JP2010286190A - 負荷予測方法及び負荷予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】条件によって負荷の予測結果がばらつくことを防いで、精度よく計算することが可能な負荷予測方法及び負荷予測装置を提供する。
【解決手段】予測負荷装置は、空調機定格負荷記憶手段１に予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と、空調機運転スケジュール記憶手段２に予め記憶されている運転スケジュールとを用いて、全体負荷予測演算手段３が所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の全体負荷とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源設備の熱負荷を予測する負荷予測方法及びその装置に関するものである。

ＣＯ_２の削減に向けて、空調制御の快適性を保ちつつ、空調制御にかかわる蓄熱槽及び冷凍機等の熱源設備の運転制御の更なる最適化及び省エネルギ化が求められている。
従来、熱源設備の運転を最適化する方法として、ＡＲＩＭＡ（ＡｕｔｏＲｅｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｏｖｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｏｄｅｌ）を用いて負荷予測を行い、得られた予測負荷に基づき運転制御を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、時刻に応じた予測負荷と実測負荷とを組み合わせて、熱源設備の運転台数を制御するスケジュールを組む方法がある（例えば、特許文献２参照）。始業時には始業時予測負荷に基づいて熱源施設の運転台数制御を行い、定常運転移行時となれば、運転台数制御の効果が表れるまで、定常運転移行時予測負荷に基づいて運転台数制御を行う。定常運転時となれば、実測負荷に基づいて運転台数制御を行う。残業運転移行時となれば、運転終了時まで、残業運転移行時予測負荷に基づいて運転台数制御を行う。

特開平８−７５２１９号公報 特開２０００−１８６８２号公報

特許文献１に開示された負荷予測方法のようにＡＲＩＭＡモデルを用いた負荷予測では、気象条件や設備の運用条件といったパラメータの精度に問題があるため、予測と実際とで差異が大きく、得えられた予測負荷を用いても精度よく運転制御が行えなかった。
また、特許文献２のようにスケジュールによる運転制御を行う場合にも、始業時負荷及び定常運転移行時負荷について機器特性によるばらつき等により実際との差異が生じることがあり、スケジュール上の予測負荷と実際とで差異が大きくなれば無駄な運転を行うことになってしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、条件によって予測結果がばらつくことを防いで、精度よく計算することが可能な負荷予測方法及び負荷予測装置を提供することを目的とする。

この発明に係る負荷予測方法は、予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と運転スケジュールとを用いて、所定時刻における空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えるようにしたものである。

この発明に係る負荷予測方法は、空調機毎の所定日より前の任意の日の実績負荷値と、予め記憶されている空調機毎の運転スケジュールとを用いて、所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えるようにしたものである。

この発明に係る負荷予測方法は、負荷予測値算出工程で算出した所定日の所定時刻における空調機毎の負荷に対し、所定日の予測最高気温と所定日より前の任意の日の最高気温の差を熱量換算した補正値を加える負荷予測補正工程を備え、全体負荷値予測工程では、負荷予測補正工程で補正した所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計するようにしたものである。

この発明に係る負荷予測方法は、所定日の予測外気温を用いて、各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えるようにしたものである。

この発明に係る負荷予測装置は、予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と運転スケジュールとを用いて、所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えるようにしたものである。

この発明に係る負荷予測装置は、空調機毎の所定日より前の任意の日の実績負荷値と、予め記憶されている空調機毎の運転スケジュールとを用いて、所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えるようにしたものである。

この発明に係る負荷予測装置は、所定日の予測最高気温と所定日より前の任意の日の最高気温の差を熱量換算した補正値を算出する負荷予測補正手段を備え、全体負荷予測演算手段は、負荷予測補正手段が算出した補正値を用いて、所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を補正し、補正した負荷を全ての空調機分累計するようにしたものである。

この発明に係る負荷予測装置は、所定日の予測外気温を用いて、各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えるようにしたものである。

この発明によれば、予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と運転スケジュールとを用いて、所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求めるようにしたので、運転スケジュールに基づいて時刻毎に負荷を算出することにより、条件によって予測結果がばらつくことを防いで精度よく計算することができる。

この発明によれば、空調機毎の所定日より前の任意の日の実績負荷値と、予め記憶されている空調機毎の運転スケジュールとを用いて、所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求めるようにしたので、空調機単位の実績負荷を予測値算出にフィードバックすることにより、予測結果のばらつきをさらに抑えることができる。

この発明によれば、所定日の所定時刻における空調機毎の負荷に対し、所定日の予測最高気温と所定日より前の任意の日の最高気温の差を熱量換算した補正値を加え、補正した所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計するようにしたので、所定日と所定日以前の日との外気温の差が大きい場合であっても、精度よく負荷予測を行うことができる。

この発明によれば、所定日の予測外気温を用いて、各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求めるようにしたので、空調機の機器特性等を考慮した負荷予測を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る負荷予測装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る負荷予測装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示す空調機運転スケジュール記憶手段が記憶している各空調機の運転スケジュールの一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る負荷予測装置の動作を示すフローチャートである。 空調機ｉの負荷と外気温との相関関係を表すグラフである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る負荷予測装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１による負荷予測装置は、各施設に設置された空調機の定格値を記憶しておく空調機定格負荷記憶手段１と、各空調機の運転スケジュールを記憶しておく空調機運転スケジュール記憶手段２と、各空調機の負荷を予測して全空調機の累積値を算出する全体負荷予測演算手段３とを備える。なお、本実施の形態１の負荷予測装置では、図１に示す前日実績負荷記憶手段４、外気温取得手段５及び負荷予測補正手段６が不要であるため説明を省略する。これらについては、後述の実施の形態２，３で説明する。

図２は、実施の形態１に係る負荷予測装置の動作を示すフローチャートである。ここでは、当日の熱源設備の熱負荷予測をその日替わり時（０：００）に実施するものとする。
先ず、ステップＳＴ１において、全体負荷予測演算手段３が、空調機定格負荷記憶手段１から各空調機の定格値を読み出す。この定格値とは、カタログ等に記載されている、所定条件における機器固有の処理能力の値である。

続いて、ステップＳＴ２において、全体負荷予測演算手段３は、空調機運転スケジュール記憶手段２から当日の各空調機の運転スケジュールを読み出す。図３は、各空調機の運転スケジュールの一例を示す説明図である。図３の運転スケジュールは、各空調機（１〜ｉ）の、負荷予測当日である４月２７日の、各時刻における運転状態を示す。なお、この運転スケジュールは、平日、休日単位等で予め決められているものとする。

続いて、ステップＳＴ３（負荷予測値算出工程）において、全体負荷予測演算手段３は、読み出した空調機ｉの定格値Ｌｐ（ｉ）と、空調機ｉの時刻ｔにおける運転状態Ｓ（ｉ，ｔ）とを用いて、空調機ｉの時刻ｔにおける負荷予測値｛Ｌｐ（ｉ）×Ｓ（ｉ，ｔ）｝を算出する。
続くステップＳＴ４（全体負荷予測値算出工程）において、全体負荷予測演算手段３は、下式（１）に従い、時刻ｔにおける全空調機の負荷予測値を累計し、熱源設備の全体負荷予測値Ｈｐ（ｔ）とする。
Ｈｐ（ｔ）＝Σ｛Ｌｐ（ｉ）×Ｓ（ｉ，ｔ）｝ （１）

負荷予測装置が算出した全体負荷予測値は、例えば熱源設備の当日の運転制御のために用いられる。

以上より、実施の形態１によれば、空調機定格負荷記憶手段１に予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と、空調機運転スケジュール記憶手段２に予め記憶されている運転スケジュールとを用いて、全体負荷予測演算手段３が所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とするように構成した。このため、運転スケジュールに基づいて時刻毎に負荷を算出することにより、条件によって予測結果がばらつくことを防いで精度よく計算することができる。

なお、上記実施の形態１では、負荷予測対象日を熱源設備の運転制御の当日としたが、当日以外でも、運転スケジュールが存在する日であれば負荷予測を実施可能であることは言うまでもない。

実施の形態２．
上記実施の形態１による負荷予測装置は空調機の定格負荷値を用いて全体負荷予測値を算出したが、本実施の形態２では定格負荷値に代えて、前日の実績負荷値から当日の全体負荷予測値を算出する。本実施の形態２に係る負荷予測装置の構成も、上記実施の形態１に係る負荷予測装置の構成（図１）と図面上は同じであるため、以下の説明では図１を援用して説明する。なお、本実施の形態２では、負荷予測装置が、空調機定格負荷記憶手段１、空調機運転スケジュール記憶手段２及び全体負荷予測演算手段３に加え、各空調機の前日の実績負荷値を記憶しておく前日実績負荷記憶手段４を備える。

図４は、実施の形態２に係る負荷予測装置の動作を示すフローチャートである。上記実施の形態１と同様に、当日の熱源設備の熱負荷予測をその日替わり時（０：００）に実施するものとする。
先ず、ステップＳＴ１１において、全体負荷予測演算手段３が、前日実績負荷記憶手段４から前日の実績負荷値を読み出す。この実績負荷値は、例えば１時間毎の負荷熱量Ｑとし、この負荷熱量Ｑは、熱源設備から空調機へ送水される送水温度Ｔ１と、空調機から熱源設備へ還水される還水温度Ｔ２と、還水流量Ｆとを用いて下式（２）により算出した値とする。
Ｑ＝（Ｔ２−Ｔ１）×Ｆ （２）

続いて、ステップＳＴ１２において、全体負荷予測演算手段３は、空調機運転スケジュール記憶手段２から、図３に示すような当日の各空調機の運転スケジュールを読み出す。

続いて、ステップＳＴ１３において、全体負荷予測演算手段３は、前日実績負荷記憶手段４から空調機ｉの前日ｄ−１時刻ｔにおける実績負荷値Ｌｍ（ｉ，ｄ−１，ｔ）を読み出す。そして、全体負荷予測演算手段３はこの実績負荷値Ｌｍ（ｉ，ｄ−１，ｔ）と前日ｄ−１時刻ｔにおける負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｄ−１，ｔ）とを用いて、空調機ｉの当日ｄ時刻ｔにおける負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｄ，ｔ）を、下式（３）から算出する。
Ｌｐ（ｉ，ｄ，ｔ）＝｛α×Ｌｍ（ｉ，ｄ−１，ｔ）
＋（１−α）×Ｌｐ（ｉ，ｄ−１，ｔ）｝ （３）
ここで、αは、前日の実績負荷値と負荷予測値の割合を決定するための調整用重み係数である。

続くステップＳＴ１４において、全体負荷予測演算手段３は空調機ｉの時刻ｔにおける運転状態Ｓ（ｉ，ｔ）を用いて、下式（４）に従って時刻ｔにおける全空調機の負荷予測値を累計し、熱源設備の全体負荷予測値Ｈｐ（ｔ）とする。
Ｈｐ（ｔ）＝Σ［｛α×Ｌｍ（ｉ，ｄ−１，ｔ）
＋（１−α）×Ｌｐ（ｉ，ｄ−１，ｔ）｝
×Ｓ（ｉ，ｔ）］ （４）

負荷予測装置が算出した当日の全体負荷予測値は、例えば熱源設備の当日の運転制御のために用いられる。

以上より、実施の形態２によれば、前日実績負荷記憶手段４に記憶されている空調機毎の前日の実績負荷値と、空調機運転スケジュール記憶手段２に予め記憶されている空調機毎の運転スケジュールとを用いて、全体負荷予測演算手段３が当日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とするように構成した。このため、空調機単位の実績負荷を予測値算出にフィードバックすることにより、予測結果のばらつきをさらに抑えることができる。

なお、上記実施の形態２では、負荷予測対象日を熱源設備の運転制御の当日としたが、当日以外でも、運転スケジュールが存在する日であれば負荷予測を実施可能であることは言うまでもない。
また、負荷予測対象日の前日の実績負荷値を用いるようにしたが、前日以外の日の実績負荷値を用いても負荷予測を実施可能であることは言うまでもない。

実施の形態３．
空調機ｉの時刻ｔにおける負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｔ）の算出方法は上記実施の形態１，２による方法以外の方法で算出することができ、本実施の形態３において一例を説明する。本実施の形態３による負荷予測装置では、負荷と相関のある外気温の予測値を用いる。なお、本実施の形態３に係る負荷予測装置の構成も、上記実施の形態１に係る負荷予測装置の構成（図１）と図面上は同じであるため、以下の説明では図１を援用して説明する。本実施の形態３では、負荷予測装置が、空調機定格負荷記憶手段１、空調機運転スケジュール記憶手段２、全体負荷予測演算手段３及び前日実績負荷記憶手段４に加え、当日の外気温の予測値を通信回線等を介して取得し、記憶しておく外気温取得手段５と、前日と当日の最高気温の温度差を熱量換算して補正値を求める負荷予測補正手段６とを備える。

先ず、上記実施の形態１の定格負荷値に代えて、外気温取得手段５が保持する外気温予測値を用いて負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｔ）を算出する方法を説明する。
全体負荷予測演算手段３は、外気温取得手段５から当日の時刻ｔの外気温予測値Ｔｏ（ｔ）を読み出して、この外気温予測値Ｔｏ（ｔ）と各空調機ｉの負荷の相関を線形一次式で表した下記の予測式（５）により負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｔ）を算出する。なお、図５に、空調機ｉの負荷と外気温との相関関係を表すグラフを示す。
Ｌｐ（ｉ，ｔ）＝ａ（ｉ）×Ｔｏ（ｔ）＋ｂ（ｉ） （５）
ここで、Ｔｏ（ｔ）は時刻ｔにおける外気温予測値であり、ａ（ｉ），ｂ（ｉ）は空調機ｉの外気温と負荷の回帰係数である。
全体負荷予測値Ｈｐ（ｉ，ｔ）は、上式（５）で算出した負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｔ）を用いて、上式（１）により算出すればよい。

次に、上記実施の形態２による算出方法において、外気温取得手段５が保持する外気温の予測値を用いて全体負荷予測値Ｈｐ（ｔ）を算出する方法を説明する。ここでは、前日と当日の外気温の差が大きい場合を考慮して、当日の予測最高気温と前日の最高気温との差を用いて負荷予測値を補正する。
負荷予測補正手段６は、先ず、外気温取得手段５から前日の最高外気温と当日の予測最高外気温の差ΔＴｏを算出し、さらに熱量換算して補正値（ｃ×ΔＴｏ）を求める（負荷予測補正工程）。全体負荷予測演算手段３は続いて、下式（６）のように、負荷予測値Ｌｐ（ｉ，ｄ，ｔ）に補正値（ｃ×ΔＴｏ）を加算して全体負荷予測値Ｈｐ（ｔ）を補正する。
Ｈｐ（ｔ）＝Σ［｛α×Ｌｍ（ｉ，ｄ−１，ｔ）
＋（１−α）×Ｌｐ（ｉ，ｄ−１，ｔ）＋ｃ×ΔＴｏ｝
×Ｓ（ｉ，ｔ）］ （６）
ここで、ｃは熱量換算係数である。

以上より、実施の形態３によれば、外気温取得手段５が取得した当日の予測外気温を用いて、全体負荷予測演算手段３が各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から当日の所定時刻における空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを熱源設備の負荷とするように構成した。このため、空調機の機器特性等を考慮した負荷予測を行うことができる。

また、実施の形態３によれば、負荷予測補正手段６が、当日の予測最高気温と前日の最高気温の差を熱量換算した補正値を算出し、全体負荷予測演算手段３が、この補正値を用いて当日の所定時刻における空調機毎の負荷を補正し、補正した負荷を全ての空調機分累計するように構成した。このため、当日と前日の外気温の差が大きい場合であっても、精度よく負荷予測を行うことができる。

なお、上記実施の形態３では、負荷予測対象日を熱源設備の運転制御の当日としたが、当日以外でも、運転スケジュールが存在し、かつ外気温予測値が取得可能な日であれば負荷予測を実施可能であることは言うまでもない。
また、負荷予測対象日の前日の外気温及び実績負荷値を用いるようにしたが、前日以外の日の外気温及び実績負荷値を用いても負荷予測を実施可能であることは言うまでもない。

１ 空調機定格負荷記憶手段
２ 空調機運転スケジュール記憶手段
３ 全体負荷予測演算手段
４ 前日実績負荷記憶手段
５ 外気温取得手段
６ 負荷予測補正手段

Claims (8)

1. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測方法であって、
   予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と運転スケジュールとを用いて、所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、
   前記所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えることを特徴とする負荷予測方法。
2. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測方法であって、
   空調機毎の所定日より前の任意の日の実績負荷値と、予め記憶されている当該空調機毎の運転スケジュールとを用いて、前記所定日の所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、
   前記所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えることを特徴とする負荷予測方法。
3. 請求項２に記載の負荷予測方法であって、
   負荷予測値算出工程で算出した所定日の所定時刻における空調機毎の負荷に対し、当該所定日の予測最高気温と当該所定日より前の任意の日の最高気温の差を熱量換算した補正値を加える負荷予測補正工程を備え、
   全体負荷値予測工程では、前記負荷予測補正工程で補正した前記所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計することを特徴とする負荷予測方法。
4. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測方法であって、
   所定日の予測外気温を用いて、各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から前記所定日の所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出する負荷予測値算出工程と、
   前記所定時刻における空調機毎の負荷を全ての空調機分累計して全体負荷予測値を算出し、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測値算出工程とを備えることを特徴とする負荷予測方法。
5. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測装置であって、
   予め記憶されている空調機毎の定格負荷値と運転スケジュールとを用いて、所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えることを特徴とする負荷予測装置。
6. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測装置であって、
   空調機毎の所定日より前の任意の日の実績負荷値と、予め記憶されている当該空調機毎の運転スケジュールとを用いて、前記所定日の所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えることを特徴とする負荷予測装置。
7. 請求項６に記載の負荷予測装置であって、
   所定日の予測最高気温と当該所定日より前の任意の日の最高気温の差を熱量換算した補正値を算出する負荷予測補正手段を備え、
   全体負荷予測演算手段は、前記負荷予測補正手段が算出した補正値を用いて、前記所定日の所定時刻における空調機毎の負荷を補正し、補正した負荷を全ての空調機分累計することを特徴とする負荷予測装置。
8. 熱源設備の負荷を予測する負荷予測装置であって、
   所定日の予測外気温を用いて、各空調機の負荷と外気温の関係を定めた関数から前記所定日の所定時刻における当該空調機毎の負荷を算出し、全ての空調機分累計して全体負荷予測値を求め、これを前記熱源設備の負荷とする全体負荷予測演算手段を備えることを特徴とする負荷予測装置。

Images