JP2016114281A - 制御装置、制御方法、制御システム、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止する。【解決手段】デマンドコントローラ（１）は、施設のデマンド電力が閾値を超えると予測される時間がデマンド制御単位時間を超える場合、施設の実際のデマンド電力が閾値以下になるように閾値超過時間において各空調機を制御する。さらに、各空調機の制御優先度が算出された時点から一定時間が経過するまで、制御優先度が大きいほどより高い能力で空調機が動作するように各空調機を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、空調機を制御するための制御装置、制御方法、制御システム、プログラム、および記録媒体に関する。

大量の電力を必要とする各種の施設（たとえば、高圧電力を使用する工場、またはオフィスビル）では、電力の基本料金を、施設において使用される電力の最大許容量に基づき、電力供給者と契約している。この最大許容量は、一般にデマンド契約電力と呼ばれる。デマンド契約電力に基づく電力基本料金は、施設における消費電力が契約値を超えない限り適用される。しかし、消費電力がデマンド契約電力をわずか３０分程度でも超過すると、翌月以降の基本料金が大幅に増額される。そこで従来、消費電力がデマンド契約電力を超過しないように、消費電力を監視したり電力需要量を抑制したりするための各種の技術が多数提案されている。このような技術は一般に電力デマンド制御と呼ばれる。

一般に、施設のデマンド電力の多くを、空調機の消費電力が占めている。特に夏の暑い日または冬の寒い日には、空調機の消費電力が非常に高くなるので、空調機を制御すれば施設のデマンド電力を良く抑えることが期待できる。実際、現状の電力デマンド制御では、施設のデマンド電力が閾値を超過する恐れがある時間帯（デマンドピーク時間帯）に、空調機の能力を制限したり、空調機をオフにしたりすることがよく行われる。

図７は、従来の一般的なデマンド制御による各空調機の消費電力および各部屋の室温の時間的推移を表す図である。この図の例では、デマンド制御を行う単位時間は３０分である。また、施設には部屋が３つあり、各部屋の空調機が１つずつ設置されている。夏のある一日のうち、外気温が非常に高くなる時間において、図７に示す最初のデマンド制御単位時間の開始時点（０分）から、各部屋の空調機はいずれも１００％の能力で稼働される。このとき、各空調機の合計消費電力１０１は１００％である。

このまま各空調機が動作し続けると、施設のデマンド電力が上昇し続ける。時点ｔ１０１において、各空調機が現在の１００％の能力で各部屋を冷房し続ければ、施設のデマンド電力がグラフＧ１０１に示すように推移し、３０分までのいずれかの時点で閾値を超えると予測される。この結果、時点ｔ１０１において、施設のデマンド制御が開始される。これにより、たとえば各空調機の能力がいずれも一律に１００％から４０％に低減されるので、各空調機の合計消費電力１０１も１００％から４０％に低減される。

この結果、各部屋の冷房能力が落ちるので、各部屋の室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３が、時点ｔ１０１から上昇し始める。部屋の状況に応じて、室温の上昇度合いは異なる。時点ｔ１０１以降、デマンド制御が継続されることによって、各空調機の消費電力は４０％のまま維持される。この結果、施設のデマンド電力は実際にはグラフＧ１０２に示すように推移することによって、３０分までの間に閾値を超えずに済む。一方、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３は上昇し続ける。部屋の状況に応じて、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３の上昇度合いは異なる。

最初のデマンド制御単位時間の終了時点（３０分）において、測定されたデマンド電力１０１がリセットされる。これにより、施設のデマンド制御は３０分の時点で解除され、さらに、次のデマンド制御単位時間が開始される。すなわち、３０分の時点から新たなデマンド電力が測定され、次のデマンド制御の有無は、このデマンド電力に基づき判定される。この結果、各空調機の能力が再び１００％に戻され、各空調機の合計消費電力１０２が１００％となる。

これにより、各部屋の冷房能力が再び上がるので、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３が３０分の時点から再び下降する。部屋の状況に応じて、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３の下降度合いも異なる。このまま各空調機が動作し続けると、施設のデマンド電力が上昇し続ける。時点ｔ１０２において、各空調機が現在の１００％の能力で各部屋を冷房し続ければ、施設のデマンド電力がグラフＧ１０３に示すように推移し、６０分までのいずれかの時点で閾値を超えると予測される。この結果、時点ｔ１０２において、施設のデマンド制御が開始される。これにより、たとえば各空調機の能力がいずれも一律に１００％から４０％に低減されるので、各空調機の合計消費電力１０２も１００％から４０％に低減される。

この結果、各部屋の冷房能力が落ちるので、各部屋の室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３が、時点ｔ１０２から上昇し始める。部屋の状況に応じて、室温の上昇度合いは異なる。時点ｔ１０２以降、デマンド制御が継続されることによって、各空調機の消費電力は４０％のまま維持される。この結果、施設の実際のデマンド電力は、グラフＧ１０４に示すように推移することによって、３０分までの間に閾値を超えずに済む。一方、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３は上昇し続ける。部屋の状況に応じて、室温Ｔ１０１〜Ｔ１０３の上昇度合いは異なる。

図８は、従来のデマンド制御が行われる場合の各空調機の消費電力の時間的推移を示す図である。この図において、１〜３は、それぞれ異なる部屋に設置される各空調機の消費電力を示す。図８に示す例では、０分から１０分の間、全ての空調機の消費電力は１００％である。１０分の時点で、矢印１１１に示すようにデマンド制御が行われることによって、全ての空調機の消費電力が４０％に低減される。この状態が３０分の時点まで続き、そこで矢印１１２に示すようにデマンド制御が解除され、各空調機の消費電力は再び１００％に戻る。３０分から４０分の間、全ての空調機の消費電力は再び１００％に維持され、４０分の時点で矢印１１３に示すようにデマンド制御が行われ、各空調機の消費電力は再び４０％に低減される。この状態は６０分の時点まで続き、そこで矢印１１４に示すようにデマンド制御が解除される。

図７および図８に示すように、従来のデマンド制御では、一定時間ごとにデマンド制御を繰り返す。これにより、各部屋の冷房能力が一律に上昇したり下降したりする。このような制御では、部屋の状況次第では部屋が不十分に冷房されることによって、部屋の温度が徐々に上昇する。すなわち部屋の状況によっては、デマンド制御によって部屋の空調環境が悪化する恐れが生ずる。実際、図７の例では、６０分の時点において、室温Ｔ１０１が室温Ｔ１０３よりもかなり高くなっている。また、暖房時においても同様の理由によって、各部屋の空調環境が悪化する恐れがある。

特許文献１には、各空調装置の優先度の高い空調装置の運転の制限を小さくし、各空調装置の優先度の低い空調装置の運転の制限を大きくし、編成車両の全空調装置の消費電力が、前記編成車両の全空調装置に供給可能な電力内に収まるように、故障に対応した各空調装置の運転状況を求める車両用空調システムが開示されている。特許文献１によれば、各車両の空調装置の運転状態の優先度に応じて制御することにより、いずれかの補助電源が故障した場合であっても、各車両の社内状況に応じた制御をすることができる。

特開２０１３−００１２３９号（２０１３年１月７日公開）

特許文献１の技術は補助電源の故障時に各空調機の運転を制限することを目的としたものであり、施設におけるデマンド電力の制御に適用することは想定されていない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止する制御装置、制御方法、制御システム、プログラム、および記録媒体を提供することにある。

本発明の態様１に係る制御装置は、上記の課題を解決するために、
複数の部屋を有する施設内の各部屋にそれぞれ設置された各空調機を制御する制御装置であって、
前記施設のデマンド電力が閾値を超えることが予測される閾値超過時間を取得する取得部と、
各前記部屋の室温を取得する室温取得部と、
前記閾値超過時間において、一定時間ごとに、各前記部屋の前記室温と、各前記部屋に応じた基準温度との乖離度に少なくとも基づき、各前記空調機の制御優先度を算出する制御優先度算出部と、
前記閾値超過時間がデマンド制御単位時間を超える場合、前記閾値超過時間における前記施設の実際のデマンド電力が前記閾値以下になるように、前記閾値超過時間において各前記空調機を制御する制御部とを備えており、
前記制御部は、各前記制御優先度が算出された時点から前記一定時間が経過するまで、前記制御優先度が大きいほどより高い能力で前記空調機が動作するように、各前記空調機を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、制御装置は、デマンド電力が閾値を超えると予測される時間が、デマンド制御を行う単位となる時間を超える場合、閾値超過時間における施設の実際のデマンド電力が閾値以下になるように、閾値超過時間において各空調機を制御する。これにより、閾値超過時間において従来の一般的なデマンド電力が行われることを防止できる。

また、制御装置は、閾値超過時間において、制御優先度が算出された時点からデマンド電力一定時間が経過するまで、制御優先度が大きいほどより高い能力で空調機が動作するように、各空調機を制御する。これにより、閾値超過時間において、最も高い能力で動作するように制御される空調機が、各空調機の制御優先度に基づき適宜入れ替わる。その際、乖離度に基づき算出される制御優先度が最も高い空調機の能力が最も高くなるので、乖離度が最も高い部屋の冷房能力が最も高くなることが期待される。この結果、閾値超過時間において各部屋の室温が大きく変化することを防止できる。

以上のように、制御装置は、施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

本発明の態様２に係る制御装置は、前記態様１において、
前記制御部は、前記制御優先度が最も高い前記空調機が１００％の能力で動作するように、各前記空調機を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、特定の部屋の空調環境が悪化することをより確実に防止することができる。

本発明の態様３に係る制御装置は、前記態様１または２において、
前記部屋ごとの既定優先度を設定する設定部をさらに備えており、
前記制御優先度算出部は、前記部屋に対応する前記乖離度および前記既定優先度とを掛け合わせることによって、前記部屋ごとの前記制御優先度を算出することを特徴としている。

上記の構成によれば、高い能力に制御させたい空調機を予め設定することができる。

本発明の態様４に係る制御装置は、前記態様１〜３のいずれかにおいて、
前記一定時間を設定する一定時間設定部をさらに備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、各空調機の制御時間単位を適宜変更することができる。

本発明の態様５に係る制御装置は、前記態様１〜４のいずれかにおいて、
前記部屋ごとの前記基準温度を設定する基準温度設定部をさらに備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、
本発明の態様６に係る制御装置は、前記態様１〜５のいずれかにおいて、
各前記空調機の動作状況を示す表示データを生成する生成部と、
前記表示データを前記制御装置の外部に出力する出力部とをさらに備えている空調機ことを特徴としている。

上記の構成によれば、施設の管理者が各空調機の稼働状況を的確に把握することができる。

本発明の態様７に係る制御装置は、前記態様１〜６のいずれかにおいて、
前記施設における前記デマンド電力を予測する予測部をさらに備えており、
前記取得部は、前記閾値超過時間として、予測された前記デマンド電力が前記閾値を超える時間を前記予測部から取得することを特徴としている。

上記の構成によれば、適切な閾値超過時間を取得することができる。

本発明の態様８に係る制御装置は、前記態様７において、
前記施設の外気温を取得する外気温取得部と、
前記予測部は、前記外気温に基づき前記デマンド電力を予測することを特徴としている。

上記の構成によれば、外気温に応じた適切なデマンド電力を予測することができる。

本発明の態様９に係る制御装置は、前記態様１〜７のいずれかにおいて、
通信部をさらに備えており、
前記取得部は、前記通信部を介して、前記制御装置の外部から前記閾値超過時間を取得することを特徴としている。

上記の構成によれば、デマンド電力を予測することなく適切な閾値超過時間を取得することができる。

本発明の態様１０に係る制御システムは、上記の課題を解決するために、上述したいずれかの制御装置と、前記制御装置によって制御される空調機と備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

本発明の態様１１に係る制御方法は、上記の課題を解決するために、
複数の部屋を有する施設内の各部屋にそれぞれ設置された各空調機を制御する制御方法であって、
前記施設のデマンド電力が閾値を超えることが予測される閾値超過時間を取得する工程と、
各前記部屋の室温を取得する室温取得工程と、
前記閾値超過時間において、一定時間ごとに、各前記部屋の前記室温と、各前記部屋に応じた基準温度との乖離度に少なくとも基づき、各前記空調機の制御優先度を算出する制御優先度算出工程と、
前記閾値超過時間がデマンド制御単位時間を超える場合、前記閾値超過時間における前記施設の実際のデマンド電力が前記閾値以下になるように、前記閾値超過時間において各前記空調機を制御する制御工程とを有しており、
前記制御工程において、各前記制御優先度が算出された時点から前記一定時間が経過するまで、前記制御優先度が大きいほどより高い能力で前記空調機が動作するように、各前記空調機を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

本発明に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各手段として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、施設の各部屋内の空調環境の悪化を防ぎつつ、電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るデマンド制御システム（制御システム）の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラ実行する空調機制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラが実行する空調機制御処理の具体例を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラによるインターロック制御が行われる場合の、閾値超過時間における各空調機の消費電力および各部屋の室温の時間的推移を表す図である。 本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラによるインターロック制御が行われる場合の各空調機２の消費電力の時間的推移を示す図である。 従来の一般的なデマンド制御による各空調機の消費電力および各部屋の室温の時間的推移を表す図である。 従来のデマンド制御が行われる場合の各空調機の消費電力の時間的推移を示す図である。

〔実施形態１〕
図１〜図６を参照して本発明に係る実施形態１を以下に説明する。

（デマンド制御システム１０の構成）
図２は、本発明の実施形態１に係るデマンド制御システム１０（制御システム）の要部構成を示すブロック図である。この図２に示すように、デマンド制御システム１０は、デマンドコントローラ１（制御装置）、空調機２ａ〜２ｃ、温度計３ａ〜３ｃ、室外温度計４、および電力計５を備えている。デマンドコントローラ１と空調機２ａ〜２ｃとは、図示しないネットワーク回線を介して互いに通信可能に接続されている。

デマンドコントローラ１は、施設のデマンド電力を制御する制御装置である。本実施形態では、施設は３つの部屋２０ａ〜２０ｃを有している。部屋２０ごとに１つの空調機２および１つの温度計３が設置されている。空調機２は、それが設置されている部屋２０を冷房または暖房する。温度計３は、それが設置されている部屋２０の室温を測定し、測定結果をデマンドコントローラ１に出力する。

室外温度計４は、施設の外気温を測定し、測定結果をデマンドコントローラ１に出力する。

電力計５は、施設内の各電子機器の消費電力を測定する。電力計５は、各空調機２の消費電力を個別に測定したり、施設のデマンド電力を算出したりすることができる。電力計５は測定結果および算出結果をデマンドコントローラ１に出力する。

（デマンドコントローラ１の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラ１の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、デマンドコントローラ１は、通信部１１、設定部１２（基準温度設定部、一定時間設定部）、測定値取得部１３（外気温取得部、室温取得部、差分算出部）、学習部１４、データベース１５、予測部１６、空調機制御部１７（取得部、制御部、生成部、出力部）、制御優先度算出部１８、および目標電力算出部１９を備えている。各部材の詳細については後述する。

（空調機制御の概要）
デマンド制御システム１０による空調機制御の概要について、以下に説明する。デマンドコントローラ１は、施設のデマンド電力が閾値を超えることが予測される閾値超過時間において、一定時間ごとに、各部屋２０の室温と、各部屋２０に応じた基準温度との乖離度に少なくとも基づき、各空調機２の制御優先度を算出する。そして、閾値超過時間が、デマンド制御を行う単位時間（たとえば３０分）を超える場合、閾値超過時間における施設の実際のデマンド電力が閾値以下になるように、閾値超過時間において各空調機２を制御する。その際、デマンドコントローラ１は、制御優先度が算出された時点から一定時間（たとえば５分）が経過するまで、制御優先度が大きいほどより高い能力で空調機２が動作するように、各空調機２を制御する。

詳しくは後述するが、このような制御（以下、インターロック制御とも記載）によって、デマンドコントローラ１は、施設の各部屋２０内の空調環境の悪化を防ぎつつ、デマンド制御の頻発を防止することができる。

（デマンド電力の学習）
デマンドコントローラ１は、施設のデマンド電力が閾値を超える閾値超過時間を予測するためのデマンド電力学習データを、事前に生成する。この学習データの生成手順を以下に説明する。

測定値取得部１３は、一定時間（たとえば１分）ごとに、各部屋２０の室温を温度計３から取得し、施設の外気温を室外温度計４から取得し、さらに施設のデマンド電力を電力計５から取得し、学習部１４に出力する。

学習部１４は、一定時間ごとの室温から、ある日の各部屋２０の室温の時間的推移を表す各曲線を生成する。また、一定時間ごとのデマンド電力から、ある日のデマンド電力の時間的推移を表す曲線を生成する。また、一定時間ごとの外気温から、ある日の外気温の時間的推移を表す曲線を生成する。

学習部１４は、これらの曲線を互いに関連付けたデマンド電力学習データを生成し、データベース１５に格納する。その際、学習部１４は、このデマンド電力学習データ内に、その日の最大デマンド電力および最大外気温を対応付けて格納してもよい。

（空調機制御処理）
図３は、本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラ１が実行する空調機制御処理の流れを示すフローチャートである。以下では、デマンドコントローラ１が、夏のある一日におけるデマンド電力が高いと予測される時間に、各空調機２の能力の合計値（消費電力の合計値）を低下させるように各空調機２を制御する例を説明する。

図３に示す処理が開始されると、まず、設定部１２が、空調機２を制御する対象の複数の部屋２０を設定する（ステップＳ１）。設定部１２は、施設の管理者によって選択された部屋２０を、空調機２を制御する対象の部屋２０に設定すればよい。本実施形態では、３つの部屋２０ａ〜２０ｃが設定される。

ステップＳ１の後、設定部１２は、各部屋２０の基準温度および既定優先度を設定する（ステップＳ２）。設定部１２は、施設の管理者によって入力された値を、基準温度および既定優先度に設定すればよい。管理者は、施設のコンサルティングに基づき、デマンドコントローラ１に設定される基準温度および既定優先度を決定することができる。

ステップＳ２の後、測定値取得部１３が、一定時間（たとえば１分）ごとに、各部屋２０の室温を温度計３から取得し、施設の外気温を室外温度計４から取得し、それぞれ予測部１６に出力する。

予測部１６は、入力された外気温に基づき、本日のデマンド電力を予測する（ステップＳ３）。その手順は次の通りである。予測部１６は、外気温が入力された時刻を取得する。そして、この時刻とこの外気温とが同じように対応付けられている外気温曲線が格納されている少なくとも１つの学習データをデータベース１５から特定する。予測部１６は、これらの学習データのうちいずれかに格納されているデマンド電力曲線が、本日のデマンド電力曲線に一致すると予測する。すなわち予測部１６は、施設の本日のデマンド電力が、この曲線の通りに時間的に推移すると予測する。

ステップＳ３の後、予測部１６は、予測したデマンド電力が所定のデマンド閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ４）。このデマンド閾値はデータベース１５に予め格納されている。ステップＳ４における判定結果がＮＯなら、図３に示す処理はステップＳ３に戻る。このように、ステップＳ４における判定結果がＹＥＳになるまで、図３に示す処理はステップＳ３およびステップＳ４を繰り返す。この場合、ステップＳ３において、予測部１６は、測定値取得部１３が新たに取得した外気温に基づきデマンド電力を新たに予測する。

（閾値超過時間決定）
ステップＳ４における判定結果がＹＥＳなら、予測部１６は、デマンド電力が閾値を超える時間を決定する。その際、予測部１６は、閾値超過時間の開始時点（開始時刻）および終了時点（終了時刻）をそれぞれ決定する。次に予測部１６は、閾値超過時間がデマンド制御単位時間を超えるか否かを判定する。ここでいうデマンド制御単位時間とは、従来の一般的なデマンド制御を行う単位時間のことであり、本実施形態では３０分である。このデマンド制御単位時間内の施設のデマンド電力が、電力会社と契約しているデマンド電力の契約値を超えると、電力の基本料金が大きく跳ね上がる。予測部１６は、閾値超過時間が３０分以上継続するか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５における判定結果がＮＯなら、図３に示す処理はステップＳ３に戻る。このように、ステップＳ５における判定結果がＹＥＳになるまで、図３に示す処理はステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。この場合、ステップＳ３において、予測部１６は、測定値取得部１３が新たに取得した外気温に基づきデマンド電力を新たに予測する。

ステップＳ５における判定結果がＹＥＳなら、予測部１６は、閾値超過時間の開始時点および終了時点を空調機制御部１７に通知する。この通知を受けて、空調機制御部１７は、閾値超過時間において、各空調機２をインターロック制御することを決定する。この決定の後、空調機制御部１７は、閾値超過時間における施設のデマンド電力閾値以下にさせる空調目標電力の算出を目標電力算出部１９に指示する。

この指示を受けて目標電力算出部１９は、閾値超過時間における施設のデマンド電力閾値以下にさせる空調目標電力を算出する（ステップＳ６）。その手順は次の通りである。目標電力算出部１９は、現時点での施設のデマンド電力および各空調機２の消費電力を、それぞれ取得する。次に、取得した各空調機２の消費電力の合計値を算出する。次に、施設のデマンド電力から各空調機２の消費電力の合計値を減算することによって、施設における各空調機２以外の設備の消費電力の合計値を算出する。目標電力算出部１９は、閾値から各空調機２以外の設備の消費電力の合計値を減算することによって、空調目標電力を算出する。目標電力算出部１９は、算出した空調目標電力を空調機制御部１７に出力する。

（インターロック制御開始）
Ｓ６の後、空調機制御部１７は、現在の時刻が、インターロック制御の開始時間（すなわち閾値超過時間の開始時点）か否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７における判定結果がＮＯなら、図３に示す処理はステップＳ７に戻る。このように、ステップＳ７における判定結果がＹＥＳになるまで、図３に示す処理はステップＳ７を繰り返す。

ステップＳ７における判定結果がＹＥＳなら、空調機制御部１７は、各空調機２の制御優先度を決定するように制御優先度算出部１８に通知する。この通知を受けると、制御優先度算出部１８は、現在の各部屋２０の室温を測定値取得部１３に要求する。この要求を受けると、測定値取得部１３は、現在の各部屋２０の室温を取得し（Ｓ８）、制御優先度算出部１８に出力する。

制御優先度算出部１８は、各部屋２０における室温と部屋２０に応じた基準温度との乖離度をそれぞれ算出する（ステップＳ９）。具体的には、部屋２０ごとに室温から基準温度を減算することによって、乖離度を算出する。次に制御優先度算出部１８は、算出した乖離度に基づき空調機２の制御優先度を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、部屋２０ごとに、部屋２０に対応する乖離度および既定優先度とを掛け合わせることによって、部屋２０ごとの制御優先度を算出する。なお、制御優先度算出部１８は、乖離度のみに基づいて制御優先度を算出してもよい。この場合、たとえば乖離度そのものを制御優先度に決定すればよい。

ステップＳ１１の後、空調機制御部１７は、各空調機２のインターロック制御を開始する。具体的には、各空調機２の合計消費電力が目標空調電力以下になり、かつ、制御優先度が大きいほどより高い能力で各空調機２が動作するように、各空調機２を制御する（ステップＳ１１）。この制御が開始されることによって、空調機２の消費電力および部屋２０の冷房能力が、空調機２の能力に応じて変化する。空調機２が室外機の制御機能を備えている場合、空調機制御部１７は空調機２の室外機の能力を制御するように空調機２を制御する。室外機の能力は一定単位（たとえば１０％単位）で変更することができる。空調機２が室外機の制御機能を備えていない場合、空調機制御部１７は、空調機２の冷房設定温度または暖房設定温度を変更するように空調機２を制御すればよい。

ステップＳ１１の後、空調機制御部１７は、各空調機２に対する現在のインターロック制御を開始してから、一定時間（５分）以上が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２における判定結果がＮＯなら、図３に示す処理はステップＳ１２に戻る。このように、ステップＳ１２における判定結果がＹＥＳになるまで、図３に示す処理はステップＳ１２を繰り返す。この結果、各空調機２のインターロック制御は５分間継続される。

（インターロック制御繰り返し）
一方、ステップＳ１２における判定結果がＹＥＳの場合、空調機制御部１７は、現在の時刻がインターロック制御の終了時間（すなわち閾値超過時間の終了時点）に一致するか否かを判定する（Ｓ１３）。ステップＳ１３における判定結果がＮＯなら、図３に示す処理はステップＳ８に戻る。このように、ステップＳ１３における判定結果がＹＥＳになるまで、図３に示す処理はステップＳ８〜Ｓ１３を繰り返す。この場合、空調機制御部１７は、各空調機２の現時点での制御優先度を決定するように制御優先度算出部１８に通知する。これにより、現時点での各部屋２０の室温と基準温度との乖離度に基づき、各部屋２０の制御優先度が新たに算出される。

前回のインターロック制御によって、各部屋２０の冷房能力に差がついているので、各部屋２０の現時点での乖離度は、前回の（５分前の）乖離度と異なっている可能性がある。その場合、各部屋２０の制御優先度が前回の制御優先度とは異なっており、この結果、空調機制御部１７は、今回のインターロック制御時には、各空調機２の能力を前回のインターロック制御とは異ならせるように、各空調機２の能力を制御する。このように、空調機制御部１７は、各空調機２のインターロック制御を一定時間単位で繰り返す。

（インターロック制御終了）
一方、ステップＳ１３における判定結果がＹＥＳなら、空調機制御部１７は、インターロック制御の終了処理を実行する（ステップＳ１４）。すなわち、各空調機２に対してインターロック制御を解除するように通知する。これを受けて、各空調機２は、インターロック制御が開始される前の能力でそれぞれ動作する。また、図３の処理はステップＳ３に戻る。

（空調機制御の一例）
図４は、本発明の実施形態１に係るデマンドコントローラ１が実行する空調機制御処理の具体例を説明する図である。図４には、ある一日における、部屋２０の室温、空調機２の消費電力、施設の外気温、施設のデマンド電力（予測値）、および施設の実際のデマンド電力の時間的推移をそれぞれ示す。

図４のＧ１は、施設の一日における外気温の時間的推移を表すグラフである。Ｇ２は、予測されるデマンド電力の時間的推移を表すグラフである。Ｇ３は、デマンドコントローラ１による空調機２の制御が行われた場合の、施設の実際のデマンド電力の時間的推移を表すグラフである。

図４の例では、時点ｔ１よりも前から、空調機２は２５℃の冷房設定温度で動作している。これにより、部屋２０の室温は約２５℃に維持されている。予測部１６は、時点ｔ１における外気温に基づき、施設の一日のデマンド電力が、図４のグラフＧ２の通りに推移すると予測する。図４では、時点ｔ２（１５時）から時点ｔ３（１６時）までの１時間、予測したデマンド電力が閾値を超えている。そこで予測部１６は、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間３１を、予測したデマンド電力が所定のデマンド閾値を超える閾値超過時間であると決定する。

予測部１６は、閾値超過時間３１（１時間）がデマンド制御単位時間（３０分）以上であると判定する。そのため予測部１６は、空調機制御部１７に各空調機２をインターロック制御するように指示する。

空調機制御部１７は、現在の時刻が閾値超過時間の開始時点ｔ２に一致すると、各空調機２のインターロック制御を開始する。このインターロック制御は、デマンド制御単位時間よりも長い閾値超過時間３１の間、継続される。インターロック制御によって、各空調機２の合計消費電力は目標空調電力以下になるため、閾値超過時間３１における各空調機２の合計消費電力は、時点ｔ２よりも前の合計消費電力よりも小さくなる。

このように、閾値超過時間３１における空調機２のインターロック制御によって、閾値超過時間３１における空調機２の消費電力を低減することができる。これにより、グラフＧ２およびＧ３に示すように、閾値超過時間３１における施設の実際のデマンド電力は、予測されたデマンド電力よりも低くなる。図４の例では、閾値超過時間３１における実際のデマンド電力は、デマンド閾値を下回っている。したがって、閾値超過時間３１において、従来の一般的なデマンド制御がなされることがない。

以上のように、デマンドコントローラ１による空調機２のインターロック制御が行われることによって、予測されたデマンド電力に存在したデマンドピーク（閾値を超えるデマンド電力）が、実際のデマンド電力には生じなくなる。この結果、電力消費が激しいと予測された閾値超過時間３１における施設のデマンド電力を低減することができる。これにより、閾値超過時間３１における従来の一般的なデマンド制御の頻発を防止することができる。

図５は、デマンドコントローラ１によるインターロック制御が行われる場合の、閾値超過時間における各空調機２の消費電力および各部屋２０の室温の時間的推移を表す図である。この図の例では、デマンド制御単位時間は３０分であり、閾値超過時間は１時間である。夏のある一日のうち、外気温が非常に高くなる時間において、図５に示すデマンド制御単位時間の開始時点（０分）から、各部屋２０の空調機２は、デマンド電力Ｇ１１が閾値以下になるように、それぞれインターロック制御される。

図５の例では、閾値超過時間の開始時点において、部屋２０ａの制御優先度が最も高い。そのため、０分において、空調機２の合計消費電力４１のうち、空調機２ａの消費電力（図５において１）を１００％に、空調機２ｂおよび２ｃの消費電力（図５において２および３）をそれぞれ２０％にするように、各空調機２がインターロック制御される。これにより、部屋２０ａの冷房能力は高く維持されるが、部屋２０ｂおよび２０ｃの冷房能力は低く維持される。その結果、部屋２０ａの温度Ｔ１は徐々に低下するので、部屋２０ａにおける乖離度は徐々に減少する。一方、部屋２０ｂの室温Ｔ２および部屋２０ｃの室温Ｔ３は徐々に上昇するので、部屋２０ｂおよび部屋２０ｃにおける乖離度は徐々に増加する。

時点ｔ１２において、部屋２０ｂの制御優先度が最も高い。これにより、時点ｔ１２において、空調機２ｂの消費電力を１００％に、空調機２ａおよび２ｃの消費電力をそれぞれ２０％にするように、各空調機２がインターロック制御される。これにより部屋２０ｂの冷房能力は高くなり、部屋２０ａの冷房能力は低くなり、部屋２０ｃの冷房能力は低いまま変わらない。その結果、部屋２０ｂの温度Ｔ２は徐々に低下するので、部屋２０ｂにおける乖離度は徐々に減少する。一方、部屋２０ａの室温Ｔ１および部屋２０ｃの室温Ｔ３は徐々に上昇するので、部屋２０ａおよび部屋２０ｃにおける乖離度は徐々に増加する。

時点ｔ１３において、部屋２０ｃの制御優先度が最も高い。これにより、時点ｔ１３において、空調機２ｃの消費電力を１００％に、空調機２ａおよび２ｂの消費電力をそれぞれ２０％にするように、各空調機２がインターロック制御される。これにより部屋２０ｃの冷房能力は高くなり、部屋２０ｂの冷房能力は低くなり、部屋２０ａの冷房能力は低いまま維持される。その結果、部屋２０ｃの温度Ｔ２は徐々に低下するので、部屋２０ｃにおける乖離度は徐々に減少する。一方、部屋２０ａの室温Ｔ１および部屋２０ｂの室温Ｔ２は徐々に上昇するので、部屋２０ａおよび部屋２０ｂにおける乖離度は徐々に増加する。

図５に示すように、閾値超過時間の開始時点（０分）から最初のデマンド制御単位時間の終了時点（３０分）までの間、各空調機２の合計消費電力４１は、目標空調電力以下に維持される。これにより、最初のデマンド制御単位時間における施設のデマンド電力Ｇ１１は、０分から３０分の間、閾値を下回っている。これにより、閾値超過時間における最初の３０分間において、従来の一般的なデマンド制御が起こることはない。

閾値超過時間における次のデマンド制御単位時間の開始時点（３０分）から終了時点（６０分）の間も、各空調機２は同様にインターロック制御される。これにより、次のデマンド制御単位時間における施設のデマンド電力Ｇ１２は、３０分から６０分の間、閾値を下回っている。これにより、閾値超過時間における次の３０分間においても、従来の一般的なデマンド制御が起こることはない。

さらに、図５に示すように、閾値超過時間において、１００％の能力で動作するように制御される空調機２が、各空調機２の制御優先度に基づき適宜入れ替わる。その際、乖離度に基づき算出される制御優先度が最も高い空調機２の能力が１００％になるので、乖離度が最も高い部屋２０の冷房能力が最も高くなることが期待される。この結果、各部屋２０の室温が大きく上昇することを防止できる。実際、図５の例では、閾値超過時間の終了時点（６０分）における室温Ｔ１〜Ｔ３は、開始時点（０分）における室温Ｔ１〜Ｔ３と大差ない。すなわち、各部屋２０の空調環境は閾値超過時間において良好に維持される。

図６は、デマンドコントローラ１によるインターロック制御が行われる場合の各空調機２の消費電力の時間的推移を示す図である。この図において、１〜３は、それぞれ異なる部屋２０ａ〜２０ｃに設置される空調機２ａ〜２ｃの消費電力を示す。図６に示す例では、閾値超過時間の開始時点（０分）において部屋２０ａの制御優先度が最も高い。そこで、開始時点において、空調機２ａの消費電力が１００％になり、空調機２ｂおよび空調機２ｃの消費電力は２０％になるように、各空調機２がインターロック制御される。部屋２０ａの制御優先度が最も高い間、この制御が維持される。

２５分において部屋２０ｂの制御優先度が最も高くなるので、１００％の消費電力で動作する空調機２が、空調機２ａから空調機２ｂに切り換わる。これにより、空調機２ａの消費電力は２０％に低減される。一方、空調機２ｃの消費電力は２０％のまま維持される。

２５分から４５分の間、空調機２ｂの消費電力を１００％にするインターロック制御が継続される。４５分において、部屋２０ｃの制御優先度が最も高くなるので、１００％の消費電力で動作する空調機２が、空調機２ｂから空調機２ｃに切り換わる。これにより、空調機２ｃの消費電力が１００％に増加され、一方、空調機２ｂの消費電力は２０％に低減される。一方、空調機２ａの消費電力は２０％のまま維持される。この状態は６０分まで続き、閾値超過時間が終了する。

図５および図６に示すように、冷房時にデマンドコントローラ１によるインターロック制御が行われることによって、閾値超過時間において従来の一般的なデマンド制御が行われることがない。また、各部屋２０の室温Ｔ１〜Ｔ３は一定の範囲内の値に維持され、一方的に上昇し続けることがない。このように、デマンドコントローラ１によって、冷房時の施設の各部屋２０内の空調環境の悪化を防ぎつつ、従来の一般的な電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

各空調機２が部屋を暖房する場合のインターロック制御は、基本的に図５および図６に示す例と同様である。すなわち、暖房時にデマンドコントローラ１によるインターロック制御が行われる場合、閾値超過時間において従来の一般的なデマンド制御が行われることがない。また、各部屋２０の室温Ｔ１〜Ｔ３は一定の範囲内の値に維持され、一方的に下降し続けることがない。このように、デマンドコントローラ１によって、暖房時の施設の各部屋２０内の空調環境の悪化を防ぎつつ、従来の一般的な電力デマンド制御の頻発を防止することができる。

なお、デマンド制御システム１０では、閾値超過時間がデマンド制御単位時間よりも短い場合、たとえば２０分である場合、上述したインターロック制御は行われない。したがって、この２０分間の間に施設の実際のデマンド電力が閾値を超えると、従来の一般的なデマンド制御（各空調機２の能力を一律に低減させる制御）が行われる。この場合、閾値超過時間が２０分であることからデマンド制御が仮に行われるとしても一回だけであるので、デマンド制御が３０分ごとに繰り返し行われることはない。そのため、各部屋２０の空調環境が悪化する恐れもない。

（変形例）
設定部１２は、デマンド制御単位時間以上の閾値超過時間が予想されなかった場合にインターロック制御を行うか否かを判定するための、簡易的な制御開始条件を設定することができる。この制御開始条件としては、たとえば、デマンド電力が閾値を超え、かつ、制御対象の各部屋２０に設置される各空調機２の消費電力が定格比８０％を超えること、とすればよい。これによりデマンドコントローラ１は、３０分以上の閾値超過時間がないと予測した日においても、必要に応じて各空調機２をインターロック制御することができる。

空調機制御部１７は、各空調機２の動作状況（通常運転中またはインターロック制御制御中）を示す表示データを生成し、通信部１１を通じてデマンドコントローラ１の外部に出力してもよい。出力先としては、施設の管理者が保有する携帯型電子機器（スマートフォン、タブレット端末等）が好ましい。表示データは、各空調機２の配置関係を示すマップ情報、各部屋２０に設置される空調機２の消費電力、および空調機２の定格比を含むことが好ましい。管理者の携帯型電子機器は、この表示データを受信すると、マップ情報に基づき空調機２の配置関係をマップ上に表示する。このマップには、各部屋２０に設置される空調機２の消費電力値、および空調機２の消費電力の定格比も表示される。管理者は、これらの表示情報を通じて、各部屋２０における空調機２の動作状況を確実に把握することができる。

設定部１２は、インターロック制御を行うための単位となる一定時間を設定することができる。設定部１２は、施設の管理者によって入力された時間を、一定時間として設定すればよい。これにより、管理者の判断により、インターロック制御の単位時間を適宜変更することができる。

空調機制御部１７は、必ずしも予測部１６から閾値超過時間を取得する必要はない。空調機制御部１７は、通信部１１を介して、デマンドコントローラ１の外部から閾値超過時間を取得することもできる。

たとえば、デマンド制御システム１０による制御対象である施設を保有する電力需要家が、アグリゲータと契約しているとする。電力会社は、ある日の前日または当日に、天候を考慮した上で、電力の供給量と、電力需要家における需要量の予測との差を把握する。電力会社は、電力の需要量が供給量を大きく上回る場合、アグリゲータに対して対応を指示する。

アグリゲータは、電力会社からの指示を受けて、電力需要家における電力の需要量が供給量を大きく上回る時間における節電の実施を、電力需要家に要請する。この要請を受けた場合、空調機制御部１７は、この節電要請時間を閾値超過時間としてアグリゲータから取得する。空調機制御部１７は、取得された節電要請時間がデマンド制御単位時間を超える場合に、節電要請時間において各空調機２をインターロック制御することを決定する。

このように、デマンドコントローラ１は、アグリゲータからの要請に基づき空調機２を制御することによって、節電要請時間におけるデマンド電力を低減することができる。すなわちデマンドコントローラ１は、アグリゲータからの要請に適切に応えることができる。

電力会社は、電力の供給計画を、アグリゲータではなく電力需要家に直接提供してもよい。この場合、予測部１６は、通信部１１を介して、電力会社から電力の供給計画を取得する。また、予測部１６は、電力会社から取得した供給計画から、ΔＴに基づき予測したデマンド電力を減算することによって、デマンド電力が電力供給量を上回っている時間を算出し、この時間を閾値超過時間に決定する。これにより予測部１６は、より正確な閾値超過時間を決定することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
図１に示すデマンドコントローラ１は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、デマンドコントローラ１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（又はＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。そして、コンピュータ（又はＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、たとえば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路等を用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、空調機を制御する制御装置として幅広く利用できる。

１ デマンドコントローラ（制御装置）
２ 空調機
３ 温度計
４ 室外温度計
５ 電力計
１０ デマンド制御システム（制御システム）
１１ 通信部
１２ 設定部（優先度設定部、時間設定部）
１３ 測定値取得部（外気温取得部、室温取得部、差分算出部）
１４ 学習部（格納部）
１５ データベース
１６ 予測部
１７ 空調機制御部（取得部、制御部）
１８ 制御優先度算出部
１９ 目標電力算出部
２０ 部屋

Claims (13)

1. 複数の部屋を有する施設内の各部屋にそれぞれ設置された各空調機を制御する制御装置であって、
   前記施設のデマンド電力が閾値を超えることが予測される閾値超過時間を取得する取得部と、
   各前記部屋の室温を取得する室温取得部と、
   前記閾値超過時間において、一定時間ごとに、各前記部屋の前記室温と、各前記部屋に応じた基準温度との乖離度に少なくとも基づき、各前記空調機の制御優先度を算出する制御優先度算出部と、
   前記閾値超過時間がデマンド制御単位時間を超える場合、前記閾値超過時間における前記施設の実際のデマンド電力が前記閾値以下になるように、前記閾値超過時間において各前記空調機を制御する制御部とを備えており、
   前記制御部は、各前記制御優先度が算出された時点から前記一定時間が経過するまで、前記制御優先度が大きいほどより高い能力で前記空調機が動作するように、各前記空調機を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記制御優先度が最も高い前記空調機が１００％の能力で動作するように、各前記空調機を制御することを特徴とする請求項１に記載する制御装置。
3. 前記部屋ごとの既定優先度を設定する設定部をさらに備えており、
   前記制御優先度算出部は、前記部屋に対応する前記乖離度および前記既定優先度とを掛け合わせることによって、前記部屋ごとの前記制御優先度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記一定時間を設定する一定時間設定部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記部屋ごとの前記基準温度を設定する基準温度設定部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 各前記空調機の動作状況を示す表示データを生成する生成部と、
   前記表示データを前記制御装置の外部に出力する出力部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
7. 前記施設における前記デマンド電力を予測する予測部をさらに備えており、
   前記取得部は、前記閾値超過時間として、予測された前記デマンド電力が前記閾値を超える時間を前記予測部から取得することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記施設の外気温を取得する外気温取得部と、
   前記予測部は、前記外気温に基づき前記デマンド電力を予測することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 通信部をさらに備えており、
   前記取得部は、前記通信部を介して、前記制御装置の外部から前記閾値超過時間を取得することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御装置と、
    前記制御装置によって制御される空調機と備えていることを特徴とする制御システム。
11. 複数の部屋を有する施設内の各部屋にそれぞれ設置された各空調機を制御する制御方法であって、
    前記施設のデマンド電力が閾値を超えることが予測される閾値超過時間を取得する工程と、
    各前記部屋の室温を取得する室温取得工程と、
    前記閾値超過時間において、一定時間ごとに、各前記部屋の前記室温と、各前記部屋に応じた基準温度との乖離度に少なくとも基づき、各前記空調機の制御優先度を算出する制御優先度算出工程と、
    前記閾値超過時間がデマンド制御単位時間を超える場合、前記閾値超過時間における前記施設の実際のデマンド電力が前記閾値以下になるように、前記閾値超過時間において各前記空調機を制御する制御工程とを有しており、
    前記制御工程において、各前記制御優先度が算出された時点から前記一定時間が経過するまで、前記制御優先度が大きいほどより高い能力で前記空調機が動作するように、各前記空調機を制御することを特徴とする制御方法。
12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを前記制御装置として機能させるためのプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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