JP2006127967A - Cogeneration system and its operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置の発電電力及びその排熱を利用するコージェネレーションシステムの運転方法に関し、特に、電力需要および熱需要に対応し、かつ、不要な起動・停止を抑止した運転方法に関する。 The present invention relates to an operation method of a cogeneration system that uses generated power of an electric power generation apparatus and its exhaust heat, and more particularly, to an operation method that responds to electric power demand and heat demand and suppresses unnecessary start / stop.
発電を行い、発電を行う際の排熱を熱源として利用するコージェネレーションシステムは、燃料効率が高いことから、事業用、集合住宅用あるいは家庭用として、その利用が広まってきている。また、都市ガス、LPG(Liquified Petroleum Gas)、消化ガス、メタノール、GTL(Gas To Liquid)や灯油のような原料燃料から改質した水素に富む燃料ガスを供給して、空気等の酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池が、その排気ガスがクリーンであることから注目されている。 Cogeneration systems that generate power and use the exhaust heat generated during power generation as a heat source have high fuel efficiency, and are therefore widely used for business use, housing complexes, and home use. It also supplies hydrogen-rich fuel gas reformed from raw material fuel such as city gas, LPG (Liquid Petroleum Gas), digestion gas, methanol, GTL (Gas To Liquid) and kerosene, and contains oxygen such as air A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction with an oxidant gas has attracted attention because its exhaust gas is clean.
発電装置からの排熱は、温水として蓄熱するのが、装置が簡単で好適である。すなわち、発電装置を冷却する冷却媒体を直接温水として、あるいは、冷却媒体と熱交換して加温された温水を貯湯タンクに貯留して、その温水を熱需要に応じて供給する。 It is preferable that the exhaust heat from the power generation device is stored as hot water because the device is simple. That is, the cooling medium for cooling the power generation apparatus is directly used as hot water, or hot water heated by exchanging heat with the cooling medium is stored in a hot water storage tank, and the hot water is supplied according to the heat demand.
燃料電池のような発電装置では、発電量が一定電力以下となると発電効率が極端に低下する。そこで、電力需要が所定の値以下になると発電装置を停止するのが一般的である。燃料電池では、燃料電池を電気化学的反応に適した温度に上昇させるために、また、原料燃料から燃料ガスを得るために、起動に時間を要する。そのため、一日を通しての電力需要の変動に応じて、起動と停止を繰り返すことは、適切な運転方法とはいえず、更に、起動と停止の繰返しは、燃料電池の構造に悪影響を及ぼし、寿命を縮めてしまう恐れがある。また、電力需要に応じて発電を行うと、貯湯タンクでの蓄熱量が満杯となり、それ以上に排熱を吸収できなくなってしまうことがある。排熱を吸収できなくなると、発電装置を冷却できず、発電装置の運転を停止せざるを得ない状態となる。 In a power generation device such as a fuel cell, power generation efficiency is extremely reduced when the amount of power generation is below a certain level. Therefore, it is common to stop the power generator when the power demand falls below a predetermined value. In a fuel cell, it takes time to start in order to raise the fuel cell to a temperature suitable for an electrochemical reaction and to obtain a fuel gas from a raw material fuel. For this reason, it is not an appropriate operation method to repeatedly start and stop according to fluctuations in power demand throughout the day, and repeated start and stop adversely affects the structure of the fuel cell, resulting in a long service life. There is a risk of shrinking. In addition, when power generation is performed according to electric power demand, the amount of heat stored in the hot water storage tank becomes full, and it may become impossible to absorb exhaust heat more than that. If the exhaust heat cannot be absorbed, the power generator cannot be cooled, and the operation of the power generator must be stopped.
そこで本発明は、電力需要と熱需要を予測し、該予測に基づき発電装置の起動と停止の繰返しを抑制するコージェネレーションシステムの運転方法および起動と停止の繰返しを抑制されたコージェネレーションシステムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a cogeneration system operation method that predicts power demand and heat demand and suppresses repeated start and stop of a power generation device based on the prediction, and a cogeneration system that suppresses repeated start and stop The purpose is to do.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、例えば図1および図2に示すように、発電すると共に、熱を発生する発電装置10と、発生した熱を蓄熱する蓄熱部20とを備えるコージェネレーションシステム100の運転方法であって;所定時間にわたる電力需要を予測する工程St30と;所定時間にわたる熱需要を予測する工程St40と;発電装置10の起動を許可しない時間帯を入力手段61により入力する工程St10と;予測された電力需要および熱需要、並びに、起動を許可しない時間帯とに基づき、発電装置10の起動及び停止を制御する工程St80とを備える。
In order to achieve the above object, an operation method of a cogeneration system according to the first aspect of the present invention includes, as shown in FIGS. 1 and 2, for example, a
このように構成すると、起動を許可しない時間帯が入力されるので、予測需要に基づき起動・停止を行う運転に比べ、発電装置の起動・停止の回数を抑制し、発電装置の寿命の維持と、原料燃料の消費に対する発電量である燃料効率の起動に伴う低下を確実に防止できる。また、起動を許可しない時間帯を入力するため、運転の制御が単純化される。 With this configuration, since a time zone during which start is not permitted is input, the number of start / stop times of the power generation device can be suppressed and maintenance of the life of the power generation device can be maintained as compared to an operation in which start / stop is performed based on predicted demand. Thus, it is possible to reliably prevent a decrease accompanying the start of fuel efficiency, which is the amount of power generation relative to the consumption of raw material fuel. In addition, since the time zone during which activation is not permitted is input, the control of operation is simplified.
また、請求項2に記載の発明に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、例えば図1および図2に示すように、請求項1に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、発電装置10を強制的に起動する時刻を設定する工程St20を備え;発電装置の起動及び停止を制御する工程St80が、予測された電力需要、熱需要および起動を許可しない時間帯、並びに、発電装置10を強制的に起動する時刻とに基づき、発電装置10の起動及び停止を制御する。
Moreover, the operation method of the cogeneration system which concerns on invention of Claim 2 is forcing the electric
このように構成すると、発電装置が強制的に起動されるので、電力需要に拘らず、確実に熱需要を満たすことができるコージェネレーションシステムの運転方法となる。 If comprised in this way, since a power generator is forcibly started, it becomes the operation method of the cogeneration system which can satisfy | fill heat demand reliably irrespective of electric power demand.
また、請求項3に記載の発明に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、例えば図2に示すように、所定量以上の電力需要が所定時間以上継続して予測される場合(St50)には、起動を許可しない時間帯を解除(St60)して発電装置を起動する。 Further, the operation method of the cogeneration system according to the invention of claim 3 is, for example, as shown in FIG. 2, when a power demand of a predetermined amount or more is predicted continuously for a predetermined time or more (St50), The power generation device is activated by canceling the time zone during which activation is not permitted (St60).
このように構成すると、起動を許可しない時間帯を解除して発電装置を起動するので、電力需要の大きな時間帯においては発電装置を稼動することができ、発電装置の効率が高くなる。すなわち、コージェネレーションシステムの効率を高めることができる。 If comprised in this way, since the time slot | zone which does not permit starting is cancelled | released and a power generator is started, a power generator can be operated in the time slot | zone with a large electric power demand, and the efficiency of a power generator will become high. That is, the efficiency of the cogeneration system can be increased.
また、請求項4に記載の発明に係るコージェネレーションシステムは、例えば図1に示すように、発電すると共に、熱を発生する発電装置10と;発生した熱を蓄熱する蓄熱部20と;電力需要を予測する電力需要予測手段51と;熱需要を予測する熱需要予測手段52と;発電装置10の起動を許可しない起動不許可時間帯を入力する起動不許可時間帯入力手段61と;運転最小電力を記憶する運転最小電力記憶手段55と;時刻を計測する計時手段54と;計時手段54で計測された時刻が起動不許可時間帯でなく、かつ、電力需要予測手段で予測された電力需要が運転最小電力以上であれば、発電装置10を起動する起動制御手段53とを備える。
In addition, the cogeneration system according to the invention of claim 4 includes, for example, as shown in FIG. 1, a
このように構成すると、起動を許可しない時間帯が入力されるので、予測需要に基づき起動・停止を行う運転に比べ、発電装置の起動・停止の回数を抑制し、発電装置の寿命の維持と、燃料効率の起動に伴う低下を確実に防止できる。また、起動を許可しない時間帯を入力するため、運転の制御が単純化される。 With this configuration, since a time zone during which start is not permitted is input, the number of start / stop times of the power generation device can be suppressed and maintenance of the life of the power generation device can be maintained as compared to an operation in which start / stop is performed based on predicted demand. Thus, it is possible to reliably prevent a decrease in fuel efficiency due to startup. In addition, since the time zone during which activation is not permitted is input, the control of operation is simplified.
また、請求項5に記載の発明に係るコージェネレーションシステムは、例えば図1に示すように、請求項4に記載のコージェネレーションシステム100において、発電装置10が、水素を燃料として発電する燃料電池である。
In addition, the cogeneration system according to the invention described in claim 5 is a fuel cell that generates power using hydrogen as fuel in the
このように構成すると、起動にリードタイムを特に要する燃料電池を発電装置に用いるコージェネレーションシステムにおいて、起動・停止の回数を抑制するので、起動に伴う燃料効率の低下の防止が顕著になる。 With this configuration, in a cogeneration system using a fuel cell that requires a lead time for startup as a power generation device, the number of startups and stops is suppressed, so that the reduction in fuel efficiency associated with startup becomes significant.
本発明によれば、起動を許可しない時間帯が入力されるので、予測需要に基づき起動・停止を行う運転に比べ、発電装置の起動・停止の回数を抑制し、発電装置の寿命の維持と、起動に伴う燃料効率の低下を確実に防止できるコージェネレーションシステムあるいはその運転方法が提供される。また、起動を許可しない時間帯を入力するため、運転の制御が単純化されたコージェネレーションシステムあるいはその運転方法が提供される。 According to the present invention, since the time zone in which activation is not permitted is input, the number of activation / deactivation of the power generation device is suppressed and maintenance of the life of the power generation device is maintained as compared with the operation in which activation / deactivation is performed based on the predicted demand. A cogeneration system that can reliably prevent a decrease in fuel efficiency associated with startup, or an operation method thereof, is provided. In addition, a cogeneration system with simplified operation control or an operation method thereof is provided for inputting a time zone during which activation is not permitted.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent devices are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
先ず、図1を参照して、本発明の実施の形態であるコージェネレーションシステム100の構成につき説明する。図1は、本発明の実施の形態であるコージェネレーションシステム100の構成を示す構成図である。コージェネレーションシステム100は、発電装置としての燃料電池10、燃料電池10で発生した熱を蓄熱する蓄熱部としての貯湯タンク20、燃料電池10の冷却水と貯湯タンク20の温水との間の熱交換を行う熱交換器30、コージェネレーションシステム100の運転を制御する制御装置50とを備える。燃料電池10並びに貯湯タンク20と制御装置50内の各手段とを結ぶ破線は、以下の説明では詳細を省略するが、その間で信号のやり取りが行われることを示している。なお、制御装置50と信号のやり取りを行う装置は、燃料電池10や貯湯タンク20には限られず他の装置等でも信号のやり取りを行うが、破線は省略する。
First, the configuration of a
燃料電池10には、燃料電池を冷却する、すなわち、燃料電池で発生した熱を回収する冷却水が流れる冷却水配管11と、水素に富む燃料ガスを供給する燃料ガス配管12と、酸素を含有する酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス配管13とが接続する。冷却水配管11は、熱交換器30に接続する。燃料ガス配管12は、燃料ガスを貯留する燃料ガスタンク(不図示)に接続してもよいし、都市ガス等を燃料ガスへ改質する改質装置(不図示)に接続してもよい。酸化剤ガス配管13は、空気を供給するブロワ(不図示)に接続してもよいし、他の酸素を含有するガス源に接続してもよい。上記の燃料ガスタンク、改質装置、ブロワあるいはガス源なども、コージェネレーションシステム100を構成する要素に含まれる。
The
貯湯タンク20には、温水循環配管21と温水供給配管22とが接続する。温水循環配管21は、熱交換器30に接続する。温水供給配管22は、熱需要(不図示)に接続する。ここで、熱需要とは供給される温水を消費するものであっても、温水の保有する熱だけを消費するものであってもよい。熱需要は、例えば、家庭での温水消費あるいは暖房用器具である。貯湯タンク20には、温水の温度、より厳密には温度分布を計測する温度計、および、温水の量を計測する水位計が備えられ、温水供給配管22には、流量、温度等の温水供給量を計測する計測器類が備えられている。図示しないこれらの計測器類も、貯湯タンク20を構成する要素に含まれる。貯湯タンク20には、さらに、熱需要に供給した温水を熱需要から貯湯タンク20に戻す温水戻り配管(不図示)や、温水の消費による減少分を補給する補給水配管(不図示)が接続してもよい。
A hot
熱交換器30は、燃料電池10を冷却する冷却水と、貯湯タンク20に貯留され熱需要に供給される温水との熱交換を行う装置であり、すなわち、冷却水は冷却され、温水は加温される。熱交換器30としては、多管式熱交換器でもプレート式熱交換器でもあるいは他の形式の熱交換器であってもよい。
The
このように貯湯タンク20に貯留される温水で、燃料電池10を冷却する冷却水を冷却することにより、すなわち、温水を冷却水で加温することにより、燃料電池10の排熱を貯湯タンク10に蓄熱することができる。しかし、貯湯タンク20での蓄熱が進むと、温水の温度が上昇し、もはや温水では冷却水を冷却することができなくなる。冷却水を冷却できないということは、燃料電池10を冷却できないことになり、燃料電池10をそれ以上稼働すると燃料電池10自体の温度が過度に上昇してしまうので、燃料電池10を停止せざるを得なくなる。このような状態が、貯湯タンク20での蓄熱が満杯になった状態である。なお、蓄熱が満杯となったときは、例えば空冷装置あるいは他の冷却媒体など、他の冷却手段により燃料電池10の冷却水を冷却するように構成してもよい。このように構成すると、蓄熱の満杯を考慮せずにコージェネレーションシステムを運転することができる。
By cooling the cooling water that cools the
制御装置50は、燃料電池10、貯湯タンク20、熱交換器30、あるいは各配管の計測器類や制御弁などと信号ケーブルで接続され、温度、圧力、流量等の状態量を受信し、各機器へ作動指示信号を送信することにより、コージェネレーションシステム100の運転を制御する。制御装置50には、電力需要予測手段51、熱需要予測手段52、起動制御手段53、計時手段54、記憶手段55、起動不許可時間帯設定手段56、強制起動時刻設定手段57、停止制御手段58、燃料電池出力制御手段59、起動不許可時間帯入力手段61などが備わっている。なお具体的には、電力予測手段51、熱需要予測手段52および起動制御手段53、起動不許可時間帯設定手段56、強制起動時刻設定手段57、停止制御手段58および出力制御手段59は、CPUが予め記憶手段55に格納されたコンピュータプログラムを実行することで実現され、計時手段54はクロノメータであり、記憶手段55はメモリであるのが一般的である。また、起動不許可時間帯入力手段61はリモコンあるいは制御装置50と一体の入力キーもしくはキーボードでもよい。起動不許可時間帯入力手段61をリモコンとすることで、コージェネレーションシステムをどこに設置しても、例えば居間に居ながら起動不許可時間帯を入力することができる。また、起動不許可時間帯入力手段61を制御装置50と一体の入力キーとすれば、制御装置自体が単純な構成となり、雑音による誤動作を防ぐことができ、信頼性が高くなる。起動不許可時間帯入力手段61をキーボードとすると、さらにキー操作が楽になり、誤入力を防止できる。制御装置50内での代表的なデータ伝達は、図1中に実線で表示しているが、図示しないデータ伝達も行われる。
The
また、燃料電池10には発電した電力を、電力需要に供給するための電力ケーブル16が接続している。電力需要は、例えば家庭での電気器具であり、あるいは、電力会社へ電力を供給してもよい。一般的に燃料電池で発電される電力は直流であるので、交流電力に変換するコンバータ(不図示)が備えられ、また、電圧、電流、周波数、電力需要に供給される電力などを計測する計測器類(不図示)が必要に応じて備えられる。また、複数の電力需要が備えられているときには、配電盤(不図示)も備えられる。これらのコンバータ、計測器類、配電盤などもコージェネレーションシステム100を構成する要素に含まれる。
The
続いて、図2を参照して、図1に示すコージェネレーションシステム100の運転の制御について説明する。なお、コージェネレーションシステム100の装置については図1を参照する。図2は、コージェネレーションシステム100の運転の制御を示すフローチャートである。
Then, with reference to FIG. 2, the control of the driving | operation of the
コージェネレーションシステム100の運転の制御は、基本的に1日単位で行われる。例えば家庭における1日の生活サイクルにおいて、電力需要や熱需要が繰り返されるからであり、電力需要や熱需要が集合住宅や事務所あるいは工場などの場合であっても、基本的に1日単位で繰り返される。電力需要や熱需要が、1日ではなく、例えば1週間を最小単位として繰り返されるときには、1週間単位で行ってもよく、あるいは、他の単位で行ってもよい。
Control of the operation of the
コージェネレションシステムの運転の初めにおいて、起動不許可時間帯入力手段61から発電装置10の起動を許可しない起動不許可時間帯を入力する(St10)。起動不許可時間帯は、一般的に電力需要が少なく、燃料電池10を作動していても発電量が少なく発電効率が低い時間帯において、たとえ電力需要が高くなっても短時間であれば燃料電池の起動を行わないようにする時間帯である。この起動不許可時間帯は、経験的に、また、過去の運転実績に基づいて定める。
At the beginning of the operation of the cogeneration system, a start non-permission time zone in which start of the
図3に一般的な家庭の1日当たりの電力消費、すなわち電力需要の変動例のグラフを示す。横軸が1日の時刻、縦軸が電力需要を表す。朝6時から7時の間および8時から9時の間に電力需要の増加が見られるが、総じて夕方16時頃までの電力需要は低く、16時から23時頃までの時間帯における電力需要が高いことが見てとれる。一般的に発電装置では、定格発電量付近の出力で最も発電効率が高くなるように製造されており、定格発電量より低い出力での稼働は発電効率が悪くなる。例えば、家庭用の定格発電量が1kWの燃料電池では、300W以下の出力での稼働では発電効率が急激に低下し、また、発電装置としての熱バランスが崩れるため、300W以下の出力での稼働は適さない。すなわち、この場合には、300Wが燃料電池を稼働するための電力需要の閾値となる。 FIG. 3 shows a graph of an example of fluctuation in power consumption per day of a general household, that is, power demand. The horizontal axis represents the time of the day, and the vertical axis represents the power demand. Power demand increases between 6:00 am and 7:00 am and between 8:00 am and 9:00 am, but generally the power demand from 16:00 in the evening is low, and the power demand in the time zone from 16:00 to around 23:00 is high. Can be seen. In general, the power generation device is manufactured so that the power generation efficiency is the highest at the output near the rated power generation amount, and the operation at the output lower than the rated power generation amount deteriorates the power generation efficiency. For example, in a fuel cell with a rated power generation for household use of 1 kW, operation at an output of 300 W or less because the power generation efficiency drops sharply when operated at an output of 300 W or less, and the heat balance as a power generator is lost. Is not suitable. That is, in this case, 300 W is a threshold value for power demand for operating the fuel cell.
また、一般的に燃料電池では、停止状態から発電を行うまでに、灯油などの原料燃料から燃料ガスを改質するのに改質装置を高温にするために、および、燃料電池、燃料ガスおよび酸化剤ガスを所定の温度に加温するために、1時間程度のリードタイムが必要である。そこで、図3に示すように朝に電力需要の増加が認められても、1時間のリードタイムを考慮すると、2時間の稼働のために燃料電池を起動することのメリットはないことになる。そこで、電力需要が図3に示すような場合には、1サイクルを0時から24時として、例えば0時から15時までを起動不許可時間帯とするとよい。 Further, in general, in a fuel cell, in order to reform a fuel gas from a raw material fuel such as kerosene to generate power from a stopped state, the fuel cell, the fuel gas, and the fuel cell In order to heat the oxidant gas to a predetermined temperature, a lead time of about 1 hour is required. Therefore, even if an increase in power demand is recognized in the morning as shown in FIG. 3, there is no merit of starting the fuel cell for a 2-hour operation, considering a lead time of 1 hour. Therefore, when the power demand is as shown in FIG. 3, one cycle may be set from 0 o'clock to 24 o'clock, for example, from 0 o'clock to 15 o'clock may be set as a start non-permitted time zone.
電力需要は、季節、曜日、気温、天候、家族構成などの諸因子に基づき変わるので、起動不許可時間帯は適宜変更することが好ましく、ユーザが入力する。すなわち、ユーザが適切に入力することで、一のコージェネレーションシステム100を適宜、より効率よく運転することが可能となる。ただし、毎日入力することは手間が掛かり過ぎるので、起動不許可時間帯が前日と同じでよいときには、入力を省略し制御装置50の記憶手段55内に記憶された前日の起動不許可時間帯を用いるようにすることが好ましい。すなわち、記憶手段55では、少なくとも最新の起動不許可時間帯を記憶する。なお、後述するように起動不許可時間帯を自動的にチェックし変更する機能を確保するためには、3日分の起動不許可時間帯を記憶し、好ましくは1週間分の起動不許可時間帯を記憶し、より好ましくは1月分の起動不許可時間帯を記憶し、さらに好ましくは1年間分の起動不許可時間帯を記憶する。
Since the power demand changes based on various factors such as season, day of the week, temperature, weather, and family structure, it is preferable to change the start-up disapproval time zone as appropriate, and the user inputs it. That is, when the user inputs appropriately, one
図2に戻り、コージェネレーションシステム100の運転の制御の説明を続ける。コージェネレションシステムの運転の初めにおいて、発電装置10を強制的に起動する時刻である強制起動時刻を入力する(St20)。強制起動時刻を入力する手段は、起動不許可時間帯入力手段61と兼用するのが、構成を単純にするので適しているが、誤操作を防止するために、起動不許可時間帯入力手段61とは異なる強制起動時刻入力手段を備えてもよい。
Returning to FIG. 2, the description of the control of the operation of the
強制起動時刻は、熱需要を満たすために貯湯タンク20に所定温度以上の温水を所定量貯留するのに必要な熱を、燃料電池10で発生するように、燃料電池を起動するための時刻である。すなわち、熱需要を満たすために、電力需要に拘らず、燃料電池10を起動させなければならない時刻である。
The forced activation time is a time for activating the fuel cell so that the
図4に一般的な家庭の1日当たりの熱需要の変動例のグラフを示す。横軸が1日の時刻、縦軸が熱需要を表す。ここでは、熱需要は給湯負荷、すなわち温水の消費量である。朝8時から9時の間に給湯負荷の増加が見られるが、18時から21時頃までの時間帯における給湯負荷が高いことが見てとれる。 FIG. 4 shows a graph of a variation example of heat demand per day of a general household. The horizontal axis represents the time of the day, and the vertical axis represents the heat demand. Here, the heat demand is a hot water supply load, that is, consumption of hot water. Although an increase in hot water supply load is observed between 8:00 and 9:00 in the morning, it can be seen that the hot water supply load in the time zone from 18:00 to 21:00 is high.
図5に、図4に示した給湯負荷の変動例における、1時間当たりの平均の給湯負荷の変動のグラフを示す。横軸が1日の時刻、縦軸が給湯負荷の1時間当たりの平均を表す。図5により、18時から21時までの間での給湯負荷が高いことがより明らかに示される。 FIG. 5 shows a graph of fluctuation in average hot water supply load per hour in the fluctuation example of hot water supply load shown in FIG. The horizontal axis represents the time of the day, and the vertical axis represents the average of the hot water supply load per hour. FIG. 5 clearly shows that the hot water supply load between 18:00 and 21:00 is high.
そこで、18時から21時における給湯負荷に備えて、貯湯タンク20に温水を貯留しておく必要がある。温水は、燃料電池10で発生した熱を冷却水で吸収し、熱交換器30において冷却水から熱を移送することにより、温水が加温される。そのため、所定温度以上の温水を確保するためには、燃料電池10を稼働することが必要である。給湯負荷の積算値すなわち必要な給湯量と必要となる時刻から、燃料電池10の稼働を開始しなければならない時刻、すなわち強制起動時刻が定まる。ここでは、強制起動時刻をユーザが入力することにより、所定の時刻に所定の給湯量が確実に用意されることになる。なお、後述するように、予測した熱需要に基づき、強制起動時刻を制御装置50内で算定することにより設定し、ユーザが入力しない構成としてもよい。このように構成することで、ユーザの入力の手間が省かれ、また、誤入力あるいは入力忘れによる、異常運転を防止できる。
Therefore, it is necessary to store hot water in the hot
給湯負荷は、季節、曜日、気温、天候、家族構成などの諸因子に基づき変わるので、強制起動時刻は適宜変更することが好ましく、ユーザが入力する。すなわち、ユーザが適切に入力することで、一のコージェネレーションシステム100を適宜、より効率よく運転することが可能となる。ただし、毎日入力することは手間が掛かり過ぎるので、強制起動時刻が前日と同じでよいときには、入力を省略し制御装置50の記憶手段55内に記憶された前日の強制起動時刻を用いるようにすることが好ましい。すなわち、記憶手段55では、少なくとも最新の強制起動時刻を記憶する。なお、後述するように強制起動時刻を自動的にチェックし変更する機能を確保するためには、3日分の強制起動時刻を記憶し、好ましくは1週間分の強制起動時刻を記憶し、さらに好ましくは1年間分の強制起動時刻を記憶する。
Since the hot water supply load changes based on various factors such as season, day of the week, temperature, weather, and family structure, the forced activation time is preferably changed as appropriate, and is input by the user. That is, when the user inputs appropriately, one
図2に戻り、コージェネレーションシステム100の運転の制御の説明を続ける。ある時刻における電力需要の予測を行う(St30)。電力需要の予測は、その時点から所定時間先までの電力需要を予測する。所定時間は、電力需要が繰り返される最小サイクルとするのが好ましく、本実施の形態では1日、すなわち24時間となる。予測する電力需要は、時刻毎の電力需要である。予測する時間刻みは、例えば1分毎から10分毎程度が、24時間の電力需要予測には適当である。あまりに細かな時間刻みで予測することは、予測する手間とそのデータ量は増大するが、細かな時間刻みでの電力需要の変動は実質的に意味がなく、また、コージェネレーションシステム100の運転がそれほど細かな変動に追随しないので、無駄が多くなる。逆に、あまりに粗い時間刻みで予測すると、コージェネレーションシステム100の運転に電力需要の変動を適切に反映できなくなる恐れがある。
Returning to FIG. 2, the description of the control of the operation of the
電力需要の予測は、いろいろな方法で行うことが考えられる。例えば、季節、曜日、気温、天候、家族構成あるいはその時点での電力需要などの諸因子に対応した電量需要のデータを多数揃えておき、いわゆる事例ベース推論により、最も近い条件での電力需要を導き、諸因子の差異による補正を行う方法でもよい。この方法では、考慮する因子の種類と揃えておく電力需要のデータ量により予測の精度が大きく影響されるが、運転する度に電力需要のデータを蓄積することにより、容易に学習機能が具えられる。あるいは、過去の電力需要のデータを、季節、曜日、気温、天候、家族構成などの諸因子により多変量解析し、電力需要を求めてもよい。電力需要の予測は、その他の公知の方法で行ってもよい。 Electric power demand can be predicted by various methods. For example, a large amount of electricity demand data corresponding to various factors such as season, day of the week, temperature, weather, family composition or power demand at that time is prepared, and so-called case-based reasoning can be used to calculate power demand under the closest conditions. It is also possible to use a method of guiding and correcting by differences in various factors. In this method, the accuracy of prediction is greatly influenced by the amount of power demand data that is aligned with the types of factors to be considered, but by storing the power demand data every time it is operated, a learning function can be easily provided. . Alternatively, the power demand may be obtained by multivariate analysis of past power demand data according to various factors such as season, day of the week, temperature, weather, and family composition. The prediction of power demand may be performed by other known methods.
電力需要の予測は、制御装置50の電力需要予測手段51で行われる。典型的には、電力需要予測手段51はコンピュータプログラムであるが、ニューラルネットワークなどの専用のハードウェアを備えていてもよい。
The power demand prediction is performed by the power demand prediction means 51 of the
ここで、季節、曜日、気温、天候などの諸因子は、ユーザが入力してもよいが、ユーザの作業を低減するために、インターネットなどを通じて入手してもよいし、コージェネレーションシステム100が測定器類を有して、温度、湿度、風力などを測定し、併せてカレンダ機能を備えて、諸因子を決定してもよい。また、その時点での電力需要は、電力ケーブル16に備えられた、電力需要に供給される電力を計測する電力計で測定した値を用いるのがよい。ただし、家族構成などについては、ユーザが入力し、制御装置50の記憶手段55でデータを記憶し保持しておくのがよい。
Here, factors such as season, day of the week, temperature, and weather may be input by the user, but may be obtained through the Internet or the like in order to reduce the user's work, and measured by the
続いて、コージェネレーションシステム100の運転においては、ある時刻における熱需要の予測を行う(St40)。熱需要の予測は、電力需要の予測と同様に所定時間先までの熱需要を予測する。一般的に電力需要を予測する所定時間と熱需要を予測する所定時間とは同一であるが、必ずしも同一である必要はなく、異なっていてもよい。熱需要を満たすための燃料電池10の稼働は、熱需要の時刻より遡った時点であるので、熱需要については電力需要よりも先の時点まで予測してもよい。熱需要の予測方法は、電力需要の予測方法と同様の方法を用いて行うことができる。熱需要の予測方法を、電力需要の予測方法と同じとすれば、例えばコンピュータプログラムを兼用できるなど、制御装置50を単純化することができるが、異なる方法で予測してもよい。熱需要の予測は、制御装置50の熱需要予測手段52で行われる。すなわち、電力需要予測手段51と熱需要予測手段52とは共用部分を有していてもよい。また、熱需要の予測に用いる諸因子は、電力需要の予測に用いる諸因子と共通することが多く、諸因子についても共用できる。
Subsequently, in the operation of the
電力需要と熱需要の予測が終わると、運転モードの見直しを行う。先ず、予測された電力需要が、燃料電池10を稼働するための出力の閾値を上回る時間を調べ、その時間が所定時間継続するかどうか調べる(St50)。ここで、所定時間とは、燃料電池10を起動する時間を考慮しても燃料電池10を稼働した方が効率のよくなる時間である。例えば、家庭用の定格発電量が1kWの燃料電池において、起動に1時間を要するとしても、3時間稼働すれば効率がよくなる場合には、所定時間は3時間となる。なお、所定時間継続するとの判断を、継続する時間で電力需要が閾値を下回る瞬間があっても、平均してみれば閾値を上回る時間としてもよいし、電力需要が閾値を下回る瞬間がある場合には除外するとしてもよい。どちらが適するかは、例えば、閾値以下の出力で稼働した場合の燃料電池10の問題の程度、あるいは、閾値以上で稼働を継続したときの余剰電力の処理方法などによって異なる。燃料電池10を閾値以下の出力で稼働しても、発電効率が悪化するだけで装置として問題がない場合、あるいは、電力会社の電力系統に余剰電力を逆潮流できる場合や余剰電力で例えば貯湯タンクを加温できるなどの方策が採られている場合には、電力需要が閾値を下回る瞬間があっても起動する方が適しているであろうし、逆の場合には起動しない方が適しているであろう。予測された電力需要が、燃料電池10を稼働するための出力の閾値を上回る時間を調べ、その時間が所定時間継続するかどうか調べる作業は、制御装置50の起動不許可時間帯設定手段56にて行われる。
When the power demand and heat demand are predicted, the operation mode is reviewed. First, the time when the predicted power demand exceeds the output threshold value for operating the
予測された電力需要が燃料電池10を稼働するための出力の閾値を上回る時間が、所定時間継続する場合には、その間の起動不許可時間帯を解除する(St60)。ここで、電力需要が増加したときに燃料電池10から出力されるように、燃料電池10の起動は予測された電力需要が閾値を上回り始めるより、リードタイムだけ早くするのがよい。すなわち、起動不許可時間帯を解除する時間は、より詳細には、予測された電力需要が閾値を上回るよりリードタイムだけ前からである。不許可時間帯を解除する作業は、起動不許可時間帯設定手段56にて行われる。あるいは、起動制御手段53にて行われてもよい。
When the predicted power demand exceeds the output threshold value for operating the
続いて、予測された熱需要に基づき、強制起動時刻の再設定を行う(St70)。前述のように、熱需要を満たすために、電力需要に拘らず燃料電池10を稼働するが、熱需要の時刻に間に合うように燃料電池10を起動しなければならない。そこで、予測された熱需要から、燃料電池10を起動する時刻を算定する。
Subsequently, the forced start time is reset based on the predicted heat demand (St70). As described above, in order to satisfy the heat demand, the
図6のフローチャートに強制起動時刻の再設定を行う作業手順を具体的に示す。先ず、再設定を行う時刻から熱需要が終了する時刻までの総熱需要を算定する(St71)。熱需要が終了する時刻とは、例えば図4に示す給湯負荷では、21時頃となる。熱需要が終了する時刻までの総熱需要だけではなく、その時刻に至る各時刻までの熱需要の積算値を算定しておくと、後述する様により詳細な強制起動時刻の設定が行えるので好ましい。 The operation procedure for resetting the forced start time is specifically shown in the flowchart of FIG. First, the total heat demand from the time when resetting to the time when heat demand ends is calculated (St71). For example, in the hot water supply load shown in FIG. It is preferable to calculate not only the total heat demand up to the time when the heat demand ends but also the integrated value of the heat demand up to each time up to that time, because a more detailed forced start time can be set as will be described later. .
次に、その時点で貯湯タンク20に蓄熱されている熱量を算定する(St72)。蓄熱されている熱量は、貯湯タンク20に貯留されている温水の温度分布と貯水量より算定し、温水の温度分布や貯水量は貯湯タンク20に設置された計測器類による測定値に基づく。すなわち、貯湯タンク20には、それらの計測器類と測定値を制御装置50に伝達する計装ケーブルが備えられている。
Next, the amount of heat stored in the hot
総熱需要と蓄熱されている熱量との差として、必要発熱量を算定する(St73)。必要発熱量の算定においては、貯湯タンク20からの放熱などのロスを考慮することが好ましい。
A necessary calorific value is calculated as a difference between the total heat demand and the amount of heat stored (St73). In calculating the required heat generation amount, it is preferable to consider a loss such as heat dissipation from the hot
続いて、予測された電力需要に基づき、燃料電池10の稼働により熱需要が終了する時刻(すなわち、必要発熱量が必要な時)までに発熱する発熱量を算定する(St74)。ただし、燃料電池10の稼働により発生した熱が、総て貯湯タンク10の温水として蓄熱されるのではないので、熱交換器30での熱交換効率あるいは、冷却水配管11や温水循環配管21における放熱によるロスなどを考慮することが好ましい。また、熱需要が終了する時刻までの発熱量だけではなく、その時刻に至る各時刻までの発熱量の積算値を算定しておくと、後述する様により詳細な強制起動時刻の設定が行えるので好ましい。
Subsequently, based on the predicted power demand, a calorific value that generates heat by the time when the heat demand is terminated by the operation of the fuel cell 10 (that is, when the necessary calorific value is necessary) is calculated (St74). However, not all the heat generated by the operation of the
燃料電池10の稼働による発熱量が必要発熱量を上回るか等しい場合には、電力需要に基づく燃料電池10の稼働により発生する熱により熱需要が満たされることになるので、強制起動時刻の設定は不要となり、強制起動時刻の再設定は行われない(St75)。すなわち、強制起動時刻を解除する。燃料電池10の稼働による発熱量が必要発熱量を下回る場合には、次の工程に進む。なお、発熱量と必要発熱量との比較は、熱需要が終了するまでの1点ではなく、熱需要が終了するまでの各時刻において行うことにより、運転途中で熱需要が不足する時間帯がなくなるので、より信頼性の高い運転を行うことができ、好ましい。
When the calorific value due to the operation of the
次に、予測された電力需要が閾値を上回り、燃料電池10の稼働が予測される時間で、電力需要に拘らず定格運転をした場合の発熱量を算定する(St76)。すなわち、燃料電池10は、定格出力で運転するときが最も発電効率が高いので、高い発電効率においてのみ稼働することを想定する。この場合に、電力需要よりも余分に発電された電力は、電力会社の電力系統に逆潮流してもよいし、余剰電力で例えば貯湯タンク20を加温してもよい。余剰電力で加温することにより、発熱量が増加したことと同じ効果があり、その分を発熱量に加算することができる。貯湯タンク20を加温するためには、貯湯タンク20に電気ヒータを備え、電気ヒータに余剰電力を供給するのがよい。なお、この定格出力での運転による発熱量の算定は、省略してもよい。
Next, the amount of heat generated when the rated operation is performed regardless of the power demand is calculated at the time when the predicted power demand exceeds the threshold and the operation of the
定格運転をした場合の発熱量が必要発熱量を上回るか等しい場合には、電力需要に基づく燃料電池10の定格出力での稼働により発生する熱により熱需要が満たされることになるので、強制起動時刻の設定は不要となり、強制起動時刻の再設定は行われない(St77)。すなわち、強制起動時刻を解除する。燃料電池10の定格出力での稼働による発熱量が必要発熱量を下回る場合には、次の工程に進む。なお、定格運転をした場合の発熱量と必要発熱量との比較は、熱需要が終了するまでの1点ではなく、熱需要が終了するまでの各時刻において行うことにより、運転途中で熱需要が不足する時間帯がなくなるので、より信頼性の高い運転を行うことができ、好ましい。
If the calorific value at the rated operation exceeds or equals the required calorific value, the heat demand is satisfied by the heat generated by the operation at the rated output of the
電力需要に基づく燃料電池10の稼働では熱需要を満たせないときに、強制起動時刻を再設定する(St78)。すなわち、熱需要を満たすために燃料電池10を起動する時刻を算定する。例えば、必要発熱量と発熱量との差を、燃料電池10を稼働したときの時間あたりの発熱量で除すことにより、時間が算定されるので、熱需要が終了する時刻から遡ればよい。このときの燃料電池10の稼働は、電力需要に基づき変動する出力で稼働するか、定格出力で稼働するとする。いずれにせよ、実際の運転と整合するようにする。以上の強制起動時刻の再設定(St70もしくはSt71〜78)は、制御装置50の強制起動時刻設定手段57にて行われる。
When the operation of the
ここで、入力した強制起動時刻と上記により算定された強制起動時刻との差を比較・分析することにより、電力需要および熱需要が特異であるか否かを判断することができる。なお、この分析は、一度の運転ではなく、継続した運転を行い、入力した強制起動時刻と算定された強制起動時刻との差の比較が分析に耐えるだけ多数集まった後に行う。特異な電力需要あるいは熱需要であれば、以降の強制起動時刻の入力に反映することが好ましい。このように、入力する強制起動時刻を電力需要および熱需要に適合する時刻にしておくことにより、電力需要および熱需要の予測と実際の需要との差異が、突発的であるのか、常時外れているのかの判断も行い易くなり、電力需要および熱需要の予測精度の向上に寄与することができる。よって、メンテナンスが行い易くなる。 Here, by comparing and analyzing the difference between the input forced start time and the forced start time calculated as described above, it is possible to determine whether the power demand and the heat demand are unique. Note that this analysis is performed after a continuous operation is performed instead of a single operation, and a large number of comparisons of the difference between the input forced start time and the calculated forced start time are collected to withstand the analysis. If it is a peculiar power demand or heat demand, it is preferable to reflect it in the input of the subsequent forced start time. In this way, by setting the forced startup time to be a time that matches the power demand and heat demand, whether the difference between the prediction of power demand and heat demand and the actual demand is abrupt or always deviates. It is easy to determine whether or not the power is present, which can contribute to the improvement of the prediction accuracy of the power demand and the heat demand. Therefore, maintenance becomes easy.
図2に戻り、コージェネレーションシステム100の運転の制御の説明を続ける。強制起動時間が算定され、再設定されると、燃料電池10の運転を制御する(St80)。燃料電池10の運転制御は、燃料電池10の起動、燃料電池10の停止および燃料電池10の出力の調整、に大別できる。
Returning to FIG. 2, the description of the control of the operation of the
図7に燃料電池10の起動制御を説明するフローチャートを示す。燃料電池10の起動制御では、先ず、計時手段54によりその時刻を認識する(St81)。そして、その時刻における、あるいは、リードタイムに相当する所定時間後の予測された電力需要の値が、燃料電池10より定まる電力需要の閾値以上になっているかを判断する(St82)。予測された電力需要の値が電力需要の閾値以上であれば、その時刻が、起動不許可時間帯であるか否かを判断する(St83)。なお、上記の順番とは逆に、起動不許可時間帯であるかを判断した後に、予測された電力需要が閾値以上であるかを判断してもよい。予測された電力需要が閾値以上で、かつ、起動不許可時間帯でなければ、燃料電池10を起動する(St85)。それ以外のときには、燃料電池10を起動しない。ただし、その時刻が、強制起動時刻に該当するかを判断し(St84)、該当するときには、燃料電池10を起動する(St85)。燃料電池10の起動制御は、制御装置50の起動制御手段53にて行われる。
FIG. 7 shows a flowchart for explaining start-up control of the
上記の制御により燃料電池10を起動すると、起動不許可時間帯には燃料電池10を起動しないので、電力需要が低い時間帯で燃料電池10が起動されず、燃料電池10の起動・停止を頻繁に行わなくなる。したがって、起動・停止の繰返しによる装置の損傷あるいは寿命の低下を防ぐことができる。また、定格出力よりかなり低い出力での稼働を減らすことができるので、発電効率が高くなる。さらに、起動するためには、発電を行わないリードタイムの間も、起動するための準備作業が行われ、それだけ原料燃料等が消費される。すなわち、起動するとそれだけ総体的な原料燃料の消費に対する発電量が低下することになる。そこで、頻繁な起動・停止を抑制することにより、燃料効率の起動に伴う低下を防止し、結果として燃料効率を高めることができる。さらに、電力需要の低い時間帯で燃料電池10を稼働しないので、その間は燃料電池10からの排熱が蓄熱されることもなく、電力需要の高まったときに貯湯タンク20の蓄熱量が満杯となり、燃料電池10を停止せざるを得なくなることがない。
When the
また、強制起動時刻を設定して強制起動時刻には電力需要に拘らず燃料電池10を起動するので、熱需要を満たすことができる。熱需要を満たすことで、コージェネレーションシステム100としての効率が高まる。特に、運転途中での熱需要が不足する時間帯をなくすことで、コージェネレーションシステム100としての信頼性が増し、ユーザの満足度も高くなる。
Further, since the forced start time is set and the
図8に、燃料電池10の停止制御を説明するフローチャートを示す。先ず、計時手段54によりその時刻を認識する(St91)。燃料電池10の起動制御(St81〜85)の直後に行うときは、St81で認識した時刻を用いてもよい。そして、その時刻における予測された電力需要が閾値を下回っているかを判断する(St92)。予測された電力需要が閾値を下回っている場合には、強制起動時刻後であるか否かを判断する(St93)。ここで、強制起動時刻後とは、強制起動時刻となって燃料電池10を起動し、その後、蓄熱量が熱需要に達するまでの時間をいう。強制起動時刻後でなければ、燃料電池10を停止する(St96)。強制起動時刻後である場合には、貯湯タンク20に蓄熱された熱量が熱需要に達しているかを判断する(St94)。熱需要に達しているときには、燃料電池10を停止する(St96)。熱需要に達していないときには、強制起動する条件が継続しているので、燃料電池10を停止しない。しかし、これまでの判断で燃料電池10を停止すると判断されなかったときでも、貯湯タンク20に蓄熱する熱量が満杯となったと判断されたとき(St95)には、燃料電池10を停止する(St96)。燃料電池10の冷却水が、熱交換器30で冷却されず、燃料電池10を冷却できなくなるからである。すなわち、貯湯タンク20に蓄熱する熱量が満杯となったときとは、貯湯タンク20の温水の体積が満杯で、その温水温度が所定の温度以上となったときである。ここで、所定の温度とは、燃料電池10の冷却水を冷却することができる温度であり、冷却水を燃料電池10の冷却水入口温度まで冷却することができる温度である。燃料電池10の停止制御は、制御装置50の停止制御手段58で行われる。
FIG. 8 shows a flowchart for explaining stop control of the
次に、燃料電池10の出力制御について説明する。定格出力で稼働するときが発電効率が高い燃料電池10では、定格出力で稼働するのが好ましい。ただし、実際の電力需要との差である余剰電力について、電力会社の電力系統への逆潮流、あるいは、貯湯タンク20の加熱など、有益に使用されることが前提となる。ところで、定格出力で、必要とされる電力需要より多くの発電を行うと、発電に伴う発熱量も多くなる。すると、貯湯タンク20の蓄熱が満杯になり易くなる。そこで、蓄熱が満杯になる可能性のあるときには、燃料電池10の出力を抑えたほうがよく、実際のあるいは予測された電力需要に応じた出力となるように制御する。予測された電力需要に応じた出力で発電しても、蓄熱が満杯になることが予想されるときには、例えば発電効率の低い出力の小さな時間帯での稼働を停止し、出力が大きく定格出力で稼働できる時間帯に稼働するようにするのが、総体的な効率が高くなるので好ましい。
Next, output control of the
また、電力会社の電力系統への逆潮流などの余剰電力の有益な活用が見込まれないときには、出力は電力需要以下とする。余剰電力の処理ができないからである。この場合には、電力需要よりも僅かに少ない電力を出力するように燃料電池10を稼働し、不足分は電力会社の電力系統から購入する方が、安全であり好ましい。燃料電池10の出力制御は、制御装置50の出力制御手段59で行われる。起動制御手段53、停止制御手段58および出力制御手段59は、それぞれ燃料電池10の運転制御手段の一部を構成する。
In addition, when beneficial utilization of surplus power such as reverse power flow to the power system of the power company is not expected, the output is set to be less than the power demand. This is because surplus power cannot be processed. In this case, it is safer and more preferable to operate the
燃料電池10の運転制御(St80)が終わると、計時手段54にて所定の時間が経過したことを確認した上で、再度、電力需要の予測(St30)から作業が繰り返される。この繰返しは、コージェネレーションシステム100の運転制御のサイクル単位だけ、典型的には1日の間、行われる。
When the operation control (St80) of the
これまでの説明では、起動不許可時間帯は、ユーザが入力し、あるいは、前日の起動不許可時間帯を用いるものとして説明したが、起動不許可時間帯は、実績により調整されてもよい。例えば、ユーザが入力した起動不許可時間帯に対して、起動不許可時間帯を解除する時間帯が例えば3日間というように数日の間連続したときには、当該時間帯を起動不許可時間帯から外しておくことで、燃料電池10の起動が容易になる。あるいは、特定曜日において起動不許可時間帯を解除する時間が連続して生じていれば、例えば1週間若しくは1月分の実績に基づき、特定曜日によっては当該時間帯を起動不許可時間帯から外しておくことで、燃料電池10の起動が容易になる。あるいは、季節によって起動不許可時間帯を解除する時間が連続して生じていれば、例えば1年分の実績に基づき、特定の季節によっては当該時間帯を起動不許可時間帯から外しておくことで、燃料電池10の起動が容易になる。このように、起動不許可時間帯の実績値を記憶部55にて記憶しておくことは有効である。
In the description so far, the activation non-permission time zone has been described as being input by the user or using the previous day's activation non-permission time zone. However, the activation non-permission time zone may be adjusted according to actual results. For example, when the time zone for canceling the startup non-permission time zone continues for several days such as 3 days with respect to the startup non-permission time zone input by the user, the time zone is changed from the startup non-permission time zone. By removing it, the
これまでの運転の制御においては、予測された電力需要あるいは熱需要に基づき、燃料電池10の起動、停止等を制御している。それは、電力需要および熱需要の予測を定期的に行うので、実際の電力需要および熱需要が予測された電力需要および熱需要に反映されているからである。しかし、予測された電力需要あるいは熱需要に加え、実際の電力需要および熱需要をも参照して、燃料電池10の起動、停止等を制御してもよい。例えば、電力需要が閾値以上に成っているかの判断(図7のSt82参照)あるいは電力需要が閾値を下回っているかの判断(図8のSt92参照)で用いる電力需要として、実際の電力需要を用いてもよい。
In the control of the operation so far, starting and stopping of the
以上の説明では、発電装置として燃料電池10を用いて説明した。燃料電池10としては、固体高分子形燃料電池、固体酸化物形燃料電池など、いかなる種類の燃料電池も用いることができる。固体高分子形燃料電池では、比較的低温で運転でき、また装置が小型化できるので、家庭用、小規模集合住宅あるいは小規模事業所用に用いるのに好適である。あるいは、燃料電池10ではなく、ガスタービン発電装置、蒸気タービン発電装置など他の種類の発電装置を用いてもよい。なお、ガスタービン発電装置では、冷却水の他に、タービン排気も熱源として利用され、温水を加温するのに用いることができる。また、蒸気タービン発電装置では、蒸気を復水するときに回収する熱も温水を加温するのに用いることができる。
In the above description, the
10 燃料電池
11 冷却水配管
12 燃料ガス配管
13 酸化剤ガス配管
16 電力ケーブル
20 貯湯タンク
21 温水循環配管
22 温水供給配管
30 熱交換器
50 制御装置
51 電力需要予測手段
52 熱需要予測手段
53 起動制御手段
54 計時手段
55 記憶手段
56 起動不許可時間帯設定手段
57 強制起動時刻設定手段
58 停止制御手段
59 出力制御手段
61 起動不許可時間帯入力手段
100 コージェネレーションシステム
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発生した熱を蓄熱する蓄熱部とを備えるコージェネレーションシステムの運転方法であって;
所定時間にわたる電力需要を予測する工程と;
所定時間にわたる熱需要を予測する工程と;
前記発電装置の起動を許可しない時間帯を入力手段により入力する工程と;
前記予測された電力需要および熱需要、並びに、前記起動を許可しない時間帯とに基づき、前記発電装置の起動及び停止を制御する工程とを備える;
コージェネレーションシステムの運転方法。 A power generator that generates heat and generates heat;
A method of operating a cogeneration system comprising a heat storage section for storing the generated heat;
Predicting power demand over time;
Predicting heat demand over time;
Inputting a time zone during which the power generation device is not permitted to be activated by an input means;
Controlling the start and stop of the power generation device based on the predicted power demand and heat demand, and a time zone during which the start is not permitted;
How to operate the cogeneration system.
前記発電装置の起動及び停止を制御する工程が、前記予測された電力需要、熱需要および前記起動を許可しない時間帯、並びに、前記発電装置を強制的に起動する時刻とに基づき、前記発電装置の起動及び停止を制御する;
請求項1に記載のコージェネレーションシステムの運転方法。 Setting a time for forcibly starting the power generator;
The step of controlling the start and stop of the power generation device is based on the predicted power demand, heat demand, a time zone during which the start is not permitted, and a time at which the power generation device is forcibly started. Control the start and stop of
The operation method of the cogeneration system according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のコージェネレーションシステムの運転方法。 When a predetermined amount or more of power demand is continuously predicted for a predetermined time or more, the power generation device is started by canceling the time zone in which the start is not permitted;
The operation method of the cogeneration system according to claim 1 or 2.
前記発生した熱を蓄熱する蓄熱部と;
電力需要を予測する電力予測手段と;
熱需要を予測する熱需要予測手段と;
前記発電装置の起動を許可しない起動不許可時間帯を入力する起動不許可時間帯入力手段と;
運転最小電力を記憶する運転最小電力記憶手段と;
時刻を計測する計時手段と;
前記計時手段で計測された時刻が前記起動不許可時間帯でなく、かつ、前記電力需要予測手段で予測された電力需要が前記運転最小電力以上であれば、前記発電装置を起動する起動制御手段とを備える;
コージェネレーションシステム。 A power generator that generates electricity and generates heat;
A heat storage section for storing the generated heat;
A power forecasting means for forecasting power demand;
Heat demand prediction means for predicting heat demand;
A start non-permission time zone input means for inputting a start non-permission time zone that does not permit the start of the power generator;
A minimum operation power storage means for storing the minimum operation power;
A time measuring means for measuring time;
Activation control means for activating the power generation device if the time measured by the timing means is not the activation-not-permitted time zone and the power demand predicted by the power demand prediction means is greater than or equal to the minimum operating power And comprising:
Cogeneration system.
請求項4に記載のコージェネレーションシステム。
The power generation device is a fuel cell that generates power using hydrogen as a fuel;
The cogeneration system according to claim 4.
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008066015A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Ebara Ballard Corp | Operation method of fuel cell system and fuel cell system |
JP2008190755A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
JP2009300061A (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | Operation plan preparing device, operation plan preparing method, and program for cogeneration system |
JP2010049979A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Power generation management system and power generation control method |
JP2010067512A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell system and its operation method |
WO2010109781A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
WO2010109782A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
JP2011096400A (en) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Osaka Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system, and desulfurizer |
JP2012207864A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
WO2013027456A1 (en) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | シャープ株式会社 | Power generation system |
JP2013077569A (en) * | 2012-11-26 | 2013-04-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell power generation system, and control method of the same |
JP2014041826A (en) * | 2013-09-09 | 2014-03-06 | Osaka Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system and desulfurization device |
JP2015010774A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社ノーリツ | Heat pump type hot water supply system |
JP2019007492A (en) * | 2018-09-05 | 2019-01-17 | 日本電気株式会社 | Schedule generation device, generation method, and program |
JP2019050648A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-28 | 大阪瓦斯株式会社 | Power generating system |
JP7249454B1 (en) | 2022-04-25 | 2023-03-30 | 東京瓦斯株式会社 | Operation control device for cogeneration equipment, operation control program for cogeneration equipment |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002295309A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Kubota Corp | Method of operating heat/electricity utilizing system and heat/electricity utilizing system |
JP2002373689A (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fuel cell power generating system |
JP2003045460A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-14 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell device and its control method |
JP2003308864A (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Sekisui Chem Co Ltd | Fuel cell cogeneration system |
JP2004053120A (en) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cogeneration system |
JP2004286008A (en) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
-
2004
- 2004-10-29 JP JP2004316153A patent/JP2006127967A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002295309A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Kubota Corp | Method of operating heat/electricity utilizing system and heat/electricity utilizing system |
JP2002373689A (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fuel cell power generating system |
JP2003045460A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-14 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell device and its control method |
JP2003308864A (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Sekisui Chem Co Ltd | Fuel cell cogeneration system |
JP2004053120A (en) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cogeneration system |
JP2004286008A (en) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008066015A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Ebara Ballard Corp | Operation method of fuel cell system and fuel cell system |
JP2008190755A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
JP2009300061A (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | Operation plan preparing device, operation plan preparing method, and program for cogeneration system |
JP2010049979A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Power generation management system and power generation control method |
JP2010067512A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell system and its operation method |
US8862282B2 (en) | 2009-03-23 | 2014-10-14 | Panasonic Corporation | Energy supply system |
WO2010109781A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
WO2010109782A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
CN102149983A (en) * | 2009-03-23 | 2011-08-10 | 松下电器产业株式会社 | Energy supply system |
CN102149984A (en) * | 2009-03-23 | 2011-08-10 | 松下电器产业株式会社 | Energy supply system |
JP5463298B2 (en) * | 2009-03-23 | 2014-04-09 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
US8577511B2 (en) | 2009-03-23 | 2013-11-05 | Panasonic Corporation | Energy supply system |
US8577512B2 (en) | 2009-03-23 | 2013-11-05 | Panasonic Corporation | Energy supply system |
JP5314698B2 (en) * | 2009-03-23 | 2013-10-16 | パナソニック株式会社 | Energy supply system |
JP2011096400A (en) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Osaka Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system, and desulfurizer |
JP2012207864A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
WO2013027456A1 (en) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | シャープ株式会社 | Power generation system |
JP2013077569A (en) * | 2012-11-26 | 2013-04-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell power generation system, and control method of the same |
JP2015010774A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社ノーリツ | Heat pump type hot water supply system |
JP2014041826A (en) * | 2013-09-09 | 2014-03-06 | Osaka Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system and desulfurization device |
JP2019050648A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-28 | 大阪瓦斯株式会社 | Power generating system |
JP2019007492A (en) * | 2018-09-05 | 2019-01-17 | 日本電気株式会社 | Schedule generation device, generation method, and program |
JP7249454B1 (en) | 2022-04-25 | 2023-03-30 | 東京瓦斯株式会社 | Operation control device for cogeneration equipment, operation control program for cogeneration equipment |
JP2023161370A (en) * | 2022-04-25 | 2023-11-07 | 東京瓦斯株式会社 | Operation control device of cogeneration device and operation control program of cogeneration device |
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