Technology
デマンド制御
(デマンドせいぎょ)
デマンド表示機
デマンド制御とは、工場、オフィスビル、商業施設などで使用する電力を監視し、30分ごとの平均使用電力であるデマンド電力が目標値を超えないように、空調設備や生産設備などの負荷を調整する制御です。電力使用のピークを抑えることから、ピークカット制御とも呼ばれます。
多くの高圧電力契約では、30分間の平均使用電力として算出される最大需要電力が、契約電力や基本料金に影響します。契約の種類によっては、当月を含む過去12か月の最大需要電力を基準として契約電力が決まるため、一度大きなデマンド電力を記録すると、その後の電気料金へ長期間影響する可能性があります。ただし、契約電力の決定方法は、契約区分、電力会社、小売電気事業者との契約内容によって異なります。
デマンド電力とデマンド制御の仕組み
デマンド電力は、一般に30分間に使用した電力量から求める平均電力です。例えば、短時間だけ大きな電力を使用しても、その後の使用量を抑えれば、30分間全体の平均値を一定範囲内に収められる場合があります。一方、大きな電力使用が続くと、30分間の平均値が上昇し、設定した目標デマンドを超える可能性があります。
デマンド監視装置は、電力量計などから一定間隔で電力情報を取得し、現在の電力使用状況、30分終了時点の予測デマンド、目標値までの余裕などを演算します。予測値が設定した警戒値を超えた場合は、表示や警報によって管理者へ知らせます。
さらに、デマンド監視装置とPLCや制御盤を連携させることで、警報を出すだけでなく、あらかじめ登録した設備を自動的に停止または出力抑制することができます。電力使用量が低下して余裕が生じた後は、設備への影響を確認しながら負荷を段階的に復帰させます。
主な用途と制御対象
デマンド制御は、複数の電力負荷が同時に稼働する工場や事業所で使用されます。特に、夏季や冬季の始業時に空調設備が一斉に起動する場合や、生産設備と空調設備の稼働が重なる場合などに有効です。
- 空調機、室外機、ヒーターなどの一時停止や出力抑制
- コンプレッサ、ポンプ、送風機などの運転台数調整
- 電気炉、乾燥機、加熱設備などの運転時間調整
- 蓄電池の放電や自家発電設備の運転との連携
- 設備の起動時刻をずらすピークシフト
- 管理者への警報表示やメールによる通知
ただし、生産品質、安全性、室内環境に直接影響する設備を無条件に停止させることはできません。制御対象とする負荷、停止できる時間、停止の優先順位、復帰条件を設備ごとに整理する必要があります。
デマンド制御の基本的な流れ
電力使用量の計測
電力量計からパルス信号や通信によって電力情報を取得します。設備によっては、受電点の電力だけでなく、分電盤や主要設備ごとの電力も計測し、どの負荷がデマンド上昇の原因となっているかを把握します。
予測デマンドの演算
現在までの電力使用量と残り時間から、30分終了時点のデマンド電力を予測します。単に現在値を見るだけでなく、デマンド時限の残り時間や使用量の増加傾向を考慮して、目標値を超える可能性を判断します。
警報と負荷制御
予測デマンドが設定値へ近づくと、注意警報や制御警報を出します。自動制御を行う場合は、あらかじめ設定した優先順位に従い、停止可能な設備の運転を抑制します。
負荷の復帰
電力使用量に余裕が生じた場合は、停止していた設備を復帰させます。複数の負荷を同時に復帰させると再びデマンドが上昇する可能性があるため、一定時間を空けて段階的に復帰させる方法があります。
設計・制御上のポイント
目標デマンドの設定
目標値を低く設定しすぎると、負荷制御が頻繁に発生し、生産性や快適性を損なう可能性があります。反対に、現在の最大需要電力に近すぎる値では、急激な負荷増加へ対応できないことがあります。
過去の電力使用実績、季節変動、設備の増設計画、停止可能な負荷量などを確認し、一定の余裕を持った目標値を設定します。
制御対象と優先順位
デマンドが上昇した際に停止する設備は、重要度に応じてグループ分けします。生産や安全に与える影響が小さい設備を先に制御し、重要な設備はできるだけ運転を継続させます。
空調設備を対象とする場合も、建物全体を一斉に停止するのではなく、エリアや系統ごとに順番に制御することで、室温への影響を抑えられます。
設備の再起動とチャタリング防止
警報値付近で電力使用量が変動すると、設備の停止と復帰を短時間に繰り返す可能性があります。これを防ぐため、停止条件と復帰条件に差を設ける、最低停止時間を設定する、復帰間隔を設けるなどの制御を行います。
コンプレッサや空調機など、短時間での再起動が機器へ負担を与える設備については、メーカーが定める停止時間や再起動条件も確認します。
異常時の動作
電力量計との通信異常、入力パルスの異常、時刻ずれ、PLCとの通信断などが発生すると、正しい予測ができなくなる可能性があります。異常時は自動負荷制御を継続するのか、停止して警報のみとするのかを、設備への影響を考慮して決定します。
また、負荷遮断の指令を出した後は、対象設備が実際に停止したことを運転信号や電力値で確認し、停止しなかった場合には次順位の負荷を制御する構成も検討します。
実績データの保存と分析
デマンド電力、予測値、警報発生時刻、負荷制御の履歴などを保存することで、デマンドが上昇した時間帯や原因となった設備を確認できます。日別、月別、時間帯別にデータを分析し、運転時間の変更や設備更新などの省エネルギー施策へ活用できます。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、受電設備の電力使用量を監視し、現在のデマンド値や予測値、目標値までの余裕を確認するためのデマンド監視装置・デマンド表示器を開発、販売しています。
デマンド監視だけでなく、制御盤やPLCと連携し、空調設備、コンプレッサ、ヒーターなどの負荷を優先順位に従って制御するシステムも検討できます。設備ごとの運転条件を確認し、警報出力、負荷遮断、段階的な復帰、異常時のインターロックを設計します。
また、タッチパネルや表示器へのデマンド情報の表示、電力データや警報履歴の保存、通信による遠隔監視、上位のエネルギー管理システムとの連携にも対応します。既設設備へ導入する場合は、電力量計の出力方式、制御対象設備、制御盤の入出力、通信環境などを確認して構成を検討します。
よくある質問
Q. デマンド電力とは何ですか？
A. 一般に、30分間に使用した電力量から求める平均電力です。30分ごとに算出され、その中で最も大きい値を最大需要電力と呼びます。
Q. 一瞬だけ大きな電力を使用しても契約電力へ影響しますか？
A. デマンド電力は30分間の平均値であるため、瞬間的な上昇だけで直ちに最大需要電力が決まるわけではありません。ただし、大きな負荷が長く続いた場合や、短時間でも非常に大きな電力を使用した場合は、30分平均値が上昇する可能性があります。
Q. 契約電力は必ず過去12か月の最大需要電力で決まりますか？
A. 多くの高圧契約では過去12か月の最大需要電力が契約電力に影響しますが、すべての契約に共通するとは限りません。契約区分、受電容量、電力会社、小売電気事業者との契約内容を確認する必要があります。
Q. デマンド制御では設備の電源を強制的に切るのですか？
A. 必ずしも主電源を直接切るわけではありません。設備の運転停止入力、外部制御端子、PLC、空調制御信号などを利用して、安全に停止または出力抑制できる方法を選びます。
Q. デマンド監視だけで電気料金を削減できますか？
A. 監視装置は電力使用の状況や超過の可能性を把握するためのものです。料金削減につなげるには、警報発生時の運用ルールを定める、自動負荷制御を行う、設備の起動時間を分散するなどの対策を組み合わせる必要があります。