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JP2009192120A - Operation method of hot water storage type hot water supply system - Google Patents

Operation method of hot water storage type hot water supply system Download PDF

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JP2009192120A JP2008032439A JP2008032439A JP2009192120A JP 2009192120 A JP2009192120 A JP 2009192120A JP 2008032439 A JP2008032439 A JP 2008032439A JP 2008032439 A JP2008032439 A JP 2008032439A JP 2009192120 A JP2009192120 A JP 2009192120A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a user to simply select the priority control for preventing an excess over the maximum demand electric power or runout of hot water in real time in an operation method of a hot water storage type hot water supply system having a water heater taking electric power as a heat source. <P>SOLUTION: This operation method of the hot water storage type hot water supply system includes: a step S1 of detecting a margin α<SB>0</SB>of user input; a step S4 of setting a demand time limit; a step S5 of calculating the average electric power; a step S6 of time sharing the demand time limit; a step S9 of estimating the maximum demand electric power in each division time; a step S10 of comparing the margin electric power value αPp with a target demand Pmax; and steps S11, S12 of controlling a heat pump based on the comparison result. Therefore, the user can control the stop and operation time of the heat pump by the input of the margin α<SB>0</SB>and simply select the priority control for preventing an excess over the maximum demand electric power or runout of hot water in real time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、契約電力管理する施設において、電力を熱源とした給湯機を備えた貯湯式給湯システムの運転方法に関するものである。   The present invention relates to a method for operating a hot water storage type hot water supply system including a hot water heater using electric power as a heat source in a facility for managing contract power.

従来から、電力の契約形態は多岐にわたるが、概ね50kW以上の電気容量を要する施設においては高圧受電を行う必要がある。この高圧受電における契約電力は、当月を含む過去1年間の各月の最大需要電力のうちで最も大きい値として算出される。ここで、最大需要電力とは、このデマンド時限の30分毎に計量された施設での全使用電力のうち月間で最も大きい値となる。従って、一度使用電力の最大値が更新されてしまうと以後、使用電力値が最大値を下回っても最低1年間はその基本料金が継続されることとなる。従って、基本料金の低減には、この最大需要電力を超過しないように使用電力を抑えることが必要とされる。このため、従来の給湯機等を含む施設のデマンド制御装置においては、デマンド時限内の電力値(デマンド値)を予測し、この予測デマンド値が最大値の目標デマンドを超えないように運転制御されていた。   Conventionally, there are various types of power contracts, but it is necessary to receive high-voltage power in facilities that require an electric capacity of approximately 50 kW or more. The contract power in this high voltage power reception is calculated as the largest value among the maximum demand power in each month in the past year including the current month. Here, the maximum demand power is the largest value in a month among all the power used in the facility measured every 30 minutes of the demand time limit. Accordingly, once the maximum value of the used power is updated, the basic charge is continued for at least one year even if the used power value falls below the maximum value. Therefore, to reduce the basic charge, it is necessary to suppress the power consumption so as not to exceed the maximum demand power. For this reason, in a demand control device for a facility including a conventional hot water heater or the like, the power value (demand value) within the demand time period is predicted, and the operation is controlled so that the predicted demand value does not exceed the maximum target demand. It was.

このようなデマンド制御装置として、電気温水器等の蓄熱負荷以外の負荷の使用電力の予測値と、予め設定された目標電力と、蓄熱負荷の要求使用電力量とに基いて、蓄熱負荷の運転を総使用電力が目標電力を超過しないように、所定時間帯内にスケジューリングされた制御内容に基いて蓄熱負荷を制御するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As such a demand control device, based on the predicted value of power used for loads other than the heat storage load such as an electric water heater, the preset target power, and the required power consumption of the heat storage load, the operation of the heat storage load In order to prevent the total power used from exceeding the target power, a heat storage load is controlled based on the control content scheduled within a predetermined time zone (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、上記特許文献1に示されるような技術においては、要求使用電力量に基いて予めスケジューリングされた時間帯内でしか蓄熱負荷を制御できないので、蓄熱負荷による電力制御をリアルタイムで行うことができないと共に、ユーザの要望に応じて、最大需要電力の超過を防止する優先制御や、給湯機の湯切れを防止する優先制御等、最大需要電力超過と湯切れの優先制御を変更する運転制御の設定を簡単に行うことができなかった。このため、ユーザは、例えば、湯切れが発生してもよい代わりに電気代を抑えたい場合や、湯切れを短時間でも起こすことを回避したい場合などに、必要な運転制御を臨機応変に行うことが困難であった。   However, in the technique as disclosed in Patent Document 1, since the heat storage load can be controlled only within a time period scheduled in advance based on the required power consumption, power control using the heat storage load cannot be performed in real time. In addition, according to the user's request, setting of operation control to change the maximum demand power excess and hot water priority control, such as priority control to prevent excess of the maximum demand power and priority control to prevent hot water out of the water heater Couldn't be done easily. For this reason, for example, when the user wants to reduce the electricity bill instead of when the hot water may occur, or when he wants to avoid causing the hot water to run even in a short time, the user performs necessary operation control flexibly. It was difficult.

特開平9−9502号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-9502

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電力を熱源とした給湯機を電力負荷として含む施設の契約電力の管理において、施設の使用状況に応じて、最大需要電力の超過阻止のためや、給湯機の湯切れ阻止のための優先制御をユーザがリアルタイムに簡単に選択することができる貯湯式給湯システムの運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problem, and in the management of contract power of a facility that includes a water heater that uses power as a heat source as an electric power load, the maximum demand power is exceeded in accordance with the state of use of the facility. It is an object of the present invention to provide an operation method of a hot water storage type hot water supply system in which a user can easily select priority control for prevention of hot water supply or prevention of hot water supply in real time.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、電気使用開始から1年間の各月の契約電力が、電気使用開始月からその月までの最大需要電力の内、最も大きい値となる契約形態の施設で使用される電力を熱源とした給湯機を有する貯湯式給湯システムの運転方法において、契約単位全体の所定時間毎の平均電力を予測するステップと、前記予測された平均電力値に、前記最大需要電力に対して所定の余裕率を乗じた演算値を求めるステップと、前記演算値が、前記最大需要電力を超えないように給湯機の電力を運転制御するステップと、を備え、前記余裕率の値をユーザの要求に応じて任意に設定できるようにしたものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is the contract form in which the contract power in each month for one year from the start of electricity use is the largest value among the maximum demand power from the start of electricity use to that month. In the operation method of the hot water storage hot water supply system having a hot water supply system that uses the electric power used in the facility of the facility as a heat source, the step of predicting the average power per predetermined time of the entire contract unit, the predicted average power value, Obtaining a calculated value obtained by multiplying the maximum demand power by a predetermined margin rate, and controlling the operation of the electric power of the water heater so that the calculated value does not exceed the maximum demand power. The rate value can be arbitrarily set according to the user's request.

請求項1の発明によれば、余裕率の値をユーザの要求に応じて任意に設定できるので、ユーザは施設の使用状況に応じて余裕率の設定を更新でき、余裕率の値を大きく設定することにより給湯機の電力抑制を強めた最大需要電力の超過防止や、余裕率を小さく設定することにより給湯機の電力抑制を弱めた湯切れ防止の優先制御等をリアルタイムに、簡単に選択することができ、利便性が高まる。   According to the first aspect of the present invention, since the margin rate value can be arbitrarily set according to the user's request, the user can update the margin rate setting according to the facility usage status, and set the margin rate value to a large value. Easy selection in real time, such as priority control for preventing overrunning of maximum demand power by strengthening power suppression of hot water heaters, and preventing hot water shortage by weakening power control of water heaters by setting a small margin rate Can improve convenience.

本発明の第1の実施形態に係る貯湯式給湯システムの運転方法ついて図面を参照して説明する。本実施形態の貯湯式給湯システムの運転方法は、契約単位時間として定められた時限毎の平均電力における各月毎の最大需要電力の内、電気使用開始月から当月までの最も大きい値を電気使用開始から1年間の各月の契約電力とする契約形態を取っている施設において、給湯機を含む契約単位全体の所定時間(デマンド時限という)毎の平均電力(デマンドという)を予測し、予測された平均電力(予測デマンド値という)が、契約施設の最大需要電力を超過して最大需要電力の更新に寄与しないように給湯機を定常的に運転制御(デマンド制御という)すると共に、最大需要電力に対して所定の余裕率を乗じた演算値に基いて給湯機の電力を運転制御し、余裕率の値をユーザの要求に応じて任意に設定できるようにしたものである。   An operation method of the hot water storage type hot water supply system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The operation method of the hot water storage type hot water supply system of the present embodiment uses the largest value from the month when electricity is first used to the current month among the maximum demand power for each month in the average power for each time period determined as the contract unit time. In facilities that have a contract form of contract power for each month for one year from the start, the average power (referred to as demand) for each predetermined time (referred to as demand time limit) of the entire contract unit including the water heater is predicted and predicted. In addition, the water heater is regularly operated and controlled (referred to as demand control) so that the average power (referred to as the predicted demand value) does not contribute to the renewal of the maximum demand power by exceeding the maximum demand power of the contract facility. , The power of the water heater is controlled based on a calculated value obtained by multiplying a predetermined margin rate, and the margin rate value can be arbitrarily set according to the user's request.

図1は、本実施形態に適用される貯湯式給湯システムの構成を示す。この貯湯式給湯システムは、電力負荷となる給湯機1と、給湯機1に電力を供給する電源2とを備える。給湯機1は、湯を貯める貯湯タンク4と、この貯湯タンク4に水を温めて給湯する複数のヒートポンプを有するヒートポンプユニット(HPUという)5と、貯湯タンク4及びHPU5等を制御する電子制御ユニット(Electronic control unit:ECUという)6と、別途施設に設けられた電力計測部3で測定された電力値をECU6に有線又は無線により通信する通信部7と、を有する。この電力計測部3は、電源2の消費電力を含め施設における契約単位全体の電力を計測する。   FIG. 1 shows a configuration of a hot water storage type hot water supply system applied to the present embodiment. This hot water storage type hot water supply system includes a water heater 1 serving as an electric power load and a power source 2 for supplying electric power to the water heater 1. The water heater 1 includes a hot water storage tank 4 for storing hot water, a heat pump unit (HPU) 5 having a plurality of heat pumps for warming and supplying hot water to the hot water storage tank 4, and an electronic control unit for controlling the hot water storage tank 4 and the HPU 5 and the like. (Electronic control unit: referred to as ECU) 6 and a communication unit 7 that communicates the power value measured by the power measurement unit 3 separately provided in the facility to the ECU 6 by wire or wirelessly. The power measuring unit 3 measures the power of the entire contract unit in the facility including the power consumption of the power source 2.

ECU6は、給湯システム全体を制御するCPU8と、HPU5を運転制御する運転制御部9と、最大需要電力に対する所定の余裕率αを設定するα設定部10と、貯湯タンク4の湯切れを検出する湯切れ検出部11と、電力測定時間等の複数のタイマ(I、II、III、IV)を有するタイマ部12と、ECU6をリモートコントロールするリモコン13と、ユーザに使用電力状態、湯切れ状態に応じて警告等を発する警告発生部14とを有する。α設定部10は、ユーザが余裕率のα値を任意に設定できるようになっており、このα値の設定は、例えば、タッチパネルを備えた液晶ディスプレイに手動でα値を入力することや、予め液晶ディスプレイに所定のα値を表示して希望するα値を選択することや、又はリモコン13を用いてα値を入力、又は選択すること等により行うことができる。また、警告発生部14は、種々の警告を発生し、例えば、電力計測部3で測定された電力値が最大需要電力値に近付いてきたときや、湯切れ検出部11で検出される貯湯タンク4の湯切れ状態に基いて、ユーザに点滅ランプ表示又は音声等で警告を発する。   The ECU 6 detects a CPU 8 that controls the entire hot water supply system, an operation control unit 9 that controls the operation of the HPU 5, an α setting unit 10 that sets a predetermined margin rate α for the maximum demand power, and a hot water tank 4 that runs out of water. Hot water outage detection unit 11, timer unit 12 having a plurality of timers (I, II, III, IV) such as power measurement time, remote controller 13 for remote control of ECU 6, and power consumption state and hot water out state for the user And a warning generation unit 14 that issues a warning or the like accordingly. The α setting unit 10 is configured so that the user can arbitrarily set the α value of the margin ratio. For example, the α value can be set by manually inputting the α value on a liquid crystal display equipped with a touch panel, This can be done by displaying a predetermined α value on the liquid crystal display in advance and selecting the desired α value, or inputting or selecting the α value using the remote controller 13. The warning generation unit 14 generates various warnings. For example, when the power value measured by the power measurement unit 3 approaches the maximum demand power value, or when the hot water storage tank 11 is detected by the hot water detection unit 11 On the basis of the hot water running condition of 4, the user is warned with a blinking lamp display or voice.

また、貯湯タンク4とHPU5は、水や湯を供給するためのパイプラインとして温度の低い水を通す配管20(2重線)と、熱い湯を通す配管21、22、23、24(黒い太線)とを備える。この配管20は、水の流れを迂回さすバイパス弁25と供給水を止める止水弁26を有し、配管21は、部分的に湯を放出する逃し弁27と温度調節用の温調弁28を有し、配管22は、水圧(又は湯圧)減圧用の減圧弁29と止水弁26を備える。配管23、24は、貯湯タンク4からの高温湯(〜90℃)と温調弁28で温度調整された設定温湯を各配管の先端部に設けられた湯栓30及び混合栓31に配給湯し、各栓から高温の湯及び温度調整された湯がそれぞれ出力される。また、貯湯タンク4の湯の出口側と水の入口側には、湯の温度を測る温度センサ32と、水量を測る流量カウンタ33をそれぞれ備えている。この温度センサ32は、湯切れ検出部11に接続され、湯切れ検出部11は、この貯湯タンク4上部の温度センサ32により、湯切れを検出する。ここで、湯切れとは、貯湯タンク4内の湯の温度が低下し、湯が水の状態になっていることをいう。   Further, the hot water storage tank 4 and the HPU 5 are pipes 20 (double wires) for passing water having a low temperature and pipelines 21, 22, 23, 24 (black thick lines) for passing hot water as pipelines for supplying water and hot water. ). This pipe 20 has a bypass valve 25 that bypasses the flow of water and a water stop valve 26 that stops supply water, and the pipe 21 has a relief valve 27 that partially discharges hot water and a temperature control valve 28 for temperature adjustment. The pipe 22 includes a pressure reducing valve 29 and a water stop valve 26 for reducing the water pressure (or hot water pressure). The pipes 23 and 24 supply hot water (up to 90 ° C.) from the hot water storage tank 4 and set hot water whose temperature is adjusted by the temperature control valve 28 to the hot water tap 30 and the mixing tap 31 provided at the end of each pipe. Then, hot water and temperature-controlled hot water are respectively output from each plug. A hot water outlet side and a water inlet side of the hot water storage tank 4 are respectively provided with a temperature sensor 32 for measuring the temperature of the hot water and a flow rate counter 33 for measuring the amount of water. The temperature sensor 32 is connected to the hot water detection unit 11, and the hot water detection unit 11 detects the hot water using the temperature sensor 32 at the upper part of the hot water storage tank 4. Here, the hot water out means that the temperature of the hot water in the hot water storage tank 4 is lowered and the hot water is in a water state.

上記構成の貯湯式給湯システムの運転においては、予めユーザが最大需要電力に対する余裕率αを設定し、この余裕率αの設定後、大きく分けて次の3段階で給湯機1を運転制御する。第1段階においては、先ず、デマンド時限(一般には30分とされる)更新直後から平均電力を一定の時間間隔Ts(分)毎に算出し、第2段階は、平均電力算出時点で、デマンド時限内に消費可能な給湯機1の電力値を算出し、第3段階において、その時点における予測デマンド値Ppが、契約電力の最大需要電力(過去1年間の最大電力値(30分平均))であるで目標デマンドPmaxに余裕率αを掛けた値を超えた場合に運転を時間間隔Ts(分)の間、停止するものである。   In the operation of the hot water storage type hot water supply system having the above-described configuration, the user sets a margin rate α for the maximum demand power in advance, and after setting the margin rate α, the hot water heater 1 is operated and controlled in the following three stages. In the first stage, first, the average power is calculated at regular time intervals Ts (minutes) immediately after the demand time limit (generally 30 minutes) is updated, and the second stage is the demand time of the average power calculation. The power value of the water heater 1 that can be consumed within the time limit is calculated, and in the third stage, the predicted demand value Pp at that time is the maximum demand power of the contract power (the maximum power value in the past year (30-minute average)) That is, when the target demand Pmax exceeds a value obtained by multiplying the margin rate α, the operation is stopped for the time interval Ts (minutes).

このため、上記電力計測部3は、給湯機1の電力負荷となるHPU5と、施設の他の電力負荷を含む施設の契約単位全体の使用電力を測定する。また、その測定された電力値は通信部7からECU6のCPU8に伝達される。CPU8は、この電力値から平均電力を求める時間単位を、契約単位時間のデマンド時限T1(30分)とし、このデマンド時限T1毎に平均電力(デマンド)を算出する。また、CPU8は、このデマンド時限T1をさらに細かく分割した所定の時間間隔Ts(ここでは、T1を6分割して5分間とする)毎に、更新から現時点までの平均電力Paveを求める。この分割した時間間隔Tsは、HPU5の運転、停止を判断する時間間隔である。また、冷媒を余熱する時間を必要とするHPU5においては、通常運転開始から出湯開始までに数分を要する場合を考え、この時間間隔Tsを5分に選んでいる。   For this reason, the power measuring unit 3 measures the power consumption of the entire contract unit of the facility including the HPU 5 serving as the power load of the water heater 1 and other power loads of the facility. The measured power value is transmitted from the communication unit 7 to the CPU 8 of the ECU 6. The CPU 8 sets the time unit for obtaining the average power from the power value as the demand time period T1 (30 minutes) of the contract unit time, and calculates the average power (demand) for each demand time period T1. Further, the CPU 8 obtains the average power Pave from the update to the present time at every predetermined time interval Ts obtained by further dividing the demand time period T1 (here, T1 is divided into 6 for 5 minutes). This divided time interval Ts is a time interval for determining whether the HPU 5 is operating or stopped. Further, in the HPU 5 that requires time for preheating the refrigerant, the time interval Ts is selected to be 5 minutes in consideration of the case where several minutes are required from the start of normal operation to the start of hot water.

また、CPU8は、タイマ部12において、電力値更新からの経過時間t1を測るタイマIと、時間間隔Tsを計るタイマIIを制御し、デマンド時限T1(30分)内の施設の最大需要予測電力(Ppという)(予測デマンド値という)をTs時間毎に予測する。そのため、先ず、平均電力Paveの算出時点において、デマンド時限内の残り時間で消費可能な給湯機1の電力値を算出する。この給湯機1の消費電力は、電力使用量の大きいHPU5の使用電力で略決まる。このHPU5の使用電力のデマンド時限T1の現時点t1からの残りの時間(30−t1)における需要予測電力を、Ph(30−t1)/30として求める。ここで、Phは、HPU5に使用する全ヒートポンプのデマンド時限当りの消費電力で決まり、HPU5のデマンド時限(30分)当たりの最大予測消費電力としている。   Further, the CPU 8 controls the timer I that measures the elapsed time t1 since the power value update and the timer II that measures the time interval Ts in the timer unit 12, and the maximum demand predicted power of the facility within the demand time limit T1 (30 minutes). (Pp) (predicted demand value) is predicted every Ts time. Therefore, first, at the time of calculating the average power Pave, the power value of the water heater 1 that can be consumed in the remaining time within the demand time limit is calculated. The power consumption of the water heater 1 is substantially determined by the power consumed by the HPU 5 that uses a large amount of power. The demand predicted power for the remaining time (30-t1) from the current time t1 of the demand time period T1 of the power used by the HPU 5 is obtained as Ph (30-t1) / 30. Here, Ph is determined by the power consumption per demand time period of all heat pumps used in the HPU 5, and is the maximum predicted power consumption per demand time period (30 minutes) of the HPU 5.

次に、施設の契約単位全体のデマンド時限における予測デマンド値Ppを求める。この予測デマンド値Ppは、デマンド時限更新後の現時点t1の平均電力PaveにHPU5のデマンド時限の残り時間で消費される需要予測電力のPh(30−t1)/30を加えたものとする。これにより、予測デマンド値Ppは、次式のようになる。
(数1)
Pp=Pave+Ph(30−t1)/30 …(1)
Next, the predicted demand value Pp in the demand time period of the entire contract unit of the facility is obtained. The predicted demand value Pp is obtained by adding the demand predicted power Ph (30-t1) / 30 consumed in the remaining time of the demand time limit of the HPU 5 to the average power Pave at the current time t1 after the demand time period update. As a result, the predicted demand value Pp becomes as follows.
(Equation 1)
Pp = Pave + Ph (30−t1) / 30 (1)

このように、この予測デマンド値Ppは、平均電力PaveとHPU5の需要予測電力Ph(30−t1)/30により簡単に求めることができる。また、CPU8は、契約電力となる予測デマンド値Ppの過去1年間の最大需要電力(30分平均値)Pmax[kW](目標デマンドという)をα倍した値のαPmaxと比較し、この予測デマンド値PpがαPmaxを超えないように運転制御部9を制御し、運転制御部9がHPU5のオン、オフの切り替えを行って、給湯機1を運転制御する。   Thus, the predicted demand value Pp can be easily obtained from the average power Pave and the demand predicted power Ph (30-t1) / 30 of the HPU 5. Further, the CPU 8 compares the predicted demand value Pp, which is the contract power, with αPmax which is a value obtained by multiplying the maximum demand power (30-minute average value) Pmax [kW] (referred to as target demand) in the past year by α. The operation control unit 9 is controlled so that the value Pp does not exceed αPmax, and the operation control unit 9 switches the HPU 5 on and off to control the operation of the water heater 1.

このように、本実施形態の貯湯式給湯システムの運転方法は、デマンド時限(30分)毎の最大需要電力を予測し、この予測値が目標デマンドPmaxのα倍を超過しないように給湯機1の電力負荷であるHPU5の運転を制御する。即ち、契約単位の所定時間毎の予測される平均電力値に、契約電力となる最大需要電力(目標デマンド)に対して所定の余裕率αを乗じた演算値に基いて給湯機の電力を運転制御するものである。以下、この貯湯式給湯システムの運転方法について、図2のフローチャートを参照して説明する。   As described above, the operation method of the hot water storage type hot water supply system of the present embodiment predicts the maximum demand power for each demand time period (30 minutes), and the hot water heater 1 so that the predicted value does not exceed α times the target demand Pmax. The operation of the HPU 5 that is the power load of the vehicle is controlled. That is, the power of the water heater is operated based on a calculated value obtained by multiplying the predicted average power value for each predetermined time in the contract unit by the predetermined margin rate α with respect to the maximum demand power (target demand) as the contract power. It is something to control. Hereinafter, the operation method of this hot water storage type hot water supply system will be described with reference to the flowchart of FIG.

図2において、先ず、ユーザがα設定部10で所定の余裕率αを入力すると、CPU8は、この入力された余裕率αを検出し(S1)、現在設定されている余裕率αがαであるときは(S2でYES)、余裕率αの値の設定を変えず、現在設定されている余裕率αがαでないときは(S2でNO)、余裕率αの値をαに更新する(S3)。デマンド時限更新後、タイマ部12のタイマIの経過時間t1をゼロに設定し(S4)、電力計測部3の電力値から算出する平均電力Paveをゼロに設定し(S5)、タイマ部12のタイマIIにおいて平均電力Paveを求める時間t2をゼロに設定する(S6)。次に、CPU8は、電力計測部3の電力値に基づく平均電力Paveを算出し(S7)、時間t2がTs未満の場合は(S8でNO)、ステップ7に戻ってTs期間の平均電力Paveの算出を継続し(S7)、時間t2がTsより大きい場合は(S8でYES)、ステップ7で算出した平均電力PaveとHPU5の残りのデマンド時限(30−t1)内における平均電力の需要予測電力Ph(30−t1)/30との和から予測デマンド値Ppを求め(S9)、この予測デマンド値Ppに余裕率αを乗じた演算値Pp×αを余裕電力値として、この余裕電力値αPpを演算で求め、この得られた余裕電力値αPpを目標デマンドのPmaxと比較する(S10)。この比較結果、余裕電力値αPpが目標デマンドのPmaxより大きい場合(判定式Pp×α>Pmax)は(S10でYES)、CPU8は、HPU5の停止指令を発し(S11)、ステップ10でNOの場合は、HPU5の停止指令を解除する(S12)。 In FIG. 2, first, when the user inputs a predetermined margin rate α 0 in the α setting unit 10, the CPU 8 detects the input margin rate α 0 (S1), and the currently set margin rate α is determined. If it is α 0 (YES at S2), the setting of the margin rate α is not changed, and if the currently set margin rate α is not α 0 (NO at S2), the value of the margin rate α is set to α. Update to 0 (S3). After the demand time period update, the elapsed time t1 of the timer I of the timer unit 12 is set to zero (S4), the average power Pave calculated from the power value of the power measuring unit 3 is set to zero (S5), and the timer unit 12 Time t2 for obtaining the average power Pave in the timer II is set to zero (S6). Next, the CPU 8 calculates the average power Pave based on the power value of the power measuring unit 3 (S7), and when the time t2 is less than Ts (NO in S8), the CPU 8 returns to Step 7 and returns to the average power Pave in the Ts period. If the time t2 is larger than Ts (YES in S8), the average power Pave calculated in step 7 and the average power demand prediction within the remaining demand time period (30-t1) of the HPU 5 are calculated. The predicted demand value Pp is obtained from the sum of the electric power Ph (30−t1) / 30 (S9), and the calculated value Pp × α obtained by multiplying the predicted demand value Pp by the margin rate α is used as the margin power value. αPp is obtained by calculation, and the obtained margin power value αPp is compared with Pmax of the target demand (S10). As a result of the comparison, if the marginal power value αPp is larger than Pmax of the target demand (determination formula Pp × α> Pmax) (YES in S10), the CPU 8 issues a stop command for the HPU 5 (S11), and NO in step 10 In the case, the stop command for the HPU 5 is canceled (S12).

そして、時間t1がデマンド時限の30分未満の場合は(S13でNO)、ステップ6に戻り、t2をゼロにリセットし再度、ステップ6からステップ11までを繰り返す。また、ステップ13でYESの場合(デマンド時限の30分が経過したとき)は、ステップS2に戻り、t1をゼロにリセットして、次のデマンド時限における測定に移る。   If the time t1 is less than the demand time limit of 30 minutes (NO in S13), the process returns to step 6, resets t2 to zero, and repeats steps 6 to 11 again. If YES in step 13 (when the demand time period of 30 minutes has elapsed), the process returns to step S2, resets t1 to zero, and proceeds to measurement in the next demand time period.

このとき、判定式Pp×α>Pmaxは、Pp>(Pmax/α)と置き換えられるので、α>1の時は、見かけ上、予測デマンド値Ppに対して、目標デマンドPmaxが等価的に小さく設定されたことになる。従って、予測デマンド値Ppが目標デマンドPmaxを超える前に余裕を持って早めにHPU5を停止することができる。これにより、αを1以上に大きくすればするほど、予測デマンド値Ppが目標デマンドPmaxを超過しないように制御することができる。一方、α<1のときは、Pp<(Pmax/α)となるので、見かけ上、予測デマンド値Ppに対して、目標デマンドPmaxが大きく設定されたことになる。従って、予測デマンド値Ppが目標デマンドPmaxをオーバーし易くなり、このため、HPU5の停止指令の解除が早まるので、HPU5の停止が減少し、湯切れを防止し易くなる。   At this time, the determination formula Pp × α> Pmax is replaced with Pp> (Pmax / α). Therefore, when α> 1, the target demand Pmax is apparently smaller than the predicted demand value Pp. It is set. Therefore, the HPU 5 can be stopped early with a margin before the predicted demand value Pp exceeds the target demand Pmax. Thereby, it is possible to control so that the predicted demand value Pp does not exceed the target demand Pmax as α is increased to 1 or more. On the other hand, when α <1, since Pp <(Pmax / α), the target demand Pmax is apparently set larger than the predicted demand value Pp. Accordingly, the predicted demand value Pp is likely to exceed the target demand Pmax, and therefore, the release of the stop command for the HPU 5 is accelerated, so that the stop of the HPU 5 is reduced and it is easy to prevent hot water shortage.

図3に、上記フローチャートに基くデマンド制御のα>1の場合を例として、デマンド時限30分間における時間間隔Ts(5分)毎の予測デマンド値Ppの変化と制御指令の関係を示す。なお、Phmaxは、前記式1の需要予測電力Ph(30−t1)/30を示す。同図3において、給湯機1は、縦軸上のPpが、Pmaxより低いPmax/αを超えると予測されると、HPU5を停止するように制御される。従って、経過時間t1=5分において、5分〜10分の間における予測デマンド値PpがPmax/αを超えると予測されると、その時点でCPU8は、HPU5の停止命令を発する。また、10分から20分の各5分間において、さらにPpがPmax/αを超えると予測されると、t1が10分〜20分の間においても継続してHPU5が停止される。一方、t1=20分においてが20分〜25分の間にPpがPmax/α以下になると予測されると、その時点でCPU8は、運転指令を発する。さらに、20分〜30分の各5分(Ts)間でもPpがPmax/α以下になると予測されると運転が継続される。   FIG. 3 shows the relationship between the change in the predicted demand value Pp and the control command for each time interval Ts (5 minutes) in the demand time limit of 30 minutes, taking as an example the case of α> 1 in demand control based on the above flowchart. In addition, Phmax shows the demand prediction electric power Ph (30-t1) / 30 of the said Formula 1. In FIG. 3, the water heater 1 is controlled to stop the HPU 5 when it is predicted that Pp on the vertical axis exceeds Pmax / α lower than Pmax. Therefore, if the predicted demand value Pp between 5 minutes and 10 minutes is predicted to exceed Pmax / α at the elapsed time t1 = 5 minutes, the CPU 8 issues a stop command for the HPU 5 at that time. In addition, if it is predicted that Pp exceeds Pmax / α in each of 5 minutes from 10 minutes to 20 minutes, HPU 5 is stopped even if t1 is between 10 minutes and 20 minutes. On the other hand, if it is predicted that Pp will be Pmax / α or less during 20 minutes to 25 minutes at t1 = 20 minutes, the CPU 8 issues an operation command at that time. Furthermore, if it is predicted that Pp will be equal to or less than Pmax / α for 5 minutes (Ts) of 20 to 30 minutes, the operation is continued.

このように、α>1として、余裕電力値αPpを設けた場合は、目標デマンドはPmax/αと低く設定されたことと同じになり、HPU5の停止命令を早めに発し、停止時間を長くなるようにHPU5を制御することができるので、確実に目標デマンドPmaxを超えないようにデマンド制御でき、電気使用料金の増加を抑制することができる。   Thus, when α> 1 and the marginal power value αPp is provided, the target demand is the same as when the target demand is set to a low value of Pmax / α, and the stop command for the HPU 5 is issued early and the stop time is lengthened. Since the HPU 5 can be controlled as described above, demand control can be performed so as not to exceed the target demand Pmax, and an increase in the electricity usage fee can be suppressed.

一方、α<1の場合(図示なし)も、同様に考えることができ、このときは、Pp<(Pmax/α)により、予測平均電力Ppが目標デマンドPmaxを超過する場合も発生するが、HPU5の停止時間を短く、運転時間を長くすることができ、湯切れ時間を低減することができる。   On the other hand, the case of α <1 (not shown) can be considered in the same manner. In this case, the predicted average power Pp may exceed the target demand Pmax due to Pp <(Pmax / α). The stop time of the HPU 5 can be shortened, the operation time can be lengthened, and the hot water run-out time can be reduced.

ここで、余裕率αの値を変化させた場合、デマンド制御について、図4を参照して説明する。図4は、下記の表1に示された外食の店舗Pにおける電力データ及び湯量データを計測し、その結果に基づいて、デマンド制御を行った場合の最大電力(kW)と湯切れ時間(h)のシミュレーション結果を示す。同図のグラフの横軸は余裕率αの値を示し、左右の縦軸はそれぞれ湯切れ時間(h)と最大電力(kW)を示す。なお、湯切れ時間(h)は、13日間に発生する湯切れの時間合計を示す。   Here, when the value of the margin rate α is changed, the demand control will be described with reference to FIG. FIG. 4 measures the power data and hot water amount data in the restaurant P shown in Table 1 below, and based on the results, the maximum power (kW) and hot water run-out time (h ) Shows the simulation results. The horizontal axis of the graph of the figure shows the value of the margin rate α, and the left and right vertical axes show the hot water run-out time (h) and the maximum power (kW), respectively. The hot water run-out time (h) indicates the total hot water run-out time occurring in 13 days.

Figure 2009192120
Figure 2009192120

表1は、店舗Pにおけるヒートポンプの台数、ヒートポンプの消費電力(デマンド時限当り)、貯湯タンクの最大貯湯量、負荷機器の力率、契約電力の電力基本料金単価等の各仕様例を示している。このシミュレーションにおいては、ヒートポンプ台数は事前計算により店舗Pに適当と思われる台数を設定し(ここでは3台)、最大需要電力の目標デマンドPmaxの初期値は0として計算した。なお、基本料金=料金単価×契約電力×〈185−力率〉/100により計算される。   Table 1 shows each specification example such as the number of heat pumps in the store P, the power consumption of the heat pump (per demand time limit), the maximum hot water storage amount of the hot water storage tank, the power factor of the load equipment, and the basic power unit price of the contract power. . In this simulation, the number of heat pumps was calculated by setting an appropriate number for the store P by pre-calculation (here, three), and the initial value of the target demand Pmax of the maximum demand power was calculated as zero. In addition, it is calculated by basic charge = charge unit price × contract power × <185−power factor> / 100.

図4に示されるように、α=0.90〜1.02では、湯切れ時間は0となり、最大電力は約81kWから78.3kWまで変化する。また、α=1.02〜1.10では、湯切れ時間は0から約21時間まで増加し、最大電力は、約77.8kWから77.2kWまで変化する。さらに、α=1.10〜1.20では、湯切れ時間は約21から62時間に増大し、最大電力は、約77.2kWの一定の値に制御され、これにより、αが1.10を越えると最大需要電力Pmax(契約電力)を77kWに抑えることができる。また、αが1.02以上となると、急激に湯切れ時間が長くなり、また、αが1.02以下になると、最大電力の増加が大きくなる。即ち、αの増加と共に、最大電力は小さくなり、湯切れ時間は長くなるので、余裕率αの変化により、最大電力と湯切れ時間を変化させることができる。   As shown in FIG. 4, when α = 0.90 to 1.02, the hot water run-out time is 0, and the maximum power changes from about 81 kW to 78.3 kW. In addition, at α = 1.02 to 1.10, the hot water run-out time increases from 0 to about 21 hours, and the maximum power changes from about 77.8 kW to 77.2 kW. Furthermore, at α = 1.10 to 1.20, the hot water run time increases from about 21 to 62 hours, and the maximum power is controlled to a constant value of about 77.2 kW, so that α is 1.10. Exceeding the maximum demand power Pmax (contract power) can be suppressed to 77 kW. When α is 1.02 or more, the hot water run-out time is abruptly increased, and when α is 1.02 or less, the increase in maximum power is increased. That is, as the value of α increases, the maximum power decreases and the hot water run-out time increases, so that the maximum power and hot water run-out time can be changed by changing the margin rate α.

ここで、例えば、契約電力の最大需要電力を78kWとした場合に、余裕率αの設定を1.02とすると、湯切れ時間は0となると共に、最大需要電力は約77.8kWとなり、契約電力以下に制御することができ、電力料金の超過を抑えることができる。ここでは、このα=1.02を最大需要電力を78kWとした場合の初期の標準設定値とする。この標準設定に対して、最大需要電力を超過しても、湯切れ時間をより確実に抑制したい場合は、α値を、例えば、α=0.98(または、0.98以下)に設定すれば、最大電力は79kWに増大するが、α=1.02のときに比較べて、HPU5の停止時間が減る。これにより、たとえシミュレーションで湯切れ時間が最初に0となるα値が、0.04程度低い方に多少ずれても確実に湯切れを防止することができるようになる。一方、たとえ湯切れ時間が長くなっても、最大需要電力の超過をより確実に抑制したい場合は、例えば、αを1.06(又は1.06以上)に設定すればよい。   Here, for example, when the maximum demand power of the contract power is 78 kW, and the margin rate α is set to 1.02, the hot water run-out time becomes 0 and the maximum demand power becomes about 77.8 kW. It is possible to control to below the electric power, and it is possible to suppress the excess of the electricity charge. Here, α = 1.02 is an initial standard set value when the maximum demand power is 78 kW. In order to more reliably suppress the hot water run-off time even when the maximum demand power is exceeded with respect to this standard setting, the α value is set to α = 0.98 (or 0.98 or less), for example. For example, the maximum power increases to 79 kW, but the stop time of the HPU 5 is reduced as compared to when α = 1.02. As a result, even if the α value at which the hot water run-out time first becomes 0 in the simulation is slightly shifted to the lower side by about 0.04, the hot water run-out can be surely prevented. On the other hand, if it is desired to more reliably suppress the excess of the maximum demand power even if the hot water run-out time becomes longer, for example, α may be set to 1.06 (or 1.06 or more).

従って、ユーザは、施設の電力及び貯湯システムの使用状況に応じて、最大需要電力の超過を優先して防止したい場合や、給湯機の湯切れを優先して防止したい場合等のように、最大需要電力更新と湯切れの許容度が変った場合に、余裕率αの設定を変えることにより、最大需要電力の超過に対して許容できる最大電力の設定、及び給湯機の湯切れに対して許容できる湯切れ時間の設定をユーザの優先度に応じて変更することができる。ここで、α設定部10でユーザがα値を設定する選択メニューの例を、下記の表2に示す。   Therefore, depending on the usage of the facility's power and hot water storage system, the user wants to prevent the maximum demand power from being exceeded, or to prevent the water heater from running out of hot water. When the demand power update and the tolerance of hot water change, change the setting of the margin rate α to allow the setting of the maximum power that can be allowed to exceed the maximum demand power and the hot water supply to run out It is possible to change the setting of the time for running out of hot water according to the priority of the user. Here, an example of a selection menu in which the user sets the α value in the α setting unit 10 is shown in Table 2 below.

Figure 2009192120
Figure 2009192120

表2の選択メニューと余裕率αは、α設定部10で使用される表示パネル等で表示させることができる。表2に示される選択メニューの設定A〜Eは、余裕率αの0.98〜1.06に対応し、選択メニューの設定「切」は、例えば、ユーザが店舗の営業上、湯切れが絶対的に許されない場合などに、最大需要電力を抑制するための電力ピークカット機能を停止させ、HPU5を連続運転させるために設定するためのものである。この選択メニューにおいては、矢印Xのように、設定Bから設定A、及び「切」に行くほど、湯切れ防止機能が強く働き、また、矢印Yのように、設定Bから設定Eに行くほど、電力ピークカット機能が強く働くことを示す。   The selection menu and the margin rate α in Table 2 can be displayed on a display panel or the like used in the α setting unit 10. The selection menu settings A to E shown in Table 2 correspond to a margin ratio α of 0.98 to 1.06, and the selection menu setting “OFF” indicates, for example, that the user runs out of hot water when the store is operating. This is for stopping the power peak cut function for suppressing the maximum demand power and setting the HPU 5 for continuous operation when it is absolutely not allowed. In this selection menu, as the arrow X goes from setting B to setting A and “OFF”, the hot water prevention function works more strongly, and as shown by arrow Y, the setting B goes from setting B to setting E. This shows that the power peak cut function works strongly.

表2では、標準設定値を、α=1.02としたが、これは、前記図4に示されたシミュレーションで予め得られたデータに基き、湯切れが少なく、最大電力が最大需要電力をオーバーしない状態のα値として初期設定したものである。従って、この標準設定値は、シミュレーションにおいて、店舗や施設に使用されるヒートポンプや給湯タンク等の給湯システムの構成や設備の性能仕様によりその計算結果が異なるので、常に固定されるものでなく施設の使用設備等によって異なるものである。例えば、標準設定値をα=1とし、αが1より大きくなるにつれて電力ピークカットを優先とするように選択メニューを設定することもでき、このとき、湯切れ防止優先の場合は、αを1以下に低下させる他に、直ぐに設定を「切」としてもよい。   In Table 2, the standard setting value is α = 1.02. This is based on the data obtained in advance by the simulation shown in FIG. This is initially set as the α value in a state where it does not exceed. Therefore, this standard set value is not always fixed in the simulation because the calculation results differ depending on the configuration of the hot water system such as heat pumps and hot water tanks used in stores and facilities and the performance specifications of the equipment. It depends on the equipment used. For example, it is possible to set the selection menu so that the standard set value is α = 1 and priority is given to the power peak cut as α becomes larger than 1. At this time, α is set to 1 in the case of hot water prevention priority. In addition to reducing to the following, the setting may be immediately set to “OFF”.

また、αの値は、多段的でなくても、連続的に設定することもできる。従って、α値をユーザの要求に応じて任意に設定することができるので、ユーザは必要な設定の優先順位に対応して、自由に運転制御することができる。また、このα値は、給湯システムが運転稼動中においても、例えば、警告発生部14で、湯切れや最大電力オーバーに対するなどの警告が発せられたとき、また、店舗の営業上どうしても湯切れを防止したい場合や、経済上最大需要電力のオーバーを阻止したい場合などに、臨機応変にその設定をリアルタイムに変えることができる。   Further, the value of α can be set continuously even if it is not multistage. Therefore, since the α value can be arbitrarily set according to the user's request, the user can freely control the operation according to the priority order of the necessary setting. Further, this α value is used even when the hot water supply system is in operation, for example, when a warning such as running out of hot water or exceeding the maximum power is issued by the warning generating unit 14, or when the hot water supply system runs out of business. If you want to prevent it, or if you want to prevent the maximum demand electricity from being exceeded, you can change the setting in real time.

このように、本実施形態の貯湯式給湯システムの運転方法によれば、余裕率αをユーザの要求に応じて任意に設定できるので、ユーザは施設の使用状況に応じて、余裕率αの設定を更新できる。これにより、余裕率の値を1より大きく設定することにより給湯機の電力抑制を強めて最大需要電力の超過防止を優先する電力超過防止の優先制御や、余裕率αを1より小さく設定することにより給湯機の電力抑制を弱めて湯切れ防止を優先する湯切れ防止の優先制御等、ユーザが必要とする最大需要電力超過と湯切れ時間の設定変更をリアルタイムに、簡単に選択することができ、利便性が高まる。   As described above, according to the operation method of the hot water storage hot water supply system of the present embodiment, the margin rate α can be arbitrarily set according to the user's request, so that the user can set the margin rate α according to the facility usage situation. Can be updated. Accordingly, by setting the margin rate value to be greater than 1, priority control for excess power prevention that prioritizes the prevention of excess of the maximum demand power by strengthening the power suppression of the water heater and setting the margin rate α to be less than 1 This makes it easy to select in real time whether the user needs to exceed the maximum power demand and change the hot water out time, such as priority control for hot water prevention that prioritizes hot water prevention by weakening the power suppression of the water heater. , Convenience increases.

また、本実施形態の貯湯式給湯システムにおいては、給湯機1の貯湯タンク4の貯湯容量が大きいため(ここでは、370L)、瞬時的に停止しても急に湯の温度が低下することはなく給湯機能の動作に影響を与えることが少ない。また、他の稼動状態の電力負荷(例えば、照明機器など)を停止することなく電力制御できるので、電力制御に伴う施設の多くの電力負荷を持つ設備の機能低下を防ぐことができる。従って、施設全体が電力制御による影響を受け難くなることにより、電力制御時の施設の機能の低下を抑えて、かつ最大需要電力の更新を防止、又は湯切れ防止を行うことができる。   Moreover, in the hot water storage type hot water supply system of this embodiment, since the hot water storage capacity of the hot water storage tank 4 of the water heater 1 is large (in this case, 370 L), the temperature of the hot water suddenly decreases even if stopped instantaneously. Without affecting the operation of the hot water supply function. In addition, since power control can be performed without stopping other power loads (for example, lighting devices) in the operating state, it is possible to prevent functional degradation of facilities having many power loads in facilities accompanying power control. Therefore, since it becomes difficult for the entire facility to be affected by the power control, it is possible to suppress the deterioration of the function of the facility during the power control, and to prevent the maximum demand power from being updated or to prevent the hot water from running out.

また、本実施形態のヒートポンプ式の給湯機においては、冷媒を余熱する時間が必要であるため、通常運転開始から出湯開始までに数分を要する場合が多く、高頻度のオン−オフにおいては、出湯に至らずエネルギのみ消費するロスが生じる可能性があるが、本実施形態の電力制御においては、運転停止時間間隔を5分としているので、HPU5のエネルギ効率を高めて利用することができ、電源制御における消費電力の低減が可能となる。   Further, in the heat pump type water heater of the present embodiment, since it takes time to reheat the refrigerant, it often takes several minutes from the start of normal operation to the start of hot water, and in high frequency on-off, There is a possibility that a loss of consuming only energy without leading to hot water may occur, but in the power control of this embodiment, the operation stop time interval is set to 5 minutes, so that the energy efficiency of the HPU 5 can be increased and used. It is possible to reduce power consumption in power control.

また、通信部7を双方向通信とすることにより、電力計測部3をCPU8で制御することもできる。また、施設全体の電力を測定する電力計測部3は、貯湯式給湯システム1自体にあってもよいし、外部に存在してもよい。   Further, the power measurement unit 3 can be controlled by the CPU 8 by making the communication unit 7 bidirectional communication. Moreover, the electric power measurement part 3 which measures the electric power of the whole plant | facility may be in the hot water storage type hot-water supply system 1 itself, and may exist outside.

なお、本発明は、上記実施形態等に限られるものでなく、さらに適宜に変更することができる。例えば、本実施形態の最大電力及び湯切れ時間のシミュレーションでは、αを0.90〜1.20で計算した例を示したが、αの値はこれに限ることはない。また、選択メニューの画面から、シミュレーションに必要なヒートポンプや貯湯タンク等の各仕様データや、契約電力値などを入力できるようにしてもよい。   In addition, this invention is not restricted to the said embodiment etc., Furthermore, it can change suitably. For example, in the simulation of the maximum power and the hot water run time of the present embodiment, an example in which α is calculated from 0.90 to 1.20 is shown, but the value of α is not limited to this. In addition, specification data such as heat pumps and hot water storage tanks necessary for simulation, contract power values, and the like may be input from the selection menu screen.

本発明の実施形態に係る貯湯式給湯システムの運転方法における給湯システムの構成図。The block diagram of the hot water supply system in the operating method of the hot water storage type hot water supply system which concerns on embodiment of this invention. 上記運転方法のフローチャート図。The flowchart figure of the said operating method. 上記運転方法に基くデマンド時限内の予測需要電力の変化と制御指令の関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the change of the predicted demand power within the demand time limit based on the said operation method, and a control command. 上記運転方法に基く店舗における余裕率と最大需要電力及び湯切れ時間の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the margin rate in a store based on the said driving | operation method, the maximum demand electric power, and hot water run-out time.

符号の説明Explanation of symbols

1 給湯機
4 貯湯タンク
5 ヒートポンプユニット
α 余裕率
1 Water Heater 4 Hot Water Storage Tank 5 Heat Pump Unit α Margin

Claims (1)

電気使用開始から1年間の各月の契約電力が、電気使用開始月からその月までの最大需要電力の内、最も大きい値となる契約形態の施設で使用される電力を熱源とした給湯機を有する貯湯式給湯システムの運転方法において、
契約単位全体の所定時間毎の平均電力を予測するステップと、
前記予測された平均電力値に、前記最大需要電力に対して所定の余裕率を乗じた演算値を求めるステップと、
前記演算値が、前記最大需要電力を超えないように給湯機の電力を運転制御するステップと、を備え、
前記余裕率の値をユーザの要求に応じて任意に設定できるようにしたことを特徴とする貯湯式給湯システムの運転方法。
A hot water heater that uses the power used in the facility of the contract form in which the contract power for each month for the year from the start of electricity use is the largest of the maximum demand power from the start of electricity use to that month. In the operation method of the hot water storage type hot water supply system having,
Predicting the average power for a given time for the entire contract unit;
Obtaining a calculated value obtained by multiplying the predicted average power value by a predetermined margin for the maximum demand power;
A step of operating and controlling the power of the water heater so that the calculated value does not exceed the maximum demand power,
A method for operating a hot water storage type hot water supply system, wherein the value of the margin rate can be arbitrarily set according to a user's request.
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