該設備でのエネルギー消費量の変化を省エネルギー量として推定する省エネルギー量推定装置のコンピュータに、任意の対象期間に計測された対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、対象期間に計測された対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成する推定モデル作成ステップと、エネルギー消費量の比較基準となる基準期間に計測された基準期間における基準環境要因を示す基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定するエネルギー消費量推定ステップと、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出する省エネルギー量算出ステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、推定モデル作成手段により、任意の対象期間にそれぞれ計測された対象環境要因情報と対象エネルギー消費量に基づいて対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルが作成されて、エネルギー消費量推定手段により、基準期間に計測された基準環境要因情報から推定モデルに基づいて基準環境要因下で消費される対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量が推定され、省エネルギー量算出手段により、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備から計測された基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量が算出される。
【００１６】
これにより、同一の基準環境要因下において改修前後の２つの設備を運転した場合のエネルギー消費量を比較することができ、その差を求めることより、環境要因の変化に影響されることなく、本来の設備改修効果を示す省エネルギー量を正確に推定できる。
したがって、改修したにもかかわらず設備改修後に計測された基準エネルギー消費量が改修前に計測された対象エネルギー消費量を上回っている場合、これらを単に比較しただけでは、設備改修効果がなかった、あるいは設備改修方法に誤りがあったと判断される可能性があるが、本発明によれば、実際には大きな設備改修効果があったことを正確に把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
この省エネルギー量推定装置１０は、全体として、入力された処理情報に対して演算処理を行うことにより所望の情報を出力するパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、機能部として入出力Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられている。
【００１９】
本実施の形態は、演算処理部１５により、任意の対象期間における環境要因を示す対象環境要因情報と、対象期間における対象改修状況の設備で消費された対象エネルギー消費量とに基づいて、当該対象改修状況の設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、エネルギー消費量の比較基準となる基準環境要因を示す基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される対象改修状況の設備の標準化エネルギー消費量を推定し、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備による基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出するようにしたものである。
【００２０】
具体的には、設備改修前における対象期間の対象環境要因情報とその対象エネルギー消費量とから、当該改修前設備による任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するための推定モデルを作成し、設備改修後における基準期間の基準環境要因情報から推定モデルに基づいて当該基準環境要因下で消費される改修前設備の標準化エネルギー消費量を推定し、基準となる改修後設備から計測された基準環境要因下での基準エネルギー消費量と標準化エネルギー消費量とから省エネルギー量を算出するようにしたものである。
【００２１】
以下、省エネルギー量推定装置１０の各機能部について詳細に説明する。
入出力Ｉ／Ｆ部１１は、専用回路からなり、外部の装置または記録媒体との間で、省エネルギー量推定処理に用いる処理情報やプログラムなどの各種データを送受信する機能を有している。
操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの指示に応じて、操作メニューや推定結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００２２】
記憶部１４は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１５での処理に用いる各種処理情報やプログラム１４Ｐを記憶する機能を有している。記憶部１４で記憶される主な処理情報としては、対象環境要因情報１４Ａ、対象エネルギー消費量１４Ｂ、推定モデル１４Ｃ、基準環境要因情報１４Ｄ、基準エネルギー消費量１４Ｅ、標準化エネルギー消費量１４Ｆ、および省エネルギー量１４Ｇがある。
【００２３】
対象環境要因情報１４Ａは、推定モデルの作成対象となる対象期間において、任意の対象改修状況の設備が影響を受ける環境要因の変化を示すデータ、例えば外気温度および外気湿度の変化を示す外気エンタルピ、曜日、日照時間、降水量などの時系列データであり、推定モデル作成時のモデル入力データとして用いられる。
対象エネルギー消費量１４Ｂは、対象期間における対象改修状況の設備により対象環境要因下で消費されたエネルギー消費量の時系列データであり、推定モデル作成時のモデル出力データとして用いられる。
推定モデル１４Ｃは、これら対象環境要因情報１４Ａと対象エネルギー消費量１４Ｂから作成され、対象エネルギー消費量１４Ｂが得られた対象改修状況の設備における任意の環境要因下でのエネルギー消費量を推定するブラックボックス推定モデルである。
【００２４】
基準環境要因情報１４Ｄは、改修前後の設備間でエネルギー消費量を比較する際の比較基準となる基準期間において、対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備が影響を受ける環境要因の変化を示すデータ、例えば対象環境要因情報１４Ａと同様に外気温度および外気湿度の変化を示す外気エンタルピ、曜日、日照時間、降水量などの時系列データからなる。この基準環境要因情報１４Ｄは、推定モデル１４Ｃを用いて基準期間におけるエネルギー消費量を推定する際に入力データとして用いられる。
【００２５】
基準エネルギー消費量１４Ｅは、基準期間において対象改修状況とは異なる基準改修状況の設備により基準環境要因下で消費されたエネルギー消費量の時系列データであり、省エネルギー量の算出に用いられる。
標準化エネルギー消費量１４Ｆは、推定モデル１４Ｃを用いて基準環境要因情報１４Ｄから推定された、対象改修状況の設備における基準環境要因下でのエネルギー消費量であり、省エネルギー量の算出に用いるため環境要因が基準環境要因に標準化されたエネルギー消費量を示している。
【００２６】
省エネルギー量１４Ｇは、基準エネルギー消費量１４Ｅと標準化エネルギー消費量１４Ｅとの差から算出した差分エネルギー量であり、所望の基準期間における設備改修の有無による省エネルギー量を示している。
【００２７】
演算処理部１５は、ＣＰＵとその周辺回路を有し、記憶部１４のプログラム１４Ｐを読み込んで実行することにより上記ハードウェアとプログラム１４Ｐとを協働させて各種機能手段を実現する機能部である。演算処理部１５で実現される主な機能手段としては、推定モデル作成手段１５Ａ、エネルギー消費量推定手段１５Ｂ、および省エネルギー量算出手段１５Ｃがある。
【００２８】
推定モデル作成手段１５Ａは、記憶部１４の対象環境要因情報１４Ａと対象エネルギー消費量１４Ｂから推定モデル１４Ｃを作成する機能を有している。推定モデル作成手段１５Ａで作成する推定モデル１４Ｃの構成とその作成技術については、非線形のブラックボックス推定モデルであればよく、公知のモデリング技術を利用すればよい。非線形のブラックボックス推定モデルは、対象の詳細な構成を数式化して同定する物理モデルとは異なり、対象の詳細な構成を把握することなく、対象の入出力データに基づき同定する推定モデルである。
【００２９】
このような非線形のブラックボックス推定モデルには、事例ベース、ファジー推論ベース、さらにはニューラルネットワークなどを用いたモデルがある。特に、事例ベース推論モデルでは、位相（トポロジー）の概念に基づき、システムの入出力関係の連続性が成り立つ一般的な対象に適用可能な公知のモデリング技術である（例えば、特許2632117号公報など参照）。
【００３０】
エネルギー消費量推定手段１５Ｂは、推定モデル１４Ｃを用いて基準環境要因情報１４Ｄから標準化エネルギー消費量１４Ｆを推定する機能を有している。
省エネルギー量算出手段１５Ｃは、基準エネルギー消費量１４Ｅと標準化エネルギー消費量１４Ｅとの差から省エネルギー量１４Ｇを算出する機能を有している。
【００３１】
［推定モデル作成動作］
次に、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置での推定モデル作成動作について説明する。図２は、省エネルギー量推定対象となる対象設備の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置での推定モデル作成動作を示すフロー図である。
【００３２】
図２に示す対象設備は、蒸気吸収式冷凍機や熱交換機などの負荷機器２５に水蒸気を供給して運転する設備であり、蒸気発生源としてガス炊きボイラ２１と排ガスボイラ２３とを併用し、これらボイラ２１，２３からの水蒸気を蒸気ヘッダ２４を介して負荷機器２５を供給している。
この際、ガス炊きボイラ２１では、ガスを燃焼させて得た熱で水から水蒸気を生成しており、使用したガス量が対象設備のエネルギー消費量となる。これに対して、排ガスボイラ２３は、コージェネレーションタービン２２からの廃熱を利用して水から水蒸気を生成しており、対象設備としてのエネルギー消費はない。
【００３３】
したがって、この対象設備では、排ガスボイラ２３からの水蒸気を優先して利用するとともに、その不足分をガス炊きボイラ２１からの水蒸気で補うことにより、ガス炊きボイラ２１でのエネルギー消費量を効率よく削減することが、省エネルギーの課題となる。
また、負荷機器２５は、環境要因の変化に応じて負荷が変動する。例えば、外気エンタルピ、曜日、日照時間、降水量などの環境要因により負荷が変動するため、消費する水蒸気量も連動する。
【００３４】
本実施の形態では、このような課題と環境要因による影響を考慮して、設備改修前、ガス炊きボイラ２１と排ガスボイラ２３から供給される水蒸気の供給圧力を等しく７５０ｋＰａに設定していたのに対して、設備改修後は、ガス炊きボイラ２１の水蒸気供給圧力のみ変更し、高負荷運転時には７３０ｋＰａとし低負荷運転時には５５０ｋＰａとするよう改修した場合を例として、この改修前後における省エネルギー量を推定する場合を例として説明する。
また、本実施の形態では、任意の環境要因におけるエネルギー消費量を推定するブラックボックス推定モデルとして、事例ベースを用いる場合を例として説明する。
【００３５】
このような対象設備の設備構成について、任意の環境要因におけるエネルギー消費量を推定するブラックボックス推定モデル１４Ｃとして事例ベースを作成するには、図３に示すように、任意の対象期間における外気エンタルピ、曜日、日照時間、降水量などのデータを時系列で計測した対象環境要因情報１４Ａをモデル入力データとするとともに、これら対象環境要因情報１４Ａに対応するエネルギー消費量を時系列で計測した対象エネルギー消費量１４Ｂをモデル出力データとし、これら組をなす対象環境要因情報１４Ａと対象エネルギー消費量１４Ｂとから履歴データ３１をそれぞれ構成する。
【００３６】
続いて、推定モデル作成手段１５Ａにより、任意の時点における対象環境要因情報１４Ａとその時点におけるエネルギー消費量との組からなる複数の履歴データ３１に基づいて、これら１つ以上の履歴データを代表する入力値と出力値との組からなる複数の事例データを生成し、これら事例データを用いた事例ベースから推定モデル１４Ｃを作成する。
【００３７】
［事例ベース］
次に、図４および図５を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置で推定モデルとして用いる事例ベースについて説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置で用いる事例ベースの作成を示す説明図である。図５は、事例ベースにおける類似度の定義を示す説明図である。
【００３８】
事例ベース推論（ＣＢＲ：Case-Based Reasoning）とは、入出力関係の定性的な意味づけを行うことなく、学習データから所定のアルゴリズムに則って入出力間の関係付けを行うブラックボックスモデリングの１つであり、与えられた問題に類似する過去の事例を直接利用して所望の解を導く手法である。
【００３９】
本実施の形態では、このような事例ベース推論のうち、ＴＣＢＭ（Topological Case-Based Modeling）を用いる場合を例として説明する。
ＴＣＢＭは、推論の対象における入出力関係に連続性が成り立つことを前提条件として、事例ベース推論の枠組みを用いるモデリング手法であり、その特徴は、数学の位相論（トポロジー）における連続写像の概念に基づいて、出力の解像度すなわち出力誤差許容幅に応じた事例ベースと、各事例間の関係を示す類似度とを定義した点にある。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、対象から過去に得られた履歴データとして、モデル入力データｘ１，ｘ２とモデル出力データｙとの組が複数得られた場合、これら履歴データは、図４（ｂ）に示すように入力空間に配置される。
ここで、事例ベースに求められる推定誤差すなわち出力誤差許容幅εが与えられた場合、図４（ｃ）に示すように、この出力誤差許容幅εを用いて入力空間をメッシュと呼ばれる部分区間に分割して量子化することにより、出力近傍の大きさに対応する入力近傍すなわち事例を定義できる。
【００４１】
したがって、各履歴データがそのモデル入力データｘ１，ｘ２に基づいてそれぞれ各メッシュに振り分けられる。そして、各メッシュのうち１つ以上の履歴データが振り分けられたメッシュが事例として選択され、そのメッシュ内の履歴データを代表する入出値および出力値が算出される。
【００４２】
この際、図４（ｄ）に示すように、同一メッシュに複数の履歴データが振り分けられた場合、当該事例を代表する出力値として各履歴データのモデル出力データｙの平均値が用いられるとともに、当該事例を代表する入力値としてそのメッシュの中央値が用いられ、各履歴データが１つの事例として統合される。
これにより、すべての事例について、当該事例のメッシュに振り分けられた各履歴データのモデル出力データと当該事例の出力値との誤差が、出力誤差許容幅εを満足することになる。
【００４３】
また、類似度とは、事例ベースが持つ入力空間に設けられた各メッシュのうち、各事例が新規の予測条件すなわち入力データに対応するメッシュとどの程度の類似性を有しているか示す尺度である。
図５では、入力データに対応する中央メッシュに事例が存在すれば、その事例と入力データとは「類似度＝０」であると定義されている。また、中央メッシュの１つ隣に存在する事例とは「類似度＝１」となり、以降、中央メッシュから１メッシュずつ離れていくごとに類似度が１ずつ増加していく。
【００４４】
したがって、推定を行う場合、類似度ｉの事例による推定値は、（ｉ＋１）×出力許容幅以内の精度を持つことになる。このとき、推定を行う入力値に対してうまく両側の事例が使用された場合は、（ｉ＋１）×出力許容幅よりも良い精度の出力値である場合が予想される。また、推定を行う値に対して片側の事例のみが使用された場合は、（ｉ＋１）×出力許容幅程度の精度であることが、入出力の連続性のもとに予想される。
【００４５】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図６および図７を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の動作について説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定動作を示すフロー図である。
【００４６】
本実施の形態では、図２の対象設備について、その改修前後におけるエネルギー消費量を年単位で比較することにより、省エネルギー量を推定する場合について説明する。この際、設備改修前の前年（対象期間）における対象環境要因を示す対象環境要因情報１４Ａと前年に計測された改修前設備での対象エネルギー消費量１４Ｂとから、改修前設備における任意の環境要因でのエネルギー消費量を推定するための推定モデル１４Ｃを作成し、この推定モデル１４Ｃに基づいて設備改修後の次年（基準期間）における基準環境要因情報１４Ｄから次年で消費される改修前設備の標準化エネルギー消費量１４Ｆを推定して比較するものとする。
【００４７】
省エネルギー量推定装置１０の演算処理部１５は、操作入力部１２で検出されたオペレータの推定要求操作に応じて、図６の省エネルギー量推定処理を開始する。なお、省エネルギー量推定処理を開始する前に、対象環境要因情報１４Ａ、対象エネルギー消費量１４Ｂ、基準環境要因情報１４Ｄ、および基準エネルギー消費量１４Ｅが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００４８】
演算処理部１５は、まず、推定モデル作成手段１５Ａにより、記憶部１４から前年（対象期間）に計測された対象環境要因情報１４Ａを取得するとともに（ステップ１００）、同じく前年（対象期間）に改修前設備で計測された対象エネルギー消費量１４Ｂを取得する（ステップ１０１）。そして、前述した推定モデル作成動作（図２および図３）に基づき、対象環境要因情報１４Ａと対象エネルギー消費量１４Ｂから前年の改修前設備による任意の環境要因でのエネルギー消費量を推定するための推定モデル１４Ｃを作成し、記憶部１４へ保存する（ステップ１０２）。
【００４９】
ここでは、対象環境要因情報１４Ａおよび対象エネルギー消費量１４Ｂから履歴データ３１を生成して、これら１つ以上の履歴データ３１を代表する入力値と出力値との組からなる複数の事例データを生成し、これら事例データを用いた事例ベースから推定モデル１４Ｃを作成する。
【００５０】
次に、エネルギー消費量推定手段１５Ｂは、記憶部１４から次年（基準期間）における基準環境要因情報１４Ｄを取得し（ステップ１０３）、推定モデル１４Ｃを用いて基準環境要因情報１４Ｄから次年に改修前設備を運転したと仮定した場合のエネルギー消費量を推定し、これを標準化エネルギー消費量１４Ｆとして記憶部１４へ保存する（ステップ１０４）。
ここでは、対象期間内の任意の時点に計測された基準環境要因情報１４Ｄと一致または類似する入力値を持つ事例データを、推定モデル１４Ｃである事例ベースから検索し、検索した事例データの出力値に基づき当該時点におけるエネルギー消費量を順次算出する。
【００５１】
続いて、省エネルギー量算出手段１５Ｃは、記憶部１４から次年（基準期間）に改修後設備で計測された基準エネルギー消費量１４Ｅを取得し（ステップ１０５）、この基準エネルギー消費量１４Ｅの年間総量(E2meas)とエネルギー消費量推定手段１５Ｂで推定した標準化エネルギー消費量１４Ｆの年間総量(E2estim)の差(E2meas−E2estim)から、省エネルギー量Esaveを算出する（ステップ１０６）。
【００５２】
そして、その省エネルギー量Esaveを画面表示部１３で画面表示し（ステップ１０７）、あるいは入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して外部装置あるいは記録媒体へ出力して、一連の省エネルギー量推定処理を終了する。
この際、画面表示部１３で省エネルギー量を画面表示する際、その値だけを画面表示してもよく、各年の消費エネルギー量とともに画面表示してもよい。さらには、後述する図９に示すように、各年の省エネルギー量や消費エネルギー量を比較したグラフを画面表示してもよい。
【００５３】
図８は、エネルギー消費量の推定例を示すグラフである。図８において、出力（破線）４１が改修前の対象設備で計測したエネルギー消費量の推移を示し、出力（実線）４２が推定モデル１４Ｃを用いて推定した設備改修後の対象設備におけるエネルギー消費量の推移を示している。ここでは、出力４２が出力４１より下回っており、設備改修によりエネルギー消費量が削減されたことがわかる。
【００５４】
図９は、エネルギー消費量の比較を示す説明図である。図９において、E1measは、改修前設備を前年（対象期間）の対象環境要因下で運転した際に計測された対象エネルギー消費量１４Ｂの年間総量である。E2measは、改修後設備を次年（基準期間）の基準環境要因下で運転した際に計測された基準エネルギー消費量１４Ｅの年間総量である。
この際、従来技術のようにこれら計測された２つのエネルギー消費量の総量E1measとE2measを比較した場合、それぞれが計測された設備の改修状況だけでなく、これら設備を運転した環境要因も異なるため、その差Eapper＝E1meas−E2measは単なる見掛け上の設備改修効果であり、これが設備改修に起因するもの前年と次年の環境要因の変化に起因するものか不明である。
【００５５】
これに対して、本実施の形態で推定したE2estimは、改修前設備を次年（基準期間）の基準環境要因下で運転したと仮定した際に消費される標準化エネルギー消費量１４Ｆの年間総量を示している。したがって、このE2estimと基準エネルギー消費量１４ＥのE2measとを比較することにより、同一の基準環境要因下において改修前後の２つの設備を運転した場合のエネルギー消費量を比較することができる。これにより、その差Esave＝E2estim−E2measを求めることより、環境要因の変化に影響されることなく、本来の設備改修効果を示す省エネルギー量を正確に推定できる。
【００５６】
したがって、図９に示すように、改修したにもかかわらず設備改修後に計測された基準エネルギー消費量のE2measが改修前に計測された対象エネルギー消費量のE1measを上回っている場合、これらを単に比較しただけでは、設備改修効果がなかった、あるいは設備改修方法に誤りがあったと判断される可能性があるが、本実施の形態によれば、実際には大きな設備改修効果があったことを正確に把握できる。
なお、E1measとE2estimとの差Eenvi＝E1meas−E2estimから、同一改修前設備を前年の対象環境要因下と次年の基準環境要因下でそれぞれ運転した場合のエネルギー消費量の差、すなわち環境要因によるエネルギー消費量の変動分を求めることもできる。
【００５７】
図１０は、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネビジネスへの適用例を示す説明図である。
省エネビジネスでは、一般的なＰＤＣＡサイクルを用いて客先の対象設備での省エネルギー化を推進している。すなわちステップPlanにおいて省エネルギー計画を立案し、例えば最適な設備運転用設定値を算出し、次のステップDoにおいて、立案した設備改修・設定変更を行う。
その後、改修後の設備を所定期間運転して、ステップCheckで省エネルギー量を検証し、その結果をふまえて次のステップActionで設備・設定の調整を行い、ステップPlanへ以降するものとなる。
【００５８】
この際、ステップCheckで検証して得られた省エネルギー量が客先での経費削減利益となり、その一部または全部が省エネビジネスの利益として還元される。したがって、省エネビジネスでは、ステップCheckで正確な省エネルギー量を把握することが重要となる。
このような省エネビジネスで用いるＰＤＣＡサイクルのステップCheckにおいて、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置適用すれば、環境要因の変動分を排除した、設備改修による省エネルギーを正確に把握することができ、客先での経費削減利益を明確に示すことができる。これにより、結果として省エネビジネスの利益を明確化することがてき、省エネビジネスの推進に大きく貢献することができる。
【００５９】
以上では、本実施の形態の理解を容易とするため、設備の改修前後におけるエネルギー消費量を年単位で比較した場合を例として説明したが、エネルギー消費量を比較する期間については年単位に限定されるものではなく、任意の期間におけるエネルギー消費量を比較することができる。なお対象期間を前年とし基準期間を前年に続く次年としたが、これら期間は連続している必要はなく、時間的に離れた２つの期間を用いてもよい。
また、比較するエネルギー消費量については、所定期間に使用したエネルギー消費量の総量を用いた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、エネルギー消費量の平均値など他の統計量を用いて比較してもよい。
【００６０】
［第２の実施の形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置について説明する。図１１は、本発明の第２の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。
【００６１】
前述した第１の実施の形態では、次年（基準期間）の環境要因をエネルギー消費量の比較基準とし、改修前設備を次年の基準環境要因下で運転した場合の標準化エネルギー消費量を推定して、次年の基準環境要因下で運転した改修後設備のエネルギー消費量と比較する場合について説明した。
【００６２】
本実施の形態では、任意の基準年（基準期間）の環境要因をエネルギー消費量の比較基準とし、対象改修状況の設備を基準年の基準環境要因下で運転した場合の標準化エネルギー消費量を推定して、基準年の環境要因下で運転した改修後設備のエネルギー消費量と比較する場合について説明する。また、理解を容易とするため、推定モデル作成の対象年（対象期間）は基準年よりも後に位置するものとし、対象年では対象改修状況（改修後）の設備で運転し、基準年では基準対象状況（改修前）の設備で運転するものとする。
なお、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置１０の構成は、前述した第１の実施の形態（図１参照）と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６３】
演算処理部１５は、まず、推定モデル作成手段１５Ａにより、記憶部１４から対象年（対象期間）に計測された対象環境要因情報１４Ａを取得するとともに（ステップ１１０）、同じく対象年（対象期間）に対象改修状況の設備で計測された対象エネルギー消費量１４Ｂを取得する（ステップ１１１）。そして、前述した推定モデル作成動作（図２および図３）に基づき、対象環境要因情報１４Ａと対象エネルギー消費量１４Ｂから対象年の対象改修状況の設備による任意の環境要因でのエネルギー消費量を推定するための推定モデル１４Ｃを作成し、記憶部１４へ保存する（ステップ１１２）。
【００６４】
次に、エネルギー消費量推定手段１５Ｂは、記憶部１４から基準年（基準期間）における基準環境要因情報１４Ｄを取得し（ステップ１１３）、推定モデル１４Ｃを用いて基準環境要因情報１４Ｄから基準年に対象改修状況の設備を運転したと仮定した場合のエネルギー消費量を推定し、これを標準化エネルギー消費量１４Ｆとして記憶部１４へ保存する（ステップ１１４）。
【００６５】
続いて、省エネルギー量算出手段１５Ｃは、記憶部１４から基準年（基準期間）に基準改修状況の設備で計測された基準エネルギー消費量１４Ｅを取得し（ステップ１１５）、この基準エネルギー消費量１４Ｅの年間総量(E1meas)とエネルギー消費量推定手段１５Ｂで推定した標準化エネルギー消費量１４Ｆの年間総量(E1estim)の差(E1meas−E1estim)から、省エネルギー量Esaveを算出する（ステップ１１６）。そして、その省エネルギー量Esaveを画面表示部１３で画面表示し（ステップ１１７）、あるいは入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して外部装置あるいは記録媒体へ出力して、一連の省エネルギー量推定処理を終了する。
【００６６】
図１２は、エネルギー消費量の比較を示す説明図である。図１２において、E1measは、基準改修状況（改修前）の設備を基準年（基準期間）の基準環境要因下で運転した際に計測された基準エネルギー消費量１４Ｅの年間総量である。E2measは、対象改修状況（改修後）の設備を対象年（対象期間）の対象環境要因下で運転した際に計測された対象エネルギー消費量１４Ｂの年間総量である。
この際、従来技術のようにこれら計測された２つのエネルギー消費量E1measとE2measを比較した場合、それぞれが計測された設備の改修状況だけでなく、これら設備を運転した環境要因も異なるため、その差Eapper＝E1meas−E2measは単なる見掛け上の設備改修効果であり、これが設備改修に起因するもの前年と次年の環境要因の変化に起因するものか不明である。
【００６７】
これに対して、本実施の形態で推定したE2estimは、対象改修状況の設備を基準年（基準期間）の基準環境要因下で運転したと仮定した際に消費される標準化エネルギー消費量１４Ｆの年間総量を示している。したがって、このE2estimと基準エネルギー消費量１４ＥのE2measとを比較することにより、同一の基準環境要因下において異なる改修状況の２つの設備を運転した場合のエネルギー消費量を比較することができる。これにより、その差Esave＝E2estim−E2measを求めることより、環境要因の変化に影響されることなく、本来の設備改修効果を示す省エネルギー量を正確に推定できる。
【００６８】
また、推定モデル作成の対象となる対象年（対象期間）が毎年更新されるため、最新の対象環境要因情報と対象エネルギー消費量とから推定モデルを作成することができ、設備改修前に対象年（対象期間）が固定されている第１の実施の形態と比較して、エネルギー消費量を精度よく推定でき、より正確な省エネルギー量を算出できる。
【００６９】
また、前述と同様に（図１０参照）、省エネビジネスで用いるＰＤＣＡサイクルのステップCheckにおいて、本実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置適用すれば、環境要因の変動分を排除した、設備改修による省エネルギーを正確に把握することができ、客先での経費削減利益を明確に示すことができる。これにより、結果として省エネビジネスの利益を明確化することができ、省エネビジネスの推進に大きく貢献することができる。
【００７０】
また、省エネビジネスでは、ＰＤＣＡサイクルの各ステップを毎年実行して、各年の改修状況の設備によるエネルギー消費量を算出して比較することにより、省エネルギー量を把握する必要がある。
この際、最後にエネルギー消費量が計測された年Ｙ(n)の環境要因を基準として、省エネビジネスの開始前年（設備未改修時）までの各年Ｙ(0)〜Ｙ(n-1)のエネルギー消費量と比較する評価方法が考えられる。しかしながらこの評価方法では、各年の推定モデルで新たな年Ｙ(n)の環境要因情報を用いて、それぞれの年における改修状況の設備を新たな年Ｙ(n)の環境要因下で運転させた場合のエネルギー消費量を、評価の度に算出し直す必要があり、省エネルギー算出処理の負担が大きく、年を重ねるごとにその処理負担が増加する。
【００７１】
これに対して、本実施の形態によれば、基準年およびそのときの設備改修状況（改修前）を固定し、その後の各年次を対象年として対象年ごとにそれぞれの対象改修状況の設備に応じた推定モデルを作成すれば、基準年をベースとして各対象年での対象改修状況の設備によるエネルギー消費を比較できる。したがって、この評価方法によれば、省エネビジネスの開始前年（設備未改修時）までの各年Ｙ(0)〜Ｙ(n-1)のエネルギー消費量を、将来も共通して利用できるため、最後にエネルギー消費量が計測された年Ｙ(n)の推定モデルを用いて、その回収状況の設備を基準年の環境要因下で運転させた場合のエネルギー消費量だけを、評価の度に算出すればよい。したがって、省エネルギー算出処理の負担を軽減できる。
【００７２】
また、基準環境要因情報については、改修前の設備を運転した基準期間に計測されたものに限定されるものではなく、例えば理想的な環境要因を示す値など、設備や実際の計測値とは異なる値からなる独自の基準環境要因情報を用いてもよい。
独自の基準環境要因情報を用いる場合、比較対象となる基準エネルギー消費量を用意できない場合もある。このような場合は、各対象期間で得られたエネルギー消費量同士を比較すればよい。例えば省エネビジネスの開始前年（設備未改修時）から最後にエネルギー消費量が計測された年までの各年を対象年とし、これら対象年の推定モデルをそれぞれ用いて独自の基準環境要因情報から得られたエネルギー消費量を、相互に比較すれば相対的な省エネルギー量を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】省エネルギー量推定対象となる対象設備の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置での推定モデル作成動作を示すフロー図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置で用いる事例ベースの作成を示す説明図である。
【図５】事例ベースにおける類似度の定義を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定動作を示すフロー図である。
【図８】エネルギー消費量の推定例を示すグラフである。
【図９】エネルギー消費量の比較を示す説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネビジネスへの適用例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態にかかる省エネルギー量推定装置の省エネルギー推定処理を示すフローチャートである。
【図１２】エネルギー消費量の比較を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…省エネルギー量推定装置、１１…入出力Ｉ／Ｆ部、１２…操作入力部、１３…画面表示部、１４…記憶部、１４Ａ…対象環境要因情報、１４Ｂ…対象エネルギー消費量、１４Ｃ…推定モデル、１４Ｄ…基準環境要因情報、１４Ｅ…基準エネルギー消費量、１４Ｆ…標準化エネルギー消費量、１４Ｇ…省エネルギー量、１４Ｐ…プログラム、１５…演算処理部、１５Ａ…推定モデル作成手段、１５Ｂ…エネルギー消費量推定手段、１５Ｃ…省エネルギー量算出手段。
【図１】
0004634242.tif 000002
【図２】
0004634242.tif 000003
【図３】
0004634242.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004634242.tif 000008
【図８】
0004634242.tif 000009
【図９】
0004634242.tif 000010
【図１０】
0004634242.tif 000011
【図１１】
0004634242.tif 000012
【図１２】
0004634242.tif 000013