JP2012207829A - Cogeneration system - Google Patents

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system that can secure a desired heat storage amount without increasing a size of, for example, a hot water storage unit.SOLUTION: In a fuel cell system 1, an electric heater 9 is controlled on the basis of an estimated value of the heat storage amount in the hot water storage unit 3 by an operation control device 20. Thus, a temperature of hot water can be increased by the electric heater 9 when it is determined that the estimated value of heat storage amount in the hot water storage unit 3 does not reach the desired heat storage amount.

Description

本発明は、コジェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a cogeneration system.

従来、コジェネレーションシステムの一種として、熱の発生を伴って発電を行う燃料電池発電機と、燃料電池の排熱を回収した湯を貯える貯湯ユニットと、燃料電池の余剰電力を用いて湯を加熱するヒータとを備える燃料電池システムが知られている。例えば、下記特許文献1に記載された燃料電池システムでは、余剰電力の逆潮流を防止するにあたり、貯湯ユニットに貯えられた湯の蓄熱量と、温水利用機器における需要熱量の予測値とに基づいて、燃料電池の余剰電力をヒータ又は余剰電力消費用の電力消費機器のいずれかで消費するよう制御している。   Conventionally, as a kind of cogeneration system, a fuel cell generator that generates electricity with the generation of heat, a hot water storage unit that stores hot water recovered from the exhaust heat of the fuel cell, and hot water is heated using surplus power from the fuel cell There is known a fuel cell system including a heater for performing the above operation. For example, in the fuel cell system described in Patent Document 1 below, in order to prevent the reverse power flow of surplus power, based on the heat storage amount of hot water stored in the hot water storage unit and the predicted value of the demand heat amount in the hot water utilization device. The surplus power of the fuel cell is controlled to be consumed by either the heater or the power consuming device for consuming surplus power.

このような制御を行うことにより、例えば夏場において湯の利用量が少ない場合に、ヒータに余剰電力が通電されて、結果的に利用されない無駄な熱エネルギーになることを防止している。   By performing such control, for example, when the amount of hot water used is small in summer, it is possible to prevent surplus power from being supplied to the heater, resulting in useless heat energy that is not used.

特開2007−330009号公報JP 2007-330009 A

しかしながら、上記の燃料電池システムでは、余剰電力の発生に応じてヒータを作動させるに過ぎないため、例えば冬場において湯の利用量が多くなる場合には、湯の利用量が、燃料電池の排熱回収熱量及び余剰電力発生時のヒータ作動により加熱される熱量を上回る場合があり、貯湯ユニットの蓄熱量不足が生じる可能性がある。   However, in the fuel cell system described above, the heater is only operated in response to the generation of surplus power. For example, when the amount of hot water used increases in winter, the amount of hot water used is the exhaust heat of the fuel cell. There are cases where the amount of heat recovered and the amount of heat heated by the heater operation when surplus power is generated may be exceeded, and the amount of heat stored in the hot water storage unit may be insufficient.

図9は、従来技術における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の一例を示す。横軸は時間を示し、ここでは、6時から燃料電池システムの運転を開始し、23時に運転を終了するよう、燃料電池システムの運転スケジュールが定められているものとする。図9の縦軸は熱量(需要熱量及び蓄熱量)を示す。蓄熱量が上限値(図9の例では10MJ)に達すると、それ以上は貯湯槽に蓄熱することができないため、燃料電池システムの発電を停止させるか、ラジエータによって放熱して燃料電池システムの運転を継続することになる。棒グラフは、各時刻における施設からの需要熱量の予測値を示す。左下がりの斜線部は、需要熱量の予測値に含まれない予定外の熱の需要が発生したことを示す。右下がりの斜線部は、需要熱量の予測値に含まれていたものの、実際には需要が発生しなかったことを示す。   FIG. 9 shows an example of time-series changes in the amount of heat demand and the amount of heat storage in the prior art. The horizontal axis indicates time. Here, it is assumed that the operation schedule of the fuel cell system is determined so that the operation of the fuel cell system starts at 6 o'clock and ends at 23:00. The vertical axis | shaft of FIG. 9 shows calorie | heat amount (demand heat amount and heat storage amount). When the amount of stored heat reaches the upper limit (10 MJ in the example of FIG. 9), no more heat can be stored in the hot water storage tank, so the fuel cell system stops generating power or dissipates heat from the radiator to operate the fuel cell system. Will continue. A bar graph shows the predicted value of the amount of heat demand from the facility at each time. The slanted line portion on the lower left indicates that an unscheduled heat demand that is not included in the predicted value of the demand heat amount has occurred. Although the slanted line portion on the right side is included in the predicted value of the demand heat quantity, it indicates that no demand actually occurred.

図9の実線グラフは、現在時刻0時時点における蓄熱量の予測値の変化を表す。これによると、19時台〜21時台まで蓄熱量不足が発生することが予測される。しかし、実際には11時台及び12時台の左下がりの斜線部のように予定していない熱の需要が発生する場合、又は、13時台や17時台の右下がりの斜線部のように予定していた熱需要が発生しない場合等が起こりえるため、実際の蓄熱量は鎖線のような変化となる。また、11時台及び12時台において予定していない熱の需要が発生し、更に13時及び17時に予定通りの熱需要が発生した場合、一点鎖線グラフのように、13時台に蓄熱量不足が発生し、再び18時台〜21時台に蓄熱量不足が発生することになる。   The solid line graph in FIG. 9 represents a change in the predicted value of the heat storage amount at the current time of 0:00. According to this, it is predicted that a shortage of heat storage will occur from 19:00 to 21:00. However, when there is an unplanned demand for heat, such as the slanted area at the left of the 11 o'clock and 12 o'clock, or the slanted area at the right of the 13 o'clock or 17 o'clock However, the actual amount of heat storage changes like a chain line because there may be a case where the heat demand that is scheduled for is not generated. In addition, when unscheduled heat demand occurs at 11:00 and 12:00, and when heat demand occurs as planned at 13:00 and 17:00, the amount of heat stored in the 13:00 range as shown by the one-dot chain line graph. Insufficiency occurs, and a shortage of heat storage occurs again from 18:00 to 21:00.

このように、従来技術では、所望の蓄熱量を確保することは難しかった。   As described above, it has been difficult to secure a desired heat storage amount with the prior art.

そこで本発明は、例えば貯湯ユニットを大型化させなくても、所望の蓄熱量を確保することができるコジェネレーションシステムを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the cogeneration system which can ensure desired heat storage amount, for example, without enlarging a hot water storage unit.

上記目的を達成するために、本発明に係るコジェネレーションシステムは、所定の施設に電力及び湯を供給するコジェネレーションシステムであって、電力及び熱を発生させる発電ユニットと、発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、貯湯ユニットに貯えられる湯の温度を上昇させる加熱器と、貯湯ユニットにおける蓄熱量の予測値に基づいて加熱器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a cogeneration system according to the present invention is a cogeneration system that supplies electric power and hot water to a predetermined facility, and includes a power generation unit that generates electric power and heat, and heat generated by the power generation unit. A hot water storage unit for storing hot water warmed by the heater, a heater for increasing the temperature of the hot water stored in the hot water storage unit, and a control means for controlling the heater based on a predicted value of the heat storage amount in the hot water storage unit. Features.

このコジェネレーションシステムによると、制御手段によって、貯湯ユニットにおける蓄熱量の予測値に基づいて加熱器が制御される。そのため、貯湯ユニットにおける蓄熱量の予測値が所望の蓄熱量にならないと判断される場合には、加熱器によって湯の温度を上昇させることができる。これにより、例えば貯湯ユニットを大型化させなくても、所望の蓄熱量を確保することが可能となる。   According to this cogeneration system, the heater is controlled by the control means based on the predicted value of the heat storage amount in the hot water storage unit. Therefore, when it is determined that the predicted value of the heat storage amount in the hot water storage unit does not reach the desired heat storage amount, the temperature of the hot water can be raised by the heater. This makes it possible to secure a desired amount of heat storage without increasing the size of the hot water storage unit, for example.

また、加熱器は、少なくとも発電ユニットが発生させる電力によって動作し、当該動作によって生じる熱量を貯湯ユニットに補助熱量として供給することにより湯の温度を上昇させるものであり、制御手段は、貯湯ユニットにおける蓄熱量の実測値と、施設における需要熱量の予測値と、加熱器の運転スケジュールと、加熱器を運転することにより貯湯ユニットに貯えられる補助熱量の予測値と、発電ユニットを運転することにより貯湯ユニットに回収される回収熱量の予測値と、を演算及び記憶すると共に、現在時刻から所定時間以内の蓄熱量の予測値を単位時間毎に演算により求め、蓄熱量の予測値から需要熱量の予測値を差し引いた値が、予め定められた任意の下限蓄熱量より小さい場合は蓄熱量不足が発生する可能性があると判断し、蓄熱量不足が発生すると予想される時刻の前に、予め加熱器を運転して貯湯ユニットに補助熱量を蓄熱するよう加熱器の運転スケジュールを更新する態様としてもよい。   The heater operates at least by the electric power generated by the power generation unit, and raises the temperature of the hot water by supplying the amount of heat generated by the operation as an auxiliary heat amount to the hot water storage unit. Actual measured value of heat storage amount, predicted value of demand heat amount in facility, operation schedule of heater, predicted value of auxiliary heat amount stored in hot water storage unit by operating heater, hot water storage by operating power generation unit Calculate and store the predicted value of the recovered heat amount recovered by the unit, and calculate the predicted value of the heat storage amount within a predetermined time from the current time by calculation every unit time, and predict the demand heat amount from the predicted value of the heat storage amount If the value obtained by subtracting the value is smaller than the predetermined lower limit heat storage amount, it is determined that there is a possibility that the heat storage amount may be insufficient. Before time heat storage shortage is expected to occur may be aspects of updating the operation schedule of the heater to heat accumulation auxiliary heat to the hot water storage unit driving a pre-heater.

これによると、制御手段によって、現在時刻から所定時間以内の貯湯ユニットの蓄熱量の予測値が演算され、この蓄熱量の予測値から需要熱量の予測値を差し引いた値が下限蓄熱量より小さい場合は、蓄熱量不足が発生すると予想される時刻の前に、予め加熱器が運転され、貯湯ユニットに補助熱量が蓄熱される。よって、貯湯ユニット内の蓄熱量の予測精度を高めることができ、その結果として蓄熱不足の発生を抑制することができる。ここで、下限蓄熱量は零または正の値である。   According to this, when the predicted value of the heat storage amount of the hot water storage unit within a predetermined time from the current time is calculated by the control means, and the value obtained by subtracting the predicted value of the demand heat amount from the predicted value of this heat storage amount is smaller than the lower limit heat storage amount Before the time when the heat storage amount is expected to be insufficient, the heater is operated in advance, and the auxiliary heat amount is stored in the hot water storage unit. Therefore, the prediction accuracy of the heat storage amount in the hot water storage unit can be increased, and as a result, the occurrence of insufficient heat storage can be suppressed. Here, the lower limit heat storage amount is zero or a positive value.

また、制御手段は、コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更に記憶し、当該運転スケジュールによると、加熱器を運転させるべき時刻にコジェネレーションシステムが停止予定である場合には、コジェネレーションシステムの運転開始時刻を繰り上げるように、コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更新する態様としてもよい。   The control means further stores the operation schedule of the cogeneration system, and according to the operation schedule, when the cogeneration system is scheduled to stop at the time when the heater should be operated, the operation start time of the cogeneration system It is good also as a mode which updates the driving schedule of a cogeneration system.

これによると、加熱器による貯湯ユニットへの蓄熱機会をより長く確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   According to this, since the heat storage opportunity to the hot water storage unit by a heater can be ensured for a long time, generation | occurrence | production of insufficient heat storage can be suppressed.

また、加熱器は、更に商用電源から電力供給を受けて動作することが可能であって、制御手段は、コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更に記憶し、当該運転スケジュールによると、加熱器を運転させるべき時刻にコジェネレーションシステムが停止予定である場合には、コジェネレーションシステムが停止している間は商用電源から加熱器に電力を供給して加熱器を運転する態様としてもよい。   Further, the heater can further operate by receiving power supply from a commercial power source, and the control means further stores the operation schedule of the cogeneration system, and operates the heater according to the operation schedule. In the case where the cogeneration system is scheduled to stop at a power time, it is possible to operate the heater by supplying power from the commercial power source to the heater while the cogeneration system is stopped.

これによると、加熱器による貯湯ユニットへの蓄熱機会をより長く確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   According to this, since the heat storage opportunity to the hot water storage unit by a heater can be ensured for a long time, generation | occurrence | production of insufficient heat storage can be suppressed.

また、制御手段は、演算により求められる単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、その翌単位時間後における需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測する態様としてもよい。   Further, the control means may compare the predicted value of the heat storage amount per unit time obtained by calculation with the predicted value of the demand heat amount after the next unit time to predict whether the heat storage amount is insufficient or not. .

これによると、熱の需要が発生する前に、予想される需要熱量を確実に確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   According to this, before the heat demand is generated, it is possible to reliably secure the expected amount of heat demand, so that it is possible to suppress the occurrence of insufficient heat storage.

また、制御手段は、演算により求められる単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、同時刻における需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測する態様としてもよい。   Further, the control means may compare the predicted value of the heat storage amount per unit time obtained by calculation with the predicted value of the demand heat amount at the same time to predict whether or not the heat storage amount is insufficient.

これによると、現在時刻における貯湯ユニットの蓄熱量に基づいて加熱器の運転スケジュールを決定するため、加熱器の運転頻度を必要最低限にすることができる。   According to this, since the operation schedule of the heater is determined based on the heat storage amount of the hot water storage unit at the current time, the operation frequency of the heater can be minimized.

また、制御手段は、加熱器を運転した場合に蓄熱量の予測値が任意に定められた上限蓄熱量を上回ることが予想される時間帯は、当該時間帯は加熱器を停止させるように加熱器の運転スケジュールを更新する態様としてもよい。   In addition, when the heater is operated, the control means performs heating so that the predicted value of the heat storage amount is expected to exceed an arbitrarily determined upper limit heat storage amount so that the heater is stopped during the time zone. The operation schedule of the vessel may be updated.

貯湯ユニットがこれ以上蓄熱することができない状態で加熱器を運転しても、蓄熱することができないため、このようにすることにより、無駄に加熱器を運転することを防止することができる。ここで、上限蓄熱量とは、下限蓄熱量よりも大きく、且つ、貯湯ユニットが蓄熱可能な最大蓄熱量以下の値である。   Even if the heater is operated in a state in which the hot water storage unit cannot store heat any more, heat cannot be stored. Thus, it is possible to prevent the heater from being operated in vain. Here, the upper limit heat storage amount is a value that is larger than the lower limit heat storage amount and equal to or less than the maximum heat storage amount that the hot water storage unit can store.

また、制御手段は、蓄熱量の予測値が所定の蓄熱量以下になると判断される場合に、貯湯ユニットにおける蓄熱量が増加するように加熱器を制御する態様としてもよい。   Moreover, a control means is good also as an aspect which controls a heater so that the heat storage amount in a hot water storage unit may increase, when it is judged that the predicted value of a heat storage amount becomes below a predetermined heat storage amount.

これによると、貯湯ユニットにおける蓄熱量が所定の蓄熱量以下になるというように蓄熱量が不足するのを防止することができる。   According to this, it is possible to prevent the heat storage amount from being insufficient such that the heat storage amount in the hot water storage unit is equal to or less than the predetermined heat storage amount.

本発明によれば、例えば貯湯ユニットを大型化させなくても、所望の蓄熱量を確保することができる。   According to the present invention, for example, a desired amount of heat storage can be ensured without increasing the size of the hot water storage unit.

本発明に係るコジェネレーションシステムの第1実施形態を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a first embodiment of a cogeneration system according to the present invention. FIG. 需要電力量の予測値、需要電力量に応じた発生電力量の予測値、及び蓄熱量の予測値の時系列変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time series change of the predicted value of demand electric energy, the predicted value of generated electric power according to the demand electric energy, and the predicted value of heat storage amount. 図1に示されるコジェネレーションシステムにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the cogeneration system shown by FIG. 図3の処理手順について詳細を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing details of a processing procedure in FIG. 3. 第1実施形態における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time-sequential change of the demand heat amount and heat storage amount in 1st Embodiment. 第2実施形態の処理手順について詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail about the process sequence of 2nd Embodiment. 図7の処理手順の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of processing procedure of FIG. 第2実施形態における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time series change of the demand heat amount and heat storage amount in 2nd Embodiment. 従来技術における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time-sequential change of the demand heat amount and heat storage amount in a prior art.

以下、本発明に係るコジェネレーションシステムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示されるように、コジェネレーションシステムとしての燃料電池システム1は、例えば家庭用として設置されて家庭に電力及び湯を供給するものであり、燃料電池ユニット(発電ユニット)2と、貯湯ユニット3と、運転制御装置(制御手段)20とを備えている。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 as a cogeneration system is installed for home use and supplies electric power and hot water to a home, for example, a fuel cell unit (power generation unit) 2, a hot water storage unit 3 and an operation control device (control means) 20.

燃料電池ユニット2は、原燃料を用いて電力を発生させると共に熱を発生させるものである。燃料電池ユニット2は、改質器6と、固体高分子形のセルスタック7とを有している。改質器6は、内部に改質触媒を収容しており、この改質触媒で原燃料及び水を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する。原燃料としては、天然ガス、LPG(液化石油ガス)、都市ガス等の炭化水素系気体燃料や、灯油等の炭化水素系液体燃料を用いることができる。改質器6には、外部から供給される水を気化するための気化器や、改質触媒を改質反応に必要な温度にまで加熱するためのバーナ等(いずれも図示せず)が設けられる。   The fuel cell unit 2 generates electric power and heat by using raw fuel. The fuel cell unit 2 includes a reformer 6 and a solid polymer cell stack 7. The reformer 6 contains a reforming catalyst therein, and reforms the raw fuel and water with the reforming catalyst to generate a reformed gas containing hydrogen. As the raw fuel, hydrocarbon gas fuels such as natural gas, LPG (liquefied petroleum gas) and city gas, and hydrocarbon liquid fuels such as kerosene can be used. The reformer 6 is provided with a vaporizer for vaporizing water supplied from the outside, a burner for heating the reforming catalyst to a temperature necessary for the reforming reaction (none of which is shown). It is done.

セルスタック7は、PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)と称されるセルが複数層積層されたものである。各セルは、高分子膜である電解質が燃料極と空気極との間に配置されて構成されている。セルスタック7においては、燃料極側には改質器6によって生成された改質ガスが導入され、空気極側には空気が導入される。このようにセルスタック7は、改質ガスと空気(酸素)を用いて発電を行う。セルスタック7で発電された電力は、電力線を介して家庭内の電気機器に出力される。なお、セルスタック7の燃料極側に導入された改質ガスのオフガスは、セルスタック7のバーナに供給されて再利用される。   The cell stack 7 is formed by laminating a plurality of cells called PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell). Each cell is configured by disposing an electrolyte, which is a polymer film, between a fuel electrode and an air electrode. In the cell stack 7, the reformed gas generated by the reformer 6 is introduced to the fuel electrode side, and air is introduced to the air electrode side. As described above, the cell stack 7 generates power using the reformed gas and air (oxygen). The electric power generated by the cell stack 7 is output to electric appliances in the home via the power line. The off gas of the reformed gas introduced to the fuel electrode side of the cell stack 7 is supplied to the burner of the cell stack 7 and reused.

また、燃料電池ユニット2には、熱交換部8と、電気ヒータ(加熱器)9とが設けられている。熱交換部8は、セルスタック7の各セル間に配置された水の流路を有しており、セルスタック7で生じた熱を回収し、熱交換部8と貯湯ユニット3との間で水を循環させる熱回収用配管L1,L2内の水に熱を伝達する。熱交換部8によって(例えば約65℃に)温められた湯は、貯湯ユニット3の貯湯槽11に貯留される。   Further, the fuel cell unit 2 is provided with a heat exchanging unit 8 and an electric heater (heater) 9. The heat exchanging unit 8 has a flow path of water disposed between the cells of the cell stack 7, collects heat generated in the cell stack 7, and is connected between the heat exchanging unit 8 and the hot water storage unit 3. Heat is transferred to the water in the heat recovery pipes L1 and L2 for circulating water. The hot water heated by the heat exchanging unit 8 (for example, about 65 ° C.) is stored in the hot water storage tank 11 of the hot water storage unit 3.

電気ヒータ9は、熱回収用配管L2に設けられ、熱交換部8によって温められた湯の温度を更に上昇させる温度上昇手段である。電気ヒータ9は、セルスタック7からの電力線に接続されると共に、系統電源にも接続されており、セルスタック7で発電された電力と、系統電源からの電力との双方により作動可能となっている。より詳しくは、電気ヒータ9は、運転制御装置20により制御されて熱回収用配管L2内の湯を加熱することにより、貯湯槽11に貯えられる湯の温度を(例えば約80℃に)上昇させる。なお、この電気ヒータ9は、セルスタック7で発電された電力のうち家庭で用いられない余剰分が生じた場合に、その余剰分を用いて熱回収用配管L2内の湯を加熱する、いわゆる余剰電力ヒータを兼ねている。   The electric heater 9 is a temperature raising means that is provided in the heat recovery pipe L <b> 2 and further raises the temperature of the hot water heated by the heat exchange unit 8. The electric heater 9 is connected to the power line from the cell stack 7 and is also connected to the system power supply, and can be operated by both the power generated by the cell stack 7 and the power from the system power supply. Yes. More specifically, the electric heater 9 is controlled by the operation control device 20 to heat the hot water in the heat recovery pipe L2, thereby raising the temperature of the hot water stored in the hot water tank 11 (for example, to about 80 ° C.). . In addition, this electric heater 9 heats the hot water in the heat recovery pipe L2 by using the surplus when the surplus that is not used at home is generated in the electric power generated by the cell stack 7. Also serves as a surplus power heater.

貯湯ユニット3は、貯湯槽11と、バックアップボイラ12とを有している。貯湯槽11は、略円筒形状をなす容器であり、熱交換部8により温められた湯を貯留するためのものである。貯湯槽11は、上部において熱回収用配管L2と接続しており、熱交換部8で熱伝達された湯を熱回収用配管L2を介して流入可能な構成となっている。貯湯槽11は、下部において熱回収用配管L1と接続しており、貯湯槽11の下部に貯えられた湯を流出し、熱回収用配管L1に設けられたポンプ13により熱交換部8へと送水可能な構成となっている。また、貯湯槽11内には、貯湯槽11に貯えられた湯の温度を検出する温度計Tが設けられている。温度計Tは、貯湯槽11内に貯えられた湯の温度を検出し、検出した温度を示す温度情報を運転制御装置20へ出力する。温度計Tは、貯湯槽11の内壁において上下方向に任意の間隔で離間するように複数配置されてもよい。温度計Tとしては、熱電対やサーミスタ等が用いられるが、これに限定されない。   The hot water storage unit 3 has a hot water storage tank 11 and a backup boiler 12. The hot water storage tank 11 is a container having a substantially cylindrical shape, and stores hot water warmed by the heat exchanging unit 8. The hot water storage tank 11 is connected to the heat recovery pipe L2 in the upper part, and is configured such that the hot water transferred by the heat exchanging unit 8 can flow in through the heat recovery pipe L2. The hot water storage tank 11 is connected to the heat recovery pipe L1 in the lower part, and the hot water stored in the lower part of the hot water storage tank 11 flows out to the heat exchange unit 8 by the pump 13 provided in the heat recovery pipe L1. It is configured to be able to send water. In addition, a thermometer T that detects the temperature of hot water stored in the hot water tank 11 is provided in the hot water tank 11. The thermometer T detects the temperature of the hot water stored in the hot water tank 11 and outputs temperature information indicating the detected temperature to the operation control device 20. A plurality of thermometers T may be arranged on the inner wall of the hot water tank 11 so as to be spaced apart at an arbitrary interval in the vertical direction. As the thermometer T, a thermocouple, a thermistor, or the like is used, but is not limited to this.

三方弁14は、熱交換部8で熱伝達された湯を貯湯槽11に流入させたり、貯湯槽11に流入させずに湯を繰り返し熱交換部8へと導入させたりすることができる。   The three-way valve 14 can cause the hot water transferred from the heat exchanging unit 8 to flow into the hot water storage tank 11, or can repeatedly introduce the hot water into the heat exchanging part 8 without flowing into the hot water storage tank 11.

貯湯槽11に貯えられる湯の温度は、熱交換部8における熱伝達のみの場合、例えば約65℃であるが、運転制御装置20によって制御されて電気ヒータ9が作動した場合、この温度以上、すなわち70℃〜80℃にまで上昇可能となっている。   The temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 11 is, for example, about 65 ° C. in the case of only heat transfer in the heat exchanging unit 8, but when the electric heater 9 is activated by being controlled by the operation control device 20, That is, it can rise to 70 ° C to 80 ° C.

更に、貯湯槽11は、下部側で給水用配管L3と接続され、貯湯槽11の下部側へ上水が給水用配管L3を介して供給される。また、貯湯槽11は、上部側で出湯用配管L4と接続され、貯湯槽11の上部側から出湯用配管L4を介して湯を出湯することができる。給水用配管L3及び出湯用配管L4には、流量計F1及び流量計F2がそれぞれ設けられている。流量計F1及び流量計F2は、配管L3,L4内を流れる水、貯湯槽11から出湯される湯の流量をそれぞれ計測し、計測した流量情報を運転制御装置20へ出力する。   Furthermore, the hot water tank 11 is connected to the water supply pipe L3 on the lower side, and clean water is supplied to the lower side of the hot water tank 11 via the water supply pipe L3. The hot water storage tank 11 is connected to the hot water supply pipe L4 on the upper side, and hot water can be discharged from the upper side of the hot water storage tank 11 through the hot water supply pipe L4. A flow meter F1 and a flow meter F2 are provided in the water supply pipe L3 and the hot water supply pipe L4, respectively. The flow meter F1 and the flow meter F2 respectively measure the flow rate of water flowing through the pipes L3 and L4 and the hot water discharged from the hot water storage tank 11, and output the measured flow rate information to the operation control device 20.

貯湯ユニット3の出湯用配管L4には、バックアップボイラ12が設けられている。バックアップボイラ12は、原燃料を燃焼させるバーナ部を有しており、出湯用配管L4を通じて出湯される湯の温度が所望の温度に達しない場合に、その湯を加熱する。   A backup boiler 12 is provided in the hot water supply piping L4 of the hot water storage unit 3. The backup boiler 12 has a burner part that combusts the raw fuel, and heats the hot water when the temperature of the hot water discharged through the hot water piping L4 does not reach a desired temperature.

運転制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。また、燃料電池ユニット2や貯湯ユニット3にCPU、ROM、RAM等が備わる場合は、そのハードウェア資源を利用して動作するものであっても良い。運転制御装置20は、演算部21と、標準データ記憶部22と、更新データ記憶部23とを有している。   The operation control device 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, and the like. Further, when the fuel cell unit 2 or the hot water storage unit 3 is provided with a CPU, ROM, RAM, etc., it may operate by using the hardware resources. The operation control device 20 includes a calculation unit 21, a standard data storage unit 22, and an update data storage unit 23.

演算部21は、燃料電池システム1のシステム全体を制御するものである。より具体的には、演算部21は、家庭における需要電力量に応じてセルスタック7における発電を制御し、家庭における需要電力又は需要熱量に応じて電気ヒータ9を制御する。また、演算部21は、家庭における需要電力量及び需要熱量と、需要電力量に基づくセルスタック7での発生電力量と、発生電力量及び需要熱量に基づく貯湯ユニット3における蓄熱量とを演算する機能を有している。   The calculation unit 21 controls the entire system of the fuel cell system 1. More specifically, the calculation unit 21 controls power generation in the cell stack 7 according to the amount of power demand at home, and controls the electric heater 9 according to demand power or amount of heat demand at home. Moreover, the calculating part 21 calculates the amount of electric power demand and amount of heat in a home, the amount of electric power generated in the cell stack 7 based on the amount of electric power demand, and the amount of heat stored in the hot water storage unit 3 based on the amount of electric power generated and the amount of heat demand. It has a function.

演算部21は、例えば系統電源に接続された電流計、燃料電池ユニット2に接続された電流計、貯湯ユニット3の温度計T、流量計F1,F2等から出力される情報に基づいて、需要電力量、需要熱量、発生電力量、及び蓄熱量を演算する。また、演算部21は、電気ヒータ9の運転スケジュール及び燃料電池ユニット2を運転することにより貯湯ユニット3に貯えられる回収熱量を演算する。演算部21は、需要電力量、需要熱量、発生電力量、蓄熱量、運転スケジュール、及び回収熱量を演算すると、演算した各データを日時に対応させて標準データ記憶部22に逐次記憶させる。演算部21は、それらに基づいて標準需要電力量、標準需要熱量、標準発生電力量、標準蓄熱量、標準回収熱量等を演算し、コジェネレーションシステムの標準発電スケジュールを決定し、都度更新していく。また、演算部21は、標準データ記憶部22に記憶された情報の中から運転日時に対応する情報を抽出し、抽出した情報に基づいて、いわゆる学習運転を行う。   The calculation unit 21 is based on information output from, for example, an ammeter connected to the system power supply, an ammeter connected to the fuel cell unit 2, the thermometer T of the hot water storage unit 3, the flow meters F1 and F2, and the like. The amount of electric power, the amount of heat demand, the amount of generated power, and the amount of stored heat are calculated. Further, the calculation unit 21 calculates the operation schedule of the electric heater 9 and the amount of recovered heat stored in the hot water storage unit 3 by operating the fuel cell unit 2. When calculating the demand power amount, the demand heat amount, the generated power amount, the heat storage amount, the operation schedule, and the recovered heat amount, the calculation unit 21 sequentially stores the calculated data in the standard data storage unit 22 corresponding to the date and time. The calculation unit 21 calculates a standard demand power amount, a standard demand heat amount, a standard generated power amount, a standard heat storage amount, a standard recovery heat amount, and the like based on them, determines a standard power generation schedule of the cogeneration system, and updates it each time. Go. Moreover, the calculating part 21 extracts the information corresponding to an operation date from the information memorize | stored in the standard data memory | storage part 22, and performs what is called a learning driving | operation based on the extracted information.

更に、本実施形態の運転制御装置20にあっては、演算部21は、標準データ記憶部22及び更新データ記憶部23に記憶された蓄熱量と需要熱量とに基づいて、電気ヒータ9を制御する。   Furthermore, in the operation control device 20 of the present embodiment, the calculation unit 21 controls the electric heater 9 based on the heat storage amount and the demand heat amount stored in the standard data storage unit 22 and the update data storage unit 23. To do.

標準データ記憶部22は、日時に対応させて需要電力量、需要熱量、発生電力量、及び蓄熱量等の各履歴情報を記憶するデータベースである。例えば、図2の例に示されるように、標準データ記憶部22には、1日の需要電力量が時刻に対応させて記憶されている(図2の破線参照)。この需要電力量は、一種類、或いは、例えば季節ごと、或いは曜日ごとに複数記憶されたものであってもよく、演算部21によって、前述の季節や曜日等の一定の条件を満たす異なる複数の日における需要電力量の平均値が演算されて、標準データ記憶部22に記憶されている。   The standard data storage unit 22 is a database that stores history information such as a demand power amount, a demand heat amount, a generated power amount, and a heat storage amount corresponding to the date and time. For example, as shown in the example of FIG. 2, the standard data storage unit 22 stores the daily power demand corresponding to the time (see the broken line in FIG. 2). This amount of power demand may be stored in a single type or a plurality of, for example, every season or every day of the week. An average value of the amount of power demand for the day is calculated and stored in the standard data storage unit 22.

また、標準データ記憶部22には、この需要電力量に基づく燃料電池ユニット2における発生電力量(図2の一点鎖線参照)と、燃料電池ユニット2における発電に伴って貯湯槽11に蓄熱される蓄熱量(図2の実線参照)とが記憶されている。この発生電力量及び蓄熱量も、例えば、一種類であってもよく、季節ごと、或いは曜日ごとに複数記憶されたものであってもよい。演算部21によって、前述の季節や曜日等の一定の条件を満たす異なる複数の日における発生電力量及び蓄熱量の平均値が演算されて、標準データ記憶部22に記憶されている。ここで、標準データ記憶部22に記憶される蓄熱量には、前述した電気ヒータ9の作動による蓄熱量の増加分は含まれない。なお、図2において、需要電力量及び発生電力量における単位はkW(×0.1)であり、蓄熱量における単位はMJである。   The standard data storage unit 22 stores heat in the hot water storage tank 11 as the amount of power generated in the fuel cell unit 2 based on the amount of power demand (see the one-dot chain line in FIG. 2) and power generation in the fuel cell unit 2. The amount of stored heat (see the solid line in FIG. 2) is stored. The generated power amount and the heat storage amount may be, for example, one type, or may be stored for each season or for each day of the week. The calculation unit 21 calculates an average value of the generated power amount and the heat storage amount on different days that satisfy certain conditions such as the season and the day of the week, and stores the average value in the standard data storage unit 22. Here, the heat storage amount stored in the standard data storage unit 22 does not include the increase in the heat storage amount due to the operation of the electric heater 9 described above. In FIG. 2, the unit in the demand power amount and the generated power amount is kW (× 0.1), and the unit in the heat storage amount is MJ.

更に、標準データ記憶部22には、1日の需要熱量が時刻に対応させて記憶されている(図2の二点鎖線参照)。この需要熱量も、例えば、一種類であってもよく、季節ごと、或いは曜日ごとに複数記憶されたものであってもよい。演算部21によって、前述の季節や曜日等の一定の条件を満たす異なる複数の日における需要熱量の平均値が演算されて、標準データ記憶部22に記憶されている。   Further, the standard data storage unit 22 stores the daily demand heat quantity corresponding to the time (see the two-dot chain line in FIG. 2). This demand heat quantity may also be one type, for example, and may be stored for each season or for each day of the week. The calculation unit 21 calculates the average value of the demand heat quantity on a plurality of different days that satisfy certain conditions such as the season and the day of the week, and stores them in the standard data storage unit 22.

上記のようにして標準データ記憶部22に記憶された需要電力量、需要熱量、発生電力量、及び蓄熱量は、それぞれ需要電力の予測値、需要熱量の予測値、発生電力量の予測値、及び蓄熱量の予測値に相当する。   The demand power amount, the demand heat amount, the generated power amount, and the heat storage amount stored in the standard data storage unit 22 as described above are the predicted value of demand power, the predicted value of demand heat amount, the predicted value of generated power amount, respectively. It corresponds to the predicted value of heat storage amount.

なお、標準データ記憶部22に記憶される需要電力量、需要熱量、発生電力量、及び蓄熱量は、実際の運転履歴に基づいて得られるデータベースである場合に限られず、例えば家庭の規模や地域、或いは設置される燃料電池ユニット2や貯湯ユニット3の規模等に応じて与えられる典型的な数値データであってもよい。   The amount of power demand, the amount of heat demand, the amount of generated power, and the amount of heat storage stored in the standard data storage unit 22 are not limited to a database obtained based on actual operation history. Alternatively, typical numerical data may be given according to the scale of the fuel cell unit 2 or the hot water storage unit 3 installed.

更新データ記憶部23は、演算部21によって更新された各データを記憶する。   The update data storage unit 23 stores each data updated by the calculation unit 21.

続いて、燃料電池システム1における動作について図3〜図5を参照しながら説明する。図3に示される各処理は、燃料電池システム1の起動中、運転制御装置20によって繰り返し実行される。なお、燃料電池システム1が運転され、以下の処理が実行される日を「運転日」という。   Next, the operation in the fuel cell system 1 will be described with reference to FIGS. Each process shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the operation control device 20 while the fuel cell system 1 is activated. The day when the fuel cell system 1 is operated and the following processing is executed is referred to as “operation day”.

ここで、図3を参照して燃料電池システム1における処理手順について説明する。演算部21は、まず、標準データ記憶部22から、現在時刻XからY時間後までにおける、燃料電池システム1の標準発電スケジュールSgp(X_std)〜Sgp(X+Y_std)、施設からの標準需要熱量Qdp(X_std)〜Qdp(X+Y_std)、及び、燃料電池システム1を運転することにより回収される標準回収熱量Qgp(X_std)〜Qgp(X+Y_std)を標準データ記憶部22から取得する。 Here, a processing procedure in the fuel cell system 1 will be described with reference to FIG. First, the calculation unit 21 reads from the standard data storage unit 22 the standard power generation schedules Sgp (X_std) to Sgp (X + Y_std) of the fuel cell system 1 from the current time X to Y hours later, and the standard demand heat quantity Qdp ( X_std) to Qdp (X + Y_std) and standard recovered heat Qgp (X_std) to Qgp (X + Y_std) recovered by operating the fuel cell system 1 are acquired from the standard data storage unit 22.

そして、演算部21は、取得した各データを、更新データ記憶部23における燃料電池システム1の更新発電スケジュールSgp(X)〜Sgp(X+Y)、施設からの需要熱量の予測値Qdp(X)〜Qdp(X+Y)、及び燃料電池システム1(より具体的には燃料電池ユニット2)を運転することにより回収される回収熱量の予測値Qgp(X)〜Qgp(X+Y)の更新データとして記憶する(S100)。このとき、電気ヒータ9の運転スケジュールShp(X)〜Shp(X+Y)は暫定的に全て停止とし、電気ヒータ9を運転することにより貯湯ユニットに貯えられる補助熱量Qhp(X)〜Shp(X+Y)も暫定的に全て0とする。 Then, the calculation unit 21 converts the acquired data into the updated power generation schedules Sgp (X) to Sgp (X + Y) of the fuel cell system 1 in the update data storage unit 23, the predicted value Qdp (X) of the demand heat amount from the facility, Qdp (X + Y) and stored as update data of predicted values Qgp (X) to Qgp (X + Y) of the recovered heat amount recovered by operating the fuel cell system 1 (more specifically, the fuel cell unit 2) ( S100). At this time, the operation schedules Shp (X) to Shp (X + Y) of the electric heater 9 are all temporarily stopped, and the auxiliary heat quantity Qhp (X) to Shp (X + Y) stored in the hot water storage unit by operating the electric heater 9. Are temporarily set to 0.

次に、演算部21は、前回時刻終了時の貯湯槽11の蓄熱量の実測値Qsa(x−1)を取得する(S200)。そして、演算部21は、ステップS100で記憶した更新データを参照して燃料電池システム1の運転を開始する(S300)。 Next, the calculating part 21 acquires measured value Qsa (x-1) of the heat storage amount of the hot water tank 11 at the end of the previous time (S200). And the calculating part 21 starts the driving | operation of the fuel cell system 1 with reference to the update data memorize | stored by step S100 (S300).

次に、演算部21は、S100で取得した更新データと、ステップS200で取得した実測蓄熱量Qsa(x−1)とに基づいて、再び更新データ記憶部23に記憶された各種更新データを更新する(S400)。これにより、燃料電池システム1は、ステップS400で更新された更新データに基づいて、運転制御装置20により運転されることになる。 Next, the calculation unit 21 updates the various update data stored in the update data storage unit 23 again based on the update data acquired in S100 and the actually measured heat storage amount Qsa (x-1) acquired in Step S200. (S400). Accordingly, the fuel cell system 1 is operated by the operation control device 20 based on the update data updated in step S400.

現在時刻Xから任意の所定時間(例えば1時間)が経過したら(S500)、演算部21は、現在時刻X終了時における貯湯ユニットの蓄熱量Qsa(X)を取得する(S600)。 When an arbitrary predetermined time (for example, 1 hour) elapses from the current time X (S500), the calculation unit 21 acquires the heat storage amount Qsa (X) of the hot water storage unit at the end of the current time X (S600).

そして、演算部21は、現在時刻Xをインクリメントし(S700)、標準データ記憶部22から、現在時刻XからY時間後の燃料電池システム1の発電スケジュールSgp(X+Ystd)、標準需要熱量Qdp(X+Y_std)、及び標準回収熱量Qgp(X+Y_std)を新たに取得し、取得した各データを更新データ記憶部23に記憶する(S800)。そして、再びステップS400に戻り、ステップS400〜S800を繰り返す。 Then, the calculation unit 21 increments the current time X (S700), and from the standard data storage unit 22, the power generation schedule Sgp (X + Ystd) and the standard demand heat quantity Qdp (X + Y_std ) of the fuel cell system 1 after Y hours from the current time X. ) And the standard recovery heat quantity Qgp (X + Y_std) are newly acquired, and each acquired data is stored in the update data storage unit 23 (S800). And it returns to step S400 again and repeats step S400-S800.

ここで、図3のステップS400における詳細な処理について、図4を参照して説明する。   Here, detailed processing in step S400 of FIG. 3 will be described with reference to FIG.

まず、演算部21は、演算に用いるインクリメント処理用の文字tを初期化する(S401)。次に、演算部21は、ステップS400で取得した貯湯槽11の蓄熱量Qsa(X−1)の実測値に基づいて、現在時刻X〜X+Yまでの蓄熱量の予測値Qsp(X)〜Qsp(X+Y)を更新する(S402)。具体的には、例えば以下の式(1)により蓄熱量の予測値を求めることができる。 First, the calculation unit 21 initializes a character t for increment processing used for calculation (S401). Next, the calculation unit 21 predicts the heat storage amount Qsp (X) to Qsp from the current time X to X + Y based on the actual measurement value of the heat storage amount Qsa (X-1) of the hot water tank 11 acquired in step S400. (X + Y) is updated (S402). Specifically, for example, the predicted value of the heat storage amount can be obtained by the following equation (1).

Figure 2012207829
Figure 2012207829

次に、演算部21は、ステップS402で更新された蓄熱量の予測値Qsp(X+t)と、需要熱量の予測値Qdp(X+t+1)とを比較する(S403)。すなわち、演算部21は、単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、翌単位時間後における需要熱量の予測値とを比較する。また、需要熱量の予測値Qdp(X+t+1)は、所定の蓄熱量に相当すると共に、予め定められた任意の下限蓄熱量に相当する。 Next, the computing unit 21 compares the predicted value Qsp (X + t) of the heat storage amount updated in step S402 with the predicted value Qdp (X + t + 1) of the demand heat amount (S403). That is, the computing unit 21 compares the predicted value of the heat storage amount per unit time with the predicted value of the demand heat amount after the next unit time. Moreover, the predicted value Qdp (X + t + 1) of the demand heat quantity corresponds to a predetermined heat storage amount and also corresponds to a predetermined lower limit heat storage amount.

蓄熱量の予測値Qs(X+t)が需要熱量の予測値Qd(X+t+1)より小さい場合、貯湯槽11内の蓄熱量Qs(X+t)だけでは需要熱量の予測値Qd(X+t+1)を賄えないと予想される。そこで、演算部21は、不足が予想される熱量ΔQ(=Qd(X+t+1)−Qs(X+t))を電気ヒータ9の運転で補助熱量として補うために必要な運転時間Zを演算する(S404)。具体的には、例えば不足が予想される熱量ΔQを、電気ヒータ9が単位時間当たりに発生させる蓄熱量Qhで割ることにより必要な運転時間を求めてもよい。その場合、以下の式(2)により運転時間Zを求めることができる。 When the predicted value Qs (X + t) of the heat storage amount is smaller than the predicted value Qd (X + t + 1) of the demand heat amount, the predicted value Qd (X + t + 1) of the demand heat amount cannot be covered only by the heat storage amount Qs (X + t) in the hot water tank 11. is expected. Therefore, the calculation unit 21 calculates the operation time Z 0 required to supplement the heat quantity ΔQ (= Qd (X + t + 1) −Qs (X + t) ), which is expected to be insufficient, as an auxiliary heat quantity in the operation of the electric heater 9 (S404). ). Specifically, for example, the necessary operation time may be obtained by dividing the heat amount ΔQ that is expected to be insufficient by the heat storage amount Qh that the electric heater 9 generates per unit time. In that case, the operation time Z 0 can be obtained by the following equation (2).

Figure 2012207829
Figure 2012207829

そして、演算部21は、蓄熱量を補うために必要な運転時間Zがt以下である場合にはZ=Zとし、蓄熱量を補うために必要な運転時間Zがtより大きい場合には、Z=tとする(S405)。 Then, the arithmetic unit 21, when the Z = Z 0 when the quantity of thermal storage operation time required to compensate for Z is less than t, operating time Z required to compensate for the heat storage amount is larger than t is , Z = t (S405).

そして、演算部21は、現在時刻Xから現在時刻X+tの間に電気ヒータ9をZ時間運転するように、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(X)〜Sh(X+t)を更新する(S406)。例えば、更新後のスケジュールは、熱量不足の発生が予測される時刻X+tからZ時間遡った時刻から電気ヒータ9の運転を開始してZ時間後に運転を停止するスケジュール、又は、現在時刻Xから電気ヒータの運転を開始してZ時間後に停止させるスケジュールでもよい。 Then, the calculation unit 21 updates the operation schedules Sh (X) to Sh (X + t) of the electric heater 9 so that the electric heater 9 is operated for Z hours between the current time X and the current time X + t (S406). For example, the updated schedule is a schedule in which the operation of the electric heater 9 is started from a time that is Z hours earlier than the time X + t at which the occurrence of a shortage of heat is predicted, and the operation is stopped after Z hours, or The schedule which starts operation of a heater and stops it after Z time may be sufficient.

そして、演算部21は、電気ヒータ9を運転する場合の補助熱量Qhp(X)〜Qhp(X+1)を付加して、貯湯槽11の蓄熱量の予測値Qsp(X)〜Qsp(X+Y)を再演算し、更新データ記憶部23の各種更新データを再演算結果に更新する(S407)。具体的には、例えば式(1)を用いることができる。 And the calculating part 21 adds auxiliary heat amount Qhp (X) -Qhp (X + 1) in the case of operating the electric heater 9, and predicts Qsp (X) -Qsp (X + Y ) of the heat storage amount of the hot water storage tank 11. FIG. ) Is recalculated, and various update data in the update data storage unit 23 are updated to the recalculation results (S407). Specifically, for example, Formula (1) can be used.

その後、演算部21は、ステップS408でt+1がYより小さい場合には、tをインクリメントして(S409)、S403に戻る。反対に、ステップS408でt+1がYより小さくない場合には、図3のS600に進む。   Thereafter, if t + 1 is smaller than Y in step S408, the calculation unit 21 increments t (S409) and returns to S403. On the other hand, if t + 1 is not smaller than Y in step S408, the process proceeds to S600 in FIG.

また、ステップS403においてQs(X)がQd(X+t)より大きい場合、貯湯槽11内の蓄熱量Qs(X+t)だけで需要蓄熱量の予測値Qd(X+t)を賄えると予想されるため、電気ヒータ9の運転スケジュールを更新することなく、ステップS408に進む。 In addition, when Qs (X) is larger than Qd (X + t) in step S403, it is expected that the predicted value Qd (X + t) of the demand heat storage amount can be covered only by the heat storage amount Qs (X + t) in the hot water tank 11. The process proceeds to step S408 without updating the operation schedule of the heater 9.

以上の処理が行われる場合における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の例について、図5を参照して説明する。図5は、本実施形態における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の一例を示す。横軸は時間を示し、ここでは、6時から燃料電池システム1の運転を開始し、23時に運転を終了するよう、燃料電池システムの運転スケジュールSgが定められているものとする。図5の縦軸は熱量(需要熱量及び蓄熱量)を示す。蓄熱量がこれ以上蓄熱することができない状態、いわゆる満蓄(図5の例では10MJ)になると、燃料電池システムの発電を停止させるか、ラジエータ(図示せず)によって放熱して燃料電池システムの運転を継続することになる。棒グラフは、各時刻における施設からの需要熱量の予測値Qsp(X)を示す。左下がりの斜線部は、需要熱量の予測値Qspに含まれない予定外の熱の需要が発生したことを示す。右下がりの斜線部は、需要熱量の予測値Qspに含まれていたものの、実際には需要が発生しなかったことを示す。 An example of the time-series change of the demand heat amount and the heat storage amount when the above processing is performed will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an example of time-series changes in the demand heat amount and the heat storage amount in the present embodiment. The horizontal axis indicates time. Here, it is assumed that the operation schedule Sg of the fuel cell system is determined so that the operation of the fuel cell system 1 starts at 6 o'clock and ends at 23:00. The vertical axis | shaft of FIG. 5 shows calorie | heat amount (demand heat amount and heat storage amount). When the amount of heat stored cannot be stored any more, so-called full storage (10 MJ in the example of FIG. 5), the power generation of the fuel cell system is stopped or the heat is dissipated by a radiator (not shown). Driving will continue. The bar graph indicates the predicted value Qsp (X) of the demand heat quantity from the facility at each time. The slanted line portion on the lower left indicates that an unscheduled heat demand that is not included in the predicted value Qsp of the demand heat quantity has occurred. Although the slanting line part to the lower right is included in the predicted value Qsp of the demand heat quantity, it indicates that no demand actually occurred.

例えば、現在時刻から6時間後までの各時刻における貯湯槽11の蓄熱量の予測値Qsa(X)を予測する工程を1時間毎に行う制御について説明する。発電により貯湯槽11に蓄えられる回収熱量Qgを1J/時、電気ヒータ9を動作させることにより貯湯槽11に蓄熱される補助熱量Qhを0.5/時とする。下限蓄熱量を0MJとする。 For example, control for performing the process of predicting the predicted value Qsa (X) of the heat storage amount of the hot water tank 11 at each time from the current time to 6 hours later will be described. The recovered heat amount Qg stored in the hot water storage tank 11 by power generation is 1 J / hour, and the auxiliary heat amount Qh stored in the hot water storage tank 11 by operating the electric heater 9 is 0.5 / hour. Let the lower limit heat storage amount be 0 MJ.

(現在時刻X=0時)
現在時刻を0時としたとき、前日23時台終了時蓄熱量Qsa(23)は4MJである。現在時刻から6時間目である5時台までの需要熱量の予測値Qdp(0)〜Qdp(5)は0MJである。また、燃料電池システム1の運転開始時刻は6時であることから、燃料電池システム1を運転することによる回収熱量Qgp(0)〜Qgp(5)も0MJである。同様に、電気ヒータ9の運転も行われないため、電気ヒータ9を運転することによる補助熱量Qhp(0)〜Qhp(5)も0MJである。よって、貯湯槽11における蓄熱量の予測値Qsp(0)〜Qsp(5)は4MJである。
(Current time X = 0 o'clock)
Assuming that the current time is 0 o'clock, the heat storage amount Qsa (23) at the end of the 23 o'clock the previous day is 4 MJ. The predicted values Qdp (0) to Qdp (5) of the demand heat quantity from the current time to the 5 o'clock range, which is the sixth hour, are 0 MJ. Moreover, since the operation start time of the fuel cell system 1 is 6 o'clock, the recovered heat amounts Qgp (0) to Qgp (5) due to the operation of the fuel cell system 1 are also 0 MJ. Similarly, since the operation of the electric heater 9 is not performed, the auxiliary heat amounts Qhp (0) to Qhp (5) due to the operation of the electric heater 9 are also 0 MJ. Therefore, the predicted values Qsp (0) to Qsp (5) of the heat storage amount in the hot water storage tank 11 are 4 MJ.

(現在時刻X=1時)
予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が1時になったとき、0時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(0)は4MJとなる。現在時刻から6時間目である6時台に需要熱量の予測値Qdp(6)は1MJであり、5時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(5)は4MJである。また、6時台には燃料電池システム1を運転することにより得られる回収熱量1MJが蓄熱される。その結果、6時台終了時における貯湯槽11の蓄熱量の予測値は4MJとなる。
(Current time X = 1 o'clock)
When the current time is 1 o'clock without any unscheduled demand for heat, the measured value Qsa (0) of the heat storage amount at the end of the 0 o'clock range is 4 MJ. The predicted value Qdp (6) of the demand heat quantity at 6 o'clock, which is the sixth hour from the current time, is 1 MJ, and the predicted value Qsp (5) of the heat storage quantity at the end of the 5 o'clock is 4 MJ. Further, at 6 o'clock, the recovered heat amount 1 MJ obtained by operating the fuel cell system 1 is stored. As a result, the predicted value of the heat storage amount of the hot water storage tank 11 at the end of the 6 o'clock range is 4 MJ.

(現在時刻X=3時)
予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が3時になったとき、2時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(2)は4MJとなる。現在時刻から6時間目である8時台の需要熱量の予測値Qdp(8)=3MJ、7時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(7)=2MJであることから、8時台に1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、7時台の蓄熱量の予測値Qsp(7)が、8時台の需要熱量Qdp(8)を上回るように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(3)〜Sh(8)を決定する。電気ヒータ9を運転することにより補うことができる熱量は0.5MJ/時であることから、1MJを補う場合、電気ヒータ9を2時間だけ運転させる必要がある。図5の制御では、演算部21は、燃料電池システム1の運転開始時刻から2時間(6時台及び7時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(3)〜Sh(8)を更新する。
(Current time X = 3 o'clock)
When the current time is 3 o'clock without any unscheduled demand for heat, the measured value Qsa (2) of the heat storage amount at the end of 2 o'clock is 4 MJ. Predicted value Qdp (8) = 8 MJ of demand heat quantity at 6 o'clock from the current time, and predicted value Qsp (7) = 2 MJ at the end of 7 o'clock. It is expected that a 1MJ heat storage shortage will occur. Therefore, the arithmetic unit 21, 7 o'clock in the heat storage amount of the predicted value Qsp (7) is, operation schedule Sh (3) of the electric heater 9 to exceed the 8 o'clock demand heat Qdp (8) ~Sh (8 ) . Since the amount of heat that can be supplemented by operating the electric heater 9 is 0.5 MJ / hour, when supplementing 1 MJ, it is necessary to operate the electric heater 9 for only two hours. In the control of FIG. 5, the calculation unit 21 operates the operation schedules Sh (3) to Sh (8 ) so that the electric heater 9 is operated for 2 hours (from 6 o'clock and 7 o'clock) from the operation start time of the fuel cell system 1. ) .

(現在時刻X=6時)
予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が6時になったとき、5時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(5)は4MJとなる。6時から電気ヒータ9の運転が開始されることから、6時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(6)は、貯湯槽11における蓄熱量の実測値Qsa(5)=4MJから需要熱量の予測値Qdp(6)=1MJを差し引き、更に燃料電池システム1を運転することによる回収熱量Qg(6)=1MJ及び電気ヒータ9を運転することによる補助熱量Qh(6)=0.5MJを付加することにより、4.5MJと算出される。
(Current time X = 6 o'clock)
When the current time is 6 o'clock without any unscheduled demand for heat, the measured value Qsa (5) of the heat storage amount at the 5 o'clock end is 4 MJ. Since the operation of the electric heater 9 starts at 6 o'clock, the predicted value Qsp (6) of the heat storage amount at the end of the 6 o'clock range is the actual heat storage amount Qsa (5) = 4 MJ in the hot water storage tank 11. Qdp (6) = 1 MJ is subtracted, and the recovered heat amount Qg (6) = 1 MJ by operating the fuel cell system 1 and the auxiliary heat amount Qh (6) = 0.5 MJ by operating the electric heater 9 By adding, it is calculated as 4.5 MJ.

(現在時刻X=12時)
11時台に1MJの予定外の熱の需要が発生し、現在時刻が12時になったとき、11時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(11)は2MJとなる。それに伴い、演算部21は、Qsa(12)〜Qsa(17)を再演算及び更新する。
(Current time X = 12: 00)
When an unscheduled heat demand of 1 MJ occurs at 11:00 and the current time is 12:00, the measured value Qsa (11) of the heat storage amount at the end of the 11:00 is 2 MJ. Accordingly, the calculation unit 21 recalculates and updates Qsa (12) to Qsa (17) .

(現在時刻X=13時)
12時台に更に1MJの予定外の熱の需要が発生し、現在時刻が13時になったとき、12時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(12)は1MJとなる。現在時刻から6時間目である18時台の需要熱量の予測値Qdp(18)=5MJ、17時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(17)=4MJであることから、8時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、17時台の蓄熱量の予測値Qsp(17)が、18時台の需要熱量Qdp(18)を上回るように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(13)〜Sh(18)を決定する。図5の制御では、演算部21は、現在時刻である13時から2時間(13時台及び14時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(13)〜Sh(18)を更新する。
(Current time X = 13: 00)
When an unscheduled heat demand of 1 MJ further occurs at 12:00 and the current time is 13:00, the measured value Qsa (12) of the heat storage amount at the end of the 12:00 is 1 MJ. Predicted value Qdp (18) = 18 MJ of demand heat quantity at 18:00, which is the sixth hour from the current time, and predicted value Qsp (17) = 4 MJ at the end of 17:00 It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 operates the operation schedules Sh (13) to Sh ( 18) of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (17) of the heat storage amount at 17:00 exceeds the demand heat amount Qdp (18) at 18:00. ) . In the control of FIG. 5, the calculation unit 21 sets the operation schedules Sh (13) to Sh (18) so that the electric heater 9 is operated for 2 hours (13:00 and 14:00) from the current time of 13:00. Update.

(現在時刻X=14時)
13時以降に予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が14時になったとき、13時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(13)は2MJとなる。現在時刻から6時間目である19時台の需要熱量の予測値Qdp(19)=3MJ、18時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(18)=2MJであることから、19時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、18時台の蓄熱量の予測値Qsp(18)が、19時台の需要熱量Qdp(19)を上回るように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(14)〜Sh(19)を決定する。図5の制御では、既に13時における更新で14時は電気ヒータ9を運転する予定となっているため、演算部21は、15時から2時間(15時台及び16時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(14)〜Sh(19)を更新する。
(Current time X = 14: 00)
When the current time is 14:00 without an unscheduled demand for heat after 13:00, the measured value Qsa (13) of the heat storage amount at the end of 13:00 is 2MJ. Predicted value Qdp (19) = 19 MJ for 19:00, which is the sixth hour from the current time, and predicted value Qsp (18) = 2 MJ for the amount of stored heat at the end of 18 o'clock. It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 operates the operation schedules Sh (14) to Sh ( 19) of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (18) of the heat storage amount at 18:00 exceeds the demand heat amount Qdp (19) at 19:00. ) . In the control of FIG. 5, since the electric heater 9 is scheduled to be operated at 14:00 with the update at 13:00, the calculation unit 21 performs the electric heater only for 2 hours (15:00 and 16:00) from 15:00. The operation schedules Sh (14) to Sh (19) are updated so as to drive 9.

(現在時刻X=15時)
14時以降に予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が15時になったとき、14時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(14)は4MJとなる。現在時刻から6時間目である20時台の需要熱量の予測値Qdp(20)=2MJ、19時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(19)=1MJであることから、20時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、19時台の蓄熱量の予測値Qsp(19)が、20時台の需要熱量Qdp(20)を上回るように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(15)〜Sh(20)を決定する。図5の制御では、既に13時及び14時における更新で、15時及び16時は電気ヒータ9を運転する予定となっているため、演算部21は、17時から2時間(17時台及び18時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(15)〜Sh(20)を更新する。
(Current time X = 15: 00)
When the current time is 15:00 without an unscheduled demand for heat after 14:00, the measured value Qsa (14) of the heat storage amount at the end of the 14:00 range is 4 MJ. Predicted value Qdp (20) = 2MJ of demand heat quantity at 20:00, which is the sixth hour from the current time, and predicted value Qsp (19) = 1 MJ at the end of 19:00 It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 operates the operation schedules Sh (15) to Sh ( 20) of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (19) of the heat storage amount at 19:00 exceeds the demand heat amount Qdp (20) at 20:00. ) . In the control of FIG. 5, since the electric heater 9 is scheduled to be operated at 15:00 and 16:00 with the update at 13:00 and 14:00, the calculation unit 21 operates for 2 hours (from 17:00 and 17:00). The operation schedules Sh (15) to Sh (20) are updated so that the electric heater 9 is operated only at 18:00.

(現在時刻X=18時)
17時台に予定していた1MJの熱の需要が発生せず、現在時刻が18時になったとき、17時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(17)は8.5MJとなる。それに伴い、Qsa(18)〜Qsa(23)を再演算及び更新する。すると、15時の更新において、20時台に1MJの蓄熱量不足が発生すると予想されていたが、17時台に予定していた1MJの熱の需要が発生しなかったことにより、18時台で電気ヒータ9を運転しなくても蓄熱量不足が発生しないと予測される。そこで、演算部21は、18時台に予定していた電気ヒータ9の運転をキャンセルするよう、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(18)〜Sh(23)を更新する。
(Current time X = 18: 00)
When the demand for heat of 1 MJ scheduled for the 17:00 range does not occur and the current time is 18:00, the measured value Qsa (17) of the heat storage amount at the end of the 17:00 range is 8.5 MJ. Accordingly, Qsa (18) to Qsa (23) are recalculated and updated. Then, in the update at 15:00, it was predicted that the heat storage amount of 1MJ would be insufficient at 20:00, but due to the absence of 1MJ heat demand scheduled at 17:00, Therefore, it is predicted that a shortage of heat storage will not occur even if the electric heater 9 is not operated. Therefore, the calculation unit 21 updates the operation schedules Sh (18) to Sh (23) of the electric heater 9 so as to cancel the operation of the electric heater 9 scheduled at about 18:00.

以後同様に、演算部21は、蓄熱量の実測値Qsa(X)の取得、蓄熱量の予測値Qsp(X)及び電気ヒータ9の運転スケジュールSh(X)の演算及び更新を繰り返す。 Thereafter, similarly, the calculation unit 21 repeats the acquisition and measurement of the measured value Qsa (X) of the heat storage amount, the calculation value Qsp (X) of the heat storage amount, and the operation schedule Sh (X) of the electric heater 9.

図5の実線グラフは、現在時刻0時時点における蓄熱量の予測値の変化を表す。図5の破線グラフは、11時台及び12時台に予定外の熱の需要が発生し、13時台及び17時台に予定していた熱の需要が発生しなかった場合の蓄熱量の変化を表す。図5の一点鎖線グラフは、11時台及び12時台に予定外の熱の需要が発生し、それ以外は予測通りに熱の需要が発生した場合の蓄熱量の変化を示す。これらを図9の各グラフと比較すると、いずれにおいても蓄熱量不足の発生頻度が低減されていることが分かる。   The solid line graph in FIG. 5 represents the change in the predicted value of the heat storage amount at the current time of 0:00. The broken line graph in FIG. 5 shows the amount of heat storage when unscheduled heat demand occurs at 11:00 and 12:00, and the planned heat demand does not occur at 13:00 and 17:00. Represents change. The one-dot chain line graph of FIG. 5 shows the change in the amount of stored heat when unscheduled heat demand occurs at 11:00 and 12:00, and otherwise, heat demand occurs as expected. If these are compared with each graph of FIG. 9, it turns out that the frequency of occurrence of insufficient heat storage is reduced in any case.

本実施形態の燃料電池システム1によれば、運転制御装置20によって、貯湯ユニット3における蓄熱量の予測値に基づいて電気ヒータ9が制御される。そのため、貯湯ユニット3における蓄熱量の予測値が所望の蓄熱量にならないと判断される場合には、電気ヒータ9によって湯の温度を上昇させることができる。特に、多くの需要熱量が見込まれる時間帯に備えて蓄熱量を確保することができる点で、例えば貯湯ユニット3を大型化させなくても、所望の蓄熱量を確保することが可能となり、貯湯ユニット3による熱エネルギーの供給安定性の向上が図られる。   According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the electric heater 9 is controlled by the operation control device 20 based on the predicted value of the heat storage amount in the hot water storage unit 3. Therefore, when it is determined that the predicted value of the heat storage amount in the hot water storage unit 3 does not reach the desired heat storage amount, the temperature of the hot water can be increased by the electric heater 9. In particular, it is possible to secure a desired amount of stored heat without increasing the size of the hot water storage unit 3, for example, because the amount of stored heat can be ensured in preparation for a time zone in which a large amount of heat demand is expected. The supply stability of heat energy by the unit 3 can be improved.

更には、蓄熱量の予測値から需要熱量の予測値を差し引いた値が下限蓄熱量より小さい場合は、蓄熱量不足が発生すると予想される時刻の前に、予め電気ヒータ9が運転され、貯湯ユニット3に補助熱量が蓄熱される。よって、貯湯ユニット3内の蓄熱量の予測精度が高められ、その結果として蓄熱不足の発生が低減される。   Furthermore, when the value obtained by subtracting the predicted value of the demand heat amount from the predicted value of the heat storage amount is smaller than the lower limit heat storage amount, the electric heater 9 is operated in advance before the time when the shortage of the heat storage amount is expected to occur. The auxiliary heat quantity is stored in the unit 3. Therefore, the prediction accuracy of the heat storage amount in the hot water storage unit 3 is increased, and as a result, the occurrence of insufficient heat storage is reduced.

また、運転制御装置20によって、単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、翌単位時間後における需要熱量の予測値とが比較されて蓄熱量不足の発生有無が予測される。これによって熱の需要が発生する前に、予想される需要熱量を確実に確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   Further, the operation control device 20 compares the predicted value of the heat storage amount per unit time with the predicted value of the demand heat amount after the next unit time, and predicts whether or not the heat storage amount is insufficient. As a result, it is possible to reliably secure the expected amount of heat demand before heat demand is generated, so that the occurrence of insufficient heat storage can be suppressed.

また、貯湯ユニット3における蓄熱量が所定の蓄熱量以下になるというように蓄熱量が不足するのを防止することができる。   Moreover, it is possible to prevent the heat storage amount from being insufficient such that the heat storage amount in the hot water storage unit 3 is equal to or less than the predetermined heat storage amount.

次に、図6及び図7を参照して第2実施形態の燃料電池システムにおける処理手順について説明する。第2実施形態の燃料電池システムが図1に示す第1実施形態の燃料電池システム1と異なる点は、運転制御装置20における処理手順である。具体的には、図3に示される処理手順は同様であるが、図3のS400において、現在時刻Xにおける実測蓄熱量Qp(X)を取得した後の詳細な処理が異なっている。以下の説明では、図4と同一のステップは説明を省略する。 Next, a processing procedure in the fuel cell system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The fuel cell system according to the second embodiment is different from the fuel cell system 1 according to the first embodiment shown in FIG. Specifically, the processing procedure shown in FIG. 3 is the same, but the detailed processing after obtaining the actually measured heat storage amount Qp (X) at the current time X in S400 of FIG. 3 is different. In the following description, the description of the same steps as those in FIG. 4 is omitted.

図6に示すように、不足熱量ΔQ(=Qd(X+t+1)−Qs(X+t))を電気ヒータ9の運転で補助熱量として補うために必要な運転時間ZをステップS404で演算した後、演算部21は、電気ヒータ9の運転スケジュールを更新する(S420)。ステップS420では、図7に示す処理が実行される。電気ヒータ9は燃料電池システムの発電電力を利用して動作するものであるが、電気ヒータ9を運転したい時間に燃料電池システムが運転状態にない場合がある。そこで、図7に示すように、演算部21は、現在時刻X〜X+tにおいて、燃料電池システムが運転予定であり、かつ、電気ヒータ9の運転が予定されていない時間Wを取得する(S410)。 As shown in FIG. 6, after calculating the operation time Z 0 necessary for supplementing the insufficient heat quantity ΔQ (= Qd (X + t + 1) −Qs (X + t) ) as an auxiliary heat quantity in the operation of the electric heater 9, The unit 21 updates the operation schedule of the electric heater 9 (S420). In step S420, the process shown in FIG. 7 is executed. The electric heater 9 operates using the power generated by the fuel cell system, but the fuel cell system may not be in an operating state at a time when the electric heater 9 is desired to be operated. Therefore, as shown in FIG. 7, the calculation unit 21 acquires the time W when the fuel cell system is scheduled to be operated and the operation of the electric heater 9 is not scheduled at the current time X to X + t (S410). .

そして、演算部21は、電気ヒータ9の運転のみで不足熱量を補うと仮定した場合に必要な運転時間Zと時間Wとを比較する(S411)。 The arithmetic unit 21 includes a driving time Z 0 required assuming that compensate for the lack of heat only in the operation of the electric heater 9 is compared with the time W (S411).

電気ヒータ9の運転で不足熱量を補うために必要な運転時間Zが時間Wより大きい場合、電気ヒータ9の運転だけでは不足する熱量を補うことができないため、演算部21は、燃料電池システムの運転開始時間の繰り上げ時間Zを求める(S412)。具体的には、例えば以下の式(3)により繰り上げ時間を求めることができる。 When the operation time Z 0 required to compensate for the shortage of heat in the operation of the electric heater 9 is larger than the time W, the shortage of heat cannot be compensated for by the operation of the electric heater 9 alone. Request advance time Z 1 of the operation start time (S412). Specifically, for example, the advance time can be obtained by the following equation (3).

Figure 2012207829
Figure 2012207829

更に、演算部21は、当初予定していた燃料電池システムの運転開始時刻以降に電気ヒータ9を運転する時間Zを以下の式(4)により求める。 Further, the arithmetic unit 21 is determined by initially scheduled time Z 2 to operate the electric heater 9 to the operation start time later have the fuel cell system following equation (4).

Figure 2012207829
Figure 2012207829

そして、演算部21は、電気ヒータ9の運転時間Z(=Z+Z)を決定する(S414)。 The arithmetic unit 21 determines the operation time of the electric heater 9 Z (= Z 1 + Z 2) (S414).

以上の演算結果に基づいて、演算部21は、燃料電池システムの運転開始時刻をZだけ繰り上げるように運転スケジュールSg(X)+Sg(X+t)を決定する。また、演算部21は、まず燃料電池システムの運転を繰り上げた時間帯にZ時間だけ電気ヒータ9を運転し、その後、更にZ時間だけ電気ヒータ9を運転するように運転スケジュールSh(X)〜Sh(X+t)を決定する(S415)。 Based on the above calculation results, the calculation unit 21 determines the operation schedule Sg (X) + Sg (X + t) so that the operation start time of the fuel cell system is advanced by Z 1 . The arithmetic unit 21 operates the electric heater 9 by Z 1 hour first time zone advance operation of the fuel cell system, then further operating schedule Sh so as to operate the electric heater 9 by Z 2 hours (X ) To Sh (X + t) are determined (S415).

なお、ステップS411において、電気ヒータ9の運転のみで不足熱量を補うと仮定した場合に必要な運転時間Zが、燃料電池システムが運転予定であり、かつ、電気ヒータ9の運転が予定されていない時間W以下である場合は、燃料電池システムの運転開始時刻を繰り上げる必要がないと判断されるため、第1実施形態と同様に、電気ヒータ9の運転時間Z=Zとする(S405)。 Note that, in step S411, the operation time Z 0 required assuming that compensate for the lack of heat only in the operation of the electric heater 9, the fuel cell system is the scheduled driving and operation of the electric heater 9 is planned If there is time W or less, it is determined that there is no need to advance the starting time of the fuel cell system, similarly to the first embodiment, the operation time Z = Z 0 of the electric heater 9 (S405) .

以上の処理が行われる場合における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の例について、図8を例にして説明する。図8は、第2実施形態における需要熱量及び蓄熱量の時系列変化の一例を示す。横軸は時間を示し、ここでは、6時から燃料電池システムの運転を開始し、23時に運転を終了するよう、燃料電池システムの運転スケジュールSgが定められているものとする。図8の縦軸は熱量(需要熱量及び蓄熱量)を示す。上限蓄熱量を、満蓄より低い8MJ、下限蓄熱量を、0MJより高い1MJとする。棒グラフは、各時刻における施設からの需要熱量の予測値Qsp(X)を示す。左下がりの斜線部は、需要熱量の予測値Qspに含まれない予定外の熱の需要が発生したことを示す。右下がりの斜線部は、需要熱量の予測値Qspに含まれていたものの、実際には需要が発生しなかったことを示す。 An example of time-series changes in the demand heat amount and the heat storage amount when the above processing is performed will be described using FIG. 8 as an example. FIG. 8 shows an example of time-series changes in the demand heat amount and the heat storage amount in the second embodiment. The horizontal axis indicates time. Here, it is assumed that the operation schedule Sg of the fuel cell system is determined so that the operation of the fuel cell system starts at 6 o'clock and ends at 23:00. The vertical axis | shaft of FIG. 8 shows calorie | heat amount (demand heat amount and heat storage amount). The upper limit heat storage amount is 8 MJ lower than full storage, and the lower limit heat storage amount is 1 MJ higher than 0 MJ. The bar graph indicates the predicted value Qsp (X) of the demand heat quantity from the facility at each time. The slanted line portion on the lower left indicates that an unscheduled heat demand that is not included in the predicted value Qsp of the demand heat quantity has occurred. Although the slanting line part to the lower right is included in the predicted value Qsp of the demand heat quantity, it indicates that no demand actually occurred.

例えば、現在時刻から6時間後までの各時刻における貯湯槽11の蓄熱量の予測値Qsa(X)を予測する工程を1時間毎に行う制御について説明する。発電により貯湯槽11に蓄えられる回収熱量Qgを1J/時、電気ヒータ9を動作させることにより貯湯槽11に蓄熱される補助熱量Qhを0.5/時とする。下限蓄熱量を0MJとする。 For example, control for performing the process of predicting the predicted value Qsa (X) of the heat storage amount of the hot water tank 11 at each time from the current time to 6 hours later will be described. The recovered heat amount Qg stored in the hot water storage tank 11 by power generation is 1 J / hour, and the auxiliary heat amount Qh stored in the hot water storage tank 11 by operating the electric heater 9 is 0.5 / hour. Let the lower limit heat storage amount be 0 MJ.

(現在時刻X=0時)
現在時刻を0時としたとき、前日23時台終了時蓄熱量Qsa(23)は4MJである。現在時刻から6時間目である5時台までの需要熱量の予測値Qdp(0)〜Qdp(5)は0MJである。また、燃料電池システムの運転開始時刻は6時であることから、燃料電池システムを運転することによる回収熱量Qgp(0)〜Qgp(5)も0MJである。同様に、電気ヒータ9の運転も行われないため、電気ヒータ9を運転することによる補助熱量Qhp(0)〜Qhp(5)も0MJである。よって、貯湯槽11における蓄熱量の予測値Qsp(0)〜Qsp(5)は4MJである。
(Current time X = 0 o'clock)
Assuming that the current time is 0 o'clock, the heat storage amount Qsa (23) at the end of the 23 o'clock the previous day is 4 MJ. The predicted values Qdp (0) to Qdp (5) of the demand heat quantity from the current time to the 5 o'clock range, which is the sixth hour, are 0 MJ. Further, since the operation start time of the fuel cell system is 6 o'clock, the recovered heat amounts Qgp (0) to Qgp (5) due to the operation of the fuel cell system are also 0 MJ. Similarly, since the operation of the electric heater 9 is not performed, the auxiliary heat amounts Qhp (0) to Qhp (5) due to the operation of the electric heater 9 are also 0 MJ. Therefore, the predicted values Qsp (0) to Qsp (5) of the heat storage amount in the hot water storage tank 11 are 4 MJ.

(現在時刻X=3時)
予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が3時になったとき、2時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(2)は4MJとなる。現在時刻から6時間目である8時台の需要熱量の予測値Qdp(8)=3MJ、7時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(7)=2MJであることから、8時台に下限蓄熱量である1MJを維持するためには2MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、7時台の蓄熱量の予測値Qsp(7)が、8時台の需要熱量Qdp(8)を上回るように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(3)〜Sh(8)を決定する。電機ヒータ9を運転することにより2MJの熱量を補う場合、4時間だけ電気ヒータ9を運転する必要があるが、燃料電池システムの運転開始時刻は6時であるため、電機ヒータ9の運転時間が1時間だけ不足する。
(Current time X = 3 o'clock)
When the current time is 3 o'clock without any unscheduled demand for heat, the measured value Qsa (2) of the heat storage amount at the end of 2 o'clock is 4 MJ. Predicted value Qdp (8) = 8 MJ of demand heat quantity at 6 o'clock from the current time, and predicted value Qsp (7) = 2 MJ at the end of 7 o'clock. In order to maintain 1 MJ which is the lower limit heat storage amount, it is expected that a heat storage amount shortage of 2 MJ will occur. Therefore, the arithmetic unit 21, 7 o'clock in the heat storage amount of the predicted value Qsp (7) is, operation schedule Sh (3) of the electric heater 9 to exceed the 8 o'clock demand heat Qdp (8) ~Sh (8 ) . When supplementing the amount of heat of 2 MJ by operating the electric heater 9, it is necessary to operate the electric heater 9 for only 4 hours, but since the operation start time of the fuel cell system is 6 o'clock, the operation time of the electric heater 9 is Only one hour is missing.

そこで、演算部21は、燃料電池システムの運転開始時刻を1時間だけ繰り上げ、更に5時から2時間(5時台及び7時台)だけ電気ヒータ9を運転するように、燃料電池システムの運転スケジュールSg(3)〜Sg(8)、及び、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(3)〜Sh(8)を更新する。 Accordingly, the calculation unit 21 increases the operation start time of the fuel cell system by one hour, and further operates the fuel cell system so that the electric heater 9 is operated from 5 o'clock to 2 hours (5 o'clock and 7 o'clock). Schedule Sg (3) ~Sg (8) , and updates the operation schedule Sh of the electric heater 9 (3) ~Sh (8) .

(現在時刻X=12時)
11時台に1MJの予定外の熱の需要が発生し、現在時刻が12時になったとき、11時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(11)は2MJとなる。それに伴い、演算部21は、Qsa(12)〜Qsa(17)を再演算及び更新する。
(Current time X = 12: 00)
When an unscheduled heat demand of 1 MJ occurs at 11:00 and the current time is 12:00, the measured value Qsa (11) of the heat storage amount at the end of the 11:00 is 2 MJ. Accordingly, the calculation unit 21 recalculates and updates Qsa (12) to Qsa (17) .

(現在時刻X=13時)
12時台に更に1MJの予定外の熱の需要が発生し、現在時刻が13時になったとき、12時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(12)は2MJとなる。現在時刻から6時間目である18時台の需要熱量の予測値Qdp(18)=5MJ、17時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(17)=5MJであることから、8時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、17時台の蓄熱量の予測値Qsp(17)が、18時台の需要熱量Qdp(18)より1MJ以上大きな値になるように、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(13)〜Sh(18)を決定する。図5の制御では、演算部21は、現在時刻である13時から2時間(13時台及び14時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(13)〜Sh(18)を更新する。
(Current time X = 13: 00)
When an unscheduled heat demand of 1 MJ further occurs at 12 o'clock, and the current time is 13:00, the measured value Qsa (12) of the heat storage amount at the end of 12 o'clock is 2 MJ. Predicted value Qdp (18) of demand heat quantity at 18:00, which is the sixth hour from the current time, is 5 MJ, and predicted value Qsp (17) = 5 MJ at the end of 17:00, so It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 sets the operation schedule Sh ( of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (17) of the heat storage amount at 17:00 is greater than the demand heat amount Qdp (18) at 18:00 by 1 MJ or more. 13) to Sh (18) are determined. In the control of FIG. 5, the calculation unit 21 sets the operation schedules Sh (13) to Sh (18) so that the electric heater 9 is operated for 2 hours (13:00 and 14:00) from the current time of 13:00. Update.

(現在時刻X=14時)
13時以降に予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が14時になったとき、13時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(13)は3.5MJとなる。現在時刻から6時間目である19時台の需要熱量の予測値Qdp(19)=3MJ、18時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(18)=3MJであることから、19時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、18時台の蓄熱量の予測値Qsp(18)が、19時台の需要熱量Qdp(19)より1MJ以上大きな値になるように、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(14)〜Sh(19)を決定する。図5の制御では、既に13時における更新で14時は電気ヒータ9を運転する予定となっていることから、演算部21は、15時から2時間(15時台及び16時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(14)〜Sh(19)を更新する。
(Current time X = 14: 00)
When the current time is 14:00 without an unscheduled demand for heat after 13:00, the measured value Qsa (13) of the heat storage amount at the end of 13:00 is 3.5 MJ. Predicted value Qdp (19) = 19 MJ of demand heat quantity at 19:00, which is the sixth hour from the current time, and predicted value Qsp (18) = 3 MJ at the end of 18:00 It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 sets the operation schedule Sh ( ) of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (18) of the heat storage amount at 18:00 is 1 MJ or more larger than the demand heat amount Qdp (19) at 19:00. 14) to Sh (19) are determined. In the control of FIG. 5, since the electric heater 9 is scheduled to be operated at 14:00 with the update at 13:00, the calculation unit 21 operates only for 2 hours (15:00 and 16:00) from 15:00. The operation schedules Sh (14) to Sh (19) are updated so that the heater 9 is operated.

(現在時刻X=15時)
14時以降に予定外の熱の需要が発生することなく、現在時刻が15時になったとき、14時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(14)は5MJとなる。現在時刻から6時間目である20時台の需要熱量の予測値Qdp(20)=2MJ、19時台終了時の蓄熱量の予測値Qsp(19)=2MJであることから、20時台に再び1MJの蓄熱量不足が発生することが予想される。そこで、演算部21は、19時台の蓄熱量の予測値Qsp(19)が、20時台の需要熱量Qdp(20)より1MJ以上大きな値になるように、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(15)〜Sh(20)を決定する。図5の制御では、既に13時及び14時における更新で、15時及び16時は電気ヒータ9を運転する予定となっており、また17時台に電気ヒータ9を運転すると上限蓄熱量8MJを超過してしまうことから、演算部21は、18時から2時間(18時台及び19時台)だけ電気ヒータ9を運転させるよう、運転スケジュールSh(15)〜Sh(20)を更新する。
(Current time X = 15: 00)
When the current time is 15:00 without an unscheduled demand for heat after 14:00, the measured value Qsa (14) of the heat storage amount at the end of 14:00 is 5 MJ. Predicted value Qdp (20) = 2MJ of demand heat quantity at 20:00, which is the sixth hour from the current time, and predicted value Qsp (19) = 2MJ at the end of 19:00 It is expected that a shortage of heat storage of 1 MJ will occur again. Therefore, the calculation unit 21 sets the operation schedule Sh ( of the electric heater 9 so that the predicted value Qsp (19) of the heat storage amount at 19:00 is 1 MJ or more larger than the demand heat amount Qdp (20) at 20:00. 15) -Sh (20) is determined. In the control of FIG. 5, the electric heater 9 is scheduled to be operated at 15:00 and 16:00 with updates at 13:00 and 14:00, and when the electric heater 9 is operated at around 17:00, the upper limit heat storage amount 8MJ is set. Therefore, the calculation unit 21 updates the operation schedules Sh (15) to Sh (20) so that the electric heater 9 is operated only for 2 hours from 18:00 (18:00 and 19:00).

(現在時刻X=18時)
17時台に予定していた1MJの熱の需要が発生せず、現在時刻が18時になったとき、17時台終了時蓄熱量の実測値Qsa(17)は9MJとなる。それに伴い、Qsa(18)〜Qsa(23)を再演算及び更新する。すると、15時の更新において、20時台に1MJの蓄熱量不足が発生すると予想されていたが、17時台に予定していた1MJの熱の需要が発生しなかったことにより、18時台及び19時台で電気ヒータ9を運転しなくても蓄熱量不足が発生しないと予測される。そこで、演算部21は、18時台及び19時台に予定していた電気ヒータ9の運転をキャンセルするよう、電気ヒータ9の運転スケジュールSh(18)〜Sh(23)を更新する。
(Current time X = 18: 00)
When the demand for heat of 1 MJ, which was scheduled for 17:00, does not occur and the current time is 18:00, the measured value Qsa (17) of the heat storage amount at the end of 17:00 is 9 MJ. Accordingly, Qsa (18) to Qsa (23) are recalculated and updated. Then, in the update at 15:00, it was predicted that the heat storage amount of 1MJ would be insufficient at 20:00, but due to the absence of 1MJ heat demand scheduled at 17:00, And even if the electric heater 9 is not operated at around 19:00, it is predicted that there will be no shortage of heat storage. Therefore, the calculation unit 21 updates the operation schedules Sh (18) to Sh (23) of the electric heater 9 so as to cancel the operation of the electric heater 9 scheduled for the 18:00 and 19:00 hours.

以後同様に、演算部21は、蓄熱量の実測値Qsa(X)を取得し、下限蓄熱量を下回らないように電気ヒータ9の運転スケジュールSh(X)を決定し、蓄熱量の予測値Qsp(X)の演算及び更新を繰り返す。 Thereafter, similarly, the calculation unit 21 acquires the actual measurement value Qsa (X) of the heat storage amount, determines the operation schedule Sh (X) of the electric heater 9 so as not to fall below the lower limit heat storage amount, and predicts the heat storage amount Qsp. Repeat the calculation and update of (X) .

図8の実線グラフは、現在時刻0時時点における蓄熱量の予測値の変化を表す。図8の破線グラフは、11時台及び12時台に予定外の熱の需要が発生し、13時台及び17時台に予定していた熱の需要が発生しなかった場合の蓄熱量の変化を表す。図8の一点鎖線グラフは、11時台及び12時台に予定外の熱の需要が発生し、それ以外は予測通りに熱の需要が発生した場合の蓄熱量の変化を示す。これらを図9の各グラフと比較すると、いずれにおいても蓄熱量不足の発生頻度が低減されていることが分かる。また、図5の各グラフと比較しても、常に下限蓄熱量以上の熱量が確保されているため、予定外の熱の需要への対応も改善されていることが分かる。   The solid line graph of FIG. 8 represents the change in the predicted value of the heat storage amount at the current time of 0:00. The broken line graph in FIG. 8 shows the amount of heat stored when unscheduled heat demand occurs at 11 o'clock and 12 o'clock, and the heat demand scheduled at 13 o'clock and 17 o'clock does not occur. Represents change. The one-dot chain line graph of FIG. 8 shows changes in the amount of heat storage when unscheduled heat demand occurs at 11:00 and 12:00, and otherwise, heat demand occurs as expected. If these are compared with each graph of FIG. 9, it turns out that the frequency of occurrence of insufficient heat storage is reduced in any case. Moreover, even if compared with each graph of FIG. 5, since the calorie | heat amount more than a lower limit heat storage amount is always ensured, it turns out that the response | compatibility to the demand of unscheduled heat is also improved.

また、鎖線グラフにおいて18時台の熱の需要発生が遅れたとしても、その場合は翌時間の電気ヒータ9の運転が停止されることから、その後1時間は燃料電池システムの運転を継続することができる。これにより、燃料電池システムの運転を停止させる、或いは、電気ヒータ9を運転して貯えた熱量をラジエータ等により放熱する機会を低減させることができる。   In addition, even if the demand for heat in the 18 o'clock range is delayed in the chain line graph, the operation of the electric heater 9 in the next hour is stopped in that case, so that the operation of the fuel cell system is continued for one hour thereafter. Can do. As a result, the operation of the fuel cell system can be stopped, or the amount of heat stored by operating the electric heater 9 can be reduced by a radiator or the like.

第2実施形態の燃料電池システムによれば、第1実施形態の燃料電池システム1と同様の作用・効果が奏される。   According to the fuel cell system of the second embodiment, the same operations and effects as the fuel cell system 1 of the first embodiment are exhibited.

また、電気ヒータ9を運転させるべき時刻に燃料電池システムが停止予定である場合には、制御手段によって、燃料電池システムの運転開始時刻が繰り上げられる。よって、電気ヒータ9による貯湯ユニット3への蓄熱機会をより長く確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   When the fuel cell system is scheduled to stop at the time when the electric heater 9 should be operated, the operation start time of the fuel cell system is advanced by the control means. Therefore, since the heat storage opportunity to the hot water storage unit 3 by the electric heater 9 can be ensured for a longer time, occurrence of insufficient heat storage can be suppressed.

また、貯湯ユニット3がこれ以上蓄熱することができない状態で電気ヒータ9を運転しても、蓄熱することができないが、蓄熱量の予測値が上限蓄熱量を上回ることが予想される時間帯には電気ヒータ9を停止させることにより、無駄に電気ヒータ9を運転することを防止することができる。   In addition, even if the electric heater 9 is operated in a state where the hot water storage unit 3 cannot store heat any more, heat cannot be stored, but the predicted value of the heat storage amount is expected to exceed the upper limit heat storage amount. By stopping the electric heater 9, it is possible to prevent unnecessary operation of the electric heater 9.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.

例えば、第1実施形態においては、燃料電池システム1は6時に運転を開始し、23時に運転を停止する制御を例に説明したが、24時間以内に起動と停止を繰り返さない制御であっても第一の実施形態を適用することが可能である。   For example, in the first embodiment, the fuel cell system 1 has been described as an example of control that starts operation at 6 o'clock and stops operation at 23:00. However, even if control is not repeated between starting and stopping within 24 hours, It is possible to apply the first embodiment.

また、第2実施形態において、電気ヒータ9を運転したい時間に燃料電池システムが運転状態にないと予想される場合は運転開始時刻を繰り上げる制御について説明したが、電気ヒータ9が商用電源から電力供給を受けて運転することも可能な構成である場合には、燃料電池システムが運転状態にないと予想される時刻は系統電源から電力供給を受けて電気ヒータ9のみ運転する制御であってもよい。この場合、電気ヒータ9による貯湯ユニット3への蓄熱機会をより長く確保することができるため、蓄熱不足の発生を抑制することができる。   In the second embodiment, the control for advancing the operation start time when the fuel cell system is not expected to be in the operating state at the time when the electric heater 9 is desired to be operated has been described. If the fuel cell system is configured to be able to be operated, the time when the fuel cell system is expected not to be in operation may be a control in which only the electric heater 9 is operated by receiving power supply from the system power supply. . In this case, since the heat storage opportunity to the hot water storage unit 3 by the electric heater 9 can be secured for a longer time, the occurrence of insufficient heat storage can be suppressed.

更には、第1実施形態及び第2実施形態において、蓄熱量不足の発生が予想される時間帯前に電気ヒータ9による蓄熱を完了するように制御していたが、上限蓄熱量を設定して電気ヒータ9の停止を優先させた場合や、電気ヒータ9の運転だけでは蓄熱量を確保できない場合は、蓄熱量不足が発生している時間帯も継続的に電気ヒータを運転し続けてもよいことは勿論である。   Furthermore, in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, it controlled so that the heat storage by the electric heater 9 might be completed before the time slot | zone where generation | occurrence | production of insufficient heat storage amount is anticipated, but the upper limit heat storage amount is set. If priority is given to stopping the electric heater 9, or if the amount of stored heat cannot be ensured only by the operation of the electric heater 9, the electric heater may be continuously operated even during a time period when the amount of stored heat is insufficient. Of course.

また、第1実施形態及び第2実施形態において、演算により求められる単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、その翌単位時間後における需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測する動作を例にして説明したが、演算により求められる単位時間あたりの蓄熱量の予測値と、同時刻における需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測してもよい。これによると、予定していた熱の需要が発生しなかった又は遅れて発生したことにより貯湯ユニットが満蓄になることをより一層抑制することができる。更に、下限蓄熱量を0MJより大きく設定する実施形態と併用することにより、貯湯ユニットの蓄熱量不足の抑制と満蓄抑制とを両立することができる。   Moreover, in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the predicted value of the heat storage amount per unit time calculated | required by calculation is compared with the predicted value of the demand heat amount after the following unit time, and the presence or absence of heat storage amount deficiency As an example, the predicted value of the heat storage amount per unit time obtained by calculation is compared with the predicted value of the demand heat amount at the same time to predict whether there is a shortage of heat storage amount. Also good. According to this, it is possible to further suppress the hot water storage unit from being fully stored due to the planned demand for heat not occurring or being delayed. Furthermore, by using together with the embodiment in which the lower limit heat storage amount is set to be greater than 0 MJ, it is possible to achieve both suppression of insufficient heat storage amount of the hot water storage unit and suppression of full storage.

また、上記実施形態では、理解を容易にするため、発電量と回収熱量とは一定であり、加熱器により得られる補助熱量も一定であることを前提に説明したが、発電量に応じて回収熱量を詳細に予測してもよく、また、不足が見込まれる蓄熱量に応じて加熱器の運転出力を変化させることで補助熱量を調整してもよいことは勿論である。   In the above embodiment, the power generation amount and the recovered heat amount are constant and the auxiliary heat amount obtained by the heater is also constant for easy understanding, but the recovery is performed according to the power generation amount. Of course, the amount of heat may be predicted in detail, and the auxiliary heat amount may be adjusted by changing the operation output of the heater according to the amount of stored heat that is expected to be insufficient.

また、セルスタック7は、固体高分子形に限定されず、アルカリ電解質形、リン酸形、溶融炭酸塩形、或いは、固体酸化物形等であってもよい。   The cell stack 7 is not limited to the solid polymer type, and may be an alkaline electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, or the like.

また、上記実施形態では、貯湯ユニット3はバックアップボイラ12を有する場合について説明したが、本発明に加えて施設の需要熱量に適したサイズの貯湯槽を設計・選択することにより、バックアップボイラ12自体を小型化、簡易化、或いは省略することもできる。   Moreover, although the hot water storage unit 3 demonstrated the case where the hot water storage unit 3 had the backup boiler 12 in the said embodiment, by designing and selecting the hot water storage tank of the size suitable for the amount of heat demand of a facility in addition to this invention, the backup boiler 12 itself Can be reduced in size, simplified, or omitted.

1…燃料電池システム(コジェネレーションシステム)、2…燃料電池ユニット(発電ユニット)、3…貯湯ユニット、9…電気ヒータ(加熱器)、20…運転制御装置(制御手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system (cogeneration system), 2 ... Fuel cell unit (power generation unit), 3 ... Hot water storage unit, 9 ... Electric heater (heater), 20 ... Operation control apparatus (control means).

Claims (8)

所定の施設に電力及び湯を供給するコジェネレーションシステムであって、
電力及び熱を発生させる発電ユニットと、
前記発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、
前記貯湯ユニットに貯えられる前記湯の温度を上昇させる加熱器と、
前記貯湯ユニットにおける蓄熱量の予測値に基づいて前記加熱器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするコジェネレーションシステム。
A cogeneration system that supplies power and hot water to a predetermined facility,
A power generation unit for generating electric power and heat;
A hot water storage unit for storing hot water heated by the heat generated by the power generation unit;
A heater for raising the temperature of the hot water stored in the hot water storage unit;
Control means for controlling the heater based on a predicted value of the amount of heat stored in the hot water storage unit.
前記加熱器は、少なくとも前記発電ユニットが発生させる電力によって動作し、当該動作によって生じる熱量を前記貯湯ユニットに補助熱量として供給することにより前記湯の温度を上昇させるものであり、
前記制御手段は、
前記貯湯ユニットにおける蓄熱量の実測値と、前記施設における需要熱量の予測値と、前記加熱器の運転スケジュールと、前記加熱器を運転することにより前記貯湯ユニットに貯えられる前記補助熱量の予測値と、前記発電ユニットを運転することにより前記貯湯ユニットに回収される回収熱量の予測値と、を演算及び記憶すると共に、
現在時刻から所定時間以内の前記蓄熱量の予測値を単位時間毎に演算により求め、
前記蓄熱量の予測値から前記需要熱量の予測値を差し引いた値が、予め定められた任意の下限蓄熱量より小さい場合は蓄熱量不足が発生する可能性があると判断し、蓄熱量不足が発生すると予想される時刻の前に、予め前記加熱器を運転して貯湯ユニットに前記補助熱量を蓄熱するよう前記加熱器の運転スケジュールを更新することを特徴とする、請求項1記載のコジェネレーションシステム。
The heater operates at least by the electric power generated by the power generation unit, and raises the temperature of the hot water by supplying the amount of heat generated by the operation as an auxiliary heat amount to the hot water storage unit,
The control means includes
The measured value of the heat storage amount in the hot water storage unit, the predicted value of the demand heat amount in the facility, the operation schedule of the heater, the predicted value of the auxiliary heat amount stored in the hot water storage unit by operating the heater, and And calculating and storing a predicted value of the recovered heat amount recovered by the hot water storage unit by operating the power generation unit,
Obtain the predicted value of the heat storage amount within a predetermined time from the current time by calculation every unit time,
When the value obtained by subtracting the predicted value of the demand heat amount from the predicted value of the heat storage amount is smaller than a predetermined lower limit heat storage amount, it is determined that there is a possibility that the heat storage amount is insufficient, and the heat storage amount is insufficient. 2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the operation schedule of the heater is updated so that the heater is operated in advance and the auxiliary heat quantity is stored in the hot water storage unit before a time when the heater is expected to occur. system.
前記制御手段は、
前記コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更に記憶し、
当該運転スケジュールによると、前記加熱器を運転させるべき時刻に前記コジェネレーションシステムが停止予定である場合には、前記コジェネレーションシステムの運転開始時刻を繰り上げるように、前記コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更新することを特徴とする請求項1又は2に記載のコジェネレーションシステム。
The control means includes
Further storing the operation schedule of the cogeneration system,
According to the operation schedule, when the cogeneration system is scheduled to stop at the time when the heater should be operated, the operation schedule of the cogeneration system is updated so that the operation start time of the cogeneration system is advanced. The cogeneration system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記加熱器は、更に商用電源から電力供給を受けて動作することが可能であって、
前記制御手段は、
前記コジェネレーションシステムの運転スケジュールを更に記憶し、
当該運転スケジュールによると、前記加熱器を運転させるべき時刻に前記コジェネレーションシステムが停止予定である場合には、前記コジェネレーションシステムが停止している間は商用電源から前記加熱器に電力を供給して前記加熱器を運転することを特徴とする請求項1又は2に記載のコジェネレーションシステム。
The heater can be further operated by receiving power supply from a commercial power source,
The control means includes
Further storing the operation schedule of the cogeneration system,
According to the operation schedule, when the cogeneration system is scheduled to be stopped at the time when the heater is to be operated, power is supplied to the heater from a commercial power source while the cogeneration system is stopped. The cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein the heater is operated.
前記制御手段は、演算により求められる単位時間あたりの前記蓄熱量の予測値と、その翌単位時間後における前記需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステム。   The control means predicts whether or not the heat storage amount is insufficient by comparing the predicted value of the heat storage amount per unit time obtained by calculation with the predicted value of the demand heat amount after the next unit time. The cogeneration system according to any one of claims 2 to 4. 前記制御手段は、演算により求められる単位時間あたりの前記蓄熱量の予測値と、同時刻における前記需要熱量の予測値とを比較して蓄熱量不足の発生有無を予測することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステム。   The control means compares the predicted value of the heat storage amount per unit time obtained by calculation with the predicted value of the demand heat amount at the same time, and predicts whether or not the heat storage amount is insufficient. Item 5. The cogeneration system according to any one of Items 2 to 4. 前記制御手段は、前記加熱器を運転した場合に前記蓄熱量の予測値が任意に定められた上限蓄熱量を上回ることが予想される時間帯は、当該時間帯は前記加熱器を停止させるように前記加熱器の運転スケジュールを更新することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステム。   When the heater is operated, the control means is configured to stop the heater during the time zone in which the predicted value of the heat storage amount is expected to exceed an arbitrarily determined upper limit heat storage amount. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 6, wherein an operation schedule of the heater is updated. 前記制御手段は、前記蓄熱量の予測値が所定の蓄熱量以下になると判断される場合に、前記貯湯ユニットにおける蓄熱量が増加するように前記加熱器を制御することを特徴とする請求項1記載のコジェネレーションシステム。   The said control means controls the said heater so that the heat storage amount in the said hot water storage unit may increase, when it is judged that the predicted value of the said heat storage amount becomes below a predetermined heat storage amount. The described cogeneration system.
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