本開示は、電力及び化石燃料を使用可能なハイブリッドシステム、ハイブリッドシステム等を制御するための制御システム及び制御方法、並びに、制御システムで用いられる制御プログラムに関する。

給湯器が使用する平均電力を予測して最大需要電力を超過しないように給湯器を制御する給湯システムが知られている(特許文献1参照)。

特開2012−32117号公報

電力系統からの電力を使用する需要家が、電力を動力源として動作する1つ以上の機器で構成されるシステムのみならず、電力及び化石燃料の双方を動力源として動作する1つ以上の機器で構成されるハイブリッドシステムを備えている場合がある。ここで需要家は、電力を使用する施設である。

本開示における制御システム、制御方法及び制御プログラムは、電力管理の対象となる所定領域内(例えば一需要家内)に電力を動力源とするシステムと電力及び化石燃料を動力源とするシステムとが混在する場合に、電力需給の逼迫に対応し電力消費の抑制が可能となるように、適切な制御を可能にすることを目的とする。また、本開示におけるハイブリッドシステムは、必要に応じて電力消費を適切に抑制する制御を可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために本開示における制御システムは、所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システムと、前記所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システムとを、制御する制御システムであって、第1デマンド時限の前記所定領域における電力使用量の上限である第1閾値を取得する取得部と、前記所定領域における前記第1デマンド時限の電力使用量が前記第1閾値を超えると推定される場合に、前記第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を前記第1システムに指示するための第1制御信号を、前記第1デマンド時限の終期より前に出力する出力部とを備える。

上記目的を達成するために本開示におけるハイブリッドシステムは、所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも前記機器を動作させることができるハイブリッドシステムであって、第1デマンド時限の前記所定領域における電力使用量が所定許容量を超えると推定される場合に、電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を指示するための第1制御信号を、前記第1デマンド時限内に受信する受信部と、前記第1制御信号に応じて、前記機器の動作に用いられる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方である第1制御を前記第1デマンド時限の終期より前に実行する制御部とを備える。

上記目的を達成するために本開示における制御方法は、所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システムと、前記所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システムとを、制御するための制御方法であって、第1デマンド時限の前記所定領域における電力使用量の上限である第1閾値を取得する取得ステップと、前記所定領域における前記第1デマンド時限の電力使用量が前記第1閾値を超えると推定される場合に、前記第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を前記第1システムに指示するための第1制御信号を、前記第1デマンド時限の終期より前に出力する出力ステップとを含む。

また、上記目的を達成するために本開示における制御プログラムは、所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システムと、前記所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システムとを、制御する制御システムにおけるコンピュータに所定制御処理を実行させるための制御プログラムであって、前記所定制御処理は、第1デマンド時限の前記所定領域における電力使用量の上限である第1閾値を取得する取得ステップと、前記所定領域における前記第1デマンド時限の電力使用量が前記第1閾値を超えると推定される場合に、前記第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を前記第1システムに指示するための第1制御信号を、前記第1デマンド時限の終期より前に出力する出力ステップとを含む。

本開示における制御システム、ハイブリッドシステム、制御方法又は制御プログラムによれば、システムの発揮する機能の低下を抑えて必要に応じて電力消費を抑制することが可能となり、需要家における電力コストの低減化が可能となり得る。

実施の形態1における管理エリアのシステム構成を示す図である。

制御システム及び給湯システムの機能ブロック図である。

デマンド時限及びデマンド値の一例を示す図である。

各システムの各機器の電力使用量の一例を示す図である。

制御システムの記憶部に記憶される優先順位テーブルの一例を示す図である。

制御システムの記憶部に記憶される優先順位テーブルの一例を示す図である。

制御システムの記憶部に記憶される優先順位テーブルの一例を示す図である。

実施の形態1における制御システムによる制御処理の一例を示すフローチャートである。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

実施の形態2におけるデマンド値及び基準値の一例を示す図である。

実施の形態2における制御システムによる制御処理の一例を示すフローチャートである。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

制御システムにより出力される制御信号が示す情報の一例を示す図である。

(実施の形態1) 以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の具体的な一態様を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、処理手順のステップ、及び、ステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

以下、本開示における制御システム、ハイブリッドシステム、制御方法及び制御プログラムについて説明する。

[1−1−1.全体構成] 図1は、管理エリア1に配置されたシステム群の構成を示す図である。

管理エリア1は、電力管理の対象となる所定領域であり、例えば需要家である一施設等である。施設は、例えば、病院、工場、倉庫、戸建住宅、集合住宅の住戸、店舗、事務所、ビル、競技場、駅等であり、複数の建造物を含んでもよい。需要家は、電力系統等の配電線から電力を受電して利用可能である。

管理エリア1は、制御システム100、Aシステム200及びBシステム300を備える。

ここで、Aシステム200は、給湯システム210及び空調システム220を有する。給湯システム210は、ヒートポンプ給湯機211a及びガス給湯器211b等で構成される給湯機器211を含む。また、空調システム220は、暖房或いは冷房のために外気の熱を空気熱交換器で冷媒に集めて冷媒を圧縮機で圧縮して高温化させる等により冷媒を循環させるヒートポンプを備え、このヒートポンプとして電気モーターヒートポンプ(EHP:Electric motor Heat Pump)221a及びガスエンジンヒートポンプ(GHP:Gas engine Heat Pump)221bを含む。EHP221aでは、圧縮機を電気モーターで動作させ、GHP221bでは圧縮機をガスエンジンで動作させる。即ち、Aシステム200は、システムの機能(つまり給湯機能或いは空調機能)を動作させる動力源として、電力を用いることも、化石燃料の1つであるガスを用いることも可能なハイブリッドシステムである。なお、図1では示していないが、Aシステム200は、更に多くの、電力でも化石燃料でも動作可能なシステムを包含していてもよい。

また、Bシステム300は、照明システムA310及び照明システムB320を有する。照明システムA310は、照明機器a〜cを含み、照明システムB320は、照明機器x〜zを含む。照明機器a〜c、照明機器x〜zは、例えばLED照明である。一例としては、照明システムA310と照明システムB320とは、施設における相異なる部屋等といった相互に分離した領域に設置されている。照明システムA310は、例えば、照明機器a〜cそれぞれを制御するコントローラ(不図示)を含み、各照明機器を独立して点灯させたり消灯させたりすることができてもよい。同様に、照明システムB320は、例えば、照明機器x〜zそれぞれを制御するコントローラ(不図示)を含み、各照明機器を独立して点灯させたり消灯させたりすることができてもよい。

Bシステム300は、システムの機能(つまり照明機能)を動作させる動力源として、電力を用いることができるが、化石燃料を用いることはできないシステムである。なお、図1では示していないが、Bシステム300は、更に多くの、電力で動作可能なシステムを包含していてもよい。

制御システム100は、管理エリア1を電力管理の対象として、管理エリア1における電力コストの増大化を防ぐ等のために、Aシステム200とBシステム300とを制御する。制御システム100は、各システムの電力使用量を管理し、適時にAシステム200を構成する機器或いはBシステム300を構成する機器に制御信号を送信することで、Aシステム200或いはBシステム300を制御する。制御システム100は、各システムの電力使用量を、例えば、需要家において受電した電力を分配する分電盤の分岐回路毎に設けた、電流センサ等を含む測定回路を用いて測定し得る。また、制御システム100は、各システムとの通信により、各システムの電力使用量を収集してもよい。なお、電力使用量は、一定時間において使用される電力の平均値である平均電力(W)で表現できるが、電力使用量を、使用される電力量(Wh)と表現してもよい。

[1−1−2.制御システムの構成] 制御システム100は、例えばコンピュータで実現される。詳細には制御システム100は、例えば通信インタフェース(I/F)、メモリ及びプロセッサ(マイクロプロセッサ)、計時機構等を含んで構成される。ここで、通信I/Fは、無線通信或いは有線通信のための通信回路等である。通信I/Fにより、制御システム100は、例えば給湯システム210、或いは、空調システム220、照明システムA310、照明システムB320等と通信可能である。また、メモリは、制御プログラム及びデータを予め保持しているROM、制御プログラムの実行に際してデータ等の記憶に利用するためのRAM等であり、例えば不揮発性メモリを含んでいてもよい。なお、制御システム100は、メモリの他にハードディスク装置等の記憶装置を含んでもよい。また、プロセッサは、メモリに格納された制御プログラムを実行することにより通信I/F等を制御して各種処理を行う。計時機構は、クロックカウンタ、時計等である。制御システム100は、ユーザI/Fとしての表示装置(ディスプレイ)及び入力装置(例えばキーボード、ポインティングデバイス、音声入力装置等)を有してもよい。また制御システム100は、通信I/Fを用いて、例えば電力会社等が運用する外部のサーバ装置(不図示)と通信することで、サーバ装置から電力管理に必要な情報を受信してもよいし、その必要な情報のユーザによる入力を、入力装置を介して受け付けてもよい。電力管理に必要な情報は、例えば30分等の単位時間で区切られたデマンド時限毎に対するデマンド値である。ここで、デマンド値は、管理エリア1における管理目標としての電力使用量の上限値である。

図2は、制御システム100及び給湯システム210の機能ブロック図である。

制御システム100は、デマンド時限毎のデマンド値に基づく電力管理を行う等のために、機能面において同図に示すように、取得部110、記憶部120、処理部130及び出力部140を備える。

取得部110は、デマンド情報を取得する機能を有する。取得部110は、例えば、外部のサーバ装置と通信するための通信I/F或いはユーザI/F、制御プログラムを実行するプロセッサ等により実現される。デマンド情報は、例えば、現在から24時間先までについて、デマンド時限(例えば30分)毎に対応するデマンド値を示す情報である。

取得部110は、例えば数時間毎にデマンド情報の取得を繰り返し行う。図3に、デマンド情報としてのデマンド時限及びデマンド値の一例を示す。同図の例では、管理エリア1について、例えば10時0分から10時30分までの30分間のデマンド時限においてはデマンド値が100kWであることを示している。つまり、その30分間のデマンド時限において、管理エリア1の各システムの各機器の総合的な電力使用量の目標としての上限は、そのデマンド時限内の平均電力で100kWであることを意味する。

また、取得部110は、給湯システム210、空調システム220、照明システムA310及び照明システムB320の電力使用量を、当該各システム或いは分電盤における測定回路から取得する機能を有する。なお、取得部110は、各システムが複数の機器で構成される場合には、機器毎の電力使用量を取得する機能を有していてもよい。図4に、各システムの各機器の電力使用量の一例を示す。同図の例の電力使用量は、例えば一定時間(例えばあるデマンド時限開始から10分間等)における平均電力で表されており、例えば、ヒートポンプ給湯機については2kWであり、照明機器aについては0.2kWであり、照明機器bについては0.3kWである。

記憶部120は、制御対象のシステムを選定するために用いられる優先順位テーブルを記憶するメモリ、ハードディスク装置等の記憶媒体である。優先順位テーブルは、各システムに優先順位を対応付けた情報であり、その情報をユーザI/F等を介した操作によりユーザが変更できるようにしてもよい。これにより、ユーザの利便性の向上が図れる。図5A、図5B及び図5Cのそれぞれは、優先順位テーブルの一例を示す。この例では、優先順位の数値が小さいほど優先順位が高く、優先順位が高いシステムほど、優先順位が低いシステムよりも優先して電力使用の抑制のための制御対象として選定される。例えば、図5Aに示す優先順位テーブルは、ハイブリッドシステムであるAシステムを、ハイブリッドシステムでないBシステムより優先的に、電力使用の抑制のための制御対象として選定することを示している。

処理部130は、デマンド情報に基づいて各デマンド時限において、デマンド時限開始から所定時間T(例えば10分)後に、管理エリア1の各システムの各機器の総合的な電力使用量Paを推定する。処理部130は、その推定した電力使用量Paがデマンド値を超える場合に、電力使用量を低減化する制御の対象となるシステムを優先順位テーブルに従って選定し、選定したシステムに指示する制御内容を決定する。処理部130は、決定した制御内容を指示する制御信号を出力部140に送出させる。処理部130は、例えば、制御プログラムを実行するプロセッサにより実現される。より詳細には、処理部130は、あるデマンド時限において管理エリア1の総合的な電力使用量Paがそのデマンド時限に対応するデマンド値を超えると推定される場合に、優先順位が高いシステムから順にそのシステムの電力使用量を低減化させ、その総合的な電力使用量がデマンド値を超えなくなるように制御内容を決定する。例えば、処理部130での制御内容の決定により、制御システム100が、優先順位が1番高いシステムの電力使用を停止させる制御を行っても管理エリア1の総合的な電力使用量がデマンド値を超える場合には、処理部130は、その制御と併せて次の優先順位のシステムの電力使用の低減化に係る制御内容を決定する。また、例えば、処理部130は、管理エリア1の総合的な電力使用量がデマンド値を超えなくなるように最も少ない数のシステムを制御対象として選定する。なお、処理部130は、電力使用量を低減化する制御の対象として選定した1つのシステムが複数の機器を含んで構成されている場合に、そのシステムの電力使用量の多い機器から順に優先して、最も少ない数の機器を具体的な制御対象として選定してもよい。

出力部140は、給湯システム210、空調システム220、照明システムA310及び照明システムB320のうち、処理部130により選定された1つ又は複数のシステムに対して、処理部130により決定された制御内容を指示する制御信号を送出する機能を有する。出力部140は、例えば通信I/F等により実現される。

[1−1−3.給湯システムの構成] 給湯システム210は、図2に示すように、給湯機器211、受信部212及び制御部213を含んで構成される。給湯システム210は、給湯機器211を電力でもガスでも動作させることができる一種のハイブリッドシステムである。

給湯機器211は、電力で動作し外気の熱を利用して湯を生成するヒートポンプ給湯機211aとガスで動作するガス給湯器211bとを備える。

受信部212及び制御部213は、例えばコンピュータ等で構成される。受信部212は、例えば通信I/Fで構成され、制御システム100から送信される制御信号を受信して制御部213に伝える。制御部213は、例えばメモリ、プロセッサ、通信I/F等で構成され、プロセッサが予め定められたプログラムに従って動作することで、受信部212から取得した制御信号に従って給湯機器211の動作を制御する。

制御部213は、ヒートポンプ給湯機211aへの電力の供給量の調節、ガス給湯器211bへのガスの供給量の調節等を行う機構を制御し得る。そして、制御部213は、例えば制御信号に従って、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用量を制限する制御、或いは、ガス給湯器211bの始動及び停止の制御等を行い得る。

ヒートポンプ給湯機211aは、ヒートポンプユニット2110、貯湯タンク2112、凍結防止用ヒーター等を含んで構成される。ヒートポンプユニット2110は、例えば外気の熱を空気熱交換器で二酸化炭素等の冷媒に集めて、冷媒を圧縮機で圧縮して高温にし、冷媒の熱を水熱交換器で水に伝えて湯を沸かす機能を有する。ヒートポンプユニット2110は熱を運ぶ動力源として電力を用いる。ヒートポンプユニット2110が沸かした湯は配管を通じて貯湯タンク2112に貯められる。貯湯タンク2112では、給水された水が、配管を通じてヒートポンプユニット2110に送られ、その水がヒートポンプユニット2110の水熱交換器で湯に変えられて配管を通じて貯湯タンク2112に戻る。また、ユーザの操作等に応じて貯湯タンク2112から外部へと給湯がなされる。凍結防止用ヒーター2111は複数のヒーターの集合であってもよい。凍結防止用ヒーター2111は、ヒートポンプ給湯機211aにおいて水或いは湯を伝送するための配管のうち凍結のおそれがある1つ又は複数の配管に凍結を防止するために巻きつけられた発熱体を有する電気ヒーターである。

ガス給湯器211bは、例えば、水を流した金属管を、天然ガス等の化石燃料を燃焼させて加熱することで、湯を沸かし、湯を貯湯タンク2113に貯める機能を有する。

なお、ハイブリッドシステムの一種である空調システム220においても、EHP221a及びGHP221bの他に、給湯システム210と同様に、受信部212及び制御部213を含んで構成されてもよい。この場合には、制御部213は、プロセッサが予め定められたプログラムに従って動作することで、制御信号に従って、動力源の供給量の調整等によりEHP221a及びGHP221bの動作を制御する。

[1−2.制御システムの動作] 以下、上述の構成を備える制御システム100による各システムに対する制御に係る動作について説明する。

図6は、制御システム100による制御処理の一例を示すフローチャートである。この制御処理は、例えば制御システム100のコンピュータにおいて、制御方法を実現するための制御プログラムを、プロセッサが実行することにより実現される。ここでは、制御システム100の取得部110が外部のサーバ装置から図3に示す内容のデマンド情報を取得し、記憶部120には、図5Aに示す優先順位テーブルが格納されているものとして、図6に即して制御処理を説明する。また、現在時刻において給湯機器211は、ヒートポンプ給湯機211aが電力により動作し、ガス給湯器211bが動作していない状態として説明する。

制御システム100は、取得部110により、サーバ装置からデマンド時限毎に対応する電力使用量に係るデマンド値を示すデマンド情報を取得する(ステップS11)。

処理部130は、現在時刻が属するデマンド時限の開始時点から所定時間Tが経過したかを判定し、所定時間Tが経過した場合には推定処理(ステップS13)を行い、所定時間Tが経過するまではステップS13での推定処理を行わない(ステップS12)。ここで、単位時間としてのデマンド時限を30分間とした場合に、所定時間Tは、例えば15分より短い時間である。具体例としては所定時間Tを10分であるとすると、現在時刻が10時0分〜10時30分のデマンド時限に属している場合において、10時10分にステップS13での推定処理が行われることになる。

ステップS13では、処理部130は、管理している各システムの電力使用量に基づいて、現在時刻が属するデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量Paを推定する推定処理を行う。処理部130は、管理している各システム、つまり管理エリア1内のAシステム200(つまり給湯システム210及び空調システム220)と、Bシステム300(つまり照明システムA310及び照明システムB320)とのそれぞれの電力使用量を、取得部110を介して測定回路等から取得する。これにより、処理部130は、例えば図4に示すような電力使用量の情報を得ることができる。そして、処理部130は、取得した電力使用量(例えば各システムが使用する所定時間Tにおける平均電力)を合計して、その電力使用がデマンド時限内で継続されると推定すること等により、そのデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量Pa(例えばそのデマンド時限に亘る平均電力)を推定する。

次に、処理部130は、推定した電力使用量Paが、現在時刻が属するデマンド時限に対応するデマンド値(図3参照)を超えるか否かを判定する(ステップS14)。処理部130は、ステップS14で電力使用量Paがデマンド値を超えると判定した場合には、ステップS15での処理に進み、超えないと判定した場合には、そのデマンド時限では更に各システムを制御することなくステップS12に戻る。

ステップS15では、処理部130は、管理エリア1全体の電力使用量が、現在時刻が属するデマンド時限に対応するデマンド値を超えないようにすべく、優先順位テーブルに従って、電力使用量の低減化という制御を行う対象となるシステムを1つ以上選定する。例えば、30分間のデマンド時限内で平均的な電力使用量を100kWに抑えるためには、デマンド時限の開始から10分間での平均的な電力使用量が110kWであれば、残る20分間での平均的な電力使用量を95kWにしなければならない。処理部130は、例えば、管理エリア1の総合的な電力使用量がデマンド値を超えなくなるように最も少ない数のシステムを制御対象として選定する。また、処理部130は、選定したシステムが複数の機器を含んで構成される場合においては、そのシステムについて電力使用量の低減化という制御を行う対象となる機器を1つ以上選定する。この機器の選定の方法はいかなる方法であってもよい。例えば各機器の電力使用量の大小関係に基づいて、電力使用量が多い機器を相対的に電力使用量が少ない機器より優先して選定し、また、例えば、管理エリア1の総合的な電力使用量がデマンド値を超えなくなるように最も少ない数の機器を制御対象として選定する。

続いて処理部130は、出力部140を介して、ステップS15で選定したシステムに対して電力使用量の低減化のための制御内容を指示する制御信号を現在時刻が属するデマンド時限内に送信する(ステップS16)。なお、ステップS16で処理部130は、選定されているシステムが化石燃料で動作可能なシステムであれば、電力使用量の低減化のための制御内容を指示する制御信号の代わりに、化石燃料の使用量の増大化のための制御内容を指示する制御信号を、出力部140を介して送信することとしてもよい。電力使用量の低減化のための制御は、電力の使用停止の制御であってもよいし、電力を指示して行う低減化の制御であってもよい。また、化石燃料の使用量の増大化のための制御は、化石燃料の使用開始の制御であってもよいし、化石燃料の使用量を指示して行う増大化の制御であってもよい。また、ステップS15で選定したシステムが複数の機器を含んで構成される場合に特定の機器に対して電力使用の低減化の制御を行うときには、ステップS16で出力部140により送信される制御信号には、その特定の機器を直接又は間接的に示す情報が含まれる。

ここで、ステップS15及びS16での処理の一具体例について説明する。処理部130は、10時10分に推定した10時30分までのデマンド時限における電力使用量Paがデマンド値の100kWを超える場合に、管理エリア1全体の電力使用量が100kWを超えないように、図5Aの優先順位テーブルに従ってまずAシステム200を電力使用量の低減化の対象として選定する。そして、Aシステム200の複数の機器であるヒートポンプ給湯機211aとEHP221aとのうち、図4に示す情報から電力使用量の多い方であるヒートポンプ給湯機211aを、まず電力使用量の低減化の対象として選定する。処理部130は、例えばヒートポンプ給湯機211aの電力使用を停止させることで、10時30分までのデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量が100kWを超えなくなると推定したとする。この場合に処理部130は、Aシステム200の給湯システム210に対して電力使用量の低減化(例えばヒートポンプ給湯機211aの電力の使用停止)或いはガスの使用量の増大化(例えばガス給湯器211bにおけるガスの使用開始)を指示する制御内容を決定して、出力部140にその制御内容を示す制御信号を給湯システム210へ送出させる。また、処理部130は、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用を現在以後1kW低減化させることで、10時30分までのデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量が100kWを超えなくなると推定したとする。この場合に処理部130は、Aシステム200の給湯システム210に対して電力使用量の低減化(例えばヒートポンプ給湯機211aの電力使用量の1kW低減化)を指示する制御内容を決定して、出力部140にその制御内容を示す制御信号を給湯システム210へ送出させてもよい。この場合の制御信号が示す制御情報(つまり電力使用量の低減化指示情報)の一例を、図7Aに示す。同図の指示対象の情報は、例えば給湯システム210のネットワークアドレス等であってもよい。また、図7Bは、給湯システム210に対してガス給湯器211bにおけるガスの使用開始を指示する制御情報の一例を示す。

また、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用を停止させても、10時30分までのデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量が100kWを超えると推定した場合には、処理部130は更にEHP221aも電力使用量の低減化の対象として選定する。そして、処理部130は、Aシステム200の給湯システム210に対して電力使用量の低減化或いはガスの使用量の増大化を指示する制御内容を決定する。この場合に処理部130は、空調システム220に対して電力使用量の低減化(例えばEHP221aの電力使用の停止)或いはガスの使用量の増大化(例えばGHP221bのガスの使用開始)を指示する制御内容を決定し、出力部140にそれらの各制御内容を示す制御情報をそれぞれのシステムに送出させる。なお、処理部130は、図5Aの優先順位テーブルにおいて優先順位の高いAシステム200に対する電力使用量の低減化によって、10時30分までのデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量が100kWを超えてしまうと推定したとする。この場合には処理部130は、更にBシステム300も電力使用量の低減化の対象として選定する。このように、優先順位テーブルで、ハイブリッドシステムであるAシステム200を、Bシステム300よりも優先するように定めておくことで、極力、管理エリア1内の多くのシステムの動作を維持した上で、電力の低減化を図ることが可能となり得る。また、この場合には、更にBシステム300の照明機器のうち電力使用量の高い照明機器から優先的に電力使用の低減化の制御がなされることになる。例えば、優先順位テーブルが図5Bの例に示すものであるものとする。この場合において、処理部130がステップS15で給湯システム210及び空調システム220に加えて照明システムA310を電力使用量の低減化の対象として選定したとする。この場合には処理部130によって、図4の電力使用量の多い順によって、例えば照明機器b及び照明機器cが電力使用量の低減化の対象として選定され得る。この場合には出力部140によって照明システムA310に対して、照明機器b及び照明機器cに電力使用の停止を指示する制御情報(図7C参照)を示す制御信号が送信され得る。

なお、給湯システム210、空調システム220等のハイブリッドシステムであるAシステム200は、制御システム100から制御信号を受けると制御信号が示す制御情報に従って、Aシステム200を構成する機器に対して、電力使用量の低減化或いは化石燃料の使用量の増大化の制御を行う。例えば、給湯システム210の制御部213は、受信部212を介して外部からの制御信号を取得する。そして制御部213は、その制御信号に従って、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用の開始の制御、電力使用の停止の制御、電力使用量を調節する制御等、或いは、ガス給湯器211bの始動の制御、その停止の制御、ガスの使用量を調節する制御等を行う。制御部213は、給湯機器211における湯水を伝送する配管に凍結のおそれがある場合には、凍結防止用ヒーター2111の電力使用を維持した上で制御システム100からの制御信号に応じた電力使用量を低減化させるための制御を行ってもよい。また、受信部212が化石燃料の使用量の増大化を指示する制御情報を示す制御信号を受信したとする。この場合に、制御部213は、ヒートポンプユニット2110で電力を用いて貯湯される貯湯タンク2112の貯湯量が所定量より多いときには貯湯タンク2112から出湯させ、貯湯タンク2112の貯湯量がその所定量より少ないときにはガス給湯器211bにより貯湯される貯湯タンク2113から出湯させることとしてもよい。所定量は例えば20L等である。また、ハイブリッドシステムにおいては、制御システム100からの制御信号が、電力使用量の低減化を指示する制御情報を示す場合であっても、化石燃料の使用量の増大化を行って結果的に電力使用量を低減化させてもよい。また、ハイブリッドシステムにおいては、制御システム100からの制御信号が、化石燃料の使用量の増大化を指示する制御情報を示す場合であっても、電力使用量の低減化を行ってもよい。なお、ガス給湯器211bが貯湯タンク2113を有する例を示したが、ガス給湯器211bが貯湯タンク2113を有さないガス給湯器(例えば 瞬間式ガス給湯器等)であってもよい。この例においては、制御部213は、給湯機器の動作に用いられる化石燃料の使用量の増大化を実行する場合に、貯湯タンク2112の貯湯量が所定量より多いときには、貯湯タンク2112から出湯させ、貯湯タンク2112の貯湯量がその所定量より少ないときには、貯湯タンクを有さないガス給湯器から出湯させることとしてもよい。

また、Bシステム300の各照明システムは、制御システム100から電力使用量の低減化のための制御信号を受けると制御信号が示す制御情報に従って、各照明システムを構成する照明機器に対して、電力使用の停止等といった電力使用量の低減化の制御を行う。

[1−3.効果] 本実施の形態に係る制御システム100により、管理エリア1内の各システムの機能をあまり損なうことなく、管理エリア1における電力使用量を適切に制御することが可能となる。即ち、制御システム100により、デマンド時限毎のデマンド値に基づき、電力需給の逼迫への対処、電力コストの抑制等のための制御が実現可能となる。

(実施の形態2) [2−1.全体構成] 本実施の形態では、図1に示す管理エリア1が備える制御システム100、Aシステム200及びBシステム300のうち、制御システム100が、実施の形態1で示したものから部分的に変形されている。なお、本実施の形態においても管理エリア1内のシステム群について図1、図2と同様の符号を用いて説明する。

[2−2.制御システム] 本実施の形態に係る制御システム100は、デマンド時限毎のデマンド値に基づく電力管理を行う等のために、機能面において図2に示すように、取得部110、記憶部120、処理部130及び出力部140を備える。即ち、本実施の形態に係る制御システム100は、実施の形態1で示したもの(図2参照)と同様の構成を備え、各構成要素について、ここで特に説明しない点は、実施の形態1と同様である。

取得部110は、デマンド時限毎のデマンド値に加えて基準値を含むデマンド情報を取得する機能を有する。取得部110は、例えば数時間毎にデマンド情報の取得を繰り返し行う。図8に、デマンド情報としてのデマンド時限、デマンド値及び基準値の一例を示す。同図の例では、管理エリア1について、例えば10時0分から10時30分までの30分間のデマンド時限においてはデマンド値が100kWであり、基準値が80kWであることを示している。デマンド値は、デマンド時限における管理エリア1の各システムの各機器の総合的な電力使用量の目標としての上限を示す。一方、基準値は、電力使用が必要な場合において、デマンド時限内での総合的な電力使用量が基準値を下回るほどに電力使用を抑制しなくてもよいという、電力使用の抑制の限界に係る基準、つまり電力使用を抑制した場合における電力使用量の下限に係る基準を示す。なお、デマンド情報の基準値は、ユーザが設定することとしてもよいし、デマンド値に定数(例えば0.8)を乗じる等といった予め定められた計算方法により算出されることとしてもよい。

処理部130は、デマンド情報に基づいて、各デマンド時限において、デマンド時限開始から所定時間T(例えば10分)後に、管理エリア1の各システムの各機器の総合的な電力使用量Paを推定する。処理部130は、その推定した電力使用量Paがデマンド値を超える場合に、電力使用量を低減化する制御の対象となるシステムを優先順位テーブルに従って選定し、選定したシステムに指示する制御内容を決定する。処理部130は、決定した制御内容を指示する制御信号を出力部140に送出させる。

また、処理部130は、デマンド時限開始から所定時間T後に推定した電力使用量Paが基準値を下回る場合において、前回のデマンド時限に電力使用量の低減化のための制御内容を決定して出力部140に制御信号を送出させたのであれば、その制御内容で電力使用量の低減化の対象として選定したシステムのうち電力使用量を増大化(例えば前回指示した低減化の解除)する制御の対象となる1つ以上のシステムを選定する。但し、電力使用量の増大化の制御は、管理エリア1の各システムの各機器の総合的な電力使用量が、現在時刻が属するデマンド時限におけるデマンド値を超えない範囲内に限って行われる。この電力使用量を増大化する制御の対象となるシステムの選定は、記憶部120が記憶する優先順位テーブルの逆順に優先することで行われてもよいし、その他の方法で行われてもよい。例えば、制御システム100が、優先順位テーブルの逆順に優先順位が1番高いシステムの電力使用を開始させる制御を行っても管理エリア1の総合的な電力使用量が基準値を超えないような場合には、処理部130は、その制御と併せて次の優先順位のシステムの電力使用の増大化に係る制御内容を決定してもよい。また、例えば、処理部130は、管理エリア1の総合的な電力使用量が基準値を超えデマンド値を超えなくなるように最も多い数のシステムを電力使用の増大化の制御対象として選定してもよいし、最も少ない数のシステムを電力使用の増大化の制御対象として選定してもよい。なお、処理部130は、前回のデマンド時限において、電力使用量を低減化する制御の対象として選定したシステム内の、電力使用量を低減化する制御の対象とする機器を選定して制御内容を決定していた場合に、現在のデマンド時限において推定した電力使用量Paが基準値を下回るときには、その選定した機器のうち電力使用量の増大化の制御の対象となる機器を選定する。この場合の機器の選定においては、電力使用を開始した場合に電力使用量の大きい機器を優先してもよいし、電力使用量の小さい機器を優先してもよい。

処理部130は、電力使用量の増大化の制御の対象となるシステム等を選定すると、その選定したシステム等に指示する制御内容を決定して、決定した制御内容を指示する制御信号を出力部140に送出させる。この電力使用量の増大化の制御は、電力使用の開始の制御であってもよいし、電力を指示して行う増大化の制御であってもよい。また、処理部130は、電力使用量の増大化の制御の代わりに、化石燃料の使用量の低減化のための制御(例えば化石燃料の使用停止の制御或いは化石燃料の使用量を指示して行う低減化の制御)を制御内容として決定してもよい。

[2−3.制御システムの動作] 以下、上述の構成を備える本実施の形態に係る制御システム100による各システムに対する制御に係る動作について説明する。

図9は、制御システム100による制御処理の一例を示すフローチャートである。この制御処理は、例えば制御システム100のコンピュータにおいて、制御方法を実現するための制御プログラムを、プロセッサが実行することにより実現される。なお、制御システム100の取得部110が外部のサーバ装置から図8に示す内容のデマンド情報を取得し、記憶部120には、図5Aに示す優先順位テーブルが格納されるものとして、図9に即して制御処理を説明する。

また、図9においてステップS21〜S26は、実施の形態1で説明した図6のステップS11〜S16と概ね同様である。

制御システム100が、取得部110により、サーバ装置からデマンド情報(図8参照)を取得する(ステップS21)。ここでは、制御システム100が30分間のデマンド時限D0の開始から所定時間T(例えば10分)経過時に、ステップS22〜S26での処理を行っており、現在はそれから次のデマンド時限D1であることを前提として説明する。具体的には、現在時刻が属するデマンド時限D1(例えば10時30分〜11時0分)の1つ前のデマンド時限D0(例えば10時0分〜10時30分)において、制御システム100からの制御信号を受けることで給湯システム210の給湯機器211は、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用を低減し、ガス給湯器211bが動作開始したものとして説明する。

処理部130は、現在時刻が属するデマンド時限D1の開始時点から所定時間Tが経過したか否かを判定し、所定時間Tが経過した場合には推定処理(ステップS23)を行い、所定時間Tが経過するまではステップS23での推定処理を行わない(ステップS22)。

ステップS23では、処理部130は、管理している各システムの電力使用量に基づいて、現在時刻が属するデマンド時限における管理エリア1全体の電力使用量Paを推定する推定処理を行う。

次に、処理部130は、推定した電力使用量Paが、現在時刻が属するデマンド時限D1に対応するデマンド値(図8参照)を超えるか否か(つまりデマンド値より大きくなるか否か)を判定する(ステップS24)。処理部130は、ステップS24で電力使用量Paがデマンド値を超えると判定した場合には、ステップS25及びステップS26での処理(図6のステップS15及びステップS16での処理と同様の処理)を行い、超えないと判定した場合には、ステップS25及びステップS26での処理をスキップする。

次に、処理部130は、推定した電力使用量Paが、現在時刻が属するデマンド時限D1に対応する基準値(図8参照)を下回るか否か(つまり基準値より小さくなるか否か)を判定する(ステップS27)。処理部130は、ステップS27で電力使用量Paがデマンド値を下回ると判定した場合には、既に前のデマンド時限D0で電力使用量の低減化のための制御信号或いはガス等の化石燃料の使用量の増大化のための制御信号を送信済みであるか否かを判定する(ステップS28)。処理部130は、ステップS28で送信済みと判定した場合には、ステップS29及びステップS30での処理を行う。処理部130は、ステップS27で電力使用量Paがデマンド時限D1に対応する基準値を下回らないと判定した場合、或いは、ステップS28で電力使用量の低減化のための制御信号或いは化石燃料の使用量の増大化のための制御信号を送信済みでないと判定した場合には、ステップS29及びステップS30での処理をスキップする。

ステップS29では、処理部130は、出力部140により前のデマンド時限D0で電力使用量の低減化のための制御信号或いは化石燃料の使用量の増大化のための制御信号を送信したシステムのうち、管理エリア1全体の電力使用量がデマンド時限D1に対するデマンド値を超えない範囲で、電力使用量を増大化させる対象(前回の電力使用量の低減化の解除の対象)となるシステムを1つ以上選定する。また、処理部130は、選定したシステムが複数の機器を含んで構成される場合においては、そのシステムについて電力使用量の増大化という制御を行う対象となる機器を1つ以上選定する。この機器の選定の方法はいかなる方法であってもよい。例えば、電力使用量が多い機器を相対的に電力使用量が少ない機器より優先して選定し、また、例えば、管理エリア1の総合的な電力使用量がデマンド値を超えずに基準値を超えるように最も少ない数の機器を制御対象として選定する。

続いて処理部130は、出力部140を介して、ステップS29で選定したシステムに対して電力使用量の増大化のための制御内容を指示する制御信号を現在時刻が属するデマンド時限D1内に送信する(ステップS30)。なお、ステップS30において処理部130は、選定されているシステムに対してデマンド時限D0においてガス等の化石燃料の使用量の増大化のための制御内容を指示する制御信号を送信していた場合には、電力使用量の増大化のための制御内容を指示する制御信号の代わりに、化石燃料の使用量の低減化のための制御内容を指示する制御信号を、出力部140を介して送信することとしてもよい。電力使用量の増大化のための制御は、電力の使用開始の制御であってもよいし、電力を指示して行う増大化の制御であってもよい。また、化石燃料の使用量の低減化のための制御は、化石燃料の使用停止の制御であってもよいし、化石燃料の使用量を指示して行う低減化の制御であってもよい。また、ステップS29で選定したシステムが複数の機器を含んで構成される場合に特定の機器に対して電力使用の増大化の制御を行うときには、ステップS30で出力部140により送信される制御信号には、その特定の機器を直接又は間接的に示す情報(例えば特定の機器を通信ネットワーク上で指定するアドレス等)に係る信号が含まれる。

ここで、ステップS29及びS30での処理の一具体例について説明する。制御システム100の制御下で、デマンド時限D0において給湯システム210のヒートポンプ給湯機211aの電力使用が低減し、ガス給湯器211bが動作開始している。次の10時30分から11時0分までのデマンド時限D1において所定時間Tが経過した10時40分に処理部130は、11時0分までのデマンド時限D1における推定した電力使用量Paが、デマンド値より小さい基準値を下回る場合に、管理エリア1全体の電力使用量が基準値を超えるように、ヒートポンプ給湯機211aを電力使用量の増大化の対象として選定する。例えば処理部130が、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用を開始させることで、11時0分までのデマンド時限D1における管理エリア1全体の電力使用量が基準値を超えかつデマンド値を超えなくなると推定したとする。この場合に処理部130は、給湯システム210に対して電力使用量の増大化(例えばヒートポンプ給湯機211aの電力の使用開始)或いはガスの使用量の低減化(例えばガス給湯器211bにおけるガスの使用停止)を指示する制御内容を決定して、出力部140にその制御内容を示す制御信号を、給湯システム210へ送出させる。なお、処理部130は、ヒートポンプ給湯機211aの電力使用を現在以後1kW増大化させることで、11時0分までのデマンド時限D1における管理エリア1全体の電力使用量が基準値の80kWを超えてデマンド値の100kWを超えなくなると推定したとする。この場合に処理部130は、Aシステム200の給湯システム210に対して電力使用量の増大化(例えばヒートポンプ給湯機211aの電力使用量の1kW増大化)を指示する制御内容を決定して、出力部140に、その制御内容を示す制御信号を給湯システム210へ送出させてもよい。この場合の制御信号が示す制御情報(つまり電力使用量の増大化指示情報)の一例を、図10Aに示す。同図の指示対象の情報は、例えば給湯システム210のネットワークアドレス等であってもよい。また、図10Bは、給湯システム210に対してガス給湯器211bにおけるガスの使用停止を指示する制御情報の一例を示す。

また、一例として前のデマンド時限D0において、制御システム100の制御下で、照明システムA310の照明機器b及び照明機器cの電力使用を停止させ、その後のデマンド時限D1の開始から所定時間Tが経過した時に、処理部130が、デマンド時限D1における管理エリア1全体での推定した電力使用量Paが基準値を下回ると判定したとする。この場合に処理部130は、ステップS29で、照明機器b及び照明機器cの電力使用を開始させても、11時0分までのデマンド時限D1における管理エリア1全体の電力使用量がデマンド値の100kWを超えずに基準値の80kWを超えると推定したときには、照明機器b及び照明機器cを電力使用量の増大化の対象として選定する。そして、処理部130は、照明機器b及び照明機器cに電力使用を開始させることを指示する制御内容を決定し、ステップS30で出力部140に、その制御内容の制御情報(図10C参照)を示す制御信号を、照明システムA310へ送出させる。

[2−4.効果] 本実施の形態に係る制御システム100により、管理エリア1内の各システムの機能をあまり損なうことなく、管理エリア1における電力使用量を適切に制御することが可能となる。即ち、制御システム100により、デマンド時限毎のデマンド値及び基準値に基づき、電力使用量を過剰に抑制してしまう状態が継続しないように適切な制御が実現可能となる。

(他の実施の形態等) 以上、実施の形態1、2により制御システム100、制御方法等について説明したが、上述した実施の形態は一例にすぎず、各種の変更、付加、省略等が可能であることは言うまでもない。

上述の実施の形態では、給湯システム210が、1つのヒートポンプ給湯機211a及び1つのガス給湯器211bからなる給湯機器211を備える例を示した。しかし、これは一例に過ぎず、給湯システム210が、複数のヒートポンプ給湯機及び複数のガス給湯器を備えてもよい。また、同様に空調システム220が、複数のEHP221a及び複数のGHP221bを備えることとしてもよい。また、照明システムA310及び照明システムBのそれぞれが複数の照明機器で構成される例を示したが、各照明システムは1つの照明機器であってもよい。また、管理エリア1内で制御システム100が制御する対象のシステムとして、給湯、空調、照明に係るシステムを例示したが、それ以外の機能を有するシステムを制御対象に含ませてもよい。

また、上述の実施の形態では、電力管理の対象となる所定領域としての管理エリア1は、一施設等であることとしたが、複数の施設が含まれる地域であってもよいし、一施設の一部分(例えば一室)であってもよい。

また、上述の実施の形態では、電力管理の対象となる管理エリア1に、電力管理のための制御を行う制御システム100が配置されている例を示したが、制御システム100は管理エリア1以外の場所に所在してもよい。また、制御システム100は、スマートフォン等の携帯性を有するコンピュータであってもよい。

また、上述の実施の形態では、ヒートポンプ給湯機211aにおいて水或いは湯を伝送するための配管のうち凍結のおそれがある1つ又は複数の配管に凍結を防止するために凍結防止用ヒーター2111を用いる例を示した。この凍結防止用ヒーター2111を用いる他に、水或いは湯の配管の凍結防止用として、ヒートポンプユニット2110における熱源と貯湯タンク2112との間での水或いは湯の循環のための配管の凍結防止制御を行う制御装置を用いることとしてもよい。この凍結防止制御を行う制御装置は、例えば、低外気温時に、水或いは湯の循環のための配管内の水或いは湯を強制的に内臓の小型ポンプで循環させる装置である。小型ポンプは電力で駆動され得る。ここでは、凍結防止用ヒーター2111、上述の凍結防止制御を行う制御装置等といった凍結防止用の機器を包括的に凍結防止用装置と称する。上述した制御部213は、給湯機器211における湯水を伝送する配管に凍結のおそれがある場合には、凍結防止用装置の電力使用を維持した上で制御システム100からの制御信号に応じた電力使用量を低減化させるための制御を行ってもよい。 また、上述の実施の形態では、ハイブリッドシステムの例としてのAシステム200が、ガスを動力源として動作するガス給湯器221b、GHP221b等を含む例を示した。この代わりに、Aシステム200は、ガス以外の化石燃料を用いて動作する給湯器、ヒートポンプ等を含んでもよい。ガス以外の化石燃料には、例えば、石油、石炭等がある。

また、上述の実施の形態で示した制御システム100は、電力及び化石燃料を動力源として動作するハイブリッドシステム、及び、化石燃料を動力源とせず電力を動力源として動作するシステムの両方を制御する制御システムであればよい。このため制御システム100は、実施の形態1、2に示したような、給湯システム、空調システム及び照明システムを制御するものに限定されず、音響システム、生産システムその他のシステムを制御するものであってもよい。

また、上述の実施の形態で示した制御システム100の各機能部の機能分割は、一例に過ぎず、任意の機能分割が可能である。例えば、制御システム100の出力部140が、通信I/Fの他に、メモリ、及び、制御プログラムを実行するプロセッサを含み、機能面において記憶部120及び処理部130を包含することとしてもよい。また、コンピュータで実現される処理部130における処理の一部を外部のコンピュータに担わせてもよい。

また、上述の実施の形態で示した制御システム100とその他の各システムとの間での通信には、いかなる通信プロトコルを用いてもよい。なお、制御システム100が制御信号の送出により、各システム或いは機器に対して、電力使用を開始又は停止させる制御、及び、ガス等の化石燃料の使用を開始又は停止させる制御しかできないように、全システムを構築してもよい。また、制御システム100が送出する制御信号において指示した量に、電力使用量を制限する制御、その制御信号において指示した量にガス等の化石燃料の使用量を制限する制御が可能であるように全システムを構築してもよい。

また、上述の制御システム100における各処理の手順(例えば図6及び図9に示した制御処理の手順)の実行順序は、必ずしも、上述した通りの順序に制限されるものではなく、例えば、実行順序を入れ替えたり、複数の手順を並列に行ったり、その手順の一部を省略したりすることができる。また、上述の制御処理の全部又は一部は、制御システム100のハードウェアにより実現されても、ソフトウェアを用いて実現されてもよい。なお、ソフトウェアによる処理は、制御システム100に含まれるプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現されるものである。また、そのプログラムを、コンピュータが読み取り可能なROM、光ディスク、ハードディスク等の非一時的な記録媒体に記録して頒布や流通させてもよい。例えば、頒布されたプログラムをある装置(コンピュータ)にインストールして、その装置のプロセッサに実行させることで、その装置に制御処理の全部又は一部を行わせることが可能となる。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体へ供給されてもよい。

また、上記実施の形態における各システム或いは各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM等を含んで構成されるコンピュータシステムである。例えば、ROM或いはRAMには、コンピュータプログラムが記録されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。また、上記各システム或いは各装置を構成する構成要素の各部は、個別に1チップ化されていてもよいし、その各チップは複数の装置に分散して備えられてもよい。また上記各システム或いは各装置を構成する構成要素の一部又は全部を含むように1チップ化されてもよい。また、ここでは、システムLSIの例を示したが、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称され得る。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、或いは、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

また、上述した実施の形態等で示した構成要素及び機能を任意に組み合わせてもよい。

なお、本発明の包括的又は具体的な各種態様には、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等の1つ又は複数の組み合わせが含まれる。

以下、本開示における制御システム、ハイブリッドシステム、制御方法、及び、制御システムで用いられる制御プログラムの構成、変形態様、効果等について示す。

(1)本開示における制御システム100は、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システム(例えばAシステム200)と、所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システム(例えばBシステム300)とを、制御する制御システム100であって、第1デマンド時限の所定領域における電力使用量の上限である第1閾値を取得する取得部110と、所定領域における第1デマンド時限の電力使用量が第1閾値を超えると推定される場合に、第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を第1システムに指示するための第1制御信号を、第1デマンド時限の終期より前に出力する出力部140とを備える。なお、制御システム100は、取得部110と出力部140とを有するコンピュータ等の装置単体で実現されてもよいし、取得部110の機能と出力部140の機能とを複数の装置に分散して実装した、複数の装置で実現されてもよい。

ここで、第1閾値は、例えば電力管理のためのデマンド制御における目標としての上限を示すデマンド値であり、その値を得る手法はいかなるものであってもよい。第1閾値の取得は、例えば第1閾値を示す信号の受信により実現可能である。なお、第1閾値を示す信号は、例えば電力会社等が運用する外部のサーバ装置等から送信されてもよいし、デマンド監視のための機能を有する装置から送信されてもよい。また、取得部110による第1閾値の取得は、例えば、ユーザインタフェース(例えばキーボード、操作ボタン、イメージセンサ、音声入力装置等)を介してなされる第1閾値を特定可能にするユーザによる操作に応じて、第1閾値を特定することによっても、実現可能である。第1デマンド時限は、ある定められた時刻から開始されて一定時間長(例えば30分)の期間である。電力使用量は、使用される電力の量であって一定時間における平均電力(W)で表現されるものであっても積算電力量(Wh)で表現されるものであってもよい。なお、化石燃料の使用量の増大化は、使用していなかった化石燃料の使用開始(つまり使用量がゼロからの増大)を含む。

この制御システム100により、第1デマンド時限において推定される電力使用量が第1閾値を超える場合に少なくとも第1システムを制御するための第1制御信号を送出することができる。このため、第1システムと第2システムとを含む所定領域における総合的な電力使用量を、第1閾値以下となるように抑制することが可能になる。第1システムは、電力使用量を低減化しても化石燃料により動作が可能であるので、制御システム100によれば、所定領域における各システムの機能をあまり損なうことなく、所定領域における電力使用量を適切に制御することが可能となる。

(2)例えば、第1制御信号は、第1システム(例えばAシステム200)による化石燃料の使用量の増大化を、第1システムに指示する信号を含むこととしてもよい。このような第1制御信号が示す情報は、例えば図7Bに示したような内容となり得る。

第1システムの機能は、例えば電力の使用を低減化しても、代わりに化石燃料の使用により維持される可能性がある。このため、第1システムの機能を停止させずに所定領域における電力使用量を低減することが可能となり得る。

(3)例えば、第1システムは、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する複数の機器(例えばヒートポンプ給湯機211a、ガス給湯器211b、EHP221a、GHP221b等)を含んで構成され、第1制御信号は、第1システムに含まれる複数の機器のうち、各機器による電力使用量の大小関係に基づいて選定された、電力使用量の低減化の対象とすべき1台以上の機器を特定する信号を含むこととしてもよい。

これにより、例えば、複数の機器のうち相対的に電力使用量の多い特定の機器等について、電力使用量を低減させる制御を行うことが可能となり得る。

(4)例えば、取得部110は更に、第1デマンド時限(例えば上述のデマンド時限D0)に後続する第2デマンド時限(例えば上述のデマンド時限D1)の所定領域における電力使用量の上限以下である第2閾値(例えば図8に示すようなデマンド値より小さい基準値)を取得し、出力部140は、第1デマンド時限の終期より前に第1制御信号を出力した結果として所定領域における第2デマンド時限の電力使用量が第2閾値を超えないと推定される場合に、第1システムによる電力使用量の増大化を、第1システムに指示するための第2制御信号であって、第1システムに含まれる複数の機器のうち、各機器による電力使用量の大小関係に基づいて選定された、電力使用量の増大化の対象とすべき1台以上の機器を特定する信号を含む第2制御信号を、第2デマンド時限の終期より前に出力することとしてもよい。このような第2制御信号が示す情報は、例えば図10Aに示したような内容となり得る。なお、第2デマンド時限は、例えば第1デマンド時限の終期に連続して開始されて、例えば第1デマンド時限と同一時間長の期間である。また、電力使用量の増大化は、使用していなかった電力の使用開始(つまり使用量がゼロからの増大)を含む。第1システムによる電力使用量の増大化は、例えば、第1システムに対する電力の供給量を増加することにより実現可能である。

これにより、電力使用量の抑制が過剰である場合にその抑制を解除することが可能となる。なお、上述の第2制御信号は、第2デマンド時限において許容される電力使用量の上限値を第1システムと第2システムとの電力使用量の合計が超えないと推定される範囲で第1システムによる電力使用量の増大化を指示する信号であることとしてもよい。

(5)例えば、第2制御信号は、第1システムによる化石燃料の使用量の低減化を、第1システムに指示する信号を含むこととしてもよい。

これにより、電力使用量を抑制するために化石燃料を使用している第1システムに対して、その抑制が過剰となるような場合に、化石燃料の使用停止等といった、化石燃料の使用の低減化を行わせることが可能となる。

(6)例えば、第2システム(例えばBシステム300)は、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する複数の機器を含んで構成され、出力部140は更に、所定領域における第1デマンド時限の電力使用量が第1閾値を超えると推定される場合に、第2システムによる電力使用量の低減化を、第2システムに指示するための第3制御信号であって、第2システムに含まれる複数の機器のうち、各機器による電力使用量の大小関係に基づいて選定された、電力使用量の低減化の対象とすべき1台以上の機器を特定する信号を含む第3制御信号を、第1デマンド時限の終期より前に出力することとしてもよい。このような第3制御信号が示す情報は、例えば図7Cに示したような内容となり得る。

これにより、電力を使用している第2システムに対する動作の抑制を行うことで適切にデマンド制御を行うことが可能となる。

(7)例えば、出力部140は、第1制御信号の出力に応じて第1システム(例えばAシステム200)が電力使用量を低減したとしても所定領域(例えば管理エリア1)における第1デマンド時限の電力使用量が第1閾値を超えると推定される場合に限って、第3制御信号の前記出力を行うこととしてもよい。

これにより、電力でもガス等の化石燃料でも動作可能な第1システムの機器を、電力で動作可能な第2システムの機器より優先して電力使用量の低減化対象とするので、極力、管理エリア1内の多くのシステムの動作を維持した上で、電力の低減化を図ることが可能となり得る。第1システムの機器の動作は、電力使用量を低減化しても化石燃料を動力源として維持され得るからである。

(8)例えば、取得部110は更に、第1デマンド時限(例えばデマンド時限D0)に後続する第2デマンド時限(例えばデマンド時限D1)の所定領域(例えば管理エリア1)における電力使用量の上限以下である第2閾値(例えば図8に示すような基準値)を取得し、出力部140は、第1デマンド時限内に第2制御信号を出力した結果として所定領域における第2デマンド時限の電力使用量が第2閾値を超えないと推定される場合に、第2システムによる電力使用量の増大化を、第2システムに指示するための第4制御信号であって、第2システムに含まれる複数の機器のうち、各機器による電力使用量の大小関係に基づいて選定された、電力使用量の増大化の対象とすべき1台以上の機器を特定する信号を含む第4制御信号を、第2デマンド時限の終期より前に出力することとしてもよい。このような第4制御信号が示す情報は、例えば図10Cに示したような内容となり得る。

これにより、電力使用量の抑制が過剰である場合にその抑制を解除することが可能となる。なお、上述の第4制御信号は、第2デマンド時限において許容される電力使用量の上限値を、第1システムと第2システムとの電力使用量の合計が超えないと推定される範囲で、第2システムによる電力使用量の増大化を指示する信号であることとしてもよい。

(9)例えば、第1システムは、給湯システム210を含むこととしてもよい。

これにより、制御システム100の制御により、給湯システム210の動力源を電力とガス等の化石燃料との間で切り替える等を行うことができる。このため、湯を生成する機能を維持したまま、電力需給の逼迫した状態に対処し得るし、電力コストを抑制することが可能となり得る。

(10)例えば、上述した電力使用量の低減化は、電力使用の停止を含むこととしてもよい。

これにより、制御対象のシステム或いは機器が電力使用量の値を調節できないものであっても、機能動作をする回路等への電力の供給を停止するだけで比較的容易に電力使用量の低減化の制御が可能となる。

(11)本開示におけるハイブリッドシステムは、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する1台以上の機器(例えば給湯機器211等)を含んで構成され電力でも化石燃料でも機器を動作させることができるハイブリッドシステム(例えば給湯システム210、空調システム220等)であって、第1デマンド時限の所定領域における電力使用量が所定許容量を超えると推定される場合に、電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を指示するための第1制御信号を、第1デマンド時限内に受信する受信部212と、第1制御信号に応じて、機器の動作に用いられる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方である第1制御を第1デマンド時限の終期より前に実行する制御部213とを備える。ここで、所定許容量は、例えば図3に示したデマンド値等であり、上述した第1閾値と同じであってもよい。ハイブリッドシステムは、電力及び化石燃料の少なくとも一方をエネルギー源(つまり動力源)として動作するシステムである。例えば、給湯機能を有するハイブリッドシステムは、ガス給湯器、ガスエンジンヒートポンプ(GHP)式給湯システム、電気給湯器、電気モーターヒートポンプ(EHP)式給湯システム等を備えてもよい。

このハイブリッドシステムによれば、必要に応じて電力消費を抑制する制御が可能となる。即ち、このハイブリッドシステムによれば、第1制御信号を送信する外部の装置(例えば、制御システム100、電力需給の管理をするコンピュータ等)から送信される第1制御信号に対応して、適切に電力制御を行うことができる。

(12)例えば、ハイブリッドシステムにおける上述の1台以上の機器は、給湯機器211を含むこととしてもよい。

これにより、給湯機能をある程度維持した上で電力使用の抑制を行うような制御が可能となる。

(13)例えば、上述のハイブリッドシステムは、給湯機器211に接続された配管の凍結防止用ヒーター2111を備え、制御部213は、凍結防止用装置(例えば凍結防止用ヒーター2111)の電力使用を維持した上で上述の第1制御を行うこととしてもよい。

これにより、寒冷な環境等において配管で伝送される水が凍結して給湯ができなくなる事態を防止し得る。

(14)例えば、上述のハイブリッドシステムは、電力の使用により貯湯される第1貯湯タンク(例えば貯湯タンク2112)と、化石燃料の使用により貯湯される第2貯湯タンク(例えば貯湯タンク2113)とを備え、制御部213は、上述の第1制御として、給湯機器211の動作に用いられる化石燃料の使用量の増大化を実行する場合において、第1貯湯タンクの貯湯量が所定量より多いときには第1貯湯タンクから出湯させ、第1貯湯タンクの貯湯量がその所定量より少ないときには第2貯湯タンクから出湯させることとしてもよい。

これにより、第1貯湯タンクの貯湯量が所定量より少ない場合に、比較的迅速に貯湯され得る第2貯湯タンクから優先的に出湯させるので、湯切れの発生を防止できる可能性が高まる。

(15)例えば、上述のハイブリッドシステムは、電力の使用により貯湯される貯湯タンク(例えば貯湯タンク2112)と、化石燃料の使用により給湯される給湯器(例えばガス給湯器211b)とを備え、制御部213は、上述の第1制御として、給湯機器211の動作に用いられる化石燃料の使用量の増大化を実行する場合において、その貯湯タンク(例えば貯湯タンク2112)の貯湯量が所定量より多いときには、その貯湯タンクから出湯させ、その貯湯タンクの貯湯量がその所定量より少ないときには、上述の給湯器(例えばガス給湯器211b)から出湯させることとしてもよい。この場合において上述の化石燃料の使用により給湯される給湯器は、例えば瞬間式ガス給湯器等であり、貯湯タンクを有していなくてもよい。

これにより、貯湯タンクの貯湯量が所定量より少ない場合に、化石燃料の使用により比較的迅速に給湯され得る給湯器により優先的に出湯させるので、湯切れの発生を防止できる可能性が高まる。

なお、ハイブリッドシステムの一例としての給湯システムは、例えば、電力の使用により貯湯される第1貯湯タンク(例えば貯湯タンク2112)と、化石燃料の使用により貯湯される第2貯湯タンク(例えば貯湯タンク2113)とを備える給湯システム210であって、第2貯湯タンクへ貯湯が行われる場合において、第1貯湯タンクの貯湯量が所定量(例えば20L)より多いときには第1貯湯タンクから出湯させ、第1貯湯タンクの貯湯量がその所定量より少ないときには第2貯湯タンクから出湯させる。この給湯システム210における出湯元の切り替え制御により、第1貯湯タンクの貯湯量が所定量より少ない場合に、ガス等の化石燃料の燃焼で比較的迅速に湯が生成でき比較的迅速に貯湯され得る第2貯湯タンクから出湯させるので、湯切れの発生が防止され得る。

(16)本開示における制御方法は、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システム(例えばAシステム200)と、その所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システム(例えばBシステム300)とを、制御するための制御方法であって、第1デマンド時限の所定領域における電力使用量の上限である第1閾値(例えばデマンド値)を取得する取得ステップ(例えばステップS11、S21)と、所定領域における第1デマンド時限の電力使用量が第1閾値を超えると推定される場合に、第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を第1システムに指示するための第1制御信号を、第1デマンド時限の終期より前に出力する出力ステップ(例えばステップS16、S26)とを含む。

これにより、第1デマンド時限において推定される電力使用量が第1閾値を超える場合に少なくとも第1システムを制御するための第1制御信号を出力することができる。このため、第1システムと第2システムとを含む所定領域における総合的な電力使用量を、第1デマンド時限において第1閾値以下となるように抑制し得る。なお、第1システムは、電力使用量を低減化しても化石燃料により動作が可能であるので、この制御方法によれば、所定領域における各システムの機能をあまり損なうことなく、所定領域における電力使用量を適切に制御することが可能となる。

(17)本開示における制御プログラムは、所定領域(例えば管理エリア1)内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力でも化石燃料でも動作する第1システム(例えばAシステム200)と、その所定領域内に所在する1台以上の機器を含んで構成され電力で動作する第2システム(例えばBシステム300)とを、制御する制御システム100におけるコンピュータに所定制御処理を実行させるための制御プログラムであって、所定制御処理は、第1デマンド時限の所定領域における電力使用量の上限である第1閾値(例えばデマンド値)を取得する取得ステップ(例えばステップS11、S21)と、所定領域における第1デマンド時限の電力使用量が第1閾値を超えると推定される場合に、第1システムによる電力使用量の低減化及び化石燃料の使用量の増大化の少なくとも一方を第1システムに指示するための第1制御信号を、第1デマンド時限の終期より前に出力する出力ステップ(例えばステップS16、S26)とを含む。

このプログラムを、マイクロプロセッサを備える装置(コンピュータ)にインストールすれば、その装置が所定制御処理を行い、制御システム100として機能し得る。この制御システム100により、所定領域における各システム(例えば給湯システム210、空調システム220、照明システムA310、照明システムB320等)の機能をあまり損なうことなく、所定領域における電力使用量を適切に制御できる。

100 制御システム 110 取得部 140 出力部 200 Aシステム(第1システム、ハイブリッドシステム) 210 給湯システム 211 給湯機器 212 受信部 213 制御部 300 Bシステム(第2システム) 2111 凍結防止用ヒーター 2112 貯湯タンク(第1貯湯タンク) 2113 貯湯タンク(第2貯湯タンク)