JP2013207955A - 発電システムおよび発電システムの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電ユニットの運転開始時刻および運転終了時刻の少なくも一方と発電ユニットの運転禁止時間帯を設定する設定装置とを備える発電システムで、一方の時間帯が入力されたときに、従来は前記他方の時間帯を報知していなかったために、発電システムの導入効果が十分に発揮できない手動の運転モードと運転禁止時間帯の設定がなされるおそれがあった。
【解決手段】制御器２４は、発電ユニット１の起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定されて作成される発電ユニット１の運転時間帯と、発電ユニット１の運転が禁止されるように設定されている時間帯である禁止時間帯と、を記憶する記憶部と、運転時間帯および禁止時間帯のうちの一方の時間帯が設定される場合に他方の時間帯を記憶部で記憶している場合には、他方の時間帯を記憶している旨の報知する報知部２９と、を備えている発電システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料が供給されて発電を行う発電ユニットを備えている発電システム及び当該発電システムの運転方法に関する。

発電ユニットは、例えば、ガスエンジンと発電機が組み合わされたものや燃料電池などが例として挙げられる。これらの発電ユニットは発電とともに熱を発生させることができる熱電併給装置である場合が多い。このため、発生した熱を蓄えるための貯湯タンクと組み合わせてコージェネレーションシステムを構成することができ、発電ともに発生した熱を有効利用することで有用な効果を得ることができる。有用な効果の例としては、省エネルギー性（一次エネルギー使用量の削減）などが挙げられる。特に家庭では発生した熱を給湯として利用することが容易であることから、家庭用のコージェネレーションシステムの普及が期待されている。貯湯タンクには熱媒体（典型的には水）が満たされており、発電ユニットが生成する熱を吸収し熱媒体が熱を蓄える形で蓄熱する。なお、貯湯タンクにこれ以上蓄熱できない状態は「満蓄」と呼ばれる。

一般的に、発電ユニットが発生する電気と熱の発生パターンと使用者の電気と熱の消費パターンは一致しないことが多い。このため、コージェネレーションシステムを有効に運転するためには、使用者の電気と熱の消費パターンに合わせて発電ユニットの運転時間帯を決定する必要がある。

運転時間帯を決定する方法のひとつに学習運転がある。学習運転とは使用者の電気と熱の過去の使用実績に基づいて、制御装置が使用者の将来の電気と熱の使用量を予測し、所定の導入効果（例えば省エネルギー性）を最大化できるように発電ユニットの運転時間帯を決定する運転方法である。しかしながら需要の予測が外れた場合は、学習運転は有効でないため使用者が手動で発電ユニットの運転する時間帯を入力する運転方法も存在する。手動の運転方法は使用者が電気と熱の使用予定を予めわかっている場合に実施すると効果的である。

さらに手動の運転モードにはいくつかの種類が存在する。例えば、運転開始と運転終了の時刻を設定する運転モード（第一の手動の運転モード）、使用者が設定をした時点から運転を開始し、前述の満蓄になるまで運転を続ける運転モード（第二の手動の運転モード）、運転の開始時刻のみを設定して後述する、上限運転時間に達した時点で運転を停止する手動の運転モード（第三の手動の運転モード）などがある。

ところで発電ユニットには固有の寿命があるため、予め定められた耐用年数まで使用するために、所定の期間（例えば一日）における上限運転時間を定めている場合がある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の方法によれば燃料電池の寿命は４００００時間で、耐用年数１０年を満たせるように各月ごとに一日の上限運転時間を定めている。

使用者によっては発電システムを運転させたくない時間帯が存在する場合がある。例えば深夜に運転すると騒音等の問題が生じるため、特に家庭用の発電システムにおいては発電しない時間帯を設定する機能を備えている場合がある（例えば特許文献２を参照）。

特開２００７−３２３８４３号公報 特開２００４−２６４０１０号公報

しかしながら、特許文献２の方法によれば、運転禁止時間帯は学習運転で運転される場合にのみ有効であり、手動の運転モードでは有効ではなかった。そのため、前述の第二の手動の運転モードや第三の手動の運転モードにおいては運転を終了する時刻を指定できないため、これらの運転モードでは、使用者が運転をさせたくない時間帯に運転を行ってしまう場合がある、ということが本願の発明者らの鋭意努力によって新たに分かった。

この課題を解決するためには、手動の運転モードにおいても運転禁止時間帯の設定が有効にすることが考えられる。しかし、手動の運転モード設定と運転禁止時間帯の設定はそれぞれ独立して設定されるものであるため、これら両方の設定がされた場合には、例えば、手動で設定した運転開始時刻から極めて短い時間（数分、数十分など）で運転禁止時間帯に到達してしまい、発電システムが発電さえできないまま停止してしまったり短時間の発電で停止してしまったりするなど、発電システムの有用な効果を十分に発揮できない設定になるおそれがあることが新たに分かった。

発電ユニットは起動および停止時に電力および燃料を消費するため、発電をする時間が短いと有用な効果を実現することができず、むしろマイナスの効果になる（例えば一次エネルギー使用量が増加する）場合がありうる。なお、学習運転に対して運転禁止時間帯の設定を有効にした場合は、制御器が運転禁止時間帯の制約の下で所定の基準が最大となるように運転する時間帯を自動的に決定する事ができるため、上述のような課題は発生しない。

さらに手動の運転モードにおけるこのような設定は、使用者が意図せずに行ってしまうおそれがある。つまり、運転禁止時間帯を最後に設定してから数ヶ月後に、運転禁止時間帯を設定したことを忘れて、手動の運転モードの設定をした場合や、使用者が複数存在し、ある使用者が運転禁止時間帯を設定していることに気づかずに、別の使用者が手動の運転モードを設定してしまう場合などが該当する。

本発明は上述の課題に鑑み、手動の運転モードと運転禁止時間帯を組み合わせて使用する場合において、発電システムの有用な効果が発揮されない設定を回避することができる発電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本願発明の発電システムは、燃料が供給されて発電を行う発電ユニットと、少なくとも発電ユニットの起動および停止を制御する制御器と、を備えており、制御器は、発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定されて作成される発電ユニットの運転時間帯と、発電ユニットの運転が禁止されるように設定されている時間帯である禁止時間帯と、を記憶する記憶部と、運転時間帯および禁止時間帯のうちの一方の時間帯が設定される場合に他方の時間帯を記憶部で記憶している場合には、他方の時間帯を記憶している旨の報知する報知部と、を備えているものである。

この構成により、使用者が運転禁止時間帯もしくは運転時間帯のいずれか一方の時間帯を設定する際に、他方の時間帯を記憶している旨の報知をするため、使用者が前記発電システムの導入効果が十分に得られない設定を行うことを回避することができる。

また、制御器は、一方の時間帯と他方の時間帯とが重なっている場合は、他方の時間帯
を記憶している旨を報知部で報知させてもよい。

この構成により、前記運転時間帯と前記運転禁止時間帯が重なっているときのみ報知するため、報知する必要性が高い場合のみに使用者に報知する発電システムを構成する事ができる。

また、制御器は、禁止時間帯が設定されている場合に運転時間帯にしたがって発電ユニットを制御した場合に、発電ユニットの発電時間が予め定められる第１発電時間未満になる場合には、発電時間が第１発電時間未満になる旨の報知を報知部に報知させてもよい。

この構成により、発電時間が第１発電時間未満になる場合すなわち、発電時間が発電システムの導入効果が十分に得られない設定であると予想される場合のみに報知することができる。

また、発電ユニットは、発電時には熱を発生するように構成されており、制御器は、発電ユニットの起動工程または停止工程に消費する燃料の量と電力の量とのうちの少なくとも一方の量と、発電ユニット１が発電時に発生する熱量に基づいて、第１発電時間を設定するようにしてもよい。

この構成により、第１発電時間の決定において、発電時の導入効果が起動停止時に消費したエネルギーを上回る値に設定することができるため、発電システムの導入効果をより確実に得ることができる手動の運転モードを有した発電システムを構成することができる。

また、制御器は、記憶部で禁止時間帯が記憶されている状態で発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合、禁止時間帯には運転しないように発電ユニットを制御してもよい。

この構成により、禁止時間帯が優先されるため、運転したくない時間帯に発電ユニットを運転させない発電システムとすることができる。

また、制御器は、記憶部で禁止時間帯が記憶されている状態で発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合、禁止時間帯および少なくとも一方の時刻のうちの後に設定された情報を優先して、発電ユニットの起動時刻および停止時刻を決定してもよい。

この構成により、運転時間帯および禁止時間帯のうち、後に設定された時間帯の設定を優先して運転するため、使用者の意思をより発電ユニットの動作に反映できる発電システムを構成することができる。

また、制御器は、一方の時間帯と他方の時間帯とが重なっている場合に報知をした場合に運転時間帯と禁止時間帯のどちらの設定を優先するかを選択するための操作部を有していてもよい。

この構成により、使用者にどちらの時間帯を優先するか入力させるため、使用者の意思を確実に反映した発電システムの運転を行うことができる。

また、制御器は、運転時間帯および禁止時間帯のうちの一方の時間帯を設定した時点から第１期間以上経過した後に、他方の時間帯を設定する場合に報知部で他方の時間帯を記憶している旨の報知を行ってもよい。

この構成により、運転時間帯および禁止時間帯のうちの一方の時間帯を設定した時点から第１期間以上経過した後に報知するため、使用者が前回設定した情報を忘れている可能性が高い場合のみに報知することができる、発電システムを構成することができる。また、運転時間帯もしくは禁止時間帯の設定をたびたび変更する使用者に対しては報知されないため、不必要な報知を行わない発電システムを構成することができる。

また、本願の発電システムの運転方法は、燃料が供給されて発電を行う発電ユニットと、少なくとも発電ユニットの起動および停止を制御する制御器と、を備えている発電システムの運転方法であって、発電ユニットが運転を行わない禁止時間帯を禁止時間帯記憶部に記憶させる第１ステップと、発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合に発電ユニットを運転する時間帯を算出し、運転時間帯記憶部に記憶させる第２ステップと、禁止時間帯および運転時間帯のうちの一方の時間帯が設定される場合に他方の時間帯を記憶部で記憶している場合には、他方の時間帯を記憶している旨の報知する第３ステップと、を備えている。

この構成により、使用者が運転禁止時間帯もしくは運転時間帯のいずれか一方の時間帯を設定する際に、他方の時間帯を記憶している旨の報知をするため、使用者が発電システムの導入効果が十分に得られない設定を行うことを回避する発電システムの運転方法を構成することができる。

本発明によれば手動の運転モードと運転禁止時間帯の設定を組み合わせて使用する場合において、発電システムの導入効果を十分に発揮できない設定を回避することができるため、発電システムの導入効果を向上させることができる。

本発明の実施の形態における発電システムを説明する系統図 設定装置の図 リモコン操作時に使用者に対して報知を行う際の動作を示すフローチャート 運転禁止時間帯の報知を行う場合を示す図 手動の運転モードの設定を報知する場合を示す図 手動で設定された運転時間帯と運転禁止時間帯が重なっている場合に報知を行う場合を示す図

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係わる発電システム１００の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態における発電システム１００を説明する系統図である。図１の中で、各機器をつなぐ実線は配管を、一点鎖線は電気ケーブルを、破線は制御信号を示す。

発電システム１００は、電気と熱を発生する発電ユニット１と、発電ユニット１が発生した熱を貯める貯湯タンク１０と、発電ユニット１から貯湯タンク１０へ熱媒体ｗにより
熱を移動する配管９と、熱媒体ｗを移動させるポンプ７と、発電システム１００を制御する制御器２４とを備えている。

発電ユニット１には原料ｍにより発電する発電部２が内蔵されており、発電部２にて発電時に発生した熱と熱媒体ｗとの間で熱交換する熱交換器６と、発電部２にて発電した電力を電力需要で用いる交流電力に変換し、系統連系するためのインバータ３を備えている。発電部２は典型的には発電装置を備えたガスエンジンや燃料電池である。燃料電池は固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）や固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）などがあり、どれを用いても良い。燃料電池は水素と空気中の酸素の電気化学反応により発電するため、発電部２に燃料電池を用いる場合は原料ｍと水蒸気（不図示）により水素と二酸化炭素に改質する改質器（不図示）を備えている場合が多い。原料ｍは典型的には都市ガス（主成分メタン）であるが、ＬＰＧ（主成分プロパン）や灯油を用いても良い。

熱交換器６は発電部２を冷却するための冷却水ｃと熱媒体ｗ（典型的には水）との間で熱交換を行う。熱交換器６には冷却水ｃを導入し、導出する冷却水配管５と熱媒体ｗを導入し、導出する配管９が接続されている。冷却水配管５には冷却水ｃを移動させるポンプ４が、配管９には熱媒体ｗを移動させるためのポンプ７がそれぞれ接続されている。熱交換器６を用いることで、熱需要に送水する温水となる熱媒体ｗが発電部を直接通過しなくなるため、熱媒体ｗの劣化を防ぐことができる。

貯湯タンク１０は発電部２で発生した熱を蓄えるためのタンクである。発電部２で発生した熱は、冷却水ｃ及び熱交換器６を介して熱媒体ｗに伝達され、貯湯タンク１０に蓄えられる。貯湯タンク１０には配管９が接続されており、熱媒体ｗが熱を保有する形で貯湯タンク１０に蓄えられる。貯湯タンク１０に接続している配管９のうち熱媒体ｗの導入路は貯湯タンク１０の上部に接続され、導出路は貯湯タンク１０の下部に接続されている。こうすることで貯湯タンク１０の上部の熱媒体は高温になり、下部は低温になるといった温度成層が形成される。

配管９には三方弁２３が配設されており、タンク経由するタンク側とタンクを経由しないバイパス側に熱媒体ｗの経路を切り替えることができるようになっている。発電ユニット１の起動時など、熱交換器６で熱交換後の熱媒体ｗの温度が低い場合には三方弁２３はバイパス側になっており、温度が上がるとタンク側に切り替わるようになっている。これは温度が低い熱媒体が貯湯タンク１０の上部に搬入されることにより、温度成層が崩れることを防ぐためである。

貯湯タンク１０にはまた、熱需要に対して熱媒体ｗを搬出する温水送水路１６が上部に接続されており、送水により減った熱媒体を補給する補給路１５が下部に接続されている。温水送水路１６にはバックアップボイラ１１が配設されており、貯湯タンク１０から送水される温水の温度が低い場合に、バックアップボイラ１１により温水を加熱している。また温水送水路１６には温度を検出する第２温度検出器１３と流量を検出する流量検出器１４が取り付けられており、補給路１５には補給する熱媒体の温度を計測するための第１温度検出器１２が取り付けられている。第１温度検出器１２、第２温度検出器１３および流量検出器１４はそれぞれ制御器２４と信号ケーブルで繋がれており、検出した温度および流量を制御器２４に送信している。制御器２４では送信されたデータを基に熱需要を計算し、過去の熱需要履歴を蓄積している。貯湯タンク１０には、蓄熱された熱量を検出するために第３温度検出器１７〜第８温度検出器２２が取り付けられている。本実施の形態では温度検出器の数は６としたが、貯湯タンク１０の大きさや形状により適切な数を設ければ良い。

貯湯タンクに蓄えられている熱媒体の温度が所定の値を超えると、発電ユニット１を冷
却することができなくなる。この状態を満蓄と呼び、貯湯タンクが満蓄になった場合は発電ユニット１の運転を停止するか、運転を継続する場合はラジエーター等で放熱を行う必要がある。コージェネレーションシステムは発電と共に発生した熱を利用することでエネルギーの有効利用を行っているため、発電ユニットの起動停止回数に制約が無ければ、満蓄になった時点で停止する場合が多い。本実施の形態ではラジエータが無いシステム構成を例にとって説明を行う。

第１電力計測器２７は電力負荷２６を計測している。第２電力計測器２８は電力負荷２６よりも上流側に取り付けられており、発電ユニット１が系統電力側に逆潮流することを防ぐために取り付けられている。第１電力計測器２７、第２電力計測器２８はいずれも制御器２４と信号ケーブルで取り付けられている。第１電力計測器２７で計測した電力需要は過去の電力需要履歴として制御器２４に蓄積されている。

発電ユニット１に内蔵されているインバータ３は発電部２、電力系統２５、電力負荷２６および逆潮流防止ヒータ８とケーブルで接続されている。電力負荷２６は発電システム１００の使用者が使っている電気機器の消費電力で、一般家庭の場合はテレビ、冷蔵庫、洗濯機等が該当する。

逆潮流防止ヒータ８は発電ユニット１が系統電力へ逆潮流することを防ぐために配管９に配設されている。第２電力計測器２８で計測している電力が逆潮流しそうと判断される場合に逆潮流防止ヒータ８で電力を消費する事で逆潮流を防いでいる。逆潮流防止ヒータ８で消費された電力は熱となり、貯湯タンク１０に蓄えられる。

制御器２４は発電ユニット１の運転を制御するための、計時手段、計算手段、データ保存手段を有している。典型的には計時手段はタイマー、計算手段はＣＰＵおよびメモリ、データ保存手段は不揮発性メモリである。

制御器２４には後述する発電ユニットの運転モードの設定や、運転禁止時間帯の設定を行うための設定装置２９が接続されている。設定装置２９は典型的にはリモコンであり、運転禁止時間帯設定を入力し、制御器２４に設定された情報を伝達する。また手動の運転モードの設定において運転開始時刻と運転終了時刻の少なくとも一方を入力し、制御器２４に設定された情報を伝達する。さらに設定装置２９は、運転禁止時間帯や手動の運転の設定時に重なっているときに報知を行う、報知部も併せて保持している。

図２に設定装置２９の例を示す。図２では家庭用の発電ユニットに用いるリモコンを例として示している。このリモコンは操作を確定するスイッチ３１、設定温度を変更するスイッチ３２、操作をキャンセルするスイッチ３３、後述する第二の手動の運転モードをスタートさせるためのスイッチ３４、風呂張りの指示を出すためのスイッチ３５、各種情報を表示する画面３６から構成されている。画面３６には給湯や風呂の設定温度や貯湯タンク１０の蓄熱量、発電ユニット１の発電量を表示する。また運転禁止時間帯の設定や手動の運転モードの設定もリモコンを用いて操作する。

ここで発電ユニット１の運転モードについて説明する。発電ユニット１の運転モードは学習運転のほか、各種の手動の運転モードがある。運転モードの設定は設定装置２９で実施し、各運転モードの制御は制御器２４上で実施される。

これらの運転モードのうち、まず学習運転モードについて説明する。学習運転とは使用者の電力需要や熱需要の過去の使用実績を学習して、それを元に所定の期間先（例えば２４時間）までの電力需要と熱需要を予測する。次に予測した電力需要と熱需要を基に所定の基準が最大となる運転計画を作成する。運転計画とは所定の期間先までにおける、発電
ユニットが運転を開始する時刻と終了する時刻の組み合わせである。運転計画の作成方法としては、運転開始時刻と運転終了時刻のすべての組み合わせに対して所定の基準を演算し、最も良い運転計画を採用する方法が挙げられる。ただしこの方法は組み合わせ数が多くなり、演算時間が長くなる。このため制御器２４の性能に合わせて組み合わせ数が少なくなる方法を用いる場合がある。なお、運転禁止時間帯が設定されている場合には運転禁止時間帯に運転する運転計画は排除した上で、運転計画の選定を行う。所定の基準の例としては、省エネルギー性（一次エネルギー使用量の最小化）、環境性（ＣＯ２排出量の最小化）、経済性（ランニングコストの最小化）などが挙げられ、そのどれを用いても良い。

以上のように学習運転においては、設定された運転禁止時間帯は運転しないという前提の下で、所定の基準が最も良くなる運転計画が制御器２４により自動的に作成される。このため、手動の運転と禁止時間帯設定を組み合わせた時のように発電ユニットの運転が数分で停止してしまう、などの課題が生じることがない。

次に手動の運転モードについて説明する。第一の手動の運転モードは、運転開始と運転終了の時刻を設定する運転モードである。第一の運転モードの場合は設定された運転開始時刻に運転を開始し、設定された運転終了時刻に運転を終了する。この運転モードの場合は発電ユニット１を運転させたくない時間帯を避けて運転開始時刻と運転終了時刻をすれば良いため、禁止時間帯設定を組み合わせて使用する必要性は低い。

次に第二の手動の運転モードについて説明をする。第二の手動の運転モードは使用者が設定装置２９で操作をした時点から発電ユニット１の運転を開始し、貯湯タンク１０が満蓄になった時点で運転を終了する。第二の手動の運転モードは使用者が今すぐに運転させたい時に用いる手動の運転モードである。この運転モードに移行は、図２に示したようにリモコンに「今すぐ発電」というスイッチを設けておき、このスイッチを押したタイミングで行う。この運転モードの場合、運転終了は貯湯タンク１０が満蓄になった時点のため、運転時刻を使用者が決めることができない。このため禁止時間帯の設定を組み合わせて使用する事で、使用者が運転させたくない時間帯の運転を避けることができる。

次に第三の手動の運転モードについて説明をする。第三の手動の運転モードは使用者が運転開始時刻のみを設定する運転モードであり、後述する運転時間制限に達した時点で発電を停止する。

ここで発電ユニット１の運転時間制限について説明を行う。発電ユニット１には運転時間４万時間など固有の寿命がある一方で、１０年間など定められた期間を使用する事が望まれている。このために各月ごとに上限の運転時間を定める場合がある。使用者の電気と熱の需要は季節ごとに変化し冬期は熱需要が大きくなるため、冬期の上限運転時間は長くし、夏期は短く配分するのが通例である。

次に第三の手動の運転モードで運転終了時刻を上限運転時間にしている理由について述べる。各月ごとに上限運転時間が設定されると、設定可能な運転終了時刻は各月ごとに異なる。このため第三の手動の運転モードにおいて運転終了時刻を設定できるようにすると、月が変わったときに運転開始時刻もしくは運転終了時刻を変更する必要がある。この変更を制御器２４が自動的に行うと、使用者にとっては気づかないうちに運転時間帯の設定が変わってしまうという不都合が生じる。このため第三の手動の運転モードにおいて運転終了時刻はその日の上限発電時間に達した時点としている。

ここで図３を参照して使用者へ報知を行う際の動作について説明する。図３はリモコン操作時に使用者に対して報知を行う際の動作を示すフローチャートである。まずリモコン
の操作があった場合に手動の運転モードの設定画面への移行操作かどうかを判定する（Ｓ１０１）。手動の運転モードの設定画面へ移行する場合は、運転禁止時間帯の設定情報を報知する（Ｓ１０５）。

リモコンで報知する場合の例を図４に示す。この例では設定されている運転禁止時間帯をリモコンの画面にポップアップ表示している。またここで使用者が確定スイッチを押すと手動の運転モードの設定画面に移行する（Ｓ１０６）。こうすることで使用者は運転禁止時間帯の設定を踏まえた上で手動の運転モードの設定をする事ができるため、発電システム１００の導入効果を十分に発揮できる手動の運転モードと運転禁止時間帯の設定をすることができる。

一方、工程Ｓ１０１でＮｏの場合は、運転禁止時間帯の設定画面への移行を選択しているかどうかの判定を行う（Ｓ１０２）。ここで運転禁止時間帯への移行を選択している場合は手動の運転モードの設定情報を報知する（Ｓ１０３）。リモコンで報知する場合の例を図５に示す。この例では運転開始時刻のみが設定できる第三の手動の運転モードの場合を示している。ここで使用者が確定スイッチを押すと運転禁止時間帯の設定画面に移項する。こうすることで使用者は手動の運転モードの設定情報を踏まえた上で運転禁止時間帯の設定をすることができるため、発電システム１００の導入効果を十分に得られる手動の運転モードと運転禁止時間帯の設定をすることができる。

なお、ある時間帯において運転禁止時間帯と手動の運転モードにおける運転する時間帯が重なる設定が起こりうる。この設定は使用者が意図的せずに設定してしまう場合もある。これは例えば第三の手動の運転モードでは運転開始時刻しか設定できないため、使用者は運転終了時刻が何時なのかわからないためである。

運転禁止時間帯と手動の運転モードにおける運転する時間帯が重なった場合における発電ユニット１の運転動作は４通りの場合が考えられる。一つ目は運転禁止時間帯を優先する方法で、こうすると使用者の運転をさせたくないという意思を優先する事ができる。二つ目は手動の運転モード設定を優先する方法で、こうすると使用者の運転をさせたいという意思を優先させることができる。三つ目は運転禁止時間帯と手動の運転モード設定のうち、後に設定された補方を優先する方法で、こうすると使用者が最後に設定した方に従うため、使用者の意思を発電ユニット１の運転に反映させることができる。四つ目は使用者に選択をさせる方法である。使用者に選択をさせる場合の例を図６に示す。この例では第三の手動の運転モードにおいて、運転時間帯と運転禁止時間帯が重なっている場合にリモコンにポップアップを表示させている。ここで使用者が選択をした設定を優先して発電ユニット１の運転を行う。こうすることで三つ目の方法よりもより確実に使用者の意思を発電ユニット１の運転に反映させることができる。この方法は第三の手動の運転モードのように、使用者が発電ユニット１の運転終了時刻がわからない手動の運転モードで行うと効果的である。

（実施の形態２）
実施の形態１では運転禁止時間帯の設定や手動の運転モードの設定を行う場合に必ず報知を行っていた。この方法の場合、報知をする必要性が低い場合においても設定変更のたびに報知を行うため使用者にとって煩わしく感じられる場合がある。そのため、所定の条件を満たす場合のみ報知を行う方法としても良い。例えば、運転禁止時間帯と運転する時間帯が重なっている場合や、運転開始時刻と禁止時間帯の開始時刻との第１発電時間未満場合が挙げられる。 使用者への報知をこのようにする場合は、図３に記載のフローチャートの、工程Ｓ１０３および工程Ｓ１０５の前段において所定の条件を満たしているかどうかの判定を加える必要がある。こうすることで使用者へ報知する必要性が高い場合のみに報知を行うことで、使用者が煩わしく感じることを避けることができる。

ここで第１発電時間の設定方法について説明をする。第１発電時間は発電ユニットが起動停止時に消費するエネルギーを発電時の導入効果が上回るように設定すると良い。導入効果として一次エネルギー削減量とした場合の第１発電時間の計算方法を以下に示す。

まず発電１時間あたりの発電ユニット１の一次エネルギー削減量は以下の手順で計算をする。

発電時の燃料消費量（Ｗｈ）＝発電ユニットの発電量（Ｗｈ）÷発電ユニット電効率
発電ユニットの熱回収量（Ｗｈ）＝発電時の燃料消費量（Ｗｈ）×発電ユニットの熱回収効率
発電一時間あたりの一次エネルギー削減量（Ｗｈ）＝
発電ユニットの発電量（Ｗｈ）÷発電所効率＋発電ユニットの熱回収量（Ｗｈ）÷給湯器効率
−発電時の燃料消費量（Ｗｈ）
ここで発電ユニットの発電量は発電ユニット１の発電出力によって決まる値であり、例えば１０００Ｗｈ等の値になる。また発電ユニット１の逆潮流が許可されていない場合は、電力負荷２６に従った負荷追従運転を行う。この場合は負荷追従運転をしたときの値が発電ユニットの発電量になる。
発電ユニットの発電効率および熱回収効率は発電ユニット１に固有の値であり、例えば発電効率は０．３５、熱回収効率は０．５０といった値をとる。発電所効率は系統電力を購入した場合における、送電ロスを含めた発電所の効率であり、例えば０．３６９といった値となる。給湯器効率は発電ユニット１が供給した熱を給湯器によって供給した場合を想定しており、例えば０．７６といった値をとる。
以上で発電一時間あたりの発電ユニット１の一次エネルギー削減量を計算できる。

次に発電ユニット１の起動停止時に消費する一次エネルギーの計算方法を示す。

起動停止時の一次エネルギー消費量（Ｗｈ）＝
｛ 起動時消費電力（Ｗｈ）＋停止時消費電力（Ｗｈ） ｝ ÷ 発電所効率 ＋
起動時消費燃料（Ｗｈ）＋停止時消費燃料（Ｗｈ）
これにより第１発電時間は次の値となる。

第１発電時間（ｈ）＝
起動停止時の一次エネルギー消費量（Ｗｈ）÷発電一時間あたりの一次エネルギー削減量（Ｗｈ）
第１発電時間は例えば発電ユニット１として固体高分子型燃料電池を用いた場合は３〜５時間程度の値をとる。第１の発電時間は予め固定の値として制御器２４に記憶させておくとも良い。また発電ユニット１が負荷追従運転をする場合は発電ユニット１の発電量が電力需要により変化するため、電力需要の予測値にもとづいて、都度計算をする方法とするとより正確に第１発電時間を計算することができる。

なお、実施の形態１および２では使用者へ対して報知を行う際に運転禁止時間帯もしくは、手動の運転モードの設定変更を前回行ってから、今回行うまでの時間を考慮していなかった。設定変更を行ってからの時間経過が短い場合は、使用者が前回に設定した内容を記憶している可能性が高く、時間経過が短い場合は記憶していない可能性が高くなる。このため、設定変更を行ってからの時間経過が例えば一ヶ月以上などの場合のみに報知を行う方法としても良い。使用者への報知をこのようにする場合は、図３に記載のフローチャートの、工程Ｓ１０３および工程Ｓ１０５の前段において、使用者が前回設定変更を行ってから現時点までの時間の判定を加える必要がある。こうすることで使用者が前回設定し
た内容を忘れている可能性が高い場合のみに報知を行うことができる。

また、実施の形態１および２では設定装置の画面にポップアップ表示を行うことで使用者への報知を行っていたが、別の方法で報知を行っても良い。例えば音声で報知する方法や、ビープ音を鳴らすといった方法が挙げられる。このような報知をする場合は設定装置２９にスピーカー等をつけて音を出せる機能を持っておく必要がある。

さらに、上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明は発電ユニットとして熱電併給装置を用いた場合において有用である。

１ 発電ユニット
２ 発電部
３ インバータ
４ ポンプ
５ 冷却水配管
６ 熱交換器
７ ポンプ
８ 逆潮流防止ヒータ
９ 配管
１０ 貯湯タンク
１１ バックアップボイラ
１２ 第１温度検出器
１３ 第２温度検出器
２３ 三方弁
２４ 制御器
２５ 電力系統
２６ 電力負荷
２７ 第１電力計測器
２８ 第２電力計測器
２９ 設定装置（報知部）
１００ 発電システム

Claims (9)

1. 燃料が供給されて発電を行う発電ユニットと、
   少なくとも前記発電ユニットの起動および停止を制御する制御器と、
   を備えており、
   前記制御器は、
   前記発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定されて作成される前記発電ユニットの運転時間帯と、前記発電ユニットの運転が禁止されるように設定されている時間帯である禁止時間帯と、を記憶する記憶部と、
   前記運転時間帯および前記禁止時間帯のうちの一方の時間帯が設定される場合に他方の時間帯を前記記憶部で記憶している場合には、前記他方の時間帯を記憶している旨の報知する報知部と、
   を備えている、発電システム。
2. 前記制御器は、前記一方の時間帯と前記他方の時間帯とが重なっている場合は、前記他方の時間帯を記憶している旨の報知を前記報知部で報知させる、
   請求項１に記載の発電システム。
3. 前記制御器は、前記禁止時間帯が設定されている場合に前記運転時間帯にしたがって前記発電ユニットを制御した場合に、前記発電ユニットの発電時間が予め定められる第１発電時間未満になる場合には、発電時間が前記第１発電時間未満になる旨の報知を前記報知部に報知させる、
   請求項１又は２に記載の発電システム。
4. 前記発電ユニットは、発電時には熱を発生するように構成されており、
   前記制御器は、前記発電ユニットの起動工程または停止工程に消費する燃料の量と電力の量とのうちの少なくとも一方の量と、前記発電ユニットが発電時に発生する熱量に基づいて、前記第１発電時間を設定する、
   請求項３に記載の発電システム。
5. 前記制御器は、前記記憶部で禁止時間帯が記憶されている状態で前記発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合、前記禁止時間帯および前記少なくとも一方の時刻のうちの後に設定された情報を優先して、前記発電ユニットの起動時刻および停止時刻を決定する、
   請求項１または２に記載の発電システム。
6. 前記制御器は、前記記憶部で禁止時間帯が記憶されている状態で前記発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合、前記禁止時間帯には運転しないように前記発電ユニットを制御する、
   請求項１または２に記載の発電システム。
7. 前記制御器は、前記一方の時間帯と前記他方の時間帯とが重なっている時に報知をした場合に前記運転時間帯と前記禁止時間帯のどちらの設定を優先するかを選択するための操作部を有している、
   請求項２に記載の発電システム。
8. 前記制御器は、前記運転時間帯および前記禁止時間帯のうちの一方の時間帯を設定した時点から第１期間以上経過した後に、前記他方の時間帯を設定する場合に前記報知部で前記他方の時間帯を記憶している旨の報知を行う、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の発電システム。
9. 燃料が供給されて発電を行う発電ユニットと、
   少なくとも前記発電ユニットの起動および停止を制御する制御器と、
   を備えている発電システムの運転方法であって、
   前記発電ユニットが運転を行わない禁止時間帯を禁止時間帯記憶部に記憶させる第１ステップと、
   前記発電ユニットの起動時刻および停止時刻のうちの少なくとも一方の時刻が設定された場合に前記発電ユニットを運転する時間帯を算出し、運転時間帯記憶部に記憶させる第２ステップと、
   前記禁止時間帯および前記運転時間帯のうちの一方の時間帯が設定される場合に前記他方の時間帯を前記記憶部で記憶している場合には、前記他方の時間帯を記憶している旨の報知する第３ステップと、
   を備えている発電システムの運転方法。

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