JP2011137476A

JP2011137476A - Cogeneration system

Info

Publication number: JP2011137476A
Application number: JP2011090212A
Authority: JP
Inventors: Yukitsugu Masumoto; 幸嗣桝本; Kazushige Maeda; 和茂前田; Yuji Sawada; 雄治澤田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP5044708B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration capable of inhibiting the occurrence of surplus electric power, which is a surplus of generated power of a cogeneration device with respect to an electric power load, and improving energy saving in executing electricity primary output operation for making a set output of the cogeneration device follow the electric power load. <P>SOLUTION: The cogeneration system includes a hot water storage tank for recovering heat generated by the cogeneration device generating both the heat and electricity, and storing it as hot water, and an operation controller for executing electricity primary operation control for making the set output of the cogeneration device follow the electric power load, and is constructed as follows. The cogeneration system includes a surplus electric power derivation tool for calculating or measuring the surplus electric power Eo which is the surplus of the generated electric power of the cogeneration device with respect to the electric power load, and the operation controller adjusts a response state R of the set output to the electric power load in the electricity primary operation control based on the surplus electric power Eo calculated or measured by the surplus electric power derivation tool. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の稼動時に前記熱電併給装置の出力を電力負荷に追従させる電主出力運転を実行可能な運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation. The present invention relates to a cogeneration system provided with operation control means capable of executing an electric main output operation for causing an output to follow an electric power load.

かかるコージェネレーションシステムは、エンジン駆動発電機や燃料電池等の熱電併給装置を備えて、熱電併給装置の発電電力を電気機器等の電力消費部に供給する。また、熱電併給装置の発生熱を、例えばその熱により加熱した湯水として一旦貯湯槽に貯えて、給湯部や暖房機器等の熱消費部に供給する。
このように構成されたコージェネレーションシステムを各家庭などに設けると、その家庭で消費される電力の少なくとも一部を熱電併給装置の発電電力で補うことができる。その結果、商用電源からの受電電力を少なくすることができると共に、発電時に発生する熱を湯水の加熱に利用することができるため、省エネルギ性及び経済性の点で有効である。 Such a cogeneration system includes a combined heat and power supply device such as an engine-driven generator and a fuel cell, and supplies the generated power of the combined heat and power supply device to a power consumption unit such as an electric device. Moreover, the heat generated by the combined heat and power supply device is temporarily stored in a hot water storage tank as hot water heated by the heat, for example, and supplied to a heat consuming unit such as a hot water supply unit or a heating device.
When the cogeneration system configured as described above is provided in each household or the like, at least a part of the power consumed in the household can be supplemented with the generated power of the combined heat and power supply apparatus. As a result, the power received from the commercial power source can be reduced, and the heat generated during power generation can be used for heating hot water, which is effective in terms of energy saving and economy.

このようなコージェネレーションシステムは、例えば、数分（例えば１分）等の比較的短い出力調整周期で、電力消費部における電力負荷に対して熱電併給装置の設定出力を追従させる電主運転制御を、運転制御手段が実行するように構成される場合がある（例えば、特許文献１を参照。）。 Such a cogeneration system performs, for example, electric main operation control that causes the set output of the combined heat and power supply to follow the power load in the power consuming unit in a relatively short output adjustment period such as several minutes (for example, one minute). The operation control means may be configured to execute (see, for example, Patent Document 1).

特開２００４−２８６００８号公報JP 2004-286008 A

このような電主運転制御において、現電力負荷が計測され、運転制御手段により熱電併給装置の出力が設定されて熱電併給装置の出力が追従するまでには、若干の遅延時間が生じる。例えば、電主運転制御中に電力負荷が急激に変動するような場合には、熱電併給装置の設定出力を敏感に追求させることができない。その結果、熱電併給装置の発電電力が電力負荷を上回り、熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力が発生する場合がある。
この余剰電力は、電気ヒータなどにより貯湯槽に貯える熱に変換して有効利用することができる。しかし、いわゆる熱余り状態、例えば、その時点で要求される熱負荷が多くなく、貯湯槽に蓄えられる湯水も満杯であるような状態など、余剰電力が有効に利用されない場合もある。従って、熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力の発生はできるだけ抑制されることが好ましい。 In such electric main operation control, there is a slight delay time until the current power load is measured, the output of the cogeneration device is set by the operation control means, and the output of the cogeneration device follows. For example, when the electric power load fluctuates abruptly during the main operation control, the set output of the combined heat and power supply apparatus cannot be pursued sensitively. As a result, the generated power of the combined heat and power device exceeds the power load, and surplus power that is a surplus of the generated power of the combined heat and power supply device with respect to the power load may be generated.
This surplus power can be converted to heat stored in a hot water tank by an electric heater or the like and used effectively. However, there is a case where surplus power is not effectively used, such as a so-called surplus heat state, for example, a state where there is not much heat load required at that time and the hot water stored in the hot water tank is full. Therefore, it is preferable that the generation of surplus power, which is a surplus with respect to the power load of the generated power of the combined heat and power supply apparatus, is suppressed as much as possible.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる設定する電主出力運転を実行するにあたり、熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力の発生を抑制して、省エネルギ性の向上を図ることができるコージェネレーションを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to generate electric power of the generated power of the combined heat and power unit in executing the main output operation for setting the set output of the combined heat and power unit to follow the power load. The object is to provide a cogeneration system that can suppress the generation of surplus power, which is a surplus with respect to the load, and can improve energy saving.

上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムは、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行する運転制御手段とが設けられているものであって、以下の特徴を有する。
即ち、その特徴構成は、前記熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力を演算又は計測する余剰電力導出手段を備え、前記運転制御手段が、前記電主運転制御において、前記余剰電力導出手段により演算又は計測される前記余剰電力に基づいて、前記電力負荷に対する前記設定出力の応答状態を調整する点にある。 A cogeneration system according to the present invention for achieving the above object includes a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, Operation control means for executing electric main operation control for causing the set output of the combined heat and power supply device to follow a power load during operation of the combined heat and power supply device is provided, and has the following characteristics.
That is, the characteristic configuration includes surplus power deriving means that calculates or measures surplus power that is surplus with respect to the power load of the generated power of the combined heat and power supply device, and the operation control means is the main operation control, A response state of the set output with respect to the power load is adjusted based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving unit.

この特徴構成によれば、余剰電力導出手段により余剰電力を導出（演算又は計測）し、この余剰電力に基づいて、運転制御手段が電主運転制御を行う。そして、この電主運転制御の際に、上記余剰電力に基づいて、電力負荷に対する設定出力の応答状態を調整する。これにより、余剰電力の発生を極力抑制することができると共に、熱電併給装置の発電電力にて極力電力負荷を賄えるようにすることができる。その結果、省エネルギ性の向上を図ることができるコージェネレーションを提供することができる。 According to this characteristic configuration, surplus power is derived (calculated or measured) by the surplus power deriving means, and the operation control means performs main operation control based on this surplus power. And in this electric main operation control, the response state of the setting output with respect to electric power load is adjusted based on the said surplus electric power. Thereby, generation | occurrence | production of surplus electric power can be suppressed as much as possible, and electric power load can be covered as much as possible with the generated electric power of the combined heat and power supply device. As a result, it is possible to provide a cogeneration capable of improving energy saving.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記運転制御手段が、前記余剰電力が大きいほど、前記応答状態を追従が鈍くなる側である低い側に調整する点を特徴とする。 Moreover, the cogeneration system according to the present invention is characterized in that the operation control means adjusts the response state to a lower side, which is a side on which follow-up becomes duller as the surplus power is larger.

熱余り状態などで、既に余剰電力が大きい場合に、さらに多くの余剰電力が発生することは望ましくない。本特徴によれば、余剰電力が大きいほど応答状態を追従が鈍くなる側である低い側に調整するので、電力負荷の変動に対して熱電併給装置の設定出力の追従が鈍くなる。その結果、余剰電力の発生も抑制される。 It is not desirable to generate more surplus power when the surplus power is already large, such as in a heat surplus state. According to this feature, the response state is adjusted to the lower side, which is the side on which the follow-up becomes duller as the surplus power is larger, so that the follow-up of the set output of the combined heat and power device becomes dull with respect to fluctuations in the power load. As a result, the generation of surplus power is also suppressed.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記運転制御手段が、前記電力負荷が減少する場合には、前記応答状態を高い側の応答状態に設定し、前記電力負荷が増加する場合には、前記余剰電力に基づいて前記応答状態を低い側で調整することを特徴とする。 Further, in the cogeneration system according to the present invention, the operation control means sets the response state to a higher response state when the power load decreases, and when the power load increases, The response state is adjusted on the low side based on the surplus power.

電力負荷が減少する場合に、応答状態が低い（鈍い）と、余剰電力を発生させてしまう。即ち、電力負荷が導出されてから、運転制御手段により熱電併給装置の出力が設定され、熱電併給装置の出力が追従するまでには、若干の遅延時間が生じる。この遅延時間によって、熱伝併給装置の発電電力が電力負荷を上回り、余剰電力が発生する。従って、電力負荷が減少する場合に、余剰電力の増化に基づいて応答状態を低くすると、上記遅延時間をさらに増大させ、余剰電力をより多く発生させることになる。
本特徴によれば、電力負荷が減少する場合には応答状態を最高に固定するなどのように高い側に設定する。従って、上記のように生じる余剰電力の原因となる遅延時間は最低限度に抑制され、余剰電力の発生を抑制することができる。
一方、本特徴によれば、電力負荷が増加する場合には、応答状態を上記高い側よりも低い側で調整して熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる。従って、余剰電力の発生を一層抑制することができ、省エネルギ性の向上を図ることができる。 When the power load decreases, if the response state is low (dull), surplus power is generated. That is, after the electric power load is derived, there is a slight delay time until the output of the cogeneration device is set by the operation control means and the output of the cogeneration device follows. Due to this delay time, the generated power of the heat transfer device exceeds the power load, and surplus power is generated. Therefore, when the power load decreases, if the response state is lowered based on the increase in surplus power, the delay time is further increased, and more surplus power is generated.
According to this feature, when the power load decreases, the response state is set to the higher side, such as being fixed to the maximum. Therefore, the delay time causing the surplus power generated as described above is suppressed to the minimum, and the generation of surplus power can be suppressed.
On the other hand, according to the present feature, when the power load increases, the response state is adjusted on the lower side than the high side so that the set output of the combined heat and power supply device follows the power load. Therefore, generation | occurrence | production of surplus electric power can be suppressed further and an energy-saving improvement can be aimed at.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記余剰電力を前記貯湯槽に貯える熱に変換する電気ヒータを備えたことを特徴とする。 In addition, the cogeneration system according to the present invention includes an electric heater that converts the surplus power into heat stored in the hot water storage tank.

本特徴によれば、上記電気ヒータにより余剰電力を熱に変換して利用することができる。そして、この変換された熱は、本システムが有する、又は本システムに接続される熱負荷において消費することができるので、エネルギを有効に活用することができる。
但し、変換される熱に対して現熱負荷が少ないような場合には、変換された熱が余る熱余り状態が発生して、省エネルギ性が悪化する場合がある。
本発明によれば、このような電気ヒータを備えて余剰電力を有効に活用可能な場合においても、余剰電力を出来るだけ少なくすることができる。その結果、電気ヒータの発生熱をできるだけ少なくして、熱余り状態の発生を抑制することができ、省エネルギ性の向上を図ることができる。 According to this feature, surplus power can be converted into heat and used by the electric heater. And since this converted heat can be consumed in the thermal load which this system has or is connected to this system, energy can be used effectively.
However, when the current heat load is small with respect to the heat to be converted, a surplus heat state in which the converted heat is excessive may occur, and the energy saving property may deteriorate.
According to the present invention, even when such an electric heater is provided and surplus power can be effectively used, surplus power can be reduced as much as possible. As a result, the heat generated by the electric heater can be reduced as much as possible to suppress the occurrence of a surplus heat state, and energy saving can be improved.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記運転制御手段が、前記余剰電力導出手段で演算又は計測される前記余剰電力の平均値又は積算値を算出し、前記平均値又は積算値に応じて前記応答状態を調整することを特徴とする。 Further, in the cogeneration system according to the present invention, the operation control unit calculates an average value or an integrated value of the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving unit, and according to the average value or the integrated value The response state is adjusted.

本特徴によれば、運転制御手段が、電主出力運転において、余剰電力の導出結果に基づいて応答状態を調整する際、頻繁に変動する余剰電力の瞬時値ではなく、比較的緩慢に変動する余剰電力の平均値又は積算値に応じて設定する。従って、熱電併給装置の出力を比較的安定して変更することができ、出力の頻繁な変動による熱電併給装置の損傷及び効率低下を抑制することができる。
尚、上記平均値又は積算値としては、期間をずらしながら順次繰り返して計算する移動平均値又は移動積算値や、１時間ごとや１日ごとなどの所定の期間ごとに計算する期別平均値又は期別積算値等を用いることができる。 According to this feature, when the operation control means adjusts the response state based on the surplus power derivation result in the main output operation, the operation control means fluctuates relatively slowly, not the instantaneous value of surplus power that fluctuates frequently. It is set according to the average value or integrated value of surplus power. Accordingly, the output of the combined heat and power device can be changed relatively stably, and damage to the combined heat and power device and a decrease in efficiency due to frequent fluctuations in the output can be suppressed.
In addition, as the average value or the integrated value, a moving average value or a moving integrated value that is repeatedly calculated sequentially while shifting the period, an average value for each period that is calculated every predetermined period such as every hour or every day, or An integrated value for each period can be used.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記運転制御手段が、前記電主運転制御において、所定の出力調整周期ごとに、前記熱電併給装置の前記設定出力を前記電力負荷に対して追従させるものであり、前記応答状態が、前記出力調整周期において前記設定出力が変更される変更速度であることを特徴とする。 In the cogeneration system according to the present invention, the operation control means causes the set output of the cogeneration device to follow the electric power load for each predetermined output adjustment period in the electric main operation control. And the response state is a change speed at which the set output is changed in the output adjustment period.

本特徴によれば、上述のごとく熱電併給装置の設定出力が変更される変更速度を余剰電力に基づいて調整する。この変更速度が遅い側に調整されると、応答状態が低い側に、即ち、追従が鈍い方向へ調整されることになる。従って、変更速度によって良好に応答状態を変更することができる。 According to this feature, as described above, the changing speed at which the setting output of the cogeneration device is changed is adjusted based on the surplus power. When the change speed is adjusted to the slow side, the response state is adjusted to the low side, that is, in a direction in which the follow-up is dull. Therefore, the response state can be favorably changed according to the change speed.

また、本発明に係るコージェネレーションシステムは、前記運転制御手段が、前記電主運転制御において、所定の出力調整周期ごとに、前記熱電併給装置の前記設定出力を前記電力負荷に対して追従させるものであり、前記応答状態が、前記出力調整周期において前記設定出力の変更を開始するまでの待機時間であることを特徴とする。 In the cogeneration system according to the present invention, the operation control means causes the set output of the cogeneration device to follow the electric power load for each predetermined output adjustment period in the electric main operation control. The response state is a waiting time until the change of the set output is started in the output adjustment cycle.

本特徴によれば、上述のごとく熱電併給装置の設定出力が変更されるまでの待機時間を余剰電力に基づいて調整する。この待機時間が長い側に調整されると、応答状態が低い側に、即ち、追従が鈍い方向へ調整されることになる。従って、待機時間によって良好に応答状態を変更することができる。 According to this feature, as described above, the standby time until the setting output of the cogeneration device is changed is adjusted based on the surplus power. When this standby time is adjusted to the long side, the response state is adjusted to the low side, that is, in a direction in which the follow-up is dull. Therefore, the response state can be changed favorably depending on the waiting time.

コージェネレーションシステムの概略構成図Schematic configuration diagram of cogeneration system コージェネレーションシステムの制御ブロック図Cogeneration system control block diagram 電主運転制御における説明図Illustration of main operation control 電主運転制御における説明図Illustration of main operation control 電主出力運転における説明図Explanatory diagram in main output operation 電主出力運転における応答状態の調整処理を示すフローチャートFlow chart showing response state adjustment processing in main output operation 応答状態を調整して電主運転制御を行う場合の一例を示す説明図Explanatory drawing which shows an example in the case of performing main operation control by adjusting the response state 応答状態を調整して電主運転制御を行う場合の他の例を示す説明図Explanatory drawing which shows the other example when adjusting a response state and performing main operation control 予測電力負荷及び予測熱負荷を示すグラフGraph showing predicted power load and predicted heat load

以下、本発明に係るコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
このコージェネレーションシステムは、図１に示すように、燃料電池１と、貯湯ユニット４とを備えて構成されている。燃料電池１は、電力と熱とを発生する熱電併給装置である。貯湯ユニット４は、燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行うものである。また、図２に示すように、燃料電池１や貯湯ユニット４などの運転は、運転制御手段としての運転制御部５によって制御される。 Hereinafter, a cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this cogeneration system includes a fuel cell 1 and a hot water storage unit 4. The fuel cell 1 is a cogeneration apparatus that generates electric power and heat. The hot water storage unit 4 collects heat generated by the fuel cell 1 with cooling water, and uses the cooling water to store hot water in the hot water tank 2 and supply a heat medium to the heat consuming terminal 3. Further, as shown in FIG. 2, the operation of the fuel cell 1 and the hot water storage unit 4 is controlled by an operation control unit 5 as operation control means.

前記燃料電池１は、その出力を調整可能に構成されている。その燃料電池１の電力の出力側には、系統連係用のインバータ６が設けられている。そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
この商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷９に供給されるように構成されている。 The fuel cell 1 is configured such that its output can be adjusted. On the power output side of the fuel cell 1, an inverter 6 for system linkage is provided. The inverter 6 is configured to have the same voltage and the same frequency as the received power received from the commercial power supply 7 by the power generated by the fuel cell 1.
The commercial power source 7 is, for example, a single-phase three-wire system 100/200 V, and is electrically connected to a power load 9 such as a television, a refrigerator, or a washing machine via a received power supply line 8.
The inverter 6 is electrically connected to the received power supply line 8 via the generated power supply line 10, and the generated power from the fuel cell 1 is supplied to the power load 9 via the inverter 6 and the generated power supply line 10. It is configured to be.

この受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１１が設けられている。この電力負荷計測手段１１は、受電電力供給ライン８において商用電源７側に電流が流れる所謂逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御される。燃料電池１による発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に換えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。 The received power supply line 8 is provided with power load measuring means 11 for measuring the load power of the power load 9. The power load measuring means 11 is also configured to detect whether or not a so-called reverse power flow in which a current flows on the commercial power supply 7 side in the received power supply line 8 occurs. Then, the power supplied from the fuel cell 1 to the received power supply line 8 is controlled by the inverter 6 so that a reverse power flow does not occur. The surplus power generated by the fuel cell 1 is supplied to an electric heater 12 that recovers the surplus power by converting it into heat.

この電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成されている。これら電気ヒータ１２は、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ている。各電気ヒータ１２は、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりそれぞれのＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。
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の消費電力が調整されるように構成されている。
尚、上記余剰電力は、インバータ６の出力として計測される燃料電池１の発電電力から、電力負荷計測手段１１で計測される電力負荷を差し引いた電力値として演算可能である。よって、上記電力負荷計測手段１１及びインバータ６は、余剰電力を演算又は計測するための余剰電力導出手段Ｘとしても機能する。 The electric heater 12 is composed of a plurality of electric heaters. These electric heaters 12 are 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. Each electric heater 12 is switched ON / OFF by an operation switch 14 connected to the output side of the inverter 6.
The operation switch 14 is configured such that the power consumption of the electric heater 12 is adjusted 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. ing.
The surplus power can be calculated as a power value obtained by subtracting the power load measured by the power load measuring means 11 from the generated power of the fuel cell 1 measured as the output of the inverter 6. Therefore, the power load measuring means 11 and the inverter 6 also function as surplus power deriving means X for calculating or measuring surplus power.

ちなみに、上記のように余剰電力を演算して、電気ヒータ１２の消費電力がその余剰電力以上となるように、作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。従って、電力負荷計測手段１１で計測される電力負荷から、燃料電池１の発電電力を減じ、電気ヒータ１２の消費電力を加えた分の電力が、商用電源７から受電する受電電力により賄われることになる。
尚、この余剰電力は、例えば電気ヒータ１２へ供給される電力を余剰電力として計測可能な余剰電力計測手段を設けるなどして、別の方法で演算又は計測しても構わない。 Incidentally, the surplus power is calculated as described above, and ON / OFF is switched by the operation switch 14 so that the power consumption of the electric heater 12 becomes equal to or greater than the surplus power. Therefore, the amount of power obtained by subtracting the power generated by the fuel cell 1 from the power load measured by the power load measuring means 11 and adding the power consumed by the electric heater 12 is covered by the received power received from the commercial power source 7. become.
This surplus power may be calculated or measured by another method, for example, by providing surplus power measuring means capable of measuring the power supplied to the electric heater 12 as surplus power.

図１に示すように、上記貯湯ユニット４は、貯湯槽２、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、貯湯用熱交換器２４、熱源用熱交換器２５、熱媒加熱用熱交換器２６、補助加熱用熱交換器２９などを備えて構成されている。これらは、貯湯槽２内の湯水が通流する湯水循環路１６、熱源用湯水が通流する熱源用循環路２０、熱消費端末に循環供給される熱媒が通流する熱媒循環路２２などに接続されている。
貯湯槽２は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する。湯水循環ポンプ１７は、湯水循環路１６を通して貯湯槽２内の湯水を循環させる。熱源用循環ポンプ２１は、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる。熱媒循環ポンプ２３は、熱媒循環路２２を通して熱媒を熱消費端末３に循環供給する。貯湯用熱交換器２４は、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱する。熱源用熱交換器２５は、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱する。熱媒加熱用熱交換器２６は、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱する。補助加熱用熱交換器２９は、ファン２７を作動させた状態で、バーナ２８の燃焼により貯湯槽２内から取り出した湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱する。 As shown in FIG. 1, the hot water storage unit 4 includes a hot water tank 2, a hot water circulation pump 17, a heat source circulation pump 21, a heat medium circulation pump 23, a hot water heat exchanger 24, a heat source heat exchanger 25, a heat medium. A heating heat exchanger 26, an auxiliary heating heat exchanger 29, and the like are provided. These are a hot water circulation path 16 through which hot water in the hot water tank 2 flows, a heat source circulation path 20 through which hot water for heat source flows, and a heat medium circulation path 22 through which a heat medium circulated and supplied to the heat consuming terminal flows. Etc. are connected.
The hot water tank 2 stores hot water in a state where temperature stratification is formed. The hot water circulation pump 17 circulates hot water in the hot water tank 2 through the hot water circulation path 16. The heat source circulation pump 21 circulates the heat source hot water through the heat source circulation path 20. The heat medium circulation pump 23 circulates and supplies the heat medium to the heat consuming terminal 3 through the heat medium circulation path 22. The hot water storage heat exchanger 24 heats the hot water flowing through the hot water circulation path 16. The heat source heat exchanger 25 heats the heat source hot water flowing through the heat source circulation path 20. The heat medium heating heat exchanger 26 heats the heat medium flowing through the heat medium circulation path 22. The auxiliary heating heat exchanger 29 heats the hot water extracted from the hot water storage tank 2 by the combustion of the burner 28 and the hot water for the heat source flowing through the heat source circulation path 20 with the fan 27 operated.

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が設けられている。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、運転制御部５が、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエター１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエター１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えられ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, and a three-way valve 18 is provided at the connection location. A radiator 19 is provided in one of the branched flow paths.
The operation control unit 5 switches the three-way valve 18 so that the hot water taken out from the lower part of the hot water tank 2 is circulated so as to pass through the radiator 19, and the hot water taken out from the lower part of the hot water tank 2 is passed through the radiator 19. It is configured to be switched to a state of being circulated so as to bypass.

貯湯用熱交換器２４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するように構成されている。
熱源用熱交換器２５は、燃料電池１が発生する熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱するように構成されている。
補助加熱手段Ｍは、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成されている。
また、熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁４０が設けられている。 The hot water storage heat exchanger 24 is configured to heat the hot water flowing through the hot water circulation path 16 by passing the cooling water of the cooling water circulation path 13 that has recovered the heat output from the fuel cell 1. Yes.
The heat source heat exchanger 25 is configured to heat the heat source hot water flowing through the heat source circulation path 20 by flowing the cooling water of the cooling water circulation path 13 that has recovered the heat generated by the fuel cell 1. Has been.
The auxiliary heating means M includes a fan 27, a burner 28, and an auxiliary heating heat exchanger 29.
Further, the heat source circulation path 20 is provided with a heat source intermittent valve 40 for intermittently flowing the heat source hot water.

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側とに分岐されている。その分岐箇所には、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側に通流させたりす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. At the branch point, a diversion valve 30 is provided for adjusting 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. Yes.
The diversion 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 configured so that it can also be allowed to.

熱媒加熱用熱交換器２６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するように構成されている。
熱消費端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。 The heat exchanger 26 for heat medium heating is a heat medium that flows through the heat medium circulation path 22 by flowing hot water for the heat source heated by the heat exchanger 25 for heat source or the heat exchanger 29 for auxiliary heating. It is comprised so that it may heat.
The heat consuming terminal 3 is composed of a heating terminal such as a floor heating device or a bathroom heating device.

また、貯湯ユニット４には、貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯負荷計測手段３１や、熱消費端末３での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。 Further, the hot water storage unit 4 includes a hot water supply load measuring means 31 for measuring a hot water supply thermal load when supplying hot water taken out from the hot water tank 2 and a terminal thermal load measuring means for measuring a terminal heat load at the heat consuming terminal 3. 32 is also provided.

運転制御部５は、燃料電池１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転及び冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御すると共に、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御する。運転制御部５は、これらの制御によって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。 The operation control unit 5 controls the operation of the fuel cell 1 and the operating 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 circulation. The operating state of the pump 21 and the heat medium circulation pump 23 is controlled. The operation control unit 5 is configured to perform a hot water storage operation in which hot water is stored in the hot water storage tank 2 and a heat medium supply operation in which a heat medium is supplied to the heat consuming terminal 3 by these controls.

ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁４０を閉弁した状態で貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するように構成されている。即ち、貯湯槽２から取り出した湯水を補助加熱手段Ｍにて加熱したり、貯湯槽２から取り出した湯水に水を混合したりして、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。
従って、貯湯槽２では、貯湯槽２の容量の範囲内で、燃料電池１の出力に応じて追加された湯水から、給湯用として取り出された湯水を差し引いた分の湯水が貯湯されていることになる。 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. That is, the hot water taken out from the hot water tank 2 is heated by the auxiliary heating means M, or the hot water taken out from the hot water tank 2 is mixed with water so that the hot water set temperature set by the remote controller outside the figure is set. It is configured to supply hot water.
Therefore, in the hot water storage tank 2, hot water is stored within the capacity of the hot water storage tank 2 by subtracting the hot water extracted for hot water supply from the hot water added according to the output of the fuel cell 1. become.

先ず、運転制御部５による燃料電池１の運転の制御について説明を加える。
運転制御部５は、燃料電池１の稼動時に燃料電池１の出力を、現在要求されている現電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を実行する。 First, the operation control of the fuel cell 1 by the operation control unit 5 will be described.
The operation control unit 5 executes main operation control for setting the output of the fuel cell 1 to the main output that follows the currently requested power load when the fuel cell 1 is in operation.

詳しくは、運転制御部５は、上記電主運転制御において、１分等の比較的短い所定の出力調整周期ごとに、上記現電力負荷を求め、最小出力（例えば２５０Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、図３（ａ）に示すように連続的に、上記現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の出力をその決定した電主出力に設定する。
尚、上記最小出力は、許容範囲内で０Ｗ又はそれに近い極めて小さい出力に設定しても構わない。 Specifically, the operation control unit 5 obtains the current power load for each relatively short predetermined output adjustment period such as one minute in the main operation control, and from the minimum output (for example, 250 W) to the maximum output (for example, 1000 W). 3), the main output following the current power load is continuously determined as shown in FIG. 3A, and the output of the fuel cell 1 is set to the determined main output.
The minimum output may be set to 0 W or an extremely small output close to it within an allowable range.

尚、上記現電力負荷は、電力負荷計測手段１１の計測値に基づいて求められるものである。また、その現電力負荷は、電主出力を設定する出力調整周期の前の出力調整周期における電力負荷の平均値として求められる。この時、現電力負荷を、実際の電力負荷よりも余裕分小さめに求めても構わない。この余裕分は、後述する抑制幅と等価なものとして利用することができる。 The current power load is obtained based on the measured value of the power load measuring means 11. The current power load is obtained as an average value of the power load in the output adjustment period before the output adjustment period for setting the main output. At this time, the current power load may be obtained with a margin smaller than the actual power load. This margin can be used as an equivalent to the suppression width described later.

上記のような電主運転制御では、運転制御部５が、現電力負荷を計測してから燃料電池１の出力を電主出力に設定し、燃料電池１の出力が追従するまでに、若干の遅延時間が生じる。
即ち、図３（ｂ）に示すように、燃料電池１の実際の発電電力は、現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化する。そして、燃料電池１の発電電力が現電力負荷の急激な減少に対して敏感に追従することができずに、燃料電池１の発電電力が現電力負荷を上回ると、余剰電力が発生する。その余剰電力は、上述した電気ヒータ１２に供給される。
また、図４に示すように、現電力負荷が増加傾向にあって、短い周期で負荷変動を生じている場合にも、燃料電池１の発電電力が部分的に現電力負荷を上回り、余剰電力が発生する。 In the electric main operation control as described above, the operation control unit 5 sets the output of the fuel cell 1 to the electric main output after measuring the current power load, and until the output of the fuel cell 1 follows slightly, There is a delay time.
That is, as shown in FIG. 3B, the actual generated power of the fuel cell 1 changes slightly with respect to the change state of the current power load. And if the generated power of the fuel cell 1 cannot sensitively follow the sudden decrease in the current power load and the generated power of the fuel cell 1 exceeds the current power load, surplus power is generated. The surplus power is supplied to the electric heater 12 described above.
In addition, as shown in FIG. 4, even when the current power load tends to increase and the load fluctuates in a short period, the generated power of the fuel cell 1 partially exceeds the current power load, and surplus power Will occur.

運転制御部５は、上記電主運転制御において、この余剰電力を抑制するべく、以下に示す電主出力運転を実行するように構成されている。以下、この電主出力運転について説明を加える。 The operation control unit 5 is configured to execute the following main output operation in order to suppress the surplus power in the main operation control. Hereinafter, this electric power output operation will be described.

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

運転制御部５が、このような電主出力運転を実行することで、図５（ｂ）に示すように、燃料電池１の実際の発電電力が現電力負荷の変化状態に対して若干の遅延時間をもって変化した場合でも、余剰電力を抑制することができる。 When the operation control unit 5 executes such main output operation, the actual generated power of the fuel cell 1 is slightly delayed with respect to the change state of the current power load, as shown in FIG. Even when it changes with time, surplus power can be suppressed.

上記電主出力は、電主出力運転において、最小出力から最大出力の範囲内で現電力負荷に追従するように設定される電主出力に対して、上記抑制幅分小さい出力として設定することができる。また、この場合には、電主出力が最小出力未満とならないように、上記電主出力から上記抑制幅分小さい出力が最小出力よりも小さい場合には、最小出力を電主出力に決定する。
尚、電主出力運転において、このような抑制幅を必ずしも設定する必要はない。 In the main output operation, the main output may be set as an output smaller by the suppression width than the main output set to follow the current power load within the range from the minimum output to the maximum output. it can. In this case, in order to prevent the main output from becoming less than the minimum output, when the output smaller than the main output by the suppression width is smaller than the minimum output, the minimum output is determined as the main output.
In the main output operation, it is not always necessary to set such a suppression width.

一方、上記抑制幅を利用して電主出力運転を行っても、例えば、図４に示したような余剰電力は充分に抑制されない可能性がある。そこで、運転制御部５は、この電主出力運転において、燃料電池１の設定出力を現電力負荷に対して追従させる応答状態を、剰電力導出手段Ｘで演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するように構成されている。 On the other hand, even if the main output operation is performed using the suppression width, for example, the surplus power as shown in FIG. 4 may not be sufficiently suppressed. Therefore, the operation control unit 5 makes a response state in which the set output of the fuel cell 1 follows the current power load in this main output operation based on surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X. Configured to adjust.

即ち、図６に示すように、運転制御部５は、上記電主出力運転において、先ず、余剰電力導出手段Ｘにより余剰電力Ｅｏを演算又は計測する（ステップ＃１）。そして、その現在の余剰電力Ｅｏと過去一定期間の余剰電力Ｅｏとから、余剰電力Ｅｏの移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）を演算する（ステップ＃２）。 That is, as shown in FIG. 6, the operation control unit 5 first calculates or measures the surplus power Eo by the surplus power deriving means X in the main output operation (step # 1). Then, a moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is calculated from the current surplus power Eo and the surplus power Eo for a certain past period (step # 2).

ここで、運転制御部５は、電力負荷が増加しているか否かを判定し（ステップ＃３）、電力負荷が増加していなければ、応答状態Ｒを例えば、最高の応答状態Ｒｍａｘに設定する（ステップ＃７）。つまり、運転制御部５は、電力負荷が減少する場合には応答状態Ｒを最高の応答状態に固定して応答することにより燃料電池１の設定出力を電力負荷に追従させる。ここで、最高の応答状態Ｒとは、燃料電池１の設定出力を燃料電池１の特性の範囲内で最速に電力負荷に追従させる制御をいう。
尚、応答状態Ｒｍａｘは、高い側の応答状態の一例である。従って、Ｒｍａｘ以外の高い側に設定するようにしてもよい。 Here, the operation control unit 5 determines whether or not the power load is increased (step # 3), and if the power load is not increased, the response state R is set to, for example, the highest response state Rmax. (Step # 7). That is, when the power load decreases, the operation control unit 5 makes the response state R follow the power load by fixing the response state R to the highest response state and responding. Here, the highest response state R refers to control that causes the set output of the fuel cell 1 to follow the power load at the fastest speed within the range of the characteristics of the fuel cell 1.
The response state Rmax is an example of a higher response state. Therefore, it may be set to a higher side other than Rmax.

電力負荷が減少する場合に、燃料電池１の設定出力の追従が鈍いと、電力負荷に対して燃料電池１による発電電力が大きくなり、余剰電力を発生させてしまう。しかし、上記のように、電力負荷が減少する場合（増加していない場合）に応答状態Ｒを最高の応答状態Ｒｍａｘに固定して応答すると、余剰電力の発生を抑制することができる。 When the power load decreases, if the follow-up of the set output of the fuel cell 1 is slow, the power generated by the fuel cell 1 increases with respect to the power load, and surplus power is generated. However, as described above, if the response state R is fixed to the highest response state Rmax when the power load decreases (when it does not increase), the generation of surplus power can be suppressed.

ステップ＃３において電力負荷が増加すると判定された場合には、運転制御部５は、下記に説明するように、応答状態Ｒを調整して燃料電池１の設定出力を電力負荷に追従させる。具体的には、運転制御部５は、余剰電力（瞬時値、平均値、上下限値などを含む）を変数ｘとする関数Ｆ（下記式（１）参照。）に基づいて、応答状態Ｒを決定することにより、応答状態Ｒを調整する。 When it is determined in step # 3 that the power load increases, the operation control unit 5 adjusts the response state R so that the set output of the fuel cell 1 follows the power load as described below. Specifically, the operation control unit 5 determines the response state R based on a function F (see the following formula (1)) having a surplus power (including instantaneous value, average value, upper and lower limit values, etc.) as a variable x. By adjusting the response state R, the response state R is adjusted.

Ｒ＝Ｆ（ｘ）・・・（１） R = F (x) (1)

以下、この応答状態Ｒを関数Ｆ（ｘ）に基づいて決定する手順について説明する。
まず、余剰電力Ｅｏの移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）が上限値ｅ１（例えば５０Ｗ）よりも大きいか否かを判定する（ステップ＃４）。そして、余剰電力Ｅｏの移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）が上限値ｅ１（例えば５０Ｗ）以下である場合には、下記式（２）、（３）に示すように、式（１）の変数ｘに余剰電力Ｅｏの移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）を代入する。そして、代入後の関数Ｆ（ｘ）に基づいて応答状態Ｒを決定する（ステップ＃６）。 Hereinafter, a procedure for determining the response state R based on the function F (x) will be described.
First, it is determined whether or not the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than an upper limit value e1 (for example, 50 W) (step # 4). When the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is equal to or less than the upper limit value e1 (for example, 50 W), as shown in the following formulas (2) and (3), the variable x of the formula (1) is set. The moving average value Ave (Eo) of surplus power Eo is substituted. Then, the response state R is determined based on the substituted function F (x) (step # 6).

ｘ ← Ａｖｅ（Ｅｏ）・・・（２）
Ｒ＝Ｆ（Ａｖｅ（Ｅｏ））・・・（３） x ← Ave (Eo) (2)
R = F (Ave (Eo)) (3)

一方、上記余剰電力Ｅｏの移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）が上限値ｅ１（例えば５０Ｗ）よりも大きい場合には、燃料電池１による発電を必要以上に抑制する可能性が生じる。これは、商用電源７からの受電電力の過剰な増加を招き、全体としての省エネルギ性を悪化させる可能性がある。従って、この省エネルギ性の悪化を抑制するべく、関数Ｆ（ｘ）への入力値を上限値ｅ１に設定する（ステップ＃５）。 On the other hand, when the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than the upper limit value e1 (for example, 50 W), there is a possibility that power generation by the fuel cell 1 is suppressed more than necessary. This leads to an excessive increase in received power from the commercial power source 7 and may deteriorate the energy saving performance as a whole. Therefore, the input value to the function F (x) is set to the upper limit value e1 in order to suppress this deterioration in energy saving (step # 5).

ここで、応答状態Ｒについて説明する。
図７は、図４に示した現電力負荷と、燃料電池１の実際の発電電力との関係を示すグラフを更に拡大して示したものである。図中Ｔは、出力調整周期を示すものである。
図７（ａ）は、応答状態Ｒが最高である場合、即ち、最も敏感に応答する場合の応答状態Ｒを示している。出力調整周期Ｔにおいて、最高の応答速度で（最速で）燃料電池１の発電出力が上昇し、余剰電力が発生している。 Here, the response state R will be described.
FIG. 7 is a further enlarged graph showing the relationship between the current power load shown in FIG. 4 and the actual generated power of the fuel cell 1. T in the figure indicates the output adjustment period.
FIG. 7A shows the response state R when the response state R is the highest, that is, when the response is most sensitive. In the output adjustment period T, the power generation output of the fuel cell 1 increases at the highest response speed (at the highest speed), and surplus power is generated.

図７（ｂ）は、図７（ａ）に比べて応答状態Ｒが低い側（鈍い側）に調整された場合を示している。図に示すように、出力調整周期Ｔにおいて設定出力が変更される変更速度が低い側に調整されている。つまり、この場合の応答状態Ｒは、設定出力の変更速度（傾き）に相当する。応答状態Ｒがこのように調整されると、図７（ａ）に示した応答状態Ｒが最高である場合に比べて、余剰電力の発生が抑制されている。 FIG. 7B shows a case where the response state R is adjusted to a low side (dull side) compared to FIG. 7A. As shown in the figure, the change speed at which the set output is changed in the output adjustment period T is adjusted to the lower side. That is, the response state R in this case corresponds to the change speed (slope) of the set output. When the response state R is adjusted in this way, the generation of surplus power is suppressed as compared with the case where the response state R shown in FIG.

図７（ｃ）は、応答状態Ｒが低い側（鈍い側）に調整された場合の別形態を示している。図に示すように、出力調整周期Ｔにおいて燃料電池１の設定出力の変更を開始するまでに待機時間ＷＴが設けられている。つまり、この場合の応答状態Ｒは、上記待機時間ＷＴに相当する。待機時間ＷＴがゼロに調整されると、最高の応答状態Ｒと等価である。応答状態Ｒがこのように調整されると、図７（ａ）に示した応答状態Ｒが最高である場合に比べて、余剰電力の発生が抑制されている。
また、待機時間ＷＴは、図８に示すように、出力調整周期Ｔの整数倍の時間としてもよい。図８では、出力調整周期Ｔの１倍の例を示している。
また、変更速度と待機時間とを組み合わせて応答状態Ｒを調整してもよい。 FIG.7 (c) has shown another form at the time of adjusting the response state R to the low side (dull side). As shown in the figure, a waiting time WT is provided before the change of the set output of the fuel cell 1 is started in the output adjustment period T. That is, the response state R in this case corresponds to the standby time WT. If the waiting time WT is adjusted to zero, it is equivalent to the best response state R. When the response state R is adjusted in this way, the generation of surplus power is suppressed as compared with the case where the response state R shown in FIG.
Further, the standby time WT may be a time that is an integral multiple of the output adjustment period T as shown in FIG. FIG. 8 shows an example in which the output adjustment period T is one time.
Further, the response state R may be adjusted by combining the change speed and the standby time.

このように、電主出力運転において、応答状態Ｒを、余剰電力導出手段Ｘで演算又は計測される余剰電力の移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）に基づいて決定することで、燃料電池１の発電電力を出来るだけ大きくしながら、電気ヒータ１２により熱に変換される余剰電力を出来るだけ少なくすることができる。
特に、電気ヒータ１２により余剰電力が熱に変換されも、その熱が有効に活用されない熱余り状態において、余剰電力が抑制されると効果的である。
熱余り状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯で、ラジエター１９を作動させる状態である。また、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯で、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が熱消費端末３で要求されている端末熱負荷や給湯負荷よりも大きく、ラジエター１９を作動させる状態である。 Thus, in the main output operation, the response state R is determined based on the moving average value Ave (Eo) of surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X, so that the generated power of the fuel cell 1 is As much as possible, the surplus power converted into heat by the electric heater 12 can be reduced as much as possible.
In particular, even if surplus power is converted into heat by the electric heater 12, it is effective if the surplus power is suppressed in a heat surplus state where the heat is not effectively utilized.
The excessive heat state is, for example, a state where hot water stored in the hot water tank 2 is full and the radiator 19 is operated. Moreover, the hot water stored in the hot water tank 2 is full, and the heat output from the fuel cell 1 during the heating medium supply operation is larger than the terminal heat load or hot water supply load required by the heat consuming terminal 3, In this state, the radiator 19 is activated.

尚、上記応答状態Ｒは、上記移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）の関数ではなく、例えば、瞬時値である余剰電力Ｅｏの関数として設定しても構わない。
また、このステップ＃４〜ステップ＃６を省略して、応答状態Ｒを常に移動平均値Ａｖｅ（Ｅｏ）や、瞬時値である余剰電力Ｅｏに設定するように構成しても構わない。また、上記移動平均値の代わりに、１日ごとなどの所定の期間ごとの余剰電力の平均値として計算される期別平均値に応じて応答状態Ｒを調整しても構わない。また、上記移動平均値の変わりに、過去一定期間の余剰電力の移動積算値や１日ごとなどの所定の期間ごとの余剰電力の積算値として計算される期別積算値に応じて応答状態Ｒを調整しても構わない。 The response state R may be set not as a function of the moving average value Ave (Eo) but as a function of the surplus power Eo that is an instantaneous value, for example.
Further, Step # 4 to Step # 6 may be omitted, and the response state R may be always set to the moving average value Ave (Eo) or the surplus power Eo that is an instantaneous value. Moreover, you may adjust the response state R according to the period average value calculated as an average value of the surplus electric power for every predetermined periods, such as every day, instead of the said moving average value. In addition, instead of the moving average value, the response state R according to a periodical accumulated value calculated as a moving accumulated value of surplus power for a certain period in the past or an accumulated value of surplus power for each predetermined period such as every day. May be adjusted.

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

尚、熱不足状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が空であり、補助加熱手段Ｍを作動させる状態である。また、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が熱消費端末３で要求されている端末熱負荷や給湯負荷よりも小さくて、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が空であり、補助加熱手段Ｍを作動させる状態である。
例えば図９に示すように、１日等の判定対象期間における予測電力負荷と予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対して電主出力運転を実行したと仮定した場合に燃料電池１の発生熱が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生するか否かを判断することができる。 The heat shortage state is a state in which, for example, hot water stored in the hot water tank 2 is empty and the auxiliary heating means M is operated. Further, the heat output from the fuel cell 1 during the heat medium supply operation is smaller than the terminal heat load or hot water supply load required by the heat consuming terminal 3, and the hot water stored in the hot water tank 2 is empty. Yes, the auxiliary heating means M is activated.
For example, as shown in FIG. 9, when the predicted power load and the predicted heat load in the determination target period such as one day are obtained and it is assumed that the main output operation is executed for the predicted power load, the fuel cell 1 is generated. It is possible to determine whether or not a heat shortage state occurs in which heat is insufficient with respect to the predicted heat load.

即ち、電主出力を変化させながら、上記のような熱不足状態が発生するか否かの判断を行うことにより、電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足が予測されない電主出力範囲を求めることができる。そして、その電主出力範囲の最下限の現電力負荷に対する応答状態Ｒに基づいて上限値ｅ１を決定する。
応答状態Ｒがその上限値ｅ１以下において変動するように制限することで、電主出力運転を実行することによる熱不足状態の発生を抑制することができる。その結果、省エネルギ性の悪化を回避することができる。
尚、熱不足状態の発生を抑制する必要がない場合などにおいては、このような制限を省略しても構わない。 That is, by changing the main output and determining whether or not the above heat shortage occurs, it is assumed that the main output operation has been executed. A range can be determined. Then, the upper limit value e1 is determined based on the response state R with respect to the current power load at the lowest limit of the main output range.
By limiting the response state R so as to fluctuate below the upper limit value e1, it is possible to suppress the occurrence of a heat shortage state due to the execution of the main output operation. As a result, it is possible to avoid deterioration in energy saving.
It should be noted that such a restriction may be omitted when it is not necessary to suppress the occurrence of a heat shortage state.

尚、時系列的な電力負荷、及び、時系列的な熱負荷は、運転制御部５により以下に示すように管理される。
即ち、運転制御部５は、例えば、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷として、単位時間あたりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実端末熱負荷のそれぞれを計測する。これらは、電力負荷計測手段１１及びインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、及び、端末熱負荷計測手段３２にて計測される。
運転制御部５は、電力負荷計測手段１１及びインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、及び、端末熱負荷計測手段３２にて計測された値を記憶する。運転制御部５は、これらを記憶することにより、時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を１時間等の単位時間毎に管理するように構成されている。
また、運転制御部５は、実際の使用状況に応じて時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を更新する場合には、新たに計測された値と、既に記憶されている値とを所定の割合で足し合わせる。そして、その足し合わせた値を記憶するように構成されている。 The time series power load and the time series heat load are managed by the operation control unit 5 as shown below.
That is, for example, the operation control unit 5 measures each of an actual power load, an actual hot water supply heat load, and an actual terminal heat load per unit time with the heat load as the hot water supply heat load and the terminal heat load. These are measured by the output values of the power load measuring means 11 and the inverter 6, the hot water supply thermal load measuring means 31, and the terminal thermal load measuring means 32.
The operation control unit 5 stores the values measured by the power load measurement means 11 and the inverter 6, the hot water supply heat load measurement means 31, and the terminal heat load measurement means 32. The operation control unit 5 is configured to manage the time-series power load and the time-series heat load for each unit time such as one hour by storing them.
In addition, when the operation control unit 5 updates the time-series power load and the time-series heat load according to the actual use situation, the newly measured value, the already stored value, Are added at a predetermined rate. And it is comprised so that the added value may be memorized.

上記実施形態では、貯湯槽２に加えて、熱消費端末３を設けて、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷としたコージェネレーションシステムを例示した。しかし、熱消費端末３を設けずに、給湯熱負荷を熱負荷とするコージェネレーションシステムとしてもよい。 In the said embodiment, in addition to the hot water storage tank 2, the heat consumption terminal 3 was provided, and the cogeneration system which made the heat load the hot water supply heat load and the terminal heat load was illustrated. However, it is good also as a cogeneration system which makes the hot water supply heat load a heat load without providing the heat consuming terminal 3.

上記実施形態では、電気ヒータ１２が燃料電池１の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ１２にて貯湯槽２内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。 In the above embodiment, the electric heater 12 is configured to heat the cooling water of the fuel cell 1. However, the electric heater 12 may be configured to heat the hot water in the hot water tank 2. It is.

上記実施形態では、運転制御手段５は、通常時に実行される電主出力運転において、燃料電池１の出力の現電力負荷に対する応答状態を余剰電力導出手段Ｘで演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するように構成した。しかし、別に、一次的に実行される電主出力運転において、応答状態を余剰電力に基づいて調整しても構わない。例えば、熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期に実行される電主出力運転において、応答状態を調整しても構わない。つまり、応答状態を余剰電力に基づいて調整することで、余剰電力の減少により電気ヒータ１２による発生熱を抑制して、熱余り状態を回避するように構成しても構わない。 In the above embodiment, the operation control means 5 is based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X for the response state of the output of the fuel cell 1 to the current power load in the main output operation that is normally performed. Configured to adjust. However, the response state may be adjusted based on the surplus power in the main output operation that is primarily executed. For example, the response state may be adjusted in the main output operation that is executed at the time when the excess heat state is predicted or when the excess heat state is generated. That is, by adjusting the response state based on the surplus power, the heat generated by the electric heater 12 may be suppressed by reducing the surplus power, and the surplus heat state may be avoided.

上記実施形態では、熱電併給装置として、燃料電池１を例示した。しかし、熱電併給装置として、例えば、ガスエンジンなどの内燃機関と発電装置とを組み合わせたものや、スターリングエンジンなどの外燃機関と発電装置とを組み合わせたものなどを適応することも可能である。 In the said embodiment, the fuel cell 1 was illustrated as a thermoelectric power supply apparatus. However, it is also possible to apply a combination of an internal combustion engine such as a gas engine and a power generation device or a combination of an external combustion engine such as a Stirling engine and a power generation device as the combined heat and power supply device.

上記実施形態では、余剰電力を熱に変換する電気ヒータ１２を備え、その余剰電力により発生した熱を利用するように構成した。しかし、余剰電力を別の用途で利用するように構成しても構わず、例えば、余剰電力を商用電源７側に逆潮流させる形態で外部に売却するように構成しても構わない。 In the said embodiment, the electric heater 12 which converts surplus electric power into heat was provided, and it was comprised so that the heat | fever generate | occur | produced by the surplus electric power might be utilized. However, you may comprise so that surplus electric power may be utilized for another use, for example, you may comprise so that surplus electric power may be sold outside in the form of making it flow backward to the commercial power source 7 side.

本発明は、例えば燃料電池を熱電併給装置として備え、熱電併給装置の稼動時に前記熱電併給装置の設定出力を電力負荷に追従させる電主運転制御を実行するにあたり、その設定出力を前記電力負荷に追従させる応答状態を適切に調整して、省エネルギ性の向上を図るためのコージェネレーションシステムに適用可能である。 The present invention includes, for example, a fuel cell as a combined heat and power supply device, and when executing electric main operation control that causes the set output of the combined heat and power supply device to follow a power load when the combined heat and power supply device is operating, the set output is supplied to the power load. The present invention can be applied to a cogeneration system for appropriately adjusting the response state to be followed and improving energy saving.

１：燃料電池（熱電併給装置）
２：貯湯槽
５：運転制御部（運転制御手段）
６：インバータ（余剰電力導出手段）
１１：電力負荷計測手段（余剰電力導出手段）
１２：電気ヒータ
Ｘ：余剰電力導出手段 1: Fuel cell (cogeneration device)
2: Hot water storage tank 5: Operation control unit (operation control means)
6: Inverter (surplus power deriving means)
11: Power load measuring means (surplus power deriving means)
12: Electric heater X: Surplus power deriving means

Claims

A combined heat and power device that generates heat and electric power together, a hot water storage tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and a set output of the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation A cogeneration system provided with operation control means for executing electric main operation control to follow the load,
Surplus power deriving means for calculating or measuring surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the combined heat and power supply device,
The operation control means adjusts a response state of the setting output to the power load based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means in the main operation control, and
In the electric main operation control, for each predetermined output adjustment period, the set output of the cogeneration device is made to follow the electric power load,
The cogeneration system, wherein the response state is a waiting time until the change of the set output is started in the output adjustment period.

2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the operation control unit adjusts the response state to a lower side that is a side on which the follow-up becomes duller as the surplus power is larger.

The operation control means sets the response state to a higher response state when the power load decreases, and reduces the response state based on the surplus power when the power load increases. The cogeneration system according to claim 1 or 2, which is adjusted on the side.

The cogeneration system as described in any one of Claims 1-3 provided with the electric heater which converts the said surplus electric power into the heat stored in the said hot water storage tank.

The said operation control means calculates the average value or integrated value of the said surplus electric power calculated or measured by the said surplus electric power deriving means, and adjusts the said response state according to the said average value or integrated value. The cogeneration system according to any one of the above.