JP2006029771A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】 運転制御手段が、予測熱負荷データ及び予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置１を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて熱電併給装置１を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、運転制御手段が、過去の熱負荷データ又は過去の電力負荷データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別する規則性判別処理を実行して、エネルギー消費に規則性があると判別したときは、負荷賄い条件運転処理を実行し、エネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムに関する。

かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されるものであり、熱電併給装置にて発電される電力を使用できると共に、熱電併給装置から発生する熱を熱源として貯湯タンクに貯湯してその貯湯タンクの湯水を使用できるように構成したものであり、省エネルギー化を図るように構成してある。ちなみに、熱電併給装置は、発電機とその発電機を駆動するエンジンとを備えて構成したり、燃料電池を備えて構成する。

このようなコージェネレーションシステムにおいて、従来は、運転制御手段を、常時、負荷賄い条件運転処理を実行するように構成していた（例えば、特許文献１。）。

ちなみに、前記特許文献１においては、前記負荷賄い用運転条件として、時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転し、且つ、そのように時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転することにより時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態が予測されるときは、その熱不足状態が予測される時間以前に前記時系列的な予測電力負荷データよりも大きい出力にて熱電併給装置を運転する条件に設定していた。

特開平８−１４１０３号公報

ところで、一般家庭等、コージェネレーションシステムの設置箇所において、設定周期（例えば１日）毎の生活パターンに規則性が無い場合があり、その場合、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無くなることになる。
例えば、設定周期が１日の場合、日々の生活パターンが変化すると、入浴時間にバラツキが生じて浴槽に湯張りする時間にバラツキが生じるので、設定周期毎の熱の消費パターンが変化し、又、電気の消費パターンも変化することになる。

しかしながら、従来では、常時、負荷賄い条件運転処理を実行するようになっていて、常時、時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転するので、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無い場合は、省エネルギー化を図り難くなる。

説明を加えると、このようなコージェネレーションシステムは、コージェネレーションシステムの設置箇所の電力負荷及び熱負荷をコージェネレーションシステムから出力される電力及び熱にて過不足を小さくしながら賄うことにより、省エネルギー化を向上することができるものである。
しかしながら、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いにも拘らず負荷賄い条件運転処理を実行すると、実際の熱負荷に対して熱電併給装置の出力熱量が多く余る大きな熱余りが生じる虞があるが、特に、そのような大きな熱余りが生じると、余った熱が貯湯タンクに溜められままとなって放熱損失が著しく増加することとなるので、省エネルギー性が著しく低下することになる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することにある。

本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記運転制御手段が、前記過去の時系列的な熱負荷データ又は前記過去の時系列的な電力負荷データに関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別する規則性判別処理を実行して、前記エネルギー消費に規則性があると判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記エネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、過去の時系列的な熱負荷データ又は過去の時系列的な電力負荷データに関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別する規則性判別処理を実行して、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別したときは、負荷賄い条件運転処理を実行し、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行する。

そして、その予備運転処理として、例えば、現在要求されている現電力負荷を賄うように熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理や、定格出力電力の２５％等の比較的低出力にて燃料電池を運転する低出力運転処理を行わせることにより、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないにも拘らず負荷賄い条件運転処理が実行される場合に生じ得る大きな熱余りを生じさせないように、予備運転処理を行わせることが可能となるのである。
従って、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷又は暖房熱負荷を管理するように構成されて、
前記規則性判別処理において、前記設定周期の給湯熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の暖房熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の電力負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、前記熱電併給装置の定格出力電力以下又は最大出力電力以下のものの合計量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が前記予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度、又は、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が前記予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成されている点を特徴とする。

即ち、設定周期の給湯熱負荷総量とは、浴槽に湯張りする湯張り用の給湯熱負荷と、浴槽以外の給湯箇所、例えばシャワー、台所、洗面所等に給湯する一般用の給湯熱負荷を合わせたものであり、設定周期毎の生活パターンが変化すると、それに応じて設定周期の給湯熱負荷総量が変化するものである。
従って、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

単位時間当たりの湯張り用の給湯熱負荷は、単位時間当たりの一般用の給湯熱負荷に比べてかなり大きいので、生活パターンが変化して、湯張りされる設定周期と湯張りされない設定周期が生じると、設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値が変化することになる。
従って、設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

単位時間当たりの湯張り用の給湯熱負荷は、単位時間当たりの一般用の給湯熱負荷に比べてかなり大きいので、設定周期毎の生活パターンが変化して、湯張りされる時間帯が変化すると、設定周期のうちで単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯が変化することになる。
従って、設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

設定周期毎の生活パターンが変化すると、それに応じて設定周期の暖房熱負荷総量が変化するものである。
従って、設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

設定周期毎の生活パターンが変化すると、それに応じて設定周期の電力負荷総量が変化するものである。
従って、設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

設定周期毎の生活パターンが変化すると、設定周期の電力負荷総量が大きく変化しない場合でも、単位時間毎の電力負荷が顕著に変化することになり、設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、熱電併給装置の定格出力電力以下又は最大出力電力以下のものの合計量が顕著に変化することになる。
従って、設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、熱電併給装置の定格出力電力以下又は最大出力電力以下のものの合計量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

予測熱負荷と実際の熱負荷との差や、予測電力負荷と実際の電力負荷との差が大きくなると、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなるので、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度は、設定周期毎のエネルギー消費のバラツキの程度を反映するものである。
従って、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度を判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

予測熱負荷と実際の熱負荷との差や、予測電力負荷と実際の電力負荷との差が大きくなると、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなるので、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度は、設定周期毎のエネルギー消費のバラツキの程度を反映するものである。
従って、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度を判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

予測熱負荷と実際の熱負荷との差や、予測電力負荷と実際の電力負荷との差が大きくなると、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなるので、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度は、設定周期毎のエネルギー消費のバラツキの程度を反映するものである。
従って、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度を判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

予測熱負荷と実際の熱負荷との差や、予測電力負荷と実際の電力負荷との差が大きくなると、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなるので、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度は、設定周期毎のエネルギー消費のバラツキの程度を反映するものである。
従って、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度を判別指標として、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

要するに、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することを可能とする好適な手段を提供することができる。

第３特徴構成は、
前記運転制御手段が、
前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキが小さいときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記バラツキが大きいときには、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、データ管理処理において、熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理し、その過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、バラツキが大きいときには、負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行する。

つまり、先に第２特徴構成に関する説明において記載したように、生活パターンが変化すると、それに応じて設定周期の給湯熱負荷総量が変化するものであるので、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキの程度は、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを反映するものである。
そして、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きいときには、予備運転処理が実行されるようにすることにより、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いときに、的確に予備運転処理が実行されるようにすることが可能となる。
そして、先に第１特徴構成に関する説明において記載したように、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないにも拘らず負荷賄い条件運転処理が実行される場合に生じ得る大きな熱余りを生じさせないように、予備運転処理を行わせることが可能となるのである。
従って、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第４特徴構成は、上記の第１〜第３特徴構成にいずれかに加えて、
前記予備運転処理が、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理である点を特徴とする。

即ち、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いと判別されると、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷を賄うように熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転が実行されるので、生活パターンの変化に伴って、予測電力負荷に対して実際の電力負荷が多くなったとしても、負荷賄い条件運転処理が実行される場合に比べて、実際の電力負荷に対して熱電併給装置の出力電力が不足するのを抑制することが可能となり、又、予測電力負荷に対して実際の電力負荷が少なくなったとしても、負荷賄い条件運転処理が実行される場合に比べて、実際の電力負荷に対して熱電併給装置の出力電力が余るのを抑制することが可能となる。

ところで、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無い場合、実際の熱負荷は予測熱負荷に対して大きくずれることになる。
一方、生活パターンの変化に伴う実際の熱負荷の変化は、概ね、生活パターンの変化に伴う実際の電力負荷の変化に応じたものである。例えば、外出した場合、実際の電力負荷が減少し、同様に、実際の熱負荷も減少することになる。又、就寝時間帯がずれた場合、実際の電力負荷が小さくなる時間帯がずれ、同様に、実際の熱負荷が少なくなる時間帯もずれることになる。
そして、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無くて、予測熱負荷に対して実際の熱負荷が大きくずれた場合に、予測熱負荷に対応して設定された負荷賄い用運転条件にて負荷賄い条件運転処理が実行されると、大きな熱余りが生じる虞があるが、電力負荷追従運転処理を実行することにより、電力についての過不足を小さくしながら、大きな熱余りを生じさせないようにすることが可能となる。
従って、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いときに省エネルギー化を更に促進させるべく実行させるのに好適な予備運転処理の具体例を提供することができるようになった。

第５特徴構成は、上記の第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記予備運転処理が、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記熱電併給装置の仮発電出力との差から求められる不足電力を買電によって賄ったときの一次エネルギー消費量、及び、前記仮発電出力を前記熱電併給装置にて賄ったときの一次エネルギー消費量の和が最小となるような発電出力にて前記熱電併給装置を運転する発電メリット優先運転処理である点を特徴とする。

即ち、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いと判別されると、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した熱電併給装置の仮発電出力との差から求められる不足電力を買電によって賄ったときの一次エネルギー消費量、及び、前記仮発電出力を熱電併給装置にて賄ったときの一次エネルギー消費量の和が最小となるような発電出力にて熱電併給装置を運転する発電メリット優先運転処理が実行される。

つまり、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いときには、現電力負荷を買電により賄うときのエネルギー効率と熱電併給装置により賄うときのエネルギー効率とが併せて考慮されて、エネルギー効率が最も高くなるように、現電力負荷に対する買電量と熱電併給装置の発電出力量との配分比率が求められて、その配分比率の電力を発電するように熱電併給装置が運転されるので、実際の電力負荷に対する熱電併給装置の出力電力の過不足を抑制しながら、電力供給についてのエネルギー効率が最も高くなるように熱電併給装置が運転される。
そして、そのように発電メリット優先運転処理が行われて、実際の電力負荷に対する熱電併給装置の出力電力の過不足を抑制するように熱電併給装置が運転されることにより、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないにも拘らず負荷賄い条件運転処理が実行される場合に生じ得るような大きな熱余りを生じさせないようにすることが可能となる。
従って、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いときに省エネルギー化を更に促進させるべく実行させるのに好適な予備運転処理の具体例を提供することができるようになった。

第６特徴構成は、
前記運転制御手段が、
前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の前記設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、前記下限値が前記運転停止用判断基準値よりも高いときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、前記熱電併給装置を停止させるように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、データ管理処理において、熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理し、その過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲（以下、設定確率発生範囲と記載する場合がある）での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、熱電併給装置を停止させる。

つまり、負荷賄い条件運転処理では、予測熱負荷データが小さいときは、その小さい予測熱負荷データを賄うように、熱電併給装置の出力を小さくして運転することになるが、そのように予測熱負荷データを賄うように熱電併給装置を運転する場合、設定周期の給湯熱負荷総量が少なくなるほど熱電併給装置を運転することによる省エネルギー化が低下する。
そして、常時、負荷賄い条件運転処理が実行されるようにすると、比較的熱負荷が小さい状態で、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無くて、予測熱負荷にバラツキが大きい場合には、大きな熱余りが生じるばかりか、省エネルギー化が極めて小さい状態あるいは省エネルギーが達成できない状態で、熱電併給装置が運転される場合が生じ、全体としての省エネルギー化が低下する虞がある。
そこで、上述のように、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定確率発生範囲の下限値を求めて、その下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、熱電併給装置を停止させるようにすることにより、大きな熱余りが生じるばかりか、省エネルギー化が極めて小さい状態や省エネルギーが達成できない状態で熱電併給装置が運転されるのを回避して、全体としての省エネルギー化が低下するのを防止することが可能となる。
従って、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第７特徴構成は、上記第１〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記設定周期として、設定繰り返し期間毎に夫々存在する複数の時間属性の設定周期があり、
前記運転制御手段が、前記データ管理処理において、前記過去の時系列的な熱負荷データ及び前記過去の時系列的な電力負荷データを前記時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、データ管理処理において、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するので、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するかの判別や、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかの判別を、データ管理処理にて管理している管理データのうちで、運転対象の設定周期の時間属性と同じ時間属性のデータに基づいて行わせるようにすることができる。

つまり、コージェネレーションシステムの設置箇所においては、時間属性毎に生活パターンが変化して、設定周期毎のエネルギー消費の規則性が時間属性毎に変化する場合がある。ちなみに、例えば、設定周期を１日に、時間属性を曜日に、設定繰り返し期間を１週間に夫々設定するものである。
そこで、上述のように、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するかの判別や、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかの判別を、運転対象の設定周期の時間属性と同じ時間属性のデータに基づいて行わせるようにすることにより、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するか、あるいは、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかを、時間属性毎のエネルギー消費の規則性の変化に対応して、時間属性単位で行うことが可能となり、省エネルギー化を一層向上することが可能となる。
従って、省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。

第８特徴構成は、上記第１〜第７特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段は、前記時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転することにより、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、又は、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記熱不足状態又は前記熱余り状態のいずれも予測しないときは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理を行い、前記熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力上昇運転を行う、又は、前記熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力下降運転を行う条件である点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、時系列的な電力負荷、及び、時系列的な熱負荷を管理しているので、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより、時系列的な熱負荷に対して熱が不足する熱不足状態が発生するか否か、又は、時系列的な熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が発生するか否かを予測することができることになる。
そして、運転制御手段は、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより時系列的な熱負荷に対して熱が不足する熱不足状態が予測される場合には、所定の出力上昇対象時間帯において出力上昇運転を行うので、電力負荷追従運転処理を行うよりも大きい熱を出力することができることになる。
したがって、出力上昇運転を行うことによって出力された大きい熱にて時系列的な熱負荷を賄うことができることになるので、熱不足状態の発生を抑制することができることになり、貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するための補助加熱ボイラの作動を極力回避することができることとなって、省エネルギー化を促進することができる。

又、運転制御手段は、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより時系列的な熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が予測される場合には、所定の出力下降昇対象時間帯において出力下降運転を行うので、電力負荷追従運転処理を行うよりも小さい熱を出力することができることになる。
したがって、出力下降運転を行うことによって、時系列的な熱負荷に対して余剰に熱を出力することを防止できることになるので、熱余り状態の発生を抑制することができることになるので、貯湯タンクに溜められた熱がただ放熱するだけとなるのを極力回避することができることとなって、省エネルギー化を促進することができる。
要するに、負荷賄い条件運転処理における省エネルギー化を一層促進することができるので、全体として省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。

第９特徴構成は、上記第１〜第７特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量、及び、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、並びに、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率を演算するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記熱電併給装置を最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する条件である点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算すると共に、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定する。
又、運転制御手段は、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率を演算する。

そして、運転制御手段は、熱電併給装置を運転制御するときには、このエネルギー削減比率しきい値及び現エネルギー削減比率を用いて、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値よりも小さいと、運転による充分なエネルギー削減が達成されないとして、熱電併給装置を最小出力で運転し、また現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、運転によるエネルギー削減が達成されるとして、熱電併給装置をその現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する。このようにエネルギー削減比率しきい値を設定し、このしきい値を用いて熱電併給装置を運転制御することによって、省エネルギー化を図ることが可能となる。
従って、負荷賄い条件運転処理における省エネルギー化を一層促進することができるので、全体として省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。

本発明に係るコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１にて出力される熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯タンク２への貯湯及び暖房端末３への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。

前記燃料電池１は、電力と熱とを出力してその出力を調整可能に構成され、その燃料電池１の出力側には、系統連係用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の出力電力を商用系統７から供給される電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷装置９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、コージェネ用供給ライン１０を介して商業用電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ６及びコージェネ用供給ライン１０を介して電力負荷装置９に供給するように構成されている。

前記商業用電力供給ライン８には、電力負荷装置９の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１１が設けられ、この電力負荷計測手段１１は、商業用電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から商業用電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。

前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。

前記貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯タンク２、湯水循環路１６を通して貯湯タンク２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を暖房端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器２５、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、ファン２７を作動させた状態でのバーナ２８の燃焼により貯湯タンク２内から取り出した湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器２９などを備えて構成されている。

前記湯水循環路１６は、その一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所に三方弁１８が設けられており、分岐された一方側の流路には、ラジエター１９が設けられている。
そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９を通過するように循環させる状態と、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。

前記貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１から出力される熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
前記熱源用熱交換器２５においては、燃料電池１にて出力される熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
そして、補助加熱ボイラＪが、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成されている。
また、熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁４０が設けられている。

前記冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられている。
そして、分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。

前記熱媒加熱用熱交換器２６においては、熱源用熱交換器２５や補助加熱用熱交換器２９にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記暖房端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。

また、貯湯タンク２から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、暖房端末３での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段３２も設けられている。ちなみに、前記給湯熱負荷は、浴槽に給湯する湯張り用の給湯熱負荷と、浴槽以外の給湯箇所、例えばシャワー、台所、洗面所等に給湯する一般用の給湯熱負荷をあわせたものである。

前記運転制御部５は、燃料電池１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転及び冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御するとともに、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御することによって、貯湯タンク２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。

ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁４０を閉弁した状態で貯湯タンク２から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯タンク２から取り出した湯水を補助加熱ボイラＪにて加熱したり、貯湯タンク２から取り出した湯水に水を混合させて、図外のリモコンにて設定されている給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
したがって、貯湯タンク２では、貯湯タンク２の容量の範囲内で、燃料電池１の出力に応じて追加された湯水から、給湯用として取り出された湯水を差し引いた分の湯水が貯湯されていることになる。

まず、運転制御部５による燃料電池１の運転の制御について説明を加える。
運転制御部５は、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように燃料電池１を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて燃料電池１を運転する負荷賄い条件運転処理を実行する。

そして、この実施形態では、運転制御部５は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成して、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲（即ち、前記設定確率発生範囲と称する場合がある）での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、燃料電池１を停止させるようにある。
又、運転制御部５は、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、前記バラツキが大きいときには、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成してある。

つまり、この実施形態では、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときは、無条件で負荷賄い条件運転処理を実行するのではなく、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいとき、具体的には、前記設定確率発生範囲の上限値が予備運転処理用判断基準値よりも小さいときに、負荷賄い条件運転処理を実行するように構成してある。
又、この実施形態では、前記運転制御部５を、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記燃料電池１を運転する電力負荷追従運転処理を実行するように構成してある。

又、運転制御部５は、時系列的な予測電力負荷データを賄うように燃料電池１を運転することにより、時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成してあり、前記負荷賄い用運転条件を、熱不足状態及び熱余り状態のいずれも予測しないときは、通常時の電力負荷追従運転処理を行い、熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に燃料電池１の出力を調整する出力上昇運転を行い、熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に燃料電池１の出力を調整する出力下降運転を行う条件に設定してある。

ちなみに、熱不足状態とは、例えば、貯湯タンク２内に湯水が貯湯されておらず、補助加熱ボイラＪを作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱だけでは暖房端末３で要求されている暖房熱負荷を賄えない状態である。
また、熱余り状態とは、例えば、貯湯タンク２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が暖房端末３で要求されている暖房熱負荷よりも大きくて、貯湯タンク２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態である。

先ず、前記電力負荷追従運転処理について説明を加える。
電力負荷追従運転処理において、最小出力（例えば、２５０Ｗ）から最大出力（例えば、１ｋＷ）の範囲内で現電力負荷に応じて燃料電池１の出力を調整するように構成されている。
説明を加えると、運転制御部５は、電力負荷計測手段１１の計測値及びインバータ６の出力値に基づいて、現電力負荷を求めて、その現電力負荷よりもα（例えば、１００Ｗ）だけ小さい出力になるように、燃料電池１の出力を調整するように構成されている。
例えば、図３に示すように、現電力負荷が時間経過に伴って推移すると、現電力負荷よりもα（例えば、１００Ｗ）だけ小さい出力にて、現電力負荷の推移に応じて燃料電池１の出力を調整するようにしている。
ちなみに、運転制御部５は、現電力負荷の設定時間帯（例えば、５分）の平均値に基づいて、燃料電池１の出力を変更するように構成されている。

次に、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを管理するデータ管理処理について説明を加える。
前記運転制御部５は、例えば、設定周期を１日とし、単位時間を１時間とし、熱負荷を給湯熱負荷と暖房熱負荷として、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実暖房熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段１１及びインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測する。
そして、運転制御部５は、電力負荷計測手段１１及びインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測された値を設定周期及び単位時間に対応付けて記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期毎に単位時間毎に対応付けて管理するように構成されている。

そして、前記運転制御部５は、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データの管理データ基づいて、設定周期内において単位時間ごとの時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を予測して、時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを求めるように構成されている。
例えば、設定周期が１日で、単位時間が１時間である場合を例に挙げて説明を加えると、図４に示すように、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷及び熱負荷があるかを予測するようにしている。
以下では、設定周期を１日として、単位時間を１時間として説明する。

次に、前記負荷賄い条件運転処理を実行するか、前記予備運転処理を実行するかの運転状態を選択するための運転状態選択制御について、説明を加える。ちなみに、この実施形態では、運転状態選択制御においては、負荷賄い条件運転処理を実行する運転状態、及び、予備運転処理を実行する運転状態に、燃料電池１を停止させる運転状態を加えた中から、運転状態を選択するようにしてある。

先ず、運転制御部５は、過去の時系列的な給湯熱負荷データに関する管理データに基づいて、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍ及び標準偏差σを求めて、前記設定確率発生範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定する。
つまり、前記設定確率発生範囲は、設定確率である約９９％の確率で発生する可能性のある範囲である。
そして、運転制御部５は、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）と運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）とを比較して、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）よりも高く、且つ、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）よりも低いときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいと判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）以下のときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが給湯熱負荷総量の少ない側において大きいと判別して、燃料電池１を停止させ、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）以上のときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが給湯熱負荷総量の多い側において大きいと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

ちなみに、前記運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）及び前記予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）夫々は、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍに応じて設定されるものであり、運転制御部５に、運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）及び予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）夫々を前記平均値Ｍに対応付けて記憶させてある。以下、それら運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）及び予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）の設定例の一例について説明する。

省エネルギー率ｙと給湯熱負荷ｘとの関係は、下記の式（１）にて示される。
ｙ＝｛（Ａ＋ｘ÷η）−（Ｂ＋Ｚ）｝÷（Ａ＋ｘ÷η）……………（１）

ここで、
Ａ：予測電力負荷の発電所一次エネルギー換算値
η：従来加熱ボイラの効率（例えば、０．７）
ｘ÷η：予測給湯熱負荷の従来加熱ボイラのエネルギー量
Ｂ：燃料電池１の必要エネルギー量＋商用系統７からの電力負荷の発電所一次エネルギー換算値
Ｚ：補助加熱ボイラＪの必要エネルギー量

そして、燃料電池１にて発生する熱量をＣとすると、補助加熱ボイラＪの必要エネルギー換算量Ｚは、予測給湯熱負荷を燃料電池１にて発生する熱量Ｃにて賄えたときは、Ｚ＝０となり、予測給湯熱負荷を燃料電池１にて発生する熱量Ｃにて賄えなかったときは、Ｚ＝ｘ÷η−Ｃとなる。

従って、
Ｚ＝０のときは、
ｙ＝１−｛Ｂ÷（Ａ＋ｘ÷η）｝
となり、
Ｚ＝ｘ÷η−Ｃのときは、
ｙ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ）÷（Ａ＋ｘ÷η）
となる。

そして、運転日の予測電力負荷量が決まると、燃料電池１の効率が分かっているので、Ａ、Ｂ、Ｃは定数となる。

図１３は、現電力負荷を７５０Ｗとして、燃料電池１の出力を７５０Ｗ、５００Ｗ及び１０００Ｗにて運転した場合の夫々について、省エネルギー率ｙと給湯熱負荷ｘとの関係を示したグラフである。ちなみに、図１３は、出力電力範囲が５００〜１０００Ｗの燃料電池１の場合についての例である。

７５０Ｗの現電力負荷に対して７５０Ｗを出力するように運転した場合のグラフと、７５０Ｗの現電力負荷に対して５００Ｗを出力するように運転した場合のグラフとの交点の給湯熱負荷は１６０００Ｗｈ程度であるので、１日の給湯熱負荷総量が１６０００Ｗｈよりも多いときは、７５０Ｗの現電力負荷に対して７５０Ｗを出力するように運転した方が省エネルギー率が高くなり、１日の給湯熱負荷総量が１６０００Ｗｈよりも少ないときは、７５０Ｗの現電力負荷に対して５００Ｗを出力するように運転した方が省エネルギー率が高くなる。

例えば、運転日の予測給湯熱負荷総量が１４０００Ｗｈのときは、現電力負荷が７５０Ｗであっても、その７５０Ｗを出力するように運転すると省エネルギー率が低くなるので、７５０Ｗの現電力負荷よりも小さい出力で運転するように負荷賄い用運転条件が設定されることになる。
しかしながら、１日の給湯熱負荷総量のバラツキが大きくて、実際の給湯熱負荷が１６０００Ｗｈよりも多くなると、７５０Ｗの現電力負荷に対して７５０Ｗを出力するように運転する電力負荷追従処理を実行する方が省エネルギー率を高くすることが可能となる。

そこで、例えば、１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍが１４０００Ｗｈのときは、予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）を１６０００Ｗｈに設定する。
そして、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキにおいて、給湯熱負荷総量が多い側でのバラツキが大きくて、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）である１６０００Ｗｈ以上のときは、予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されることになり、省エネルギー化を向上することが可能となる。

又、１日の給湯熱負荷総量が５０００Ｗｈよりも少ないときは、７５０Ｗの現電力負荷に対して５００Ｗを出力するように、現電力負荷よりも出力を小さくして運転しても省エネルギーが達成できないので、前記運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）を５０００Ｗｈに設定する。
そして、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキにおいて、給湯熱負荷総量が少ない側でのバラツキが大きくて、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）以下のときは、燃料電池１が停止されることになり、省エネルギー化を向上することが可能となる。

次に、図５に示すフローチャートに基づいて、燃料電池１の運転を制御する場合の運転制御部５による一連の制御動作について説明する。
先ず、前記設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）と運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）とを比較して（ステップＡ１）、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）以下のときは、燃料電池１を停止させて（ステップＡ２）、リターンし、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）よりも高いときは、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）と予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）とを比較して（ステップＡ３）、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）以上のときは、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行して（ステップ１３）、リターンし、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）よりも低いときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行する。

以下、その負荷賄い条件運転処理の詳細な制御動作について、図５〜図１２に基づいて説明する。
なお、図５〜図７は、本実施形態の処理フローを示す図であり、図８〜図１２において、（イ）は、各設定時間帯（ｉ）における貯湯タンク２に貯えられるべき熱量（以下、「予測貯熱量」と呼ぶ。）の演算条件としての各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を示す図、及び、（ロ）は、その演算条件下での演算結果である各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を示す図である。なお、図８〜図１２において、単位時間（ｉ＝０）に相当する貯熱量Ｔ（０）は、現時点で貯湯タンク２に貯えられている熱量を示すものである。

図５に示すように、運転制御部５は、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ１０）。

具体的には、運転制御部５は、上記ステップ１０において、まず、各単位時間（ｉ）において予測される電力負荷及び熱負荷等から、各単位時間（ｉ）において貯湯タンク２に追加される熱量（以下、「追加熱量」と呼ぶ。）を求める。この追加熱量は、その単位時間（ｉ）内において、燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）に応じて出力される熱量と余剰電力に応じて電気ヒータ１２から出力される熱との和から熱負荷を差し引いたものとなり、その追加熱量が正の場合には、貯湯タンク２に貯えられる熱量が増加し、その追加熱量が負の場合には、貯湯タンク２に貯えられる熱量が減少することになる。
次に、運転制御手段５は、最早の単位時間（ｉ＝１）から順に選択する状態で、各単位時間（ｉ）において、前の単位時間（ｉ−１）が経過したときに貯湯タンク２に貯えられている熱量（最早の単位時間（ｉ＝１）においては現在貯湯タンク２に貯えられている熱量）に上記のように求めた追加熱量を加えた熱量を、上記予測貯熱量Ｔ（ｉ）として求めるのである。

なお、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、貯湯タンク２に貯えることができる最大貯熱量ｔｍａｘを超える場合、即ち、ラジエター１９を作動させる必要がある場合には、その単位時間（ｉ）を熱余り状態が予測される単位時間（ｉ＝ｆｕｌ）と特定でき、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、貯湯タンク２に貯えるべき最小貯熱量ｔｍｉｎ（例えば、０）を下回る場合、即ち、補助加熱ボイラＪを作動させる必要がある場合には、その単位時間（ｉ）を熱不足状態が予測される設定時間帯（ｉ＝ｅｍｐ）と特定できる。
また、各単位時間（ｉ）において貯湯タンク２に使用可能な状態で有効に貯えられる熱量（以下、「有効貯熱量」と呼ぶ。）Ｔ’（ｉ）は、上記予測貯熱量Ｔ（ｉ）が貯湯タンク２に貯えることができる最小貯熱量ｔｍｉｎ以上且つ最大貯熱量ｔｍａｘ以下の範囲内であれば、予測貯熱量Ｔ（ｉ）とされるが、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が貯湯タンク２に貯えることができる最大貯熱量ｔｍａｘを超える場合には最大貯熱量ｔｍａｘとされ、その予測貯熱量が貯湯タンク２に貯えるべき最小貯熱量ｔｍｉｎを下回る場合には最小貯熱量ｔｍｉｎとされる。

次に、運転制御部５は、上記のようにステップ１０で求めた各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、熱余り状態又は熱不足状態となる単位時間を特定し、最初に熱余り状態となるか否か、さらには、最初に熱不足状態となるか否かを判定する（ステップ１１，１２）。

そして、先に熱余り状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うか否かを判定するための出力下降運転判定処理（ステップ１００）を実行し、先に熱不足状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うか否かを判定するための出力上昇運転判定処理（ステップ２００）を実行し、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において通常時の電力負荷追従運転処理を行うことを決定する（ステップ１３）。

以下、最早の設定時間帯（ｉ＝１）で通常時の電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図８に基づいて説明を加える。
図８（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図８（ロ）に示すように、各単位時間（ｉ）において予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、最小貯熱量ｔｍｉｎ以上且つ最大貯熱量ｔｍａｘ以下の範囲内となる場合、即ち、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。

なお、上記出力上昇運転判定処理及び上記出力下降運転判定処理を行うことなく、上記図５のステップ１０で求めた各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、先に熱余り状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを決定し、先に熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを決定するように構成しても構わない。

次に、出力下降運転判定処理について、図６に基づいて説明する。
運転制御部５は、出力下降運転判定処理において、先ず、最早の単位時間（ｉ＝１）における燃料電池１の出力Ｆ（１）を出力下降運転時に設定される出力ｆｍｉｎとし、その他の単位時間（ｉ＝２〜２４）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ＝２〜２４）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ１０１）。
そして、このように求めた予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行った場合に、熱不足状態となるか否かを判定し（ステップ１０２）、熱不足状態とならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを決定し（ステップ１０３）、一方、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する（ステップ１０４）。

以下、出力下降運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図９及び図１０に基づいて説明を加える。
図９（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図９（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１７）の貯熱量Ｔ（１７）のように、先に熱余り状態となる場合に、出力下降運転判定処理が行われる。
そして、出力下降運転判定処理において、図１０（イ）に示すように、最早の単位時間（ｉ＝１）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を出力下降運転時に設定される出力ｆｍｉｎとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１０（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１９，２０）の貯熱量Ｔ（１９），Ｔ（２０）のように、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）においては、出力下降運転を行うことを禁止して、電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。

なお、出力下降運転判定処理のステップ１０２において、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行った場合に熱不足状態となる単位時間が、各単位時間（ｉ）において電力負荷追従運転処理を行った場合に熱余り状態となった単位時間（ｉ＝ｆｕｌ）の前にあるときのみ、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定するように構成しても構わない。

次に、出力上昇運転判定処理について、図７に基づいて説明する。
運転制御部５は、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）から電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）までの燃料電池１の出力Ｆ（１〜ｅｍｐ）を出力上昇運転時に設定される出力ｆｍａｘとし、その他の単位時間（ｉ＝ｅｍｐ＋１〜２４）における燃料電池１の出力Ｆ（ｅｍｐ＋１〜２４）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ２０１）。
そして、このように求めた予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、最早の単位時間（ｉ＝１）から電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）まで出力上昇降運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が、各単位時間（ｉ）において電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にあるか否かを判定する（ステップ２０２）。
そして、単位時間（ｉ＝１〜ｅｍｐ）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを決定し（ステップ２０３）、一方、単位時間（ｉ＝１〜ｅｍｐ）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にある場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する（ステップ２０４）。

以下、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）で電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図１１及び図１２に基づいて説明を加える。
図１１（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電力負荷追従運転処理時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１１（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１９，２０）の貯熱量Ｔ（１９），Ｔ（２０）のように、先に熱不足状態となる場合に、出力上昇運転判定処理が行われる。
そして、出力上昇運転判定処理において、図１２（イ）に示すように、最早の単位時間（ｉ＝１）から各単位時間（ｉ）で電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝１９）までの燃料電池１の出力Ｆ（１）〜Ｆ（１９）を出力上昇運転時に設定される出力ｆｍａｘとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１２（ロ）に示す単位時間（ｉ＝５）の貯熱量Ｔ（５）等のように、単位時間（ｉ＝１〜１９）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間（ｉ＝５）が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝１９）の前にある場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）においては、出力上昇運転を行うことを禁止して、電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。

次に、前記運転制御部５による貯湯運転及び熱媒供給運転の動作について説明を加える。
前記貯湯運転は、燃料電池１の運転中で冷却水循環ポンプ１５の作動により、貯湯用熱交換器２４において、冷却水循環路１３を通流する冷却水にて湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させることができる状態で行われる。
そして、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９をバイパスするように循環させる状態に三方弁１８を切り換えて、湯水循環ポンプ１７を作動させて、貯湯タンク２の下部から湯水を湯水循環路１６に取出し、その湯水を貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱したのち、貯湯タンク２の上部に戻して、貯湯タンク２内に湯水を貯湯するようにしている。

ちなみに、貯湯運転において、貯湯タンク２内に貯湯された湯水が満杯である熱余り状態の場合には、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換えて、ラジエター１９を作動させ、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水をラジエター１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱するように構成されている。

前記熱媒供給運転は、暖房端末３にて熱が要求されていることを図外のリモコンにより指令されると、熱源用断続弁４０を開弁させる状態で熱源用循環ポンプ２１と熱媒循環ポンプ２３とを作動させて、熱源用熱交換器２５と補助加熱用熱交換器２９との少なくとも一方にて熱源用湯水を加熱させて、その加熱された熱源用湯水を熱媒加熱用熱交換器２６を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器２６において熱源用湯水により加熱される熱媒を熱消費端末３に循環供給するようにしている。

熱源用湯水の加熱について説明を加えると、燃料電池１の運転中である場合には、分流弁３０にて熱源用熱交換器２５側に冷却水が通流するように調整した状態での冷却水循環ポンプ１５の作動により、熱源用熱交換器２５において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
また、燃料電池１からの冷却水だけでは暖房端末３で要求されている現暖房熱負荷を賄えない場合や、燃料電池１の非運転中の場合には、補助加熱ボイラＪを加熱状態で作動させることにより、補助加熱用熱交換器２９において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。

ちなみに、運転制御部５は、燃料電池１の運転中に、貯湯運転と熱媒供給運転とを同時に行う場合には、熱消費端末３で要求されている現暖房熱負荷に基づいて、分流弁３０にて貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整するように構成されている。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、運転状態選択制御の別実施形態を示すものであるので、主として、その運転状態選択制御について説明を加えて、第１実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。

この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、前記運転制御部５は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成して、前記運転状態選択制御として、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、前記バラツキが大きいときには、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成してあるが、前記バラツキの大小を判別するためのデータの処理方法が第１実施形態と異なる。尚、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、前記運転制御部５を、前記予備運転処理として前記電力負荷追従運転処理を実行するように構成してある。

即ち、運転制御部５は、過去の時系列的な給湯熱負荷データに関する管理データに基づいて、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍ及び標準偏差σを求めて、前記設定確率発生範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定する。
又、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍに下限許容値設定用係数Ｔａを乗じて、下限許容値Ｍ×Ｔａを求め、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍに上限許容値設定用係数Ｔｂを乗じて、上限許容値Ｍ×Ｔｂを求める。

そして、運転制御部５は、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいと判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きいと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

ちなみに、前記下限許容値設定用係数Ｔａ及び前記上限許容値設定用係数Ｔｂは、省エネルギー化を向上すべく、前記負荷賄い条件運転処理、前記予備運転処理としての前記電力負荷追従運転処理を適切に選択可能なように設定するものであり、固定的に設定してもよいし、あるいは、更新可能なようにしても良い。
下限許容値設定用係数Ｔａ及び上限許容値設定用係数Ｔを固定的に設定する場合は、例えば、下限許容値設定用係数Ｔａは０．４〜０．７に、上限許容値設定用係数Ｔｂは１．３〜１．６に設定する。

図２５は、ａ邸、ｂ邸の夫々について、設定期間内における単位時間毎の給湯熱負荷の平均値と標準偏差、及び、設定期間内における１日の給湯熱負荷総量の平均値と標準偏差を示した図である。
下限値を（Ｍ−３σ）、上限値を（Ｍ＋３σ）とする設定確率発生範囲は、ａ邸に比べてｂ邸の方が狭く、ｂ邸の方が設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があることが分かる。

次に、図１４に示すフローチャートに基づいて、燃料電池１の運転を制御する場合の運転制御部５による一連の制御動作について説明する。
先ず、前記設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）と下限許容値Ｍ×Ｔａとを比較して（ステップＢ１）、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のときは、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行して（ステップ１３）、リターンし、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きいときは、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）と上限許容値Ｍ×Ｔｂとを比較して（ステップＢ２）、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行して（ステップ１３）、リターンし、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、負荷賄い条件運転処理を実行する。
尚、負荷賄い条件運転処理の詳細な制御動作は、上記の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、運転状態選択制御及び負荷賄い条件運転処理夫々の別実施形態を示すものであるので、主として、それら運転状態選択制御及び負荷賄い条件運転処理について説明を加えて、第１実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。

この第３実施形態の運転状態選択制御は、管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別する規則性判別処理を実行して、前記エネルギー消費に規則性があると判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記エネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、前記予備運転処理を実行する形態のものであり、前記規則性判別処理を、設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値（以下、単位時間当たり最大給湯熱負荷と称する場合がある）についての前記設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。
尚、この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、前記運転制御部５を、前記予備運転処理として前記電力負荷追従運転処理を実行するように構成してある。

説明を加えると、運転制御部５は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成してある。
具体的には、運転制御部５は、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期（１日）毎に、単位時間（１時間）毎の給湯熱負荷を単位時間に対応付けて管理する。

そして、運転制御部５は、規則性判別処理では、各設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちから単位時間当たり最大給湯熱負荷を選択して、単位時間当たり最大給湯熱負荷についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するのである。

具体的に説明すると、設定期間内において、各設定周期の単位時間当たり最大給湯熱負荷を平均して、設定期間内における単位時間当たり最大給湯熱負荷の平均値Ｍを求めると共に、単位時間当たり最大給湯熱負荷の標準偏差σを求める。
そして、規則性判別用分布範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定する。
又、設定期間内における単位時間当たり最大給湯熱負荷の平均値Ｍに下限許容値設定用係数Ｔａを乗じて、下限許容値Ｍ×Ｔａを求め、設定期間内における単位時間当たり最大給湯熱負荷の平均値Ｍに上限許容値設定用係数Ｔｂを乗じて、上限許容値Ｍ×Ｔｂを求める。

そして、運転制御部５は、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、単位時間当たり最大給湯熱負荷についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、単位時間当たり最大給湯熱負荷についての設定周期毎のバラツキが大きくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

ちなみに、前記下限許容値設定用係数Ｔａ及び前記上限許容値設定用係数Ｔｂは、上記の第２実施形態と同様に、固定的に設定してもよいし、あるいは、更新可能なようにしても良い。

又、この第３実施形態においては、運転制御手段としての運転制御部７０は、前記燃料電池１を運転したときに前記貯湯タンク２に温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と燃料電池１を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量、及び、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、並びに、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて燃料電池１の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率を演算するように構成してある。
そして、前記負荷賄い用運転条件を、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、燃料電池１を最小出力で運転し、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、燃料電池１を現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する条件に設定してある。

前記運転制御部７０について説明を加えると、この運転制御部７０は、図１５及び図１６に示すように、作動制御手段７２、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４、現エネルギー削減比率演算手段７６、タイマ手段７８、第１メモリ８０及び第２メモリ８２を備えている。作動制御手段７２は、インバータ６を制御するとともに、作動スイッチ１４を切り換え制御し、また後述するようにして燃料電池１、冷却水循環ポンプ１５などを作動制御する。この作動制御手段７２は、運転切換信号生成手段８４と、エネルギー削減比率しきい値と現エネルギー削減比率とを比較するエネルギー削減比率比較手段８６とを含んでいる。運転切換信号生成手段８４は、後述するように現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上になると運転を切り換えるための信号転切換信号を生成し、この運転切換信号に基づいて燃料電池１の運転を切り換える。

また、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、燃料電池１の運転状態を切り換える際の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定する。この実施形態においては、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２を備え、この予測熱負荷演算手段９２は予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６を含んでいる。予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷装置９の使用による消費電力を用いて将来の予測電力負荷データを演算する。燃料電池１の熱は暖房と給湯に用いられることに関連し、熱負荷として暖房熱負荷と給湯熱負荷が予測され、予測暖房熱負荷演算手段９４は、暖房端末３（例えば、床暖房装置、浴室暖房乾燥機）の使用による過去の暖房熱負荷データを用いて将来の予測暖房熱負荷データを演算し、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去のお湯使用での給湯による給湯熱負荷データを用いて将来の予測給湯熱負荷データを演算する。

図１７に示すように、予測電力負荷演算手段９０、予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６は、現時点（例えば、０時）から将来にわたっての所定の運転スケジュール時間（例えば、１２時間）の予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データを演算し、それらの負荷データの予測は、この運転スケジュール時間の単位運転時間（前記単位時間に相当する）毎に行われる。この実施形態では、運転スケジュール時間を１２時間に、また単位運転時間を１時間に設定し、現時点から１２時間先までの電力負荷、暖房熱負荷及び給湯熱負荷を予測し、これら負荷の予測を１時間毎に行っているが、運転スケール時間を例えば８時間などに、また単位運転時間を例えば０．５時間、０．２５時間などに設定するようにしてもよい。尚、この実施形態では、以下の説明からも理解されるように、暖房端末３を作動しない、即ち予測暖房熱負荷が発生しない状態について説明するが、暖房端末３を作動させるときのも同様に適用することができる。

エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、また、予測有効貯湯熱量演算手段１０４及び予測エネルギー削減比率演算手段１０６を備えている。予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、燃料電池１を運転したときに発生する予測貯湯熱負荷を演算し、時間の経過に伴う放熱による熱量の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算する。このように予測有効貯湯熱量を用いることによって後述する予測エネルギー削減比率を正確に演算することができるが、この演算を簡易化するために予測貯湯熱量（放熱ロスを考慮しないもの）を用いるようにしてもよい。

また、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、次式（２）を用いて予測エネルギー削減比率を演算する。即ち、予測エネルギー削減比率Ｐは、
Ｐ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）−（
熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）〕／特定予測有効
貯湯熱量 ・・・（２）
であり、ここで、予測消費エネルギー量Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ、特定の単位運転時間について考えると、
Ｅ１＝（特定予測電力負荷／発電所の発電効率）＋（特定予測有効貯湯熱量／加熱
ボイラの給湯効率）＋（特定予測暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率）
・・・（３）
Ｅ２＝（熱電併給装置の特定予測消費エネルギー量）＋（特定予測買電量／発電所
の発電効率）＋〔（特定予測暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖
房に用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率 ・・・（４）となり、燃料電池１を稼働させた場合と稼働させない場合を考えると、稼働させない場合が発電所と加熱ボイラを運転したときとなり、このときの加熱ボイラは補助加熱ボイラＪとなる。

この実施形態では、燃料電池１は、負荷の大きさにより、その発電出力がステップ状に変動するように構成されているとともに、常時運転されるように構成されており、このようなことから、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、次式（５）を用いて燃料電池１の最小出力に対する特定出力の予測エネルギー削減比率を演算する。即ち、この場合における予測エネルギー削減比率Ｐｐは、
Ｐｐ＝〔（特定出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給装置
を運転させたときの予測エネルギー削減量）−（最小出力時の発電所と加熱
ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの予測エネ
ルギー削減量）〕／〔（特定出力時の予測有効貯湯熱量）−（最小出力時の
予測有効貯湯熱量）〕 ・・・（５）
となる。

燃料電池１の最大出力が例えば１０００Ｗであるとし、一例として、最大出力の１０００Ｗ、最大出力の例えば７５％出力である７５０Ｗ、最大出力の例えば５０％出力である５００Ｗ、最大出力の例えば２５％出力の２５０Ｗの４段階に出力電力が変動可能とるように構成されていると、このような場合、発電出力が２５０Ｗから５００Ｗに増加するとき、発電出力が２５０Ｗから７５０Ｗに増加するとき、また発電出力が２５０Ｗから１０００Ｗに増加するときの予測エネルギー削減比率が演算され、特定出力が例えば５００Ｗとすると、このときの予測エネルギー削減比率Ｐｐは、
Ｐｐ＝〔（５００Ｗ出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給
装置を運転させたときの予測エネルギー削減量）−（２５０Ｗ出力時の発電
所と加熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの
予測エネルギー削減量）〕／〔（５００Ｗ出力時の予測有効貯湯熱量）−（
２５０Ｗ出力時の予測有効貯湯熱量）〕 ・・・（６）
となる。

エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、更に、貯湯タンク２に温水として貯えられた貯湯熱量を演算するためのタンク貯湯熱量演算手段１０８と、予測給湯熱負荷をまかなうに必要とする予測有効必要貯湯熱量を演算するための予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０と、運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷をピックアップするための予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２と、予測エネルギー削減比率を選定するための予測エネルギー削減比率選定手段１１４と、予測有効貯湯熱量を積算するための予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６と、積算した予測有効貯湯熱量と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定する積算予測貯湯熱量判定手段１１８と、燃料電池１の仮運転スケジュールを設定する仮運転スケジュール設定手段１２０とを含んでいる。

タンク貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンク２内の温水の温度と量に基づいてタンク貯湯熱量を演算する。また、予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順に順次ピックアップし、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。例えば、図１７（ｃ）に示す予測給湯熱負荷のうち第１番目の予測給湯熱負荷（３〜４時の間の予測給湯熱負荷）をピックアップしたときには、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、この予測給湯熱負荷から基準時点（０時）のタンク貯湯熱量を減算する。このとき、タンク貯湯熱量は、予測給湯熱負荷の発生する時点までの間に放熱ロスによりその熱量が減少するので、タンク貯湯熱量として、この放熱ロスを考慮した有効タンク貯湯熱量を用いるのが望ましい。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、演算された予測エネルギー削減比率の演算値の大きい順に選定し、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６は、選定された予測エネルギー削減比率の運転条件による予測有効貯湯熱量を順次積算し、積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量よりも小さいときは、予測エネルギー削減比率選定手段１１４による予測エネルギー削減比率の選定を繰り返し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、予測エネルギー削減比率選定手段１１４による選定を終了する。この実施形態では、燃料電池１が常時運転されることに関連して、予測エネルギー削減比率として、燃料電池１の最小出力に対する特定出力（例えば、１０００Ｗ、７５０Ｗ、５００Ｗ）の予測エネルギー削減比率を用いているので、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値に燃料電池１の最小出力時の予測有効貯湯熱量を加算し、積算予測貯湯熱量判定手段１１８はこの加算演算値と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定する。そして、仮運転スケジュール設定手段１２０は、運転スケジュール時間の全予測給湯熱負荷を含むものについて選定された予測エネルギー削減比率の運転状態に基づいて、予測エネルギー削減比率の選定された単位運転時間についてはその予測エネルギー削減比率となる運転状態を、また予測エネルギー削減比率の選定されない単位運転時間については最小出力状態を仮運転スケジュールとして設定する。

この形態では、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、仮運転スケジュールに基づいて後述するように、エネルギー削減比率しきい値を設定するために、更に、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４及びしきい値設定手段１２６を含んでいる。仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は、仮運転スケジュールに沿って運転したときに発生する仮運転予測有効貯湯熱量を時間の経過順に順次積算し、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４は、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２による積算値と第１番目の予測給湯熱負荷の予測有効必要貯湯熱量とを対比判定し、この積算値がこの予測有力必要貯湯熱量よりも小さいときには、仮運転予測有効貯湯熱量の積算を繰り返し遂行し、この積算値が上記予測給湯熱負荷と等しい又はこれを超えると、この積算を終了する。そして、しきい値設定手段１２６は、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２により積算した範囲における予測エネルギー削減比率のうち最も小さい値を例えば０時の単位運転時間についてのエネルギー削減比率しきい値として設定し、このエネルギー削減比率しきい値が燃料電池１の例えば０〜１時の運転の制御に用いられる。

更に、運転制御部７０の現エネルギー削減比率演算手段７６は、予測エネルギー削減比率演算設定手段１０６と同様にして、現時点のエネルギー削減比率、この形態では燃料電池１の最小出力からの増加出力分についての現エネルギー削減比率を演算する。この形態では、燃料電池１の発電出力が１０００Ｗ、７５０Ｗ、５００Ｗ及び２５０Ｗの４段階に変動可能に構成されており、このことに関連して、最小出力からの増加出力分として、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、また２５０Ｗから１０００Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率が演算される。

この現エネルギー削減比率の演算は、現負荷データとして現電力負荷データ及び現暖房熱負荷データを用いるとともに、過去負荷データとして過去負荷データを演算した予測給湯熱負荷データを用いて行われ、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（２）〜（６）を適用して行われる。尚、現エネルギー削減比率を演算する際の上記式の適用は、次の通りとなる。式（２）〜（４）の適用については、現エネルギー削減比率ＰＡは、
ＰＡ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの現消費エネルギー量ＥＡ１）−
（熱電併給装置を運転したときの現消費エネルギー量ＥＡ２）〕／特定現有
効貯湯熱量 ・・・（２Ａ）
となり、現消費エネルギー量ＥＡ１，ＥＡ２は、
ＥＡ１＝（特定現電力負荷／発電所の発電効率）＋（特定現貯湯熱量／加熱ボイラ
の給湯効率）＋（特定現暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率）
・・・（３Ａ）
ＥＡ２＝（熱電併給装置の特定現消費エネルギー量）＋（特定買電量／発電所の発
電効率）＋〔（特定現暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖房に
用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率 ・・・（４Ａ）となり、最小出力に対する特定出力の現エネルギー削減比率ＰｐＡは、
ＰｐＡ＝〔（特定出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給装
置を運転させたときの現エネルギー削減量）−（最小出力時の発電所と加
熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの現エ
ネルギー削減量）〕／〔（特定出力時の現有効貯湯熱量）−（最小出力時
の現有効貯湯熱量）〕 ・・・（５Ａ）
となり、例えば、特定出力が５００Ｗとすると、この現エネルギー削減比率ＰｐＡは、
ＰｐＡ＝〔（５００Ｗ出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併
給装置を運転させたときの現エネルギー削減量）−（２５０Ｗ出力時の発
電所と加熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたと
きの現エネルギー削減量）〕／〔（５００Ｗ出力時の現有効貯湯熱量）−
（２５０Ｗ出力時の現有効貯湯熱量）〕 ・・・（６Ａ）
となり、燃料電池１を稼働させた場合と稼働させない場合を考えると、稼働させない場合が発電所と加熱ボイラを運転したときとなり、このときの加熱ボイラは補助加熱ボイラＪとなる。

この現エネルギー削減比率の演算に際し、現時点の電力負荷データ及び暖房熱負荷データは刻々と変化する故に、例えば、現時点から５〜２０分前までの間の電力負荷データ及び暖房熱負荷データを平均したものを現電力負荷データ及び現暖房熱負荷データとして用いるようにするのが好ましい。

この実施形態では、運転制御部７０の第１メモリ８０には、予測電力負荷データ、予測熱負荷データ（予測暖房熱負荷データ、予測給湯熱負荷データ）、タンク貯湯熱量、予測エネルギー削減量、予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率、予測有効必要貯湯熱量、予測有効貯湯熱量積算値、仮運転予測有効貯湯熱量積算値、エネルギー削減比率しきい値、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データなどが記憶される。また、その第２メモリ８２には、運転スケジュール時間（１２時間）、単位運転時間（１時間）、現時点の電力負荷データ及び暖房熱負荷データを平均化する時間、エネルギー削減比率を演算するための各種適用式などが記憶されている。また、タイマ手段７８は計時し、計時した時刻がコージェネレーションシステムの制御に用いられる。

次に、図２１に示すフローチャートに基づいて、燃料電池１の運転を制御する場合の運転制御部７０による一連の制御動作について説明する。

先ず、上述のようにエネルギー消費に規則性があるか否かを判別し（ステップＣ１）、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、フラグｉを０に設定し（ステップＣ２）、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行して（ステップＣ３）、ステップＳ８に進み、ステップＣ１にて設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別したときは、フラグｉを１に設定して（ステップＣ４）、前記負荷賄い条件運転処理を実行する。

以下、その負荷賄い条件運転処理の詳細な制御動作について、図１５〜図２４に基づいて説明する。
まず、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４によるエネルギー削減比率しきい値の設定が行われる（ステップＳ１）（図２１参照）。このエネルギー削減比率しきい値の設定は、図２２に示すフローチャートに沿って行われる。即ち、予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷装置９の負荷データに基づいて、運転スケジュール時間（例えば、現時点から先の１２時間）の単位運転時間（例えば、１時間）毎の予測電力負荷データを演算し（ステップＳ１−１）、予測暖房熱負荷演算手段９４は、過去の暖房端末３（床暖房装置、浴室暖房乾燥機など）の暖房熱負荷データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測暖房熱負荷データを演算し（ステップＳ１−２）（この実施形態では、暖房端末３が運転されず、その予測暖房熱負荷は零（ゼロ）になっている）、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去の給湯データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測給湯熱負荷データを演算する（ステップＳ１−３）。予測電力負荷演算手段９０による予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷演算手段９４による予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷演算手段９６による予測給湯熱負荷データは、例えば、図１７に示すようになる。尚、予測暖房熱負荷演算手段９４による予測暖房熱負荷データの演算は、各種暖房端末３の運転状態を予測し、暖房端末３の運転状態を利用して予測暖房熱負荷データを演算するようにしてもよい。

このようにして運転スケジュール時間の各単位運転時間における予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データを演算すると、所定の予測給湯熱負荷のピックアップが行われる（ステップＳ１−４）。予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順にピックアップし、まず、第１番目（３〜４時）の給湯熱負荷がピックアップされ、このピックアップされた予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われる（ステップＳ１−５）。

第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定は、図２３に示す通りに行われる。仮運転スケジュールの設定の際には、まず、貯湯タンク２に温水として貯えられているタンク貯湯熱量が演算される（ステップＳ１−５−１）。タンク貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンク２内の温水の量及び温度に基づいてタンク貯湯熱量を演算し（温水の量及び温度を測定するために、例えば、貯湯タンク２に深さ方向に間隔をおいて複数個の温度センサが設けられる）、このタンク貯湯熱量は図１８のタンク貯湯熱量の欄に示す通りになり、例えば１０００ｋｃａｌと演算される。

次いで、運転スケジュール時間の開始時点から第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜３時の各時間）について予測有効貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１−５−２）。この実施形態では、燃料電池１は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されており、従って、予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、各単位運転時間において各発電出力についての予測貯湯熱量を演算し、演算した予測貯湯熱量にその単位運転時間から予測給湯熱負荷が発生する前までの間の時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算する。予測貯湯熱量は、各単位運転時間の予測電力負荷、予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷と、その単位運転時間における燃料電池１の発電出力に基づいて演算することができる。また、貯湯タンク２に貯えられた温水は時間の経過とともに放熱ロスが生じ、この放熱ロスは予測給湯熱負荷の発生前までの時間が長くなるほど大きくなるので、放熱ロスを考慮することによって、後述するエネルギー削減比率しきい値をより正確に設定することができる。このように演算された予測有効貯湯熱量は、例えば、図１８の予測有効貯湯熱量の欄に示す通りとなる。

次に、運転スケジュール時間の開始時点から第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜３時の各時間）について予測エネルギー削減量の演算が行われ（ステップＳ１−５−３）、この演算した予測エネルギー削減量に基づいて、予測エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ１−５−４）。この実施形態では、上述したように、燃料電池１は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されており、従って、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、各単位運転時間において各発電出力についての予測エネルギー削減量を演算し、演算された予測エネルギー削減量は、例えば、図１８のエネルギー削減量の欄に示す通りとなる。尚、エネルギー削減量Ｑは、上述した記載から理解されるように、Ｑ＝（発電所と補助加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）−（熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）となり、各発電出力について演算される。このようにエネルギー削減量を演算した後、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、更に、上記式（５）を用いて燃料電池１の最小出力（例えば、２５０Ｗ）に対する特定出力（例えば、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ）の予測エネルギー削減比率を演算し、演算した予測エネルギー削減比率は、例えば、図１８の予測エネルギー削減比率の欄に示す通りとなる。

このようにして予測エネルギー削減比率の演算を行った後、省エネルギーの運転スケジュールの設定を行うために、予測エネルギー削減比率のピックアップが行われる（ステップＳ１−５−５）。即ち、予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第１番目として予測エネルギー削減比率が最も大きい演算値、この実施形態では「１．４０」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる予測有効貯湯熱量の積算が行われる（ステップＳ１−５−６）。この実施形態では、この予測有効貯湯熱量の積算に際し、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０が第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、運転スケジュール時間の開始時点におけるタンク貯湯熱量（例えば、１０００ｃａｌ）を第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１初期値とし、この第１初期値に基づいて第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの間の放熱ロス（例えば、３６ｋｃａｌ）を考慮した有効第１初期値（例えば、９６４ｋｃａｌ）を演算し、第１番目の予測給湯熱負荷から有効第１初期値を減算して予測有効必要貯湯熱量を演算する。そして、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比が行われ（ステップＳ１−５−７）、この対比の際に、燃料電池１が常時運転されることに関連して、少なくとも最小出力による予測有効貯湯熱量が発生するようになる故に、積算予測貯湯熱量積算手段１１６は、第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯における最小出力（２５０Ｗ）の予測有効貯湯熱量、即ち０〜１時の予測有効貯湯熱量として例えば１０５ｋｃａｌ、１〜２時の予測有効貯湯熱量として例えば１０７ｋｃａｌ、また２〜３時の予測有効貯湯熱量として例えば１０８ｋｃａｌを予め積算し、この積算値に選定された予測エネルギー削減比率に対応して増加する予測有効貯湯熱量（即ち、出力５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から最小出力２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量、例えば２４１ｋｃａｌ）を積算し、この積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比判定（具体的には、この積算値に有効第１初期値を加算した値と第１番目の予測給湯熱量負荷との対比判定）が行われる。

積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるか、換言すると、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の上述した積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きいかを判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量より小さいとステップＳ１−５−５に戻り、上述したステップＳ１−５−５からステップＳ１−５−７が繰り返し遂行されるが、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなるとステップＳ１−５−８に進む。

この実施形態では、予測エネルギー削減比率「１．４０」（２〜３時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）がまず選定され、この選定によって最小出力における予測有効貯湯熱量から増加する予想有効貯湯熱量が、即ち５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した２４１ｋｃａｌが積算され、これを加えた積算値１５２５ｋｃａｌ（有効第１初期値＋０〜３時の最小出力時の有効貯湯熱量＋有効貯湯熱量の増加分）と第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においては、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−５に戻り、次に、第２番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第２番目として予測エネルギー削減比率が第２番目に大きい演算値、この実施形態では「１．３９」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件（１〜２時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）によって貯えられる予測有効貯湯熱量（５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−６）、この積算値（１５２５＋２３８）ｋｃａｌと第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においても、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−５に再び戻り、次に、第３番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第３番目として予測エネルギー削減比率が第３番目に大きい演算値、この実施形態では「１．３１」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件（２〜３時の単位運転時間における発電出力７５０Ｗ）によって貯えられる予測有効貯湯熱量（２〜３時の単位運転時間については５００Ｗが選定されているので、このときには、７５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量から５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−６）、この積算値（１５２５＋２３８＋３１４）ｋｃａｌと第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定において、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より大きくなり、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−８に進み、第１番目の予測給湯熱負荷対する仮運転スケジュールが設定される。

仮運転スケジュール設定手段１２０は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、また予測エネルギー削減比率が選定されない単位運転時間については最小出力を第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定し、この実施形態では、０〜１時の単位運転時間については２５０Ｗの運転、１〜２時の単位運転時間については５００Ｗの運転、また２〜３時の単位運転時間については７５０Ｗの運転を仮運転スケジュールとして設定される。

図２２に戻って、このようにして第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われると、ステップＳ１−６に進み、所定運転スケジュール時間に他の予測給湯熱負荷が有るか否かが判断され、他の予測給湯熱負荷が有るとステップＳ１−４に戻るが、他の予測給湯熱負荷がないとステップＳ１−７に進む。

この実施形態では、第１番目の予測給湯熱負荷（３〜４時の時間帯のもの）の他に、８〜９時の時間帯の予測給湯熱負荷が有るので、ステップＳ１−６からステップＳ−４に戻り、運転スケジュール時間における次の予測給湯熱負荷のピックアップが行われる。即ち、予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間の経過順に第２番目の予測給湯熱負荷（８〜９時の時間帯のもの）をピックアップし、第１及び第２番目の予測給湯熱負荷を含めた予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われる（ステップＳ１−５）。

第１番目及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定は、図２４に示す通りに行われる。図２４において、まず、第２番目の予測貯湯熱負荷に対する初期タンク貯湯熱量が演算され（ステップＳ１−５−１１）、この場合、第１番目の予測給湯熱負荷が例えば２０００ｋｃａｌで、この第１番目の予測給湯熱負荷に対して予測有効貯湯熱量として２０７７ｋｃａｌの熱量が貯湯タンク２に貯えられるようになるので、この場合における初期タンク貯湯熱量、即ち第２初期値は、予測有効貯湯熱量の積算値から第１番目の予測給湯熱負荷を減算した値となり、この実施形態では、例えば７７ｋｃａｌとなる。

次いで、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測有効貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１−５−１２）。燃料電池１は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されているので、この場合においても、予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、上述したと同様にして各単位運転時間において各発電出力についての予測貯湯熱量を演算し、演算した予測貯湯熱量にその単位運転時間から予測給湯熱負荷が発生する前までの間の時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算し、このように演算された予測有効貯湯熱量は、例えば、図１９の予測有効貯湯熱量の欄に示す通りとなる。

次に、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測エネルギー削減量の演算が行われ（ステップＳ１−５−１３）、演算した予測エネルギー削減量に基づいて、予測エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ１−５−１４及びステップＳ１−５−１５）。この実施形態では、上述したように、燃料電池１は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されているので、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、各単位運転時間において各発電出力についての予測エネルギー削減量を演算し、演算された予測エネルギー削減量は、例えば、図１９のエネルギー削減量の欄に示す通りとなる。そして、このようにエネルギー削減量を演算した後、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、更に、上記式（５）を用いて予測エネルギー削減比率を演算する。このとき、燃料電池１の発電出力として大きい出力が設定されていない（換言すると、２５０Ｗの最小出力が設定されている、又は発電出力が設定されていない）単位運転時間（０〜１時、３〜８時の各単位運転時間）については、燃料電池１の最小出力（例えば、２５０Ｗ）から特定出力（例えば、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ）に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され（ステップＳ１−５−１４）、またその発電出力として最小出力より大きい出力（例えば、５００Ｗ又は７５０Ｗ）が設定されている単位運転時間（１〜３時の各単位運転時間）については、燃料電池１の設定された出力から特定出力に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され（ステップＳ１−５−１５）、演算した予測エネルギー削減比率は、例えば、図１９の予測エネルギー削減比率の欄に示す通りとなる。尚、設定された発電出力として最大出力の１０００Ｗが設定されていると、この出力を超える運転ができないので、その設定の運転条件が維持され、予測エネルギー削減比率が演算されることはない。

このように予測エネルギー削減比率の演算が行われると、そのピックアップが行われる（ステップＳ１−５−１６）。即ち、この場合においても、予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第１番目として予測エネルギー削減比率が最も大きい演算値、この実施形態では「１．４１」（７〜８時における５００Ｗ運転）を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる予測有効貯湯熱量の積算が行われる（ステップＳ１−５−１７）。この実施形態では、この予測有効貯湯熱量の積算に際し、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０が第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。即ち、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、第１番目の予測給湯熱負荷に対応して貯湯タンク２内の温水を利用した時点で残るタンク貯湯熱量（即ち、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値から第１番目の予測給湯熱負荷を減算した演算値であって、この実施形態では、７７ｋｃａｌ）を第２番目の予測給湯熱負荷に対する第２初期値とし、この第２初期値に基づいて第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの間の放熱ロス（例えば、３４ｋｃａｌ）を考慮した有効第２初期値（例えば、４３ｋｃａｌ）を演算し、第２番目の予測給湯熱負荷（例えば、３０００ｋｃａｌ）から有効第２初期値を減算して予測有効必要貯湯熱量を演算する。そして、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比が行われ（ステップＳ１−５−１８）、この対比の際に、第１番目の予測給湯熱負荷（即ち、０〜３時の時間帯）に対しては上述した仮運転スケジュールが設定されているとともに、残りの時間帯に対しては燃料電池１が少なくとも最小出力で運転される故に、積算予測貯湯熱量積算手段１１６は、第２番目の予測給湯熱負荷についてその発生する前までの時間帯（３〜８時の時間帯）の各単位運転時間おける最小出力（２５０Ｗ）の予測有効貯湯熱量、即ち３〜４時の予測有効貯湯熱量として例えば１０３ｋｃａｌ、４〜５時の予測有効貯湯熱量として例えば１０４ｋｃａｌ、５〜６時の予測有効貯湯熱量として１０５ｋｃａｌ、６〜７時の予測有効貯湯熱量として例えば１０７ｋｃａｌ、また７〜８時の予測有効貯湯熱量として例えば１０８ｋｃａｌを予め積算し、この積算値に選定された予測エネルギー削減比率に対応して増加する予測有効貯湯熱量（即ち、出力５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から最小出力２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量、例えば２４１ｋｃａｌ）を積算し、この積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比判定（具体的には、この積算値に有効第２初期値を加えた値と第２番目の予測給湯熱負荷との対比判定）が行われる。

積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるか、換言すると、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の上述した積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きいかを判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量より小さいとステップＳ１−５−５に戻り、上述したようにして予測エネルギー削減比率の選定が繰り返し遂行されるが、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい、又はこれよりも大きくなるとステップＳ１−５−８に進む。

この実施形態では、予測エネルギー削減比率「１．４１」（７〜８時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）がまず選定され、この選定によって最小出力における予測有効貯湯熱量から増加する予想有効貯湯熱量（即ち、５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した２４１ｋｃａｌ）が積算され、これを加えた積算値８１１ｋｃａｌ（有効第２初期値＋３〜８時の最小出力時の有効貯湯熱量＋有効貯湯熱量の増加分）と第２番目の予測給湯熱負荷（３０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においては、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第２番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−１８からステップＳ１−５−１６に戻り、次に、第２番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第２番目として予測エネルギー削減比率が第２番目に大きい演算値、この実施形態では「１．４０」（５〜６時の単位運転時間における５００Ｗの運転）を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる増加予測有効貯湯熱量（５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−１７）、この積算値（８１１＋２３５）ｋｃａｌと第２番目の予測給湯熱負荷（３０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においても、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第２番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−１８からステップＳ１−５−１６に再び戻り、次に、第３番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。このようにして予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなるまで、第３番目に大きい演算値として「１．３９」（３〜４時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第４番目に大きい演算値として「１．３８」（４〜５時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第６番目に大きい演算値として「１．３７」（６〜７時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第７番目に大きい演算値として「１．２２」（１〜２時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）を、第８番目に大きい演算値として「１．１８」（１〜２時の単位運転時間における１０００Ｗ運転）を、第９番目に大きい演算値として「０．９５」（７〜８時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）、また第１０番目に大きい演算値として「０．８６」（３〜４時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）を選定する。

このように予測エネルギー削減比率を大きい順に選定して予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなると、ステップＳ１−５−１９に進み、仮運転スケジュール設定手段１２０は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、また予測エネルギー削減比率が選定されない単位運転時間については最小出力、又は設定された仮運転スケジュールの運転状態を第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定し、この実施形態では、図２０に示すように、０〜１時の単位運転時間については２５０Ｗの運転、１〜２時の単位運転時間については１０００Ｗの運転、また２〜３時の単位運転時間については７５０Ｗの運転、３〜４時の単位運転時間については５００Ｗの運転などとなり、これらの運転状態が仮運転スケジュールとして設定される。

再び、図２２に戻って、このようにして第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われると、所定運転スケジュール時間において他の予測給湯熱負荷が存在しなくなり、従って、ステップＳ１−６からステップＳ１−７に進む。ステップＳ１−７においては、仮運転スケジュールに沿って仮運転されたときの仮運転予測有効貯湯熱量の積算が行われ、運転スケジュール時間の開始時点におけるタンク貯湯熱量及びその放熱ロスを考慮した第１初期値が用いられるとともに、第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量が用いられる。図２０を参照して、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は、第１初期値（９６４ｋｃａｌ）に０〜１時の単位運転時間の２５０Ｗ運転により発生する予測有効貯湯熱量（１０５ｋｃａｌ）を積算し、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４は、この積算値が第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）をまかなうことができるかを判定する。そして、まかなうことができないときには、ステップＳ１−７に戻り、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は次の単位運転時間（１〜２時の単位運転時間）の１０００Ｗ運転により発生する予測給湯熱負荷（９７６ｋｃａｌ）を積算し、この時点でその積算値が２０４５ｋｃａｌとなって第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるようになる。このようにまかなうことができると、ステップＳ１−９に進み、しきい値設定手段１２６は、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができる時間帯の範囲において最小の予測エネルギー削減比率「１．１８」をエネルギー削減比率しきい値として設定し、運転スケジュール期間の例えば最初の単位運転時間（０〜１時）については、このエネルギー削減比率しきい値を用いて燃料電池１が運転制御される。

図２１に戻って、このようにしてエネルギー削減比率しきい値の設定が行われると、次に、現エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ２）。この現エネルギー削減比率の演算は現エネルギー削減比率演算手段７６により行われ、上述したように式（５Ａ）を適用し、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、燃料電池１の最小出力からの増加出力分についての現エネルギー削減比率（この形態では、２５０Ｗから５００Ｗに、２５０Ｗから７５０Ｗに、また２５０Ｗから１０００Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率）の演算が行われる。そして、これら現エネルギー削減比率が設定されたエネルギー削減比率しきい値以上であるかが判断される（ステップＳ３）。

作動制御手段７２のエネルギー削減比率比較手段８６が現エネルギー削減比率と設定されたエネルギー削減比率しきい値とを比較し、現エネルギー削減比率のいずれもがこのエネルギー削減比率しきい値より小さいと、ステップＳ３からステップＳ４に進み、燃料電池１を最小出力より大きい出力で稼動させても省エネルギー運転が達成されないとし、運転切換信号生成手段８４は最小出力運転切換信号を生成し、作動制御手段７２は燃料電池１を最小出力である例えば２５０Ｗで運転する。

一方、現エネルギー削減比率演算手段７６により演算された現エネルギー削減比率がこのエネルギー削減比率しきい値以上になると、ステップＳ３からステップＳ５に移り、このしきい値以上の出力状態が複数か否かが判断され、エネルギー削減比率しきい値以上の出力状態が一つであるときには、ステップＳ５からステップＳ６に進み、その現エネルギー削減比率の運転状態で燃料電池１が運転される。例えば、２５０Ｗから５００Ｗ（又は７５０Ｗ，１０００Ｗ）に変動したときの現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、運転切換信号生成手段８４は中間第１出力運転切換信号（又は中間第２出力運転切換信号、最大出力運転切換信号）を生成し、この運転切換信号に基づいて、作動制御手段７２は燃料電池１を中間第１出力である５００Ｗ（又は中間第２出力である７５０Ｗ、最大出力である１０００Ｗ）で運転する。

また、エネルギー削減比率しきい値以上の出力状態が複数であるときには、ステップＳ５からステップＳ７に進み、エネルギー削減比率しきい値以上の現エネルギー削減比率の運転状態であって、且つそのうちの最大の出力状態で燃料電池１が運転される。例えば、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、また２５０Ｗから７５０Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上でると、運転切換信号生成手段８４はそのうちの最大出力状態の運切換転信号、即ち中間第２出力運転切換信号を生成し、この運転切換信号に基づいて、作動制御手段７２は燃料電池１を中間第２出力である７５０Ｗで運転する。このようにエネルギー削減比率しきい値以上の最大出力状態を選択することによって、省エネルギーを達成しながらお湯の発生量を多くすることができ、給湯時のお湯不足を少なくすることができる。

エネルギー削減比率しきい値を再設定する時刻になるまではステップＳ８から、ステップＳ９に進んでフラグｉが１のときは、ステップＳ２に戻り、現エネルギー削減比率演算手段７６による現エネルギー削減比率の演算が行われ（ステップＳ２）、上述したステップＳ２からステップＳ８が繰り返し遂行され、フラグｉが０のときは、ステップＣ１に戻る。そして、エネルギー削減比率しきい値の再設定の時刻になると、ステップＳ８からステップＣ１に戻り、上述したステップＣ１からステップＣ４及びステップＳ１からステップＳ８が繰り返し遂行される。

以下、第４ないし第１１の各実施形態を説明するが、各実施形態は、第３実施形態における運転状態選択制御の規則性判別処理の別実施形態を示すものであるので、主として、その規則性判別処理について説明を加えて、第３実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。

〔第４実施形態〕
この第４実施形態において、運転制御部５は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理して、規則性判別処理では、前記設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯（以下、最大給湯熱負荷発生時刻と記載する）についての前記設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

説明を加えると、運転制御部５は、データ管理処理では、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期（１日）毎に、単位時間（１時間）毎の給湯熱負荷を単位時間に対応付けて管理する。

そして、運転制御部５は、規則性判別処理では、設定周期毎に最大給湯熱負荷発生時刻を求めて、その最大給湯熱負荷発生時刻のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するのである。

具体的に説明すると、設定期間内において、各設定周期の最大給湯熱負荷発生時刻を平均して、設定期間内における最大給湯熱負荷発生時刻の平均値Ｍを求めると共に、最大給湯熱負荷発生時刻の標準偏差σを求める。
そして、第３実施形態と同様に、規則性判別用分布範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが大きくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

図２６は、ａ邸、ｂ邸の夫々について、設定期間内における最大給湯熱負荷発生時刻の平均値、及び、標準偏差を示す。
下限値を（Ｍ−３σ）、上限値を（Ｍ＋３σ）とする規則性判別用分布範囲は、ａ邸に比べてｂ邸の方が狭く、ｂ邸の方が最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があることが分かる。

〔第５実施形態〕
この第５実施形態において、運転制御部５は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、暖房熱負荷を管理して、規則性判別処理では、設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

説明を加えると、運転制御部５は、データ管理処理では、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期（１日）の暖房熱負荷総量を設定周期毎に管理する。

規則性判別処理では、運転制御部５は、設定期間内における設定周期毎の暖房熱負荷総量の平均値Ｍを求めると共に、設定周期毎の暖房熱負荷総量の標準偏差σを求める。
そして、第３実施形態と同様に、規則性判別用分布範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

図２７は、ａ邸、ｂ邸の夫々について、設定期間内における単位時間毎の暖房熱負荷の平均値と標準偏差、及び、設定期間内における１日の暖房熱負荷総量の平均値と標準偏差を示した図である。
下限値を（Ｍ−３σ）、上限値を（Ｍ＋３σ）とする規則性判別用分布範囲は、ａ邸に比べてｂ邸の方が狭く、ｂ邸の方が設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があることが分かる。

〔第６実施形態〕
この第６実施形態において、運転制御部５は、規則性判別処理では、設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のばらつきを指標として、設定周期毎の前記エネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

説明を加えると、運転制御部５は、データ管理処理では、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期（１日）の電力負荷総量を設定周期毎に管理する。

運転制御部５は、規則性判別処理では、設定期間内における設定周期毎の電力負荷総量の平均値Ｍを求めると共に、設定周期の電力負荷総量の標準偏差σを求める。
そして、第３実施形態と同様に、規則性判別用分布範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、エネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きくて、エネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

図２８は、ａ邸、ｂ邸の夫々について、設定期間内における単位時間毎の電力負荷の平均値と標準偏差、及び、設定期間内における１日の電力負荷総量の平均値と標準偏差を示した図である。
下限値を（Ｍ−３σ）、上限値を（Ｍ＋３σ）とする規則性判別用分布範囲は、ａ邸に比べてｂ邸の方が狭く、ｂ邸の方が設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があることが分かる。

〔第７実施形態〕
この第７実施形態において、規則性判別処理では、設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、燃料電池１の定格出力電力（例えば、７５０Ｗ）以下のものの合計量（定格出力以下電力負荷総量と記載する場合がある）のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

説明を加えると、運転制御部５は、前記データ管理処理において、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期（１日）毎に、単位時間（１時間）毎の電力負荷を単位時間に対応付けて管理する。
そして、設定周期（１日）毎に、その設定周期における単位時間（１時間）毎の電力負荷のうちから燃料電池１の定格出力電力以下の電力負荷を抽出して、抽出した電力負荷を合計して、定格出力以下電力負荷総量を求める。

規則性判別処理では、運転制御部５は、設定期間内における設定周期の定格出力以下電力負荷総量の平均値Ｍを求めると共に、その定格出力以下電力負荷総量の標準偏差σを求める。
そして、第３実施形態と同様に、規則性判別用分布範囲の下限値を（Ｍ−３σ）に、上限値を（Ｍ＋３σ）に夫々設定し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きく、且つ、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、設定周期の定格出力以下電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、規則性判別用分布範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のとき、又は、規則性判別用分布範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、設定周期の定格出力以下電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

図２９は、ａ邸、ｂ邸の夫々について、設定期間内における単位時間毎の定格出力以下の電力負荷の平均値と標準偏差、及び、設定期間内における設定周期の定格出力以下電力負荷総量の平均値と標準偏差を示した図である。
下限値を（Ｍ−３σ）、上限値を（Ｍ＋３σ）とする規則性判別用分布範囲は、ａ邸に比べてｂ邸の方が狭く、ｂ邸の方が設定周期の定格出力以下電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があることが分かる。

〔第８実施形態〕
この第８実施形態においては、規則性判別処理では、設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。尚、省エネルギー率は、上記の式（１）に基づいて求める。

説明を加えると、運転制御部５は、設定周期（１日）の夫々について、負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率、及び、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの省エネルギー率を求める。
つまり、ある設定周期において、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたときは、その電力負荷追従運転処理を実行したときの省エネルギー率を求めると共に、負荷賄い条件運転処理が実行されたとして、そのときの省エネルギー率を求める。
又、ある設定周期において、負荷賄い条件運転処理が実行されたときは、その負荷賄い条件運転を実行したときの省エネルギー率を求めると共に、その設定周期の実際の電力負荷が計測されているので、その実電力負荷に基づいて前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたとして、電力負荷追従運転処理が実行された場合の省エネルギー率を求める。

そして、設定期間において、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度を求めて、その求めた頻度が運転状態判別用設定頻度（例えば、５０〜６０％）よりも低いときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記求めた頻度が運転状態判別用設定頻度以上のときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

〔第９実施形態〕
この第９実施形態においては、規則性判別処理では、設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。尚、エネルギー効率は、例えば、下記の式（７）に基づいて求める。

エネルギー効率＝（設定周期の実熱負荷総量）／（設定周期の燃料電池１のエネルギー量＋設定周期の補助加熱ボイラＪのエネルギー量）……………（７）

説明を加えると、運転制御部５は、設定周期（１日）の夫々について、負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率、及び、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー効率を求める。
つまり、ある設定周期において、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたときは、その電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー効率を求めると共に、負荷賄い条件運転処理が実行されたとして、そのときのエネルギー効率を求める。
又、ある設定周期において、負荷賄い条件運転処理が実行されたときは、その負荷賄い条件運転を実行したときのエネルギー効率を求めると共に、その設定周期の実際の電力負荷が計測されているので、その実電力負荷に基づいて前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたとして、電力負荷追従運転処理が実行された場合のエネルギー効率を求める。

そして、設定期間において、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度を求めて、その求めた頻度が運転状態判別用設定頻度（例えば、５０〜６０％）よりも低いときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記求めた頻度が運転状態判別用設定頻度以上のときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

〔第１０実施形態〕
この第１０実施形態においては、規則性判別処理では、設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。尚、エネルギー削減量Ｒは、例えば、下記の式（８）に基づいて求める。

Ｒ＝（Ａ＋ｘ÷η）−（Ｂ＋Ｚ）……………（８）
尚、上記式（８）において、Ａ、ｘ、η、Ｂ、Ｚは、上記の式（１）の場合と同様である。

説明を加えると、運転制御部５は、設定周期（１日）の夫々について、負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量、及び、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー削減量を求める。
つまり、ある設定周期において、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたときは、その電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー削減量を求めると共に、負荷賄い条件運転処理が実行されたとして、そのときのエネルギー削減量を求める。
又、ある設定周期において、負荷賄い条件運転処理が実行されたときは、その負荷賄い条件運転を実行したときのエネルギー削減量を求めると共に、その設定周期の実際の電力負荷が計測されているので、その実電力負荷に基づいて前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたとして、電力負荷追従運転処理が実行された場合のエネルギー削減量を求める。

そして、設定期間において、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度を求めて、その求めた頻度が運転状態判別用設定頻度（例えば、５０〜６０％）よりも低いときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記求めた頻度が運転状態判別用設定頻度以上のときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

〔第１１実施形態〕
この第１１実施形態においては、規則性判別処理では、設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。
尚、経済性は、商用系統７からの商用電力の料金と、燃料電池１にて使用したガスの料金と、補助加熱ボイラＪにて使用したガスの料金の合計である。

説明を加えると、運転制御部５は、設定周期（１日）の夫々について、負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性、及び、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの経済性を求める。
つまり、ある設定周期において、前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたときは、その電力負荷追従運転処理を実行したときの経済性を求めると共に、負荷賄い条件運転処理が実行されたとして、そのときの経済性を求める。
又、ある設定周期において、負荷賄い条件運転処理が実行されたときは、その負荷賄い条件運転を実行したときの経済性を求めると共に、その設定周期の実際の電力負荷が計測されているので、その実電力負荷に基づいて前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されたとして、電力負荷追従運転処理が実行された場合の経済性を求める。

そして、設定期間において、設定周期について負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が前記予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度を求めて、その求めた頻度が運転状態判別用設定頻度（例えば、５０〜６０％）よりも低いときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記求めた頻度が運転状態判別用設定頻度以上のときは、設定周期毎のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

〔第１２実施形態〕
この第１２実施形態においては、運転制御部５は、前記データ管理処理では、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成してある。
又、運転制御部５は、前記規則性判別処理では、運転対象の設定周期と同じ時間属性の設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

以下、設定周期を１日、時間属性を曜日として、説明を加える。
運転制御部５は、データ管理処理では、設定期間（例えば、運転日前の５週間）にわたって、曜日に対応付けた状態で、１日毎の給湯熱負荷総量を管理する。
そして、運転制御部５は、規則性判別処理では、その管理データから、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量を抽出して、抽出した給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するのである。

具体的に説明すると、設定期間内における運転日と同曜日の給湯熱負荷総量の平均値Ｍを求めると共に、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを求める。
そして、平均値に対する最大値の比ＭＡＸ／Ｍ、及び、平均値に対する最小値の比ＭＩＭ／Ｍを求め、平均値に対する最小値の比ＭＩＭ／Ｍが下限許容値Ｇａよりも大きく、且つ、平均値に対する最大値の比ＭＡＸ／Ｍが上限許容値Ｇｂよりも小さいときは、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、平均値に対する最小値の比ＭＩＭ／Ｍが下限許容値Ｇａ以下のとき、又は、平均値に対する最大値の比ＭＡＸ／Ｍが上限許容値Ｇｂ以上のときは、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

例えば、図３０に示すように、ａ邸の平均値に対する最大値の比ＭＡＸ／Ｍ、平均値に対する最小値の比ＭＩＭ／Ｍは、それぞれ１．５１、０．４０であり、ｂ邸の平均値に対する最大値の比ＭＡＸ／Ｍ、平均値に対する最小値の比ＭＩＭ／Ｍは、それぞれ１．０５、０．８１である場合、ａ邸は、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが大きくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性がないとし、ｂ邸は、運転日と同曜日の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性があるとする。
そして、例えば、下限許容値Ｇａ、上限許容値Ｇｂを、それぞれ０．６、１．３に設定すると、エネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

〔第１３実施形態〕
この第１３実施形態においては、運転制御部５は、前記データ管理処理では、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成してある。
又、運転制御部５は、前記規則性判別処理では、運転対象の設定周期と同じ時間属性の設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯（即ち、最大給湯熱負荷発生時刻）についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成してある。

以下、設定周期を１日、時間属性を曜日として、説明を加える。
運転制御部５は、データ管理処理では、設定期間（例えば、運転日前の５週間）にわたって、曜日に対応付けた状態で、１日毎に、単位時間（１時間）毎の給湯熱負荷を単位時間に対応付けて管理する。
そして、運転制御部５は、規則性判別処理では、その管理データから、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻を抽出して、抽出した最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキを判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するのである。

具体的に説明すると、設定期間内における運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻の平均値Ｍを求めると共に、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを求める。
そして、最大値と平均値との差（ＭＡＸ−Ｍ）、及び、平均値と最小値との差（Ｍ−ＭＩＮ）を求め、最大値と平均値との差（ＭＡＸ−Ｍ）、及び、平均値と最小値との差（Ｍ−ＭＩＮ）のいずれもが許容値Ｈよりも小さいときは、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが小さくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性があると判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、最大値と平均値との差（ＭＡＸ−Ｍ）、及び、平均値と最小値との差（Ｍ−ＭＩＮ）の少なくとも一方が許容値Ｈ以上のときは、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが大きくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性がないと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。

例えば、図３１に示すように、ａ邸の最大値と平均値との差（ＭＡＸ−Ｍ）、平均値と最小値との差（Ｍ−ＭＩＮ）は、それぞれ６．２、５．８であり、ｂ邸の最大値と平均値との差（ＭＡＸ−Ｍ）、平均値と最小値との差（Ｍ−ＭＩＮ）は、それぞれ０．６、０．４である場合、ａ邸は、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが大きくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性がないとし、ｂ邸は、運転日と同曜日の最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキが小さくて、運転日の曜日のエネルギー消費に規則性があるとする。
そして、例えば、許容値Ｈを１．０に設定すると、エネルギー消費に規則性があるか否かを適切に判別することが可能となる。

〔第１４実施形態〕
この第１４実施形態は、上記の第１ないし第１３の各実施形態における予備運転処理の別実施形態を示すものであるので、主として予備運転処理について説明を加えて、上記の第１ないし第１３の各実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。

即ち、この第１４実施形態においては、前記運転制御部５を、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記燃料電池１の仮発電出力との差から求められる不足電力を前記商用系統７からの買電によって賄ったときの一次エネルギー消費量、及び、前記仮発電出力を前記燃料電池１にて賄ったときの一次エネルギー消費量の和が最小となるような最適発電出力にて前記燃料電池１を運転する発電メリット優先運転処理を実行するように構成してある。

その発電メリット優先運転処理について説明を加える。
例えば、電力負荷装置９の負荷電力がＬｋＷであり、燃料電池１の発電出力がＤｋＷであり、その発電出力：ＤｋＷのときの燃料電池１の発電効率がｅ（Ｄ）であり、商用系統７に電力を供給する発電所の発電効率がｅｐであるとすると、上記最適発電出力は、下記式（９）のＦ（Ｄ）が最小となる発電出力：Ｄのことである。

Ｆ（Ｄ）＝［Ｍａｘ（Ｌ−Ｄ、０）／ｅｐ＋Ｄ／ｅ（Ｄ）］……………（９）

つまり、上記式（９）の第１項は、不足電力：（Ｌ−Ｄ）を買電で賄うときの一次エネルギ消費量を表し、第２項は、燃料電池１を発電出力：Ｄにて運転させたときの一次エネルギ消費量を表している。燃料電池１は発電出力に応じて発電効率：ｅ（Ｄ）が変化するので、燃料電池１の発電出力が変化すると、Ｆ（Ｄ）の値も変化する。従って、Ｆ（Ｄ）の値が最小となる発電出力：Ｄで燃料電池１を運転させれば、実際の電力負荷に対する燃料電池１の出力電力の過不足を抑制しながら、電力供給についてのエネルギー効率を最も高くするように燃料電池１を運転することが可能となる。
そして、設定タイミングで定期的に上記Ｆ（Ｄ）が最小となる最適発電出力：Ｄを導出し、その発電出力：Ｄで燃料電池１を運転させればよい。

上記の第１実施形態において、前記予備運転処理として、前記電力負荷追従運転処理に代えて前記発電メリット優先運転処理を実行するように構成した場合のフローチャートを、図３２に示す。
つまり、前記設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）と運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）とを比較して（ステップＡ１）、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が運転停止用判断基準値Ｋａ（Ｍ）よりも高いときは、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）と予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）とを比較して（ステップＡ３）、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）以上のときは、前記予備運転処理として発電メリット優先運転処理を実行して（ステップ３００）、リターンし、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が予備運転処理用判断基準値Ｋｂ（Ｍ）よりも低いときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行することになる。

又、上記の第２実施形態において、前記予備運転処理として、前記電力負荷追従運転処理に代えて前記発電メリット優先運転処理を実行するように構成した場合のフローチャートを、図３３に示す。
つまり、前記設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）と下限許容値Ｍ×Ｔａとを比較して（ステップＢ１）、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のときは、前記予備運転処理として発電メリット優先運転処理を実行して（ステップ３００）、リターンし、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａよりも大きいときは、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）と上限許容値Ｍ×Ｔｂとを比較して（ステップＢ２）、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂ以上のときは、前記予備運転処理として発電メリット優先運転処理を実行して（ステップ３００）、リターンし、設定確率発生範囲の上限値（Ｍ＋３σ）が上限許容値Ｍ×Ｔｂよりも小さいときは、負荷賄い条件運転処理を実行することになる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 図３４に示すように、上記の第２実施形態において、運転状態選択制御を、第３実施形態と同様の運転状態選択制御、即ち、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別して、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があると判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、予備運転処理を実行する形態のものに変更しても良い。
即ち、ステップＤ１において、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別し、エネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、予備運転処理として例えば電力負荷追従運転処理を実行して（ステップ１３）、リターンし、エネルギー消費に規則性があると判別したときは、負荷賄い条件運転処理を実行する。

又、図３４に示す別実施形態において、運転状態選択制御における前記規則性判別処理は、第３実施形態の規則性判別処理以外に、第４ないし第１１実施形態のいずれかの規則性判別処理を適用することが可能である。

（ロ） 上記の第１実施形態において、図５に示すフローチャートにおけるステップＡ３を省略して、前記設定確率発生範囲の下限値が前記運転停止用判断基準値よりも大きいときは、無条件に負荷賄い条件運転処理を実行するように構成しても良い。

（ハ） 上記の第２実施形態において、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のときは、予備運転処理としての電力負荷追従運転処理を実行するように構成したが、設定確率発生範囲の下限値（Ｍ−３σ）が下限許容値Ｍ×Ｔａ以下のときは、燃料電池１を停止させるように構成しても良い。
この場合、下限許容値Ｍ×Ｔａが運転停止用判断基準値に相当し、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲、即ち、設定確率発生範囲の下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、燃料電池１を停止させるように構成されることになる。

（ニ） 上記の第３実施形態において、運転状態選択制御を、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲、即ち、設定確率発生範囲の下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、燃料電池１を停止させる形態に変更しても良い。

（ホ） 上記の第１ないし第７の各実施形態において、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性（例えば、曜日）に関連付けて設定周期（例えば、１日）毎に管理するように構成して、運転状態選択制御においては、管理データのうち、運転日と同曜日のデータを用いるように構成しても良い。

（ヘ） 上記の第７実施形態において、設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するための判別指標として、設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、燃料電池１の定格出力電力以下のものの合計量のバラツキを適用したが、設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、燃料電池１の最大出力電力（例えば１ｋＷ））以下のものの合計量のバラツキを適用しても良い。

（ト） 上記の第１及び第２の各実施形態において、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲、即ち、前記設定確率発生範囲は、変更設定可能であり、例えば、下限値を（Ｍ−２σ）、上限値を（Ｍ＋２σ）とする範囲に設定しても良い。この場合、設定確率発生範囲は、約９５％の確率で発生する可能性のある範囲である。
又、上記の第３ないし第７の各実施形態において、規則性判別用分布範囲は、変更設定可能であり、例えば、下限値を（Ｍ−２σ）、上限値を（Ｍ＋２σ）とする範囲に設定しても良い。

（チ） 上記の第３ないし第１３の各実施形態において、規則性判別処理では、前記設定周期の給湯熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の暖房熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の電力負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、前記熱電併給装置の定格出力電力以下又は最大出力電力以下のものの合計量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が前記予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度、及び、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が前記予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度のうちのいずれか一つを判別指標とする場合について例示したが、いずれか二つ以上を判別指標とするように構成しても良い。

（リ） 上記の第１実施形態、第２実施形態、及び、図３４に示す別実施形態の各実施形態においては、運転制御部５を、前記熱不足状態及び前記熱余り状態の両方を予測するように構成する場合について例示したが、いずれか一方のみを予測するように構成しても良い。
そして、熱不足状態を予測するように構成する場合は、前記負荷賄い用運転条件を、熱不足状態を予測しないときは、電力負荷追従運転処理を行い、熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に燃料電池１の出力を調整する出力上昇運転を行う条件に設定する。この場合、図５、図１４及び図３４の夫々において、ステップ１１，１００を省略することになる。
又、熱余り状態を予測するように構成する場合は、前記負荷賄い用運転条件を、熱余り状態を予測しないときは、電力負荷追従運転処理を行い、熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に燃料電池１の出力を調整する出力下降運転を行う条件に設定する。この場合、図５、図１４及び図３４の夫々において、ステップ１２，２００を省略することになる。

（ヌ） 前記給湯熱負荷として、湯張り用の給湯熱負荷と一般用の給湯熱負荷とを各別に管理して、運転状態選択制御において給湯熱負荷データを用いる場合、湯張り用の給湯熱負荷と一般用の給湯熱負荷とのいずれか一方を用いるように構成しても良い。

（ル） 単位時間、設定周期及び設定期間夫々の設定例は、上記の実施形態において示した例に限定されるものではない。例えば、単位時間を３０分、２時間等に設定することができる。又、設定周期は、１２時間、２日間、１週間等に設定することができる。又、設定期間は、１週間、２週間、３週間、２ヶ月間、３ヶ月間等に設定することができる。

（ヲ） 時間属性の具体例としては、曜日に限定されるものではなく、例えば、平日と休日等を用いることができる。

（ワ） 前記予備運転処理の具体例としては、上記の各実施形態において例示した電力負荷追従運転処理及び発電メリット優先運転処理に限定されるものでない。
例えば、燃料電池１の発電出力をその定格出力よりも低い予備運転用設定出力（例えば、定格出力の２５％）に維持する一定出力運転を連続して行う運転処理、あるいは、その一定出力運転を断続的に行う運転処理を採用することができる。

（カ） 熱電併給装置として、上記の実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。

第１実施形態にかかるコージェネレーションシステムの概略構成図 第１実施形態にかかるコージェネレーションシステムの制御ブロック図 電力負荷追従運転処理を説明する図 予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを示す図 第１実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第１実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第１実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図 予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図 予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図 予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図 予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図 省エネルギー率ｙと給湯熱負荷ｘとの関係を示す図 第２実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第３実施形態にかかるコージェネレーションシステムの制御ブロック図 第３実施形態にかかるコージェネレーションシステムの制御ブロック図 予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データを示す図 第１番目の予測給湯熱負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図 第２番目の予測給湯熱負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図 仮運転スケジュールに沿って仮運転させたときの仮運転予測有効貯湯熱量、仮運転エネルギー削減比率などを説明するための図 第３実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第３実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第３実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第３実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを説明する図 最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキを説明する図 設定周期の暖房熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを説明する図 設定周期の電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキを説明する図 設定周期の定格出力以下電力負荷総量についての設定周期毎のバラツキを説明する図 曜日別の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキを説明する図 曜日別の最大給湯熱負荷発生時刻についての設定周期毎のバラツキを説明する図 第１４実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 第１４実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図 別実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図

符号の説明

１ 熱電併給装置
２ 貯湯タンク
４ 貯湯手段
５ 運転制御手段

Claims (9)

1. 電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
   その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
   前記運転制御手段が、前記過去の時系列的な熱負荷データ又は前記過去の時系列的な電力負荷データに関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別する規則性判別処理を実行して、前記エネルギー消費に規則性があると判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記エネルギー消費に規則性が無いと判別したときは、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
2. 前記運転制御手段が、
   前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷又は暖房熱負荷を管理するように構成されて、
   前記規則性判別処理において、前記設定周期の給湯熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の給湯熱負荷のうちの最大値についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期のうちで、単位時間毎の給湯熱負荷が最大となる時間帯についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の暖房熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期の電力負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期における単位時間毎の電力負荷のうちの、前記熱電併給装置の定格出力電力以下又は最大出力電力以下のものの合計量についての前記設定周期毎のバラツキ、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの省エネルギー率が前記予備運転処理を実行したときの省エネルギー率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー効率が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー効率よりも低くなる頻度、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときのエネルギー削減量が前記予備運転処理を実行したときのエネルギー削減量よりも小さくなる頻度、又は、前記設定周期について前記負荷賄い条件運転処理を実行したときの経済性が前記予備運転処理を実行したときの経済性よりも悪くなる頻度を判別指標として、前記設定周期毎のエネルギー消費に規則性があるか否かを判別するように構成されている請求項１記載のコージェネレーションシステム。
3. 電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
   その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
   前記運転制御手段が、
   前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
   前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての前記設定周期毎のバラツキが小さいときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記バラツキが大きいときには、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
4. 前記予備運転処理が、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
5. 前記予備運転処理が、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記熱電併給装置の仮発電出力との差から求められる不足電力を買電によって賄ったときの一次エネルギー消費量、及び、前記仮発電出力を前記熱電併給装置にて賄ったときの一次エネルギー消費量の和が最小となるような発電出力にて前記熱電併給装置を運転する発電メリット優先運転処理である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
6. 電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
   その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
   前記運転制御手段が、
   前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
   前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の前記設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、前記下限値が前記運転停止用判断基準値よりも高いときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、前記熱電併給装置を停止させるように構成されているコージェネレーションシステム。
7. 前記設定周期として、設定繰り返し期間毎に夫々存在する複数の時間属性の設定周期があり、
   前記運転制御手段が、前記データ管理処理において、前記過去の時系列的な熱負荷データ及び前記過去の時系列的な電力負荷データを前記時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
8. 前記運転制御手段は、前記時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転することにより、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、又は、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成され、
   前記負荷賄い用運転条件が、前記熱不足状態又は前記熱余り状態のいずれも予測しないときは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理を行い、前記熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力上昇運転を行う、又は、前記熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力下降運転を行う条件である請求項１〜７のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
9. 前記運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量、及び、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、並びに、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率を演算するように構成され、
   前記負荷賄い用運転条件が、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記熱電併給装置を最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する条件である請求項１〜７のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。

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