專利名稱：供需控制裝置、供需控制方法及供需控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及供需控制裝置、供需控制方法及供需控制系統(tǒng)，在進行將電力充放電的蓄電裝置及供給熱的熱源裝置的動作控制的系統(tǒng)中，計算該蓄電裝置及該熱源裝置的運轉計劃。
背景技術：
以往，研究了利用太陽光、風力或地熱等的可再生能源使設在住宅或辦公樓等的建筑物內的設備動作的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，具備將利用可再生能源生成的電力充放電的蓄電裝置，并且包括利用城市煤氣或大氣生成熱的熱源裝置。通過將這些蓄電裝置或熱源裝置高效率地運轉，能夠削減通過建筑物的能量消耗而排出的(X)2或由建筑物消耗的消耗電力。已經將一些可再生能源用于向建筑物的能量的供給。其中之一是從太陽照射的太陽能。在太陽能的利用手段中存在多種，但在將太陽能直接變換為電能的情況下使用太陽能電池。將利用太陽能電池對使用商用電力的設備等供電的系統(tǒng)稱作太陽光發(fā)電系統(tǒng)。太陽光發(fā)電系統(tǒng)因為在發(fā)電中僅使用太陽光，所以能夠生成清潔的能量。但是，太陽光發(fā)電系統(tǒng)受天氣等影響，其發(fā)電量主要由從太陽照射的光能決定，所以有不能適合于建筑物的需求而發(fā)電的問題。所以，研究了將由太陽光發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的電力中的、沒有由建筑物使用完的電力 (剩余電力)暫時蓄電到二次電池中、將蓄電的剩余電力在夜間等供給的蓄電系統(tǒng)(例如非專利文獻1)。在非專利文獻1中，根據太陽光發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量及電力需求的預測值，使用動態(tài)計劃法求出充放電的模式。此外，作為可再生能源的另一例，與發(fā)電同時發(fā)生的余熱受到關注。在使用城市煤氣等的化石燃料發(fā)電的情況下，即使是高效率的發(fā)電也排出CO2，關于在與高效率的發(fā)電同時發(fā)生的余熱，在歐洲等定義為可再生能源。為了利用該余熱，在有電力及熱的兩者的需求的場所進行發(fā)電的熱電聯(lián)產(熱電同時供給)系統(tǒng)受到關注。并且，為了向住宅等的建筑物供給能量，使用燃料電池的熱電聯(lián)產系統(tǒng)已實用化。在熱電聯(lián)產系統(tǒng)中，同時生成電及熱。此時，需要將生成的電及熱的至少其一暫時儲存、匹配于需求而供給。這是因為，在建筑物中的電及熱的需求中，一般有時間上的不匹配。并且，在熱電聯(lián)產系統(tǒng)中，通過使用溫水蓄熱，能夠用比較便宜的設備進行大量的蓄熱。因此，熱電聯(lián)產系統(tǒng)除了作為發(fā)電機構的燃料電池等以外，還組合使用將余熱變化為溫水的熱交換器、和作為儲存該溫水的設備的熱水儲存槽等。此外，在熱電聯(lián)產系統(tǒng)的電及熱的供給與電需求及熱需求之間，不僅有時間上的不匹配，還存在量的不匹配。例如，建筑物的熱需求與電需求的比(熱電比)在夏季和冬季中較大地不同。另一方面，燃料電池供給的熱電比與季節(jié)無關而幾乎是恒定的。因此，可以考慮對燃料電池等的高效率的發(fā)電和供給伴隨著發(fā)電的余熱的裝置中組合利用電氣的熱源機。作為為了生成熱而利用電的熱源機，希望熱泵技術的普及。熱泵作為低溫的熱源而使用大氣熱或地熱，但將它們定義為可再生能源。這里，作為進行熱電聯(lián)產系統(tǒng)或熱泵等的多個熱源機的運轉計劃的方法，公開了專利文獻1的方法。專利文獻1是關于具有蓄熱槽的能量供給設備的運轉計劃系統(tǒng)的文獻， 基于熱需求的預測，與非專利文獻1同樣使用動態(tài)計劃法進行熱源機的運轉計劃。另外，也適當參照專利文獻3。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利第3763767號公報專利文獻2 日本特開2001-35514號公報專利文獻3 日本特開2005-86953號公報非專利文獻非專利文獻 1 :Bakirtzis, A. G. ；Dokopoulos, P. S. , “ Short term generation scheduling in a small autonomous system with unconventional energy sources. " Power Systems,IEEE Transactions on,vol. 3,no. 3,pp. 1230-1236. Aug 1988

發(fā)明內容
但是，在上述以往技術、或上述以往技術的組合中，由于將熱的供需和電的供需獨立優(yōu)化(控制)，所以例如不能進行將太陽光發(fā)電系統(tǒng)的剩余電力變換為熱而蓄熱的計劃。 結果，在將蓄電的電之后用熱源機變換為熱的情況下，與將剩余電力直接變換為熱而蓄熱的情況相比，多余地發(fā)生充電及放電中的電力的損失。此外，在用在蓄電系統(tǒng)中的二次電池中，有充放電次數的壽命。因此，有可能因不必要的充放電的次數增加而使蓄電池的壽命變短。本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，其目的是提供一種在有電及熱等的多個能量儲存機構的情況下也能夠降低運轉成本的供需控制裝置、供需控制方法及供需控制系統(tǒng)。為了達到上述目的，有關本發(fā)明的一技術方案的供需控制裝置，具備取得部，取得由利用電力動作的設備消耗的消耗電力、和由利用熱動作的設備消耗的消耗熱量；預測部，使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；計劃部，通過將求出的上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出蓄電裝置的蓄電量、蓄熱裝置的蓄熱量、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置的動作控制的控制參數；存儲部，按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將上述控制參數與由上述計劃部求出的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表；控制部，在取得當前的時刻信息并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量后，使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量及上述蓄熱量，從上述控制表中確定對象的控制參數，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制。并且，上述計劃部求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的電力向上述蓄電裝置和上述熱源裝置分配。發(fā)明的效果通過這樣的結構，在具有電和熱等的多個能量儲存機構的情況下，也能夠充分減小運轉成本。 例如，將來自剩余電力的熱以比較長的時間(參照圖6中的、從7時多到19時左右的時間等)蓄熱，避免發(fā)生剩余電力的能量的(較大的)損失，能夠提高剩余電力的利用效率，能夠減小運轉成本。此外，能夠將剩余電力中的、用于充電的第1電力及用于剩余的熱的產生的第2電力分配為適當的電力量。


圖1是實施方式1的能量供需系統(tǒng)的結構圖。
圖2是實施方式1的供需控制裝置的結構圖。
圖3是表示實施方式1的控制表的例子的圖。
圖4是表示實施方式1中的、能量供需系統(tǒng)的處理的流程的時序圖。
圖5是表示實施方式2的能量供給系統(tǒng)的整體結構例的圖。
圖6是表示實施方式2的矢量St的軌跡的圖。
圖7是表示能量供需系統(tǒng)的控制表的例子的圖。
圖8是表示按照設備分割為多個表的控制表的例子的圖。
圖9是說明以往的運轉計劃中的處理的圖。
圖10是說明本供需控制裝置的運轉計劃中的處理的圖。
圖11是供需控制裝置的流程圖。
圖12是計算控制參數的處理的流程圖。
圖13是能量供需系統(tǒng)的結構圖。
圖14是表示能量供需系統(tǒng)的詳細情況的結構圖。
圖15是表示能量供需系統(tǒng)中的處理的流程的時序圖。
具體實施例方式
有關本發(fā)明的一實施方式的供需控制裝置具備取得部(取得部201g)，取得由利用蓄電裝置(蓄電系統(tǒng)102)的電力而動作的設備所消耗的消耗電力和由利用蓄熱裝置 (熱水儲存槽10 的熱而動作的設備所消耗的消耗熱量；預測部(預測處理部201h)，使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量，求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；計劃部(供需計劃部200)，通過將求出的上述需求預測數據(X(l,t)代入到規(guī)定的函數(U:數式 10)中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出上述蓄電裝置的蓄電量(圖7第2列)、上述蓄熱裝置的蓄熱量(第3列)、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置(熱泵104等)的動作控制的控制參數(第4、5列)；存儲部，按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將上述控制參數與由上述計劃部求出的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表(控制表20 ；以及控制部(供需控制部204)，在取得當前的時刻信息 (信息204t)、并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量(St)后， 使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量、上述蓄熱量，從上述控制表之中確定對象的控制參數(Ut)，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制。并且，上述計劃部求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)(設在設置有供需控制裝置100 的住宅中的太陽光發(fā)電系統(tǒng)101)生成的電力分配給上述蓄電裝置和上述熱源裝置。
此外，求出的需求預測數據(Xtht)的至少1個例如也可以是確定某個時刻的比閾值大的熱量的熱的需求的需求預測數據。S卩，例如也可以通過求出該需求預測數據，將該需求預測數據的時刻確定為較大的熱量的熱的需求的時刻(例如，圖6中的19時左右的、夜晚的熱水供給的時刻等)。并且，例如對距所確定的時刻較近的過去的時刻(圖6中的、13時 17時中的、下午的時刻等)求出的控制參數是以剩余電力(中的(比第1閾值)大的比例的部分)進行熱的產生的控制參數等。另外，關于這一點，也參照圖6中的“下午主要蓄熱”的句子等。并且，對距所確定的時刻比較遠的過去的時刻(從7時多到13時多的、上午的時刻等)求出的控制參數例如是以剩余電力(的較大比例的部分)進行熱的產生的控制參數寸。另外，關于這一點，也參照圖6中的“上午蓄電”的句子等。由此，例如在距較大的熱的需求的時刻(參照“夜晚的熱水供給的時刻”)較近的過去(下午)，進行通過剩余電力(的較大的比例)的發(fā)熱。由此，利用剩余電力作為熱，在充電以外的其他用途中也利用剩余電力的能量，能夠充分地進行剩余電力的利用。進而，能夠減少通過剩余電力的充電、減小蓄電系統(tǒng)102的劣化等的、剩余電力的利用帶來的危害。并且，在距較大的熱的需求的時刻較遠的過去(上午)，不進行通過剩余電力(的較大的比例)的發(fā)熱。由此，通過距較遠的過去的時刻(上午)較長的時間(例如，從早晨的7時多到夜晚的19時前等的時間)的蓄熱，避免發(fā)生剩余電力的能量的(較大的)損失。 由此，能夠提高利用剩余電力的效率、使效率變高。由此，能夠同時實現用途較少帶來的害處(蓄電系統(tǒng)102的劣化等)的避免、和剩余電力的利用的效率的高度。另外，通過這樣提高剩余電力的利用效率等，能夠減小成本(供需控制系統(tǒng)的運轉成本)。另外，例如也可以設置包含有取得部201g和預測處理部201h的需求預測部201。另外，例如還公開了一種供需控制裝置(供需控制裝置100)，具備需求預測部 (需求預測部201、圖11的S11)，取得表示建筑物中的電力及熱各自的需求的需求預測數據；供需計劃部(供需計劃部200、圖11的S13)，使用由上述需求預測部取得的上述需求預測數據，計算對應于由蓄電部(蓄電系統(tǒng)102)蓄電的電力的蓄電量(參照圖7的第2列等)、和由蓄熱部(熱水儲存槽10 蓄熱的熱的蓄熱量(圖7的第3列)的、用來控制分別儲存或供給上述蓄電量和上述蓄熱量的(進行使各自的能量儲存量變化的控制的)能量設備(能量設備10h(102y)、或能量設備10h(102y)的一部分)的控制參數(圖7的第4 列 第5列(圖3的第5列 第7列等))；控制表(控制表203、圖11的S14)，將上述蓄電量與上述蓄熱量的組作為索引(圖7的第2列、第3列)，存儲對應于該蓄電量和該蓄熱量的、由上述供需計劃部計算的上述控制參數(圖7的第4列 第5列)。另外，這里，“能量設備”也可以是包括多個設備的能量設備群(例如，蓄電系統(tǒng) 102、熱泵104、燃料電池103的整體)，也可以僅由1個設備(例如熱泵104)構成。另外，需求預測部也可以通過進行根據需求預測數據以外的其他數據計算需求預測數據的運算、作為其運算的運算結果而取得需求預測數據。此外，也可以通過從需求預測部的外部(例如，本供需控制裝置的外部)對該需求預測部輸入需求預測數據而從外部向該需求預測部取得需求預測數據。由此，由蓄電部(第1能量儲存部)僅將電力(第1能量)蓄電(儲存)蓄電量 (第1能量儲存量)。此外，由蓄熱部(第2能量儲存部)僅將熱(第2能量)蓄熱(儲存) 蓄熱量(第2能量儲存量)。并且，由能量設備(參照能量設備10h、102y)進行使各自的能量儲存量變化的控制。所謂變化，是進行使其能量儲存量增加和降低的至少其一。所謂增加，是再儲存增加量。此外，所謂降低，是向供給目標供給該能量。另外，能量設備“分別儲存或供給上述蓄電量和上述蓄熱量(的能量儲存量)”，是指再存儲增加量、增加其能量儲存量、或者對供給目標進行供給、使其能量儲存量降低。艮口， 是指能量設備使各自的能量儲存量變化。并且，通過供需計劃部計算控制參數，與蓄電量及蓄熱量建立對應而通過控制表存儲，用于兩個能量儲存量的控制。另外，需求預測部也可以通過進行根據需求預測數據以外的其他數據計算需求預測數據的運算而取得需求預測數據作為其運算的運算結果，也可以通過從需求預測部的外部(例如，本供需控制裝置的外部)向該需求預測部輸入需求預測數據而從外部向該需求預測部取得需求預測數據。更具體地講，上述能量設備(能量設備10 等)也可以包括使該蓄電部進行使該蓄電部的上述蓄電量增加的充電的上述蓄電部(蓄電系統(tǒng)10 、和產生使上述蓄熱部的蓄熱量增加的熱的熱泵(熱泵104)或燃料電池(燃料電池10 等的熱源機。并且，上述控制參數也可以包括確定上述充電的充電量的第1控制參數(圖7的第4列)、和在熱源機是上述熱泵的情況下確定由上述熱泵使用的電力量的第2控制參數 (第5列)。并且，上述需求預測部也可以取得確定上述建筑物的電力和熱的各自的需求的需求預測數據，上述供需計劃部根據由上述需求預測部取得的上述需求預測數據生成對應于上述蓄電量和上述蓄熱量的第1及第2這兩個上述控制參數(圖7的第4列、第5列)。并且，上述控制表也可以存儲上述蓄電量(第2列)、上述蓄熱量(第3列)、與對應于該蓄電量及該蓄熱量的兩個上述控制參數(第4列、第5列)的對應關系(圖7的各行)。并且，該供需控制裝置也可以具備供需控制部(供需控制部204)，對于當前的上述蓄電量及上述蓄熱量、以由建立了存儲在上述控制表中的上述對應關系的第1上述控制參數(第4列)表示的充電量使上述蓄電部進行充電、以由建立了對應的第2上述控制參數(第4列)表示的電力量的電力使上述熱泵進行熱的產生。另外，第2控制參數確定由上述熱源機用于熱的產生的電力量。具體而言，上述熱源機也可以是熱泵及燃料電池中的一個。并且，第2控制參數也可以是確定通過由熱泵使用而產生熱的電力量的第3控制參數(圖3的第7列)、和通過由燃料電池使用而產生熱的電力量的第4控制參數(圖3的第6列)中的、對應于其一個設備的控制參數。此外，也可以是，上述熱源機包括熱泵和燃料電池的兩者，上述第2控制參數包括上述第3控制參數及上述第4控制參數的兩者的全部。并且，上述供需計劃部也可以對多個時刻(圖7的第1列)分別生成該時刻的第 1及第2兩個上述控制參數(第4列、第5列)。并且，上述控制表也可以對上述多個時刻分別存儲該時刻(第1列)與該時刻的第1及第2兩個上述控制參數(第4列、第5列)的對應關系(圖7的各行)。并且，上述供需控制部也可以將第1及第2兩個上述控制參數(第4列、第5列) 用在對兩個該控制參數與存儲的該對應關系建立對應的時刻(第1列)中。另外，所謂用在建立對應的時刻中，既可以用在與建立對應的時刻嚴格相同的時刻中，也可以在建立對應的時刻的附近的時刻中使用。以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(實施方式1)圖1表示實施方式1的能量供給系統(tǒng)的結構例。本能量供給系統(tǒng)設置在住宅或辦公樓等的建筑物中。并且，對以電力動作的設備 (電力負荷)供給電力，對熱水供給器等的使用溫水的設備(熱水供給負荷)及通過溫水的熱進行制暖的設備(制暖負荷)供給電力及溫水的兩個能量。圖1的能量供給系統(tǒng)具備太陽光發(fā)電系統(tǒng)101、蓄電系統(tǒng)(蓄電池系統(tǒng))102、燃料電池103、熱泵104及熱水儲存槽105。此外，本能量供給系統(tǒng)具備配電板120、電表121、煤氣表122及水表123。進而，本能量供給系統(tǒng)具備用來使它們高效率地動作的供需控制裝置 100。太陽光發(fā)電系統(tǒng)101是通過將太陽光的能量直接變換為電能而發(fā)電的系統(tǒng)。將發(fā)電的電力向配電板120供給。另外，太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量由從太陽照射的光能決定，不能從供需控制裝置100控制。另外，太陽光發(fā)電系統(tǒng)101在圖1中沒有表示，例如由設置在建筑物的屋頂上的太陽能電池板及將太陽能電池的直流電力變換為交流電力的功率調節(jié)器構成。蓄電系統(tǒng)102在太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的電力超過建筑物的需求的情況下等充電， 在建筑物的電力不足時放電。另外，圖1的蓄電系統(tǒng)102連接在配電板120上，不僅能夠將太陽光發(fā)電系統(tǒng)101 的電力充電，還能夠將由燃料電池103發(fā)電的電力、或從電力公司對建筑物供給的電力充 H1^ ο另外，蓄電系統(tǒng)102也可以是一般的蓄電系統(tǒng)。一般，在蓄電系統(tǒng)(蓄電系統(tǒng)102) 的連接目標和其形態(tài)中，可以考慮用直流對太陽光發(fā)電系統(tǒng)(太陽光發(fā)電系統(tǒng)101)的功率調節(jié)器(先述)連接的方法、和用交流對配電板(配電板120)連接的方法。另外，在連接在功率調節(jié)器及配電板(配電板120)的哪個上的情況下，都在儲存電的機構中，使用鉛蓄電池或鋰離子電池等的二次電池。由于二次電池的充放電電流是直流，所以在連接到配電板(配電板120)上的情況下，還需要雙向逆變器那樣的將直流與交流相互變換的機構。燃料電池103以從煤氣公司供給的城市煤氣為燃料，供給電力及溫水。燃料電池 103發(fā)電的電力與太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的電力同樣被向配電板120供給。從熱水儲存槽105 將低溫的水向燃料電池103的熱交換器供給。燃料電池103進行發(fā)電，并通過將由該發(fā)電產生的熱用熱交換器回收而生成溫水。并且，燃料電池103將所生成的溫水向熱水儲存槽 105送回。另外，根據使用的電解質材料等而燃料電池103的運轉溫度不同，所以送回到熱水儲存槽105中的水溫也根據燃料電池103的方式而不同。一般估計向住宅的普及的固體高分子型燃料電池的動作溫度是80 100°C，生成的溫水一般是60 70°C。此外，在從常溫狀態(tài)的發(fā)電開始中，需要用于加熱的能量投入及起動時間。熱泵104通過冷媒的膨脹時的吸熱現象從作為低溫的熱源的大氣吸收熱，通過壓縮時的發(fā)熱現象生成溫水。如圖1所示，熱泵104連接在配電板120上。這是因為，在由熱泵104生成熱的情況下，在冷媒的壓縮中使用電。從熱水儲存槽105與燃料電池103同樣， 將低溫的水向熱泵104的壓縮側的熱交換器供給。并且，熱泵104將壓縮時的發(fā)熱的熱回收而生成溫水，將所生成的溫水向熱水儲存槽105送回。熱水儲存槽105將由燃料電池103及熱泵104生成的溫水暫時儲存。并且，熱水儲存槽105在需要住宅的熱水供給負荷或制暖負荷時供給所儲存的溫水。熱水儲存槽105 具備測量從燃料電池103及熱泵104供給的熱量的一次側熱量計131、和測量向熱水供給負荷及制暖負荷供給的熱量的二次側熱量計132。另外，熱水儲存槽105具備儲存溫水的蓄熱箱，由于從該蓄熱箱發(fā)生放熱損失，所以一次側熱量計131及二次側熱量計132的計測熱量的差不與蓄熱量一致。雖然沒有圖示， 但在熱水儲存槽105中，在儲存溫水的蓄熱箱的1個部位或多個部位上安裝溫度傳感器，熱水儲存槽105基于來自這些1個以上溫度傳感器的信息推測實際的蓄熱量。另外，在設置空間存在限制的情況較多的住宅用的熱水儲存槽中，在蓄熱箱中較多采用使用水的溫度造成的比重的差將低溫的水和高溫的水分層儲存的溫度分層型。另外，在此情況下，對燃料電池103及熱泵104供給箱下部的低溫的水(一次側送水)，將從燃料電池103及熱泵104返回的溫水(一次側溫水或一次側回水)收存到箱上部。一次側熱量計131計測的熱量是設一次側送水的熱量為0的一次側回水的熱量。 因此，一次側熱量計131 —般由測量一次側送水的水溫的水溫計、測量一次側回水的水溫的水溫計、測量它們的流量的流量計及根據測量值計算熱量的運算機構等多個機構構成。對熱水供給負荷供給箱上部的溫水(二次側溫水或二次側送水)，將同量的自來水(市政水)補給到箱下部。制暖負荷由于僅需要溫水的熱，所以對其熱交換器供給箱上部的溫水(二次側溫水或二次側送水)，將由該熱交換器散熱而成為低溫的水(二次側回水)送回到箱下部。二次側熱量計132計測的熱量是設市政水或二次側回水的熱量為0的二次側送水
的熱量。配電板120具有為了安全地用電而需要的斷路器。對于電力負荷，從該配電板120 供電。此外，配電板120具備電力傳感器133。電力傳感器133分別測量從供需控制裝置 100不能控制的電力負荷的消耗電力、和太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量。另外，供需控制裝置100如后述那樣，也可以預測從電力負荷的消耗電力減去太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量后的值作為電力需求。這是因為，需要在供需計劃中使用的預測數據在本實施例的情況下只是用太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量不能滿足的電力需求量、或剩余電力量就可以。因而，也可以僅測量電力負荷帶來的消耗電力與太陽光發(fā)電系統(tǒng)101 的發(fā)電量的差。電表121、煤氣表122及水表123分別測量從電力公司、煤氣公司及自來水局購買的電力、城市煤氣及自來水的量。這里，對計測出的值乘以單價或C02排出系數等，乘積后的值為建筑物的運轉成本(經濟成本、環(huán)境成本)。該運轉成本的降低為供需控制裝置100的主要的目的。供需控制裝置100使用從配電板120的電力傳感器133、和熱水儲存槽105的二次側熱量計132取得的過去的需求數據，預測對當前時刻以后的電力及溫水的兩個能量各自的需求。另外，關于電力，減去太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量而預測。此外，供需控制裝置100在電力價格動態(tài)變動的情況下等，從電表121取得該電力價格等。此外，供需控制裝置100從蓄電系統(tǒng)102及熱水儲存槽105分別取得電及溫水的能量儲存量，從燃料電池103取得燃料電池103的起動狀態(tài)。供需控制裝置100使用所取得的這些信息，對蓄電系統(tǒng)102、燃料電池103及熱泵 104定期地控制其發(fā)電量、消耗電力或起動/停止等。圖2是表示供需控制裝置100的結構的圖。供需控制裝置100具備供需計劃部200、需求預測部201、系統(tǒng)模型輸入部202、控制表203及供需控制部204。另外，供需控制裝置100的全部或一部分例如是具備CPU、RAM、R0M等的計算機。并且，供需計劃部200等也可以分別理解為通過由該計算機執(zhí)行程序而使供需控制裝置100 實現的功能的功能塊。需求預測部201使用所取得的過去的需求數據，按照供給的能量預測從當前時刻 t到一定時間以后的時刻T的各個時刻的能量需求(圖11的Sll)。并且，需求預測部201 將所預測的能量需求輸入到供需計劃部200中。在預測的方法中有各種，但在專利文獻2中公開了通過回歸模型的方法。S卩，需求預測部201也可以通過例如使用回歸模型的需求預測的運算方法來確定(計算等)能量需求。另外，需求預測部201也可以通過其他方法確定能量需求。作為其他方法，既可以是公知的方法或常見的方法等、本領域的技術人員容易想到的方法等，也可以是采用了進一步的改良發(fā)明的方法等。例如，也可以確定計算出的能量需求的日子的前日的能量(電力等)的消耗量。并且，也可以將與所確定的前日的消耗量相同的消耗量的需求確定為計算出的日子的能量需求。系統(tǒng)模型輸入部202分別生成表現能量供給系統(tǒng)的動作的系統(tǒng)函數、和計算運轉成本的成本函數，將所生成的系統(tǒng)函數及成本函數分別向供需計劃部200輸入(圖11的 S12)。另外，系統(tǒng)模型輸入部202也可以在將系統(tǒng)函數等輸入到供需計劃部200中之前預先將這些系統(tǒng)函數等保持在系統(tǒng)模型輸入部202中。另外，關于系統(tǒng)函數及成本函數的詳細情況在后面敘述。供需計劃部200使用由需求預測部201輸入到該供需計劃部200中的需求預測及由系統(tǒng)模型輸入部202輸入到該供需計劃部200中的系統(tǒng)函數。
并且，供需計劃部200使用這些需求預測及系統(tǒng)函數模擬該能量供給系統(tǒng)的動作。具體而言，供需計劃部200在到一定期間點之內計算各設備的控制參數，以使從系統(tǒng)模型輸入部202向該供需計劃部200輸入的成本函數的值為最小。并且，供需計劃部200將計算出的控制參數保存到控制表203中(圖11的S13)。 另外，關于供需計劃部200的原理及動作的詳細情況在后面敘述?？刂票?03保持供需計劃部200計算出的結果(圖11的S14)。應對各設備設定的控制參數依存于時刻(圖3的第1列)、該時刻的時點下的能量的儲存量(第2列的蓄電量、第3列的蓄熱量)、和設備的起動狀態(tài)(第4列)。所以，將時刻和能量的儲存量、和設備的起動狀態(tài)離散化，將這些組作為索引，將對應于索引的控制參數作為控制表203存儲。圖3表示控制表203的例子。供需控制部204以保存在控制表203中的時刻步驟、或比其短的時刻步驟，從各設備取得能量的儲存量(第2列、第3列)、和起動狀態(tài)(第4列)。并且，供需控制部204參照控制表203，基于當前時刻及取得的信息，確定應設定的控制參數。在所確定的控制參數與當前對各設備設定的值不同的情況下，作為新的控制參數而將所確定的控制參數設定到各設備中(圖11的S15)。適當的控制參數取決于時刻、能量的儲存量、和設備的起動狀態(tài)。但是，供需計劃時的時刻步驟內的兩個時刻間的時間上的誤差足夠小，也可以忽視。所以，可以考慮通過以比供需計劃時的時刻步驟短的周期、參照能量的儲存量、設備的起動狀態(tài)和控制表203將控制參數更新，來使供需計劃時的時刻步驟的步驟(步驟的幅度)變大。即，如果參照及更新以較短的周期進行，則即使在使供需計劃中的步驟的幅度變大、要削減供需計劃中的計算量的情況下，也能夠減小因計算量的削減帶來的對運轉成本的影響。S卩，僅保存供需計劃時的時刻步驟內的一時刻的適當的控制參數，在該時刻步驟內的其他時刻也使用該控制參數。由此，能夠減輕運算處理量。另一方面，供需計劃時的時刻步驟的幅度足夠小。因此，一時刻下的適當的控制參數相對于其他時刻下的適當的控制參數的差較小，看作與其他時刻下的適當的控制參數實質上相同。因此，在其他時刻也利用看作適當的控制參數，避免運轉成本的下降等，能夠維持高性能。由此，能夠同時實現高性能的維持和處理的簡單。圖4是實施方式1的處理的時序圖。在證1，進行消耗電力、消耗熱量的信息的發(fā)送，在Sjl，供需控制裝置100接收發(fā)送的信息。在Sj2，供需控制裝置100根據接收到的信息生成需求預測數據。在Sj3，供需控制裝置100基于生成的需求預測數據生成控制參數。在Sj4，供需控制裝置100將所生成的控制參數存儲到控制表203中。在Sj5，供需控制裝置100發(fā)送存儲的控制參數，進行通過該控制參數的控制。在Sil，通過受到控制的熱泵104等進行基于所進行的控制的動作。接著，對由系統(tǒng)模型輸入部202生成或保持的系統(tǒng)函數及成本函數進行說明。另外，為了使數式中的表述變得簡單，在能量供給系統(tǒng)中，將儲存能量的設備、和在起動中需要能量的設備(在圖1中是蓄電系統(tǒng)102、熱水儲存槽105、燃料電池103的N =3)表述為設備n(l彡η彡N)。并且，將能夠從供需控制裝置100控制的設備(在圖1中是蓄電系統(tǒng)102、燃料電池103、熱泵104的M= 3)用設備m(l表述。另外，系統(tǒng)函數及成本函數分別是
離散時間下的函數。系統(tǒng)函數是表現能量供給系統(tǒng)的動作的函數。具體而言，系統(tǒng)函數是根據某個時刻t的時刻步驟開始時點的、在能量儲存量及起動中需要能量的設備的起動狀態(tài)(St)、向各設備賦予的控制參數(Ut)、和時刻t的需求預測值(X(l,t)、計算時刻步驟的結束時(即，時刻t+i的時刻步驟的開始時點)的能量儲存量及起動狀態(tài)(即st+1)的關系式(下述數式1的F)的函數。另外，例如，系統(tǒng)模型輸入部202根據能量供給系統(tǒng)的結構及包含在結構中的設備的動作模型求出系統(tǒng)函數F。此外，既可以根據實際動作的數據學習而求出系統(tǒng)函數F， 也可以預先保持。另外，為了使以后的表述變得簡單，將系統(tǒng)函數F用下述的方程式表述，但輸入到供需計劃部200中的也可以是計算F( ·)的子程序等。[數式1]st+1 = F(st,ut,x0jt,t) (數式 1)這里，矢量st(st+1)將儲存能量或在起動中需要能量的設備n(l彡η彡N)的離散時刻t(t+l)的時刻步驟開始時點的能量儲存量或起動狀態(tài)的值sn,t(\,t+1)作為要素。g卩，時刻i( = t，t+1)的設備η的狀態(tài)(蓄電量、蓄熱量、起動/停止)用值Smi表不。并且，由矢量&表示能量供給系統(tǒng)中的N個設備η(設備1、設備2、…設備N)的整體的狀態(tài)(1彡η彡N)。[數式2]st = (sljt s2jt-sNjt) (數式 2)矢量ut將能夠從供需控制裝置100控制的設備m(l ^ m ^ Μ)的、時刻t的控制參數um, t作為要素。[數式3]Ut = (U1, t u2,t…uM,t) (數式 3)矢量X(l,t將時刻t的、對應于各供給能量的、由需求預測部201得到的需求預測值作為要素。因而，需求預測部201輸入到供需計劃部200中的預測數據的整體包含各個時刻中的該矢量，所以用下述的矢量系列(數式4)表述。[數式4]x0jt, x0,t+i' X0,τ (數式 4)成本函數是根據某個時刻t的時刻步驟開始時點的能量儲存量及起動狀態(tài)(St)、 向各設備賦予的控制參數(Ut)、和時刻t的能量需求的預測值(X(l,t)、計算該時刻步驟的運轉成本的函數(下述數式5中的PC)。系統(tǒng)模型輸入部202將成本函數PC使用能量供給系統(tǒng)的結構及包含在該結構中的設備的能量消耗模型及電力公司、煤氣公司的收費表求出。成本函數用下述符號PC表述，但系統(tǒng)模型輸入部202輸入到供需計劃部200中的也可以是計算PC( ·)的子程序。[數式5]PC (st, ut, x0jt, t) (數式 5)
另外，計算成本函數的運轉成本也可以不是經濟上的成本、而是環(huán)境上的成本。在此情況下，不是收費表而使用C02的排出系數等。此外，在接近于滿充電的情況下想要再充電的情況下，也可以將由此帶來的電池的壽命劣化量添加到運轉成本中。另外，關于系統(tǒng)函數、成本函數的參數的設定的方式，例如是以下這樣。這里，設時刻t的蓄電系統(tǒng)102的蓄電量為S1, t。并且，設熱水儲存槽105的蓄熱量為s2,t。并且，將對蓄電池系統(tǒng)賦予的控制參數(每單位時間的充電量，在負的情況下意味著放電)設為Uu。并且，將對燃料電池賦予的控制參數(每單位時間的發(fā)電量)設為 U2,t。并且，將對熱泵賦予的控制參數(每單位時間的消耗電力量)設為U3,t。并且，將減去太陽光發(fā)電系統(tǒng)101的發(fā)電量后的電的需求預測設為Xelec0, t。并且，將熱的需求預測設為 Xheat0,tO這樣，數式1可以如以下這樣記述。[數式6]
權利要求
1.一種供需控制裝置，其特征在于， 具備取得部，取得由利用電力而動作的設備所消耗的消耗電力和由利用熱而動作的設備所消耗的消耗熱量；預測部，使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；計劃部，通過將求出的上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出蓄電裝置的蓄電量、蓄熱裝置的蓄熱量、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置的動作控制的控制參數；存儲部，按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將上述控制參數與由上述計劃部求出的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表；以及控制部，在取得當前的時刻信息并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量后，使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量及上述蓄熱量，從上述控制表中確定對象的控制參數，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制；上述計劃部求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的電力向上述蓄電裝置和上述熱源裝置分配。
2.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于， 被分配的上述電力是由上述規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的剩余電力。
3.如權利要求2所述的供需控制裝置，其特征在于，上述計劃部生成使上述剩余電力全部利用于上述熱源裝置的控制參數。
4.如權利要求2所述的供需控制裝置，其特征在于，上述計劃部生成上述蓄電裝置的蓄電量越多則使越多的上述剩余電力利用于上述熱源裝置的控制參數。
5.如權利要求2所述的供需控制裝置，其特征在于，上述計劃部生成上述蓄熱裝置的蓄熱量越多則使越多的上述剩余電力蓄電到上述蓄電裝置中的控制參數。
6.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于，上述計劃部還求出表示上述熱源裝置是否已起動的關于起動狀態(tài)的信息； 上述存儲部還按照上述時刻將關于上述起動狀態(tài)的信息與上述蓄電量、上述蓄熱量及上述控制參數建立對應而存儲上述控制表；上述控制部還取得關于當前的上述熱源裝置的起動狀態(tài)的信息，使用所取得的關于上述起動狀態(tài)的信息，從上述控制表中確定對象的上述控制參數。
7.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于，上述預測部通過運算所取得的上述消耗電力及上述消耗熱量，求出電力及熱量各自的上述需求預測數據。
8.如權利要求1 7中任一項所述的供需控制裝置，其特征在于， 上述熱源裝置是熱泵及燃料電池的至少1個。
9.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于，上述規(guī)定的函數是根據求出一時刻的下個時刻的上述蓄電量和上述蓄熱量的系統(tǒng)函數及求出各時刻的運轉成本的成本函數決定的函數；上述計劃部以與時間方向反方向計算上述控制參數，以使上述成本函數的值為最小。
10.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于，上述控制部以與在上述控制表中保存上述控制參數的各時刻的間隔相同的間隔、或比各時刻的間隔短的間隔，從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量。
11.如權利要求1所述的供需控制裝置，其特征在于，上述控制部在所確定的上述控制參數的值與設定在控制對象的裝置中的控制參數的值不同的情況下，將所確定的上述控制參數的上述值設定在上述控制對象的裝置中。
12.—種供需控制方法，其特征在于，包括取得步驟，取得由利用電力而動作的設備所消耗的消耗電力和由利用熱而動作的設備所消耗的消耗熱量；預測步驟，使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；計劃步驟，通過將求出的上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出蓄電裝置的蓄電量、蓄熱裝置的蓄熱量、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置的動作控制的控制參數；存儲步驟，按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將上述控制參數與由上述計劃步驟求出的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表；以及控制步驟，在取得當前的時刻信息并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量后，使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量及上述蓄熱量，從上述控制表中確定對象的控制參數，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制；在上述計劃步驟中，求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的電力向上述蓄電裝置和上述熱源裝置分配。
13.一種供需控制系統(tǒng)，具備服務器和供需控制裝置，其特征在于， 上述服務器具備第1取得部，從上述供需控制裝置經由網絡取得由利用電力而動作的設備所消耗的消耗電力和由利用熱而動作的設備所消耗的消耗熱量；預測部，使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；以及計劃部，通過將求出的上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出蓄電裝置的蓄電量、蓄熱裝置的蓄熱量、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置的動作控制的控制參數； 上述供需控制裝置具備第2取得部，經由上述網絡取得求出的上述蓄電量、上述蓄熱量及上述控制參數； 存儲部，按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將所取得的上述控制參數與所取得的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表；以及控制部，在取得當前的時刻信息并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量后，使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量及上述蓄熱量，從上述控制表中確定對象的控制參數，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制；上述計劃部求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的電力向上述蓄電裝置和上述熱源裝置分配。
14. 一種供需控制方法，其特征在于，包括第1取得步驟，服務器經由網絡從供需控制裝置取得由利用電力而動作的設備所消耗的消耗電力和由利用熱而動作的設備所消耗的消耗熱量；預測步驟，上述服務器使用所取得的上述消耗電力和上述消耗熱量求出分別關于電力及熱量的需求預測數據；計劃步驟，上述服務器通過將求出的上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中，對于從當前到一定期間點的各時刻，求出蓄電裝置的蓄電量、蓄熱裝置的蓄熱量、和用來進行上述蓄電裝置及對上述蓄熱裝置供給熱的熱源裝置的動作控制的控制參數；第2取得步驟，上述供需控制裝置經由上述網絡從上述服務器取得求出的上述蓄電量、上述蓄熱量及上述控制參數；存儲步驟，上述供需控制裝置按照從當前到一定期間點的時刻，存儲將所取得的上述控制參數與所取得的上述蓄電量及上述蓄熱量分別建立了對應的控制表；以及控制步驟，上述供需控制裝置在取得當前的時刻信息并從上述蓄電裝置及上述蓄熱裝置分別取得當前的蓄電量及蓄熱量后，使用所取得的上述時刻信息、上述蓄電量及上述蓄熱量，從上述控制表中確定對象的控制參數，基于所確定的上述控制參數進行上述蓄電裝置及上述熱源裝置的動作控制；在上述計劃步驟中，求出上述控制參數，以將由規(guī)定的發(fā)電系統(tǒng)生成的電力向上述蓄電裝置和上述熱源裝置分配。
全文摘要
在供需控制裝置(100)中，具備取得消耗電力和消耗熱量的取得部(201g)、使用上述消耗電力和上述消耗熱量求出電力及熱量各自的需求預測數據的預測處理部(201h)、通過將上述需求預測數據代入到規(guī)定的函數中、求出用來進行蓄電系統(tǒng)(102)及對熱水儲存槽(105)供給熱的熱泵(104)的動作控制的控制參數(圖7的第4、5列)的供需計劃部(200)、和以上述控制參數進行動作控制的供需控制部(204)，上述供需計劃部(200)求出上述控制參數，以將由太陽光發(fā)電系統(tǒng)(101)生成的電力向蓄電系統(tǒng)(102)和熱泵(104)分配。
文檔編號H02J3/28GK102349213SQ20118000139
公開日2012年2月8日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2010年1月12日
發(fā)明者加治充 申請人:松下電器產業(yè)株式會社