JP2003116219A - 使用電力量制御システムと使用電力量制御方法と使用電力量制御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 - Google Patents
使用電力量制御システムと使用電力量制御方法と使用電力量制御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Info
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Abstract
ントロールを行い、使用環境及び各負荷の機構的な耐久
性に極力影響を与えないようにし、且つ、予め設定した
使用上限電力量を超えないように消費電力を制御して節
電し、最大使用電力量を低減することで基本料金を低減
すること。 【解決手段】 1つの受変電契約対象で複数の負荷を有
する電力設備を稼働させた時に最大の使用電力量よりも
低い電力量に設定し、その設定された低い電力量の範囲
で制御するシステムであって、各負荷の消費電力を時間
帯または一定の時間毎に交互に低く設定し、その低く設
定された消費電力を組み合わせて全体の消費電力の低減
を図るように制御することによって、最大使用電力量を
低減することで基本料金を低減し、従来例の課題を解決
する。
Description
変電契約対象において複数の負荷を有する電力設備の使
用電力量を制御して、消費電力の低減を図る制御システ
ムと制御方法と制御プログラムを記録した記録媒体に関
するものである。
は、基本料金(契約料金)と使用料金の2つからなって
いる。このうち、基本料金は図12のような過去12ヶ
月の使用電力消費が最大の月(図12においては8月)
の値である最大使用電力量7を基準とし算出されてい
る。すなわち、過去12ヶ月の最大使用月の契約電力
を、1ヶ月毎の基本契約電力として電力会社と契約を結
び、その基本契約電力に応じて決められている基本料金
と、使用電力量に応じた使用料金とを支払うようになっ
ている。
の負荷変動として大きく関わっているのは、空調設備の
負荷変動である。よって、使用電力消費が最も大きい月
は、一般的には夏場の暑い時期に空調機等を使用してい
る時間が多くなる8月となる。この夏場の空調機等の使
用により、使用電力消費が大きくなった、ほんの一時
期、他の月より多くの電力を使用したことによって、年
間の基本料金が決定され、残りの11ヶ月にも適用され
ることになる。
力量7の低減により、年間の電力料金の節約効果を目的
とした、使用電力量制御方法、即ちデマンドコントロー
ル方法が考えられ、使用電力量制御システム、即ちデマ
ンドコントロールシステムも提供され、例えば、特許平
10−309037号公報に開示された技術が公知にな
っている。
ロールの仕方として、予め設定した使用上限電力量に対
し、現在までの使用電力量と一定時間後の使用予測電力
量から電力量の削減率を決定し、その電力量の削減率に
対応した複数の負荷の運転制御パターンに従って、各負
荷、例えば空調機や空調機の室外機を一定時間における
電源のオン/オフ運転をすることによって制御してい
る。
ようなデマンドコントロールによって、例えば空調機を
一定時間において電源のオン/オフ、即ち、運転の遮断
を行って運転制御することによる、空調機の停止に伴っ
て、室内の温度上昇が急激に起こり、そのために運転停
止期間中は、室内の設定温度を保証できないことや、室
内温度が急激に上昇しているため、空調機再始動時には
起動電力がデマンド値を超えてしまうことがある。
機の室外機のみを一定時間運転停止した場合にも起こ
り、空調機の室外機のみを停止している状態では、空調
機は送風の状態を維持しているが、冷房の状態ではない
ため、室内の温度上昇としては、空調機を停止している
場合と同様のことが言えるのである。
として激しく感じられ、このような状況は建物の中にい
る人にとって非常に悪い環境となり、不快と感じられる
こととなる。また、空調機以外にも、送風機や換気設備
をデマンドコントロールした場合、送風機や換気設備の
停止に伴い、室内温度ばかりでなく、酸素濃度や炭酸ガ
ス濃度にも影響を与えることがある。
各負荷を電源のオン/オフによるデマンドコントロール
することで、電源のオン/オフが頻繁に繰り返され、各
負荷における電源のオン/オフの切り換え回数が増加す
ることになり、各負荷の機構的な耐久性の面においても
問題が起こることになる。
デマンドコントロールを行い、使用環境及び各負荷の機
構的な耐久性に極力影響を与えないようにし、且つ、予
め設定した使用上限電力量を超えないように消費電力を
制御して節電し、最大使用電力量を低減することで基本
料金を低減するという課題を有する。
解決する具体的手段として本発明に係わる第1の発明
は、1つの受変電契約対象で複数の負荷を有する電力設
備を稼働させた時に最大の使用電力量よりも低い電力量
に設定し、その設定された低い電力量の範囲で制御する
システムであって、各負荷の消費電力を時間帯または一
定の時間毎に交互に低く設定し、その低く設定された消
費電力を組み合わせて全体の消費電力の低減を図るよう
に制御することを特徴とする使用電力量制御システムを
提供するものである。
く設定した消費電力は、各負荷の出力容量の90%以下
になることを付加的な要件として含むものである。
約対象で複数の負荷を有する電力設備を稼働させた時に
最大の使用電力量よりも低い電力量に設定し、その設定
された低い電力量の範囲で制御する方法であって、各負
荷の消費電力を時間帯または一定の時間毎に交互に低く
設定し、その低く設定された消費電力を組み合わせて全
体の消費電力の低減を図るように制御することを特徴と
する使用電力量制御方法を提供するものである。
く設定した消費電力は、各負荷の出力容量の90%以下
になることを付加的な要件として含むものである。
約対象で複数の負荷を有する電力設備を稼働させた時に
最大の使用電力量よりも低い電力量に設定し、その設定
された低い電力量の範囲で制御するプログラムを記憶し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、各負
荷の消費電力を時間帯または一定の時間毎に交互に低く
設定し、その低く設定した消費電力を組み合わせて全体
の消費電力の低減を図るように制御させることを特徴と
するコンピュータに実行させる使用電力量制御プログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提
供するものである。
く設定した消費電力は、各負荷の出力容量の90%以下
になることを付加的な要件として含むものである。
は一定の時間毎に交互に低く設定された供給電力の組み
合わせで稼働する構成を特定なものとすることによっ
て、使用環境及び各負荷の機構的な耐久性に極力影響を
与えることなく、使用電力量を節電することが可能とな
り、最大使用電力量を低減し、電力料金の基本契約料金
を低減させることができるのである。
態に基づいて詳しく説明する。設備として、空調機2等
をもつ受変電契約対象である一般的な建物についての例
を以下に示す。また、一般的に設備されているモーター
6で駆動している機器について、制御装置1からの外部
信号によって電力容量制御11を行っているシステムの
説明図を図1に示す。図1において、空調機2等のモー
ター6は制御装置1によって制御されている。制御装置
1は、各負荷に電力容量制御11の指示を出し、各負荷
における消費電力のコントロールを行っている。
の制御は、複数の負荷を制御装置1等からの外部信号に
よって、例えば、インバータ等の電力容量制御部へ制御
信号を送り、各負荷の出力量、例えば、空調機2におけ
る風量等の調整、若しくは、各負荷が消費する電力を調
整し、負荷であるモーター等の回転数等の調整を時間帯
または一定の時間毎に交互に行うことによって、各負荷
における消費電力の制御を行うものである。
一般的な建物について説明する。この建物において、地
下1階は社員食堂となっており、1〜7階は事務所とな
っているものとする。ただし、2階の東側については電
算室として使用しているものとし、8階は役員室となっ
ているものとする。
る消費電力の大きな機器として、ターボ冷凍機5、空調
機2、送風機3、排風機4の4種類が設備されているも
のとする。
の便宜上30分あたりのものをとして説明を行う。ター
ボ冷凍機5は267.25kW、空調機2は図2の表に
示すようにモーター容量の合計は136kW、送風機3
と排風機4の通常運転状態の合計は図3の表に示すよう
に52kWとする。よって、これらの大きな電力容量を
必要とする機器についてのみ見ると、デマンドのピーク
時については、30分あたりの消費電力の合計は45
5.25kWとなる。
信号によって、本体の冷凍機電流調整における電力制御
装置の設定により、モーター6を電力容量制御11し
て、95%または90%または85%の3パターンを外
部信号により設定変更できるものとする。この電力容量
制御11をした場合の消費電力は、この設定値に比例
し、95%または90%または85%となるものとす
る。
は、制御装置1からの外部信号によって風量を調整し、
電力容量制御11する。空調機2と送風機3及び排風機
4は、例えば、外部信号に伴うインバータ制御運転によ
りモーター6の回転数を80%にて運転を変更できるも
のとする。モーター6の回転数を80%と制御した場合
の消費電力は、図10のように約50%となるものとす
る。また、地下1階の社員食堂の系統については、モー
ター6の回転数を60%又は40%と変更できるものと
し、図10のようにモーター6の回転数を60%と制御
した場合の消費電力は約25%、モーター6の回転数を
40%と制御した場合の消費電力は約10%となる。
機器について、デマンドピーク時の消費電力を15%削
減した場合について説明する。現在、デマンドピーク時
の消費電力の合計が455.25kWであることから、
15%削減としては略68.3kWとなるが、この値を
超えないように余裕分をとり、目標を70kWの削減と
した場合について説明する。一般的にデマンドのピーク
は13時〜18時であることから、この時間帯について
の説明とし、その時間帯における方角による日差しの違
い等も考慮し、複数種類ある運転制御パターンの中から
適切なものを選択して電力容量制御11を行うこととす
る。
を15%の削減率として、西側系統の1階から7階の空
調機2を各負荷を30分に2回の割合で、1回につき4
分17秒間、モーター6の回転数を80%に調整し、電
力容量制御11を行う。この電力容量制御11による3
0分あたりの各負荷の運転状況を図4の表に示す。制御
を行う時間帯としては、方角として西側であるため、1
3時〜15時30分までの間とする。この電力容量制御
11をすることによって低減される、この時間帯におけ
る30分あたりの電力削減量は約7.5kWとなる。
ており、そのため恒温恒湿を維持させる必要があり、こ
の東側2階については空調機2の制御をすることが出来
ないため、1階と3階から7階の空調機2について制御
を行うこととする。東側空調機2は時間帯として15時
30分〜18時の時間において電力容量制御11するこ
ととし、各負荷を30分に2回の割合で、1回につき5
分間、モーター6の回転数を80%に調整し、電力容量
制御11を行う。この電力容量制御11における30分
あたりの各負荷の運転状況を図5の表に示す。このよう
に電力容量制御11することで、15時30分〜18時
における30分あたりの電力削減量は約7.5kWとな
る。
空調機2は13時〜14時の時間帯においてモーター6
の回転数を60%と調整して運転を行い、14時〜18
時の時間帯においてはモーター6の回転数を40%と調
整して運転を行い、電力容量制御11する。この電力容
量制御11における、それぞれの時間帯の30分あたり
の電力削減量は、13時〜14時は約11kW、14時
〜18時は約13.5kWとなる。
時〜18時の時間帯において、各負荷を30分間に2回
の割合で、1回につき5分間、モーター6の回転数を8
0%に調整し、電力容量制御11を行う。この電力容量
制御11における30分あたりの各負荷の運転状況を図
6の表に示す。このように電力容量制御11すること
で、15時〜18時における30分あたりの電力削減量
は約3.6kWとなる。
〜18時の時間帯において、5分間隔にて1台ずつが交
互にモーター6の回転数を80%に調整し、電力容量制
御11を行う。この電力容量制御11による30分あた
りの各トイレの運転状況を図7の表に示す。このように
電力容量制御11することで、30分あたりの電力削減
量は約1.8kWとなる。
ない時間帯について、調理を行っていない事を前提に全
時間において、モーター6の回転数を80%と電力容量
制御11を行う。このように電力容量制御11すること
で、30分あたりの電力削減量は約11kWとなる。
酸ガス濃度に基づき制御時間を決めるが、16時〜18
時の時間帯において、5分間隔でモーター6の回転数を
80%に調整して電力容量制御11を行う繰り返し運転
をする。この電力容量制御11をすることで、16時〜
18時における30分あたりの電力削減量は約11kW
となる。
送風機3及び排風機4の電力削減量での合計における目
標削減電力分に対する不足分をターボ冷凍機5の冷凍機
電流制御により、モーター6を調整する電力容量制御1
1によって削減することとする。空調機2及び送風機3
及び排風機4による、13時〜18時における電力削減
量と、削減目標に対する空調機2及び送風機3及び排風
機4の不足電力分を補うためのターボ冷凍機5の削減量
と、ターボ冷凍機5の制御率を図8の表に示す。このよ
うにターボ冷凍機5を制御し、それぞれの時間帯におい
て目標電力削減量を達成することで、消費電力を低減で
きる。
建物において、各負荷の低く設定された消費電力の組み
合わせを時間帯または一定の時間毎に電力容量制御11
することで、消費電力を低減して節電ができ、最大使用
電力量を低減できる。
について説明する。図9は本発明のフローチャートであ
る。デマンドコントロールシステムは、このフローチャ
ートに従って制御を行う。このフローチャートを実行す
るプログラムは、コンピュータに実行させるプログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納
され、コンピュータ等によって実行される。
電力使用状況を把握し、目標とする使用上限電力量f
1、例えば500kW/h、即ち上記の例を参照して3
0分として考えると250kWを設定する。前記記録媒
体はこれを格納する。また、使用上限電力量の設定後、
運転開始時の電力量削減率f2を設定する。
電力量削減率の設定に従って、前記記録媒体に格納され
ている運転制御パターンを読み出し、この運転制御パタ
ーンに従って各負荷を制御し、運転f3する。
時から各負荷での消費電力を監視する。システムは、各
負荷での消費電力の監視結果より、現在の使用電力量を
演算f7する。
て、一定時間、例えば30分後の使用予測電力量を演算
f8する。そして、使用予測電力量の演算結果と予め設
定した使用上限電力量を比較f9して、電力量の削減率
を決定する。即ち、使用予測電力量の演算結果が、使用
上限電力量を超えない場合は、現在の削減率を継続し運
転f14を行い、また、使用上限電力量を超える場合に
は、削減率の増加を指示f10する。
5%以下の場合、システムは、その削減率における運転
制御パターンを前記記録媒体から読み出し、この運転制
御パターンに従って各負荷を制御し、運転f3を行う。
らの処理、即ち、現在使用電力量を演算f7し、現在使
用電力量の演算結果より使用予測電力量を演算f8し、
使用予測電力量の演算結果と予め設定した使用上限電力
量を比較f9して削減率のコントロールを行い、その削
減率による各負荷のコントロールを行う処理を繰り返
す。
合は、警報発報f12を行い、空調以外に電力を使用し
ているかの注意を促し、警報を出しながら更なる削減f
13を行って運転を継続する。
よって、ピーク自体を出さないように各負荷を細かくデ
マンドコントロールすることで、使用上限電力量に対す
る使用電力量をコントロールし、最大使用電力量の低減
を行うことで、図11のように低減された電力で基本契
約料金が設定できるようになる。
が15%以下のものについて説明したが、削減率を10
%以下にしても本発明を実施することができる。
に係わる使用電力量制御システムによって、設定した使
用上限電力量を目標として使用電力量を削減することが
可能となり、それにより最大使用電力量を削減すること
で、電力料金の基本契約料金を低減できる。また、使用
電力量が削減されることで、使用料金自体の低減もでき
る。
になってから制御するのではなく、ピークを出さないよ
うに最初から制御システムによる制御を行い、各負荷を
使用電力量の削減率によって細かくコントロールする事
で、ピーク時に制御が偏らないようにすることによっ
て、なめらかな制御が可能となる。
方法においても、設定した使用上限電力量を目標として
使用電力量を削減することが可能となり、それにより最
大使用電力量を削減することで、電力料金の基本契約料
金を低減できる。また、使用電力量が削減されること
で、使用料金自体の低減もできる。
うになってから制御するのではなく、ピークを出さない
ように最初から制御方法による制御を行い、各負荷を使
用電力量の削減率によって細かくコントロールする事
で、ピーク時に制御が偏らないようにすることによっ
て、なめらかな制御が可能となる。
制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
記録媒体を使用することにおいても、設定した使用上限
電力量を目標として使用電力量を削減することが可能と
なり、それにより最大使用電力量を削減することで、電
力料金の基本契約料金を低減できる。また、使用電力量
が削減されることで、使用料金自体の低減もできる。
うになってから制御するのではなく、ピークを出さない
ように最初から制御プログラムによる制御を行い、各負
荷を使用電力量の削減率によって細かくコントロールす
る事で、ピーク時に制御が偏らないようにすることによ
って、なめらかな制御が可能となる。
も、使用者に不快感を与えることなく、また、各負荷の
機構的な耐久性にも極力影響を与えることなく、使用料
金と基本契約料金の両方を低減ができるという優れた効
果を奏するものである。
た、制御装置からの外部信号によって制御を行っている
システムの簡単な説明図である。
ーターの電力容量である。なお、記載の例として、便宜
上30分単位としていることから、モーターの容量につ
いても、説明中の便宜のため、1時間あたりの消費電力
ではなく、30分あたりの消費電力としたものである。
モーターの電力容量である。なお、図3と同様に、説明
中の便宜のため、1時間あたりの消費電力ではなく、3
0分あたりの消費電力としたものである。
電力量に対する使用電力量の削減率15%時における西
側空調機の80%運転時の時間帯を示す図である。図に
おいて、80%運転時以外の時間帯は、100%運転の
状態を示す。
電力量に対する使用電力量の削減率15%時における東
側空調機の80%運転時の時間帯を示す図である。図に
おいて、80%運転時以外の時間帯は、100%運転の
状態を示す。
電力量に対する使用電力量の削減率15%時における8
階空調機の80%運転時の時間帯を示す図である。図に
おいて、80%運転時以外の時間帯は、100%運転の
状態を示す。
電力量に対する使用電力量の削減率15%時におけるト
イレ排風機の80%運転時の時間帯を示す図である。図
において、80%運転時以外の時間帯は、100%運転
の状態を示す。
電力量に対する使用電力量の削減率15%時における空
調機及び送風機及び排風機による電力削減量と、電力削
減目標に対する空調機及び送風機及び排風機の不足電力
分を補うためのターボ冷凍機の削減量と、ターボ冷凍機
の制御率を示す図である。
フローチャートである。
て、そのモーターの回転数と消費電力の関係を示す説明
図である。
の推移に対し、本発明を実施した場合における削減電力
目標に対する最大使用電力量の削減状態を示す説明図で
ある。
の推移を示した図である。
量 9 本発明を実施して低減された電力での基本料金設定
電力量 10 本発明実施において低減された最大使用電力量の
減少量 11 電力容量制御
Claims (6)
- 【請求項1】 1つの受変電契約対象で複数の負荷を有
する電力設備を稼働させた時に最大の使用電力量よりも
低い電力量に設定し、その設定された低い電力量の範囲
で制御するシステムであって、 各負荷の消費電力を時間帯または一定の時間毎に交互に
低く設定し、その低く設定された消費電力を組み合わせ
て全体の消費電力の低減を図るように制御することを特
徴とする使用電力量制御システム。 - 【請求項2】 前記各負荷の低く設定した消費電力は、 各負荷の出力容量の90%以下になることを特徴とする
請求項1に記載の使用電力量制御システム。 - 【請求項3】 1つの受変電契約対象で複数の負荷を有
する電力設備を稼働させた時に最大の使用電力量よりも
低い電力量に設定し、その設定された低い電力量の範囲
で制御する方法であって、 各負荷の消費電力を時間帯または一定の時間毎に交互に
低く設定し、その低く設定された消費電力を組み合わせ
て全体の消費電力の低減を図るように制御することを特
徴とする使用電力量制御方法。 - 【請求項4】 前記各負荷の低く設定した消費電力は、 各負荷の出力容量の90%以下になることを特徴とする
請求項3に記載の使用電力量制御方法。 - 【請求項5】 1つの受変電契約対象で複数の負荷を有
する電力設備を稼働させた時に最大の使用電力量よりも
低い電力量に設定し、その設定された低い電力量の範囲
で制御するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体であって、 各負荷の消費電力を時間帯または一定の時間毎に交互に
低く設定し、その低く設定した消費電力を組み合わせて
全体の消費電力の低減を図るように制御させることを特
徴とするコンピュータに実行させる使用電力量制御プロ
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6】 前記各負荷の低く設定した消費電力は、 各負荷の出力容量の90%以下になることを特徴とする
請求項5に記載のコンピュータに実行させる使用電力量
制御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。
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