JP2005265201A - Hot water heating load prediction system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温水暖房機器の温水使用状態を予測する温水暖房負荷予測システムに関し、特に、コージェネレーションシステムの排熱回収により生成された温水を熱源とする温水暖房機器の温水使用状態予測に好適な温水暖房負荷予測システムに関する。 The present invention relates to a hot water heating load prediction system that predicts the hot water usage state of a hot water heating device, and is particularly suitable for hot water usage state prediction of a hot water heating device that uses hot water generated by exhaust heat recovery of a cogeneration system as a heat source. The present invention relates to a hot water heating load prediction system.
従来、一般家庭において消費されるエネルギは、電力会社やガス会社から電力、都市ガス等の形態で供給され、夫々個別に消費されていた。ところで、最近はCO2排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が活発であり実用化も進んでおり、一般家庭、集合住宅、オフィスなどにおいても電力消費地で発電を行う分散型発電システムの利用が今後急速に進展するものと考えられる。特に、熱電併給可能なガスエンジン・コージェネレーション装置等は、電力のみならず、ガスエンジンの発生する熱エネルギを同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率の高さで注目を集めている。このように一般家庭内におけるエネルギ供給の形態が多様化したことにより、家庭内のエネルギ需要傾向とエネルギ供給形態の整合性によってエネルギコスト及びCO2排出量等の環境性が大幅に改善される余地が生じた。 Conventionally, energy consumed in ordinary households is supplied in the form of electric power, city gas, etc. from an electric power company or a gas company and is individually consumed. By the way, recently, a distributed energy system aimed at reducing CO 2 emissions and saving energy has been actively developed and put into practical use, and power is generated in a power consuming area even in ordinary homes, apartment houses, offices, etc. The use of distributed power generation systems is expected to progress rapidly in the future. In particular, a gas engine cogeneration system that can supply both heat and electric power is attracting attention because of its high energy efficiency because it can effectively use not only electric power but also thermal energy generated by the gas engine at the same time. As a result of the diversification of energy supply forms in general households, there is room for greatly improving environmental performance such as energy costs and CO 2 emissions due to the consistency between household energy demand trends and energy supply forms. Occurred.
従って、従来は電気機器等の電力負荷に対する電力供給は専ら電力会社等の商用電力系統からの電力で賄っていたが、家庭用のコージェネレーション装置を導入し商用電力系統と系統連系して、コージェネレーション装置の発電電力の不足分を商用電力系統からの電力供給で補うという利用形態の場合は、コージェネレーション装置の運転を、家庭内の電力需要に合わせて行うことで効率の良い利用ができることから、電力需要に合わせた運転計画を行い、当該運転計画に基づいてコージェネレーション装置の運転を行うことが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
Therefore, in the past, power supply for electric loads such as electrical equipment was exclusively provided by electric power from commercial power systems such as electric power companies, but by introducing a home cogeneration system and connecting to the commercial power system, In the case of a usage mode in which the shortage of power generated by the cogeneration system is compensated with the power supply from the commercial power system, the cogeneration system can be operated efficiently according to the domestic power demand. Therefore, it has been proposed to perform an operation plan in accordance with the power demand and operate the cogeneration apparatus based on the operation plan (see, for example,
ところで、コージェネレーション装置は、発電に伴って発生する排熱を利用して熱エネルギの供給も可能であることから、当該熱エネルギを有効に利用することで、更にエネルギの利用効率を高めることができる。従って、コージェネレーション装置を効率的に利用するためには、電力需要及び熱需要に合わせて発電し、その排熱を利用するに際し、発電した電力を完全に消費し、且つ、排熱を利用した熱エネルギも完全に消費することが重要となる(例えば、下記特許文献2参照)。
By the way, since the cogeneration apparatus can also supply heat energy by using exhaust heat generated with power generation, it is possible to further improve the energy utilization efficiency by effectively using the heat energy. it can. Therefore, in order to efficiently use the cogeneration system, power is generated according to the power demand and heat demand, and when the exhaust heat is used, the generated power is completely consumed and the exhaust heat is used. It is important to completely consume the heat energy (see, for example,
そこで、コージェネレーション装置の運転制御においては、電力需要予測のみならず、熱需要予測も利用することにより効率的なコージェネレーション装置の運転が可能となる。 Therefore, in the operation control of the cogeneration apparatus, it is possible to operate the cogeneration apparatus efficiently by using not only the power demand prediction but also the heat demand prediction.
従来の熱需要予測では、過去(例えば、前日、前々日、1週間前の同曜日の同時刻)の時間帯別(例えば、1時間毎)の熱負荷(消費熱量)の実績値を計測して記憶し、当該過去の実績データに基づき、ある一定の算定ルールにより、当日の時間帯別の熱負荷を予測していた。例えば、過去の複数日の実績データを説明変数とし、当日の熱負荷を目的変数とする1次回帰式を作成し、当該1次回帰式を用いた予測が考えられる。
しかしながら、温水暖房機器の温水使用状態(機器のオンオフ、または、温水使用量等)は気象状況による変動が大きいため、上記従来の熱需要予測では、予測が大きく外れる可能性が高かった。これに対し、同じ熱需要であっても給湯需要(浴槽への湯張り等の給湯栓等から温水をそのまま使用する需要。)の場合は、気象条件に拘らず一定の需要パターンで温水が使用される傾向にあるため、気象状況、特に、気温や水温による消費熱量の増減が予想される場合には、補正が可能である。 However, since the hot water use state (on / off of the device or the amount of hot water used) of the hot water heater greatly fluctuates depending on weather conditions, the above-described conventional heat demand prediction has a high possibility of being greatly deviated. On the other hand, even if the heat demand is the same, in the case of hot water supply demand (demand to use hot water from a hot water tap such as a hot water bath in a bathtub), hot water is used in a constant demand pattern regardless of the weather conditions. Therefore, the correction can be made in the case of an increase or decrease in the amount of heat consumed due to weather conditions, in particular, the temperature or water temperature.
温水暖房機器の一例として、温水床暖房システムを想定した場合、例えば、急に気温が下がった場合に、利用者は床暖房の運転を開始するため、過去の同じ時間帯にゼロであった熱負荷が発生することになる。或いは、床暖房の運転時間帯が拡大するか、単位時間当たりの消費熱量が増大することになる。逆に、急に気温が上がった場合に、利用者は床暖房の運転を停止するため、過去の同じ時間帯にあった熱負荷が発生しないことになる。或いは、床暖房の運転時間帯が縮小するか、単位時間当たりの消費熱量が減少することになる。この結果、気温が急激に変化した直後は、過去の同じ時間帯の熱負荷の実績データに基づく熱負荷予測と、実際の熱負荷との間の誤差が大きくなるという問題があった。 As an example of a hot water heater, when a hot water floor heating system is assumed, for example, when the temperature suddenly drops, the user starts the floor heating operation. A load will be generated. Or the operation time zone of floor heating expands or the amount of heat consumption per unit time increases. On the other hand, when the temperature suddenly rises, the user stops the floor heating operation, so that the heat load in the same time zone in the past is not generated. Alternatively, the floor heating operating time period is reduced, or the amount of heat consumed per unit time is reduced. As a result, there is a problem that immediately after the temperature changes rapidly, an error between the heat load prediction based on the past heat load performance data in the same time zone and the actual heat load becomes large.
また、温水暖房機器の他の一例として、浴室乾燥機を想定した場合、冬期は乾燥用途以外に浴室の暖房にも使用されるが、冬期以外では、専ら洗濯物の乾燥に使用される。しかし、冬期以外の浴室乾燥機の使用も、晴天時には、洗濯物を屋外に干して、雨天時にのみ浴室で浴室乾燥機を運転して乾燥させるとういう使用形態が考えられ、浴室乾燥機の運転状態が気象条件に大きく依存するため、浴室乾燥機の熱負荷予測は、従来の熱需要予測では困難である。 As another example of the hot water heater, when a bathroom dryer is assumed, it is used not only for drying purposes but also for heating a bathroom in winter, but it is exclusively used for drying laundry except in winter. However, the use of bathroom dryers other than in winter is also considered to be used in such a way that when the weather is fine, the laundry is dried outdoors and the bathroom dryer is operated and dried in the bathroom only in rainy weather. Since the state greatly depends on the weather conditions, it is difficult to predict the heat load of a bathroom dryer by conventional heat demand prediction.
現在普及している家庭用のコージェネレーション装置では、給湯需要の生じる時間帯までに必要な熱量(湯温と湯量)が貯湯タンクに貯湯(蓄熱)されるように、時間帯別の電力需要予測の結果と合わせて総合的なエネルギ効率が高くなると判断される時間帯にコージェネレーション装置の発電機を作動させる制御を行っている。 In household cogeneration systems that are currently in widespread use, electricity demand forecasts by time zone so that the amount of heat (hot water temperature and hot water volume) required by the hot water supply demand time is stored in the hot water storage tank (heat storage) In combination with the result of the above, the control of operating the generator of the cogeneration apparatus is performed in a time zone in which the overall energy efficiency is judged to be high.
また、発電機の作動中に温水暖房機器の運転が開始すると、排熱回収で得た熱量の一部が、暖房用の熱交換器を介して温水暖房負荷に供給されるため、例えば、温水暖房負荷が予測を上回った場合に、貯湯熱量が不足し、給湯負荷への温水供給時にバックアップボイラ(補助熱源)で加熱する必要が生じ、エネルギ効率の低下を招く。逆に、温水暖房負荷が予測を下回った場合に、給湯負荷への温水供給後に貯湯熱量が余り、次の熱需要で使用されるまでの貯湯時間が長くなると放熱ロスにより、エネルギ効率の低下を招く。 In addition, when the operation of the hot water heater starts during the operation of the generator, a part of the amount of heat obtained by the exhaust heat recovery is supplied to the hot water heating load via the heat exchanger for heating. When the heating load exceeds the prediction, the amount of stored hot water becomes insufficient, and it is necessary to heat with a backup boiler (auxiliary heat source) when supplying hot water to the hot water supply load, resulting in a decrease in energy efficiency. Conversely, when the hot water heating load is lower than expected, if the amount of hot water stored is excessive after hot water is supplied to the hot water supply load and the hot water storage time until the next heat demand is used becomes longer, heat dissipation will reduce energy efficiency. Invite.
従って、温水暖房機器への温水供給をコージェネレーション装置の発生する熱エネルギで賄う場合に、温水暖房機器の温水使用状態を高精度に予測できれば、コージェネレーション装置を高効率で運転することができる。 Therefore, when the hot water supply to the hot water heating apparatus is covered by the thermal energy generated by the cogeneration apparatus, if the hot water usage state of the hot water heating apparatus can be predicted with high accuracy, the cogeneration apparatus can be operated with high efficiency.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、温水暖房機器の温水使用状態を気象状況の変化を考慮して高精度に予測できる温水暖房負荷予測システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to solve the above-described problems and to predict the hot water usage state of the hot water heating apparatus with high accuracy in consideration of changes in weather conditions. It is to provide a heating load prediction system.
この目的を達成するための本発明に係る温水暖房負荷予測システムの第一の特徴構成は、温水暖房機器の温水使用状態に関する運転情報の入力を受け付ける運転情報入力部と、所定の1または複数種の気象観測データの入力を受け付ける気象観測データ入力部と、前記運転情報と前記気象観測データを、夫々の入力を受け付ける毎に相互に対応付けて運転情報データベースに記憶する運転情報データベース作成部と、前記所定の気象観測データの予報値を受け付ける気象予報データ入力部と、前記予報値に基づいて前記運転情報データベースに記憶されている前記運転情報と前記気象観測データの対応関係から前記温水暖房機器の温水使用状態を予測する熱負荷予測部と、を備えてなる点である。 In order to achieve this object, a first characteristic configuration of a hot water heating load prediction system according to the present invention includes an operation information input unit that receives input of operation information related to a hot water usage state of a hot water heating device, and a predetermined one or more types A meteorological observation data input unit for receiving the input of the meteorological observation data, and an operation information database creating unit for storing the driving information and the meteorological observation data in the driving information database in association with each other each time the input is received, A weather forecast data input unit for receiving a forecast value of the predetermined weather observation data; and the correspondence between the driving information and the weather observation data stored in the driving information database based on the forecast value. And a thermal load predicting unit that predicts the hot water usage state.
上記第一の特徴構成によれば、運転情報データベースに温水暖房機器の運転情報が、例えば気温や降水量(晴雨の別)等の気象データと対応付けられて記憶されているので、気象予報データ入力部に入力された気象観測データの予報値に基づいて、運転情報データベースに記憶されている当該対応関係から温水暖房機器の運転情報の気象状況を反映した正確な予測が可能となる。この結果、予測結果をコージェネレーション装置の運転制御に利用した場合は、コージェネレーション装置を高いエネルギ効率で運転することができ、コージェネレーション装置の運転コストの低減、省エネルギ、CO2排出量の削減等が総合的に促進される。 According to the first feature configuration, since the operation information of the hot water heater is stored in the operation information database in association with, for example, weather data such as temperature and precipitation (apart from clear rain), the weather forecast data Based on the forecast value of the weather observation data input to the input unit, accurate prediction reflecting the weather condition of the operation information of the hot water heater can be performed from the corresponding relationship stored in the operation information database. As a result, when the prediction result is used for the operation control of the cogeneration apparatus, the cogeneration apparatus can be operated with high energy efficiency, the operation cost of the cogeneration apparatus is reduced, the energy is saved, and the CO 2 emission is reduced. Etc. are promoted comprehensively.
同温水暖房負荷予測システムの第二の特徴構成は、上記第一の特徴構成に加えて、前記運転情報データベース作成部が、前記運転情報データベースに蓄積された前記運転情報と前記気象観測データの対応関係に基づいて、前記運転情報の所定の統計値と前記気象観測データの対応関係を生成して、前記運転情報データベースに記憶し、前記熱負荷予測部が、前記予報値に基づいて前記運転情報データベースに記憶されている前記運転情報の所定の統計値と前記気象観測データの対応関係から前記温水暖房機器の温水使用状態を予測する点にある。 In the second feature configuration of the hot water heating load prediction system, in addition to the first feature configuration, the operation information database creation unit is configured to correspond the operation information stored in the operation information database to the weather observation data. Based on the relationship, a correspondence between the predetermined statistical value of the operation information and the meteorological observation data is generated and stored in the operation information database, and the thermal load prediction unit is configured to generate the operation information based on the prediction value. The hot water use state of the hot water heater is predicted from the correspondence between the predetermined statistical value of the operation information stored in the database and the weather observation data.
上記第二の特徴構成によれば、運転情報データベースに記憶されている運転情報と気象観測データの対応関係が、運転情報の所定の統計値と気象観測データの対応関係として統計処理により加工されているため、熱負荷予測部の予測がより正確且つ簡易に実行できる。 According to the second feature configuration, the correspondence between the driving information stored in the driving information database and the weather observation data is processed by statistical processing as the correspondence between the predetermined statistical value of the driving information and the weather observation data. Therefore, the prediction of the thermal load prediction unit can be executed more accurately and easily.
同温水暖房負荷予測システムの第三の特徴構成は、上記第二の特徴構成に加えて、前記運転情報データベース作成部が、前記気象観測データを複数のデータ区分に分類し、前記運転情報データベースに蓄積された前記運転情報と前記気象観測データの対応関係に基づいて、前記データ区分毎の前記運転情報の累積値を導出して、前記運転情報の所定の統計値と前記気象観測データの対応関係を生成する点にある。 In the third feature configuration of the hot water heating load prediction system, in addition to the second feature configuration, the operation information database creation unit categorizes the weather observation data into a plurality of data categories, and stores the data in the operation information database. Based on the correspondence between the accumulated driving information and the weather observation data, a cumulative value of the driving information for each data section is derived, and the correspondence between the predetermined statistical value of the driving information and the weather observation data Is to generate.
上記第三の特徴構成によれば、熱負荷予測部が、気象観測データの予報値がどのデータ区分に属するかの判断によって、温水暖房機器の運転情報の統計値が得られるので、その統計値に基づいて温水暖房機器の温水使用状態の簡易且つ正確な予測が可能となる。 According to the third feature configuration, since the heat load prediction unit obtains the statistical value of the operation information of the hot water heating appliance by determining which data category the forecast value of the weather observation data belongs to, the statistical value Based on this, it is possible to easily and accurately predict the hot water usage state of the hot water heater.
同コージェネレーション装置の第四の特徴構成は、上記第三の特徴構成に加えて、前記運転情報の所定の統計値が、前記運転情報が前記温水暖房機器のオンオフ状態である場合は、前記各データ区分における当該オンまたはオフの確率であり、前記運転情報が前記温水暖房機器の単位時間当たりの消費熱量または温水使用量である場合は、前記各データ区分に対する前記消費熱量または温水使用量の分布またはその分布形状を規定する統計値である点にある。 The fourth characteristic configuration of the cogeneration apparatus includes, in addition to the third characteristic configuration described above, when the predetermined statistical value of the operation information indicates that the operation information is an on / off state of the hot water heater, When the operation information is the amount of heat consumed or the amount of hot water used per unit time of the hot water heater, the distribution of the amount of heat consumed or the amount of hot water used for each data category Or it is the point which is a statistical value which prescribes | regulates the distribution shape.
上記第三または第四の特徴構成によれば、熱負荷予測部が、気象観測データの予報値がどのデータ区分に属するかの判断によって、温水暖房機器の運転情報の統計値が得られるので、その統計値に基づいて温水暖房機器の温水使用状態、例えば、温水暖房機器のオンオフ状態や単位時間当たりの消費熱量または温水使用量の熱負荷の簡易且つ正確な予測が可能となる。 According to the third or fourth feature configuration, the thermal load prediction unit can obtain the statistical value of the operation information of the hot water heating appliance by determining which data category the forecast value of the weather observation data belongs to. Based on the statistical value, it is possible to easily and accurately predict the hot water usage state of the hot water heating device, for example, the on / off state of the hot water heating device, the heat consumption per unit time or the heat load of the hot water usage amount.
同温水暖房負荷予測システムの第五の特徴構成は、上記第四の特徴構成に加えて、前記運転情報が前記温水暖房機器のオンオフ状態である場合において、前記熱負荷予測部が、前記オンまたはオフの確率が顕著に変化する前記データ区分を特異点として、前記予報値と前記特異点の比較結果に基づいて前記温水暖房機器のオンオフ状態を予測する点にある。 In the fifth feature configuration of the hot water heating load prediction system, in addition to the fourth feature configuration, in the case where the operation information is an on / off state of the hot water heater, the thermal load prediction unit is configured to turn on or The data segment in which the off probability changes markedly is a singular point, and the on / off state of the hot water heater is predicted based on the comparison result between the forecast value and the singular point.
上記第五の特徴構成によれば、気象観測データの予報値がどのデータ区分に属するかの判断によって、温水暖房機器の運転状態のオンオフの判定が極めて容易にしかも正確にできる。 According to the fifth characteristic configuration described above, the on / off determination of the operation state of the hot water heater can be made very easily and accurately by determining which data category the forecast value of the weather observation data belongs to.
同温水暖房負荷予測システムの第六の特徴構成は、上記何れかの特徴構成に加えて、前記運転情報入力部が、所定時間毎の前記運転情報の入力を受け付け、前記気象観測データ入力部が、前記所定時間毎の前記気象観測データの入力を受け付け、前記運転情報データベース作成部が、前記所定時間毎の前記運転情報と前記気象観測データを運転情報データベースに記憶し、前記熱負荷予測部が、前記所定時間毎の前記温水暖房機器の温水使用状態を予測する点にある。 In the sixth feature configuration of the hot water heating load prediction system, in addition to any one of the feature configurations described above, the operation information input unit accepts input of the operation information every predetermined time, and the weather observation data input unit , Receiving the input of the weather observation data every predetermined time, the operation information database creation unit stores the operation information and the weather observation data every predetermined time in the operation information database, and the thermal load prediction unit The hot water use state of the hot water heater is predicted every predetermined time.
上記第六の特徴構成によれば、温水暖房機器の時間帯別の運転情報の気象状況を反映した正確な予測が可能となる。この結果、時間帯別の予測結果がコージェネレーション装置の運転制御に利用できるようになり、コージェネレーション装置を高いエネルギ効率で運転することができる。 According to the sixth characteristic configuration, it is possible to accurately predict the weather condition of the operation information for each time zone of the hot water heater. As a result, the prediction result for each time zone can be used for operation control of the cogeneration apparatus, and the cogeneration apparatus can be operated with high energy efficiency.
本発明に係る温水暖房負荷予測システム(以下、適宜「本発明システム」という。)の実施の形態について、図面に基づいて説明する。 An embodiment of a hot water heating load prediction system according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention system” as appropriate) will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1に示すように、本発明システム10は、都市ガスを燃料源として電力と熱エネルギを同時に発生する家庭用のガスコージェネレーション装置20の制御に用いられる。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
ガスコージェネレーション装置20は、都市ガスの燃焼によって機械的な回転エネルギを出力するガスエンジン21と該回転エネルギを電気エネルギに変換して交流電力を出力する発電機22からなる発電機ユニット23、発電機22が発電した第1の交流電力を商用電力系統と同じ電圧、周波数の第2の交流電力に変換するとともに、変換した第2の交流電力を商用電力系統と系統連系させるための系統連系インバータ24、ガスエンジン21から発生する排熱を回収するための熱交換器25、熱交換器25で回収された熱エネルギを、例えば、床暖房や浴室乾燥機等といった温水暖房機器31や、お風呂の湯はり等に用いられる給湯機器32を含む熱負荷30に利用するための排熱利用給湯暖房ユニット26、及び、発電機ユニット23の運転を制御する運転制御システム27を備えて構成される。
The
ガスコージェネレーション装置20の発電時には、ガスコージェネレーション装置20の発電電力(以下、単に「発電電力」という。)は、商用電力系統から供給される商用電力(例えば、単相3線式交流100V/200V(50Hzまたは60Hz))と合流して、家庭内の電力負荷40に対して電力の供給を行う。ここで、電力負荷40としては、一般家庭で使用される冷蔵庫、テレビ等の家電機器や照明器具等において発生する電力需要が含まれる。
At the time of power generation by the
排熱利用給湯暖房ユニット26には、熱交換器25で回収された熱エネルギを一旦温水状態で蓄熱するための貯湯タンク(図示せず)が設けられ、給湯機器32による給湯負荷(熱負荷の一例)の発生に合わせて温水を貯湯タンクから供給可能に構成されている。また、排熱利用給湯暖房ユニット26には、各温水暖房機器31、各給湯機器32用の熱交換器(図示せず)が設置されており、夫々の熱負荷に対して、熱交換器25で回収された熱エネルギを利用可能に構成されている。従って、排熱利用給湯暖房ユニット26の熱負荷30としては、各種温水暖房機器31、給湯機器32で発生する給湯需要が含まれる。
The waste heat utilization hot water supply /
ここで、排熱利用給湯暖房ユニット26から温水暖房機器31への給湯流量と給湯温度は計測器33(流量計と温度計)によって計測される。また、計測器33が計測した給湯流量や給湯温度は、一定時間間隔(例えば、10分〜1時間)本発明システム10へ送信されて、熱量に換算される。尚、熱量への換算は計測器33側で行っても構わない。更に、計測器34は温水暖房機器31の一定時間幅毎のオンオフ状態を判別し温水暖房機器31に関する運転情報の一部として本発明システム10へ送信できる構成となっている。
Here, the hot water supply flow rate and the hot water supply temperature from the waste heat utilization hot water supply and
本発明システム10は、図2に示すように、運転情報入力部1、気象観測データ入力部2、運転情報データベース作成部3、気象予報データ入力部4、熱負荷予測部5、運転情報データベース6を備え、更に、上記各手段1〜5の各処理結果と、運転情報データベース6を格納する記憶装置7を備えて構成されている。本発明システム10の上記各手段1〜5、及び運転情報データベース6、記憶装置7は、マイクロコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて構成されており、後述にて詳述する、内蔵メモリに格納された運転情報収集処理、及び温水暖房負荷予測処理の各プログラムの処理内容に従って、温水暖房機器31の温水使用状態を気象状況の変化を考慮して高精度に予測する。
As shown in FIG. 2, the
本発明システム10は、運転情報入力部1が、計測器33で計測された温水暖房機器31の温水使用状態に関する運転情報の入力を受付け可能に構成されており、気象観測データ入力部2が、気象データ提供装置50からインターネット等といったネットワーク51を介して気象観測データの入力を、気象予報データ入力部4が気象データ提供装置50からインターネットや通信回線等といったネットワーク51を介して気象予報データの予報値を受付け可能に構成されている。
The
気象データ提供装置50から送信される気象観測データは、例えば、コージェネレーション装置20が設置している地域の気温、降水量、日照時間、風向きといった情報を備えており、本実施形態では、気象データ提供装置50が一括して外部の気象データ提供機関から、例えば、過去1週間、または気象観測データの予報値の場合は現在から今後1週間といった一定期間における、1〜2時間といった一定時間幅ごとの気象観測データを取得し気象データ提供装置50に接続可能な記憶装置(図示せず)に記憶して、本発明システム10の気象観測データ入力手段2または気象予報データ入力部4に、例えば1日1回といった所定の周期で配信し、気象観測データ入力手段2または気象予報データ入力部4が配信された気象観測データの入力値または予報値を記憶装置7に記憶する形態を採用している。
The meteorological observation data transmitted from the meteorological
次に、本発明システム10の各手段1〜5の機能並びにそれらによって処理される運転情報収集処理及び温水暖房負荷予測処理の処理動作について、図示したフローチャートを参照して説明する。尚、本実施形態では、温水暖房機器31としては、使用状態において気温により多くの影響を受ける床暖房を例に挙げ、運転情報入力部1は温水暖房機器31の運転情報として計測器33から送信される温水暖房機器31の1時間ごとのオンオフ状態を受付け、気象観測データ入力部2は気象データ提供装置50から1時間毎の気象観測データを、及び気象予報データ入力部4は気象データ提供装置50から3時間毎の気象観測データの予測値を受付けることとする。
Next, the functions of the
まず、運転情報収集処理について図3に示すフローチャートを用いて説明する。ここで説明の便宜上、運転情報収集処理の処理開始タイミングは日付変更時とともに前日の運転情報収集処理を毎日実行することとし、下記では1月20日0時に運転情報収集処理が実行された場合の一例を示している。 First, the driving information collection process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, for convenience of explanation, the processing start timing of the driving information collecting process is to execute the driving information collecting process of the previous day every day together with the date change. In the following, the driving information collecting process is executed at 0:00 on January 20 An example is shown.
1月20日0時、気象観測データ入力部2は気象データ提供装置50からネットワーク51を介して1月19日0時から24時までの1時間ごとの気象観測データを受付けた後(#a1)、受付けた気象観測データの中から必要な情報を抽出し記憶装置7に記憶する(#a2)。また、運転情報入力部1は計測器33から温水暖房機器31の1月19日0時から24時までの1時間ごとのオンオフ状態を運転情報として受付ける(#a3)。運転情報データベース作成部3は本発明システム10が受付けた気象観測データと運転情報とを、例えば図4(a)に示すように、0時から1時間刻みに分類した時間帯別に相互に対応付けし運転情報データベース6に記憶する(#a4)。ここで、図4(a)では温水暖房機器31がオン状態である場合オン状態の状態フラグを1とし、オフ状態の場合はオフ状態の状態フラグを1にしており、気象観測データとしては気温、降水量、日照時間を採用している。図4(a)では、例えば、1月19日の10時0分から59分における時間帯の気温は8.7℃、降水量は計測されておらず、日照時間は0.6時間、温水暖房機器31はオン状態であったことを示している。
At 0 o'clock on January 20, the meteorological observation
運転情報データベース6が作成された後、運転情報データベース作成部3は引き続き、運転情報の所定の統計値と気象観測データとの対応関係を生成するために、まず、気象観測データを、記憶装置7に既に記憶されている所定の形式のデータ区分に分類する(#a5)。例えば、気温を2℃刻みの−4℃以上−2℃未満、−2℃以上0℃未満、0℃以上2℃未満等というように複数に分類するデータ区分を記憶装置7から読み込み、各時間帯について、気象観測データ(ここでは気温)が該当するデータ区分を抽出する。
After the driving
そして、各時間帯のデータ区分毎にカウンタを設け、温水暖房機器31が例えばオン状態であった場合は1を加算しカウントアップする。ここで、既に1月19日以前に運転情報収集処理が実行されている場合は、運転情報データベース6に、各時間帯におけるデータ区分毎のカウンタの累積値が記憶されているため、運転情報データベース作成部3は、まず、運転情報データベース6に記憶されているオン状態のカウンタの累積値を読み込み(#a6)、各時間帯について温水暖房機器31がオン状態である場合は該当するデータ区分のカウンタに1を加算し、更新後のカウンタの累積値を運転情報データベース6に記憶し(#a7)、運転情報の統計値と気象観測データの対応関係を運転情報データベース6に記憶する(#a8)。1月19日の気象観測データが図4(a)に例示する内容であった場合における、処理ステップ#a5から#a7によって生成された温水暖房機器31のオン状態の統計値と気象観測データの対応関係を図4(b)に例示する。図4(a)によると、例えば、10時0分から59分における時間帯の気温は8.7℃、温水暖房機器31はオン状態であるため、図4(b)では、8℃以上10℃未満であるデータ区分の行と、10時の時間帯の列との交差する項目に1がカウントされている。尚、上記では温水暖房機器31がオン状態の際カウンタに1を加算する場合を例にして説明したが、処理ステップ#a5から#a7において、オフ状態の場合についても同様に処理し、温水暖房機器31がオフ状態の統計値と気象観測データの対応関係は生成されることとする。
Then, a counter is provided for each data segment in each time zone, and when the
次に、温水暖房負荷予測処理について図5に示すフローチャートを用いて説明する。ここで説明の便宜上、温水暖房負荷予測処理の処理開始タイミングは前日の23時に毎日実行することとし、下記では1月20日23時に温水暖房負荷予測処理が実行された場合の一例を示している。 Next, the hot water heating load prediction process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, for convenience of explanation, it is assumed that the processing start timing of the hot water heating load prediction process is executed every day at 23:00 on the previous day, and the following shows an example when the hot water heating load prediction process is executed at 23:00 on January 20th. .
1月20日23時、気象予報データ入力部4は気象データ提供装置50からネットワーク51を介して1月20日0時から24時までの3時間ごとの気象観測データの予報値を受付けた後、受付けた気象観測データの予報値の中から必要な情報を抽出し(#b1)、記憶装置7に記憶する(#b2)。次に、熱負荷予測部5が、既に運転情報データベース作成部3によって生成されている運転情報(オン状態及びオフ状態)の統計値と気象観測データの対応関係を運転情報データベース6から読込み(#b3)、気象観測データの予報値に基づいて運転情報の統計値として、該当する時間帯及びデータ区分のオン状態、オフ状態のカウンタの累積値を読込む(#b4)。例えば、運転情報データベース作成部3によって生成されている運転情報の統計値と気象観測データの対応関係が図6(a)に例示する内容であったとすると、気象観測データの予報値が、図6(b)の(イ)に示すように、例えば時間帯3時における気象観測データの予報値が4℃であった場合、気象観測データの予報値に基づいて読込んだ該当する時間帯3時のデータ区分4℃以上6未満のオン状態、オフ状態のカウンタの累積値は夫々0、2となる。
After 23:00 on January 20th, the weather forecast
尚、図6(a)では、累積値が3日分のデータを基に説明しているが、実際は、ガスコージェネレーション装置20の運転日数の増加により累積値も増加するため、例えば、1年以上の運転期間の経過後では、図6(a)の累積値は数十或いは数百のオーダーとなる場合も有り得る。
In FIG. 6 (a), the cumulative value is described based on data for three days. However, in actuality, the cumulative value also increases as the number of operating days of the
更に、熱負荷予測部5は、処理ステップ(#b4)で得た運転情報の統計値から、例えばオン状態とオフ状態のカウンタの累積値を比較し、累積値が多い方の状態を温水暖房機器31の温水使用状態の予測として決定する(#b5)。つまり、図6(b)の時間帯3時を例にすると、オフ状態の方がオン状態よりもカウンタの累積値が大きいため、換言すれば、オン確率(オン状態である確率)がオフ確率より高いため、温水使用状態の予測はオフ状態となる(図6(b)(ハ)参照)。気象観測データの予報値の時間帯における予測が決定した後、それ以外の時間帯の予測について、例えば、気象観測データの予報値の時間帯の前後1時間に、気象観測データの予報値の時間帯の予測を展開するといった方法で、温水暖房機器31の温水使用状態の予測を行う(#b6)。
Further, the thermal load predicting unit 5 compares, for example, the accumulated values of the counters in the on state and the off state from the statistical value of the operation information obtained in the processing step (# b4), and determines the state with the larger accumulated value as hot water heating. It is determined as a prediction of the hot water usage state of the device 31 (# b5). That is, taking the time zone of 3 o'clock in FIG. 6B as an example, the accumulated value of the counter is larger in the off state than in the on state. In other words, the on probability (probability of being in the on state) is the off probability. Since it is higher, the prediction of the hot water usage state is in an off state (see FIGS. 6B and 6C). After the forecast of the forecast value of the weather observation data is determined, the forecast of the forecast value of the meteorological observation data is predicted for one hour before and after the forecast time zone of the meteorological observation data. The hot water usage state of the
本実施形態では、運転情報収集処理で簡単に生成される温水暖房機器31の時間別のオン状態及びオフ状態の各累積値を、温水暖房負荷予測処理で比較するだけの簡単な判定で、オン確率とオフ確率の比較によるオンオフ予測を行うことができる。
In the present embodiment, the accumulated values of the on-state and off-state of the
以上により、当日或いは翌日の気温予測に基づいて床暖房の時間帯別のオンオフ状態を予め予測することが可能となる。この結果、当該予測結果をコージェネレーション装置20の制御に利用できるようになるため、コージェネレーション装置を高エネルギ効率で運転することが可能となる。
As described above, it is possible to predict in advance the on / off state for each time zone of floor heating based on the temperature prediction of the current day or the next day. As a result, since the prediction result can be used for control of the
<第2実施形態>
第1実施形態において、温水暖房機器31として、使用状態において気温により多くの影響を受ける床暖房を例にし、気象観測データを複数に分類するデータ区分として、気温を2℃刻みに分類するといった方法を例に挙げたが、勿論これに限定されるものではない。例えば、温水暖房機器31として、使用状態において降水量のみならず日照時間にも影響を受ける浴室乾燥機を例としてもよい。この場合における、運転情報収集処理の処理動作について、図を用いて説明する。尚、処理フロー図については図3を用いる。ここで説明の便宜上、運転情報収集処理の処理開始タイミングは日付変更時とともに前日の運転情報収集処理を毎日実行することとし、下記では1月20日0時に運転情報収集処理が実行された場合の一例を示している。
Second Embodiment
In the first embodiment, as the
1月20日0時、気象観測データ入力部2は気象データ提供装置50からネットワーク51を介して1月19日0時から24時までの1時間ごとの気象観測データを受付けた後(#c1)、受付けた気象観測データの中から必要な情報を抽出し記憶装置7に記憶する(#c2)。また、運転情報入力部1は計測器33から温水暖房機器31の1月19日0時から24時までの1時間ごとのオンオフ状態を運転情報として受付ける(#c3)。運転情報データベース作成部3は本発明システム10が受付けた気象観測データと運転情報とを、例えば図7(a)に示すように、0時から1時間刻みに分類した時間帯別に相互に対応付けし運転情報データベース6に記憶する(#c4)。ここで、図7(a)では温水暖房機器31がオン状態である場合オン状態の状態フラグを1とし、オフ状態の場合はオフ状態の状態フラグを1にしており、気象観測データとしては気温、降水量、日照時間を採用している。図7(a)では、例えば、1月19日の10時0分から59分における時間帯の気温は8.7℃、降水量は計測されておらず、日照時間は0.6時間、温水暖房機器31はオフ状態であったことを示している。
At 0 o'clock on January 20, the meteorological observation
運転情報データベース6が作成された後、運転情報データベース作成部3は引き続き、運転情報の所定の統計値と気象観測データとの対応関係を生成するために、まず、気象観測データを、記憶装置7に既に記憶されている所定の形式のデータ区分に分類する(#c5)。例えば、日照時間が0.2時間以上であり降水量が無い、日照時間が0.2時間未満であり降水量が無い、日照時間が0.2時間以上であり降水量が有る、日照時間が0.2時間未満であり降水量が有る等というように複数に分類するデータ区分を記憶装置7から読み込み、各時間帯について、気象観測データ(ここでは日照時間と降水量)が該当するデータ区分を抽出する。
After the driving
そして、各時間帯のデータ区分毎にカウンタを設け、温水暖房機器31が例えばオン状態であった場合は1を加算しカウントアップする。ここで、既に1月19日以前に運転情報収集処理が実行されている場合は、運転情報データベース6に、各時間帯におけるデータ区分毎のカウンタの累積値が記憶されているため、運転情報データベース作成部3は、まず、運転情報データベース6に記憶されているオン状態のカウンタの累積値を読み込み(#c6)、各時間帯について温水暖房機器31がオン状態である場合は該当するデータ区分のカウンタに1を加算し、更新後のカウンタの累積値を運転情報データベース6に記憶し(#c7)、運転情報の統計値と気象観測データの対応関係を運転情報データベース6に記憶する(#c8)。1月19日の気象観測データが図4(a)に例示する内容であった場合における、処理ステップ#c5から#c7によって生成された温水暖房機器31のオン状態の統計値と気象観測データの対応関係を図7(b)に例示する。図7(a)によると、例えば、20時0分から59分における時間帯の日照時間は0時間、降水量は有り、温水暖房機器31はオン状態であるため、図7(b)では、日照時間が0.2時間未満であり降水量が有りといったデータ区分の行と、20時の時間帯の列との交差する項目に1がカウントされている。尚、上記では温水暖房機器31がオン状態の際カウンタに1を加算する場合を例にして説明したが、処理ステップ#c5から#c7において、オフ状態の場合についても同様に処理し、温水暖房機器31がオフ状態の統計値と気象観測データの対応関係は生成されることとする。
Then, a counter is provided for each data segment in each time zone, and when the
温水暖房負荷予測処理については、第1実施形態と同じであるためその説明を割愛する。 Since the hot water heating load prediction process is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
以下に、別の実施形態につき説明する。 Hereinafter, another embodiment will be described.
〈1〉上記各実施形態において、運転情報を温水暖房機器31のオンオフ状態としたがこれに限らず、例えば、計測器33で計測された温水暖房機器31の給湯流量と給湯温度を積算することによって、温水暖房機器31に送られた単位時間あたりの熱量を求め、それを温水暖房機器31の単位時間当たりの消費熱量とし、消費熱量または温水使用量を温水暖房機器31の運転情報として運転情報データベース6に記憶するのも好ましい。
<1> In each of the embodiments described above, the operation information is set to the on / off state of the
この場合、運転情報の所定の統計値を求めるためには、例えば、データ区分及び時間帯毎に、ある所定の期間において、運転情報の平均値及び標準偏差を求め、毎日の運転情報収集処理時に、運転情報データベース6を更新するようにする。そして、温水暖房負荷予測処理時に、時間帯別の気象観測データの予報値に基づいて、時間帯別に各予報値に対応するデータ区分の運転情報の統計値(平均値、標準偏差)を運転情報データベース6から抽出して、1日分の当該統計値を、ガスコージェネレーション装置20の運転制御システム27に出力する。これにより、運転制御システム27は、当該1日の時間帯別の平均的な温水暖房負荷予測と、標準偏差を考慮した積極的な温水暖房負荷予測と消極的な温水暖房負荷予測を得ることができる。
In this case, in order to obtain the predetermined statistical value of the driving information, for example, the average value and the standard deviation of the driving information are obtained in a predetermined period for each data category and time zone, and the daily driving information collecting process is performed. The driving
〈2〉上記第1実施形態では、運転情報収集処理で温水暖房機器31の時間別のオン状態及びオフ状態の各累積値を生成し、温水暖房負荷予測処理で、予報値に該当するデータ区分の各累積値を比較するようにしていたが、これに代えて、運転情報収集処理において、オン状態及びオフ状態の各累積値或いは確率が大きく変化するデータ区分を特異点として、運転情報データベース6に時間帯別に記録し、温水暖房負荷予測処理で、予報値と特異点を比較して、オンオフ予測を行うようにしてもよい。尚、累積値が大きく変化する特異点は確率が大きく変化する特異点に一致する。
<2> In the first embodiment, the cumulative value of the on-state and the off-state for each time of the hot
例えば、オン状態の特異点は、気象観測データが気温の場合に、データ区分を1段階高温側に移動させたときに、累積値が大幅に減少するデータ区分を特異点として抽出して記憶する。逆に、オフ状態の特異点は、データ区分を1段階低温側に移動させたときに、累積値が大幅に減少するデータ区分を特異点として抽出して記憶する。そして、温水暖房負荷予測処理時に、時間帯別に予報値と、オン状態及びオフ状態の各特異点と比較し、予報値がオン状態の特異点より低温側であればオン状態と予測し、高温側であればオフ状態と予測する。また、予報値がオフ状態の特異点より低温側であればオン状態と予測し、高温側であればオフ状態と予測する。ここで、オン状態の特異点とオフ状態の特異点が離れている場合は、その間のデータ区分が予報値に合致した場合に、オン状態の特異点よる予測とオフ状態の特異点による予測が矛盾する可能性が生じるので、かかる場合は、当該データ区分でのオン状態とオフ状態の各累積値の大小関係に基づいて特異点の修正を行っておくのが好ましい。 For example, for the singular point in the on state, when the weather observation data is air temperature, when the data segment is moved to the one-step high temperature side, the data segment whose accumulated value decreases significantly is extracted and stored as a singular point. . On the other hand, for the singular point in the off state, when the data section is moved to the low temperature side by one stage, the data section whose accumulated value is significantly reduced is extracted and stored as a singular point. Then, during the hot water heating load prediction process, the forecast value is compared with each singular point of the on state and the off state for each time zone, and if the forecast value is lower than the singular point of the on state, the on state is predicted, If it is on the side, the off state is predicted. If the predicted value is lower than the singular point in the off state, the on state is predicted, and if the predicted value is on the high temperature side, the off state is predicted. Here, when the singular point in the on state and the singular point in the off state are separated, the prediction by the singular point in the on state and the prediction by the singular point in the off state are performed when the data segment between them matches the forecast value. In this case, it is preferable to correct the singularity based on the magnitude relationship between the accumulated values of the on state and the off state in the data section.
このように特異点を予め抽出しておき、特異点に基づいてオンオフ予測を行うことで、仮に予報値が、同じ時期の同じ時間帯として異常に高温或いは低温で、当該時間帯の当該データ区分にオンオフ何れの累積値も存在しない場合にも、予測が可能となり都合がよい。 By extracting singular points in advance and performing on / off prediction based on the singular points, the forecast value is abnormally high or low in the same time zone at the same time, and the data classification of the time zone is Even if there is no cumulative value of either ON or OFF, it is possible to make a prediction, which is convenient.
〈3〉上記各実施形態の運転情報収集処理において、ステップ#a3または#c3で、運転情報入力部1が計測器33から温水暖房機器31の24時間分の運転情報を受け取る場合を例示したが、当該運転情報の受け取りは、運転情報収集処理を開始する前に、例えば1時間毎に逐次受け取り、記憶装置7の所定の記憶領域に保存しておくようにしても構わない。
<3> In the operation information collection process of each of the above embodiments, the case where the operation
〈4〉上記各実施形態において、ガスコージェネレーション装置20は、発電機ユニット23がガスエンジン21と発電機22からなるガスエンジン・コージェネレーション装置を例に説明したが、発電機ユニット23は都市ガスを燃料源とする燃料電池であっても構わない。また、ガスコージェネレーション装置20は、上記ガスエンジン・コージェネレーション装置、燃料電池コージェネレーション装置以外のコージェネレーション装置であっても構わない。更に、ガスコージェネレーション装置20は、都市ガスを燃料源とするコージェネレーション装置に限定されるものではない。
<4> In each of the embodiments described above, the
1: 運転情報入力部
2: 気象観測データ入力部
3: 運転情報データベース作成部
4: 気象予報データ入力部
5: 熱負荷予測部
6: 運転情報データベース
7: 記憶装置
10: 本発明システム
20: ガスコージェネレーション装置
21: ガスエンジン
22: 発電機
23: 発電機ユニット
24: インバータ
25: 熱交換器
26: 排熱利用給湯暖房ユニット
27: 運転制御システム
30: 熱負荷
31: 温水暖房機器
32: 給湯機器
33: 計測器
40: 電力負荷
50: 気象データ提供装置
51: ネットワーク
1: Operation information input unit 2: Weather observation data input unit 3: Operation information database creation unit 4: Weather forecast data input unit 5: Thermal load prediction unit 6: Operation information database 7: Storage device 10: Invention system 20: Gas cogeneration 21: Gas engine 22: Generator 23: Generator unit 24: Inverter 25: Heat exchanger 26: Waste heat utilization hot water heating / heating unit 27: Operation control system 30: Thermal load 31: Hot water heating equipment 32: Hot water heating equipment 33 : Measuring instrument 40: Electric power load 50: Weather data providing device 51: Network
Claims (6)
前記温水暖房機器の温水使用状態に関する運転情報の入力を受け付ける運転情報入力部と、
所定の1または複数種の気象観測データの入力を受け付ける気象観測データ入力部と、
前記運転情報と前記気象観測データを、夫々の入力を受け付ける毎に相互に対応付けて運転情報データベースに記憶する運転情報データベース作成部と、
前記所定の気象観測データの予報値を受け付ける気象予報データ入力部と、
前記予報値に基づいて前記運転情報データベースに記憶されている前記運転情報と前記気象観測データの対応関係から前記温水暖房機器の温水使用状態を予測する熱負荷予測部と、
を備えてなることを特徴とする温水暖房負荷予測システム。 A hot water heating load prediction system for predicting the hot water usage state of a hot water heater,
An operation information input unit that receives input of operation information related to the hot water use state of the hot water heating device;
A meteorological observation data input unit for receiving input of predetermined one or more types of meteorological observation data;
A driving information database creation unit that stores the driving information and the meteorological observation data in a driving information database in association with each other each time an input is received,
A weather forecast data input unit for receiving a forecast value of the predetermined weather observation data;
A thermal load prediction unit that predicts the hot water usage state of the hot water heating appliance from the correspondence relationship between the operation information stored in the operation information database and the weather observation data based on the forecast value;
A hot water heating load prediction system comprising:
前記熱負荷予測部が、前記予報値に基づいて前記運転情報データベースに記憶されている前記運転情報の所定の統計値と前記気象観測データの対応関係から前記温水暖房機器の温水使用状態を予測することを特徴とする請求項1に記載の温水暖房負荷予測システム。 The driving information database creation unit generates a correspondence between the predetermined statistical value of the driving information and the weather observation data based on the correspondence between the driving information and the weather observation data accumulated in the driving information database. Stored in the driving information database,
The thermal load prediction unit predicts the hot water usage state of the hot water heating appliance from the correspondence between the predetermined statistical value of the operation information stored in the operation information database and the weather observation data based on the predicted value The hot water heating load prediction system according to claim 1.
前記熱負荷予測部が、前記オンまたはオフの確率が顕著に変化する前記データ区分を特異点として、前記予報値と前記特異点の比較結果に基づいて前記温水暖房機器のオンオフ状態を予測することを特徴とする請求項4に記載の温水暖房負荷予測システム。 In the case where the operation information is an on / off state of the hot water heater,
The thermal load predicting unit predicts an on / off state of the hot water heating appliance based on a comparison result between the forecast value and the singular point, with the data classification in which the probability of on or off changes significantly as a singular point. The hot water heating load prediction system according to claim 4.
前記気象観測データ入力部が、前記所定時間毎の前記気象観測データの入力を受け付け、
前記運転情報データベース作成部が、前記所定時間毎の前記運転情報と前記気象観測データを運転情報データベースに記憶し、
前記熱負荷予測部が、前記所定時間毎の前記温水暖房機器の温水使用状態を予測することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の温水暖房負荷予測システム。 The driving information input unit accepts input of the driving information every predetermined time,
The meteorological observation data input unit accepts the input of the meteorological observation data every predetermined time;
The driving information database creation unit stores the driving information and the weather observation data for each predetermined time in a driving information database,
The hot water heating load prediction system according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermal load prediction unit predicts a hot water usage state of the hot water heating appliance every predetermined time.
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