JP2016205794A

JP2016205794A - 双方向熱融通システム及び熱融通取引方法

Info

Publication number: JP2016205794A
Application number: JP2015100469A
Authority: JP
Inventors: 猛永井; Takeshi Nagai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-12-08

Abstract

【課題】高効率熱源や再生可能エネルギー、未利用エネルギーを複数建物の建物同士で高稼働な利用を可能とする双方向熱融通システムと熱融通取引方法を提供する。【解決手段】双方向熱融通熱融通システムは各需給場所のピーク負荷の１０％程度が熱融通可能な細い配管と、熱媒搬送・熱計量・熱交換を行う熱融通配管接続装置から構成される。熱融通配管接続装置は、一例として、需給場所Ａが高効率熱源を保有し、定格稼働させた際に余剰熱が発生する場合、需給場所Ｂにのみ熱融通する事を可能とする（需給場所Ｃ、Ｄは熱融通を行わない）。その組合せは、熱融通接続装置間で適切な熱媒制御する事で任意の組合せが可能である。なお、熱融通受入のみでは不足する場合には自己熱源を使って補完する。熱融通取引方法は、各需給場所の需要予測を行い、同予測をもとに各熱源の最適運転計画を作成・提案する。各需給場所は意思決定を行い、熱融通条件を登録、相対で熱融通条件を決定し、同条件を熱融通接続装置に制御指令情報として登録する。【選択図】図３

Description

本発明は、異なる需給場所同士の双方向熱融通システム及び熱融通取引方法に関するものである。

従来から、地域熱供給システムでは、複数の異なる需要に対して、集約された熱供給プラントを高稼働に利用する事による省エネルギー運用と共に、清掃工場廃熱や河川水等の未利用エネルギーを活用する事が行われてきており、熱の面的利用の有効性は確認されている。

電力システムにおいては、太陽光発電装置を保有する需要場所が電力の使用者であり、発電者にもなって系統側に売電するモデルは実行されている。

特開２０１４−１０２０２５

しかしながら、熱供給事業法に基づく地域熱供給事業は「供給安定（需要家保護のための供給熱量や温度等の供給条件を保証）」が前提であるため、各種廃熱の「熱エネルギー」を使い尽くすまでには至っておらず、又需要側が満足する「暖かさ」や「涼しさ」、「使い易さ」等のエネルギーサービス量が把握できていないため、エネルギーを過剰に供給している可能性がある。

熱供給事業は需要場所の総熱負荷に対する供給を可能とする設備（プラント及び熱供給配管）を設置するため、定格に対して稼働率が低い場合、配管でエネルギーロス（放熱ロスと搬送動力）が発生すると共に、敷設コスト等の初期負担が大きい。

需要場所の建物の建築タイミングがまちまちな場合、一体的な熱利用を実現する事が困難。

需要場所は効率的な熱利用の手段は、供給されるエネルギーを効率的に利用する方法しか選択肢がない。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用する。
本発明では、複数の建物間の熱需要の１０％程度の熱負荷合計が年間熱総負荷合計の４０％超になる事から、熱融通量を各需要場所のピーク負荷の１０％程度とする。また、熱融通配管口径を最小化する事により、熱ロスの回避やコスト削減が図れる。

本発明によれば、熱融通配管に接続する熱融通配管接続装置は、熱融通する熱媒の品質（温度や熱量等）の変動をある程度許容する条件に合せて、適切な搬送動力を選択、熱媒搬送・熱計量・熱交換を行う。結果、従来利用されていなかった温度域の熱が利用可能となる。また、供給される熱媒が需給場所の要求する条件を満たさなかった場合には自己熱源を使って補完する。

各需要場所に個別の熱源システムが配置されている事から、新築・既築によらず、双方向熱融通を実施する意思決定がされる毎に配管を敷設、熱融通接続装置と各需給場所を接続する事で熱融通は可能となる。

各需給場所の需要予測を行い、同予測値を活用し、最適運転計画を作成、需給場所に通知する。同情報を参考に需給場所が熱融通（熱の売り買い）の意思を決定し、需給者間で熱融通取引契約を締結し、同情報に基づいて熱融通接続装置に制御指令を発信する事で、熱融通に関し需給場所が主体的に熱融通に参加し、熱を選択する事が可能となる。

本来、空調・給湯に使う「熱エネルギー」の品質は、それほど厳密に保たれる必要性はなく、また、利用温度以上の高温を必要としない。この様な背景から、「熱エネルギー」の品質の変動を踏まえた、簡便な熱融通システムの構築は可能である。本発明は、適切な搬送動力の選択と熱融通配管の口径を最小化する事を可能とする事で、省エネルギー性の確保と投入コストを少なくする事が可能である。

「熱エネルギー」について、需給場所は従来の一方向からの供給・受入ではなく、選択する事を可能とする事で、自家消費分を少なくして、熱を供給する場合は供給量を多く、受入する場合は受入量を少なくする、所謂、需給場所が省エネルギー行動を選択する事が可能となる。

双方向熱融通システムの概念モデルを示した図である。地域冷暖房におけるデュレーションカーブを示した図である。配管口径とエネルギーロス（熱ロス（配管放熱ロス）＋搬送動力）の関係を示した図である。熱融通取引方法のイメージを示した図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る双方向熱融通システム及び熱融通取引方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は地域冷暖房のデュレーションカーブである。複数の建物を対象に熱供給を行っているため、年間を通じて熱需要は存在するが、ピーク負荷時間は短く、ピーク負荷の１０％程度の負荷合計が年間総熱負荷の４０％を超えており、同負荷部分を省エネルギー・低炭素な熱を利用する事は、環境負荷低減に大きな効果がある。

図２は配管口径別に、熱ロス（配管放熱ロス）と搬送動力を合せたエネルギーロスを計算した結果を示した図である。但し、本図は温度差１０℃の場合に流量を０．４〜３．０ｍ３／分に変化させた場合の例を示している。結果、配管口径２００Ａ以上は配管表面積が大きくなる事から、配管放熱ロスが支配的になり、２００以下は熱媒搬送時の圧損による影響割合が大きく搬送動力を必要とする。

図３は双方向熱融通システムの概念モデルを概念的に示したものである。図１に示すように、熱の供給・受入が行われる複数の需給場所が存在しており（図中はモデル的にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの需給場所を例示した）、夫々、熱融通配管接続装置を介して、熱融通配管と接続している。例えば、需給場所Ａが高効率な熱源を保有し、定格稼働させた際に自家消費後、余剰熱が発生する場合、需給場所Ｂにのみ熱融通する事を可能とする（需給場所Ｃ、Ｄは熱融通を受入しない）。その組合せは、熱融通接続装置間適切な熱媒制御する事で任意の組合せが可能である。なお、熱を受入れする需給場所は、熱融通のみでは希望する熱負荷対応ができない場合や熱融通が許容範囲内で変動する場合には、自己熱源を使って補完するため、熱供給側は熱融通条件の保証は行わない。

図４は熱融通取引のイメージを示す。各需給場所の需要予測を行うと共に、各需要場所の熱源システムの仕様等の運転データを使って、需要予測に対応した最適な熱源運転計画を立案し、需給場所に提案する。各需給場所は、提案された最適運転計画の情報を参考にして、熱融通（熱の売買）の意思決定を行い、希望取引量、同価格、時間等の条件を事業者サーバーに通知、熱融通に参加する全需給場所の売買注文を統括して、熱融通接続装置に制御指令値を通知する。熱融通接続装置はサーバーからの制御指令値を受けて、熱融通接続装置は自律制御する。

Claims

考案した双方向熱融通システムは、中央熱源方式を保有する複数の需給場所の熱源定格の１０％程度の熱媒が流通可能な細い配管と、同配管と熱源の接続部分に設置する熱媒搬送と熱量計量、熱交換を行う熱融通相互接続装置から構成される。又、熱の供給のみを行う地域内に賦存する再生可能エネルギーや未利用エネルギー由来の各熱源も対象とする。なお、熱の供給側には供給条件の保証を求めず、熱媒の品質変動をある程度許容して熱受入条件に不足する場合には受入側が自己熱源を使って補完し融通する熱を利用する。
考案した熱融通取引方法は、各需給場所の需要予測と同予測に基づく各熱源の最適運転計画を作成、同計画に基づき各需給場所同士が熱融通取引条件を決定し、熱計量を経て熱融通料金の授受を行う。