JP3340288B2 - Thermal storage plant control device - Google Patents
Thermal storage plant control deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は熱源機器および蓄熱
槽を有する蓄熱プラントの制御装置において、熱源機器
を効率よく運転することができる蓄熱プラントの制御装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a heat storage plant having a heat source device and a heat storage tank, which can efficiently operate the heat source device.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、ビルディング等の施設において
は、蓄熱プラントが設けられている。この蓄熱プラント
では、ヒートポンプ等の熱源機器によって温水および冷
水が生成され、これを蓄熱槽に蓄え、必要に応じて冷暖
房機器等の熱負荷機器に供給している。この場合、電気
方法による蓄熱プラントでは、夜間に熱を生成して蓄熱
し、昼間は温水および冷水を生成するとともに蓄熱した
熱を放熱することにより、夜間電力を利用したりピーク
カットを行ったりして効率のよい運転を行っている。2. Description of the Related Art In general, a facility such as a building is provided with a heat storage plant. In this heat storage plant, hot water and cold water are generated by a heat source device such as a heat pump, stored in a heat storage tank, and supplied to a heat load device such as a cooling and heating device as needed. In this case, a heat storage plant using an electric method generates and stores heat at night and generates hot and cold water during the day and radiates the stored heat, thereby utilizing nighttime power or performing peak cutting. And efficient operation.
【0003】しかしながら、このような運転を行う場
合、専門的なオペレータの数の確保がむずかしく、かつ
近年の人件費の問題から例えば夜間だけでも無人運転す
る必要が出てきている。この場合、オペレータの専門的
知識に基づいて、総合的に自動化運転を行うことが必要
となるが、現在のところ実現されていないのが実情であ
る。[0003] However, in such an operation, it is difficult to secure the number of specialized operators, and due to recent labor costs, it has become necessary to operate the vehicle unattended, for example, only at night. In this case, it is necessary to perform the automated operation comprehensively based on the expert knowledge of the operator, but it has not been realized at present.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来で
は、専門的なオペレータを確保しなければ熱源機器およ
び蓄熱槽の運転を効率よく行なうことができず、また装
置全体の信頼性が低いという問題があった。As described above, conventionally, unless a specialized operator is secured, the heat source equipment and the heat storage tank cannot be operated efficiently, and the reliability of the entire apparatus is low. There was a problem.
【0005】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、専門的なオペレータを確保することなく、
熱源機器を有する蓄熱プラントを効率よく自動運転する
ことができる蓄熱プラントの制御装置を提供することを
目的とする。[0005] The present invention has been made in view of such a point, without securing a specialized operator,
An object of the present invention is to provide a control device for a heat storage plant that can automatically and efficiently operate a heat storage plant having heat source devices.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、冷水用熱源機
器および温水用熱源機器を有する蓄熱プラントの運転を
制御する蓄熱プラントの制御装置において、各熱源機器
からの過去の熱負荷実績を記憶する熱負荷実績記憶手段
と、この熱負荷実績記憶手段に記憶された熱負荷実績に
基づいて、当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段
と、熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測
値に基づいて、各熱源機器の運転コスト低減と安定運転
に関する目的関数の和を最小とするよう蓄熱プラントの
運用計画を求める蓄熱プラント運用計画手段と、蓄熱プ
ラント運用計画手段により求めた蓄熱プラントの運用計
画に基づいて、各熱源機器の運転を制御する熱源機器制
御手段とを備え、前記蓄熱プラント運用計画手段は、当
日の時刻iにおける冷水用熱源機器と温水用熱源機器の
ON/OFFを0/1のビット列で表わす遺伝的アルゴ
リズムを用いて各熱源機器の運転コスト低減と安定運転
に関する目的関数の和を最小とするよう蓄熱プラントの
運用計画を求めることを特徴とする蓄熱プラントの制御
装置である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a heat storage plant control device for controlling the operation of a heat storage plant having a cold water heat source device and a hot water heat source device, wherein a past heat load result from each heat source device is stored. Heat load result storage means, heat load prediction means for predicting the heat load value of the day based on the heat load results stored in the heat load result storage means, and heat load of the day predicted by the heat load prediction means. Heat storage plant operation planning means for obtaining an operation plan of a heat storage plant so as to minimize the sum of objective functions relating to operation cost reduction and stable operation of each heat source device based on the load prediction value, and heat storage obtained by the heat storage plant operation planning means Heat source device control means for controlling the operation of each heat source device based on the operation plan of the plant, wherein the heat storage plant operation planning means Using a genetic algorithm that represents the ON / OFF of the water heat source equipment and the hot water heat source equipment with a bit sequence of 0/1, the heat storage plant is designed to minimize the sum of the objective functions for reducing the operation cost and stable operation of each heat source equipment. A heat storage plant control device for obtaining an operation plan.
【0007】本発明によれば、熱負荷予測手段におい
て、熱負荷実績記憶手段に記憶された熱負荷実績に基づ
いて当日の熱負荷値を予測する。次にこの熱負荷予測値
に基づいて、各熱源機器の運転コスト低減と安定運転に
関する目的関数の和を最小とするよう、蓄熱プラント運
用計画手段において遺伝的アルゴリズムを用いて蓄熱プ
ラントの運用計画を求める。この蓄熱プラントの運用計
画に基づいて、熱源機器制御手段により、各熱源機器の
運転を制御する。According to the present invention, the heat load predicting means predicts the heat load value of the day based on the actual heat load stored in the actual heat load storage means. Next, based on the heat load predicted value, the heat storage plant operation planning means uses a genetic algorithm to perform a heat storage plant operation plan using a genetic algorithm so as to minimize the sum of objective functions related to the operation cost reduction and stable operation of each heat source device. Ask. Based on the operation plan of the heat storage plant, the operation of each heat source device is controlled by the heat source device control means.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図1は、本発明による蓄熱プラ
ントの制御装置の一実施例を示す全体構成図である。図
1において、蓄熱プラント10はビルの地下室等に設け
られた蓄熱槽11を有し、蓄熱槽11は冷房用に使用さ
れる冷水を備える冷水槽11aと、暖房用に使用される
温水を蓄える温水槽11bとからなっている。この冷水
槽11aには、複数の各種ヒートポンプ(HP)12が
設置されている。すなわち、このヒートポンプ12は、
例えば夏期において、10℃前後の水を5℃程度の水に
するものである。また冷水槽11aおよび温水槽11b
には熱回収型ヒートポンプ(DB)13が設けられてい
る。熱回収型ヒートポンプ13は、5℃程度の冷水と4
5℃程度の温水を同時に作ることができ、かつこの時に
出力される熱を冷水槽11aおよび温水槽11bに利用
することができる。冷水槽11aおよび温水槽11bに
蓄えられる冷水と温水は、各々ポンプ14,15により
冷水ヘッダ(CHD)16および、温水ヘッダ(HH
D)17を介して熱負荷(HL)18側へ供給されるよ
うになっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of a control device for a heat storage plant according to the present invention. In FIG. 1, a heat storage plant 10 has a heat storage tank 11 provided in a basement or the like of a building. The heat storage tank 11 stores a cold water tank 11a provided with cold water used for cooling and hot water used for heating. It comprises a hot water tank 11b. A plurality of various heat pumps (HP) 12 are installed in the cold water tank 11a. That is, the heat pump 12
For example, in the summer, water at about 10 ° C. is converted to water at about 5 ° C. In addition, cold water tank 11a and hot water tank 11b
Is provided with a heat recovery type heat pump (DB) 13. The heat recovery type heat pump 13 uses cold water of about 5 ° C. and 4
Hot water of about 5 ° C. can be produced at the same time, and the heat output at this time can be used for the cold water tank 11a and the hot water tank 11b. The cold water and the hot water stored in the cold water tank 11a and the hot water tank 11b are supplied to the cold water header (CHD) 16 and the hot water header (HH) by pumps 14 and 15, respectively.
D) 17 to the heat load (HL) 18 side.
【0009】本発明による蓄熱プラントの制御装置20
は、上述した蓄熱プラント10の熱源ヒートポンプ12
および熱回収型ヒートポンプ13等の熱源機器を制御す
るものであり、蓄熱プラントの制御装置20はプロセス
入出力部21と、過去の熱負荷実績が入力される熱負荷
実績記憶手段22と、当日の熱負荷を予測する熱負荷予
測手段23と、蓄熱プラントの運用計画を求める蓄熱プ
ラント運用計画手段24と、各熱源機器の運転を制御す
る熱源機器制御手段25と、蓄熱プラントパラメータ記
憶手段26と、ヒューマンインタフェース入出力部27
とを備えている。A heat storage plant control device 20 according to the present invention.
Is a heat source heat pump 12 of the heat storage plant 10 described above.
And a heat source equipment such as a heat recovery type heat pump 13. The heat storage plant control device 20 includes a process input / output unit 21, a heat load result storage unit 22 to which past heat load results are input, A heat load prediction unit 23 for predicting a heat load, a heat storage plant operation planning unit 24 for obtaining an operation plan of the heat storage plant, a heat source device control unit 25 for controlling operation of each heat source device, a heat storage plant parameter storage unit 26, Human interface input / output unit 27
And
【0010】図1において、プロセス入出力部21は、
蓄熱プラント10からの計測信号を入力するとともに、
蓄熱プラント10に対して制御信号を出力するものであ
る。また、熱負荷実績記憶手段22は、熱負荷10の過
去の熱負荷実績(温度、流量等)を、時刻および曜日と
ともに記憶するものである。さらに、熱負荷予測手段2
3は、熱負荷実績記憶手段22に記憶されている熱負荷
実績に基づいて、統計的に熱負荷を予測するものであ
る。In FIG. 1, a process input / output unit 21
While inputting the measurement signal from the heat storage plant 10,
A control signal is output to the heat storage plant 10. Further, the heat load result storage means 22 stores the past heat load results (temperature, flow rate, etc.) of the heat load 10 together with the time and the day of the week. Furthermore, heat load prediction means 2
Numeral 3 predicts the heat load statistically based on the actual heat load stored in the actual heat load storage means 22.
【0011】一方、蓄熱プラント運用計画手段24は、
蓄熱プラントパラメータ記憶手段26に記憶されたパラ
メータと熱負荷予測手段23で予測された熱負荷予測値
に基づいて、冷水主導か温水主導かを判定し、蓄熱プラ
ント10の運用計画を得るものである。また、熱源機器
制御手段25は、蓄熱プラント運用計画手段24で得ら
れた目標計画値と、プロセス入出力部21から入力され
る蓄熱プラント10の計測信号に基づいて、熱源機器の
制御を行なうための制御信号をプロセス入出力21へ出
力するものである。なお、蓄熱プラント・パラメータ値
はヒューマン・インタフェース入出力手段27より入力
される。On the other hand, the heat storage plant operation planning means 24
Based on the parameters stored in the heat storage plant parameter storage means 26 and the heat load prediction value predicted by the heat load prediction means 23, the main cooling water guidance and the hot water guidance are determined, and the operation plan of the heat storage plant 10 is obtained. . Further, the heat source device control unit 25 controls the heat source device based on the target plan value obtained by the heat storage plant operation planning unit 24 and the measurement signal of the heat storage plant 10 input from the process input / output unit 21. Is output to the process input / output 21. The heat storage plant parameter values are input from the human interface input / output unit 27.
【0012】次に、このような構成からなる本実施例の
作用について説明する。図1において、熱負荷18の熱
負荷実績は往還水に関して温度と流量から計測され、プ
ロセス入出力部21を通して熱負荷実績として時刻、曜
日等の内部信号により整理され、その日の気象情報とと
もに熱負荷実績記憶手段22に記憶される。Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described. In FIG. 1, the actual heat load of the heat load 18 is measured from the temperature and the flow rate of the incoming and outgoing water, and is arranged as the actual heat load through the process input / output unit 21 based on internal signals such as time and day of the week. The result is stored in the result storage unit 22.
【0013】次に、この熱負荷実績記憶手段22に記憶
されている熱負荷実績をもとに、熱負荷予測手段23に
おいて熱負荷10の今後N時間分の予測値が得られ、蓄
熱プラント運用計画手段24により蓄熱槽11の容量お
よび熱源機器12,13の定格能力を用いて、今後N時
間分の計画目標値が得られる。Next, based on the actual heat load stored in the actual heat load storage means 22, a predicted value for the next N hours of the heat load 10 is obtained by the heat load prediction means 23, and the heat storage plant operation is performed. Using the capacity of the heat storage tank 11 and the rated capacities of the heat source devices 12 and 13 by the planning means 24, a planned target value for N hours in the future is obtained.
【0014】以下、この点について具体的に説明する。
なお、ここでは簡単のため、予測と計画については今後
N=24時間分の予測値および計画値を1時間毎に求め
る。熱負荷予測手段22における熱負荷予測は、次のよ
うにして行なわれる。熱負荷記憶手段22に1時間毎1
日分の熱負荷データが、曜日別、例えば休日・平日・特
殊日別にファイルされる。いま、熱負荷予測手段23に
ヒューマン・インタフェース入力部27からその日の曜
日が入力されると、熱負荷予測装置23にそ の曜日Wの
平均値パターンyw(i)(i=1〜24)が熱負荷実
績記憶手段22から得られる。次に、前日までの熱負荷
実績が得られているので、k日の熱負荷を予測するため
に、例えば次のような自己回帰モデルが用いられる。Hereinafter, this point will be specifically described.
For the sake of simplicity, a prediction value and a plan value for N = 24 hours in the future are calculated every hour for prediction and planning. The heat load prediction by the heat load prediction means 22 is performed as follows. 1 every hour in the heat load storage means 22
The daily heat load data is filed for each day of the week, for example, for holidays, weekdays, and special days. Now, when the thermal load prediction unit 23 from the human interface input unit 27 is day of the day is input, the average value pattern y w day W thermal load prediction unit 23 Niso (i) (i = 1~24) Is obtained from the thermal load result storage means 22. Next, since the actual heat load up to the previous day has been obtained, the following autoregressive model is used to predict the heat load on the k-th day.
【0015】[0015]
【数1】 なお、a1,a2,…は自己回帰のパラメータであり、
予め与えることも可能であり、実時間で逐次最小2乗推
定(カルマンフィルタ)することも可能である。(Equation 1) Here, a 1 , a 2 ,... Are auto-regression parameters,
It can be given in advance, and it is also possible to perform the least squares estimation (Kalman filter) sequentially in real time.
【0016】[0016]
【数2】 が得られる。(Equation 2) Is obtained.
【0017】次に、蓄熱プラント運用計画手段24によ
る蓄熱プラント運用計画は、次のようにして立てられ
る。Next, the heat storage plant operation plan by the heat storage plant operation planning means 24 is established as follows.
【0018】図1に示す蓄熱プラント10が熱回収型ヒ
ートポンプ13を有するので、冷温の需要を冷水槽11
aと温水槽11bの各々の蓄熱槽容量で除し、大小を比
較して、大きい方を手動と考え、冷水手動か温水手動を
決定する。以下、手動の対象となる熱負荷(冷/温)に
対しての計画手法について説明する。 *定式化 まず、つぎの3つの目的関数の和を最小化することを考
える。 電気料金 ピークカット 熱源機器の安全運転 いま、離散時間nにおける熱源機器の運転状態をSince the heat storage plant 10 shown in FIG. 1 has the heat recovery type heat pump 13, the demand for cooling
a is divided by the heat storage tank capacity of each of the hot water tanks 11b, the sizes are compared, and the larger one is considered to be manual. Hereinafter, a planning method for a heat load (cooling / heating) to be manually operated will be described. * Formulation First, consider minimizing the sum of the following three objective functions. Electricity rate Peak cut Safe operation of heat source equipment Now, the operation state of heat source equipment at discrete time n
【0019】[0019]
【数3】 で表す。ただし、k=k1 +k2 とし、k1 :HPの台
数、k2 :DBの台数とする。(Equation 3) Expressed by Here, k = k 1 + k 2 , where k 1 is the number of HPs and k 2 is the number of DBs.
【0020】また、各定数をつぎのように定義する。 y(n)=[y1 (n)y2 (n)…yk (n)]T :絶対値条件 a=[a1 a2 …ak ] HP/DBの入出力係数 W=[W1 W2 …W1 ] :HP/DBのON/OFFペナルティベクトル η=diag[η1 η2 …ηm ]:冷/温水槽の効率 [1/h] diag[ ]は対角行列の要素を表す。 Q(n)=[Q1 (n)Q2 (n)…Qm (n)]T :冷/温水需要ベクトル Q=diag[Q1 Q2 …Qk ]:冷凍容量[Mcal/h] H=diag[H1 H2 …Hm ]:冷/温水槽の熱容量[Mcal] Qpj j=1,2,…k2 :暖房/冷房容量比 CD:一般電力料金単価[円/KWh],CP:ピークカットペナルティ単価 [円/KWh] すると、目的関数Jは min J=JE +JP +JO (2) となる。ただし、 とする。また、STT,STPはそれぞれペナルティカ
ットの開始および収量時間を表す。Each constant is defined as follows. y (n) = [y 1 (n) y 2 (n) ... y k (n)] T: absolute value condition a = [a 1 a 2 ... a k] input and output coefficient of the HP / DB W = [W 1 W 2 ... W 1 ]: HP / DB ON / OFF penalty vector η = diag [η 1 η 2 ... Η m ]: Efficiency of cold / hot water tank [1 / h] diag [] is a diagonal matrix element Represents Q (n) = [Q 1 (n) Q 2 (n)... Q m (n)] T : cold / hot water demand vector Q = diag [Q 1 Q 2 ... Q k ]: refrigeration capacity [Mcal / h] H = diag [H 1 H 2 ... H m ]: Heat capacity of cooling / hot water tank [Mcal] Q pj j = 1, 2,... K 2 : Heating / cooling capacity ratio CD: General electricity rate unit price [yen / KWh] , CP: peak cut penalty unit price [yen / KWh] Then, the objective function J becomes min J = J E + J P + J O (2). However, And STT and STP indicate the start of the penalty cut and the yield time, respectively.
【0021】ここでJE はエネルギコストすなわち電気
料金を、JP はピークカットペナルティすなわちピーク
カットを、JO はON/OFF切り替えペナルティすな
わち熱源機器の安全運転を各々表わす。Here, J E represents energy cost, ie, electricity bill, J P represents peak cut penalty, ie, peak cut, and J O represents ON / OFF switching penalty, ie, safe operation of the heat source equipment.
【0022】さらに制約条件は、Further, the constraint condition is as follows.
【0023】[0023]
【数4】 とする。このとき、この最適化問題は整数計画問題とな
る。(Equation 4) And At this time, this optimization problem becomes an integer programming problem.
【0024】本実施例では、この整数計画問題をつぎに
述べる遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Argorithum
s )で解く方法を述べる。 <ステップ1>時刻iのときHP,DBのON/OFF
をつぎのような0/1のビット列で表す。 1 2 3 4…K X(i):[1110…0] K:HP、DBの台数の
合計 これを時刻1〜nまで作り、1つのビット列として表
す。 1234…k|1234…k|…|1234…k ビット列 1110…0|0001…0|…|0100…1 1 | 2 |…| n このビット列を個体と呼ぶ。個体の数は任意に選べる
が、ここでは、r個とする。 <ステップ2>それぞれの個体に対し、先述した制約
(6)〜(12)式をもとにした評価関数(目的関数)
の(2)式を演算する。この演算値を適応度と呼ぶ。制
約条件を満足しない個体の適応度は非常に大きな値をあ
たえることとする。 <ステップ3>各個体の適応度の全個体分の和に対する
割合を求める。この割合の小さい個体から優先的にr個
だけつぎの世代に残していく。その他は淘汰される。 <ステップ4>ランダムに2個1組の個体(親)を選択
し、ビット列のある位置をランダムに1ケ所決めて、そ
こで個体を部分列に分ける。各組ごとに部分列を入れ替
える。この操作を交叉と呼ぶ。交叉によって、新たに2
つの個体(子)が生成される。交叉に参加できなかった
個体は淘汰される。ただし、交叉において部分列に分け
る操作は各時刻に対応するビット列ごとに行われるもの
とする(図2A)〜B)参照)。 <ステップ5>各個体に対して、各時刻ごとの部分列か
ら1ビットずつをランダムに選び、ある確率で0/1を
反転させる。これを突然変異と呼ぶ(図2B)〜C)参
照)。 <ステップ6>この世代の適応度の平均を求め、前世代
の適応度の平均との差をとる。この差がある値以下の場
合には、最小の適応度をもつ個体を解として採用し、ア
ルゴリズムを終了する。In the present embodiment, a genetic algorithm (GA: Genetic Argorithum
The method of solving in s) is described. <Step 1> ON / OFF of HP and DB at time i
Is represented by the following bit sequence of 0/1. 1 2 3 4... K X (i): [1110... 0] K: total number of HPs and DBs 1234 ... k | 1234 ... k | ... | 1234 ... k Bit string 1110 ... 0 | 0001 ... 0 | ... | 0100 ... 1 1 | 2 | ... | n This bit string is called an individual. The number of individuals can be arbitrarily selected, but here, the number is r. <Step 2> For each individual, an evaluation function (objective function) based on the constraints (6) to (12) described above.
Equation (2) is calculated. This calculated value is called fitness. The fitness of an individual who does not satisfy the constraint condition is given a very large value. <Step 3> The ratio of the fitness of each individual to the sum of all individuals is determined. From the individuals with a small ratio, only r pieces are preferentially left in the next generation. Others are eliminated. <Step 4> A pair of individuals (parents) is selected at random, and a certain position of the bit string is randomly determined, and the individuals are divided into subsequences there. The subsequences are exchanged for each set. This operation is called crossover. Crossover, new 2
Two individuals (children) are generated. Individuals that failed to participate in the cross are eliminated. However, it is assumed that the operation of dividing into partial columns at the crossover is performed for each bit sequence corresponding to each time (see FIGS. 2A and 2B)). <Step 5> For each individual, one bit is randomly selected from the partial sequence at each time, and 0/1 is inverted with a certain probability. This is called a mutation (see FIG. 2B) -C). <Step 6> The average of the fitness of this generation is obtained, and the difference from the average of the fitness of the previous generation is calculated. If the difference is equal to or less than a certain value, the individual having the minimum fitness is adopted as a solution, and the algorithm ends.
【0025】このように、遺伝的アルゴリズムにより
(1)式で得られた熱負荷予測値に基づいて1時間毎、
24時間分の熱源機器の運転状況x(n)が最適に計画
される。As described above, based on the heat load predicted value obtained by the equation (1) by the genetic algorithm, every hour,
The operation status x (n) of the heat source device for 24 hours is optimally planned.
【0026】次に、熱源機器の制御は、次のようにして
行なわれる。 (a) 熱負荷予測の累積誤差が許容内で推移している
とき、1時間毎の蓄熱目標値を基本として、熱源機器制
御手段25により計画通りに台数制御が実行されてい
く。すなわち、熱負荷予測値は1時間毎に求められるの
で、過去の熱負荷予測値とその時の熱負荷実績値との間
の誤差も1時間毎に求められる。そして当日の現在をJ
とすると、J−1までの熱負荷予測の累積誤差が求ま
り、この熱負荷予測の累積誤差が許容内であれば計画通
りに熱源機器2,3の台数制御を行う。 (b) 熱負荷予測の累積誤差が許容値を超えた時、蓄
熱量目標値を達成する時間が今後m時間内で前後するだ
けで推移可能な場合は、熱源機器制御手段25により台
数制御のタイミングをずらし、蓄熱目標値に到った時に
台数制御が実行される。また、今後m時間内に新たな熱
源機器の始動が必要な場合、あるいは始動が計画されて
はいるが熱源機器12、13の始動が不要な場合は、始
動ないしは継続による計画修正が行なわれる。Next, the control of the heat source equipment is performed as follows. (A) When the accumulated error of the heat load prediction is within the allowable range, the heat source device control means 25 executes the unit control as planned based on the heat storage target value every hour. That is, since the predicted heat load value is obtained every hour, the error between the past predicted heat load value and the actual heat load value at that time is also calculated every hour. And the present of the day is J
Then, the cumulative error of the thermal load prediction up to J-1 is obtained. If the cumulative error of the thermal load prediction is within an allowable range, the number of heat source devices 2 and 3 is controlled as planned. (B) When the accumulated error of the heat load prediction exceeds the allowable value, if the time required to achieve the heat storage target value can be changed only by changing the time within the next m hours, the heat source device control means 25 controls the number of units. The timing is shifted, and the unit control is executed when the heat storage target value is reached. If a new heat source device needs to be started within the next m hours, or if the start is planned but the heat source devices 12 and 13 do not need to be started, the plan is corrected by starting or continuing.
【0027】これらの制御を実行するために、熱負荷予
測手段23において上記した定時の負荷予測以外に次の
ような今後m時間後の熱負荷予測の累積誤差が求められ
る。すなわち、当日の曜日をwとすると、その曜日の時
間毎の熱負荷平均yw(i)(i=1〜24)が熱負荷
実績記憶手段22に保存されている。これをもとにm 時
間毎に積算し、熱負荷予測の累積誤差Zw(j)(j=
1〜l)が得られる。 (但し、m×l=24とする)一方、当日の現在をjと
すると、j−1までの実績は得られているので、In order to execute these controls, in addition to the above-mentioned regular load prediction, the thermal load prediction means 23 calculates the following cumulative error of the thermal load prediction m hours later. That is, assuming that the day of the week of the day is w, the average heat load y w (i) (i = 1 to 24) for each hour of the day of the week is stored in the actual heat load storage unit 22. Based on this, integration is performed every m hours, and the cumulative error Z w (j) (j =
1 to l) are obtained. (However, m × l = 24) On the other hand, if the current day is j, the results up to j-1 have been obtained.
【0028】[0028]
【数5】 である。(Equation 5) It is.
【0029】また、b1 ,b2 ,…は自己回帰のパラメ
ータであり、a1 ,a2 ,…と同様に予め与えることも
可能であり、逐次最小2乗推定することも可能である。Further, b 1, b 2, ... it is parameters of the autoregressive, a 1, a 2, it is also possible to provide in advance the same manner ... and it is also possible to estimate recursive least squares.
【0030】このようにして得られた累積誤差を用いる
ことにより、今後m時間以内に熱源機器のON/OFF
が計画以外に必要かどうかが、熱源機器制御手段25に
より容易に判定できる。 (c) 熱負荷予測の累積誤差が許容内に復帰した時 計画的な台数制御に戻る。この時、前述した蓄熱プラン
トの運用計画が再度実行され、再計画を立てておく。By using the accumulated error thus obtained, the ON / OFF of the heat source device will be performed within m hours in the future.
Can be easily determined by the heat source device control means 25 as to whether or not it is necessary other than the plan. (C) When the cumulative error in the thermal load prediction has returned to an acceptable level. Return to planned unit control. At this time, the above-described operation plan of the heat storage plant is executed again, and a re-plan is made.
【0031】以上のように本実施例によれば、昼間の熱
負荷を見込して夜間電力を利用した計画的な蓄熱を行な
うことが可能であり、昼間の負荷ピークを計画的にカッ
トすることができるようになる。また、計画的な運用の
前提となる熱負荷予測が誤差を持ったような場合でも、
安定供給のための熱源機器の台数制御を行なうことがで
きるため、効率よく自動制御することが可能となる。
尚、上記実施例では、簡単のため熱負荷予測に自己回帰
モデルを用いた場合について述べてみたが、ヒューマン
・インタフェース入出力部27より入力された当日の気
象予報を入力とした重回帰モデルを利用することも可能
である。As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform planned heat storage using nighttime electric power in anticipation of a daytime heat load, and systematically cut a daytime load peak. Will be able to In addition, even if the heat load prediction that is the premise of planned operation has an error,
Since the number of heat source devices for stable supply can be controlled, efficient automatic control can be achieved.
In the above embodiment, for simplicity, the case of using an autoregressive model for heat load prediction has been described. However, a multiple regression model using the weather forecast of the day input from the human interface input / output unit 27 as an input is described. It is also possible to use it.
【0032】すなわち、熱負荷予測を行なうためのアル
ゴリズム、および熱源機器制御を行なうためのアルゴリ
ズムは、それぞれ(1)式および(13)式に限定され
るものではなく、(1)式及び(13)式に代えて次の
ような(14)式および(15)式の重回帰モデルが用
いられる。That is, the algorithm for predicting the heat load and the algorithm for controlling the heat source equipment are not limited to the equations (1) and (13), respectively. ), The following multiple regression models of equations (14) and (15) are used.
【0033】[0033]
【数6】 かかる重回帰モデルを利用することにより、日々の誤差
を吸収して制御精度を高めることが可能となる。(Equation 6) By using such a multiple regression model, it is possible to absorb daily errors and increase control accuracy.
【0034】なお、(14)式および(15)式におい
て、当日の気象予報値のみにもとづいて当日の熱負荷を
予測してもよい。In the equations (14) and (15), the heat load of the day may be predicted based only on the weather forecast value of the day.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば各
熱源機器の運転コストの低減と安定運転に関する目的関
数の和を最小とするよう遺伝的アルゴリズムを用いて運
転計画を作成し、この運転計画に基づいて、各熱源機器
の運転を制御するので、各熱源機器の運転コストの低減
および運転を確実に図ることができる。As described above, according to the present invention, an operation plan is created using a genetic algorithm so as to minimize the sum of objective functions related to reduction of operation cost and stable operation of each heat source device. Since the operation of each heat source device is controlled based on the operation plan, the operation cost of each heat source device can be reduced and the operation can be reliably performed.
【図1】本発明による蓄熱プラントの制御装置の一実施
例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a control device for a heat storage plant according to the present invention.
【図2】蓄熱プラント運用計画手段における遺伝的アル
ゴリズムを用いた作用を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an operation of the thermal storage plant operation planning means using a genetic algorithm.
11 蓄熱槽 12 熱源ヒートポンプ 13 熱回収型ヒートポンプ 21 プロセス入出力部 22 熱負荷実績記憶手段 23 熱負荷予測手段 24 蓄熱プラント運用計画手段 25 熱源機器制御手段 26 蓄熱プラントパラメータ記憶手段 27 ヒューマンインタフェース入出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heat storage tank 12 Heat source heat pump 13 Heat recovery type heat pump 21 Process input / output part 22 Thermal load result storage means 23 Thermal load prediction means 24 Thermal storage plant operation planning means 25 Heat source equipment control means 26 Thermal storage plant parameter storage means 27 Human interface input / output part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−225038(JP,A) 特開 平7−160663(JP,A) 特開 平5−256495(JP,A) 特開 平7−269926(JP,A) 特開 平5−88715(JP,A) 特開 昭63−38855(JP,A) 特開 平8−5126(JP,A) 特開 平6−147598(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-225038 (JP, A) JP-A 7-160663 (JP, A) JP-A 5-256495 (JP, A) JP-A 7-250 269926 (JP, A) JP-A-5-88715 (JP, A) JP-A-63-38855 (JP, A) JP-A-8-5126 (JP, A) JP-A-6-147598 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F24F 11/02 102
Claims (4)
する蓄熱プラントの運転を制御する蓄熱プラントの制御
装置において、 各熱源機器からの過去の熱負荷実績を記憶する熱負荷実
績記憶手段と、 この熱負荷実績記憶手段に記憶された熱負荷実績に基づ
いて、当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段と、 熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測値に
基づいて、各熱源機器の運転コスト低減と安定運転に関
する目的関数の和を最小とするよう蓄熱プラントの運用
計画を求める蓄熱プラント運用計画手段と、 蓄熱プラント運用計画手段により求めた蓄熱プラントの
運用計画に基づいて、各熱源機器の運転を制御する熱源
機器制御手段とを備え、 前記蓄熱プラント運用計画手段は、当日の時刻iにおけ
る冷水用熱源機器と温水用熱源機器のON/OFFを0
/1のビット列で表わす遺伝的アルゴリズムを用いて各
熱源機器の運転コスト低減と安定運転に関する目的関数
の和を最小とするよう蓄熱プラントの運用計画を求める
ことを特徴とする蓄熱プラントの制御装置。1. A heat storage plant control device for controlling the operation of a heat storage plant having a cold water heat source device and a hot water heat source device, comprising: a heat load result storage means for storing past heat load results from each heat source device; Based on the actual heat load stored in the actual heat load storage means, a heat load prediction means for predicting the heat load value of the day, and based on the heat load prediction value of the day predicted by the heat load prediction means, Based on the thermal storage plant operation planning means for determining the thermal storage plant operation plan so as to minimize the sum of the objective functions related to the operation cost reduction and stable operation of the heat source equipment, and based on the thermal storage plant operation plan determined by the thermal storage plant operation planning means, A heat source equipment control means for controlling the operation of each heat source equipment, wherein the heat storage plant operation planning means comprises a cold water heat source equipment and a hot water ON / OFF of the source equipment 0
A control system for a heat storage plant, characterized in that an operation plan of the heat storage plant is determined using a genetic algorithm represented by a bit string of / 1 so as to minimize the sum of objective functions related to a reduction in operation cost and stable operation of each heat source device.
が曜日情報とともに記憶されるとともに、熱負荷予測手
段において当日の曜日情報が入力されて当日の熱負荷が
予測されることを特徴とする請求項1記載の蓄熱プラン
トの制御装置。2. The heat load result storage means stores past heat load results together with day of the week information, and heat load prediction means inputs the day of the week information to predict the heat load of the day. The control device for a heat storage plant according to claim 1.
が気象情報とともに記憶され、熱負荷予測手段において
当日の気象予報値が入力されて当日の熱負荷が予測され
ることを特徴とする請求項1記載の高熱プラントの制御
装置。3. The heat load record storage means stores past heat load records together with weather information, and the heat load prediction means inputs a weather forecast value of the day and predicts the heat load of the day. The control device for a high heat plant according to claim 1.
荷予測の累積誤差を求める機能を更に有し、熱源機器制
御手段は、所定時間後の熱負荷予測の累積誤差に基づい
て各熱源機器の運転を制御する機能を更に有することを
特徴とする請求項1記載の蓄熱プラントの制御装置。4. The heat load predicting means further has a function of calculating a cumulative error of a heat load prediction after a predetermined time in the future, and the heat source device control means has a function of calculating a cumulative error of the heat load prediction after a predetermined time. The control device for a heat storage plant according to claim 1, further comprising a function of controlling operation of the heat source device.
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| JP23579295A JP3340288B2 (en) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Thermal storage plant control device |
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|---|---|---|---|
| JP23579295A JP3340288B2 (en) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Thermal storage plant control device |
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1995
- 1995-09-13 JP JP23579295A patent/JP3340288B2/en not_active Expired - Fee Related
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