特許 7374774 熱源制御システムおよび熱源制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-27

(45)【発行日】2023-11-07

(54)【発明の名称】熱源制御システムおよび熱源制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/47 20180101AFI20231030BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20231030BHJP

   F24F 11/70 20180101ALI20231030BHJP

   F24F 140/60 20180101ALN20231030BHJP

【ＦＩ】

F24F11/47

F24F11/64

F24F11/70

F24F140:60

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020001492

(22)【出願日】2020-01-08

(65)【公開番号】P2021110487

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】中村 卓司

【審査官】村山 美保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８３０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５２９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１９５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００６３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８９３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／４７

Ｆ２４Ｆ １１／６４

Ｆ２４Ｆ １１／７０

Ｆ２４Ｆ １４０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の熱源機を制御するシステムであって、熱源コントローラーと、中央制御装置とを備え、
前記熱源コントローラーが、
２次側熱負荷の変動に応じて、前記中央制御装置から指示された起動順位に従い、前記熱源機の稼働台数を増減する台数制御部と、
前記中央制御装置から受信した停止指示に基づき、指示された前記熱源機を停止させる停止制御部と、
を有し、
前記中央制御装置が、
前記起動順位の組み合わせを複数含む起動順位テーブルを記憶する記憶部と、
単位時間毎の前記各熱源機の各出力の予定を定めた第１運転計画に基づき前記起動順位テーブルから選択した１の前記組み合わせと、前記第１運転計画に基づき決定した前記停止指示の対象期間とを定めた第２運転計画を作成する第２運転計画作成部と、
前記第２運転計画に基づき前記熱源コントローラーに対して前記起動順位の指示と前記停止指示とを送信する指示送信部と
を有する
熱源制御システム。

【請求項2】

前記第２運転計画作成部は、前記第２運転計画を作成する際に、前記第１運転計画において稼働コストを抑えるよりも消費電力を抑えるように前記出力の設定がなされている期間に対して、前記消費電力がより小さく前記稼働コストがより大きい前記熱源機の前記起動順位が、前記消費電力がより大きく前記稼働コストがより小さい前記熱源機の前記起動順位よりも優先されている前記組み合わせを前記起動順位テーブルから選択する
請求項１に記載の熱源制御システム。

【請求項3】

前記第１運転計画は、前記熱源機以外を含む所定の電力負荷の前記単位時間毎の予測値を含み、
前記第２運転計画作成部は、前記第２運転計画を作成する際に、前記単位時間毎に、前記第１運転計画において、前記消費電力がより小さく前記稼働コストがより大きい前記熱源機（第１熱源機とする）に前記出力の設定が無く、かつ、前記熱源機以外を含む所定の電力負荷の予測値が所定の第１閾値未満で、かつ、前記２次側熱負荷の予測値が所定の第２閾値未満である期間を、前記第１熱源機に対する前記停止指示の対象期間とする
請求項２に記載の熱源制御システム。

【請求項4】

前記第１閾値が目標電力デマンドに対して所定の第１余裕量を有するように設定され、
前記第２閾値が前記第１熱源機以外の前記熱源機の能力に対して所定の第２余裕量を有するように設定されている
請求項３に記載の熱源制御システム。

【請求項5】

複数の熱源機を制御する方法であって、
熱源コントローラーと、中央制御装置とを用いて、
前記熱源コントローラーにおいて、
２次側熱負荷の変動に応じて、前記中央制御装置から指示された起動順位に従い、前記熱源機の稼働台数を増減するステップと、
前記中央制御装置から受信した停止指示に基づき、指示された前記熱源機を停止させるステップと、
前記中央制御装置において、
単位時間毎の前記各熱源機の各出力の予定を定めた第１運転計画に基づき前記起動順位の組み合わせを複数含む起動順位テーブルから選択した１の前記組み合わせと、前記第１運転計画に基づき決定した前記停止指示の対象期間とを定めた第２運転計画を作成するステップと、
前記第２運転計画に基づき前記熱源コントローラーに対して前記起動順位の指示と前記停止指示とを送信するステップと
を含む熱源制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱源制御システムおよび熱源制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空調熱源機、発電機、蓄電池などの設備機器の運転計画を、数理計画法などの最適化手法を用いて最適化し、電力デマンドを目標に押えつつ、システム全体で省エネ・省コスト運転する手法が提案されている（例えば特許文献１）。この手法を用いると３０分や１時間などの単位時間ごとに各機器が定格出力の何％で稼動するのかという最適解が求まる。

【0003】

一方、空調熱源機（以下、熱源機という）は現状、システム保護や性能保全のため熱源コントローラーという自動制御機器が用いられている（例えば特許文献２の「従来技術」の欄）。熱源コントローラーは制御メーカーにより汎用化されており、コスト・システム設計の面で使用が必須化される場合がある。

【0004】

熱源コントローラーの主な機能としては以下のものがある。（１）システム保護：メンテナンス実行中の熱源機、故障熱源機の除外、ローテーションによる運転時間の均一化。（２）性能保全：２次側熱負荷の変動による台数制御（必要な熱源機のみ稼働させるために自動の増減段）、送水温度上昇時に自動増段、戻り温度低下時に自動減段。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５６９６８７７号公報

【文献】特開平８－４２９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した熱源コントローラーは熱源機を台数制御によって運転する。台数制御ではあらかじめ起動順位が決められており、起動順位に従って２次側熱負荷処理に必要な台数が起動される。また、各熱源機の出力は例えば均等割りとなる。また、起動順位は例えば固定で変動しない。この例において、例えば冷水負荷２５０ｋＷ、Ａ機：定格出力１３０ｋＷ、Ｂ機：定格出力１００ｋＷ、Ｃ機：定格出力９０ｋＷ、Ｄ機７０ｋＷ、起動順位Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの場合、Ａ機、Ｂ機、Ｃ機の順に起動され、各機の出力％＝２５０／（１３０＋１００＋９０）＝７８％となり、全機同一割合での出力となってしまう。ここで、出力％は、定格出力に対する出力の割合を表す。これに対し、運転計画の最適解は任意の熱源機が任意の出力で運転する解として求められる。このため、上述した熱源コントローラーでは最適解通りの運転が不可能である。例えば時刻１０：００にＡ機：１３０ｋＷ、Ｂ機：１００ｋＷ、Ｄ機：２０ｋＷ、時刻１０：３０にＢ機：１００ｋＷ、Ｃ機：９０ｋＷ、Ｄ機：６０ｋＷとなるような計画に対して、上述した熱源コントローラーでは対応することができない。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述した熱源コントローラーを用いて、できるだけ最適解に近い運転を行うことができる熱源制御システムおよび熱源制御方法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】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の熱源機を制御するシステムであって、熱源コントローラーと、中央制御装置とを備え、前記熱源コントローラーが、２次側熱負荷の変動に応じて、前記中央制御装置から指示された起動順位に従い、前記熱源機の稼働台数を増減する台数制御部と、前記中央制御装置から受信した停止指示に基づき、指示された前記熱源機を停止させる停止制御部と、を有し、前記中央制御装置が、前記起動順位の組み合わせを複数含む起動順位テーブルを記憶する記憶部と、単位時間毎の前記各熱源機の各出力の予定を定めた第１運転計画に基づき前記起動順位テーブルから選択した１の前記組み合わせと、前記第１運転計画に基づき決定した前記停止指示の対象期間とを定めた第２運転計画を作成する第２運転計画作成部と、前記第２運転計画に基づき前記熱源コントローラーに対して前記起動順位の指示と前記停止指示とを送信する指示送信部と
を有する熱源制御システムである。

【0009】

また、本発明の一態様は、複数の熱源機を制御する方法であって、熱源コントローラーと、中央制御装置とを用いて、前記熱源コントローラーにおいて、２次側熱負荷の変動に応じて、前記中央制御装置から指示された起動順位に従い、前記熱源機の稼働台数を増減するステップと、前記中央制御装置から受信した停止指示に基づき、指示された前記熱源機を停止させるステップと、前記中央制御装置において、単位時間毎の前記各熱源機の各出力の予定を定めた第１運転計画に基づき前記起動順位の組み合わせを複数含む起動順位テーブルから選択した１の前記組み合わせと、前記第１運転計画に基づき決定した前記停止指示の対象期間とを定めた第２運転計画を作成するステップと、前記第２運転計画に基づき前記熱源コントローラーに対して前記起動順位の指示と前記停止指示とを送信するステップとを含む熱源制御方法である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の各態様によれば、単位時間毎の各熱源機の各出力の予定を定めた第１運転計画（例えば最適解）に基づいて設定した起動順位と停止期間に従い、熱源コントローラーが複数の熱源機を制御することになるので、各熱源機をより第１運転計画に近い状態で運転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る空調システムの構成例を示す構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る起動順位テーブルの構成例を示す構成図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る運転計画の例を示す模式図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る運転計画の例を示す模式図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る処理の流れを示す模式図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るシステムの構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る空調システム１００の構成例を示す構成図である。図１に示す空調システム１００は、熱源制御システム１と、第１運転計画作成装置４と、熱源システム５とを備える。熱源制御システム１は、中央制御装置２と、熱源コントローラー３とを備える。熱源システム５は、２次側負荷５１と、熱源機５２と、熱源機５３と、１次ポンプ５４と、１次ポンプ５５と、温度センサ５６と、温度センサ５７と、流量センサ５８と、ヘッダ６１と、ヘッダ６２と、配管６３と、配管６４とを備える。

【0014】

２次側負荷５１は、熱源機５２および熱源機５３に対して熱負荷となる空調機等の複数の機器から構成される。２次側負荷５１へは、熱源機５２および熱源機５３で製造された冷水または温水がヘッダ６１および配管６３を介して供給される。また、２次側負荷５１を通った冷水または温水は、配管６４、ヘッダ６２、および１次ポンプ５４または１次ポンプ５５を介して、熱源機５２または熱源機５３へ戻される。

【0015】

熱源機５２および熱源機５３は、冷凍機、冷温水機、ヒートポンプなどの熱源機（熱源機器）であり、２次側負荷５１に対して配管６３、配管６４等を介して供給される冷水または温水の出口温度を、所定の温度に制御する。また、熱源機５２および熱源機５３は、熱源コントローラー３から送られてくる所定の制御信号に応じて、起動または停止する。

【0016】

なお、本実施形態において、熱源機５２は、電力が主要な動力源である空冷ヒートポンプであるとする。また、熱源機５３は、ガスが主要な動力源であるガス吸収式冷温水機であるとする。また、熱源機５２は、熱源機５３と比較して、消費電力がより大きく稼働コストがより小さい熱源機であるとする。また、熱源機５３は、熱源機５２と比較して、消費電力がより小さく稼働コストがより大きい熱源機であるとする。

【0017】

温度センサ５６は、ヘッダ６１から配管６３を介して２次側熱負荷５１へ送られる冷水または温水の温度（２次側往温度）を検知し、検知した温度を示す信号を熱源コントローラー３に対して出力する。温度センサ５７は、２次側熱負荷５１から配管６４を介してヘッダ６２へ送られる冷水または温水の温度（２次側還温度）を検知し、検知した温度を示す信号を熱源コントローラー３に対して出力する。流量センサ５８は、配管６４に流れる冷水または温水の流量を検知し、検知した流量を示す信号を熱源コントローラー３に対して出力する。

【0018】

１次ポンプ５４は、ヘッダ６２から熱源機５２へ冷水または温水を送水する。１次ポンプ５５は、ヘッダ６２から熱源機５２へ冷水または温水を送水する。１次ポンプ５４と１次ポンプ５５は、熱源コントローラー３から送られてくる所定の制御信号に応じて、起動または停止したり、内部のモータの回転数を制御したりする。

【0019】

熱源コントローラー３は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；プログラマブルロジックコントローラ）等のコンピュータを有する制御装置を用いて構成され、そのコンピュータ、そのコンピュータの周辺装置等からなるハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせで構成される機能的構成として、通信部３１、台数制御部３２、停止制御部３３、および、入出力部３４を備える。

【0020】

通信部３１は、中央制御装置２から、熱源機５２および熱源機５３の起動順位を指示するための信号、熱源機５２および熱源機５３の停止を指示するための停止指示を受信したり、中央制御装置２に対して、熱源システム５で検知された温度、流量等を示すデータを送信したりする。

【0021】

台数制御部３２は、２次側熱負荷の変動に応じて、中央制御装置２から指示された起動順位に従い、熱源機５２および熱源機５３のうちから稼働する台数を増減する。台数制御部３２は、例えば、温度センサ５６が検知した温度と、温度センサ５７が検知した温度と、流量センサ５８が検知した流量とに基づき、起動順位に従い、稼働する熱源機の台数を０、１または２台に変更する。

【0022】

停止制御部３３は、中央制御装置２から受信した停止指示に基づき、停止指示が有効な時間、指示された熱源機５２もしくは熱源機５３または両方を停止させる（起動させない）。

【0023】

入出力部３４は、温度センサ５６から検知した温度を示す信号、温度センサ５７が検知した温度を示す信号、および、流量センサ５８が検知した流量を示す信号を入力するとともに、熱源機５２および熱源機５３に対して起動または停止を指示する所定の制御信号と、１次ポンプ５４および１次ポンプ５５に対して起動もしくは停止または回転数を指示する所定の制御信号を出力する。

【0024】

一方、第１運転計画作成装置４は、サーバー、パーソナルコンピューター等のコンピュータであり、単位時間毎（例えば３０分毎）の熱源機５２および熱源機５３の各出力の予定（予測）を定めた第１運転計画を作成する。第１運転計画作成装置４は、例えば、特許文献１に記載されているように、省エネ、省コストまたは省ＣＯ２（二酸化炭素）を図り、かつ、電力デマンド制約を満たすように、数理計画法などによって、第１運転計画を作成する。各出力の予定値は、その値で運転された場合が最適であるという値であり、運転出力の目標となる値である。なお、第１運転計画は、例えば、単位時間毎の所定の電力負荷の予測値を含んでいてもよい。ここで、所定の電力負荷（電力を消費する装置）は、電力デマンド（契約電力やデマンドリスポンスによる電力抑制）の対象となる電力負荷であり、例えば、熱源機５２および熱源機５３が有する電力負荷、１次ポンプ５４および１次ポンプ５５が有する電力負荷、２次側熱負荷５１が有する電力負荷、２次側熱負荷５１が設置されている施設が備える機器や設備が有する電力負荷を含む。また、所定の電力負荷は、熱源機５２および熱源機５３が有する電力負荷や１次ポンプ５４および１次ポンプ５５が有する電力負荷を含んでいなくてもよい。また、第１運転計画は、例えば、単位時間毎の蓄電設備の充放電予定等を表す電源運転計画等を含んでいてもよい。

【0025】

図３および図４は、本実施形態に係る運転計画の例を示す模式図である。図３と図４は、ある１日分（例えば翌日の０時から翌々日の０時（翌日の２４時）まで）の運転計画（第１運転計画と、後述する第２運転計画および第３運転計画）の例を示す。図３と図４に示す第１運転計画は、３０分ごとの熱源機５２（空冷ヒートポンプ）と熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力（％出力）の予定を定める。図３に示す例では、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力（％出力）の予定は終日０％である。図４に示す例では、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力（％出力）の予定は１０時から１６時の時間、０％より大きい値である。また、図３に示す例と図４に示す例では、０時から４時までと、２３時以降は、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）と熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力（％出力）の予定はどちらも０％である。

【0026】

第１運転計画作成装置４は、例えば、図３および図４に示すような第１運転計画を示すファイルを作成し、作成された第１運転計画を示すファイルは、所定の記録媒体や通信回線を介して、中央制御装置２へ入力される。なお、第１運転計画作成装置４は、例えば、中央制御装置２に含まれる形態で構成されていてもよい。

【0027】

また、中央制御装置２は、サーバー、パーソナルコンピューター等のコンピュータを用いて構成され、そのコンピュータ、そのコンピュータの周辺装置等からなるハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせで構成される機能的構成として、通信部２１、記憶部２２、入力部２３、第２運転計画作成部２４、および、指示送信部２５を備える。

【0028】

通信部２１は、熱源コントローラー３に対して、熱源機５２および熱源機５３の起動順位を指示するための信号と、熱源機５２および熱源機５３の停止を指示するための停止指示を送信したり、熱源コントローラー３から、熱源システム５で検知された温度、流量等を示すデータを受信したりする。

【0029】

記憶部２２は、熱源機５２および熱源機５３の起動順位の組み合わせを複数含む起動順位テーブルを記憶する。図２は、本実施形態に係る起動順位テーブルの構成例を示す構成図である。図２に示す起動順位テーブル２２ａは、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）を起動順位１として熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を起動順位２とする組み合わせ（モード１）と、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）を起動順位２として熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を起動順位１とする組み合わせ（モード２）を含む。なお、起動順位１は、起動順位２より優先して起動されることを意味する。

【0030】

入力部２３は、第１運転計画作成装置４が作成した第１運転計画を示すファイル（データ）を入力する。

【0031】

第２運転計画作成部２４は、単位時間毎の各熱源機５２および５３の各出力の予定を定めた第１運転計画に基づき、起動順位テーブル２２ａから選択した１の組み合わせ（モード１またはモード２）と、第１運転計画に基づき決定した各熱源機５２および５３の停止指示の対象期間とを定めた第２運転計画を作成する。

【0032】

図３および図４に示す例の場合、第２運転計画作成部２４は、第１運転計画において２４時間に熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力の予定が０％でない時間（０％より大きい時間）が含まれているとき（図４のとき）、図２の起動順位テーブル２２ａからモード２（熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）が優先）を選択し、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力の予定が終日、０％のとき（図３のとき）、起動順位テーブル２２ａからモード１（熱源機５２（空冷ヒートポンプ）が優先）を選択する。

【0033】

この場合、第２運転計画作成部２４は、第１運転計画において、２４時間（１日の間）に、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の運転が予定されている時間が含まれている場合、その２４時間が、第１運転計画において稼働コストを抑えるよりも消費電力を抑えるように出力の設定がなされている期間であるとして、消費電力がより小さく稼働コストがより大きい熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の起動順位が、消費電力がより大きく稼働コストがより小さい熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の起動順位よりも優先されている組み合わせ（モード２）を起動順位テーブル２２ａから選択する。他方、第２運転計画作成部２４は、第１運転計画において、２４時間の内に、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の運転が予定されている時間が含まれていない場合、その２４時間が、第１運転計画において消費電力を抑えるよりも稼働コストを抑えるように出力の設定がなされている期間であるとして、消費電力がより大きく稼働コストがより小さい熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の起動順位が、消費電力がより小さく稼働コストがより大きい熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の起動順位よりも優先されている組み合わせ（モード１）を起動順位テーブル２２ａから選択する。本実施形態では、例えば、ガス熱源が動いていた日は、デマンド制約がかかったものと考え、モード２の起動順序を使用し、ガス熱源が動いていない日は空冷ヒートポンプが優先のモード１の起動順序を使用する。

【0034】

また、図３および図４に示す例の場合、第２運転計画作成部２４は、第１運転計画において２４時間のうち熱源機５２（空冷ヒートポンプ）または熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の出力の予定がどちらも０％である時間を、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）と熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の両方に対する停止指示の対象期間であると定める。図３に示す例と図４に示す例では、０時から４時までと、２３時以降が、停止指示の対象期間とされる。この場合、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）と熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）は、４時から２３時まで起動可能となる。図３または図４に示す例の場合、熱源コントローラー３は、４時から２３時まで、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）と熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を、モード１の起動順位の組み合わせ（図３の例）またはモード２の起動順位の組み合わせ（図４の例）で運転（台数制御）する。

【0035】

また、第２運転計画作成部２４は、例えば次のようにして、第２運転計画が含む熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の停止指示の対象期間を修正することができる。以下、修正された第２運転計画を第３運転計画という。第３運転計画は、修正前の第２運転計画に対して、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の起動可能時間をより限定した計画である。第３運転計画では、次の２条件が満たされる場合、停止指示の対象期間（停止期間）を追加する。１つ目の条件は、追加しようとする停止期間が、第１運転計画において熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の運転が予定されている時間に該当しないということである。２つ目の条件は、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を運転しなくても、消費電力の予測値が電力デマンド（消費電力の制限要求）を満足でき、かつ、熱負荷の予測値を満足できることである。これらの条件が満足される時間については、第３運転計画において、修正前の第２運転計画に対して、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の停止指示の対象期間が追加される。なお、起動順位の組み合わせの指示と熱源機５２（空冷ヒートポンプ）に対する停止指示については、第２運転計画と第３運転計画は同一である。

【0036】

図３および図４に示す第３運転計画は、一例として、上記の２つめの条件のうち、「消費電力の予測値が電力デマンド（消費電力の制限要求）を満足でき」るという条件を「電力予測値＜目標デマンドの９０％」とし、「熱負荷の予測値を満足できる」という条件を「熱負荷予測値が熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の能力の９０％未満」であるとして、作成されている。すなわち、図３および図４に示す第３運転計画は、停止期間が、第１運転計画において熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の運転が予定されている時間に該当せず、かつ、電力予測値が目標デマンドの９０％未満であり、かつ、熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の出力の予定値が９０％未満である場合を、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）に対する停止期間の対象期間とすることで作成されている。なお、図３および図４に示す例では、すべての時間で電力予測値は目標デマンドの９０％未満であるとする。図３に示す第３運転計画では、第１運転計画において熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の出力の予定値が９０％以上である１２時００分から１２時３０分を除く時間が、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）に対する停止指示の対象期間とされている。この場合、図３に示す第３運転計画によれば熱源コントローラー３は１２時００分から１２時３０分まで熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を起動することができる。

【0037】

一方、図４に示す例では、第１運転計画において熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の出力の予定値は９０％以上となっていないが、１０時から１６時まで熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）の運転が予定されているので、第３運転計画において、１０時から１６時までを除く時間が、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）に対する停止指示の対象期間とされている。この場合、図４に示す第３運転計画によれば熱源コントローラー３は１０時から１６時まで熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）を起動することができる。

【0038】

以上をいいかえると、第２運転計画作成部２４は、第２運転計画を作成する際に、単位時間毎に、第１運転計画において、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）（＝消費電力がより小さく稼働コストがより大きい熱源機（第１熱源機とする））に出力の設定が無く、かつ、所定の電力負荷の予測値が所定の第１閾値未満、かつ、２次側熱負荷５１の予測値が所定の第２閾値未満である期間を、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）（＝第１熱源機）に対する停止指示の対象期間とすることで第２運転計画を修正する（第３運転計画を作成する）ことができる。ここで、所定の電力負荷は、例えば、熱源機５２が有する電力負荷、１次ポンプ５４が有する電力負荷、２次側熱負荷５１が有する電力負荷、２次側熱負荷５１が設置されている施設が備える機器や設備が有する電力負荷等を含む。所定の電力負荷の予測値は、例えば一部または全部を第１運転計画に含ませることができる。また、熱源機５２が有する電力負荷と１次ポンプ５４が有する電力負荷の予測値については、例えば、第２運転計画に基づいて運転された場合に予測される値としてもよい。ここで、第１閾値が目標電力デマンドに対して所定の第１余裕量を有するように設定され、第２閾値が第１熱源機以外の熱源機の能力に対して所定の第２余裕量を有するように設定することができる。例えば、所定の電力負荷の予測値が所定の第１閾値未満であることは、電力予測値が目標デマンドの９０％未満であることとすることができ、この場合、第１余裕量は目標デマンドの１０％である。また、２次側熱負荷５１の予測値が所定の第２閾値未満であることは、例えば、熱負荷予測値が熱源機５２（空冷ヒートポンプ）の能力（定格）の９０％未満であることとすることができ、この場合、第２余裕量は能力の１０％である。

【0039】

一方、指示送信部２５は、第２運転計画作成部２４が作成した第２運転計画または第３運転計画に基づいて、予定の実行の際に（予定の実行日に）起動順位を指示する信号を通信部２１を介して熱源コントローラー３へ送信するとともに、例えば単位時間毎に熱源機５２および熱源機５３の停止させる（または起動可能とする）停止指示を通信部２１を介して熱源コントローラー３へ送信する。

【0040】

次に、図５を参照して、図１に示す熱源制御システム１と第１運転計画作成装置４の処理の流れについて説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る処理の流れを示す模式図である。図５は、図１に示す熱源制御システム１と第１運転計画作成装置４において、第１運転計画～第３運転計画を作成する処理の流れを示す。

【0041】

図５に示す処理では、まず、第１運転計画作成装置４が、数理計画法で３０分間隔１日分の第１運転計画を作成する（Ｓ１１）。その際、第１運転計画作成装置４は、省エネ、省コストまたは省ＣＯ２を目標とし、電力デマンド制約を満たすように第１運転計画を作成する。

【0042】

次に、第２運転計画作成部２４が、第１運転計画において％出力のある時間は運転するとした第２運転計画を作成する（Ｓ１２）。このとき、第２運転計画作成部２４は、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）が動いていた日は、デマンド制約がかかったものと考え、モード２の起動順序を選択し、熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）が動いていない日は熱源機５２（空冷ヒートポンプ）が優先のモード１の起動順序を選択する。

【0043】

次に、第２運転計画作成部２４が、第２運転計画から熱源コントローラー３が台数制御で運転した場合の熱源機消費電力と、熱源機以外の電力の電力予測値を算出する（Ｓ１３）。ここで、熱源機以外の電力の電力予測値は、例えば、第１運転計画作成装置４が算出し、第１運転計画に含めておくことができる。

【0044】

次に、第２運転計画作成部２４は、３０分間隔で以下の条件を判定する（Ｓ１４）。すなわち、第２運転計画作成部２４は、「第１運転計画でガス吸収式冷温水機が運転されていない（Ｓ１５）」かつ「電力予測値＜目標デマンドの９０％（Ｓ１６）」かつ「熱負荷予測値＜空冷ヒートポンプの能力の９０％（Ｓ１７）」の条件が満たされるか否かを判定し、条件を満たす３０分間については、ガス吸収式冷温水機を除外することを決定する（Ｓ１８）。

【0045】

第２運転計画作成部２４は、Ｓ１４の判定処理を繰り返すことで、３０分間隔１日分の運転計画を修正する（第３運転計画を作成する）（Ｓ１９）。第２運転計画作成部２４は、モード２で熱源機５３（ガス吸収式冷温水機）が動いていない時間帯は最適解では稼動しないほうが最適であるので予測負荷との安全率をみて除外設定をかけ停止させる。これは電力が目標デマンドを超えないための安全率と供給熱負荷不足ならないための安全率である。なお、閾値の９０の数値は適宜変更する。この除外を加味した結果が第３運転計画となり、最終的な計画である。

【0046】

次に、図６を参照して、図１に示す空調システム１００に対して、図示していない蓄電池と蓄電池を制御する蓄電池コントローラー７を加えた備えたシステムについて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るシステムの構成例を示す模式図である。図６に示すシステムにおいて、図１に示す第１運転計画作成装置４（図６では不図示）は、熱源システム５が備える各熱源機に対する運転計画（第１運転計画）と、蓄電池コントローラー７が制御する各蓄電池に対する運転計画である電源運転計画（Ｓ１１０）とを、数理計画法（Ｓ１０５）を用いて、最適解（Ｓ１０６）として算出する。

【0047】

最適解（Ｓ１０６）を数理計画法（Ｓ１０５）によって算出する際に、第１運転計画作成装置４は、空調熱源以外電力負荷予測（Ｓ１０１）、空調負荷(冷房・暖房)予測（Ｓ１０２）、気象予測（Ｓ１０３）、蓄電池残量（Ｓ１０４）等を示す最新の情報を入力する。また、数理計画法（Ｓ１０５）による最適解（Ｓ１０６）の算出処理では、熱源・補機性能設定（Ｓ２０１）、原単位など条件設定（Ｓ２０２）、機器モデル（熱源機・電源機・負荷・買電）（Ｓ２０３）、熱・電力収支モデル（Ｓ２０４）、目的関数（Ｓ２０５）、制約条件（Ｓ２０６）等を表す各情報を予め定義しておく。そして、数理計画法（Ｓ１０５）による最適解（Ｓ１０６）の算出処理では、目標デマンドを守り、省エネ・省コスト・省ＣＯ２かつ空調負荷を満たす熱源・電源の運転計画が最適解（Ｓ１０６）として算出される。

【0048】

次に、図１に示す第２運転計画作成部２４（図６では不図示）は、最適解（Ｓ１０６）に含まれている第１運転計画を熱源コントローラー３向けに変換することで熱源の運転計画（第２運転計画または第３運転計画）を作成する（Ｓ１０７）。そして、作成された熱源運転計画（第２運転計画または第３運転計画）（Ｓ１０８）に基づいて熱源コントローラー３が制御される。

【0049】

また、最適解（Ｓ１０６）が含む電源運転計画（Ｓ１１０）に基づいて蓄電池コントローラー７が制御される。

【0050】

以上のように、本実施形態によれば、設備の最適運転計画で求まる理想的な最適解を、現実にある自動制御システム（熱源コントローラー３と熱源システム５）に反映させることができる。すなわち、本実施形態によれば、例えば汎用の熱源コントローラー３の機能を使って、可能な限り最適解に近い運転を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば、既存の熱源コントローラーを用いても、省エネ・省コストといった最適運転に近い運転が可能となる。

【0051】

なお、最適運転に基づく運転を行っても、熱源機の運転の信頼性を担保するメンテナンス実行中の機器、故障機器の除外、ローテーション（例えば同一種類の熱源機が複数台ある場合）による運転時間の均一化などのシステム保護、２次側熱負荷の変動による台数制御（必要な機器のみに自動の増減段）、送水温度上昇時に自動増段、戻り温度低下時に自動減段などの性能保全の機能を利用できる。

【0052】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、熱源機の台数や方式は、２台や２種類に限定されない。また、熱源コントローラー３は複数台であってもよい。

【0053】

また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。

【符号の説明】

【0054】

１００…空調システム、１…熱源制御システム、２…中央制御装置、３…熱源コントローラー、４…第１運転計画作成装置、５…熱源システム、２１…通信部、２２…記憶部、２３…入力部、２４…第２運転計画作成部、２５…指示送信部、３１…通信部、３２…台数制御部、３３…停止制御部、３４…入出力部、５１…２次側負荷、５２、５３…熱源機、５４、５５…１次ポンプ、５６、５７…温度センサ、５８…流量センサ、６１、６２…ヘッダ、６３、６４…配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】