JP2006214606A - Cogeneration system - Google Patents

Cogeneration system Download PDF

Info

Publication number
JP2006214606A
JP2006214606A JP2005025176A JP2005025176A JP2006214606A JP 2006214606 A JP2006214606 A JP 2006214606A JP 2005025176 A JP2005025176 A JP 2005025176A JP 2005025176 A JP2005025176 A JP 2005025176A JP 2006214606 A JP2006214606 A JP 2006214606A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
power
heat
operation control
surplus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005025176A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4330542B2 (en
Inventor
Yukitsugu Masumoto
幸嗣 桝本
Akihito Hayano
彰人 早野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2005025176A priority Critical patent/JP4330542B2/en
Publication of JP2006214606A publication Critical patent/JP2006214606A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4330542B2 publication Critical patent/JP4330542B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system and its operating method capable of properly suppressing the deterioration of energy-saving due to extra heat by properly lowering the output of a cogeneration device at such a timing that extra heat is predicted. <P>SOLUTION: When the operating efficiency of an operation control means in the partial output of the cogeneration device is higher than an operating efficiency when an mainly electrical operation control is performed, an operation control means performs, as an output lowering operation, a partial output operation for setting the output of the cogeneration device to a partial output. When the operating efficiency in the partial output of the cogeneration device is equal to or lower than the operating efficiency when the mainly electrical operation control is performed, the operation control means performs, as the output lowering operation, a suppressing mainly electrical output operation for setting the output of the cogeneration device to a suppressing mainly electrical output smaller by a prescribed suppressing width than a power load. Also, in suppressing mainly electrical output operation, the suppressing width is calculated by a surplus power lead-out means or adjusted based on a measured surplus power. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行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及びその運転方法に関する。   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 the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation. The present invention relates to a cogeneration system provided with operation control means for executing main operation control for causing a set output to follow a power load, and an operation method thereof.

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 and 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、数分(例えば1分)等の比較的短い出力調整周期で、熱電併給装置の設定出力を、電力消費部における電力負荷に追従させ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。   In such a cogeneration system, for example, the operation control means makes it possible to follow the power load in the power consumption unit with the set output of the combined heat and power unit in a relatively short output adjustment period such as several minutes (for example, one minute). May be configured to perform main operational control.

電主運転制御を実行するコージェネレーションシステムでは、その電主運転制御を実行することにより、現電力負荷を発電電力で賄うことができるものの、現在要求されている現熱負荷には対応しておらず、現熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が発生して、省エネルギ性が悪化する場合がある。   In a cogeneration system that performs main operation control, the current power load can be covered by generated power by executing the main operation control, but it does not support the current heat load that is currently required. However, a surplus heat state in which heat remains with respect to the current heat load may occur, and the energy saving performance may deteriorate.

そこで、電主運転制御を実行するときの熱電併給装置の発生熱量に対して比較的熱負荷が小さく熱余り状態が発生すると予測される場合には、運転制御手段は、熱電併給装置の出力を低下させて、熱電併給装置の熱の発生を抑制して、上記熱余り状態を抑制する場合がある(例えば、特許文献1を参照。)。
また、上記のように熱余り状態が予測される場合の熱電併給装置の出力を低下させる形態としては、熱電併給装置の出力を最小出力等の部分出力に設定する形態や、熱電併給装置の出力を電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する形態がある。
Therefore, when it is predicted that the heat load will be relatively small with respect to the amount of heat generated by the combined heat and power unit when the main operation control is performed, the operation control means will output the output of the combined heat and power unit. In some cases, the heat surplus state is suppressed by reducing the heat generation of the combined heat and power supply device (see, for example, Patent Document 1).
In addition, as a form of reducing the output of the combined heat and power device when a surplus heat state is predicted as described above, the output of the combined heat and power device is set to a partial output such as a minimum output, or the output of the combined heat and power device Is set to a suppressed main output smaller than the power load by a predetermined suppression width.

電主運転制御を実行するコージェネレーションシステムでは、熱電併給装置の出力が電力負荷の急激な減少に対して敏感に追従することができずに、熱電併給装置の発電電力が電力負荷を上回り、熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力が発生する場合がある。
そして、この余剰電力は、電気ヒータにより貯湯槽に貯える熱に変換して有効利用することができる。
In a cogeneration system that performs electric main operation control, the output of the combined heat and power supply device cannot follow the sudden decrease in the power load sensitively, and the generated power of the combined heat and power supply device exceeds the power load. There is a case where surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the co-feeding device is generated.
And this surplus electric power can be converted into heat stored in the hot water storage tank by an electric heater and used effectively.

特開2004−286008号公報JP 2004-286008 A

コージェネレーションシステムにおいて、熱余り状態が予測された場合に、上記のように熱電併給装置の出力を部分出力に設定する構成では、熱電併給装置の発生熱が大幅に減少されることから、熱余り状態を確実に解消して、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化を大幅に抑制することができる。しかしながら、熱電併給装置の部分出力における運転効率が低い場合には、熱電併給装置の出力をその運転効率が低い部分出力に設定することによる省エネルギ性の悪化が懸念され、更には、熱電併給装置の発生熱が大幅に減少することから、予測とは異なって実際には比較的大きかった熱負荷に対する熱不足状態が発生し易くなることから、このような熱不足状態に伴う省エネルギ性の一層の悪化が懸念される。   In the cogeneration system, when a heat surplus state is predicted, the configuration in which the output of the cogeneration device is set to partial output as described above, the generated heat of the cogeneration device is greatly reduced. The state can be surely canceled, and the deterioration of energy saving due to the excessive heat state can be greatly suppressed. However, when the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power device is low, there is a concern about the deterioration of energy saving due to setting the output of the combined heat and power device to a partial output with low operation efficiency. Furthermore, the combined heat and power device Unlike the prediction, a heat shortage state with a relatively large heat load is likely to occur, which is unlikely to be predicted. There is concern about the deterioration.

一方、コージェネレーションシステムにおいて、熱余り状態が予測された場合に、上記のように熱電併給装置の出力を抑制電主出力に設定する構成では、熱電併給装置の発生熱の減少分が少ないことから、予測とは異なって実際には比較的大きかった熱負荷に対する熱不足状態が発生し難くなって、その熱不足状態に伴う省エネルギ性の悪化を抑制することができる。しかしながら、熱電併給装置の出力を比較的大きい抑制電主出力に設定することで、熱電併給装置の発生熱の減少分が少ないことから、熱余り状態を解消できずに、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化についてはあまり抑制することができない。   On the other hand, in the cogeneration system, when a surplus heat state is predicted, in the configuration in which the output of the combined heat and power device is set to the suppressed main output as described above, the decrease in the generated heat of the combined heat and power device is small. Unlike the prediction, it becomes difficult to generate a heat shortage state for a heat load that is actually relatively large, and it is possible to suppress deterioration of energy saving due to the heat shortage state. However, by setting the output of the combined heat and power device to a relatively large suppressed power output, the reduction in the heat generated by the combined heat and power device is small, so the excess heat state cannot be resolved and the excess heat state is saved. It is not possible to suppress much of the deterioration of energy.

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、熱余り状態が予測される時期において、熱電併給装置の出力を適切に低下させることにより、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化を適切に抑制することができるコージェネレーションを提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to save energy associated with the excess heat state by appropriately reducing the output of the combined heat and power device at the time when the excess heat state is predicted. It is in the point of providing the cogeneration which can suppress sexual deterioration appropriately.

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の運転方法は、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稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行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の運転方法であって、その特徴構成は、前記運転制御手段が、予測電力負荷に対して前記電主運転制御を実行したと仮定した場合に熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期において、前記燃料電池の出力を低下させる出力低下運転を実行するように構成され、
前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも高い場合には、前記運転制御手段に、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を部分出力に設定する部分出力運転を実行させ、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも低い又は同等(本願において同等とは、運転効率の差が5%程度以内である場合も含む。)である場合には、前記運転制御手段に、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を前記電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転を実行させる点にある。
In order to achieve the above object, a cogeneration system operating method according to the present invention includes a cogeneration device that generates heat and electric power together, and a hot water storage that collects the heat generated by the cogeneration device and stores it as hot water. An operation method of a cogeneration system provided with a tank and an operation control means for executing an electric main operation control for following a power load with a set output of the combined heat and power device when the combined heat and power device is operated, A characteristic configuration is a time when occurrence of a surplus heat state is predicted or a time when a surplus heat state occurs when it is assumed that the operation control unit has executed the main operation control for a predicted power load. It is configured to execute an output reduction operation for reducing the output of the fuel cell at a certain heat surplus handling period,
When the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power device is higher than the operation efficiency when the main operation control is executed, the output of the combined heat and power device is partially output to the operation control means as the output reduction operation. The partial output operation set to the output is executed, and the operation efficiency at the partial output of the cogeneration device is lower than or equivalent to the operation efficiency when the electric main operation control is executed. In the case where the output is reduced, the output of the combined heat and power unit is reduced by a predetermined amount of suppression than the power load. It is in the point which performs the suppression electric main output driving | operation set to the main output.

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稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行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、予測電力負荷に対して前記電主運転制御を実行したと仮定した場合に熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期において、前記燃料電池の出力を低下させる出力低下運転を実行し、且つ、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも高い場合には、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を部分出力に設定する部分出力運転を実行し、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも低い又は同等である場合には、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を前記電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転を実行する点にある。   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 operation control means for executing electric main operation control for causing the set output of the cogeneration device to follow a power load during operation of the cogeneration device, and the first characteristic configuration thereof is: When the operation control means assumes that the main operation control has been executed for the predicted power load, the heat surplus countermeasure is the time when the occurrence of the heat surplus state is predicted or the time when the heat surplus state occurs. When the output reduction operation for reducing the output of the fuel cell is executed at the time, and the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power supply apparatus executes the main operation control If the operation efficiency is higher than the operation efficiency, the partial output operation is performed to set the output of the combined heat and power device to a partial output as the output reduction operation, and the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power supply device is the main operation. When the operation efficiency is lower or equivalent to the operation efficiency when the control is executed, the output of the combined heat and power supply device is set to a suppressed main output that is smaller than the power load by a predetermined suppression width as the output reduction operation. It is in the point which performs the suppression electric main output driving | operation.

即ち、上記コージェネレーションシステムの運転方法の特徴構成、及び、上記コージェネレーションシステムの第1特徴構成によれば、過去の電力負荷から予測した予測電力負荷に対して電主運転制御を実行したと仮定した場合に、将来において過去の熱負荷から予測した予測熱負荷に対して熱余り状態の発生が予測される時期、又は、現在の現熱負荷に対して熱余り状態が発生している時期としての熱余り対処時期に、上記運転制御手段が、上記出力低下運転を実行して、熱電併給装置の出力を低下させるので、上記熱余り状態を抑制することができる。   That is, according to the characteristic configuration of the operation method of the cogeneration system and the first characteristic configuration of the cogeneration system, it is assumed that the main operation control is performed on the predicted power load predicted from the past power load. In such a case, the time when the occurrence of a heat surplus state is predicted for the predicted heat load predicted from the past heat load in the future, or the time when the heat surplus state is generated for the current current heat load. Since the operation control means executes the output reduction operation and reduces the output of the combined heat and power supply device at the time of coping with excess heat, the excess heat state can be suppressed.

更に、上記運転制御手段は、熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも高い場合には、熱電併給装置の出力を部分出力に設定することにより省エネルギ性があまり悪化しないと判断して、上記出力低下運転として、熱電併給装置の出力を部分出力に設定する部分出力運転を実行して、熱電併給装置の発生熱を最小限に抑制して、熱余り状態を効率良く確実に抑制し、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化を大幅に抑制することができる。
一方、上記運転制御手段は、熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも小さい場合には、熱電併給装置の出力を部分出力に設定することにより省エネルギ性が悪化すると判断して、上記出力低下運転として、上記部分出力運転ではなく、電力負荷よりも若干の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する形態で電力負荷に追従させる抑制電主出力運転を実行して、熱電併給装置の発生熱や電気ヒータにより熱に変換される余剰電力を抑制し、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化を抑制しながら、予測とは異なって実際には比較的大きかった熱負荷に対する熱不足状態の発生を抑制して、このような熱不足状態に伴う省エネルギ性の悪化も抑制することができる。
尚、上記部分出力は、例えば、最小出力、又は、電力負荷よりも低い出力のなかで最も高い運転効率を発揮する出力として設定することができ、一方、上記抑制電主出力は、電力負荷に対して熱余り状態や余剰電力の発生を抑制しえる程度に設定された抑制幅分小さい出力として設定することができる。
Further, when the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power device is higher than the operation efficiency when the main operation control is executed, the operation control means sets the output of the combined heat and power device to the partial output. Judging that the energy saving performance will not deteriorate so much, the partial output operation that sets the output of the combined heat and power unit to the partial output is executed as the above output reduction operation, and the generated heat of the combined heat and power unit is suppressed to the minimum. In addition, it is possible to efficiently and surely suppress the excess heat state, and to significantly suppress the deterioration of energy saving due to the excess heat state.
On the other hand, when the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power device is smaller than the operation efficiency when the electric main operation control is executed, the operation control means sets the output of the combined heat and power device to the partial output. It is judged that energy saving is deteriorated, and the suppression power main that follows the power load in the form of setting the suppressed power output that is slightly smaller than the power load as the power reduction operation rather than the partial power operation. Execute the output operation, suppress the generated heat of the combined heat and power unit and the surplus power converted into heat by the electric heater, suppress the deterioration of energy saving due to the excess heat state, Can suppress the occurrence of a heat shortage state with respect to a relatively large heat load, and can also suppress the deterioration of energy saving due to such a heat shortage state.
The partial output can be set, for example, as a minimum output or an output that exhibits the highest operating efficiency among the outputs lower than the power load, while the suppressed power output is the power load. On the other hand, it can be set as an output that is smaller by a suppression width that is set to such an extent that it is possible to suppress the generation of excess heat and surplus power.

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、前記熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力を前記貯湯槽に貯える熱に変換する電気ヒータと、
前記余剰電力を演算又は計測する余剰電力導出手段とを備え、
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の出力を前記電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転において、前記抑制幅を前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整する点にある。
The second characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention is an electric heater that converts surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the cogeneration apparatus into heat that is stored in the hot water storage tank,
Surplus power deriving means for calculating or measuring the surplus power,
In the suppression power main output operation in which the operation control means sets the output of the cogeneration device to a suppressed power main output that is smaller than the power load by a predetermined suppression width, the suppression width is calculated by the surplus power deriving means or The adjustment is based on the measured surplus power.

即ち、上記コージェネレーションシステムの第2特徴構成によれば、上記余剰電力導出手段により、上記電気ヒータに供給される余剰電力を演算又は計測すると共に、運転制御手段により、電力負荷よりも若干の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する形態で電力負荷に追従させる抑制電主出力運転を実行する場合において、その抑制幅を、上記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整することで、電力負荷のできるだけ多くを熱電併給装置の発電電力で補うと共に、電気ヒータにより熱に変換される余剰電力を出来るだけ少なくして、熱余り状態の発生を一層抑制することができ、結果、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化を一層抑制することができる。   That is, according to the second characteristic configuration of the cogeneration system, the surplus power deriving means calculates or measures the surplus power supplied to the electric heater, and the operation control means slightly suppresses the power load. In the case of executing the suppressed main output operation that follows the power load in the form of setting the suppressed main output as small as the width, the suppression width is adjusted based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means. By supplementing as much of the power load as possible with the power generated by the combined heat and power unit, the surplus power converted into heat by the electric heater can be reduced as much as possible to further suppress the occurrence of the excess heat state, As a result, it is possible to further suppress the deterioration of energy saving due to the excess heat state.

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、前記運転制御手段が、前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力の平均値又は積算値を算出し、前記抑制幅を前記平均値又は積算値に応じて設定する点にある。   According to a third characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention, the operation control unit calculates an average value or an integrated value of the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving unit, and the suppression width is set to the average value. Or it is in the point set according to an integrated value.

即ち、上記コージェネレーションシステムの第3特徴構成によれば、運転制御手段が、抑制電主出力運転において、余剰電力導出手段の演算又は計測結果に基づいて抑制幅を調整するに、その抑制幅を、頻繁に変動する余剰電力の瞬時値ではなく、比較的緩慢に変動する余剰電力の平均値又は積算値に応じて設定することで、熱電併給装置の出力を比較的安定して、出力の頻繁な変動による熱電併給装置の損傷及び効率低下を抑制することができる。尚、上記平均値又は積算値としては、期間をずらしながら順次くり返して計算する移動平均値又は移動積算値や、1日毎等の所定の期間毎に計算する期別平均値又は期別積算値等を用いることができる。   That is, according to the third characteristic configuration of the cogeneration system, the operation control means adjusts the suppression width based on the calculation or measurement result of the surplus power deriving means in the suppressed power main output operation. By setting according to the average value or integrated value of surplus power that fluctuates relatively slowly, not the instantaneous value of surplus power that fluctuates frequently, the output of the combined heat and power supply device becomes relatively stable, It is possible to suppress damage to the combined heat and power supply apparatus and a decrease in efficiency due to various fluctuations. In addition, as the average value or integrated value, a moving average value or moving integrated value that is repeatedly calculated while shifting the period, an average value by period or an integrated value by period that is calculated every predetermined period such as every day, etc. Can be used.

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、前記抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足状態が予測されない条件で抑制幅の上限値を設定する点にある。   The 4th characteristic structure of the cogeneration system which concerns on this invention sets the upper limit of the suppression width | variety on the conditions that a heat shortage state is not estimated when it is assumed that the said operation control means performed the said suppression electric main output driving | operation. In the point.

即ち、上記コージェネレーションシステムの第4特徴構成によれば、運転制御手段が、抑制電主出力運転において、余剰電力導出手段の演算又は計測結果に基づいて抑制幅を調整するに、抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足状態が予測されない形態で抑制幅の上限値を設定する、言換えれば、抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足が予測されない抑制電主出力範囲の最下限に対する抑制幅を上限値として決定し、抑制幅が上限値以下になるように制限することで、熱余り状態を回避するための抑制電主出力運転を実行する場合に、その熱余り状態が予測される時期以降における熱不足状態の発生を抑制することができ、結果、省エネルギ性の悪化を回避することができる。   That is, according to the fourth characteristic configuration of the cogeneration system, the operation control unit adjusts the suppression width based on the calculation or measurement result of the surplus power deriving unit in the suppression power main output operation. The upper limit value of the suppression width is set in such a way that a heat shortage state is not predicted when the operation is performed, in other words, a suppression power that is not predicted to have a heat shortage when it is assumed that the suppression main output operation is performed. When the suppression width for the lowest limit of the main output range is determined as the upper limit value and the suppression width is limited to be equal to or lower than the upper limit value, when performing the suppression power main output operation for avoiding the excess heat state, Occurrence of a heat shortage state after the time when the excess heat state is predicted can be suppressed, and as a result, deterioration of energy saving can be avoided.

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 fuel cell 1 as a combined heat and power generation device that generates electric power and heat, and the heat generated by the fuel cell 1 with cooling water. A hot water storage unit 4 for storing hot water in the hot water tank 2 and supplying a heat medium to the heat consuming terminal 3 using the cooling water, and an operation control unit as operation control means for controlling the operation of the fuel cell 1 and the hot water storage unit 4. 5 or the like.

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 output of the fuel cell 1 is adjustable, and an inverter 6 for system linkage is provided on the power output side of the fuel cell 1, and the inverter 6 uses the generated power of the fuel cell 1 for commercial use. It is configured to have the same voltage and the same frequency as the received power received from the power supply 7.
The commercial power source 7 is, for example, a single-phase three-wire system 100/200 V, and is electrically connected to a power load 9 such as a television, a refrigerator, or a washing machine via a received power supply line 8.
The inverter 6 is electrically connected to the received power supply line 8 via the generated power supply line 10, and the generated power from the fuel cell 1 is supplied to the power load 9 via the inverter 6 and the generated power supply line 10. Is configured to do.

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において商用電源7側に電流が流れる所謂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 power supply line 8 is provided with power load measuring means 11 for measuring the load power of the power load 9, and this power load measuring means 11 is a so-called so-called current flowing to the commercial power supply 7 side in the received power supply line 8. It is also configured to detect whether or not a reverse power flow occurs.
The electric power supplied from the fuel cell 1 to the received power supply line 8 is controlled by the inverter 6 so that a reverse power flow does not occur, and the surplus power of the generated power is recovered by replacing the surplus power with heat. 12 is configured to be supplied.

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、上記余剰電力は、インバータ6の出力として計測される燃料電池1の発電電力から、電力負荷計測手段11で計測される電力負荷を差し引いた電力値として演算可能であり、よって、上記電力負荷計測手段11及びインバータ6が、余剰電力を演算又は計測するための余剰電力導出手段Xとしても機能する。
ちなみに、上記のように余剰電力を演算して、電気ヒータ12の消費電力をその余剰電力以上となるように、作動スイッチ14によりON/OFFが切り換えられるので、電力負荷計測手段11で計測される電力負荷から、燃料電池1の発電電力を引き電気ヒータ12の消費電力を加えた分の電力が、商用電源7から受電する受電電力により賄われることになる。尚、この余剰電力は、例えば電気ヒータ12へ供給される電力を余剰電力として計測可能な余剰電力計測手段を設けるなどして、別の方法で演算又は計測しても構わない。
The electric heater 12 is composed of a plurality of electric heaters, and is provided so as to heat the cooling water of the fuel cell 1 flowing through the cooling water circulation path 13 by the operation of the cooling water circulation pump 15, and is connected to the output side of the inverter 6. ON / OFF is switched by the actuated switch 14.
The operation switch 14 is configured to adjust the power consumption of the electric heater 12 according to the amount of surplus power so that the power consumption of the electric heater 12 increases as the amount of surplus power increases. Yes.
The surplus power can be calculated as a power value obtained by subtracting the power load measured by the power load measuring means 11 from the generated power of the fuel cell 1 measured as the output of the inverter 6. The measuring means 11 and the inverter 6 also function as surplus power deriving means X for calculating or measuring surplus power.
Incidentally, the surplus power is calculated as described above, and ON / OFF is switched by the operation switch 14 so that the power consumption of the electric heater 12 becomes equal to or greater than the surplus power. The amount of power obtained by drawing the generated power of the fuel cell 1 from the power load and adding the power consumed by the electric heater 12 is covered by the received power received from the commercial power source 7. This surplus power may be calculated or measured by another method, for example, by providing surplus power measuring means capable of measuring the power supplied to the electric heater 12 as surplus power.

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 hot water tank 2 for storing hot water in a state where temperature stratification is formed, a hot water circulation pump 17 for circulating hot water in the hot water tank 2 through the hot water circulation path 16, and a heat source circulation path 20. A heat source circulation pump 21 to be circulated, a heat medium circulation pump 23 to circulate and supply the heat medium to the heat consuming terminal 3 through the heat medium circulation path 22, a hot water storage heat exchanger 24 to heat the hot water flowing through the hot water circulation path 16, The heat source heat exchanger 25 for heating the hot water for heat source flowing through the heat source circulation path 20, the heat exchanger for heat medium heating 26 for heating the heat medium flowing through the heat medium circulation path 22, and the fan 27 are operated. In this state, an auxiliary heating heat exchanger 29 for heating the hot water taken out from the hot water storage tank 2 by the combustion of the burner 28 and the heat source hot water flowing through the heat source circulation path 20 is provided.

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 water circulation path 16 is branched and connected so that a part thereof is in parallel, a three-way valve 18 is provided at the connection location, and a radiator 19 is provided in the branched flow path. Yes.
Then, by switching the three-way valve 18, the hot water taken out from the lower part of the hot water tank 2 is circulated so as to pass through the radiator 19, and the hot water taken out from the lower part of the hot water tank 2 is circulated so as to bypass the radiator 19. It is comprised so that it may switch to the state to be made to.

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 storage heat exchanger 24 is configured to heat the hot water flowing through the hot water circulation path 16 by passing the cooling water of the cooling water circulation path 13 that has recovered the heat output from the fuel cell 1. Has been.
In the heat source heat exchanger 25, the hot water for the heat source flowing through the heat source circulation path 20 is heated by flowing the cooling water in the cooling water circulation path 13 that has recovered the heat generated by the fuel cell 1. It is configured.
The auxiliary heating means M includes a fan 27, a burner 28, and an auxiliary heating heat exchanger 29.
Further, the heat source circulation path 20 is provided with a heat source intermittent valve 40 for intermittently flowing the heat source hot water.

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 water circulation path 13 is branched into a hot water storage heat exchanger 24 side and a heat source heat exchanger 25 side, and the flow rate of the cooling water to be passed to the hot water storage heat exchanger 24 side and the heat source use are branched at the branch points. A diversion valve 30 is provided for adjusting the ratio of the flow rate of the cooling water to be passed to the heat exchanger 25 side.
The diverter valve 30 allows the entire amount of cooling water in the cooling water circulation path 13 to flow to the hot water storage heat exchanger 24 side, or allows the entire amount of cooling water in the cooling water circulation path 13 to flow to the heat source heat exchanger 25 side. It is comprised so that it can also be made.

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 heat medium heating 26, the hot water for the heat source heated by the heat exchanger for heat source 25 and the heat exchanger for auxiliary heating 29 is allowed to flow, thereby flowing through the heat medium circulation path 22. The heating medium is configured to be heated.
The said heat consumption terminal 3 is comprised by heating terminals, such as a floor heating apparatus and a bathroom heating apparatus.

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 hot water tank 2 is provided, and a terminal thermal load measuring means 32 for measuring the terminal heat load at the heat consuming terminal 3 is also provided. ing.

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 operation control unit 5 controls the operation of the fuel cell 1 and the operation state of the cooling water circulation pump 15 while operating the cooling water circulation pump 15 during the operation of the fuel cell 1, as well as the hot water circulation pump 17 and the heat source. By controlling the operating state of the circulation pump 21 and the heat medium circulation pump 23, a hot water storage operation for storing hot water in the hot water storage tank 2 and a heat medium supply operation for supplying the heat medium to the heat consuming terminal 3 are performed. Has been.

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 hot water tank 2 with the heat source intermittent valve 40 closed is configured to supply hot water, and the hot water taken out from the hot water tank 2 is heated by the auxiliary heating means M, Water is mixed with hot water taken out from the hot water storage tank 2, and hot water at a hot water supply set temperature set by a remote controller (not shown) is supplied.
Therefore, in the hot water storage tank 2, hot water is stored within the capacity of the hot water storage tank 2 by subtracting the hot water extracted for hot water supply from the hot water added according to the output of the fuel cell 1. become.

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 fuel cell 1 by the operation control unit 5 will be described.
The operation control unit 5 executes main operation control for setting the output of the fuel cell 1 to the main output that follows the current power load currently requested when the fuel cell 1 is in operation.

詳しくは、運転制御部5は、上記電主運転制御において、1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、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 operation control unit 5 obtains the current power load for each relatively short predetermined output adjustment period such as one minute in the main operation control, and from the minimum output (for example, 250 W) to the maximum output (for example, 1000 W). 3), the main output following the current power load is continuously determined as shown in FIG. 3A, and the output of the fuel cell 1 is set to the determined main output.
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。また、現電力負荷を、実際の電力負荷よりも所定の余裕分小さめに求めても構わない。   The current power load is obtained based on the measured value of the power load measuring means 11, and the current power load is obtained as an average value of the power load in the previous output adjustment period. Further, the current power load may be determined to be smaller by a predetermined margin than the actual power load.

上記のような電主運転制御では、運転制御部5が、現電力負荷を計測してから燃料電池1の出力を電主出力に設定するまでに、若干の時間遅れが存在する。
即ち、図3(b)に示すように、燃料電池1の実際の発電電力は、現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化するようになる。そして、燃料電池1の発電電力が現電力負荷の急激な減少に対して敏感に追従することができずに、燃料電池1の発電電力が現電力負荷を上回り、余剰電力が発生し、その余剰電力が上述した電気ヒータ12に供給される。
In the electric main operation control as described above, there is a slight time delay from when the operation control unit 5 measures the current power load until the output of the fuel cell 1 is set to the electric main output.
That is, as shown in FIG. 3B, the actual generated power of the fuel cell 1 changes slightly with respect to the change state of the current power load. Then, the generated power of the fuel cell 1 cannot sensitively follow the sudden decrease in the current power load, the generated power of the fuel cell 1 exceeds the current power load, and surplus power is generated. Electric power is supplied to the electric heater 12 described above.

更に、運転制御部5は、上記電主運転制御において、この余剰電力を減少させて、電気ヒータ12による発生熱を抑制して、熱余り状態の発生を抑制するべく、以下に示す電主出力運転を実行するように構成されている。以下、この電主出力運転について説明を加える。   Further, in the above main operation control, the operation control unit 5 reduces the surplus power, suppresses the heat generated by the electric heater 12, and suppresses the generation of the excess heat state. It is comprised so that driving | running | working may be performed. Hereinafter, this electric power output operation will be described.

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や給湯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。   Incidentally, the excess heat state means, for example, that hot water stored in the hot water tank 2 is full and the radiator 19 is operated, or the heat output from the fuel cell 1 during the heat medium supply operation is consumed. It is larger than the terminal heat load and hot water supply load required at the terminal 3, the hot water stored in the hot water tank 2 is full, and the radiator 19 is in operation.

(電主出力運転)
運転制御部5は、電主出力運転において、燃料電池1の出力を、現電力負荷よりも一定の量又は割合で示される一定幅分小さい電主出力に設定するように構成されている。
即ち、図4(a)に示すように、電主出力運転では、最小出力から最大出力の範囲内で、現電力負荷から一定幅分小さい電主出力を決定し、燃料電池1の出力をその決定した電主出力に設定する。
即ち、現電力負荷から一定分小さい出力が、最小出力から最大出力の範囲内である場合には、その出力が電主出力となり、現電力負荷から一定幅分小さい出力が、最大出力よりも大きい場合には、最大出力を電主出力として決定し、現電力負荷から一定幅分小さい出力が、最小出力よりも小さい場合には、最小出力を電主出力として決定する。
(Main output operation)
In the main output operation, the operation control unit 5 is configured to set the output of the fuel cell 1 to a main output that is smaller than the current power load by a certain amount or percentage.
That is, as shown in FIG. 4 (a), in the main output operation, the main output that is smaller by a certain amount from the current power load within the range from the minimum output to the maximum output is determined, and the output of the fuel cell 1 is changed to the main output. Set to the determined main output.
In other words, if the output that is smaller by a certain amount from the current power load is within the range from the minimum output to the maximum output, that output becomes the main output, and the output that is smaller by a certain amount from the current power load is larger than the maximum output. In such a case, the maximum output is determined as the main output, and when the output smaller than the current power load by a certain width is smaller than the minimum output, the minimum output is determined as the main output.

そして、このような電主出力運転を実行することで、図4(b)に示すように、燃料電池1の実際の発電電力が現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化した場合でも、余剰電力を抑制することができる。   Then, even when the actual power output of the fuel cell 1 changes slightly with respect to the change state of the current power load, as shown in FIG. Surplus power can be suppressed.

尚、上記電主出力は、電主運転制御において、最小出力から最大出力の範囲内で現電力負荷に追従するように設定される電主出力に対して、上記一定幅分小さい出力として設定することができる。また、この場合には、電主出力が最小出力未満とならないように、上記電主出力から上記一定幅分小さい出力が最小出力よりも小さい場合には、最小出力を電主出力に決定する。   In the main operation control, the main output is set as a smaller output than the main output set to follow the current power load within the range from the minimum output to the maximum output. be able to. Also, in this case, in order to prevent the main output from becoming less than the minimum output, when the output smaller than the predetermined width from the main output is smaller than the minimum output, the minimum output is determined as the main output.

そして、運転制御部5は、予測電力負荷に対して上記電主運転制御を実行したと仮定した場合に熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期において、燃料電池1の出力を低下させる出力低下運転を実行するように構成されている。以下、この出力低下運転について説明を加える。   And the operation control part 5 is the time when generation | occurrence | production of a surplus heat state is estimated when it assumes that the said main operation control was performed with respect to the prediction electric power load, or the time when the surplus heat state has generate | occur | produced. It is configured to execute an output reduction operation for reducing the output of the fuel cell 1 at the excessive timing. Hereinafter, the output reduction operation will be described.

運転制御部5は、出力低下運転として、以下に示す部分出力運転又は抑制電主出力運転を実行可能に構成されている。   The operation control unit 5 is configured to be able to execute the following partial output operation or suppressed main output operation as the output reduction operation.

(部分出力運転)
運転制御部5は、部分出力運転において、燃料電池1の出力を部分出力に設定するように構成されており。そして、この部分出力運転を実行することで、上述した余剰電力を大幅に抑制することができる。
尚、上記部分出力は、最小出力、又は、電力負荷よりも低い出力のなかで最も高い運転効率を発揮する出力等として設定することができる。
(Partial output operation)
The operation control unit 5 is configured to set the output of the fuel cell 1 to a partial output in the partial output operation. And the surplus electric power mentioned above can be suppressed significantly by performing this partial output driving | operation.
The partial output can be set as a minimum output or an output that exhibits the highest operating efficiency among the outputs lower than the power load.

(抑制電主出力運転)
運転制御部5は、抑制電主出力運転において、燃料電池1の出力を、現電力負荷よりも所定の量又は割合で示される抑制幅分小さい抑制電主出力に設定するように構成されている。よって、燃料電池1の実際の発電電力が現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化した場合でも、余剰電力を抑制することができる。
尚、この抑制電主出力運転における燃料電池1の出力の現電力負荷に対する抑制幅は、上述した電主出力運転における燃料電池1の出力の現電力負荷に対する低下幅(一定幅)よりも大きく設定される。
(Suppressed main output operation)
The operation control unit 5 is configured to set the output of the fuel cell 1 to a suppressed power output that is smaller than the current power load by a predetermined amount or ratio in the suppressed power main output operation. . Therefore, even when the actual generated power of the fuel cell 1 changes slightly with respect to the change state of the current power load, surplus power can be suppressed.
In addition, the suppression width | variety with respect to the present electric power load of the output of the fuel cell 1 in this suppression electric main output driving | operation is set larger than the fall width | variety (constant width) with respect to the present electric power load of the output of the fuel cell 1 mentioned above. Is done.

更に、運転制御部5は、この抑制電主出力運転において、燃料電池1の出力を現電力負荷に対して低下させる幅である抑制幅を、余剰電力導出手段Xで演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するように構成することができる。   Furthermore, the operation control unit 5 uses the surplus power that is calculated or measured by the surplus power deriving means X to reduce the suppression width, which is a width that reduces the output of the fuel cell 1 with respect to the current power load. Can be configured to adjust based on

即ち、図6に示すように、運転制御部5は、上記抑制電主出力運転において、先ず、余剰電力導出手段Xにより余剰電力Eoを演算又は計測すると共に、その現在の余剰電力Eoと過去一定期間の余剰電力Eoとから、余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)を演算する(ステップ#2)。   That is, as shown in FIG. 6, the operation control unit 5 first calculates or measures the surplus power Eo by the surplus power deriving means X in the suppressed power main output operation, and the current surplus power Eo and the past constant. The moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is calculated from the surplus power Eo of the period (step # 2).

次に、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が所定の上限値e1(例えば50W)よりも大きいか否かを判定する(ステップ#3)。
そして、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が所定の上限値e1(例えば50W)以下である場合には、上記抑制幅Edを上記移動平均値Ave(Eo)に設定する。
このように、抑制電主出力運転において、抑制幅Edを、余剰電力導出手段Xで演算又は計測される余剰電力の移動平均値Ave(Eo)に設定することで、燃料電池1の発電電力を出来るだけ大きくしながら、電気ヒータ12により熱に変換される余剰電力を出来るだけ少なくすることができる。
尚、上記抑制幅Edは、上記移動平均値Ave(Eo)ではなく、例えば、瞬時値である余剰電力Eoに設定しても構わない。
Next, it is determined whether or not the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than a predetermined upper limit value e1 (for example, 50 W) (step # 3).
When the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is equal to or less than a predetermined upper limit value e1 (for example, 50 W), the suppression width Ed is set to the moving average value Ave (Eo).
Thus, in the suppression power main output operation, by setting the suppression width Ed to the moving average value Ave (Eo) of the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X, the generated power of the fuel cell 1 can be reduced. While making it as large as possible, the surplus power converted into heat by the electric heater 12 can be reduced as much as possible.
The suppression width Ed may be set not to the moving average value Ave (Eo) but to, for example, the surplus power Eo that is an instantaneous value.

一方、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が所定の上限値e1(例えば50W)よりも大きい場合には、商用電源7からの受電電力の過剰な増加による省エネルギ性の悪化を抑制するべく、上記抑制幅Edを上記上限値e1に設定する(ステップ#4)。
尚、このステップ#3及びステップ#4を省略して、上記抑制幅Edを常に上記移動平均値Ave(Eo)に設定するように構成しても構わない。また、上記移動平均値の代わりに、1日毎等の所定の期間毎の余剰電力の平均値として計算される期別平均値に応じて抑制幅を調整しても構わない。また、上記移動平均値の変わりに、過去一定期間の余剰電力の移動積算値や1日毎等の所定の期間毎の余剰電力の積算値として計算される期別積算値に応じて抑制幅を調整しても構わない。
On the other hand, when the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than a predetermined upper limit value e1 (for example, 50 W), the deterioration of energy saving due to an excessive increase in the received power from the commercial power supply 7 is suppressed. Therefore, the suppression width Ed is set to the upper limit e1 (step # 4).
Note that step # 3 and step # 4 may be omitted, and the suppression width Ed may always be set to the moving average value Ave (Eo). Moreover, you may adjust a suppression width | variety according to the average value according to a period calculated as an average value of the surplus electric power for every predetermined periods, such as every day, instead of the above-mentioned moving average value. In addition, instead of the above moving average value, the amount of suppression is adjusted according to the cumulative integrated value of surplus power for a certain period in the past and the integrated value by period calculated as the integrated value of surplus power for each predetermined period such as every day. It doesn't matter.

更に、運転制御部5は、上記抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に、後述する熱不足状態が予測されない形態で抑制幅Edの上限値e1を設定することができる。   Furthermore, the operation control unit 5 can set the upper limit value e1 of the suppression width Ed in a form in which a heat shortage state to be described later is not predicted when it is assumed that the suppression power main output operation is executed.

尚、熱不足状態とは、例えば、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が空であり、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から出力される熱が熱消費端末3で要求されている端末熱負荷や給湯負荷よりも小さくて、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が空であり、補助加熱手段Mを作動させる状態である。そして、例えば図5に示すように、1日等の判定対象期間における予測電力負荷と予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対して抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に燃料電池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ことができる。   Note that the heat shortage state means, for example, that the hot water stored in the hot water tank 2 is empty and the auxiliary heating means M is operated, or the heat output from the fuel cell 1 during the heating medium supply operation. The hot water stored in the hot water tank 2 is smaller than the terminal heat load and hot water supply load required by the heat consuming terminal 3, and the auxiliary heating means M is activated. Then, for example, as shown in FIG. 5, when it is assumed that the predicted power load and the predicted heat load in the determination target period such as one day are obtained and the suppressed power main output operation is executed for the predicted power load, the fuel cell It can be determined whether or not a heat shortage state occurs in which the generated heat of 1 is insufficient with respect to the predicted heat load.

即ち、抑制電主出力を変化させながら、上記のような熱不足状態が発生するか否かの判断を行うことにより、抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足が予測されない抑制電主出力範囲を求めることができ、その抑制電主出力範囲の最下限の現電力負荷に対する抑制幅を上限値e1として決定する。
そして、抑制幅Edがその上限値e1以下になるように制限することで、抑制電主出力運転を実行することによる熱不足状態の発生を抑制することができ、結果、省エネルギ性の悪化を回避することができる。
In other words, by determining whether or not the above heat shortage state occurs while changing the suppressed main output, it is possible to prevent the heat shortage from being predicted when it is assumed that the suppressed main output operation has been executed. The main output range can be obtained, and the suppression range for the current power load at the lowest limit of the suppression main output range is determined as the upper limit e1.
And by restrict | limiting so that the suppression width | variety Ed may become the upper limit e1 or less, generation | occurrence | production of the heat shortage state by performing suppression electric main output driving | operation can be suppressed, As a result, deterioration of energy-saving property is reduced. It can be avoided.

更に、運転制御部5は、図7に示すように、後述する熱余り対処時期であるか否かを判定し(ステップ#11)、その熱余り対処時期である場合において、上述した部分出力運転又は抑制電主出力運転のうちの一方の出力低下運転を実行する(ステップ#12)ように構成されている。   Furthermore, as shown in FIG. 7, the operation control unit 5 determines whether or not it is a heat surplus countermeasure timing described later (step # 11). Or it is comprised so that one output fall operation may be performed among the suppression electric main output operations (step # 12).

次に、上記ステップ#11における熱余り対処時期の判定について、説明を加える。
前記運転制御部5は、例えば図5に示すように、1日等の判定対象期間における予測電力負荷と予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対して電主運転制御を実行したと仮定した場合に燃料電池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し、熱余り状態が発生する前の時間帯を、熱余り状態の発生が予測される時期として求める。
また、運転制御部5は、ラジエター19を作動させて放熱を開始する時間帯、又は、その放熱量を積算し、その積算値が設定値以上となった時間帯を、熱余り状態が発生している時期として求める。
そして、上記のような熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期が、上記熱余り対処時期として決定される。
Next, description will be added regarding the determination of the excess heat handling time in step # 11.
For example, as illustrated in FIG. 5, the operation control unit 5 obtains a predicted power load and a predicted heat load in a determination target period such as one day, and assumes that the main operation control is performed on the predicted power load. In this case, it is determined whether or not a surplus heat state is generated in which the generated heat of the fuel cell 1 is excessive with respect to the predicted heat load, and the occurrence of the surplus heat state is predicted in a time zone before the surplus heat state occurs. Ask as a time.
In addition, the operation control unit 5 integrates the amount of heat released when the radiator 19 is activated to start heat dissipation, or the time when the integrated value is equal to or greater than the set value causes a heat surplus state. Ask as the time when.
And the time when generation | occurrence | production of the above heat surplus state is estimated or the time when the heat surplus state has generate | occur | produced is determined as the said heat surplus handling time.

更に、運転制御部5は、上記出力低下運転として、上記部分出力運転を実行するか、上記抑制電主出力運転を実行するかを、燃料電池1の部分出力における運転効率に基づいて決定するように構成されている。   Further, the operation control unit 5 determines whether to execute the partial output operation or the suppressed main output operation as the output reduction operation based on the operation efficiency at the partial output of the fuel cell 1. It is configured.

即ち、図8に示すように、燃料電池1の部分出力における運転効率Aが電主運転制御を実行した場合の運転効率(即ち、燃料電池1の電主出力における運転効率)a1よりも高いか否かを判定する(ステップ#21)。
そして、燃料電池1の部分出力における運転効率Aが電主運転制御を実行した場合の運転効率a1よりも高い場合には、燃料電池1の出力を部分出力に設定することにより省エネルギ性があまり悪化しないと判断して、運転制御部5に出力低下運転として部分出力運転を実行させる(ステップ#22)。
一方、燃料電池1の部分出力における運転効率Aが電主運転制御を実行した場合の運転効率a1よりも低い又は同等である場合には、熱電併給装置の出力を部分出力に設定することにより省エネルギ性が悪化すると判断して、運転制御部5に出力低下運転として抑制電主出力運転を実行させる(ステップ#23)。
That is, as shown in FIG. 8, is the operation efficiency A at the partial output of the fuel cell 1 higher than the operation efficiency when the main operation control is executed (that is, the operation efficiency at the main output of the fuel cell 1) a1? It is determined whether or not (step # 21).
When the operation efficiency A at the partial output of the fuel cell 1 is higher than the operation efficiency a1 when the main operation control is executed, the energy saving is not much by setting the output of the fuel cell 1 to the partial output. Judging that it does not deteriorate, the operation control unit 5 is caused to execute the partial output operation as the output reduction operation (step # 22).
On the other hand, when the operation efficiency A at the partial output of the fuel cell 1 is lower than or equal to the operation efficiency a1 when the main operation control is executed, the output of the combined heat and power supply device is set to the partial output. It is determined that the energy is deteriorated, and the operation control unit 5 is caused to perform the suppressed power main output operation as the output reduction operation (step # 23).

尚、上記運転効率Aやa1は、電力負荷9へ供給する電力を商用電源7からの受電電力で補うのではなく燃料電池1の発電電力で補うことによるメリットである発電メリットとして、下記の数1に示す式により求めることができる。   The operating efficiency A and a1 are the following power generation merits that are merits of supplementing the power supplied to the power load 9 with the power generated by the fuel cell 1 rather than the power received from the commercial power supply 7. It can be obtained by the equation shown in 1.

〔数1〕
運転効率(発電メリット)=燃料電池1の出力×(1/商用電源7の発電効率−1/燃料電池1の発電効率)
[Equation 1]
Operation efficiency (power generation merit) = output of fuel cell 1 × (1 / power generation efficiency of commercial power source 7−1 / power generation efficiency of fuel cell 1)

尚、上記ステップ#21における燃料電池1の部分出力における運転効率Aが電主運転制御を実行した場合の運転効率a1よりも高いか否かの判定は、運転制御部5自身が行っても構わないが、別に、コージェネレーションシステムの設計者や利用者が判定して、運転制御部5を、出力低下運転として、上記部分出力運転を実行するように構成するか、上記抑制電主出力運転を実行するように構成するかを決定しても構わない。   The operation control unit 5 itself may determine whether or not the operation efficiency A at the partial output of the fuel cell 1 in step # 21 is higher than the operation efficiency a1 when the main operation control is executed. However, separately, a cogeneration system designer or user determines that the operation control unit 5 is configured to execute the partial output operation as the output reduction operation, or the suppressed main output operation is performed. It may be determined whether to configure to execute.

尚、上記ステップ#21の判定を運転制御部5が実行する場合には、その部分出力における運転効率Aを、燃料電池1の過去の部分出力時の燃料消費量と発電電力と発生熱量とから演算して、随時更新するように構成することができ、このように構成することで、燃料電池1の経時的な状態の変化に合わせて、出力低下運転として、上記部分出力運転を実行するか、上記抑制電主出力運転を実行するかを、切り換えることができる。   When the operation control unit 5 executes the determination in step # 21, the operation efficiency A at the partial output is calculated from the fuel consumption, generated power, and generated heat at the past partial output of the fuel cell 1. It can be configured to be calculated and updated at any time. With this configuration, whether the partial output operation is executed as an output reduction operation in accordance with a change in the state of the fuel cell 1 over time. It is possible to switch whether to execute the suppressed power main output operation.

尚、上記部分出力を、最小出力とする場合には、その最小出力における運転効率Aのみを随時更新するように構成することができる。一方、上記部分出力を、電力負荷よりも低い出力のなかで最も高い運転効率を発揮する出力とする場合には、その部分出力として設定される可能性がある燃料電池1の各出力における運転効率Aを、上記のように随時更新するように構成することができる。   When the partial output is set to the minimum output, only the operation efficiency A at the minimum output can be updated at any time. On the other hand, when the partial output is an output that exhibits the highest operation efficiency among the outputs lower than the power load, the operation efficiency at each output of the fuel cell 1 that may be set as the partial output. A can be configured to update at any time as described above.

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時間等の単位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 operation control unit 5 as shown below.
That is, the operation control unit 5 uses, for example, a heat load as a hot water supply heat load and a terminal heat load, and converts each of an actual power load per unit time, an actual hot water supply heat load, and an actual terminal heat load into the power load measuring unit 11. And the output value of the inverter 6, the hot water supply thermal load measuring means 31, and the terminal thermal load measuring means 32.
And the operation control part 5 memorize | stores the value measured in the output value of the electric power load measurement means 11 and the inverter 6, the hot water supply heat load measurement means 31, and the terminal thermal load measurement means 32, and is time-sequentially. Power load and time-series heat load are managed every unit time such as one hour.
In addition, when the operation control unit 5 updates the time-series power load and the time-series heat load according to the actual use situation, the output values of the power load measuring means 11 and the inverter 6, the hot water supply heat load, The value measured by the measuring means 31 and the terminal thermal load measuring means 32 and the value already stored are added together at a predetermined ratio, and the added value is stored.

以下、熱余り対処時期における運転効率に基づく部分出力運転及び抑制電主出力運転の判定、及び、部分出力運転における部分出力の設定方法の実施例として、第1乃至第3実施例を説明する。   Hereinafter, first to third examples will be described as examples of the determination of the partial output operation and the suppressed power main output operation based on the operation efficiency in the heat surplus handling timing and the setting method of the partial output in the partial output operation.

〔第1実施例〕
第1実施例として、上述した数1に示す式により求めた発電メリットとして求めた燃料電池1の各出力における運転効率が、下記の表1に示すように、出力が大きい程高くなる場合を想定した実施例について説明する。尚、上記数1に示す式において、商用電源7の発電効率は0.366としている。
[First embodiment]
As the first embodiment, it is assumed that the operation efficiency at each output of the fuel cell 1 obtained as the power generation merit obtained by the equation shown in Equation 1 described above increases as the output increases as shown in Table 1 below. The embodiment will be described. In the equation shown in the above equation 1, the power generation efficiency of the commercial power source 7 is 0.366.

Figure 2006214606
Figure 2006214606

現電力負荷に対して追従する電主出力が1000W,750W又は500Wである場合には、燃料電池1のその電主出力よりも小さい部分出力の運転効率が、その燃料電池1の電主出力における運転効率よりも低いことから、運転制御部5に出力低下運転として、燃料電池1の出力を部分出力に設定する部分出力運転ではなく、燃料電池1の出力をその電主出力よりも抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転が実行される。   When the main output following the current power load is 1000 W, 750 W or 500 W, the operation efficiency of the partial output smaller than the main output of the fuel cell 1 is the main output of the fuel cell 1. Since it is lower than the operation efficiency, the operation control unit 5 does not perform partial output operation in which the output of the fuel cell 1 is set to partial output as output reduction operation, but the output of the fuel cell 1 is less than the main output of the main output. Suppressed main output operation that is set to a small suppressed main output is executed.

〔第2実施例〕
第2実施例として、上述した数1に示す式により求めた発電メリットとして求めた燃料電池1の各出力における運転効率が、下記の表2に示すように、出力が大きい程低くなる場合を想定した実施例について説明する。尚、上記数1に示す式において、商用電源7の発電効率は0.366としている。
[Second Embodiment]
As a second embodiment, it is assumed that the operation efficiency at each output of the fuel cell 1 obtained as the power generation merit obtained by the equation shown in the above equation 1 becomes lower as the output becomes larger as shown in Table 2 below. The embodiment will be described. In the equation shown in the above equation 1, the power generation efficiency of the commercial power source 7 is 0.366.

Figure 2006214606
Figure 2006214606

現電力負荷に対して追従する電主出力が1000W,750W又は500Wである場合には、燃料電池1のその電主出力よりも小さい部分出力(300W)の運転効率が、その燃料電池1の電主出力における運転効率よりも高いことから、燃料電池1の出力を電主出力よりも抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転ではなく、燃料電池1の出力を部分出力(300W)に設定する部分出力運転が実行される。   When the main output following the current power load is 1000 W, 750 W, or 500 W, the operation efficiency of the partial output (300 W) of the fuel cell 1 smaller than the main output of the fuel cell 1 is Since it is higher than the operation efficiency at the main output, the output of the fuel cell 1 is not the suppressed power main output operation in which the output of the fuel cell 1 is set to the suppressed power output that is smaller than the main output by the suppression width. The partial output operation set to 300 W) is executed.

〔第3実施例〕
第3実施例として、上述した数1に示す式により求めた発電メリットとして求めた燃料電池1の各出力における運転効率が、下記の表3に示すように、出力が750Wであるときを最高とし、500W,300W,1000Wの順に低くなる場合を想定した実施例について説明する。尚、上記数1に示す式において、商用電源7の発電効率は0.366としている。
[Third embodiment]
As the third embodiment, the operation efficiency at each output of the fuel cell 1 obtained as the power generation merit obtained by the equation shown in the above equation 1 is maximum when the output is 750 W as shown in Table 3 below. Example which assumes the case of decreasing in the order of 500 W, 300 W, and 1000 W will be described. In the equation shown in the above equation 1, the power generation efficiency of the commercial power source 7 is 0.366.

Figure 2006214606
Figure 2006214606

現電力負荷に対して追従する電主出力が1000Wである場合には、燃料電池1のその電主出力よりも小さい部分出力(750W)の運転効率が、その燃料電池1の電主出力における運転効率よりも高いことから、燃料電池1の出力を電主出力よりも抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転ではなく、燃料電池1の出力を部分出力(750W)に設定する部分出力運転が実行される。
現電力負荷に対して追従する電主出力が750W又は500Wである場合には、燃料電池1のその電主出力よりも小さい部分出力の運転効率が、その燃料電池1の電主出力における運転効率よりも低いことから、運転制御部5に出力低下運転として、燃料電池1の出力を部分出力に設定する部分出力運転ではなく、燃料電池1の出力をその電主出力よりも抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転が実行される。
When the main output following the current power load is 1000 W, the operation efficiency of the partial output (750 W) smaller than that main output of the fuel cell 1 is the operation efficiency at the main output of the fuel cell 1. Since the output is higher than the efficiency, the output of the fuel cell 1 is set to the partial output (750 W) instead of the suppressed main output operation in which the output of the fuel cell 1 is set to the suppressed main output that is smaller than the main output by the suppression width. The partial output operation is performed.
When the main output following the current power load is 750 W or 500 W, the operating efficiency of the partial output smaller than the main output of the fuel cell 1 is the operating efficiency of the main output of the fuel cell 1. Therefore, the output of the fuel cell 1 is suppressed by a suppression width smaller than the main output, rather than the partial output operation in which the output of the fuel cell 1 is set to the partial output as the output reduction operation in the operation control unit 5. The restraining main output operation to be set to the main output is executed.

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 hot water tank 2, the heat consumption terminal 3 was provided, and the cogeneration system which made the heat load the hot water supply heat load and the terminal heat load was illustrated, However, Hot water supply is not provided without providing the heat consumption terminal 3. It is good also as a cogeneration system which makes a heat load a heat load.

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 electric heater 12 is configured to heat the cooling water of the fuel cell 1. However, the electric heater 12 may be configured to heat the hot water in the hot water tank 2. It is.

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 fuel cell 1 is exemplified as the combined heat and power device. However, as the combined heat and power device, for example, a combination of an internal combustion engine such as a gas engine and a power generation device, or an external combustion engine such as a Stirling engine and power generation. It is also possible to adapt a combination with a device.

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、熱余り状態が予測される時期において、熱電併給装置の出力を適切に低下させることにより、熱余り状態に伴う省エネルギ性の悪化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及びその運転方法に適用可能である。   The cogeneration system according to the present invention includes, for example, a fuel cell as a combined heat and power supply device, and appropriately reduces the output of the combined heat and power supply device at a time when the excess heat state is predicted. It can be applied to a cogeneration system and its operation method for appropriately suppressing the deterioration of the water.

コージェネレーションシステムの概略構成図Schematic configuration diagram of cogeneration system コージェネレーションシステムの制御ブロック図Cogeneration system control block diagram 電主運転制御における説明図Illustration of main operation control 電主出力運転における説明図Explanatory diagram in main output operation 予測電力負荷及び予測熱負荷を示すグラフGraph showing predicted power load and predicted heat load 抑制電主出力運転における抑制幅の調整処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the adjustment process of the suppression width | variety in suppression electric power main output driving | operation 抑制電主出力運転の実行についての判定処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the determination process about execution of the suppression electric main output driving | operation 抑制電主出力運転の形態についての決定処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the determination process about the form of the suppression electric power main output driving | operation

符号の説明Explanation of symbols

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)
X:余剰電力導出手段
1: Fuel cell (cogeneration device)
2: Hot water storage tank 5: Operation control unit (operation control means)
X: Surplus power deriving means

Claims (5)

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稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行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の運転方法であって、
前記運転制御手段が、予測電力負荷に対して前記電主運転制御を実行したと仮定した場合に熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期において、前記燃料電池の出力を低下させる出力低下運転を実行するように構成され、
前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも高い場合には、前記運転制御手段に、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を部分出力に設定する部分出力運転を実行させ、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも低い又は同等である場合には、前記運転制御手段に、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を前記電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転を実行させるコージェネレーションシステムの運転方法。
A combined heat and power device that generates heat and electric power together, a hot water tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and outputs the set output of the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation An operation method of the cogeneration system provided with operation control means for executing electric main operation control to follow the load,
When the operation control means assumes that the main operation control has been executed for the predicted power load, the heat surplus countermeasure is the time when the occurrence of the heat surplus state is predicted or the time when the heat surplus state occurs. A power reduction operation for reducing the output of the fuel cell is performed at a time;
When the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power device is higher than the operation efficiency when the main operation control is executed, the output of the combined heat and power device is partially output to the operation control means as the output reduction operation. When the partial output operation set to output is executed, and the operation efficiency at the partial output of the cogeneration device is lower than or equal to the operation efficiency when the electric main operation control is executed, the operation control means The operation method of the cogeneration system which performs the suppression electric main output operation which sets the output of the said combined heat and power supply apparatus to the suppression electric main output smaller by the predetermined | prescribed suppression width than the said electric power load as the said output fall operation.
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稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行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、
前記運転制御手段が、予測電力負荷に対して前記電主運転制御を実行したと仮定した場合に熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期において、前記燃料電池の出力を低下させる出力低下運転を実行し、且つ、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも高い場合には、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を部分出力に設定する部分出力運転を実行し、前記熱電併給装置の部分出力における運転効率が前記電主運転制御を実行した場合の運転効率よりも低い又は同等である場合には、前記出力低下運転として、前記熱電併給装置の出力を前記電力負荷よりも所定の抑制幅分小さい抑制電主出力に設定する抑制電主出力運転を実行するコージェネレーションシステム。
A combined heat and power device that generates heat and electric power together, a hot water tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and outputs the set output of the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation A cogeneration system provided with operation control means for executing electric main operation control to follow the load,
When the operation control means assumes that the main operation control has been executed for the predicted power load, the heat surplus countermeasure is the time when the occurrence of the heat surplus state is predicted or the time when the heat surplus state occurs. When the operation is performed to reduce the output of the fuel cell to reduce the output of the fuel cell and the operation efficiency at the partial output of the combined heat and power supply device is higher than the operation efficiency when the electric main operation control is executed, As the output reduction operation, a partial output operation in which the output of the cogeneration device is set to a partial output is executed, and the operation efficiency at the partial output of the cogeneration device is higher than the operation efficiency when the electric main operation control is executed. If the output is reduced or equal, the output reduction operation is performed by setting the output of the combined heat and power device to a suppressed main output that is smaller than the power load by a predetermined suppression width. Cogeneration system to run.
前記熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力を前記貯湯槽に貯える熱に変換する電気ヒータと、
前記余剰電力を演算又は計測する余剰電力導出手段とを備え、
前記運転制御手段が、前記抑制電主出力運転において、前記抑制幅を前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整する請求項2に記載のコージェネレーションシステム。
An electric heater that converts surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the cogeneration apparatus into heat that is stored in the hot water tank;
Surplus power deriving means for calculating or measuring the surplus power,
The cogeneration system according to claim 2, wherein the operation control unit adjusts the suppression width based on surplus power calculated or measured by the surplus power deriving unit in the suppressed power main output operation.
前記運転制御手段が、前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力の平均値又は積算値を算出し、前記抑制幅を前記平均値又は積算値に応じて設定する請求項3に記載のコージェネレーションシステム。   The said operation control means calculates the average value or integrated value of the surplus power calculated or measured by the said surplus power deriving means, The said suppression width is set according to the said average value or integrated value. Cogeneration system. 前記運転制御手段が、前記抑制電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足状態が予測されない形態で前記抑制幅の上限値を設定する請求項3又は4の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。   The upper limit value of the suppression width is set according to any one of claims 3 and 4, wherein the operation control means sets the upper limit value of the suppression width in a form in which a heat shortage state is not predicted when it is assumed that the suppressed power main output operation has been executed. Cogeneration system.
JP2005025176A 2005-02-01 2005-02-01 Cogeneration system Expired - Fee Related JP4330542B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005025176A JP4330542B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Cogeneration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005025176A JP4330542B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Cogeneration system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006214606A true JP2006214606A (en) 2006-08-17
JP4330542B2 JP4330542B2 (en) 2009-09-16

Family

ID=36977988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005025176A Expired - Fee Related JP4330542B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Cogeneration system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4330542B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013047169A1 (en) * 2011-09-28 2015-03-26 京セラ株式会社 Power generation system, control device, and power control method
JPWO2015011932A1 (en) * 2013-07-26 2017-03-02 京セラ株式会社 Power conversion device, power management device, and power management method
JPWO2015011934A1 (en) * 2013-07-26 2017-03-02 京セラ株式会社 Power management apparatus, power management system, and power management method
JP2017116192A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社ガスター Cogeneration system, control device, control method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013047169A1 (en) * 2011-09-28 2015-03-26 京セラ株式会社 Power generation system, control device, and power control method
JPWO2015011932A1 (en) * 2013-07-26 2017-03-02 京セラ株式会社 Power conversion device, power management device, and power management method
JPWO2015011934A1 (en) * 2013-07-26 2017-03-02 京セラ株式会社 Power management apparatus, power management system, and power management method
US10074990B2 (en) 2013-07-26 2018-09-11 Kyocera Corporation Power conversion apparatus, power management apparatus, and method for power management
US10698433B2 (en) 2013-07-26 2020-06-30 Kyocera Corporation Power management apparatus, power management system, and method for power management
JP2017116192A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社ガスター Cogeneration system, control device, control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4330542B2 (en) 2009-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4465168B2 (en) Cogeneration system
JP4330542B2 (en) Cogeneration system
JP5048820B2 (en) Cogeneration system
JP2007247968A (en) Cogeneration system
JP4549308B2 (en) Cogeneration system
JP4889214B2 (en) Cogeneration system
JP4916197B2 (en) Cogeneration system
JP4180042B2 (en) Cogeneration system
JP4897855B2 (en) Cogeneration system
JP4330543B2 (en) Cogeneration system
JP2010071493A (en) Cogeneration system, operation control device, method of operating the cogeneration system and program
JP3976692B2 (en) Cogeneration system
JP2007330009A (en) Power load controller and cogeneration system equipped therewith
JP2004297905A (en) Cogeneration system and operation method therefor
JP4838617B2 (en) Cogeneration system
JP2004278510A (en) Cogeneration system
JP4180041B2 (en) Cogeneration system
JP6899682B2 (en) Hot water supply system
JP2008224211A (en) Water heater
JP5044708B2 (en) Cogeneration system
JP2004286424A (en) Co-generation system
JP4359248B2 (en) Cogeneration system
JP2006125702A (en) Cogeneration system
JP4148885B2 (en) Water heater
JP4342570B2 (en) Cogeneration system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090525

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090604

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4330542

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120626

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120626

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150626

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees