JP2006125702A - Cogeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and an operation control means that controls the operation of the combined heat and power device. And co-generation system.
かかるコージェネレーションシステムでは、エンジン駆動発電機や燃料電池等の熱電併給装置を備えて、熱電併給装置の発電電力を電気機器等の電力消費部に供給すると共に、熱電併給装置の発生熱を、例えばその熱により加熱した湯水として一旦貯湯槽に貯えて、給湯部や暖房機器等の熱消費部に供給するように構成される。
そして、このようなコージェネレーションシステムを各家庭等に設けることで、その家庭で消費される電力の少なくとも一部を熱電併給装置の発電電力で補うことができるので、商用電源からの受電電力を少なくすることができる上に、そのときの発生熱を湯水として利用することができるため、省エネルギ性及び経済性の点で有効である。
In such a cogeneration system, a combined heat and power supply device such as an engine-driven generator or a fuel cell is provided, and the generated power of the combined heat and power supply device is supplied to a power consuming unit such as an electric device, and the generated heat of the combined heat and power device is, for example, The hot water heated by the heat is temporarily stored in a hot water storage tank and supplied to a heat consuming unit such as a hot water supply unit or a heating device.
And by providing such a cogeneration system in each home, etc., at least part of the power consumed in that home can be supplemented with the power generated by the combined heat and power supply device, so that the power received from the commercial power source is reduced. Moreover, since the heat generated at that time can be used as hot water, it is effective in terms of energy saving and economical efficiency.
このようなコージェネレーションシステムでは、例えば、運転制御手段により、10分〜1時間等の比較的短い出力調整周期で、熱電併給装置の出力を、電力消費部における電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を実行するように構成される場合がある。
そして、このような電主運転制御を実行する場合において、出力調整周期毎に、その出力調整周期内の予測電力負荷及び予測熱負荷を用いて省エネルギ性の向上を目的としたシミュレーションを実行し、そのシミュレーション結果から、熱電併給装置を起動してその出力を電主出力に設定するか、熱電併給装置を停止するかを判断するように構成されたコージェネレーションシステムが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
即ち、この特許文献1に記載のコージェネレーションシステムは、上記出力調整周期毎の省エネルギ性が向上するように、熱電併給装置を断続的に稼動させるものであるといえる。
In such a cogeneration system, for example, an electric main that follows the output of the combined heat and power system with respect to the power load in the power consumption unit with a relatively short output adjustment period such as 10 minutes to 1 hour by the operation control means. There is a case where the main operation control set to the output is executed.
When executing such main operation control, a simulation for improving energy saving is executed for each output adjustment cycle using the predicted power load and predicted heat load within the output adjustment cycle. From the simulation results, a cogeneration system is known that is configured to determine whether to start the combined heat and power unit and set the output to the main output or to stop the combined heat and power unit (for example, (See Patent Document 1).
That is, it can be said that the cogeneration system described in
熱電併給装置として燃料電池を採用したコージェネレーションシステムでは、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を抑制するために、運転制御手段によりその熱電併給装置を連続的に稼動させるように構成する場合がある。
しかし、上記のように熱電併給装置を連続的に稼動させた場合には、熱電併給装置の発生熱が熱負荷に対して過剰なものとなってしまう場合がある。
In a cogeneration system that employs a fuel cell as a combined heat and power unit, in order to suppress energy loss and cell deterioration associated with starting and stopping, the operation control unit is configured to continuously operate the combined heat and power unit. There is.
However, when the cogeneration device is continuously operated as described above, the heat generated by the cogeneration device may be excessive with respect to the heat load.
そこで、運転制御手段が、季節毎等の判定時点において、月日や温度センサで測定した気温や市水温度により寒冷期か温暖期かを判断し、寒冷期であると判断した場合には、熱電併給装置を連続的に稼動させて、上記のような起動や停止に伴う問題を抑制し、一方、温暖期であると判断した場合には、熱電併給装置の断続的に稼動させて、過剰な熱余り状態を抑制するように構成されたコージェネレーションシステムが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。 Therefore, when the operation control means determines whether it is a cold period or a warm period based on the temperature or city water temperature measured by the date or temperature sensor at the time of determination such as every season, and if it is determined that it is a cold period, Operate the combined heat and power unit continuously to suppress the problems associated with starting and stopping as described above. On the other hand, if it is determined that it is in the warm season, the combined heat and power unit is operated intermittently. A cogeneration system configured to suppress an excessive heat surplus state is known (see, for example, Patent Document 2).
上記特許文献1に記載のコージェネレーションシステムは、次の出力調整周期よりも後の電力負荷や熱負荷とは関係なく、熱電併給装置を起動してその出力を電主出力に設定するか、熱電併給装置を停止するかを判断するように構成されている。よって、例えば、出力調整周期よりも後の熱負荷が比較的大きいにも拘わらず、その出力調整周期において熱電併給装置が停止されてしまい、結果、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を適切に抑制することができない上に、比較的大きい熱負荷に対して十分な分の湯水を貯湯槽に貯えておくことができない所謂熱不足状態が発生してしまう場合がある。逆に、出力調整周期よりも後の熱負荷が比較的小さいのにも拘わらず、その出力調整周期において熱電併給装置が起動されてしまい、結果、比較的小さい熱負荷に対して過剰な湯水を貯湯槽に貯えてしまう所謂熱余り状態が発生してしまう場合がある。
The cogeneration system described in
即ち、上記特許文献1のコージェネレーションシステムでは、比較的短い出力調整周期毎に、電力負荷や熱負荷に基づいて熱電併給装置の運転形態を変更するので、その電力負荷や熱負荷が一時的に特異なものとなった場合に、それに従って運転形態を変更してしまい、出力調整周期よりも長い期間では、起動や停止に伴うエネルギ損失及びセルの劣化や、熱不足状態や熱余り状態による省エネルギ性の悪化等の問題を、適切に抑制できない場合があった。
That is, in the cogeneration system of the above-mentioned
また、特許文献2に記載のコージェネレーションシステムでも、寒冷期か温暖期かを判断して、その期間において、熱電併給装置を連続的に稼動させるか断続的に稼動させるかを判断するように構成されている。よって、例えば、熱負荷が比較的小さいにも拘わらず寒冷期において熱電併給装置を連続的に稼動させてしまい、結果、熱余り状態が発生する場合がある。逆に、熱負荷が比較的大きいのにも拘わらず、温暖期において熱電併給装置を断続的に稼動させてしまい、結果、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を適切に抑制することができない上に、熱不足状態が発生してしまう場合がある。
Further, the cogeneration system described in
即ち、上記特許文献2のコージェネレーションシステムでは、電力負荷や熱負荷によらず、上記寒冷期か温暖期かにより、熱電併給装置の稼動形態を選択していたので、電力負荷や熱負荷の状態によっては、起動や停止に伴うエネルギ損失及びセルの劣化や、熱不足状態や熱余り状態による省エネルギ性の悪化を、適切に抑制できない場合があった。
That is, in the cogeneration system of the above-mentioned
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電併給装置の稼動形態を適切な時点で選択して、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化、及び、熱不足や熱余りによる省エネルギ性の悪化等の問題を、適切に抑制することができるコージェネレーションシステムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. The purpose of the present invention is to select an operation mode of the combined heat and power supply device at an appropriate time, and to reduce energy loss and cell deterioration due to startup and shutdown, and heat. The object is to provide a cogeneration system capable of appropriately suppressing problems such as lack of energy and deterioration of energy saving due to excess heat.
上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムは、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムであって、その第1特徴構成は、前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の出力を調整する周期である出力調整周期よりも長い判定対象期間の開始時点である判定時点において、互いに前記熱電併給装置の稼動形態が異なる複数の稼動モードから、前記熱電併給装置を運転すると仮定したときの予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量が優れた方の稼動モードを選択する稼動モード選択処理を実行し、前記選択した一の稼動モードで前記熱電併給装置を稼動させるように構成されている点にある。 A cogeneration system according to the present invention for achieving the above object includes a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, The cogeneration system is provided with an operation control means for controlling the operation of the cogeneration device, and the first characteristic configuration is a cycle in which the operation control means adjusts the output of the cogeneration device. Predicted power load and prediction when it is assumed that the combined heat and power unit is operated from a plurality of operation modes having different operation modes of the combined heat and power unit at a determination point that is a start point of a determination target period longer than the output adjustment period Execute the operation mode selection process to select the operation mode with the better predicted energy reduction amount, which is the energy reduction amount for thermal load, In one operating mode serial selected in that it is configured to operate the cogeneration device.
上記第1特徴構成によれば、上記運転制御手段により、熱電併給装置の出力が調整される出力調整周期(例えば数分〜1時間)よりも長い判定対象期間(例えば24時間)において、上記複数の稼動モードのうち上記予測エネルギ削減量が優れた方の稼動モードで、熱電併給装置を稼動することができるので、その判定時点からの判定対象期間における各出力調整周期において、電力負荷や熱負荷が一時的に特異な状態になったとしても、判定時点に選択された稼動モードを維持して、その電力負荷や熱負荷の一時的な特異状態に従う稼動モードの変更により発生する問題、即ち、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化、及び、熱不足や熱余りによる省エネルギ性の悪化等を、適切に抑制することができる。 According to the first characteristic configuration, in the determination target period (for example, 24 hours) longer than the output adjustment cycle (for example, several minutes to 1 hour) in which the output of the combined heat and power supply apparatus is adjusted by the operation control unit, Since the combined heat and power supply device can be operated in the operation mode with the above-mentioned predicted energy reduction amount which is superior among the operation modes, the power load and the heat load in each output adjustment period in the determination target period from the determination time point Even if it temporarily becomes a singular state, the problem that occurs due to maintaining the operation mode selected at the time of determination and changing the operation mode according to the temporary singular state of the power load or heat load, that is, It is possible to appropriately suppress energy loss and cell deterioration due to start and stop, and deterioration of energy saving due to heat shortage and excess heat.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第2特徴構成は、前記複数の稼動モードが、前記判定時点からの判定対象期間において前記熱電併給装置を連続的に稼動させる連続稼動モードと、前記判定対象期間において前記熱電併給装置を断続的に稼動させる断続稼動モードとを含む点にある。 In the second characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention, the plurality of operation modes include a continuous operation mode in which the cogeneration device is continuously operated in the determination target period from the determination time point, and the determination target period. And an intermittent operation mode in which the cogeneration apparatus is operated intermittently.
上記第2特徴構成によれば、上記運転制御手段により、判定対象期間において、上記連続稼動モードと上記断続稼動モードとのうち上記予測エネルギ削減量が優れた方の稼動モードで、熱電併給装置を稼動することができるので、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化と、熱不足状態や熱余り状態による省エネルギ性の悪化との両方を、適切に抑制することができる。 According to the second characteristic configuration, in the operation mode in which the predicted energy reduction amount is superior between the continuous operation mode and the intermittent operation mode in the determination target period, the cogeneration device is operated by the operation control unit. Since it can operate | move, both the energy loss and deterioration of a cell accompanying starting and a stop, and the deterioration of the energy saving property by a heat shortage state or a heat surplus state can be suppressed appropriately.
即ち、判定対象期間において連続稼動モードで熱電併給装置を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量が断続稼動モードで運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量よりも小さい場合には、運転制御手段は、断続稼動モードを選択して判定対象期間において熱電併給装置を断続的に稼動させることで、熱余り状態を抑制して、省エネルギ性の向上を図ることができる。一方、判定対象期間において連続稼動モードで熱電併給装置を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量が断続稼動モードで運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量よりも大きい場合には、運転制御手段は、連続稼動モードを選択して判定対象期間において熱電併給装置を連続的に稼動させることで、熱不足状態を抑制して高い省エネルギ性を確保しながら、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を適切に抑制することができる。 That is, when the predicted energy reduction amount when it is assumed that the cogeneration device is operated in the continuous operation mode in the determination target period is smaller than the predicted energy reduction amount when it is assumed that the operation is performed in the intermittent operation mode, the operation control means By selecting the intermittent operation mode and intermittently operating the combined heat and power supply device during the determination target period, it is possible to suppress the excess heat state and improve energy saving. On the other hand, when the predicted energy reduction amount when it is assumed that the cogeneration device is operated in the continuous operation mode in the determination target period is larger than the predicted energy reduction amount when it is assumed that the operation is performed in the intermittent operation mode, the operation control means By selecting the continuous operation mode and continuously operating the combined heat and power unit during the determination target period, while suppressing the heat shortage state and ensuring high energy saving, the energy loss and cell Deterioration can be appropriately suppressed.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第3特徴構成は、前記断続稼動モードが、前記判定対象期間において前記予測エネルギ削減量が最大となるように、前記熱電併給装置の稼動時間帯を設定する稼動モードである点にある。 A third characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention is an operation mode in which the intermittent operation mode sets an operation time zone of the cogeneration device so that the predicted energy reduction amount is maximized in the determination target period. In that point.
上記第3特徴構成によれば、判定対象期間における稼動モードとして断続稼動モードが選択された場合において、上記予測エネルギ削減量が最大となる稼動時間帯において熱電併給装置を稼動させる形態で、熱電併給装置を断続的に稼動させ、省エネルギ性の一層の向上を図ることができる。 According to the third characteristic configuration, in the case where the intermittent operation mode is selected as the operation mode in the determination target period, the combined heat and power supply is operated in the operation time period in which the predicted energy reduction amount is maximum. The apparatus can be operated intermittently to further improve energy saving.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第4特徴構成は、前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の稼動時に、前記出力調整周期で、前記熱電併給装置の出力を電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を実行する点にある。 According to a fourth characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention, the operation control unit is configured to follow the output of the cogeneration device with respect to the power load at the output adjustment period when the cogeneration device is in operation. The main operation control is set to output.
上記第4特徴構成によれば、上記運転制御手段が熱電併給装置の稼動時に上記電主運転制御を実行することで、熱電併給装置の発電電力を電力負荷に合った適切なものとして、商用電源からの受電電力及び発電出力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力をできるだけ少なくして、省エネルギ性の一層の向上を図ることができる。 According to the fourth characteristic configuration, the operation control means executes the main operation control when the cogeneration device is operating, so that the generated power of the cogeneration device is appropriate for the power load, and the commercial power supply The surplus power, which is the surplus power with respect to the received power and the power load of the power generation output, can be reduced as much as possible to further improve the energy saving.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第5特徴構成は、前記判定対象期間が24時間である点にある。 A fifth characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention is that the determination target period is 24 hours.
上記第5特徴構成によれば、電力及び熱の消費パターンが利用者の生活パターンに合わせて24時間周期である程度規則性を持つことから、判定対象期間を24時間とすることで、その24時間周期で予測電力負荷及び予測熱負荷を比較的正確に予測して、予測エネルギ削減量が優れた稼動モードを適切に選択することができる。 According to the fifth characteristic configuration, the consumption pattern of power and heat has a certain degree of regularity in a cycle of 24 hours according to the life pattern of the user. The predicted power load and the predicted heat load can be predicted relatively accurately in a cycle, and an operation mode with an excellent predicted energy reduction amount can be appropriately selected.
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。
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、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池1と、その燃料電池1が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽2への貯湯及び熱消費端末3への熱媒供給を行う貯湯ユニット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。
A cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the cogeneration system recovers the
前記燃料電池1は、その出力を調整可能に構成され、その燃料電池1の電力の出力側には、系統連系用のインバータ6が設けられ、そのインバータ6は、燃料電池1の発電電力を商用電源7から受電する受電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。
前記商用電源7は、例えば、単相3線式100/200Vであり、受電電力供給ライン8を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷9に電気的に接続されている。
また、インバータ6は、発電電力供給ライン10を介して受電電力供給ライン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及び発電電力供給ライン10を介して電力負荷9に供給するように構成されている。
The
The
The
前記受電電力供給ライン8には、電力負荷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、受電電力供給ライン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から受電電力供給ライン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。
The received
The electric power supplied from the
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。
尚、電気ヒータ12の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ12のON/OFFを切り換える構成以外に、その電気ヒータ12の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
The
The
The configuration for adjusting the power consumption of the
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槽2、湯水循環路16を通して貯湯槽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を通して熱媒を熱消費端末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の燃焼により貯湯槽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。
The hot water storage unit 4 supplies hot water for hot water through a
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、貯湯槽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、貯湯槽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。
The hot
Then, by switching the three-
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が発生す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、補助加熱手段M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。
The hot water
In the heat
The auxiliary heating means M includes a
Further, the heat
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。
The cooling
The
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。
前記熱消費端末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。
In the heat exchanger for
The said
また、貯湯槽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負荷計測手段31が設けられ、熱消費端末3での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段32も設けられている。
Further, a hot water supply load measuring means 31 for measuring the hot water supply heat load when supplying hot water taken out from the
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共に、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、貯湯槽2内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末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。
The
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槽2から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯槽2から取り出した湯水を補助加熱手段Mにて加熱したり、貯湯槽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、貯湯槽2では、貯湯槽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。
By the way, when hot water is supplied, the hot water taken out from the
Therefore, in the
先ず、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。
前記運転制御部5は、燃料電池1の稼動時に燃料電池1の出力を、現在要求されている現電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を実行する。
First, the operation control of the
The
詳しくは、運転制御部5は、上記電流運転制御において、5分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、上記現電力負荷を求め、最小出力(例えば250W)から最大出力(例えば1000W)の範囲内で、図3(a)に示すように連続的に、又は、図3(b)に示すように段階的に、上記現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池1の出力をその決定した電主出力に設定する。
尚、上記最小出力は、許容範囲内で0W又はそれに近い極めて小さい出力に設定しても構わない。
Specifically, the
The minimum output may be set to 0 W or an extremely small output close to it within an allowable range.
尚、上記現電力負荷は、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求められ、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期における電力負荷の平均値として求められる。
The current power load is obtained based on the measured value of the power load measuring means 11 and the output value of the
また、燃料電池1の出力として設定される電主出力は、現電力負荷に対して少なくとも所定の余裕分小さく設定されている。
Further, the main output set as the output of the
運転制御部5は、所定の判定時点において、所定の稼動モード選択処理を実行して、所定の連続稼動モードと断続稼動モードとから選択した一の稼動モードで、燃料電池1を稼動させるように構成されている。
The
上記連続稼動モードは、判定時点からの上述した出力調整周期よりも長い24時間等の判定対象期間において、燃料電池1を連続的に稼動させる稼動モードである。
即ち、運転制御部5は、連続稼動モードが選択された判定対象期間においては、燃料電池1を停止することなく連続的に稼動させ、その稼動時に上述した電主運転制御を実行する。
The continuous operation mode is an operation mode in which the
That is, the
一方、上記断続稼動モードは、判定対象期間において、燃料電池1を断続的に稼動させる稼動モードである。
即ち、運転制御部5は、断続稼動モードが選択された判定対象期間においては、燃料電池1の起動及び停止を行って断続的に稼動させ、その稼動時に上述した電主運転制御を実行する。
On the other hand, the intermittent operation mode is an operation mode in which the
That is, the
更に、運転制御部5は、ある燃料電池1の運転パターンに対して、予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されており、その予測エネルギ削減量の演算方法について、説明を加える。
Furthermore, the
運転制御部5は、先ず、時系列的な過去の電力負荷及び熱負荷に基づいて、図4に示すような、判定時点以降の時系列的な予測電力負荷及び予測熱負荷を予測するように構成されている。
First, the
次に、運転制御部5は、予め設定された仮運転パターンにおける稼動時間帯において燃料電池1を稼動させる形態で上記予測電力負荷に対して電主運転制御を実行すると仮定して、燃料電池1の時系列的な予測発電電力及び予測発生熱を演算する。
Next, it is assumed that the
そして、運転制御部5は、下記の[数1]に示すように、燃料電池1を稼動しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池1を上記仮運転パターンで稼動させた場合のエネルギ消費量の削減量を、上記予測エネルギ削減量として演算することができる。
Then, as shown in the following [Equation 1], the
[数1]
予測エネルギ削減量P=燃料電池1を稼動しない場合のエネルギ消費量E1−燃料電池1を稼動した場合のエネルギ消費量E2
[Equation 1]
Predicted energy reduction amount P = energy consumption amount E2 when the
尚、上記燃料電池1を稼動しない場合のエネルギ消費量E1は、下記の[数2]に示すように、上記予測電力負荷の全てを商用電源7からの受電電力で補う場合の商用電源7におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷の全てを補助加熱手段Mの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
It should be noted that the energy consumption E1 when the
[数2]
E1=予測電力負荷/商用電源7の発電効率+予測熱負荷/補助加熱手段Mの発熱効率
[Equation 2]
E1 = predicted power load / power generation efficiency of
一方、燃料電池1を稼動した場合のエネルギ消費量E2は、下記の[数3]に示すように、上記予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池1の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池1におけるエネルギ消費量(燃料消費量)と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源7からの受電電力で補う場合の商用電源7におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷から予測発生熱を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱手段Mの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
On the other hand, the energy consumption E2 when the
[数3]
E2=燃料電池1を稼動したときの燃料消費量+不足電力負荷/商用電源7の発電効率+不足熱負荷/補助加熱手段Mの発熱効率
[Equation 3]
E2 = fuel consumption when the
また、上記燃料電池1を稼動した場合のエネルギ消費量E2を求める場合には、それに燃料電池1の起動時のエネルギロスや想定される待機時間等を加えることが望ましい。
Further, when obtaining the energy consumption E2 when the
上記のような燃料電池1を稼動した場合のエネルギ消費量E2を求める際の実施例について説明を加える。
An embodiment for obtaining the energy consumption E2 when the
図5(a)に示すように、午前0時の判定時点から24時間の判定対象期間における1時間毎の夫々の時間において、予測電力負荷(a)及び予測熱負荷(m)を求め、稼動時間帯を設定した仮運転パターンにおいて設定される稼動時間帯において設定される燃料電池1の電主出力(b)を、その予測電力負荷(a)に対して追従する形態で求める。
尚、この際に、予測電力負荷が燃料電池1の最小出力以下である場合には、電主出力(b)はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量(i)として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池1の最大出力以上である場合には、電主出力(b)はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量(c)として求められる。
As shown in FIG. 5 (a), the predicted power load (a) and the predicted heat load (m) are obtained for each hour in the determination target period of 24 hours from the determination time at midnight, and the operation is performed. The main output (b) of the
At this time, if the predicted power load is less than or equal to the minimum output of the
夫々の時間において、電主出力(b)と燃料電池1の発電効率(e)から、燃料電池1の一次エネルギ消費量である燃料消費量(g)を求めると共に、その燃料消費量(g)と燃料電池1の発熱効率(f)から燃料電池1の発生熱量(d)を求める。
At each time, the fuel consumption (g), which is the primary energy consumption of the
更に、夫々の時間において、貯湯槽2の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量(d)から排熱ロス(h)を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量(i)から求めた電気ヒータ12の発生熱量を加えたものから、貯湯槽2において放熱される貯湯放熱量(l)と、予測熱負荷(m)として利用された予測利用熱量(n)と、を差し引いた分を、貯湯槽2に貯えられる貯湯熱量(k)として求め、更に、貯湯槽2の最大容量を超える分の熱量をラジエター19で放熱される余剰熱量(j)として求める。
Furthermore, in each time, within the range below the maximum capacity of the
そして、判定対象期間における上記燃料消費量(g)の合計と、不足電力量(c)の合計と、貯湯熱量(k)が予測利用熱量(n)よりも小さい場合にその差として求められる不足熱負荷の合計とを、上記[数3]に代入することにより、上記のような燃料電池1を稼動した場合のエネルギ消費量E2を求めることができる。
And the shortage calculated | required as the difference when the sum total of the said fuel consumption (g) in the determination object period, the sum of shortage electric energy (c), and hot water storage calorie | heat amount (k) are smaller than prediction use calorie | heat amount (n) By substituting the total heat load into the above [Equation 3], the energy consumption E2 when the
尚、上記燃料電池1の発生熱量(d)の合計と、余剰電力量(i)から求めた電気ヒータ12の発生熱量の合計との和が、燃料電池1の総発生熱量と認識することができ、更に、排熱ロス(h)と余剰熱量(j)と貯湯放熱量(l)の夫々の合計の和に好ましくは起動ロスとを加えたものが、燃料電池1の総熱ロスと認識することができる。そして、この総発熱量から総熱ロスを差し引いた熱量の全てを熱負荷として利用できた場合には、予測エネルギ削減量は最大となり、このような予測エネルギ削減量を最大とする利用熱量をピーク利用熱量と呼ぶ。
また、判定時点における貯湯熱量(k)即ち初期貯湯熱量を考慮するために、上記[数1]において、その初期貯量熱量を補助加熱手段Mの発生熱で補う場合のエネルギ消費量(初期貯湯熱量/補助加熱手段Mの発熱効率)を加算して予測エネルギ削減量を求めても構わない。また、この場合、上記のように求めたピーク利用熱量も、上記のような初期貯量熱量を補助加熱手段Mの発生熱で補う場合のエネルギ消費量が加算された値として求められる。
It should be noted that the sum of the total heat generation amount (d) of the
In addition, in order to consider the amount of stored hot water (k) at the time of determination, that is, the initial amount of stored hot water, in [Equation 1], the amount of energy consumed when the initial amount of stored heat is supplemented with the heat generated by the auxiliary heating means M (initial amount of stored hot water). The predicted energy reduction amount may be obtained by adding the heat amount / the heat generation efficiency of the auxiliary heating means M). In this case, the peak use heat amount obtained as described above is also obtained as a value obtained by adding the energy consumption amount when the initial stored heat amount as described above is supplemented with the heat generated by the auxiliary heating means M.
尚、時系列的な電力負荷、及び、時系列的な熱負荷は、運転制御部5により以下に示すように管理される。
即ち、運転制御部5は、例えば、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷として、単位時間あたりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実端末熱負荷の夫々を、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、端末熱負荷計測手段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、端末熱負荷計測手段32にて計測された値を記憶することにより、時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を1時間毎に管理するように構成されている。
また、運転制御部5は、実際の使用状況に応じて時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を更新する場合には、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、端末熱負荷計測手段32にて計測された値と、既に記憶されている値とを所定の割合で足し合わせ、その足し合わせた値を記憶するように構成されている。
The time series power load and the time series heat load are managed by the
That is, the
And the
In addition, when the
運転制御部5は、図6のフロー図に示すように、午前0時等の判定時点であるか否かを判定し(ステップ#11)、判定時点になると、後述する稼動モード選択処理(ステップ#12〜ステップ#15)を実行する。
詳しくは、この稼動モード選択処理においては、先ず、連続稼動モードによって燃料電池1を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Pcと、断続稼動モードによって燃料電池1を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Piとを演算し(ステップ#12)、夫々の予測エネルギ削減量Pc,Piのうちどちらの方が優れているか即ち大きいかを判定し(ステップ#13)、予測エネルギ削減量Pcの方が優れている場合には、連続稼動モードを選択し(ステップ#14)、予測エネルギ削減量Piの方が優れている場合には、断続稼動モードを選択する(ステップ#15)。
尚、夫々の予測エネルギ削減量Pc,Piが等しい場合には、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を抑制する目的で、連続稼動モードが選択される。
As shown in the flowchart of FIG. 6, the
Specifically, in this operation mode selection process, first, the predicted energy reduction amount Pc when it is assumed that the
When the respective predicted energy reduction amounts Pc and Pi are equal, the continuous operation mode is selected for the purpose of suppressing energy loss and cell deterioration due to start and stop.
そして、上記判定時点以降の判定対象期間においては、燃料電池1は、上記のように稼動モード選択処理で選択された稼動モードで稼動される。
即ち、断続稼動モードの方が連続稼動モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定時点における稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択され、それ以降の判定対象期間において燃料電池1が断続的に稼動されるので、熱余り状態が抑制され、省エネルギ性の向上が図られる。
一方、連続稼動モードの方が断続稼動モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定時点における稼動モード選択処理により連続稼動モードが選択され、それ以降の判定対象期間において燃料電池1が連続的に稼動されるので、熱不足状態が抑制されて高い省エネルギ性が確保されながら、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化が適切に抑制される。
In the determination target period after the determination time point, the
That is, when the predicted energy reduction amount is larger in the intermittent operation mode than in the continuous operation mode, the intermittent operation mode is selected by the operation mode selection process at the time of determination, and the
On the other hand, when the predicted energy reduction amount is larger in the continuous operation mode than in the intermittent operation mode, the continuous operation mode is selected by the operation mode selection process at the time of determination, and the
〔連続稼動モード〕
次に、連続稼動モードが選択された場合における運転制御部5による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
運転制御部5は、連続稼動モードにおいて、電主運転制御を実行することにより、熱負荷に対して燃料電池1の発生熱が余る熱余り状態が予測される場合に、燃料電池1の出力を現電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制運転を実行可能に構成されている。
更に、運転制御部5は、連続稼動モードにおいて、電主運転制御を実行することにより、熱負荷に対して燃料電池1の発生熱が不足する熱不足状態が予測される場合に、燃料電池1の出力を現電力負荷に追従した電主出力よりも大きい強制出力に設定する強制運転を実行可能に構成されている。
[Continuous operation mode]
Next, a detailed operation control method by the
In the continuous operation mode, the
Further, the
ちなみに、熱余り状態とは、例えば、貯湯槽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熱消費端末3で要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽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。
また、熱不足状態とは、例えば、貯湯槽2内に湯水が貯湯されておらず、補助加熱手段M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熱消費端末3で要求されている端末熱負荷を賄えない状態である。
Incidentally, the excess heat state means, for example, that hot water stored in the
Moreover, the heat shortage state means that, for example, hot water is not stored in the
次に、熱余り状態及び熱不足状態の予測について説明を加える。
前記運転制御部5は、判定対象期間における予測電力負荷及び予測熱負荷を求め、その予測電力負荷を補うように、連続的に電主運転制御を実行することを想定して、燃料電池1の発生熱が予測熱負荷に対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求め、逆に、燃料電池1の発生熱が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱不足状態が発生する時間帯を熱不足時間帯として求める。
尚、熱不足状態や熱余り状態を予測する構成については、例えば、補助加熱手段Mを作動した状態での給湯量やラジエター19における放熱量を積算し、その積算値が設定値以上となることにより、熱不足状態や熱余り状態を予測するなど、適宜変更が可能である。
Next, explanation will be given on the prediction of the excess heat state and the insufficient heat state.
The
In addition, about the structure which predicts a heat shortage state and a heat surplus state, for example, the hot water supply amount in the state which actuated the auxiliary heating means M and the heat radiation amount in the
上記抑制運転について説明を加えると、運転制御部5は、抑制運転を実行する場合において、熱余り状態が予測される熱余り時間帯よりも前の時間帯でその熱余り状態が解消できるように設定された抑制運転時間帯において、燃料電池1の出力を電主出力よりも小さい抑制出力に設定する。
When the suppression operation is described, when the suppression operation is performed, the
更に、上記抑制出力は、燃料電池1の出力を電主出力に設定したときの発電メリットよりも優れた発電メリットを発揮する出力のうちの上記電主出力以下の範囲内における最大出力に設定することが望ましい。
Further, the suppression output is set to the maximum output within the range below the main output among the outputs that exhibit the power generation merit superior to the power generation merit when the output of the
即ち、運転制御部5は、現電力負荷の全てを商用電源7からの受電電力で補う場合のエネルギ消費量から、現電力負荷の少なくとも一部を燃料電池1の発電電力で補う場合のエネルギ消費量を差し引いた分に相当する上記発電メリットを、燃料電池1の出力を電主出力及びそれ以下に設定した場合について演算し、その発電メリットが、燃料電池1の出力を電主出力に設定した場合よりも優れている出力のうちの最大出力を、上記抑制出力として設定する。
尚、上記発電メリットは、余剰電力の発生によるエネルギロスを差し引いた値とすることが望ましい。
That is, the
The power generation merit is desirably a value obtained by subtracting energy loss due to generation of surplus power.
尚、上記抑制出力は、燃料電池1の最小出力や、電主出力から所定の設定量小さい出力としても構わない。
Note that the suppression output may be a minimum output of the
上記強制運転について説明を加えると、運転制御部5は、強制運転を実行する場合において、熱不足状態が予測される熱不足時間帯よりも前の時間帯でその熱不足状態が解消できるように設定された強制運転時間帯において、燃料電池1の出力を電主出力よりも大きい強制出力に設定する。
When the forced operation is described, when the forced operation is performed, the
更に、上記強制出力は、燃料電池1の出力を電主出力に設定したときの発熱メリットよりも優れた発熱メリットを発揮する出力のうちの上記電主出力以上の範囲内における最小出力に設定することが望ましい。
Further, the forcible output is set to the minimum output within a range equal to or higher than the main output among the outputs exhibiting the heat generation merit superior to the heat generation merit when the output of the
即ち、運転制御部5は、現熱負荷の全てを補助加熱手段Mによる発生熱で補う場合のエネルギ消費量から、現熱負荷の少なくとも一部を燃料電池1の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を差し引いた分に相当する上記発熱メリットを、燃料電池1の出力を電主出力及びそれ以上に設定した場合について演算し、その発熱メリットが、燃料電池1の出力を電主出力に設定した場合よりも優れている出力のうちの最小出力を、上記強制出力として設定する。
尚、上記発熱メリットは、余剰熱の発生によるエネルギロスを差し引いた値とすることが望ましい。
That is, the
The heat generation merit is preferably a value obtained by subtracting the energy loss due to the generation of excess heat.
尚、上記強制出力は、燃料電池1の最大出力や、電主出力から所定の設定量大きい出力としても構わない。
The forced output may be a maximum output of the
また、上記抑制出力及び上記強制出力は、燃料電池1の出力を電主出力に設定したときの発電メリット及び発熱メリットの和である総合メリットよりも優れた総合発電メリットを発揮する出力として設定しても構わない。
In addition, the suppression output and the forced output are set as outputs that exhibit an overall power generation merit that is superior to the total merit that is the sum of the power generation merit and heat generation merit when the output of the
〔断続稼動モード〕
次に、断続稼動モードが選択された場合における運転制御部5による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
この断続稼動モードは、判定対象期間において上述した予測エネルギ削減量が最大となるように、燃料電池1の稼動時間帯を設定する稼動モードである。
そして、その断続稼動モードは、下記に示す第1断続稼動モードと第2断続稼動モードが含まれ、運転制御部5は、稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択された場合には、例えば予測エネルギ削減量が優れている方の断続稼動モードで、燃料電池1を稼動させる。
[Intermittent operation mode]
Next, a detailed operation control method by the
This intermittent operation mode is an operation mode in which the operation time zone of the
The intermittent operation mode includes a first intermittent operation mode and a second intermittent operation mode shown below, and the
(第1断続稼動モード)
第1断続稼動モードは、24時間等の判定対象期間において燃料電池1の稼動時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、判定対象期間における予測電力負荷と判定対象期間における予測熱負荷とに基づいて演算して、その予測エネルギ削減量が最大となるように、判定対象期間において燃料電池1の起動時間と停止時間を設定する断続稼動モードである。
(First intermittent operation mode)
In the first intermittent operation mode, the predicted energy reduction amount of each of a plurality of temporary operation patterns in which the operation time zone of the
即ち、運転制御部5は、第1断続稼動モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、判定対象期間において燃料電池1の起動時間と停止時間との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その起動時間から停止時間までの稼動時間帯において燃料電池1に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を、上述した[数1]〜[数3]等を用いて、演算する。
That is, when the first intermittent operation mode is selected, the
そして、その複数の仮運転パターンのうち、上記のように求めた予測エネルギ削減量が最も優れた即ち最大である仮運転パターンを、その判定対象期間における正式な運転パターンとして決定し、その運転パターンで定義される運転時間帯で燃料電池1を運転するように、判定時間帯における燃料電池1の起動時間と停止時間とを設定する。
Then, among the plurality of temporary operation patterns, the temporary operation pattern having the highest predicted energy reduction amount obtained as described above, that is, the maximum temporary operation pattern is determined as an official operation pattern in the determination target period, and the operation pattern The start time and the stop time of the
(第2断続稼動モード)
第2断続稼動モードは、24時間等の判定対象期間において燃料電池1の稼動時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、判定対象期間における予測電力負荷と、判定対象期間よりも長い48時間又は72時間等の熱負荷判定対象期間における予測熱負荷とに基づいて演算して、予測エネルギ削減量が最大となるように、判定対象期間において燃料電池1の起動時間と停止時間を設定する断続稼動モードである。
(Second intermittent operation mode)
In the second intermittent operation mode, the predicted energy reduction amount of each of the plurality of temporary operation patterns having different operation time zones of the
即ち、運転制御部5は、第2断続稼動モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、判定対象期間における燃料電池1の起動時間と停止時間との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その起動時間から停止時間までの稼動時間帯において燃料電池1に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を演算する。
That is, when the second intermittent operation mode is selected, the
尚、この第2断続稼動モードで演算される予測エネルギ削減量は、例えば、図5(b)の判定対象期間以降の熱利用状態に示すように、その判定対象期間以降含む熱負荷判定対象期間において貯湯熱量(k)が継続して予測熱負荷(m)として利用された場合を想定して、上述した[数1]〜[数3]等を用いて演算された判定対象期間の予測電力負荷と予測熱負荷とに基づいて演算した予測エネルギ削減量に対して、その判定対象期間以降における予測利用熱量(n)の合計から貯湯放熱量(l)の合計を差し引いた分の熱量を、補助加熱手段Mの発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値として、求めることができる。 Note that the predicted energy reduction amount calculated in the second intermittent operation mode is, for example, the thermal load determination target period including the determination target period and thereafter, as shown in the heat utilization state after the determination target period in FIG. Assuming that the amount of stored hot water (k) is continuously used as the predicted heat load (m), the predicted power of the determination target period calculated using [Equation 1] to [Equation 3] described above, etc. For the predicted energy reduction amount calculated based on the load and the predicted heat load, the amount of heat obtained by subtracting the sum of the hot water storage heat release amount (l) from the sum of the predicted use heat amount (n) after the determination target period, It can be obtained as a value obtained by adding the energy consumption when supplementing with the heat generated by the auxiliary heating means M.
尚、運転制御部5は、稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択された場合に、上記第1断続稼動モードと上記第2断続稼動モードとのうち、予測エネルギ削減量が優れた方の断続稼動モードを選択して、燃料電池1を断続的に稼動させるのであるが、例えば、上記第2断続稼動モードを優先的に選択したい場合に、上記第2断続稼動モードの予測エネルギ削減量が、第1断続稼動モードの予測エネルギ削減量から一定量差し引いた分よりも大きい場合に、第2断続稼動モードを選択するように構成しても構わない。
また、上記第1断続稼動モードの予測エネルギ削減量の方が優れている場合において、その予測エネルギ削減量が負である場合には、燃料電池1を稼動させることによるエネルギの削減効果がないとして、何れの稼動モードも選択せずに、次の判定対象期間において燃料電池1を停止させても構わない。
When the intermittent operation mode is selected by the operation mode selection process, the
Further, when the predicted energy reduction amount in the first intermittent operation mode is superior and the predicted energy reduction amount is negative, it is assumed that there is no energy reduction effect by operating the
尚、断続稼動モードとしては、予測エネルギ削減量が最大となるように判定対象期間において燃料電池1の起動時間と停止時間を設定する稼動モードとするのではなく、例えば、燃料電池1の発生熱により熱負荷の全てを賄うように燃料電池1の起動時間と停止時間とを設定する稼動モードや、一定の出力調整周期毎に、予測エネルギ削減量を再計算して、燃料電池1を起動するか停止するかを判定する形態の稼動モード等のように、別の断続稼動モードを採用しても構わない。
The intermittent operation mode is not an operation mode in which the start time and the stop time of the
また、断続稼動モードにおける上記燃料電池1の稼動時間帯は、判定対象期間において夫々1回のみではなく、複数回設定しても構わない。
Further, the operation time zone of the
上記実施形態では、運転制御部5は、燃料電池1の稼動時に電主運転制御を実行するように構成したが、別に、燃料電池1の稼動時に燃料電池1の出力を一定の定格出力に設定する定格運転制御を実行するように構成しても構わない。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、出力調整周期を5分、判定対象時間帯を24時間、熱負荷判定対象時間帯を48時間又は72時間とした例を示したが、それらをどのように設定するかについては適宜変更が可能である。 In the said embodiment, although the output adjustment period was 5 minutes, the determination object time slot | zone was set to 24 hours, and the heat load determination object time slot | zone was set to 48 hours or 72 hours, about how to set them, Changes can be made as appropriate.
上記実施形態では、貯湯槽2に加えて、熱消費端末3を設けて、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷としたコージェネレーションシステムを例示したが、熱消費端末3を設けずに、給湯熱負荷を熱負荷とするコージェネレーションシステムとしてもよい。
In the said embodiment, in addition to the
上記実施形態では、電気ヒータ12が燃料電池1の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ12にて貯湯槽2内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、熱電併給装置として、燃料電池1を例示したが、熱電併給装置として、例えば、ガスエンジンなどの内燃機関と発電装置とを組み合わせたものや、スターリングエンジンなどの外燃機関と発電装置とを組み合わせたものなどを適応することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、稼動モード選択処理において、複数の稼動モードとして連続稼動モードと断続稼動モードから予測エネルギ削減量が優れた稼動モードを選択したが、例えば、連続稼動モードを含まず、第1断続稼動モードと第2断続稼動モードとから、一の稼動モードを選択したり、抑制運転を禁止した連続稼動モードと、強制運転を禁止した連続稼動モードと、両運転を禁止した連続稼動モード等とから、一の稼動モードを選択するなど、別の組み合わせの複数の稼動モードから一の稼動モードを選択するように構成しても構わない。 In the above embodiment, in the operation mode selection process, an operation mode having an excellent predicted energy reduction amount is selected as the plurality of operation modes from the continuous operation mode and the intermittent operation mode. Select one operation mode from the operation mode and the second intermittent operation mode, continuous operation mode prohibiting restraint operation, continuous operation mode prohibiting forced operation, continuous operation mode prohibiting both operations, etc. Therefore, it may be configured to select one operation mode from a plurality of different operation modes such as selecting one operation mode.
本発明に係るコージェネレーションシステムは、例えば燃料電池を熱電併給装置として備え、熱電併給装置の稼動形態を適切な時点で選択して、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化、及び、熱不足や熱余りによる省エネルギ性の悪化等の問題を、適切に抑制するためのコージェネレーションシステムに適用可能である。 The cogeneration system according to the present invention includes, for example, a fuel cell as a combined heat and power supply device, selects an operation mode of the combined heat and power supply device at an appropriate time, energy loss or cell deterioration due to start and stop, and heat shortage It can be applied to a cogeneration system for appropriately suppressing problems such as deterioration of energy saving due to heat and excess heat.
1:燃料電池(熱電併給装置)
2:貯湯槽
5:運転制御部(運転制御手段)
1: Fuel cell (cogeneration device)
2: Hot water storage tank 5: Operation control unit (operation control means)
Claims (5)
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の出力を調整する周期である出力調整周期よりも長い判定対象期間の開始時点である判定時点において、互いに前記熱電併給装置の稼動形態が異なる複数の稼動モードから、前記熱電併給装置を運転すると仮定したときの予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量が優れた方の稼動モードを選択する稼動モード選択処理を実行し、前記選択した一の稼動モードで前記熱電併給装置を稼動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。 A cogeneration device that generates heat and electric power together, a hot water storage tank that collects the heat generated by the cogeneration device and stores it as hot water, and an operation control means that controls the operation of the cogeneration device are provided. Cogeneration system
The operation control means has a plurality of operation modes in which the operation forms of the cogeneration devices are different from each other at a determination point that is a start point of a determination target period that is longer than an output adjustment cycle that is a cycle for adjusting the output of the cogeneration device. From the above, the operation mode selection process for selecting the operation mode with the better predicted energy reduction amount, which is the amount of energy reduction for the predicted power load and the predicted heat load when it is assumed that the cogeneration apparatus is operated, A cogeneration system configured to operate the cogeneration apparatus in the selected one operation mode.
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