JP2007330009A - 電力負荷制御装置及びそれを備えるコージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電力負荷の運転制御をすることにより、逆潮流を防止、又は、緩和し、かつ、省エネルギー性の高い運転制御をすることができる電力負荷制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】熱の発生を伴って発電を行う発電器１と、発電器１の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器３と、発電器１の余剰電力を用いて熱媒体を加熱する電気ヒータ４と、を備えるコージェネレーションシステムの発電器１で発電した電力を消費する電力負荷１３を制御する電力負荷制御装置であって、電力負荷１３のうち、少なくとも電気ヒータ４と、発電器１の余剰電力を消費する余剰電力負荷１２とを制御し、蓄熱器３の蓄熱量と蓄熱器３の熱を消費する熱負荷１３の消費熱量の予測値に基づき、電気ヒータ４及び余剰電力負荷１２の消費電力を制御する電力負荷制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力負荷制御装置及びそれを備えるコージェネレーションシステム、特に電力負荷の制御に関する。

コージェネレーションシステムは、燃料電池やガスタービンやディーゼルエンジンなどの原動機等を用いて発電して電力を供給するとともに、その発電の際に発生する熱を回収して、外部への熱供給に有効利用するシステムである。このようなコージェネレーションシステムは、系統電源と系統連係されており、燃料電池等で発電した電力と系統電源からの電力が、外部電力負荷（例えば、家庭の使用電力）に供給される。

ところで、コージェネレーションシステムを構成する燃料電池等は、外部電力負荷の負荷変動に対する出力変化速度が遅いため、コージェネレーションシステムから電力供給を受ける全機器の総消費電力が、コージェネレーションシステムから出力される出力電力を下回る場合、余剰電力が発生し、系統電源への電力の逆潮流が生じる。これを防止又は緩和するコージェネレーションシステムの負荷調整方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムの負荷調整方法は、余剰電力が生じて逆潮流が発生する場合に、予め登録した電力消費調整機器の少なくとも一部を強制的に運転制御する方法である。これにより、総消費電力が増加するため、逆潮流の程度が緩和、或いは、逆潮流の防止を図ることができる。
特開２００３−１５３４４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムの負荷調整方法では、電力消費調整機器として電気ヒータを例示しているが、利用者の熱エネルギー利用実態の変動を考慮していないため、例えば夏場、給湯利用量が少ない場合にも、排熱回収機器としての貯湯タンクが満湯でなければ、あるいは貯湯タンクのある一定レベルまで貯湯するまでは、電気ヒータに余剰電力を通電し、結果的に利用されない熱エネルギーとして貯湯し、エネルギー的に無駄が生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電力負荷の運転制御をすることにより、逆潮流を防止、又は、緩和し、かつ、省エネルギー性の高い運転制御をすることができる電力負荷制御装置及びそれを備える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。また、本発明は、前記電力負荷制御装置に使用されるプログラム及び前記電力負荷の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の負荷電力制御装置は、熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置であって、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御する。

これにより、所定の電力負荷の合計消費電力が発電器の発電出力を下回り、余剰電力が発生する場合に、消費熱量の変動を考慮した電気ヒータの運転制御が可能となり、より省エネルギー性の高い排熱回収運転と電力負荷運転が可能となる。

前記電力負荷制御装置は、前記電力負荷制御装置により制御される前記余剰電力負荷を登録するための登録器を備えてもよい。

前記電力負荷制御装置は、前記電気ヒータと前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷以外の電力負荷の消費電力が、前記発電器の発電電力未満である場合に、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷による前記余剰電力の消費電力を制御してもよい。

前記電力負荷制御装置は、前記蓄熱器の蓄熱量が前記蓄熱器の蓄熱量及び前記熱負荷の消費熱量の予測値から算出された前記蓄熱器における目標蓄熱量になるまで前記電気ヒータを動作させるよう制御してもよい。

これにより、所定の時期の熱負荷での消費熱量を考慮した蓄熱器の目標蓄熱量に対して、電気ヒータへの通電が制御されるため、余剰電力が発生した場合に、エネルギー的に無駄の少ない電気ヒータの運転制御が可能となり、より省エネルギー性の高い排熱回収運転と電力負荷運転が可能となる。

前記電力負荷制御装置は、利用者が余剰電力負荷の登録に関する情報を入力するための登録情報入力器を備え、前記入力された登録情報に基づき、前記登録器は前記余剰電力負荷を登録してもよい。

前記電力負荷制御装置は、前記余剰電力負荷が時期に応じて変わるように制御してもよい。

また、本発明に係る電力負荷制御方法は、熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御方法であって、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御する方法である。

また、本発明に係る電力負荷制御装置として機能させるための電力負荷制御プログラムは、熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置として機能させるための電力負荷制御プログラムであって、前記電力負荷制御装置が、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御するように機能させる。

また、本発明のコージェネレーションシステムは、熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置と、を備えるコージェネレーションシステムであって、前記電力負荷制御装置は、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御するように構成されている。

本発明の電力負荷制御装置及びそれを備えるコージェネレーションシステムによれば、エネルギー的に無駄の少ない電気ヒータの運転制御が可能となり、より省エネルギー性の高い排熱回収運転と電力負荷運転が可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムの構成を模式的に示すブロック図である。

まず、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムの構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムは、燃料電池（発電器）１と、廃熱回収循環路２と、貯湯タンク（蓄熱器）３と、電気ヒータ４と、電気出力装置５と、制御装置（電力負荷制御装置）６と、を有している。なお、発電器として燃料電池を使用しているが、これに限定されず、ガスタービンやディーゼルエンジン等の原動機を用いてもよい。

燃料電池１には、燃料ガス供給装置（図示せず）と酸化剤ガス供給装置（図示せず）が接続されており、これらの供給装置から供給される燃料ガスと酸化剤ガスを電気化学反応させることにより、電気を発生させる。また、燃料電池１の図示されない出力端子には、電気出力装置５が接続されている。

電気出力装置５は、燃料電池１で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータと変圧装置等を有している。電力出力装置５の出力端子（図示せず）には、電気ヒータ４が接続されている。また、電気出力装置５の出力端子は、系統電源７と連繋点１０で系統連繋されており、連繋点１０から第一の電力負荷１１及び余剰電力負荷１２に電力が供給される。また、系統電源７と連繋点１０との間には、受電電力検出器９が設けられている。

第一の電力負荷１１及び余剰電力負荷１２は、ここでは、一般家庭で使用される電力消費機器を想定している。第一の電力負荷１１は、常時電力を消費する電力消費機器であり、このような機器として、例えば、冷蔵庫、常備灯、寒冷地での冬場の暖房機器等が挙げられる。一方、余剰電力負荷１２は、断続的に電力を消費する電力消費機器であり、このような機器として、照明装置、防犯灯、空調装置、換気扇、夏場の散水機や自動風呂機能つき給湯器が挙げられる。そして、余剰電力負荷１２を構成する第一〜第三の余剰電力負荷１２Ａ〜１２Ｃは、その運転動作の優先順位と出力の調整量が制御装置６に登録されている。

なお、第一の電力負荷１１、余剰電力負荷１２及び電気ヒータ４から電力負荷８が構成されるが、これに限定されず、電力負荷８は、コージェネレーションシステムを構成し電力を消費し、かつ、その消費電力が他の形態のエネルギーとして蓄えられる機器と、コージェネレーションシステムの発電器から供給される電力を消費する電力消費機器と、から構成されていればよい。また、コージェネレーションシステムの発電器から供給される電力を消費する電力消費機器は、発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷１２とその他の電力負荷に区別される。

受電電力検出器９は、系統電源７から供給される電力を検出し、その情報は制御装置６に伝達される。受電電力検出器９は、ここでは、カレントトランス等の電流センサで構成されており、電流の大きさを電力の大きさとして検出し、また、電流の向きを検出することで、逆潮流が発生しているかを検出している。なお、受電電力検出器９として、例えばシャント抵抗を用いた電流センサ、カレントトランスを系統電線にクランプし、１次電流に比例した２次巻き線電流から電流検知するクランプ式交流電流センサ、交流電流を直接計測する交流電流計等を使用してもよい。

また、燃料電池１は、熱媒体循環路２により貯湯タンク３と接続されており、熱媒体循環路２には、流量調節可能なポンプ（図示せず）が設けられている。熱媒体循環路２は、熱媒体往路２Ａと熱媒体復路２Ｂを有している。熱媒体復路２Ｂの上流端は、燃料電池１の熱媒体流路の出口に接続され、その下流端は、貯湯タンク３の上端に接続されており、熱媒体復路２Ｂの途中には、電気ヒータ４が設けられている。熱媒体往路２Ａの上流端は、貯湯タンク３の下部に接続され、その下流端は、燃料電池１の熱媒体流路の入り口に接続されている。

これにより、熱媒体は、貯湯タンク３と燃料電池１とを循環することができ、また、燃料電池１の廃熱を回収することができる。なお、ここでは、熱媒体として水を使用している。また、流量調節が可能なポンプを用いているが、これに限定されず、ポンプと流量調節弁等の流量調節器を用いてもよい。また、ここでは、貯湯タンク３の水が燃料電池１を通流するように構成したが、良く知られているように、一次熱媒体を燃料電池１を通って循環させ、この一次熱媒体と貯湯タンク３の水とを熱交換させるように構成してもよい。

電気ヒータ４は、制御装置６からの制御信号により、その加熱量を調整できるように構成されており、熱媒体復路２Ｂを流通する熱媒体を加熱する。なお、ここでは、電気ヒータ４には、シースヒータ等公知の電気ヒータを用いている。

貯湯タンク３は、筒状に形成され、その中心軸が鉛直方向に延びるように設けられている。貯湯タンク３の下端には、市水を供給するための水供給配管２１が接続されており、貯湯タンク３の上部には、貯湯水（熱媒体）を利用者に供給するための貯湯水供給配管２２が接続されている。貯湯水供給配管２２には、貯湯水を利用する熱負荷１３が接続されている。熱負荷１３としては、例えば、給湯機器、暖房機器や空調機器が挙げられ、ここでは、給湯機器を想定している。また、貯湯タンク３の側面には、第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄが、貯湯タンク３の鉛直方向における温度分布を検出することができるように配設されている。第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄは、例えば、サーミスタや熱電対で構成されており、貯湯タンク３の温度をその部分における熱媒体の温度として検出している。なお、第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄをタンク内に嵌挿し、直接熱媒体の温度を検出する構成としてもよい。

これにより、電気ヒータ４により加熱された高温の熱媒体が、貯湯タンク３の上部に供給され、貯湯タンク３の下部の低温の熱媒体が、燃料電池１に供給される。

次に、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムを構成する制御装置６について、図１及び図２を参照して説明する。

図２は、図１に示した制御装置６の構成を模式的に示すブロック図である。

図２に示すように、制御装置６は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵからなる演算処理部４１、半導体メモリから構成された記憶部（内部メモリ）４２、操作入力部（登録情報入力器）４３及びカレンダー機能を有する時計部４４を有している。

記憶部４２は、余剰電力負荷１２を登録するための領域を有しており、演算処理部４１の演算処理によって、この領域に余剰電力負荷１２が登録されることで登録器として機能する。なお、ここでは、予め記憶部４２に余剰電力負荷１２が登録されているが、これに限定されず、利用者が、操作入力部４３から余剰電力負荷１２の登録情報を入力することにより、余剰電力負荷１２が記憶部４２に記憶（登録）されてもよい。また、演算処理部４１が、時計部４４から日時情報を取得し、この情報を基に余剰電力負荷１２の登録を変更してもよく、利用者が、時期に応じて余剰電力負荷１２の登録を変更してもよい。このとき、利用者の便宜を図るためにリモコンで余剰電力負荷１２の登録の設定変更等をできるように構成されていてもよい。

演算処理部４１は、記憶部４２に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、コージェネレーションシステムに関する各種の制御を行う。また、演算処理部４１は、受電電力検出器９にて検出された電流の向きに基づいて、逆潮流が生じているか否かを検出し、第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄで検出された温度情報と貯湯タンク３の寸法等に基づいて、蓄熱量を算出し、また、時計部４４から日時の情報を取得する。そして、記憶部４２に記憶されている、取得した日時情報に対応する熱負荷１３の消費熱量の予測値（ここでは、貯湯タンク３から供給される貯湯水の予測消費量）を取得し、電気ヒータ４と余剰電力負荷１２を制御して、これらの電力負荷が消費する消費電力を燃料電池１で発電され出力される出力電力を上回るように調整する。逆潮流の有無の判断及び消費電力の調整動作については後述する。

ここで、本明細書において、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働してコージェネレーションシステムの制御及び電力負荷の制御を実行する制御装置群をも意味する。このため、制御装置６は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置され、それらが協働してコージェネレーションシステム及び電力負荷を制御するように構成されていてもよい。なお、本実施の形態では、制御装置６を構成する記憶部４２にコージェネレーションシステム等を制御するプログラムを記憶するように構成したが、これに限られず、別途外部メモリ等の記憶部を設けるように構成してもよい。

次に、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムの制御装置６の記憶部４２に記憶されている消費熱量の予測値について図４及び図５を参照して説明する。

図４は、熱負荷１３の消費熱量の予測値と貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量の一日の経時変化を示したものであり、図５は、熱負荷１３の消費熱量の予測値と貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量の年間の変化を示したものである。図４において、実線は、平日、又は、休日の目標蓄熱量を示したものであり、破線は、平日、又は、休日の消費熱量の予測値を示したものである。また、図５において、実線は、目標蓄熱量を示したものであり、破線は、消費熱量の予測値を示したものである。

図４の破線に示すように、熱負荷１３は、朝方（６時〜８時頃）、昼方（１１時〜１３時頃）及び夕方から深夜（１８時〜２４時頃）で熱量を消費する。そして、休日は、平日に比べて、消費熱量が少なく、また、朝方と昼方の利用時間が遅いが、夕方及び深夜の利用時間は早い。また、図５の破線に示すように、熱負荷１３は、冬場（１１月〜３月頃）に熱量の消費が最大となり、夏場（７月〜８月頃）にその消費量が最小となる。なお、図４及び図５の実線は、熱負荷１３の消費熱量の予測値から算出した貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量を示している。

次に、上述のように構成された本実施の形態１に係るコージェネレーションシステム及び電力負荷の運転方法について詳細に説明する。

図３は、制御装置６の記憶部４２に格納された消費電力の調整プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。

まず、制御装置６の演算処理部４１は、受電電力検出器９から電力情報を取得し（ステップＳ１）、逆潮流が生じているか否かを判定する（ステップＳ２）。このとき、電力線を流れる電流が、系統電源７から連繋点１０に向かって流れている場合には、逆潮流が生じていないとして、ステップＳ１に戻り、逆潮流が生じるまでステップＳ１及びステップＳ２を繰り返す。一方、電力線を流れる電流が、連繋点１０から系統電源７に向かって流れている場合には、逆潮流していると判定する。

次に、演算制御部４１は、第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄから貯湯タンク３の蓄熱量を算出し（ステップＳ３）、時計部４４から日時情報を取得し、記憶部４２に記憶されている取得した日時に対応する目標蓄熱量を取得する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ３で取得した温度情報とステップＳ４で取得した目標蓄熱値とを比較する（ステップＳ５）。このとき、ステップＳ３で算出した蓄熱量が、ステップＳ４で取得した目標蓄熱量より小さい場合には、演算制御部４１は、電気ヒータ４に作動及び／又は調整指令を出し、加熱した熱媒体を貯湯タンクに供給させる（ステップＳ６）。そして、本プログラムのスタートに戻る。従って、演算制御部４１は、逆潮流が発生し、かつ、貯湯タンクの蓄熱量が目標蓄熱量より小さいときは、ステップＳ１〜ステップＳ６を繰り返す。一方、ステップＳ３で取得した蓄熱量が、ステップＳ４で取得した目標蓄熱量以上である場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、演算制御部４１は、記憶部４３から余剰電力負荷１２の作動優先順位及び出力の調整情報を取得し、余剰電力負荷１２に作動及び／又は調整指令を出す。そして、本プログラムのスタートに戻る。従って、逆潮流が生じている場合には、ステップＳ７に戻り、逆潮流が発生しなくなるまで、すなわち、電力負荷８で消費する電力が、燃料電池１で発電された電力より大きくなるまで、ステップＳ１〜ステップＳ５及びステップＳ７を繰り返す。

これにより、余剰電力が発生した場合に、利用者の熱負荷１３の利用状況に応じた電気ヒータの運転制御し、利用されない熱エネルギーの発生を抑えることができ、コージェネレーションシステムのより省エネルギー性の高い逆潮流の防止、又は、緩和する運転が可能となる。

また、上述したように、制御装置６の演算処理部４１は、貯湯タンク３の蓄熱量を第一〜第四の温度検出器３１Ａ〜３１Ｄの検出値に基づいて算出して、電気ヒータ４の作動及び／又は調整指令を出すが、演算制御部４１は、熱負荷１３の消費熱量の予測値が、例えば、図４及び図５の破線に示すように変動するとして記憶部４２に記憶されているので、この変動に追従するように電気ヒータ４の作動及び調整指令を出す。これにより、利用者の熱負荷１３の利用状況に応じた電気ヒータの運転制御ができる。

なお、演算制御部４１は、図４及び図５の実線に示すように、記憶部４２に記憶された消費熱量の予測値の変動量を予め考慮して算出した目標蓄熱量に基づいて電気ヒータ４の作動及び調整指令を出す構成としてもよい。これにより、熱負荷１３の利用が予測値と異なる場合であっても、利用者の利便性を損なうことなく、コージェネレーションシステムの運転制御をすることができる。

このような構成とすることにより、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムでは、余剰電力が発生した場合に、利用者の熱負荷の利用状況に応じた電気ヒータの運転制御を行うことで、利用されない熱エネルギーの発生を抑えることができ、より省エネルギー性の高い逆潮流防止又は緩和運転が可能となる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムは、基本的構成は、実施の形態１に係るコージェネレーションシステムと同じであるが、以下の点で異なる。

図６は、実施の形態２に係るコージェネレーションシステムの構成を模式的に示すブロック図である。

図６に示すように、本実施の形態２に係るコージェネレーションシステムでは、熱負荷１３に消費熱量検出器１４が設けられており、熱負荷１３で消費される熱量を検出し、制御装置６の演算処理部４１に伝達されるように構成されている。

消費熱量検出器１４としては、例えば、サーミスタや熱電対などの温度センサや熱媒体の流量を測定するベンチュリ計などの流量センサが挙げられる。なお、流量センサで熱媒体の流量を消費熱量として検出する場合、流量センサで検出される実際の流量だけでなく、センサからの信号値、アクチュエータの動作状態値や制御信号値等の値を制御装置６に伝達されるように構成してもよい。

制御装置６の演算処理部４１は、このようにして検出された熱負荷１３の消費熱量を記憶部４２に記憶させ、そして、この記憶させた消費熱量情報に基づいて、熱負荷１３で消費される消費熱量の予測値及び貯湯タンク３で蓄える熱媒体の目標蓄熱量を算出し、修正する。

次に、本実施の形態２に係るコージェネレーションシステムの制御装置６における貯湯タンク３の蓄熱量の制御について図７及び図８を参照して説明する。

図７は、修正前後の熱負荷１３における消費熱量の予測値と修正前後の貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量の一日の経時変化を示したものであり、図８は、修正前後の熱負荷１３における消費熱量の予測値と修正前後の貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量の年間の変化を示したものである。図７及び図８において、実線は修正前の熱負荷１３における消費熱量予測値、破線は修正後の熱負荷１３における消費熱量予測値、一点差線は修正前の貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量、二点差線は修正後の貯湯タンク３における熱媒体の目標蓄熱量を示したものである。

図７及び図８に示すように、制御装置６の演算制御部４１は、消費熱量検出器１４で検出された消費熱量の情報を基に熱負荷１３で消費される消費熱量の予測値及び貯湯タンク３で蓄える熱媒体の目標蓄熱量を算出し、修正する。

このような構成とすることにより、本実施の形態１に係るコージェネレーションシステムでは、余剰電力が発生した場合に、利用者の熱負荷の利用状況に応じた電気ヒータの運転制御を行うことで、利用されない熱エネルギーの発生を抑えることができ、より省エネルギー性の高い逆潮流防止又は緩和運転が可能となる。

本発明の電力負荷制御装置は、エネルギー的に無駄の少ない電気ヒータの運転制御をすることにより、コージェネレーションシステムのより省エネルギー性の高い運転制御することができる制御装置として有用である。

本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムの構成を模式的に示すブロック図である。 図１に示した制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２に示した制御装置の記憶部に格納されたアノードの電位調整プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。 図１に示した熱負荷の消費熱量の予測値と目標蓄熱量の一日の経時変化を示したものである。 図１に示した熱負荷の消費熱量の予測値と目標蓄熱量の年間の変化を示したものである。 本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムの構成を模式的に示すブロック図である。 図６に示した熱負荷の消費熱量の予測値と目標蓄熱量の一日の経時変化を示したものである。 図６に示した熱負荷の消費熱量の予測値と目標蓄熱量の年間の変化を示したものである。

符号の説明

１ 燃料電池
２ 熱媒体循環路
２Ａ 熱媒体往路
２Ｂ 熱媒体復路
３ 貯湯タンク
４ 電気ヒータ
５ 電力出力装置
６ 制御装置
７ 系統電源
８ 電力負荷
９ 受電電力検出器
１０ 連繋点
１１ 第一の電力負荷
１２ 余剰電力負荷
１２Ａ 第一の余剰電力負荷
１２Ｂ 第二の余剰電力負荷
１２Ｃ 第三の余剰電力負荷
１３ 熱負荷
１４ 消費熱量検出器
２１ 水供給配管
２２ 貯湯水供給配管
３１Ａ 第一の温度検出器
３１Ｂ 第二の温度検出器
３１Ｃ 第三の温度検出器
３１Ｄ 第四の温度検出器
４１ 演算処理部
４２ 記憶部
４３ 操作入力部
４４ 時計部

Claims (9)

1. 熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置であって、
   前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御する、電力負荷制御装置。
2. 前記電力負荷制御装置により制御される前記余剰電力負荷を登録するための登録器を備える、請求項１に記載の電力負荷制御装置。
3. 前記電気ヒータと前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷以外の電力負荷の消費電力が、前記発電器の発電電力未満である場合に、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷による前記余剰電力の消費電力を制御する、請求項１に記載の電力負荷制御装置。
4. 前記蓄熱器の蓄熱量が、前記蓄熱器の蓄熱量及び前記熱負荷の消費熱量の予測値から算出された前記蓄熱器における目標蓄熱量になるまで前記電気ヒータを動作させるよう制御する、請求項１に記載の電力負荷制御装置。
5. 利用者が余剰電力負荷の登録に関する情報を入力するための登録情報入力器を備え、
   前記入力された登録情報に基づき、前記登録器は前記余剰電力負荷を登録する、請求項２に記載の電力負荷制御装置。
6. 前記余剰電力負荷が時期に応じて変わる、請求項１に記載の電力負荷制御装置。
7. 熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御方法であって、
   前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御する、電力負荷制御方法。
8. 熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、を備えるコージェネレーションシステムの前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置として機能させるための電力負荷制御プログラムであって、
   前記電力負荷制御装置が、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御するように機能させるための電力負荷制御プログラム。
9. 熱の発生を伴って発電を行う発電器と、前記発電器の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器と、前記発電器の余剰電力を用いて前記熱媒体を加熱する電気ヒータと、前記発電器で発電した電力を消費する電力負荷を制御する電力負荷制御装置と、を備えるコージェネレーションシステムであって、
   前記電力負荷制御装置は、前記電力負荷のうち、少なくとも前記電気ヒータと、前記発電器の余剰電力を消費する余剰電力負荷とを制御し、前記蓄熱器の蓄熱量と前記蓄熱器の熱を消費する熱負荷の消費熱量の予測値に基づき、前記電気ヒータ及び前記余剰電力負荷の消費電力を制御する、コージェネレーションシステム。
   
   
   

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