JP2011027408A - Cogeneration system - Google Patents

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JP2011027408A JP2010206641A JP2010206641A JP2011027408A JP 2011027408 A JP2011027408 A JP 2011027408A JP 2010206641 A JP2010206641 A JP 2010206641A JP 2010206641 A JP2010206641 A JP 2010206641A JP 2011027408 A JP2011027408 A JP 2011027408A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system to be operated in such a manner as to improve energy saving performance. <P>SOLUTION: This cogeneration system is constituted to set an operating condition for covering load, to operate a cogeneration device 1 in a state of covering predicted heat load data and predicted power load data, and to execute operational processing under load covering condition to operate the cogeneration device 1 under the operating condition for covering the load by an operation control means. The operation control means executes a regularity determination processing to determine whether energy consumption by every set period composed of a plurality of unit times has regularity, on the basis of the past heat load data or the past power load data, executes the operational processing under the load covering condition when it is determined that energy consumption has the regularity, and also executes the other preliminary operational processing different from the operational process under the load covering condition, when it is determined that the energy consumption has no regularity. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
The present invention is provided with a combined heat and power device that generates electric power and heat, hot water storage means for storing hot water in a hot water storage tank with heat generated by the combined heat and power supply device, and operation control means for controlling operation,
Data management process for managing the past time-series thermal load data and past time-series power load data by the operation control means, and time-series predicted thermal load data obtained based on the management data And setting a load-covering operation condition for operating the cogeneration device so as to cover time-series predicted power load data, and operating the cogeneration device under the load-covering operation condition The present invention relates to a cogeneration system configured to execute an operation process.

かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されるものであり、熱電併給装置にて発電される電力を使用できると共に、熱電併給装置から発生する熱を熱源として貯湯タンクに貯湯してその貯湯タンクの湯水を使用できるように構成したものであり、省エネルギー化を図るように構成してある。ちなみに、熱電併給装置は、発電機とその発電機を駆動するエンジンとを備えて構成したり、燃料電池を備えて構成する。   Such a cogeneration system is installed in a general household and can use the electric power generated by the combined heat and power supply device, and also stores the hot water generated in the combined heat and power supply device as a heat source in a hot water storage tank. It is configured to be able to use hot and cold water, and is configured to save energy. Incidentally, the combined heat and power supply apparatus is configured to include a generator and an engine that drives the generator, or includes a fuel cell.

このようなコージェネレーションシステムにおいて、従来は、運転制御手段を、常時、負荷賄い条件運転処理を実行するように構成していた(例えば、特許文献1。)。   In such a cogeneration system, conventionally, the operation control means has been configured to always perform load-covering condition operation processing (for example, Patent Document 1).

ちなみに、前記特許文献1においては、前記負荷賄い用運転条件として、時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転し、且つ、そのように時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転することにより時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態が予測されるときは、その熱不足状態が予測される時間以前に前記時系列的な予測電力負荷データよりも大きい出力にて熱電併給装置を運転する条件に設定していた。   By the way, in the above-mentioned Patent Document 1, the heat and power supply device is operated so as to cover the time-series predicted power load data as the operation condition for covering the load, and the time-series predicted power load data is used as such. When a heat shortage state in which heat is insufficient with respect to time-series predicted heat load data is predicted by operating the combined heat and power supply device to cover the time series, the time series before the time when the heat shortage state is predicted The condition for operating the combined heat and power unit with an output larger than the predicted power load data was set.

特開平8−14103号公報JP-A-8-14103

ところで、一般家庭等、コージェネレーションシステムの設置箇所において、設定周期(例えば1日)毎の生活パターンに規則性が無い場合があり、その場合、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無くなることになる。
例えば、設定周期が1日の場合、日々の生活パターンが変化すると、入浴時間にバラツキが生じて浴槽に湯張りする時間にバラツキが生じるので、設定周期毎の熱の消費パターンが変化し、又、電気の消費パターンも変化することになる。
By the way, in the installation place of a cogeneration system, such as a general household, there may be no regularity in the life pattern for every set cycle (for example, 1 day), and in that case, the regularity in energy consumption for every set cycle is lost. Become.
For example, if the set cycle is one day, if the daily life pattern changes, the bathing time will vary and the bathing time will vary. The electricity consumption pattern will also change.

しかしながら、従来では、常時、負荷賄い条件運転処理を実行するようになっていて、常時、時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように熱電併給装置を運転するので、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無い場合は、省エネルギー化を図り難くなる。   However, conventionally, the load cover condition operation processing is always executed, and the cogeneration device is operated so as to always cover the time-series predicted heat load data and the time-series predicted power load data. Therefore, if there is no regularity in energy consumption for each set cycle, it is difficult to save energy.

説明を加えると、このようなコージェネレーションシステムは、コージェネレーションシステムの設置箇所の電力負荷及び熱負荷をコージェネレーションシステムから出力される電力及び熱にて過不足を小さくしながら賄うことにより、省エネルギー化を向上することができるものである。
しかしながら、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無いにも拘らず負荷賄い条件運転処理を実行すると、実際の熱負荷に対して熱電併給装置の出力熱量が多く余る大きな熱余りが生じる虞があるが、特に、そのような大きな熱余りが生じると、余った熱が貯湯タンクに溜められままとなって放熱損失が著しく増加することとなるので、省エネルギー性が著しく低下することになる。
In addition, such a cogeneration system saves energy by covering the power load and heat load at the location where the cogeneration system is installed while reducing excess and deficiency with the power and heat output from the cogeneration system. Can be improved.
However, when the load-covering condition operation process is executed in spite of the fact that there is no regularity in energy consumption for each set cycle, there is a possibility that a large heat surplus is generated in which the amount of output heat of the combined heat and power supply device is larger than the actual heat load. However, in particular, when such a large heat surplus occurs, the surplus heat remains stored in the hot water storage tank and the heat dissipation loss increases remarkably, so that the energy saving performance is significantly reduced.

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することにある。   This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to provide the cogeneration system which can be drive | operated so that energy saving may be improved.

本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたものであって、
特徴構成は、
前記運転制御手段が、
前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の前記設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、前記下限値が前記運転停止用判断基準値よりも高いときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、前記熱電併給装置を停止させるように構成されている点を特徴とする。
The cogeneration system of the present invention is provided with a combined heat and power device for generating electric power and heat, hot water storage means for storing hot water in a hot water storage tank with heat generated by the combined heat and power supply device, and operation control means for controlling operation. ,
The operation control means manages the past time-series heat load data and the past time-series power load data, and the time-series predicted heat load data obtained based on the management data And setting a load-covering operation condition for operating the cogeneration device so as to cover time-series predicted power load data, and operating the cogeneration device under the load-covering operation condition Configured to execute a driving process,
The first feature configuration is:
The operation control means is
In the data management process, the heat load data is configured to manage a hot water supply heat load,
Based on the management data related to the past time-series hot water supply heat load, there is a possibility that the distribution in the plurality of set cycles with respect to the total amount of hot water supply heat load in the set cycle consisting of a plurality of unit times may occur with a probability higher than the setting. An operation determination process is performed to determine whether a lower limit value in a certain range is higher than an operation stop determination reference value, and when the lower limit value is higher than the operation stop determination reference value, the load cover Conditional operation processing is executed, and when the lower limit value is equal to or less than the operation stop determination reference value, the combined heat and power supply device is stopped.

即ち、運転制御手段は、データ管理処理において、熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理し、その過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲(以下、設定確率発生範囲と記載する場合がある)での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、熱電併給装置を停止させる。   That is, the operation control means manages the hot water supply thermal load as the thermal load data in the data management process, and based on the management data related to the past time-series hot water supply thermal load, Whether the lower limit in a range that may occur with a probability higher than the set in the distribution in multiple set cycles (hereinafter sometimes referred to as the set probability generation range) is higher than the judgment reference value for operation stop When the lower limit value of the set probability generation range is higher than the judgment reference value for operation stop, the load cover condition operation process is executed and the lower limit value of the set probability generation range is stopped. When it is less than the reference value for use, the combined heat and power supply device is stopped.

つまり、負荷賄い条件運転処理では、予測熱負荷データが小さいときは、その小さい予測熱負荷データを賄うように、熱電併給装置の出力を小さくして運転することになるが、そのように予測熱負荷データを賄うように熱電併給装置を運転する場合、設定周期の給湯熱負荷総量が少なくなるほど熱電併給装置を運転することによる省エネルギー化が低下する。
そして、常時、負荷賄い条件運転処理が実行されるようにすると、比較的熱負荷が小さい状態で、設定周期毎のエネルギー消費に規則性が無くて、予測熱負荷にバラツキが大きい場合には、大きな熱余りが生じるばかりか、省エネルギー化が極めて小さい状態あるいは省エネルギーが達成できない状態で、熱電併給装置が運転される場合が生じ、全体としての省エネルギー化が低下する虞がある。
そこで、上述のように、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定確率発生範囲の下限値を求めて、その下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、熱電併給装置を停止させるようにすることにより、大きな熱余りが生じるばかりか、省エネルギー化が極めて小さい状態や省エネルギーが達成できない状態で熱電併給装置が運転されるのを回避して、全体としての省エネルギー化が低下するのを防止することが可能となる。
従って、省エネルギー化を向上するように運転することが可能なコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
In other words, in the load cover condition operation processing, when the predicted heat load data is small, the operation of the combined heat and power unit is reduced so as to cover the small predicted heat load data. When operating the combined heat and power supply so as to cover the load data, the energy saving due to the operation of the combined heat and power supply decreases as the total amount of hot water supply heat load in the set cycle decreases.
And, when the load cover condition operation process is always executed, when the heat load is relatively small, there is no regularity in energy consumption for each set cycle, and the predicted heat load varies greatly, There is a possibility that the combined heat and power supply apparatus is operated in a state where not only a large heat surplus occurs but also energy saving is extremely small or energy saving cannot be achieved, and the energy saving as a whole may be reduced.
Therefore, as described above, the lower limit value of the set probability generation range is obtained based on the management data regarding the past time-series hot water supply heat load, and when the lower limit value is equal to or less than the determination criterion value for operation stop, Stopping the cogeneration device not only generates a large amount of heat, but also avoids the combined operation of the cogeneration device in a state where energy saving is extremely small or energy saving cannot be achieved, resulting in overall energy saving. Can be prevented from decreasing.
Therefore, it has become possible to provide a cogeneration system that can be operated to improve energy saving.

特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記設定周期として、設定繰り返し期間毎に夫々存在する複数の時間属性の設定周期があり、
前記運転制御手段が、前記データ管理処理において、前記過去の時系列的な熱負荷データ及び前記過去の時系列的な電力負荷データを前記時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成されている点を特徴とする。
The second characteristic feature, in addition to the first Japanese Cho構formed,
As the setting period, there is a setting period of a plurality of time attributes that exist for each setting repetition period,
The operation control means is configured to manage the past time-series thermal load data and the past time-series power load data for each set period in association with the time attribute in the data management process. It is characterized by that.

即ち、運転制御手段は、データ管理処理において、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するので、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するかの判別や、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかの判別を、データ管理処理にて管理している管理データのうちで、運転対象の設定周期の時間属性と同じ時間属性のデータに基づいて行わせるようにすることができる。   That is, in the data management process, the operation control means manages the past time-series thermal load data and the past time-series power load data in association with the time attribute for each set period, so that the load cover condition operation process Among the management data managed in the data management process, whether to execute the preliminary operation process or to determine whether to perform the load cover condition operation process or to stop the cogeneration device, It can be made to perform based on the data of the same time attribute as the time attribute of the set cycle of the operation target.

つまり、コージェネレーションシステムの設置箇所においては、時間属性毎に生活パターンが変化して、設定周期毎のエネルギー消費の規則性が時間属性毎に変化する場合がある。ちなみに、例えば、設定周期を1日に、時間属性を曜日に、設定繰り返し期間を1週間に夫々設定するものである。
そこで、上述のように、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するかの判別や、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかの判別を、運転対象の設定周期の時間属性と同じ時間属性のデータに基づいて行わせるようにすることにより、負荷賄い条件運転処理を実行するか予備運転処理を実行するか、あるいは、負荷賄い条件運転処理を実行するか熱電併給装置を停止するかを、時間属性毎のエネルギー消費の規則性の変化に対応して、時間属性単位で行うことが可能となり、省エネルギー化を一層向上することが可能となる。
従って、省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。
That is, in the location where the cogeneration system is installed, the life pattern may change for each time attribute, and the regularity of energy consumption for each set period may change for each time attribute. Incidentally, for example, the setting cycle is set to one day, the time attribute is set to the day of the week, and the setting repetition period is set to one week.
Therefore, as described above, it is determined whether to perform the load cover condition operation process or the preliminary operation process, or to determine whether to perform the load cover condition operation process or to stop the combined heat and power supply device. Whether to perform load-bearing condition operation processing, pre-operation processing, or load-bearing condition operation processing by making it based on data with the same time attribute as the time attribute of the set cycle Whether to stop the combined heat and power supply device can be performed in units of time attributes in accordance with changes in the regularity of energy consumption for each time attribute, and energy saving can be further improved.
Therefore, it has become possible to operate so as to further improve energy saving.

特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、前記時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転することにより、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、又は、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記熱不足状態又は前記熱余り状態のいずれも予測しないときは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理を行い、前記熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力上昇運転を行う、又は、前記熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力下降運転を行う条件である点を特徴とする。
The third characteristic configuration, in addition to the configuration of the first or second feature,
The operation control means is in a heat shortage state in which heat is insufficient with respect to the time-series predicted heat load data by operating the cogeneration device so as to cover the time-series predicted power load data. Or it is configured to predict whether heat will be in a surplus state with respect to the time-series predicted heat load data,
When the load-covering operation condition does not predict either the heat shortage state or the heat surplus state, a power load follow-up operation process for operating the cogeneration device to cover the current power load that is currently requested is performed. When the heat shortage state is predicted, in a predetermined output increase target time zone, perform an output increase operation to adjust the output of the combined heat and power supply device to an output side larger than the current power load, or the excess heat When the state is predicted, it is a condition that an output lowering operation is performed to adjust the output of the cogeneration device to an output side smaller than the current power load in a predetermined output lowering target time zone.

即ち、運転制御手段は、時系列的な電力負荷、及び、時系列的な熱負荷を管理しているので、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより、時系列的な熱負荷に対して熱が不足する熱不足状態が発生するか否か、又は、時系列的な熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が発生するか否かを予測することができることになる。
そして、運転制御手段は、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより時系列的な熱負荷に対して熱が不足する熱不足状態が予測される場合には、所定の出力上昇対象時間帯において出力上昇運転を行うので、電力負荷追従運転処理を行うよりも大きい熱を出力することができることになる。
したがって、出力上昇運転を行うことによって出力された大きい熱にて時系列的な熱負荷を賄うことができることになるので、熱不足状態の発生を抑制することができることになり、貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するための補助加熱ボイラの作動を極力回避することができることとなって、省エネルギー化を促進することができる。
That is, since the operation control unit manages the time-series power load and the time-series heat load, the power load following operation process is performed on the time-series power load, so that Predict whether or not a heat shortage state occurs in which heat is insufficient with respect to a general heat load, or whether or not a heat surplus state with excessive heat occurs with respect to a time-series heat load. become.
Then, the operation control means performs predetermined processing when a heat shortage state in which heat is insufficient with respect to the time-series heat load is predicted by performing power load following operation processing for the time-series power load. Since the output increase operation is performed in the output increase target time zone, it is possible to output larger heat than in the power load following operation process.
Therefore, since the large heat output by performing the output increase operation can cover the time-series heat load, the occurrence of a heat shortage state can be suppressed, and the hot water is stored in the hot water storage tank. When the hot water is not stored, the operation of the auxiliary heating boiler for heating the hot water can be avoided as much as possible, and energy saving can be promoted.

又、運転制御手段は、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転処理を行うことにより時系列的な熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が予測される場合には、所定の出力下降昇対象時間帯において出力下降運転を行うので、電力負荷追従運転処理を行うよりも小さい熱を出力することができることになる。
したがって、出力下降運転を行うことによって、時系列的な熱負荷に対して余剰に熱を出力することを防止できることになるので、熱余り状態の発生を抑制することができることになるので、貯湯タンクに溜められた熱がただ放熱するだけとなるのを極力回避することができることとなって、省エネルギー化を促進することができる。
要するに、負荷賄い条件運転処理における省エネルギー化を一層促進することができるので、全体として省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。
In addition, the operation control means performs a power load following operation process for the time-series power load, and when a surplus heat state in which heat remains for the time-series heat load is predicted, Since the output decrease operation is performed in the output decrease / increase target time zone, it is possible to output heat smaller than that in the power load following operation process.
Accordingly, by performing the output lowering operation, it is possible to prevent excessive output of heat with respect to the time-series heat load, so that it is possible to suppress the occurrence of the excessive heat state. It is possible to avoid as much as possible that the heat accumulated in the heat is merely dissipated, and energy saving can be promoted.
In short, it is possible to further promote energy saving in the operation processing under load-bearing conditions, and it has become possible to operate to further improve energy saving as a whole.

特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量、及び、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、並びに、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率である現エネルギー削減比率を演算するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記熱電併給装置を最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する条件である点を特徴とする。
The fourth characteristic feature, in addition to the configuration of the first or second feature,
The operation control means, when operating the combined heat and power supply device, predicted hot water storage amount stored as hot water in the hot water storage tank, predicted energy consumption when operating a power plant and a heating boiler, and when operating the combined heat and power supply device A predicted energy reduction amount that is a difference from the predicted consumption energy amount of the gas and a predicted energy reduction rate that is a ratio of the predicted energy reduction amount to the predicted hot water storage amount, and based on the calculated predicted energy reduction rate An energy reduction ratio threshold value is set, and the increased output from the minimum output of the combined heat and power supply unit based on the power load data and heat load data on the operating day and the past power load data and heat load data. It is configured to calculate the current energy reduction ratio , which is the current energy reduction ratio ,
When the load-covering operation condition is that the current energy reduction ratio is smaller than the energy reduction ratio threshold, the combined heat and power unit is operated at a minimum output, and the current energy reduction ratio is equal to or greater than the energy reduction ratio threshold. If it is, it is the point which is the conditions which drive | operate the said heat / electric power supply apparatus on the driving | running condition used as the said present energy reduction ratio.

即ち、運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算すると共に、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定する。
又、運転制御手段は、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率である現エネルギー削減比率を演算する。
That is, the operation control means operated the predicted combined heat amount stored as hot water in the hot water storage tank when operating the combined heat and power supply unit, the predicted consumed energy amount when operating the power plant and the heating boiler, and the combined heat and power supply unit. Calculating a predicted energy reduction amount that is a difference from the predicted energy consumption amount at the time, calculating a predicted energy reduction ratio that is a ratio of the predicted energy reduction amount to the predicted hot water storage amount, and calculating the calculated predicted energy reduction ratio An energy reduction ratio threshold is set based on
In addition, the operation control means is a current energy reduction ratio for the increased output from the minimum output of the combined heat and power unit based on the power load data and heat load data on the operation day and the past power load data and heat load data. The current energy reduction ratio is calculated.

そして、運転制御手段は、熱電併給装置を運転制御するときには、このエネルギー削減比率しきい値及び現エネルギー削減比率を用いて、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値よりも小さいと、運転による充分なエネルギー削減が達成されないとして、熱電併給装置を最小出力で運転し、また現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、運転によるエネルギー削減が達成されるとして、熱電併給装置をその現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する。このようにエネルギー削減比率しきい値を設定し、このしきい値を用いて熱電併給装置を運転制御することによって、省エネルギー化を図ることが可能となる。
従って、負荷賄い条件運転処理における省エネルギー化を一層促進することができるので、全体として省エネルギー化を一段と向上するように運転することが可能となった。
And when the operation control means controls the operation of the combined heat and power supply apparatus, if the current energy reduction ratio is smaller than the energy reduction ratio threshold using the energy reduction ratio threshold and the current energy reduction ratio, the operation control means If the combined heat and power unit is operated at the minimum output, and if the current energy reduction ratio is greater than or equal to the energy reduction ratio threshold, the combined heat and power unit is Operate under the operating conditions that are the current energy reduction ratio. Thus, energy saving can be achieved by setting the energy reduction ratio threshold value and controlling the operation of the cogeneration apparatus using this threshold value.
Therefore, it is possible to further promote the energy saving in the operation processing under the load cover condition, so that it is possible to operate so as to further improve the energy saving as a whole.

第1実施形態にかかるコージェネレーションシステムの概略構成図Schematic configuration diagram of a cogeneration system according to the first embodiment 第1実施形態にかかるコージェネレーションシステムの制御ブロック図Control block diagram of cogeneration system according to the first embodiment 電力負荷追従運転処理を説明する図The figure explaining electric power load following operation processing 予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを示す図Diagram showing predicted power load data and predicted heat load data 第1実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the control action concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the control action concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the control action concerning 1st Embodiment. 予測貯熱量の演算条件(イ)と演算結果(ロ)を示す図Figure showing calculation conditions (b) and calculation results (b) for predicted heat storage 予測貯熱量の演算条件(イ)と演算結果(ロ)を示す図Figure showing calculation conditions (b) and calculation results (b) for predicted heat storage 予測貯熱量の演算条件(イ)と演算結果(ロ)を示す図Figure showing calculation conditions (b) and calculation results (b) for predicted heat storage 予測貯熱量の演算条件(イ)と演算結果(ロ)を示す図Figure showing calculation conditions (b) and calculation results (b) for predicted heat storage 予測貯熱量の演算条件(イ)と演算結果(ロ)を示す図Figure showing calculation conditions (b) and calculation results (b) for predicted heat storage 省エネルギー率yと給湯熱負荷xとの関係を示す The figure which shows the relationship between the energy saving rate y and the hot water supply heat load x 14実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the control action concerning 14th Embodiment. 14実施形態にかかる制御動作のフローチャートを示すThe figure which shows the flowchart of the control action concerning 14th Embodiment.

本発明に係るコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図1及び図2に示すように、熱電併給装置としての燃料電池1と、その燃料電池1にて出力される熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯タンク2への貯湯及び暖房端末3への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット4と、燃料電池1及び貯湯ユニット4の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部5などから構成されている。
A cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, this cogeneration system recovers heat output from the fuel cell 1 as a combined heat and power device and the fuel cell 1 with cooling water, and uses the cooling water. A hot water storage unit 4 as hot water storage means for storing hot water in the hot water storage tank 2 and supplying a heat medium to the heating terminal 3, an operation control unit 5 as operation control means for controlling the operation of the fuel cell 1 and the hot water storage unit 4, and the like. It is composed of

前記燃料電池1は、電力と熱とを出力してその出力を調整可能に構成され、その燃料電池1の出力側には、系統連係用のインバータ6が設けられ、そのインバータ6は、燃料電池1の出力電力を商用系統7から供給される電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統7は、例えば、単相3線式100/200Vであり、商業用電力供給ライン8を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷装置9に電気的に接続されている。
また、インバータ6は、コージェネ用供給ライン10を介して商業用電力供給ライン8に電気的に接続され、燃料電池1からの発電電力がインバータ6及びコージェネ用供給ライン10を介して電力負荷装置9に供給するように構成されている。
The fuel cell 1 is configured to be able to output electric power and heat and adjust its output. On the output side of the fuel cell 1, an inverter 6 for system linkage is provided. The inverter 6 is a fuel cell. 1 output power is configured to have the same voltage and the same frequency as the power supplied from the commercial system 7.
The commercial system 7 is, for example, a single-phase three-wire system 100/200 V, and is electrically connected to a power load device 9 such as a television, a refrigerator, or a washing machine via a commercial power supply line 8.
The inverter 6 is electrically connected to the commercial power supply line 8 via the cogeneration supply line 10, and the generated power from the fuel cell 1 is supplied to the power load device 9 via the inverter 6 and the cogeneration supply line 10. It is comprised so that it may supply.

前記商業用電力供給ライン8には、電力負荷装置9の負荷電力を計測する電力負荷計測手段11が設けられ、この電力負荷計測手段11は、商業用電力供給ライン8を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ6により燃料電池1から商業用電力供給ライン8に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ12に供給されるように構成されている。
The commercial power supply line 8 is provided with power load measuring means 11 for measuring the load power of the power load device 9, and the power load measuring means 11 has a reverse power flow in the current flowing through the commercial power supply line 8. It is also configured to detect whether or not it occurs.
Then, the electric power supplied from the fuel cell 1 to the commercial 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 obtained by replacing the surplus power with heat. It is configured to be supplied to the heater 12.

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。
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.

前記貯湯ユニット4は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯タンク2、湯水循環路16を通して貯湯タンク2内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ17、熱源用循環路20を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ21、熱媒循環路22を通して熱媒を暖房端末3に循環供給させる熱媒循環ポンプ23、湯水循環路16を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器24、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器25、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器26、ファン27を作動させた状態でのバーナ28の燃焼により貯湯タンク2内から取り出した湯水及び熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器29などを備えて構成されている。   The hot water storage unit 4 is configured to store hot water in a state where temperature stratification is formed, a hot water circulation pump 17 that circulates hot water in the hot water storage tank 2 through the hot water circulation path 16, and hot water for heat source through the heat source circulation path 20. A heat source circulation pump 21 for circulation, a heat medium circulation pump 23 for circulating and supplying the heating medium to the heating terminal 3 through the heating medium circulation path 22, a hot water storage heat exchanger 24 for heating hot water flowing through the hot water circulation path 16, and a heat source The heat source heat exchanger 25 for heating the hot water for the heat source flowing through the circulation path 20, the heat exchanger for heat medium heating 26 for heating the heat medium flowing through the heating medium circulation path 22, and the fan 27 were operated. It comprises a heat exchanger 29 for auxiliary heating that heats hot water taken out from the hot water storage tank 2 by combustion of the burner 28 in the state and hot water for heat source flowing through the heat source circulation path 20.

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

前記貯湯用熱交換器24においては、燃料電池1から出力される熱を回収した冷却水循環路13の冷却水を通流させることにより、湯水循環路16を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
前記熱源用熱交換器25においては、燃料電池1にて出力される熱を回収した冷却水循環路13の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
そして、補助加熱ボイラJが、ファン27、バーナ28、補助加熱用熱交換器29により構成されている。
また、熱源用循環路20には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁40が設けられている。
The hot water storage heat exchanger 24 is configured to heat the hot water flowing through the hot water circulation path 16 by flowing 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 heat source hot water flowing through the heat source circulation path 20 is heated by flowing the cooling water in the cooling water circulation path 13 that collects the heat output from the fuel cell 1. It is configured to let you.
The auxiliary heating boiler J 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 that adjusts the ratio of the flow rate of the cooling water that flows 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。
前記暖房端末3は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
In the heat exchanger 26 for heating medium heating, the hot water for the heat source heated by the heat exchanger 25 for heat source or the heat exchanger 29 for auxiliary heating is allowed to flow, thereby flowing through the heat medium circulation path 22. The heating medium is configured to be heated.
The heating terminal 3 is composed of a heating terminal such as a floor heating device or a bathroom heating device.

また、貯湯タンク2から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段31が設けられ、暖房端末3での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段32も設けられている。ちなみに、前記給湯熱負荷は、浴槽に給湯する湯張り用の給湯熱負荷と、浴槽以外の給湯箇所、例えばシャワー、台所、洗面所等に給湯する一般用の給湯熱負荷をあわせたものである。   Further, a hot water supply heat load measuring means 31 for measuring the hot water supply heat load when supplying hot water taken out from the hot water storage tank 2 is provided, and a heating heat load measuring means 32 for measuring the heating heat load at the heating terminal 3 is also provided. ing. By the way, the hot water supply heat load is a combination of a hot water supply heat load for hot water filling a bathtub and a general hot water supply heat load for supplying hot water to places other than the bathtub, for example, a shower, a kitchen, a washroom, etc. .

前記運転制御部5は、燃料電池1の運転中には冷却水循環ポンプ15を作動させる状態で、燃料電池1の運転及び冷却水循環ポンプ15の作動状態を制御するとともに、湯水循環ポンプ17、熱源用循環ポンプ21、熱媒循環ポンプ23の作動状態を制御することによって、貯湯タンク2内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房端末3に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。   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 operation state of the circulation pump 21 and the heat medium circulation pump 23, the hot water storage operation for storing hot water in the hot water storage tank 2 and the heat medium supply operation for supplying the heat medium to the heating terminal 3 are performed. ing.

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

まず、運転制御部5による燃料電池1の運転の制御について説明を加える。
運転制御部5は、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように燃料電池1を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて燃料電池1を運転する負荷賄い条件運転処理を実行する。
First, the control of the operation of the fuel cell 1 by the operation control unit 5 will be described.
The operation control unit 5 includes a data management process for managing past time-series heat load data and past time-series power load data, and time-series predicted heat load data obtained based on the management data. In addition, a load cover operation condition for operating the fuel cell 1 to cover the time-series predicted power load data is set, and the load cover condition operation process for operating the fuel cell 1 under the load cover operation condition is set. Execute.

そして、この実施形態では、運転制御部5は、前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成して、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲(即ち、前記設定確率発生範囲と称する場合がある)での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値以下のときには、燃料電池1を停止させるようにある。
又、運転制御部5は、過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいときには、負荷賄い条件運転処理を実行し、前記バラツキが大きいときには、前記負荷賄い条件運転処理とは別の予備運転処理を実行するように構成してある。
In this embodiment, the operation control unit 5 is configured to manage the hot water supply heat load as the thermal load data in the data management process, and the management data regarding the past time-series hot water supply heat load is used. Based on the total amount of hot water supply heat load in the set cycle, the lower limit value in a range that may occur with a probability higher than the set in the distribution in a plurality of set cycles (that is, may be referred to as the set probability generation range). When the lower limit value of the set probability generation range is higher than the judgment reference value for operation stop, execute the operation to cover the load condition. The fuel cell 1 is stopped when the lower limit value of the set probability generation range is equal to or less than the operation stop determination reference value.
Further, the operation control unit 5 executes the load cover condition operation process when the variation in the set cycle with respect to the total hot water supply heat load in the set cycle is small based on the management data on the past time-series hot water supply thermal load. When the variation is large, a preliminary operation process different from the load cover condition operation process is executed.

つまり、この実施形態では、設定確率発生範囲の下限値が運転停止用判断基準値よりも高いときは、無条件で負荷賄い条件運転処理を実行するのではなく、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいとき、具体的には、前記設定確率発生範囲の上限値が予備運転処理用判断基準値よりも小さいときに、負荷賄い条件運転処理を実行するように構成してある。
又、この実施形態では、前記運転制御部5を、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記燃料電池1を運転する電力負荷追従運転処理を実行するように構成してある。
That is, in this embodiment, when the lower limit value of the set probability generation range is higher than the operation stop determination reference value, the load supply condition operation processing is not executed unconditionally, but the hot water supply heat load total amount in the set cycle When the variation for each set period is small, specifically, when the upper limit value of the set probability generation range is smaller than the judgment reference value for preliminary operation processing, the load cover condition operation processing is executed. is there.
Further, in this embodiment, the operation control unit 5 is configured to execute a power load following operation process for operating the fuel cell 1 so as to cover the currently requested current power load as the preliminary operation process. It is.

又、運転制御部5は、時系列的な予測電力負荷データを賄うように燃料電池1を運転することにより、時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成してあり、前記負荷賄い用運転条件を、熱不足状態及び熱余り状態のいずれも予測しないときは、通常時の電力負荷追従運転処理を行い、熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に燃料電池1の出力を調整する出力上昇運転を行い、熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に燃料電池1の出力を調整する出力下降運転を行う条件に設定してある。   In addition, the operation control unit 5 operates the fuel cell 1 so as to cover the time-series predicted power load data, so that it becomes a heat shortage state in which heat is insufficient with respect to the time-series predicted heat load data. The time-series predicted heat load data is configured to predict whether there will be a surplus heat state with excess heat, and the load-covering operation condition is predicted for both a heat shortage state and a heat surplus state. If not, a normal power load follow-up operation process is performed. When a heat shortage state is predicted, the output of the fuel cell 1 is adjusted to an output side larger than the current power load in a predetermined output increase target time zone. When an output increase operation is performed and a surplus heat state is predicted, a condition for performing an output decrease operation for adjusting the output of the fuel cell 1 to an output side smaller than the current power load is set in a predetermined output decrease target time zone. It is.

ちなみに、熱不足状態とは、例えば、貯湯タンク2内に湯水が貯湯されておらず、補助加熱ボイラJを作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池1から出力される熱だけでは暖房端末3で要求されている暖房熱負荷を賄えない状態である。
また、熱余り状態とは、例えば、貯湯タンク2内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター19を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池1から出力される熱が暖房端末3で要求されている暖房熱負荷よりも大きくて、貯湯タンク2内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター19を作動させる状態である。
Incidentally, the heat shortage state means that, for example, hot water is not stored in the hot water storage tank 2 and the auxiliary heating boiler J is operated, or heating is performed only by the heat output from the fuel cell 1 during the heating medium supply operation. In this state, the heating heat load required by the terminal 3 cannot be covered.
The excess heat state is, for example, a state where hot water stored in the hot water storage tank 2 is full and the radiator 19 is operated, or the heat output from the fuel cell 1 during the heating medium supply operation is a heating terminal. 3, the hot water stored in the hot water storage tank 2 is full, and the radiator 19 is activated.

先ず、前記電力負荷追従運転処理について説明を加える。
電力負荷追従運転処理において、最小出力(例えば、250W)から最大出力(例えば、1kW)の範囲内で現電力負荷に応じて燃料電池1の出力を調整するように構成されている。
説明を加えると、運転制御部5は、電力負荷計測手段11の計測値及びインバータ6の出力値に基づいて、現電力負荷を求めて、その現電力負荷よりもα(例えば、100W)だけ小さい出力になるように、燃料電池1の出力を調整するように構成されている。
例えば、図3に示すように、現電力負荷が時間経過に伴って推移すると、現電力負荷よりもα(例えば、100W)だけ小さい出力にて、現電力負荷の推移に応じて燃料電池1の出力を調整するようにしている。
ちなみに、運転制御部5は、現電力負荷の設定時間帯(例えば、5分)の平均値に基づいて、燃料電池1の出力を変更するように構成されている。
First, the power load following operation process will be described.
In the power load following operation process, the output of the fuel cell 1 is adjusted in accordance with the current power load within a range from a minimum output (for example, 250 W) to a maximum output (for example, 1 kW).
In other words, the operation control unit 5 obtains the current power load based on the measured value of the power load measuring unit 11 and the output value of the inverter 6, and is smaller by α (for example, 100W) than the current power load. The output of the fuel cell 1 is adjusted so as to be output.
For example, as shown in FIG. 3, when the current power load changes with time, the output of the fuel cell 1 is changed according to the change of the current power load at an output that is smaller by α (for example, 100 W) than the current power load. The output is adjusted.
Incidentally, the operation control unit 5 is configured to change the output of the fuel cell 1 based on an average value of a set time zone (for example, 5 minutes) of the current power load.

次に、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを管理するデータ管理処理について説明を加える。
前記運転制御部5は、例えば、設定周期を1日とし、単位時間を1時間とし、熱負荷を給湯熱負荷と暖房熱負荷として、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実暖房熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段11及びインバータ6の出力値、給湯熱負荷計測手段31、及び、暖房熱負荷計測手段32にて計測する。
そして、運転制御部5は、電力負荷計測手段11及びインバータ6の出力値、給湯熱負荷計測手段31、及び、暖房熱負荷計測手段32にて計測された値を設定周期及び単位時間に対応付けて記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間(例えば、運転日前の4週間)にわたって、設定周期毎に単位時間毎に対応付けて管理するように構成されている。
Next, a description will be given of data management processing for managing past time-series power load data and past time-series heat load data.
The operation control unit 5 has, for example, a set cycle of 1 day, a unit time of 1 hour, a heat load as a hot water supply heat load and a heating heat load, an actual power load per unit time, an actual hot water supply heat load, and Each of the actual heating heat load is measured by the power load measuring means 11 and the output value of the inverter 6, the hot water supply heat load measuring means 31, and the heating heat load measuring means 32.
The operation control unit 5 associates the output values of the power load measuring means 11 and the inverter 6, the values measured by the hot water supply heat load measuring means 31, and the heating heat load measuring means 32 with the set period and unit time. The past time-series power load data and the past time-series heat load data are associated with each unit time for each set period over a set period (for example, 4 weeks before the operation day). Are configured to manage.

そして、前記運転制御部5は、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データの管理データ基づいて、設定周期内において単位時間ごとの時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を予測して、時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを求めるように構成されている。
例えば、設定周期が1日で、単位時間が1時間である場合を例に挙げて説明を加えると、図4に示すように、1日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷及び熱負荷があるかを予測するようにしている。
以下では、設定周期を1日として、単位時間を1時間として説明する。
And the said operation control part 5 is based on the management data of the past time-sequential power load data and the past time-sequential heat load data, and the time-sequential power load and time for every unit time within the set cycle. A time series predicted heat load data and time series predicted power load data are obtained by predicting a series heat load.
For example, a case where the set cycle is one day and the unit time is one hour will be described as an example. As shown in FIG. I try to predict if there is a load.
In the following description, it is assumed that the set cycle is 1 day and the unit time is 1 hour.

次に、前記負荷賄い条件運転処理を実行するか、前記予備運転処理を実行するかの運転状態を選択するための運転状態選択制御について、説明を加える。ちなみに、この実施形態では、運転状態選択制御においては、負荷賄い条件運転処理を実行する運転状態、及び、予備運転処理を実行する運転状態に、燃料電池1を停止させる運転状態を加えた中から、運転状態を選択するようにしてある。   Next, a description will be given of the operation state selection control for selecting an operation state for executing the load-covering condition operation process or the preliminary operation process. By the way, in this embodiment, in the operation state selection control, the operation state for stopping the fuel cell 1 is added to the operation state for executing the load cover condition operation process and the operation state for executing the preliminary operation process. The operation state is selected.

先ず、運転制御部5は、過去の時系列的な給湯熱負荷データに関する管理データに基づいて、設定期間内における1日の給湯熱負荷総量の平均値M及び標準偏差σを求めて、前記設定確率発生範囲の下限値を(M−3σ)に、上限値を(M+3σ)に夫々設定する。
つまり、前記設定確率発生範囲は、設定確率である約99%の確率で発生する可能性のある範囲である。
そして、運転制御部5は、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)と運転停止用判断基準値Ka(M)とを比較して、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)よりも高く、且つ、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)よりも低いときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが小さいと判別して、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)以下のときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが給湯熱負荷総量の少ない側において大きいと判別して、燃料電池1を停止させ、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)以上のときは、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキが給湯熱負荷総量の多い側において大きいと判別して、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行する。
First, the operation control unit 5 obtains the average value M and the standard deviation σ of the total amount of hot water supply heat load per day within the set period based on management data related to past time-series hot water supply heat load data, and sets the setting. The lower limit value of the probability generation range is set to (M−3σ), and the upper limit value is set to (M + 3σ).
In other words, the set probability generation range is a range that may occur with a probability of about 99%, which is the set probability.
Then, the operation control unit 5 compares the lower limit value (M−3σ) of the set probability generation range with the determination reference value Ka (M) for operation stop, and the lower limit value (M−3σ) of the set probability generation range is When the operation stop determination reference value Ka (M) is higher and the upper limit value (M + 3σ) of the set probability generation range is lower than the preliminary operation process determination reference value Kb (M), the hot water supply thermal load of the set cycle It is determined that the variation in the set period for the total amount is small, the load cover condition operation process is executed, and the lower limit value (M−3σ) of the set probability generation range is equal to or less than the operation stop determination reference value Ka (M) When it is determined that the variation in the set cycle of the hot water supply thermal load for each set cycle is large on the side where the hot water supply thermal load is small, the fuel cell 1 is stopped, and the upper limit (M + 3σ) of the set probability generation range is Judgment reference value Kb (M ) In the above case, it is determined that the variation in the set cycle with respect to the total amount of hot water supply thermal load for each set cycle is large on the side where the total amount of hot water supply heat load is large, and the power load follow-up operation process is executed as the preliminary operation process.

ちなみに、前記運転停止用判断基準値Ka(M)及び前記予備運転処理用判断基準値Kb(M)夫々は、設定期間内における1日の給湯熱負荷総量の平均値Mに応じて設定されるものであり、運転制御部5に、運転停止用判断基準値Ka(M)及び予備運転処理用判断基準値Kb(M)夫々を前記平均値Mに対応付けて記憶させてある。以下、それら運転停止用判断基準値Ka(M)及び予備運転処理用判断基準値Kb(M)の設定例の一例について説明する。   Incidentally, each of the operation stop determination reference value Ka (M) and the preliminary operation processing determination reference value Kb (M) is set in accordance with the average value M of the total hot water supply heat load during the set period. The operation control unit 5 stores the operation stop determination reference value Ka (M) and the preliminary operation processing determination reference value Kb (M) in association with the average value M. Hereinafter, an example of setting of the operation stop determination reference value Ka (M) and the preliminary operation processing determination reference value Kb (M) will be described.

省エネルギー率yと給湯熱負荷xとの関係は、下記の式(1)にて示される。
y={(A+x÷η)−(B+Z)}÷(A+x÷η)……………(1)
The relationship between the energy saving rate y and the hot water supply heat load x is expressed by the following equation (1).
y = {(A + x ÷ η) − (B + Z)} ÷ (A + x ÷ η) (1)

ここで、
A:予測電力負荷の発電所一次エネルギー換算値
η:従来加熱ボイラの効率(例えば、0.7)
x÷η:予測給湯熱負荷の従来加熱ボイラのエネルギー量
B:燃料電池1の必要エネルギー量+商用系統7からの電力負荷の発電所一次エネルギー換算値
Z:補助加熱ボイラJの必要エネルギー量
here,
A: Power plant primary energy conversion value of predicted power load η: Efficiency of conventional heating boiler (for example, 0.7)
x ÷ η: Energy amount of a conventional heating boiler with a predicted hot water supply heat load B: Amount of energy required for the fuel cell 1 + a converted primary energy value of a power plant from a commercial system 7 Z: Amount of energy required for the auxiliary heating boiler J

そして、燃料電池1にて発生する熱量をCとすると、補助加熱ボイラJの必要エネルギー換算量Zは、予測給湯熱負荷を燃料電池1にて発生する熱量Cにて賄えたときは、Z=0となり、予測給湯熱負荷を燃料電池1にて発生する熱量Cにて賄えなかったときは、Z=x÷η−Cとなる。   When the amount of heat generated in the fuel cell 1 is C, the required energy conversion amount Z of the auxiliary heating boiler J is Z = when the predicted hot water supply heat load is covered by the amount of heat C generated in the fuel cell 1 Z = When the predicted hot water supply heat load is 0 and the amount of heat C generated by the fuel cell 1 cannot be covered, Z = x ÷ η−C.

従って、
Z=0のときは、
y=1−{B÷(A+x÷η)}
となり、
Z=x÷η−Cのときは、
y=(A−B+C)÷(A+x÷η)
となる。
Therefore,
When Z = 0
y = 1− {B ÷ (A + x ÷ η)}
And
When Z = x ÷ η−C,
y = (A−B + C) ÷ (A + x ÷ η)
It becomes.

そして、運転日の予測電力負荷量が決まると、燃料電池1の効率が分かっているので、A、B、Cは定数となる。   When the predicted power load amount on the operation day is determined, the efficiency of the fuel cell 1 is known, so A, B, and C are constants.

図13は、現電力負荷を750Wとして、燃料電池1の出力を750W、500W及び1000Wにて運転した場合の夫々について、省エネルギー率yと給湯熱負荷xとの関係を示したグラフである。ちなみに、図13は、出力電力範囲が500〜1000Wの燃料電池1の場合についての例である。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the energy saving rate y and the hot water supply thermal load x when the current power load is 750 W and the output of the fuel cell 1 is operated at 750 W, 500 W, and 1000 W. Incidentally, FIG. 13 is an example of the case of the fuel cell 1 having an output power range of 500 to 1000 W.

750Wの現電力負荷に対して750Wを出力するように運転した場合のグラフと、750Wの現電力負荷に対して500Wを出力するように運転した場合のグラフとの交点の給湯熱負荷は16000Wh程度であるので、1日の給湯熱負荷総量が16000Whよりも多いときは、750Wの現電力負荷に対して750Wを出力するように運転した方が省エネルギー率が高くなり、1日の給湯熱負荷総量が16000Whよりも少ないときは、750Wの現電力負荷に対して500Wを出力するように運転した方が省エネルギー率が高くなる。   The hot water supply heat load at the intersection of the graph when the 750 W current power load is operated to output 750 W and the graph when the 750 W current power load is operated to output 500 W is about 16000 Wh. Therefore, when the total amount of hot water supply heat load per day is greater than 16000 Wh, the energy saving rate is higher when the operation is performed to output 750 W with respect to the current power load of 750 W, and the total amount of hot water supply heat load per day Is less than 16000 Wh, the energy saving rate is higher when the operation is performed to output 500 W with respect to the current power load of 750 W.

例えば、運転日の予測給湯熱負荷総量が14000Whのときは、現電力負荷が750Wであっても、その750Wを出力するように運転すると省エネルギー率が低くなるので、750Wの現電力負荷よりも小さい出力で運転するように負荷賄い用運転条件が設定されることになる。
しかしながら、1日の給湯熱負荷総量のバラツキが大きくて、実際の給湯熱負荷が16000Whよりも多くなると、750Wの現電力負荷に対して750Wを出力するように運転する電力負荷追従処理を実行する方が省エネルギー率を高くすることが可能となる。
For example, when the predicted total hot water supply heat load on the operation day is 14000 Wh, even if the current power load is 750 W, the energy saving rate will be lower if operation is performed to output 750 W, so that it is smaller than the current power load of 750 W. The operation condition for providing a load is set so as to drive at the output.
However, when the variation in the total amount of hot water supply heat load per day is large and the actual hot water supply heat load is larger than 16000 Wh, the power load follow-up process is executed to operate to output 750 W to the current power load of 750 W. It becomes possible to increase the energy saving rate.

そこで、例えば、1日の給湯熱負荷総量の平均値Mが14000Whのときは、予備運転処理用判断基準値Kb(M)を16000Whに設定する。
そして、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキにおいて、給湯熱負荷総量が多い側でのバラツキが大きくて、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)である16000Wh以上のときは、予備運転処理としての電力負荷追従運転処理が実行されることになり、省エネルギー化を向上することが可能となる。
Therefore, for example, when the average value M of the total hot water supply heat load per day is 14000 Wh, the preliminary operation processing determination reference value Kb (M) is set to 16000 Wh.
And, in the variation for each set cycle with respect to the total hot water supply heat load in the set cycle, the variation on the side where the total hot water heat load is large is large, and the upper limit (M + 3σ) of the set probability generation range is the judgment reference value for preliminary operation When Kb (M) is equal to or greater than 16000 Wh, the power load follow-up operation process as the preliminary operation process is executed, and energy saving can be improved.

又、1日の給湯熱負荷総量が5000Whよりも少ないときは、750Wの現電力負荷に対して500Wを出力するように、現電力負荷よりも出力を小さくして運転しても省エネルギーが達成できないので、前記運転停止用判断基準値Ka(M)を5000Whに設定する。
そして、設定周期の給湯熱負荷総量についての設定周期毎のバラツキにおいて、給湯熱負荷総量が少ない側でのバラツキが大きくて、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)以下のときは、燃料電池1が停止されることになり、省エネルギー化を向上することが可能となる。
Also, when the total amount of hot water supply heat load per day is less than 5000 Wh, energy saving cannot be achieved even if the output is made smaller than the current power load so that 500 W is output to the current power load of 750 W. Therefore, the determination reference value Ka (M) for operation stop is set to 5000 Wh.
And in the variation for every set cycle about the hot water supply heat load total amount of a set cycle, the variation in the side with little hot water supply heat load amount is large, and the lower limit (M-3σ) of the set probability generation range is a judgment criterion for operation stop. When the value is equal to or less than Ka (M), the fuel cell 1 is stopped, and energy saving can be improved.

次に、図5に示すフローチャートに基づいて、燃料電池1の運転を制御する場合の運転制御部5による一連の制御動作について説明する。
先ず、前記設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)と運転停止用判断基準値Ka(M)とを比較して(ステップA1)、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)以下のときは、燃料電池1を停止させて(ステップA2)、リターンし、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)よりも高いときは、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)と予備運転処理用判断基準値Kb(M)とを比較して(ステップA3)、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)以上のときは、前記予備運転処理として電力負荷追従運転処理を実行して(ステップ13)、リターンし、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)よりも低いときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行する。
Next, a series of control operations by the operation control unit 5 when controlling the operation of the fuel cell 1 will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, the lower limit value (M-3σ) of the set probability generation range is compared with the operation stop determination reference value Ka (M) (step A1), and the lower limit value (M-3σ) of the set probability generation range is operated. When it is equal to or less than the stop determination reference value Ka (M), the fuel cell 1 is stopped (step A2) and the process returns, and the lower limit (M-3σ) of the set probability generation range is the operation stop determination reference value Ka ( When higher than M), the upper limit value (M + 3σ) of the set probability generation range is compared with the judgment reference value Kb (M) for preliminary operation processing (step A3), and the upper limit value (M + 3σ) of the set probability generation range Is equal to or higher than the judgment reference value Kb (M) for the preliminary operation process, the power load following operation process is executed as the preliminary operation process (step 13), and the process returns and the upper limit value (M + 3σ) of the set probability generation range is Judgment reference value Kb (M) for preliminary operation processing When remote low executes the load catering condition operation process.

以下、その負荷賄い条件運転処理の詳細な制御動作について、図5〜図12に基づいて説明する。
なお、図5〜図7は、本実施形態の処理フローを示す図であり、図8〜図12において、(イ)は、各設定時間帯(i)における貯湯タンク2に貯えられるべき熱量(以下、「予測貯熱量」と呼ぶ。)の演算条件としての各単位時間(i)における燃料電池1の出力F(i)を示す図、及び、(ロ)は、その演算条件下での演算結果である各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を示す図である。なお、図8〜図12において、単位時間(i=0)に相当する貯熱量T(0)は、現時点で貯湯タンク2に貯えられている熱量を示すものである。
Hereinafter, a detailed control operation of the load cover condition operation process will be described with reference to FIGS.
5-7 is a figure which shows the processing flow of this embodiment, and in FIGS. 8-12, (a) is the calorie | heat amount (to be stored in the hot water storage tank 2 in each setting time slot | zone (i) ( Hereinafter, a diagram showing the output F (i) of the fuel cell 1 in each unit time (i) as a calculation condition of “predicted heat storage amount” and (b) are calculation under the calculation condition. It is a figure which shows the estimated heat storage amount T (i) in each unit time (i) which is a result. 8 to 12, the heat storage amount T (0) corresponding to the unit time (i = 0) indicates the heat amount stored in the hot water storage tank 2 at the present time.

図5に示すように、運転制御部5は、各単位時間(i)における燃料電池1の出力F(i)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求める(ステップ10)。   As shown in FIG. 5, the operation control unit 5 sets the output F (i) of the fuel cell 1 at each unit time (i) to an output f set during the power load following operation process. A predicted heat storage amount T (i) in i) is obtained (step 10).

具体的には、運転制御部5は、上記ステップ10において、まず、各単位時間(i)において予測される電力負荷及び熱負荷等から、各単位時間(i)において貯湯タンク2に追加される熱量(以下、「追加熱量」と呼ぶ。)を求める。この追加熱量は、その単位時間(i)内において、燃料電池1の出力F(i)に応じて出力される熱量と余剰電力に応じて電気ヒータ12から出力される熱との和から熱負荷を差し引いたものとなり、その追加熱量が正の場合には、貯湯タンク2に貯えられる熱量が増加し、その追加熱量が負の場合には、貯湯タンク2に貯えられる熱量が減少することになる。
次に、運転制御手段5は、最早の単位時間(i=1)から順に選択する状態で、各単位時間(i)において、前の単位時間(i−1)が経過したときに貯湯タンク2に貯えられている熱量(最早の単位時間(i=1)においては現在貯湯タンク2に貯えられている熱量)に上記のように求めた追加熱量を加えた熱量を、上記予測貯熱量T(i)として求めるのである。
Specifically, the operation control unit 5 is first added to the hot water storage tank 2 in each unit time (i) from the electric power load and the thermal load predicted in each unit time (i) in the above step 10. The amount of heat (hereinafter referred to as “additional heat amount”) is obtained. This additional heat amount is a heat load from the sum of the heat amount output according to the output F (i) of the fuel cell 1 and the heat output from the electric heater 12 according to the surplus power within the unit time (i). When the additional heat amount is positive, the amount of heat stored in the hot water storage tank 2 is increased. When the additional heat amount is negative, the heat amount stored in the hot water storage tank 2 is decreased. .
Next, the operation control means 5 is selected in order from the earliest unit time (i = 1), and in each unit time (i), when the previous unit time (i-1) has elapsed, the hot water storage tank 2 The amount of heat stored in (the amount of heat currently stored in the hot water storage tank 2 in the earliest unit time (i = 1)) plus the additional amount of heat obtained as described above is used as the amount of heat stored in the predicted heat storage amount T ( i).

なお、その予測貯熱量T(i)が、貯湯タンク2に貯えることができる最大貯熱量tmaxを超える場合、即ち、ラジエター19を作動させる必要がある場合には、その単位時間(i)を熱余り状態が予測される単位時間(i=ful)と特定でき、その予測貯熱量T(i)が、貯湯タンク2に貯えるべき最小貯熱量tmin(例えば、0)を下回る場合、即ち、補助加熱ボイラJを作動させる必要がある場合には、その単位時間(i)を熱不足状態が予測される設定時間帯(i=emp)と特定できる。
また、各単位時間(i)において貯湯タンク2に使用可能な状態で有効に貯えられる熱量(以下、「有効貯熱量」と呼ぶ。)T’(i)は、上記予測貯熱量T(i)が貯湯タンク2に貯えることができる最小貯熱量tmin以上且つ最大貯熱量tmax以下の範囲内であれば、予測貯熱量T(i)とされるが、その予測貯熱量T(i)が貯湯タンク2に貯えることができる最大貯熱量tmaxを超える場合には最大貯熱量tmaxとされ、その予測貯熱量が貯湯タンク2に貯えるべき最小貯熱量tminを下回る場合には最小貯熱量tminとされる。
When the predicted heat storage amount T (i) exceeds the maximum heat storage amount tmax that can be stored in the hot water storage tank 2, that is, when it is necessary to operate the radiator 19, the unit time (i) is heated. When the remaining state can be identified as the predicted unit time (i = ful) and the predicted heat storage amount T (i) is less than the minimum heat storage amount tmin (for example, 0) to be stored in the hot water storage tank 2, that is, auxiliary heating When it is necessary to operate the boiler J, the unit time (i) can be specified as a set time zone (i = emp) in which a heat shortage state is predicted.
Further, the amount of heat (hereinafter referred to as “effective heat storage amount”) T ′ (i) effectively stored in the hot water storage tank 2 in each unit time (i) is the predicted heat storage amount T (i). Is within the range between the minimum heat storage amount tmin and the maximum heat storage amount tmax that can be stored in the hot water storage tank 2, the predicted heat storage amount T (i) is used, but the predicted heat storage amount T (i) is the hot water storage tank. When the maximum heat storage amount tmax that can be stored in 2 is exceeded, the maximum heat storage amount tmax is set. When the predicted heat storage amount is lower than the minimum heat storage amount tmin to be stored in the hot water storage tank 2, the minimum heat storage amount tmin is set.

次に、運転制御部5は、上記のようにステップ10で求めた各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を参照して、熱余り状態又は熱不足状態となる単位時間を特定し、最初に熱余り状態となるか否か、さらには、最初に熱不足状態となるか否かを判定する(ステップ11,12)。   Next, the operation control unit 5 refers to the predicted heat storage amount T (i) in each unit time (i) obtained in step 10 as described above, and specifies the unit time in which a heat excess state or a heat shortage state occurs. Then, it is first determined whether or not the heat surplus state is reached, and further whether or not the heat is insufficient is first determined (steps 11 and 12).

そして、先に熱余り状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うか否かを判定するための出力下降運転判定処理(ステップ100)を実行し、先に熱不足状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間(i=1)において出力上昇運転を行うか否かを判定するための出力上昇運転判定処理(ステップ200)を実行し、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間(i=1)において通常時の電力負荷追従運転処理を行うことを決定する(ステップ13)。   When the heat surplus state first occurs, the output lowering operation determination process (step) for determining whether or not to perform the output lowering operation in the earliest unit time (i = 1) will be described later in detail. 100), and when the heat shortage state first occurs, the output increasing operation for determining whether or not to perform the output increasing operation in the earliest unit time (i = 1) will be described in detail later. When the determination process (step 200) is executed and neither the excessive heat state nor the insufficient heat state occurs, it is determined that the normal power load follow-up operation process is performed in the earliest unit time (i = 1) (step 13). ).

以下、最早の設定時間帯(i=1)で通常時の電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図8に基づいて説明を加える。
図8(イ)に示すように、各単位時間(i)における燃料電池1の出力F(i)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求めた結果、図8(ロ)に示すように、各単位時間(i)において予測貯熱量T(i)が、最小貯熱量tmin以上且つ最大貯熱量tmax以下の範囲内となる場合、即ち、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間(i=1)において電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。
Hereinafter, the case where it is determined to perform the normal power load follow-up operation process in the earliest set time zone (i = 1) will be described based on FIG.
As shown in FIG. 8A, under the condition that the output F (i) of the fuel cell 1 in each unit time (i) is the output f set in the power load following operation process, in each unit time (i). As a result of obtaining the predicted heat storage amount T (i), as shown in FIG. 8B, the predicted heat storage amount T (i) is not less than the minimum heat storage amount tmin and not more than the maximum heat storage amount tmax in each unit time (i). When it falls within the range, that is, when the heat surplus state and the heat shortage state do not occur, it is determined to perform the power load following operation process in the earliest unit time (i = 1).

なお、上記出力上昇運転判定処理及び上記出力下降運転判定処理を行うことなく、上記図5のステップ10で求めた各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を参照して、先に熱余り状態となる場合には、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うことを決定し、先に熱不足状態となる場合には、最早の単位時間(i=1)において出力上昇運転を行うことを決定するように構成しても構わない。   In addition, referring to the predicted heat storage amount T (i) in each unit time (i) obtained in step 10 of FIG. 5 without performing the output increase operation determination process and the output decrease operation determination process, In the case of a heat surplus state, it is determined to perform the output lowering operation in the earliest unit time (i = 1). In the case of the heat shortage state first, in the earliest unit time (i = 1). You may comprise so that it may determine performing an output raise operation.

次に、出力下降運転判定処理について、図6に基づいて説明する。
運転制御部5は、出力下降運転判定処理において、先ず、最早の単位時間(i=1)における燃料電池1の出力F(1)を出力下降運転時に設定される出力fminとし、その他の単位時間(i=2〜24)における燃料電池1の出力F(i=2〜24)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求める(ステップ101)。
そして、このように求めた予測貯熱量T(i)を参照して、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行った場合に、熱不足状態となるか否かを判定し(ステップ102)、熱不足状態とならない場合には、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うことを決定し(ステップ103)、一方、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する(ステップ104)。
Next, the output decreasing operation determination process will be described with reference to FIG.
In the output decrease operation determination process, the operation control unit 5 first sets the output F (1) of the fuel cell 1 in the earliest unit time (i = 1) as the output fmin set during the output decrease operation, and other unit times. Under the condition that the output F (i = 2 to 24) of the fuel cell 1 at (i = 2 to 24) is the output f set during the power load following operation processing, the predicted heat storage amount T ( i) is obtained (step 101).
Then, with reference to the predicted heat storage amount T (i) obtained in this way, it is determined whether or not a heat shortage state occurs when the output decreasing operation is performed in the earliest unit time (i = 1) ( Step 102) When the heat shortage state does not occur, it is decided to perform the output lowering operation in the earliest unit time (i = 1) (Step 103). It is determined to perform the power load following operation process while prohibiting the output decreasing operation in the unit time (i = 1) (step 104).

以下、出力下降運転判定処理において、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図9及び図10に基づいて説明を加える。
図9(イ)に示すように、各単位時間(i)における燃料電池1の出力F(i)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求めた結果、図9(ロ)に示す単位時間(i=17)の貯熱量T(17)のように、先に熱余り状態となる場合に、出力下降運転判定処理が行われる。
そして、出力下降運転判定処理において、図10(イ)に示すように、最早の単位時間(i=1)における燃料電池1の出力F(i)を出力下降運転時に設定される出力fminとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求めた結果、図10(ロ)に示す単位時間(i=19,20)の貯熱量T(19),T(20)のように、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間(i=1)においては、出力下降運転を行うことを禁止して、電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。
Hereinafter, in the output decrease operation determination process, a case where it is determined to perform the power load follow-up operation process while prohibiting the output decrease operation in the earliest unit time (i = 1) is based on FIGS. 9 and 10. Add explanation.
As shown in FIG. 9A, under the condition that the output F (i) of the fuel cell 1 in each unit time (i) is the output f set in the power load following operation process, in each unit time (i). As a result of obtaining the predicted heat storage amount T (i), the output decreasing operation is performed when the heat surplus state first occurs as in the heat storage amount T (17) of the unit time (i = 17) shown in FIG. Judgment processing is performed.
Then, in the output decreasing operation determination process, as shown in FIG. 10A, the output F (i) of the fuel cell 1 in the earliest unit time (i = 1) is set as the output fmin set during the output decreasing operation. As a result of obtaining the predicted heat storage amount T (i) in each unit time (i) under the conditions, the heat storage amounts T (19) and T (20) in the unit time (i = 19, 20) shown in FIG. As described above, when the heat shortage state occurs, in the earliest unit time (i = 1), it is determined to perform the power load following operation process while prohibiting the output decreasing operation. .

なお、出力下降運転判定処理のステップ102において、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行った場合に熱不足状態となる単位時間が、各単位時間(i)において電力負荷追従運転処理を行った場合に熱余り状態となった単位時間(i=ful)の前にあるときのみ、最早の単位時間(i=1)において出力下降運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定するように構成しても構わない。   In step 102 of the output decreasing operation determination process, the unit time when the output decreasing operation is performed in the earliest unit time (i = 1) is the power load following operation in each unit time (i). Only when it is before the unit time (i = ful) when the process is overheated, the power descending operation is prohibited by prohibiting the output decreasing operation in the earliest unit time (i = 1). You may comprise so that it may determine to perform a process.

次に、出力上昇運転判定処理について、図7に基づいて説明する。
運転制御部5は、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間(i=1)から電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間(i=emp)までの燃料電池1の出力F(1〜emp)を出力上昇運転時に設定される出力fmaxとし、その他の単位時間(i=emp+1〜24)における燃料電池1の出力F(emp+1〜24)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求める(ステップ201)。
そして、このように求めた予測貯熱量T(i)を参照して、最早の単位時間(i=1)から電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間(i=emp)まで出力上昇降運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が、各単位時間(i)において電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間(i=emp)の前にあるか否かを判定する(ステップ202)。
そして、単位時間(i=1〜emp)において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間(i=emp)の前にない場合には、最早の単位時間(i=1)において出力上昇運転を行うことを決定し(ステップ203)、一方、単位時間(i=1〜emp)において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間(i=emp)の前にある場合には、最早の単位時間(i=1)において出力上昇運転を行うことを禁止して電力負荷追従運転処理を行うことを決定する(ステップ204)。
Next, the output increase operation determination process will be described with reference to FIG.
In the output increase operation determination process, the operation control unit 5 performs the fuel cell from the earliest unit time (i = 1) to the unit time (i = emp) in which the heat load is insufficient when the power load following operation process is performed. The output F (1 to emp) of 1 is set to the output fmax set at the time of the output increasing operation, and the output F (emp +1 to 24) of the fuel cell 1 in the other unit time (i = emp + 1 to 24) is the power load following operation processing. A predicted heat storage amount T (i) in each unit time (i) is obtained under the condition of the output f set at the time (step 201).
Then, referring to the predicted heat storage amount T (i) obtained in this way, the unit time (i =) when the power load follow-up operation process is performed from the earliest unit time (i = 1). emp) when the output up / down operation is performed, the unit time that becomes a heat surplus state is the unit time (i = emp) when the power load following operation processing is performed in each unit time (i). ) Is determined (step 202).
Then, if the unit time that becomes a heat surplus state in the unit time (i = 1 to emp) is not in front of the unit time (i = emp) that is in a heat shortage state, the earliest. Unit time (i = 1) is determined to perform the output increase operation (step 203), while, when the output increase operation is performed in the unit time (i = 1 to emp), the unit time in which a heat surplus state occurs. Is before the unit time (i = emp) in which the heat is insufficient, prohibiting the output increase operation in the earliest unit time (i = 1) and performing the power load following operation process Is determined (step 204).

以下、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間(i=1)で電力負荷追従運転処理を行うことを決定する場合について、図11及び図12に基づいて説明を加える。
図11(イ)に示すように、各単位時間(i)における燃料電池1の出力F(i)を電力負荷追従運転処理時に設定される出力fとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求めた結果、図11(ロ)に示す単位時間(i=19,20)の貯熱量T(19),T(20)のように、先に熱不足状態となる場合に、出力上昇運転判定処理が行われる。
そして、出力上昇運転判定処理において、図12(イ)に示すように、最早の単位時間(i=1)から各単位時間(i)で電力負荷追従運転処理を行った場合に熱不足状態となった単位時間(i=19)までの燃料電池1の出力F(1)〜F(19)を出力上昇運転時に設定される出力fmaxとする条件で、各単位時間(i)における予測貯熱量T(i)を求めた結果、図12(ロ)に示す単位時間(i=5)の貯熱量T(5)等のように、単位時間(i=1〜19)において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間(i=5)が熱不足状態であった単位時間(i=19)の前にある場合には、最早の単位時間(i=1)においては、出力上昇運転を行うことを禁止して、電力負荷追従運転処理を行うように決定されるのである。
Hereinafter, in the output increase operation determination process, a case where it is determined to perform the power load following operation process in the earliest unit time (i = 1) will be described based on FIGS. 11 and 12.
As shown in FIG. 11 (a), under the condition that the output F (i) of the fuel cell 1 at each unit time (i) is the output f set during the power load follow-up operation process, at each unit time (i). As a result of obtaining the predicted heat storage amount T (i), as shown in FIG. 11 (b), the heat storage amount T (19) and T (20) in the unit time (i = 19, 20), In such a case, an output increase operation determination process is performed.
In the output increase operation determination process, as shown in FIG. 12 (A), when the power load following operation process is performed from the earliest unit time (i = 1) to each unit time (i), The estimated heat storage amount in each unit time (i) under the condition that the outputs F (1) to F (19) of the fuel cell 1 up to the unit time (i = 19) become the output fmax set during the output increasing operation. As a result of obtaining T (i), the output increasing operation is performed in unit time (i = 1 to 19), such as the heat storage amount T (5) in unit time (i = 5) shown in FIG. If the unit time (i = 5) in which the heat is excessive is in front of the unit time (i = 19) in which the heat is insufficient, the output is output in the earliest unit time (i = 1). Since it is prohibited to perform ascending operation, it is decided to perform power load following operation processing. That.

次に、前記運転制御部5による貯湯運転及び熱媒供給運転の動作について説明を加える。
前記貯湯運転は、燃料電池1の運転中で冷却水循環ポンプ15の作動により、貯湯用熱交換器24において、冷却水循環路13を通流する冷却水にて湯水循環路16を通流する湯水を加熱させることができる状態で行われる。
そして、貯湯タンク2の下部から取り出した湯水がラジエター19をバイパスするように循環させる状態に三方弁18を切り換えて、湯水循環ポンプ17を作動させて、貯湯タンク2の下部から湯水を湯水循環路16に取出し、その湯水を貯湯用熱交換器24を通過させて加熱したのち、貯湯タンク2の上部に戻して、貯湯タンク2内に湯水を貯湯するようにしている。
Next, description will be made on operations of the hot water storage operation and the heat medium supply operation by the operation control unit 5.
In the hot water storage operation, when the cooling water circulation pump 15 is operated during operation of the fuel cell 1, hot water flowing through the hot water circulation path 16 is cooled by the cooling water flowing through the cooling water circulation path 13 in the hot water storage heat exchanger 24. It is performed in a state where it can be heated.
And the hot water extracted from the lower part of the hot water storage tank 2 is switched to the state which circulates so that the radiator 19 may be bypassed, the hot water circulation pump 17 is operated, and hot water is supplied from the lower part of the hot water storage tank 2 to the hot water circuit. The hot water is taken out through the hot water storage heat exchanger 24 and heated, and then returned to the upper part of the hot water storage tank 2 so that the hot water is stored in the hot water storage tank 2.

ちなみに、貯湯運転において、貯湯タンク2内に貯湯された湯水が満杯である熱余り状態の場合には、貯湯タンク2の下部から取り出した湯水がラジエター19を通過するように循環させる状態に三方弁18を切り換えて、ラジエター19を作動させ、貯湯タンク2の下部から取り出した湯水をラジエター19にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器24を通過させて加熱するように構成されている。   By the way, in hot water storage operation, when the hot water stored in the hot water storage tank 2 is full of hot water, the three-way valve is circulated so that the hot water taken out from the lower part of the hot water storage tank 2 passes through the radiator 19. 18, the radiator 19 is operated, the hot water taken out from the lower part of the hot water storage tank 2 is radiated by the radiator 19, and then heated through the hot water storage heat exchanger 24.

前記熱媒供給運転は、暖房端末3にて熱が要求されていることを図外のリモコンにより指令されると、熱源用断続弁40を開弁させる状態で熱源用循環ポンプ21と熱媒循環ポンプ23とを作動させて、熱源用熱交換器25と補助加熱用熱交換器29との少なくとも一方にて熱源用湯水を加熱させて、その加熱された熱源用湯水を熱媒加熱用熱交換器26を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器26において熱源用湯水により加熱される熱媒を熱消費端末3に循環供給するようにしている。   In the heat medium supply operation, when the remote controller (not shown) instructs that heat is required at the heating terminal 3, the heat source circulation pump 21 and the heat medium circulation in a state where the heat source intermittent valve 40 is opened. The pump 23 is operated to heat the heat source hot water in at least one of the heat source heat exchanger 25 and the auxiliary heating heat exchanger 29, and the heated heat source hot water is heat exchanged for heat medium heating. The heat medium is circulated while passing through the heat exchanger 26, and the heat medium heated by the heat source hot water in the heat medium heating heat exchanger 26 is circulated and supplied to the heat consuming terminal 3.

熱源用湯水の加熱について説明を加えると、燃料電池1の運転中である場合には、分流弁30にて熱源用熱交換器25側に冷却水が通流するように調整した状態での冷却水循環ポンプ15の作動により、熱源用熱交換器25において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
また、燃料電池1からの冷却水だけでは暖房端末3で要求されている現暖房熱負荷を賄えない場合や、燃料電池1の非運転中の場合には、補助加熱ボイラJを加熱状態で作動させることにより、補助加熱用熱交換器29において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
When heating the hot water for the heat source is added, when the fuel cell 1 is in operation, the cooling in a state in which the cooling water is adjusted by the diversion valve 30 so that the cooling water flows to the heat exchanger 25 side of the heat source. By operating the water circulation pump 15, the heat source heat exchanger 25 is configured to heat the hot water for the heat source.
Further, when the cooling water from the fuel cell 1 alone cannot cover the current heating heat load required by the heating terminal 3, or when the fuel cell 1 is not in operation, the auxiliary heating boiler J is heated. By operating, the auxiliary heating heat exchanger 29 is configured to heat the hot water for the heat source.

ちなみに、運転制御部5は、燃料電池1の運転中に、貯湯運転と熱媒供給運転とを同時に行う場合には、熱消費端末3で要求されている現暖房熱負荷に基づいて、分流弁30にて貯湯用熱交換器24側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器25側に通流させる冷却水の流量との割合を調整するように構成されている。   Incidentally, when performing the hot water storage operation and the heating medium supply operation at the same time during the operation of the fuel cell 1, the operation control unit 5 is based on the current heating heat load required by the heat consuming terminal 3. At 30, the ratio of the flow rate of the cooling water to be passed to the hot water storage heat exchanger 24 side and the flow rate of the cooling water to be passed to the heat source heat exchanger 25 side is adjusted.

〔第実施形態〕
この第実施形態は、上記の第1実施形態における予備運転処理の別実施形態を示すものであるので、主として予備運転処理について説明を加えて、上記の第1実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。
[ Second Embodiment]
In the second embodiment, since it illustrates another embodiment of a preliminary operation processing in the first implementation mode described above, in addition to mainly described preliminary operation processing, the same components as the first implementation mode of the The description is omitted.

即ち、この第実施形態においては、前記運転制御部5を、前記予備運転処理として、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記燃料電池1の仮発電出力との差から求められる不足電力を前記商用系統7からの買電によって賄ったときの一次エネルギー消費量、及び、前記仮発電出力を前記燃料電池1にて賄ったときの一次エネルギー消費量の和が最小となるような最適発電出力にて前記燃料電池1を運転する発電メリット優先運転処理を実行するように構成してある。 That is, in the second embodiment, the operation control unit 5 is determined as a preliminary operation process from a difference between the currently requested current power load and the provisional power output of the fuel cell 1 that is temporarily set. Optimal so that the sum of the primary energy consumption when power is supplied by purchasing power from the commercial grid 7 and the primary energy consumption when the temporary power generation output is covered by the fuel cell 1 is minimized. The power generation merit priority operation process for operating the fuel cell 1 with the power generation output is executed.

その発電メリット優先運転処理について説明を加える。
例えば、電力負荷装置9の負荷電力がLkWであり、燃料電池1の発電出力がDkWであり、その発電出力:DkWのときの燃料電池1の発電効率がe(D)であり、商用系統7に電力を供給する発電所の発電効率がepであるとすると、上記最適発電出力は、下記式(9)のF(D)が最小となる発電出力:Dのことである。
The power generation merit priority operation process will be explained.
For example, the load power of the power load device 9 is LkW, the power generation output of the fuel cell 1 is DkW, and the power generation efficiency of the fuel cell 1 when the power generation output is DkW is e (D). Assuming that the power generation efficiency of the power plant that supplies power to ep is ep, the optimum power generation output is a power generation output D that minimizes F (D) in the following equation (9).

F(D)=[Max(L−D、0)/ep+D/e(D)]……………(9) F (D) = [Max (LD, 0) / ep + D / e (D)] (9)

つまり、上記式(9)の第1項は、不足電力:(L−D)を買電で賄うときの一次エネルギ消費量を表し、第2項は、燃料電池1を発電出力:Dにて運転させたときの一次エネルギ消費量を表している。燃料電池1は発電出力に応じて発電効率:e(D)が変化するので、燃料電池1の発電出力が変化すると、F(D)の値も変化する。従って、F(D)の値が最小となる発電出力:Dで燃料電池1を運転させれば、実際の電力負荷に対する燃料電池1の出力電力の過不足を抑制しながら、電力供給についてのエネルギー効率を最も高くするように燃料電池1を運転することが可能となる。
そして、設定タイミングで定期的に上記F(D)が最小となる最適発電出力:Dを導出し、その発電出力:Dで燃料電池1を運転させればよい。
In other words, the first term of the above formula (9) represents the primary energy consumption when power shortage: (LD) is covered by power purchase, and the second term represents the fuel cell 1 at the power generation output: D. It represents the primary energy consumption when operated. Since the power generation efficiency e (D) of the fuel cell 1 changes according to the power generation output, the value of F (D) also changes when the power generation output of the fuel cell 1 changes. Therefore, if the fuel cell 1 is operated at the power generation output D where the value of F (D) is minimized, the energy for power supply is controlled while suppressing the excess or deficiency of the output power of the fuel cell 1 with respect to the actual power load. The fuel cell 1 can be operated so as to maximize the efficiency.
Then, the optimum power generation output D that minimizes the F (D) is periodically derived at the set timing, and the fuel cell 1 may be operated with the power generation output D.

上記の第1実施形態において、前記予備運転処理として、前記電力負荷追従運転処理に代えて前記発電メリット優先運転処理を実行するように構成した場合のフローチャートを、図14に示す。
つまり、前記設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)と運転停止用判断基準値Ka(M)とを比較して(ステップA1)、設定確率発生範囲の下限値(M−3σ)が運転停止用判断基準値Ka(M)よりも高いときは、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)と予備運転処理用判断基準値Kb(M)とを比較して(ステップA3)、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)以上のときは、前記予備運転処理として発電メリット優先運転処理を実行して(ステップ300)、リターンし、設定確率発生範囲の上限値(M+3σ)が予備運転処理用判断基準値Kb(M)よりも低いときは、前記負荷賄い条件運転処理を実行することになる。
FIG. 14 shows a flowchart in the case where the power generation merit priority operation process is executed instead of the power load following operation process as the preliminary operation process in the first embodiment.
That is, the lower limit value (M-3σ) of the set probability generation range is compared with the operation stop determination reference value Ka (M) (step A1), and the lower limit value (M-3σ) of the set probability generation range is operated. When it is higher than the stop determination reference value Ka (M), the upper limit value (M + 3σ) of the set probability generation range is compared with the preliminary operation processing determination reference value Kb (M) (step A3), and the set probability is generated. When the upper limit value (M + 3σ) of the range is equal to or larger than the judgment reference value Kb (M) for the preliminary operation process, the power generation merit priority operation process is executed as the preliminary operation process (step 300), the process returns, and the set probability generation range When the upper limit value (M + 3σ) is lower than the preliminary operation processing determination reference value Kb (M), the above-mentioned load-covering condition operation processing is executed.

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
[Another embodiment]
Then explaining another embodiment.

) 上記の第1実施形態において、図5に示すフローチャートにおけるステップA3を省略して、前記設定確率発生範囲の下限値が前記運転停止用判断基準値よりも大きいときは、無条件に負荷賄い条件運転処理を実行するように構成しても良い。 (B) In the first embodiment described above, by omitting the step A3 in the flowchart shown in FIG. 5, when the lower limit value of the set probability generating range is larger than the operation stop determination reference value, the load unconditionally You may comprise so that a bribe condition driving | running | working process may be performed.

) 上記の第1実施形態において、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを時間属性(例えば、曜日)に関連付けて設定周期(例えば、1日)毎に管理するように構成して、運転状態選択制御においては、管理データのうち、運転日と同曜日のデータを用いるように構成しても良い。 In a first implementation form of (b) above, the past time-series heat load data and past time-series power load data time attribute (e.g., day) set in association with the period (e.g., 1 day) In the operation state selection control, the management data may be configured to use data on the same day as the operation day.

) 上記の第1実施形態において、設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲、即ち、前記設定確率発生範囲は、変更設定可能であり、例えば、下限値を(M−2σ)、上限値を(M+2σ)とする範囲に設定しても良い。この場合、設定確率発生範囲は、約95%の確率で発生する可能性のある範囲である。 (C) In the first implementation mode of the range that can occur with a probability of more than the set in the distribution of a plurality of setting periods for hot water supply heat total load setting period, i.e., the set probability generating range, For example, the lower limit value may be set to (M−2σ) and the upper limit value may be set to (M + 2σ). In this case, setting the probability generation range, area by der that can occur at about 95% of the time.

) 上記の第1実施形態においては、運転制御部5を、前記熱不足状態及び前記熱余り状態の両方を予測するように構成する場合について例示したが、いずれか一方のみを予測するように構成しても良い。
そして、熱不足状態を予測するように構成する場合は、前記負荷賄い用運転条件を、熱不足状態を予測しないときは、電力負荷追従運転処理を行い、熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に燃料電池1の出力を調整する出力上昇運転を行う条件に設定する。この場合、図5において、ステップ11,100を省略することになる。
又、熱余り状態を予測するように構成する場合は、前記負荷賄い用運転条件を、熱余り状態を予測しないときは、電力負荷追従運転処理を行い、熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に燃料電池1の出力を調整する出力下降運転を行う条件に設定する。この場合、図5において、ステップ12,200を省略することになる。
Oite the first embodiment forms state of (d) above, the operation control unit 5, has been illustrated for the case configured to predict both the thermal starved and the heat remainder state, only one You may comprise so that it may estimate.
And when it is configured to predict a heat shortage state, the load-covering operation condition is set to a power load following operation process when the heat shortage state is not predicted, and when a heat shortage state is predicted, In the output increase target time zone, the condition for performing the output increase operation for adjusting the output of the fuel cell 1 to the output side larger than the current power load is set. In this case, the omitted fraud and mitigating risk step 11,100 to FIG.
Also, when the heat surplus state is predicted, when the load surplus state is not predicted, the power load following operation process is performed when the heat surplus state is not predicted. In the output lowering target time zone, the condition for performing the output lowering operation for adjusting the output of the fuel cell 1 to the output side smaller than the current power load is set. In this case, the omitted fraud and mitigating risk step 12,200 to FIG.

) 前記給湯熱負荷として、湯張り用の給湯熱負荷と一般用の給湯熱負荷とを各別に管理して、運転状態選択制御において給湯熱負荷データを用いる場合、湯張り用の給湯熱負荷と一般用の給湯熱負荷とのいずれか一方を用いるように構成しても良い。 ( E ) When the hot water supply heat load for hot water filling and the general hot water supply heat load are managed separately as the hot water supply heat load and hot water supply heat load data is used in the operation state selection control, the hot water supply heat for hot water filling You may comprise so that any one of a load and a general hot water supply heat load may be used.

) 単位時間、設定周期及び設定期間夫々の設定例は、上記の実施形態において示した例に限定されるものではない。例えば、単位時間を30分、2時間等に設定することができる。又、設定周期は、12時間、2日間、1週間等に設定することができる。又、設定期間は、1週間、2週間、3週間、2ヶ月間、3ヶ月間等に設定することができる。 ( F ) Setting examples of the unit time, the setting cycle, and the setting period are not limited to the examples shown in the above embodiment. For example, the unit time can be set to 30 minutes, 2 hours, or the like. The set cycle can be set to 12 hours, 2 days, 1 week, or the like. The set period can be set to 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 2 months, 3 months, or the like.

) 時間属性の具体例としては、曜日に限定されるものではなく、例えば、平日と休日等を用いることができる。 ( G ) A specific example of the time attribute is not limited to the day of the week, and for example, weekdays and holidays can be used.

) 前記予備運転処理の具体例としては、上記の各実施形態において例示した電力負荷追従運転処理及び発電メリット優先運転処理に限定されるものでない。
例えば、燃料電池1の発電出力をその定格出力よりも低い予備運転用設定出力(例えば、定格出力の25%)に維持する一定出力運転を連続して行う運転処理、あるいは、その一定出力運転を断続的に行う運転処理を採用することができる。
( H ) Specific examples of the preliminary operation processing are not limited to the power load following operation processing and the power generation merit priority operation processing exemplified in the above embodiments.
For example, an operation process of continuously performing a constant output operation for maintaining the power generation output of the fuel cell 1 at a setting output for preliminary operation lower than the rated output (for example, 25% of the rated output), or the constant output operation is performed. An intermittent operation process can be employed.

) 熱電併給装置として、上記の実施形態では燃料電池1を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。 ( Li ) As the combined heat and power supply apparatus, the fuel cell 1 is applied in the above-described embodiment. However, in addition to this, for example, various apparatuses such as a structure in which a generator is driven by a gas engine may be applied. it can.

1 熱電併給装置
2 貯湯タンク
4 貯湯手段
5 運転制御手段
1 Cogeneration device 2 Hot water storage tank 4 Hot water storage means 5 Operation control means

Claims (4)

電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、過去の時系列的な熱負荷データ及び過去の時系列的な電力負荷データを管理するデータ管理処理、及び、その管理データに基づいて求めた時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転するための負荷賄い用運転条件を設定して、その負荷賄い用運転条件にて前記熱電併給装置を運転する負荷賄い条件運転処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段が、
前記データ管理処理において、前記熱負荷データとして、給湯熱負荷を管理するように構成されて、
前記過去の時系列的な給湯熱負荷に関する管理データに基づいて、複数の単位時間からなる設定周期の給湯熱負荷総量についての複数の前記設定周期における分布において設定以上の確率で発生する可能性がある範囲での下限値が、運転停止用判断基準値よりも高いか否かを判別する運転判別処理を実行して、前記下限値が前記運転停止用判断基準値よりも高いときには、前記負荷賄い条件運転処理を実行し、前記下限値が前記運転停止用判断基準値以下のときには、前記熱電併給装置を停止させるように構成されているコージェネレーションシステム。
A cogeneration device for generating electric power and heat, a hot water storage means for storing hot water in a hot water storage tank with heat generated by the cogeneration device, and an operation control means for controlling operation,
The operation control means manages the past time-series heat load data and the past time-series power load data, and the time-series predicted heat load data obtained based on the management data And setting a load-covering operation condition for operating the cogeneration device so as to cover time-series predicted power load data, and operating the cogeneration device under the load-coverage operation condition A cogeneration system configured to execute an operation process,
The operation control means is
In the data management process, the heat load data is configured to manage a hot water supply heat load,
Based on the management data related to the past time-series hot water supply heat load, there is a possibility that the distribution in the plurality of set cycles with respect to the total amount of hot water supply heat load in the set cycle consisting of a plurality of unit times may occur with a probability higher than the setting. An operation determination process is performed to determine whether a lower limit value in a certain range is higher than an operation stop determination reference value, and when the lower limit value is higher than the operation stop determination reference value, the load cover A cogeneration system configured to perform conditional operation processing and to stop the cogeneration device when the lower limit value is equal to or less than the operation stop determination reference value.
前記設定周期として、設定繰り返し期間毎に夫々存在する複数の時間属性の設定周期があり、
前記運転制御手段が、前記データ管理処理において、前記過去の時系列的な熱負荷データ及び前記過去の時系列的な電力負荷データを前記時間属性に関連付けて設定周期毎に管理するように構成されている請求項1に記載のコージェネレーションシステム。
As the setting period, there is a setting period of a plurality of time attributes that exist for each setting repetition period,
The operation control means is configured to manage the past time-series thermal load data and the past time-series power load data for each set period in association with the time attribute in the data management process. The cogeneration system according to claim 1.
前記運転制御手段は、前記時系列的な予測電力負荷データを賄うように前記熱電併給装置を運転することにより、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態となるか、又は、前記時系列的な予測熱負荷データに対して熱が余る熱余り状態となるかを予測するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記熱不足状態又は前記熱余り状態のいずれも予測しないときは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理を行い、前記熱不足状態を予測したときは、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力上昇運転を行う、又は、前記熱余り状態を予測したときは、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に前記熱電併給装置の出力を調整する出力下降運転を行う条件である請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。
The operation control means is in a heat shortage state in which heat is insufficient with respect to the time-series predicted heat load data by operating the cogeneration device so as to cover the time-series predicted power load data. Or it is configured to predict whether heat will be in a surplus state with respect to the time-series predicted heat load data,
When the load-covering operation condition does not predict either the heat shortage state or the heat surplus state, a power load follow-up operation process for operating the cogeneration device to cover the current power load that is currently requested is performed. When the heat shortage state is predicted, in a predetermined output increase target time zone, perform an output increase operation to adjust the output of the combined heat and power supply device to an output side larger than the current power load, or the excess heat 3. The condition according to claim 1, wherein when the state is predicted, the output reduction operation is performed to adjust the output of the combined heat and power unit to an output side smaller than the current power load in a predetermined output reduction target time zone. Cogeneration system.
前記運転制御手段は、前記熱電併給装置を運転したときに前記貯湯タンクに温水として貯えられる予測貯湯熱量、発電所と加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量、及び、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量の比率である予測エネルギー削減比率を演算して、その演算した予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、並びに、運転日の電力負荷データ及び熱負荷データと過去の電力負荷データ及び熱負荷データとに基づいて前記熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての現時点のエネルギー削減比率である現エネルギー削減比率を演算するように構成され、
前記負荷賄い用運転条件が、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記熱電併給装置を最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転する条件である請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。
The operation control means, when operating the combined heat and power supply device, predicted hot water storage amount stored as hot water in the hot water storage tank, predicted energy consumption when operating a power plant and a heating boiler, and when operating the combined heat and power supply device A predicted energy reduction amount that is a difference from the predicted consumption energy amount of the gas and a predicted energy reduction ratio that is a ratio of the predicted energy reduction amount to the predicted hot water storage amount, and based on the calculated predicted energy reduction rate An energy reduction ratio threshold value is set, and the increased output from the minimum output of the combined heat and power unit based on the power load data and heat load data of the operation day and the past power load data and heat load data It is configured to calculate the current energy reduction ratio, which is the current energy reduction ratio,
When the load-covering operation condition is such that the current energy reduction ratio is smaller than the energy reduction ratio threshold value, the combined heat and power unit is operated at a minimum output, and the current energy reduction ratio is equal to or greater than the energy reduction ratio threshold value. The cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein the cogeneration system is operated under the operating conditions that are the current energy reduction ratio.
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