(57)【要約】【課題】効率のよい運転管理を行うことのできるエネルギー管理システムを得る。【解決手段】エネルギー管理システムは、水処理プラントの運転と監視を行い、水処理プラントに関連するプラントデータが蓄積されたプラントデータベースを有するプラント監視制御装置と、プラント監視制御装置と接続された太陽光発電設備を有し、太陽光発電設備から送信された発電量データをもとに日照時間を算出する日照時間算出部と、プラント監視制御装置から取得したプラントデータと、日照時間算出部で算出された日照時間データをもとに供給水量を決定する給水量算出部と、給水量算出部が算出した供給水量とプラントデータをもとに、必要電力量を算出する必要電力量算出部と、を備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理プラントの運転と監視を行い、前記水処理プラントに関連するプラントデータが蓄積されたプラントデータベースを有するプラント監視制御装置と、
前記プラント監視制御装置と接続された太陽光発電設備を有し、前記太陽光発電設備から送信された発電量データをもとに日照時間を算出する日照時間算出部と、
前記プラント監視制御装置から取得した前記プラントデータと、前記日照時間算出部で算出された日照時間データをもとに供給水量を決定する給水量算出部と、
前記給水量算出部が算出した前記供給水量と前記プラントデータをもとに、必要電力量を算出する必要電力量算出部と、
を備えたことを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記給水量算出部は、給水人口データベースと接続されており、
前記供給水量を算出する際に、前記給水人口データベースの給水人口データを参照することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記給水量算出部は、夜間の気象データである夜間情報を有しており、
前記給水量算出部は、前記夜間情報と前記太陽光発電設備から送信された前記発電量データから求めた前記日照時間データをもとに前記供給水量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記プラントデータベースに蓄積された過去の薬品使用量データと、
前記過去の薬品使用量データと前記太陽光発電設備から送信された前記発電量データから求めた前記日照時間データをもとに、必要薬品量を算出する薬品量算出部と、を備え、
前記必要電力量算出部では、前記必要薬品量を考慮して前記必要電力量を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記プラントデータベースに蓄積された過去の水質データを有しており、
前記必要電力量算出部は、前記過去の水質データと前記太陽光発電設備から送信された前記発電量データから求めた前記日照時間データをもとに前記必要電力量を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記必要電力量算出部が算出した前記必要電力量をもとに、前記供給水量に必要な動力を決定する必要動力計算部と、
を備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エネルギー管理システムに関し、特に、水処理プラントにおける効率のよい設備運転管理を支援するエネルギー管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、天気や気温、同天候日の最近の水需要量の実績など過去の経験によって、作業者が当日の水需要量を予測し、例えば水処理プラントなどのプラント監視制御装置の運転をおこなっていた。そのため、水需要量に必要な動力の稼働をおこなうために、待機電力などの無駄な電力を消費していた。
また、従来のエネルギー管理システムは、天気や気温、過去の同天候日の電力需要量などから当日の電力需要量を予測し、太陽光発電等の電源設備を運転管理している（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】特開平８−０３０５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来のエネルギー管理システムは、予測した電力需要量のみから電源設備の運転管理を行っており、水需要量に対する供給水量は考慮されていないため、必ずしも水処理プラント向けに最適なエネルギー管理ができていないという問題点があった。
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、太陽光発電の発電量から日射量や日照時間を算出して、気温や過去の供給水量などから供給水量を算出することで、必要な電力量を求めることができ、効率のよい運転管理を行うことができるエネルギー管理システ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】
【０００５】
この発明に係わるエネルギー管理システムは、水処理プラントの運転と監視を行い、前記水処理プラントに関連するプラントデータが蓄積されたプラントデータベースを有するプラント監視制御装置と、前記プラント監視制御装置と接続された太陽光発電設備を有し、前記太陽光発電設備から送信された発電量データをもとに日照時間を算出する日照時間算出部と、前記プラント監視制御装置から取得した前記プラントデータと、前記日照時間算出部で算出された日照時間データをもとに供給水量を決定する給水量算出部と、前記給水量算出部が算出した前記供給水量と前記プラントデータをもとに、必要電力量を算出する必要電力量算出部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によるエネルギー管理システムによれば、太陽光発電設備から送信された発電量データをもとに日照時間を算出する日照時間算出部と、プラント監視制御装置から取得したプラントデータと日照時間算出部で算出された日照時間データをもとに供給水量を決定する給水量算出部と、給水量算出部が算出した供給水量とプラントデータをもとに必要電力量を算出する必要電力量算出部とを備えたので、太陽光発電設備で得られた電力量の使用を供給水量に合わせて計画することができ、需要量に見合った設備の運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムの全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムのプラントデータを蓄積する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムの太陽光発電データを蓄積する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムのエネルギー管理を行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態５におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１におけるエネルギー管理システムの全体構成図である。図１に示すように、エネルギー管理システム１には、太陽光発電設備５００、蓄電池等の電源設備６００が発電する電気を変換するパワーコンディショナー（ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）４００、プラント機器７００の制御を行う複数の制御装置３００が、プラント制御バス８００につながって設けられている。
また、プラント制御バス８００に繋がったイーサネット（Ｅｔｈｅｒ  ｎｅｔ（登録商標））９００には、水処理プラントの運転・監視を行うプラント監視制御装置１００とエネルギーの監視制御を行うＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置２００が接続されて設けられている。
【０００９】
太陽光発電設備５００や電源設備６００で発電した電気データは、パワーコンディショナー４００や制御装置３００を経由し、さらにプラント監視制御装置１００を経て、ＥＭＳ装置２００に蓄積される。ＥＭＳ装置２００では、太陽光発電設備５００で発電した発電量から日射量や日照時間を算出し、プラント監視制御装置１００から取得したプラントデータをもとに供給水量つまり水需要量を予測して、必要電力量を算出し、必要な動力を決定する。そして、必要な動力のデータは、プラント監視制御装置１００に送信され、プラント監視制御装置１００が制御装置３００に対して、太陽光発電設備５００や電源設備６００での発電の指示を出すことで、予測した供給水量に必要な動力を得ることができる。
【００１０】
図２は、実施の形態１におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＭＳ装置２００には、太陽光発電のデータを格納する太陽光発電データベース２１０と、発電量から日射量や日照時間に変換する日照時間変換処理２２０、給水量を算出する給水量算出処理２３０、給水量から必要な電力量を算出する必要電力量算出処理２４０、電源設備６００の発電容量などのデータを格納する電源設備データベース２６０、必要な電力量から必要な動力を計算する必要動力計算処理２５０を備えている。
プラント監視制御装置１００には、過去の給水量１１１のデータや過去の電力量１１２のデータなどのプラントデータを格納するプラントデータベース１１０と電源設備６００の制御を行う電源設備制御１２０、ＥＭＳ装置２００とデータのやり取りを行うＥＭＳインターフェース（Ｉ／Ｆ）１３０を備えている。
【００１１】
図３は、実施の形態１におけるエネルギー管理システムのプラントデータを蓄積する処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、プラント監視を開始すると、プラント機器７００から定周期で上がってくる過去の給水量１１１のデータや過去の電力量１１２のデータ、水位、水量などのプラントデータを、制御装置３００を通じて、設備の監視を行うプラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０に蓄積する（Ｓ００１）。プラント監視制御装置１００が停止するまでプラントデータの蓄積を繰り返す（Ｓ００２）。
また、図４は、実施の形態１におけるエネルギー管理システムの太陽光発電データを蓄積する処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、太陽光発電設備５００から定周期で上がってくる発電量などのデータを、パワーコンディショナー４００、制御装置３００を経由して、プラント監視制御装置１００のＥＭＳインターフェース１３０を使用して、ＥＭＳ装置２００の太陽光発電データベース２１０に蓄積する（Ｓ００３）。日照時間変換処理２２０は、太陽光発電データベース２１０に蓄積した発電量データをもとに日射量、日照時間を算出する（Ｓ００４）。算出された日射量、日照時間は太陽光発電データベース２１０に保存する（Ｓ００５）。太陽光発電設備５００が停止するまで太陽光発電データの蓄積を繰り返す（Ｓ００６）。
【００１２】
図５は、実施の形態１におけるエネルギー管理システムのエネルギー管理を行うフローチャートである。エネルギー管理を開始すると、給水量算出処理２３０は、太陽光発電データベース２１０に蓄積された日射量、日照時間と、プラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の給水量１１１のデータをもとに、必要となる給水量を算出する（Ｓ００７）。必要電力量算出処理２４０は、給水量算出処理２３０が算出した必要給水量とプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の電力量１１２のデータをもとに、必要な電力量を算出する（Ｓ００８）。必要動力計算処理２５０は、必要電力量算出処理２４０が算出した必要電力量と、電源設備データベース２６０に蓄積されている電源設備６００の発電容量等のデータから必要な動力を計算する（Ｓ００９）。プラント監視制御装置１００の電源設備制御１２０は、必要動力計算処理２５０が算出した必要動力のデータをＥＭＳインターフェース１３０を通じて受信し、制御装置３００に指示を出して電源設備６００を稼働させる（Ｓ０１０）。そして、エネルギー管理が終了するまで、定期的に必要動力を算出し電源設備６００を稼働させることを繰り返す（Ｓ０１１）。
【００１３】
このように、現地に設置された太陽光発電設備５００の発電量データをもとにして日照時間を算出しエネルギー管理を行うので、日照時間等のデータを外部から取得する必要がなく、測定場所によるずれもなくその場所つまり現地での値を取得できる。また、太陽光発電設備５００の発電量データをもとにして算出された日照時間データ等から供給水量を算出し、その供給水量から必要な電力量を求めることができるので、供給水量に対応したエネルギー管理を行うことができる。
【００１４】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２におけるエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２において、実施の形態１と同一の符号については、実施の形態１と同一の構成であるので説明を省略する。図６に示すように、実施の形態２においては、実施の形態１のエネルギー管理システム１のＥＭＳ装置２００に給水人口データベース２７０をさらに備えている。また、給水量算出処理２３０は、給水人口データベース２７０と接続されている。
実施の形態１では、太陽光発電データベース２１０に蓄積された日射量、日照時間と、プラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の給水量１１１のデータをもとに、給水量算出処理２３０において必要となる供給水量を算出していたが、実施の形態２では、給水人口データベース２７０のデータも給水量算出処理に利用する。なお、給水人口データベース２７０には、年齢別の人口や世帯数、世帯人数、学校や工場などの数が蓄積されている。また、供給水量における優先順位などの分布情報なども蓄積されている。
このように、給水人口データを用いることで、乳幼児や児童が多いところでは日射量が大きい場合に、洗濯や水浴びで昼間の給水量が多くなり、若者が多いところでは昼間は外出しておりあまり変わらず、洗濯やシャワーで夜間の水量が多くなるなどの生活パターンを考慮して、給水量算出処理２３０において必要な供給水量を算出することができる。
【００１５】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。実施の形態３において、実施の形態１及び実施の形態２と同一の符号については、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成であるので説明を省略する。図７に示すように、実施の形態３においては、実施の形態２のエネルギー管理システム１のＥＭＳ装置２００において、給水量算出処理２３０に夜間処理２３１を備えている。また、夜間処理２３１では、夜間の気象データである夜間情報を有している。
実施の形態１では、太陽光発電データベース２１０に蓄積された日射量、日照時間と、プラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の給水量１１１のデータをもとに、給水量算出処理２３０において必要となる供給水量を算出していたが、実施の形態３では、太陽光発電データベース２１０に蓄積されている昼間の日射量や日照時間をもとに、夜間処理２３１においてヒートアイランド現象や熱帯夜などの夜間情報の影響を付加して、給水量算出処理２３０において必要な供給水量を算出する。
このように、昼間の日射量や日照時間を用いて、夜間に必要な供給水量の算出に用いることで、太陽光発電のデータは昼間しか有効でないと思われがちだが、夜間にも十分活用することができる。
【００１６】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４におけるエネルギー管理システムの詳細な構成を示すブロック図である。図８において、実施の形態１から実施の形態３と同一の符号については、実施の形態１から実施の形態３と同一の構成であるので説明を省略する。図８に示すように、実施の形態４においては、ＥＭＳ装置２００に薬品量算出処理２８０を備えている。また、プラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０には、過去の薬品量１１３のデータを備えている。
なお、水処理用の薬品は、例えば、凝集剤としてＰＡＣ、アルギン酸ソーダ等、ｐＨ調整剤として苛性ソーダ、硫酸、消石灰等、消毒・酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム、液体窒素等である。
【００１７】
実施の形態１では、太陽光発電データベース２１０に蓄積された日射量、日照時間と、プラント監視制御装置１００のプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の給水量１１１のデータから給水量算出処理２３０で算出した必要な供給水量を必要電力量算出処理２４０に利用していたが、実施の形態４では、太陽光発電データベース２１０に蓄積されている昼間の日射量や日照時間と、プラントデータベース１１０に蓄積されている過去の薬品量１１３のデータから、薬品量算出処理２８０にて必要な薬品量を算出し、必要な薬品量も加味して必要電力量算出処理２４０にて必要電力量を算出する。薬品量１１３は、気温等に関係するため、昼間の日射量や日照時間を考慮することは有効である。また、薬品量算出処理２８０で算出した必要薬品量の値は、ＥＭＳインターフェース１３０を通じて制御装置３００に指示され、プラント機器７００を稼働させる。
このように、昼間の日射量や日照時間を用いて、必要な薬品量を算出することにより、薬品の節約にもなる。また、適切な薬品量を使用することにより、水質もよくなり、過剰に機器を運転する必要がなくなるため、必要な電力量を抑えることができる。
【００１８】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５におけるエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。実施の形態５において、実施の形態１から実施の形態４と同一の符号については、実施の形態１から実施の形態４と同一の構成であるので説明を省略する。実施の形態５では図９に示すように、ＥＭＳ装置２００において、必要電力量算出処理２４０に水質処理２４１を備えている。また、プラント監視制御装置１００において、プラントデータベース１１０に過去の水質１１４のデータを備えている。
実施の形態１では、給水量算出処理２３０で算出した必要な供給水量とプラントデータベース１１０に蓄積されている過去の電力量１１２から必要電力量算出処理２４０にて必要電力量を算出していたが、実施の形態５においては、必要電力量算出処理２４０の水質処理２４１において、太陽光発電データベース２１０に蓄積されている昼間の日射量や日照時間と、プラントデータベース１１０に蓄積されている過去の水質１１４のデータから水質を予測して考慮する。そして、プラントデータベース１１０に蓄積されている過去の電力量１１２のデータを加味して、必要電力量算出処理２４０において必要電力量を算出する。取水口でのアオコなどの発生は、気温等に関係するため、昼間の日射量や日照時間を考慮することは有効である。
【００１９】
このように、昼間の日射量や日照時間を用いて、水質を考慮して必要電力量を算出することにより、必要な電力を確保することができ、効率よく機器を動かすことができる。また、水質を予測することで、水質対策も立てやすくなる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  エネルギー管理システム、１００  プラント監視制御装置、１１０  プラントデータベース、２００  ＥＭＳ装置、２１０  太陽光発電データベース、２２０  日照時間変換処理、２３０  給水量算出処理、２４０  必要電力量算出処理、２５０  必要動力計算処理、２６０  電源設備データベース、３００  制御装置、４００  パワーコンディショナー、５００  太陽光発電設備、６００  電源設備、７００  プラント機器
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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