JP2017129323A - Co-generation system - Google Patents

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早川 秀樹
Hideki Hayakawa
秀樹 早川
田中 雅士
Masashi Tanaka
雅士 田中
幸嗣 桝本
Yukitsugu Masumoto
幸嗣 桝本
浩樹 橋野
Hiroki Hashino
浩樹 橋野
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a co-generation system that enhances a utilization rate of an electrothermal cogeneration device with high efficiency to increase an energy conservation amount, furthermore, to properly conduct demand response by a simple control configuration.SOLUTION: In the co-generation system, operation control means 5B for controlling operation of the electrothermal cogeneration device controls a power generation amount of the electrothermal cogeneration device at the current time up to a rated power generation amount of the electrothermal cogeneration device, as an upper limit, in a demand response time zone, while up to an upper limit value of a controlling electric power generation amount, as an upper limit, in a time zone other than a demand response time zone.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と貯湯タンクを備えた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 including a combined heat and power supply device that generates electric power and heat and a hot water storage tank.

このようなコジェネレーションシステムは、オンサイトで電力と熱との供給が可能であるため、現今の省エネルギー化の社会的要請によく合致したものである。
熱電併給装置と貯湯タンクを備えたコジェネレーションシステムの一例としては、今日、各家庭に普及しつつある、燃料電池やエンジン駆動式発電機等の熱電併給装置を備える家庭用コジェネレーションシステムを挙げることができる。このシステムでは、熱電併給装置により発電される電力を各家庭で消費し、さらに、その排熱で、各家庭の熱需要(例えば、給湯負荷や暖房負荷)を賄うことになる。
Such a cogeneration system can supply electric power and heat on-site, and thus well meets the current social demand for energy saving.
As an example of a cogeneration system equipped with a combined heat and power supply device and a hot water storage tank, there is a household cogeneration system equipped with a combined heat and power supply device such as a fuel cell or an engine-driven generator that is becoming popular in today's homes. Can do. In this system, the electric power generated by the combined heat and power supply device is consumed in each household, and the exhaust heat further covers the heat demand of each household (for example, a hot water supply load or a heating load).

この種のコジェネレーションシステムの従来例として、熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段が、電力需要(電力負荷)の変動に合わせて発電量を調節する電主運転形態で熱電併給装置を運転し、そして、熱電併給装置の運転に伴って発生する排熱を、湯として貯湯タンクに蓄えておき、給湯が必要な場合に、貯湯タンクから給湯するように構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional example of this type of cogeneration system, the operation control means that controls the operation of the combined heat and power unit operates the combined heat and power unit in a main operation mode that adjusts the amount of power generated according to fluctuations in power demand (electric power load). In addition, there is one configured to store the exhaust heat generated with the operation of the combined heat and power supply device as hot water in a hot water storage tank and supply hot water from the hot water storage tank when hot water is required (for example, Patent Document 1).

即ち、例えば、燃料電池やエンジン駆動式発電機は、所謂、部分負荷運転が可能なため、電力負荷が定格出力(実質的な最大出力)より低い状況では、電力負荷に見合った発電量の発電を行い、そして、電力負荷が定格出力を超える状況では、定格出力での運転を行う。
この発電状況を貯湯タンクに蓄えられる湯量から見ると、部分負荷の状況では、順次、湯量が負荷に見合って増加するが、電力負荷が定格負荷を超えた段階で、湯量は最大増加量で増加することとなる。
That is, for example, fuel cells and engine-driven generators are capable of so-called partial load operation. Therefore, when the power load is lower than the rated output (substantially maximum output), the amount of power generation corresponding to the power load is generated. In a situation where the power load exceeds the rated output, operation at the rated output is performed.
Looking at the power generation status from the amount of hot water stored in the hot water storage tank, in the partial load situation, the hot water volume increases in proportion to the load, but when the power load exceeds the rated load, the hot water volume increases at the maximum increase. Will be.

特許文献1には記載されていないが、システムの運転形態としては、一般に、上述の電主形態で運転しながら、貯湯タンクの貯湯量が設定上限量(満タン)になると、熱電併給装置の運転を停止する形態が採られることになる(例えば、特許文献2(段落〔0003〕参照)。そして、貯湯タンクの貯湯量が所定量(例えば、設定上限量の30%程度)以下に低下した状態で、熱電併給装置を再度運転する形態が採られることになる。   Although not described in Patent Document 1, as a system operation mode, in general, when the hot water storage amount of the hot water storage tank reaches a set upper limit amount (full tank) while operating in the above-described main power configuration, The operation is stopped (for example, see Patent Document 2 (see paragraph [0003]), and the amount of hot water stored in the hot water storage tank is reduced below a predetermined amount (for example, about 30% of the set upper limit amount). In this state, a form in which the cogeneration apparatus is operated again is adopted.

また、別の従来例として、過去の数週間分の電力需要(電力負荷)や熱需要(熱負荷)を記憶しておき、実際の運転日とそれに続く2日分の熱需要や電力需要を、記憶した電力需要及び熱需要に基づいて予測し、予測した電力需要及び熱需要に基づいて、熱電併給装置の運転形態として、省エネ性や経済性等のメリットを最も高く得られる運転形態を求めて、求めた運転形態で運転日の運転を行う技術を、出願人は提案している(例えば、特許文献3参照)。   As another conventional example, the power demand (power load) and heat demand (heat load) for the past several weeks are stored, and the heat demand and power demand for the actual operation day and the following two days are stored. , Based on the stored power demand and heat demand, and based on the predicted power demand and heat demand, as the operation mode of the combined heat and power unit, an operation mode that can obtain the highest merit such as energy saving and economic efficiency is sought. Thus, the applicant has proposed a technique for performing operation on the operation day in the obtained operation mode (see, for example, Patent Document 3).

最も高いメリットが得られる運転形態は、運転日の電力負荷に追従する負荷追従型の連続運転形態、運転日の一部の時間帯において運転日の電力負荷よりも小さな発電量で運転する抑制連続運転形態、運転日の一部の時間帯において運転日の電力負荷よりも大きな発電量で運転する強制連続運転形態、運転日の一部の時間帯において運転を停止しかつ残りの時間帯において運転日の電力負荷に追従する断続運転形態、運転日の一部の時間帯において運転を停止しかつ残りの時間帯において運転日の電力負荷よりも小さな発電量で運転する抑制断続運転形態、及び、運転日の一部の時間帯において運転を停止しかつ残りの時間帯において運転日の電力負荷よりも大きな発電量で運転する強制断続運転形態等、複数種の運転形態のうちから、選択されることになる。   The driving mode that provides the highest merit is the load-following continuous driving mode that follows the power load on the operating day, and the continuous suppression mode that operates with a smaller amount of power generation than the power load on the operating day in some time zones on the operating day. Operation mode, forced continuous operation mode that operates with a larger amount of power generation than the power load on the operation day in a part of the operation day, operation stopped in a part of the operation day, and operation in the remaining time period Intermittent operation mode that follows the power load of the day, suppressed intermittent operation mode that stops operation in a part of the time zone of the operation day and operates with a power generation amount smaller than the power load of the operation day in the remaining time zone, and Select from multiple types of operation modes such as forced intermittent operation mode that stops operation in some time zone on the operating day and operates with power generation amount larger than the power load on the operating day in the remaining time zone Is will be.

ちなみに、例えば、抑制連続運転形態においては、運転日の電力負荷よりも小さな発電量で運転する時間帯を、開始する時刻と終了する時刻を変化させながら一日のうちの最適な時間帯に設定することになる等、複数種の運転形態のうちで、開始する時刻と終了する時刻を変化させながら、一日のうちの各時間帯に最適な運転形態を設定することになる。   By the way, for example, in the suppression continuous operation mode, the time zone for operation with a power generation amount smaller than the power load on the operation day is set to the optimal time zone of the day while changing the start time and the end time. The optimum driving mode is set for each time zone of the day while changing the starting time and the ending time among a plurality of types of driving modes.

特開2001−258293号公報JP 2001-258293 A 特開2004−263942号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-263942 特開2008−185317号公報JP 2008-185317 A

特許文献1のコジェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の運転を電主運転とし、貯湯タンクの貯湯量が設定上限量(満タン)になった段階で熱電併給装置の運転を停止し、貯湯量が所定量以下になった段階で運転を再開する運転形態で運転することになる。当該運転形態にあっては、熱電併給装置が、電力需要(電力負荷)に追従する形態で運転されるため、電力需要(電力負荷)が小さくなる傾向にある正午近傍や夜間の時間帯において、熱電併給装置を効率の低い部分負荷で運転することが多くなり、十分な省エネ効果を奏しているとはいえない場合があった。   In the cogeneration system of Patent Document 1, the operation of the combined heat and power unit is set as the main operation, and the operation of the combined heat and power unit is stopped when the amount of hot water stored in the hot water storage tank reaches the set upper limit (full tank). Driving is performed in a driving mode in which the driving is restarted when the value becomes equal to or less than the predetermined amount. In the operation mode, since the cogeneration device is operated in a form that follows the power demand (power load), the power demand (power load) is near noon or in the time zone at night when the power demand (power load) tends to be small. In many cases, the combined heat and power unit is operated with a partial load with low efficiency, and it cannot be said that sufficient energy-saving effects are achieved.

また、特許文献3に開示の技術は、複数種の運転形態の夫々について、省エネ性や経済性等を評価して、得られるメリットが高い運転形態を選択するものであるから、運転形態を決定するために多量の演算を行う必要があること等に起因して、制御構成が複雑になるものであり、また、過去の電力需要や熱需要に基づいて、運転日において運転する時間帯や発電量を定めるものであるため、運転日の電力需要や熱需要が、過去の電力需要や熱需要(換言すれば、過去の電力需要や熱需要に基づいて予測される電力需要や熱需要)に対して大きく異なった場合には、運転日の電力需要や熱需要に適切に対応できるとはいえないものであった。   Moreover, since the technique disclosed in Patent Document 3 evaluates energy saving performance, economic efficiency, and the like for each of a plurality of types of driving modes, and selects a driving mode having a high merit, so the driving mode is determined. The control configuration becomes complicated due to the necessity of performing a large amount of computations in order to perform the operation, and the time zone and power generation that are operated on the operation day based on the past power demand and heat demand. Since the amount of electricity is determined, the power demand and heat demand on the operating day are changed to the past power demand and heat demand (in other words, the power demand and heat demand predicted based on the past power demand and heat demand). On the other hand, if it is significantly different, it cannot be said that it can appropriately respond to the power demand and heat demand on the operating day.

また、昨今、インセンティブや電気料金に基づく消費電力ピーク抑制要請に対し、需要家側が供給家側の供給電力ピーク(供給家側の供給範囲にある総需要者の総消費電力量の最大値)を抑制するように時間帯毎の電力消費量を変化させる需要対応、即ち、デマンドレスポンスについて、様々な電力供給事業者が実証事業に取り組んでいる。
しかしながら、比較的簡素な制御構成で、貯湯タンクの貯湯状態を好適な状態に維持しながら、消費電力を熱電併給装置の発電量にてカバーする電力カバー率の増大化を図ると共に、デマンドレスポンスを適切に行い得るコジェネレーションシステムは、これまで知られていなかった。
Also, in recent years, in response to demands for suppressing power consumption peaks based on incentives and electricity charges, the customer side sets the supply power peak on the supplier side (the maximum value of the total power consumption of the total consumers in the supply range on the supplier side). Various power supply companies are working on demonstration projects for demand response, that is, demand response, in which power consumption is changed for each time period so as to suppress.
However, with a relatively simple control configuration, while maintaining the hot water storage state of the hot water storage tank in a suitable state, the power coverage ratio that covers the power consumption with the power generation amount of the combined heat and power supply device is increased, and the demand response is increased. There has been no known cogeneration system that can be performed properly.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡素な制御構成によって、貯湯タンクの貯湯状態を好適な状態に維持しながら、消費電力を熱電併給装置の発電量にてカバーする電力カバー率の増大化を図ることができ、且つ運転日の電力需要や熱需要が、予測される電力需要や熱需要から異なった場合にも、適切に対応して、効率の高い熱電併給装置の利用率を高めることで省エネ量を高め、更には、デマンドレスポンスを適切に行い得るコジェネレーションシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to maintain the hot water storage state of the hot water storage tank in a suitable state with a simple control configuration, and to reduce the power consumption by the amount of power generated by the combined heat and power supply device. The power coverage ratio can be increased, and even when the power demand and heat demand on the operating day differ from the predicted power demand and heat demand, it is possible to respond appropriately and efficiently. It is to provide a cogeneration system capable of increasing the energy saving amount by increasing the utilization rate of the co-feeding device and further appropriately performing demand response.

上記目的を達成するためのコジェネレーションシステムは、
電力と熱を発生する熱電併給装置と貯湯タンクを備えたコジェネレーションシステムであって、その特徴構成は、
将来の評価対象期間を時間経過に伴って繰り返し設定する評価対象期間設定部と、
前記評価対象期間内の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とを予測する需要予測部と、
前記評価対象期間内で、デマンドレスポンス時間帯を設定するデマンドレスポンス時間帯設定部と、
前記熱電併給装置の発電量の上限値を仮設定する発電量上限値仮設定部と、
予測された電力需要と仮設定する発電量上限値から、前記熱電併給装置の対象時間帯毎の予測排熱量を求める排熱量予測部と、
前記貯湯タンクの現在貯湯量と予測された熱需要と予測排熱量から、対象時間帯毎の前記貯湯タンクの予測貯湯量を求める貯湯量予測部と、
前記発電量上限値仮設定部、前記排熱量予測部及び前記貯湯量予測部を働かせて、予測される予測貯湯量が、前記貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された前記最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行う制御用発電量上限値設定部とを備え、
前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段が、デマンドレスポンス時間帯は前記熱電併給装置の定格発電量を上限として、デマンドレスポンス時間帯以外は前記制御用発電量上限値を上限として前記熱電併給装置の現時刻の発電量を制御する点にある。
The cogeneration system to achieve the above objective is
It is a cogeneration system equipped with a heat and power cogeneration device that generates electric power and heat and a hot water storage tank, and its characteristic configuration is
An evaluation target period setting unit that repeatedly sets a future evaluation target period over time,
A demand prediction unit that predicts power demand and heat demand for each target time period within the evaluation target period;
A demand response time zone setting unit for setting a demand response time zone within the evaluation target period;
A power generation amount upper limit provisional setting unit for temporarily setting an upper limit value of the power generation amount of the cogeneration device;
From the predicted electric power demand and the power generation amount upper limit value that is temporarily set, an exhaust heat amount prediction unit that obtains an estimated exhaust heat amount for each target time zone of the cogeneration device,
A hot water storage amount prediction unit for obtaining a predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each target time zone from a current hot water storage amount of the hot water storage tank and a predicted heat demand and an estimated waste heat amount;
The maximum power generation that satisfies the condition that the predicted hot water storage amount is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water tank by operating the power generation amount upper limit temporary setting unit, the exhaust heat amount prediction unit, and the hot water storage amount prediction unit. A power generation amount upper limit setting unit for control that repeatedly searches the amount upper limit value and sets the searched maximum power generation amount upper limit value as a control power generation amount upper limit value as time elapses,
The operation control means for controlling the operation of the combined heat and power supply unit is configured to use the combined heat and power supply with the rated power generation amount of the combined heat and power supply unit as an upper limit during a demand response time period and with the upper limit value of the power generation amount for control other than the demand response time period as an upper limit. The point is to control the power generation amount of the device at the current time.

即ち、評価対象期間設定部によって将来の評価対象期間が時間経過に伴って繰り返し設定されると、その設定に応じて、評価対象期間内の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とが、需要予測部にて予測されることになる。
尚、本願において、単に、「電力需要」及び「熱需要」という場合は、本願に係るコジェネレーションシステムを備えた需要家側での「電力需要」及び「熱需要」を意味するものとする。
In other words, when the evaluation target period setting unit repeatedly sets the future evaluation target period as time elapses, the power demand and heat demand for each target time zone within the evaluation target period are determined according to the setting. It is predicted by the prediction unit.
In the present application, the terms “electric power demand” and “heat demand” simply mean “electric power demand” and “heat demand” on the customer side equipped with the cogeneration system according to the present application.

そして、制御用発電量上限値設定部が、発電量上限値仮設定部、排熱量予測部及び貯湯量予測部を働かせて、予測される予測貯湯量が、貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行うことになる。   Then, the control power generation amount upper limit setting unit operates the power generation amount upper limit temporary setting unit, the exhaust heat amount prediction unit, and the hot water storage amount prediction unit, and the predicted hot water storage amount is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank. Searching for the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the above conditions and setting the found maximum power generation amount upper limit value as the control power generation amount upper limit value is repeated as time passes.

説明を加えると、発電量上限値仮設定部にて、熱電併給装置の発電量の上限値を、熱電併給装置の発電量の調節範囲内で仮設定すると、需要予測部にて予測された電力需要と仮設定された発電量上限値に基づいて、熱電併給装置の対象時間帯毎の予測排熱量が、排熱量予測部にて求められる。
そして、貯湯量予測部が、貯湯タンクの現在貯湯量、需要予測部にて予測された熱需要、及び、排熱量予測部にて求められた予測排熱量に基づいて、評価対象期間における対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量を求めることになり、求めた対象時間帯毎の予測貯湯量の全てが、貯湯タンクの設定最大貯湯量未満であるか否かが判別されることになる。
In addition, when the upper limit value of the power generation amount of the combined heat and power unit is temporarily set within the adjustment range of the power generation amount of the combined heat and power unit, the power predicted by the demand prediction unit Based on the demand and the power generation amount upper limit value temporarily set, a predicted exhaust heat amount for each target time zone of the combined heat and power supply apparatus is obtained by the exhaust heat amount prediction unit.
Then, the hot water storage amount prediction unit determines the target time in the evaluation target period based on the current hot water storage amount of the hot water storage tank, the heat demand predicted by the demand prediction unit, and the predicted exhaust heat amount obtained by the exhaust heat amount prediction unit. The predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each belt is obtained, and it is determined whether or not all of the calculated predicted hot water storage amounts for each target time zone are less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank.

つまり、貯湯タンクの現在貯湯量を加味しながら、評価対象期間における対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量を求めて、求めた対象時間帯毎の予測貯湯量の全てが、貯湯タンクの設定最大貯湯量未満であるか否かが判別されることになる。   In other words, while taking into account the current hot water storage capacity of the hot water storage tank, the predicted hot water storage capacity of the hot water storage tank for each target time period in the evaluation target period is obtained, and all the calculated predicted hot water storage capacity for each target time period is set in the hot water storage tank. It is determined whether or not it is less than the maximum hot water storage amount.

このように、評価対象期間における対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量を求めて、求めた対象時間帯毎の予測貯湯量の全てが、貯湯タンクの設定最大貯湯量未満であるか否かを判別することを、熱電併給装置の発電量の調節範囲内で変更しながら仮設定される発電量上限値の夫々について行い、仮設定する発電量上限値のうちで、予測される予測貯湯量が貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足しながら最大となる発電量上限値を探索し、その探索した最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することになる。   In this way, the predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each target time zone in the evaluation target period is obtained, and whether or not all of the calculated predicted hot water storage amount for each target time zone is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank. Is determined for each of the power generation amount upper limit values temporarily set while changing within the adjustment range of the power generation amount of the combined heat and power device, and the predicted hot water storage amount predicted among the power generation amount upper limit values to be temporarily set Is searched for the maximum power generation amount upper limit value while satisfying the condition that the hot water storage tank is less than the set maximum hot water storage amount, and the searched maximum power generation amount upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value.

以上の如く、本発明にあっては、熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段は、デマンドレスポンス時間帯以外は制御用発電量上限値を上限として熱電併給装置の現時刻の発電量を制御することとなる。
更に、本発明にあっては、デマンドレスポンスを適切に実行するべく、デマンドレスポンス時間帯設定部が、上述した評価対象期間内で、デマンドレスポンスを実行する時間帯を設定する。ここで、デマンドレスポンス時間帯とは、例えば、電力供給事業者等の電力の供給家側の供給電力ピークを抑制するべく、供給電力量が最大となる時間帯として電力供給事業者等が設定するものであるとする。
そして、熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段は、デマンドレスポンス時間帯は熱電併給装置の定格発電量を上限として熱電併給装置の現時刻の発電量を制御することとなる。
As described above, in the present invention, the operation control means for controlling the operation of the cogeneration device controls the power generation amount at the current time of the cogeneration device with the upper limit value of the power generation amount for control other than the demand response time period as the upper limit. Will be.
Furthermore, in the present invention, in order to appropriately execute the demand response, the demand response time zone setting unit sets a time zone in which the demand response is executed within the evaluation target period described above. Here, the demand response time zone is, for example, set by the power supply company or the like as a time zone in which the amount of supplied power is maximum in order to suppress the supply power peak on the power supplier side of the power supply company or the like. Suppose it is a thing.
The operation control means for controlling the operation of the cogeneration device controls the power generation amount at the current time of the cogeneration device with the rated power generation amount of the cogeneration device as the upper limit in the demand response time zone.

尚、排熱量予測部は、予測された電力需要と仮設定する発電量上限値から、熱電併給装置の対象時間帯毎の予測排熱量を求めるのであるが、本発明にあっては、デマンドレスポンス時間帯を設定するため、排熱量予測部は、デマンドレスポンス時間帯にあっては、熱電併給装置が定格発電量を上限として運転するものとして予測排熱量を求めるものとする。   Note that the exhaust heat amount prediction unit obtains the predicted exhaust heat amount for each target time zone of the combined heat and power supply device from the predicted power demand and the power generation amount upper limit value that is provisionally set. In order to set the time zone, the exhaust heat amount prediction unit obtains the predicted exhaust heat amount assuming that the combined heat and power device operates with the rated power generation amount as the upper limit in the demand response time zone.

以上の通り、本発明のコジェネレーションシステムによれば、将来の評価対象期間を設定しながら、設定された評価対象期間を対象として、予測貯湯量が貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足しながら最大となる発電量上限値を探索して、その探索した最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定するものであるから、将来において貯湯タンクの貯湯量が設定最大貯湯量を超えることを回避でき、更には、効率の高い熱電併給装置の利用率を高めることで省エネ量を高めた状態で、熱電併給装置を運転できることになる。   As described above, according to the cogeneration system of the present invention, while setting the future evaluation target period, the condition that the predicted hot water storage amount is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank is set for the set evaluation target period. Since the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the maximum is searched and the found maximum power generation amount upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value, the hot water storage capacity of the hot water storage tank will be set to the maximum hot water storage capacity in the future. Exceeding the amount can be avoided, and further, the combined heat and power device can be operated in a state where the energy saving amount is increased by increasing the utilization rate of the highly efficient combined heat and power device.

このように、将来において貯湯タンクの貯湯量が設定最大貯湯量を超えることを回避できる発電量にて熱電併給装置を運転できるから、貯湯タンクの貯湯量が設定最大貯湯量を超えることを回避して、熱電併給装置の運転が停止することを回避できるため、貯湯タンクの貯湯状態を好適な状態に維持しながら、消費電力を熱電併給装置の発電量にてカバーする電力カバー率を増大化できるのである。   In this way, the combined heat and power unit can be operated with a power generation amount that can prevent the hot water storage amount of the hot water storage tank from exceeding the set maximum hot water storage amount in the future, so that the hot water storage amount of the hot water storage tank does not exceed the set maximum hot water storage amount. Therefore, it is possible to avoid stopping the operation of the combined heat and power supply device, so that it is possible to increase the power coverage ratio that covers the power consumption with the power generation amount of the combined heat and power supply device while maintaining the hot water storage state of the hot water storage tank in a suitable state. It is.

しかも、将来の評価対象期間を、時間経過に伴って繰り返し設定するようにし、また、予測貯湯量が貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足しながら最大となる発電量上限値を探索して、その探索した最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行うようにするものであるから、運転日の電力需要や熱需要が、予測される電力需要や熱需要と異なった場合にも、その運転日の電力需要に応じた排熱量や熱需要から現在貯湯量が更新されるため、適切な制御用発電量上限値を設定することができるものとなる。   In addition, the period to be evaluated in the future is repeatedly set as time passes, and the maximum power generation amount that satisfies the condition that the predicted hot water storage amount is less than the maximum hot water storage amount set for the hot water storage tank is searched. Then, since the searched maximum power generation amount upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value repeatedly with time, the power demand and heat demand on the operation day are Even if it differs from the predicted power demand and heat demand, the current hot water storage amount is updated from the exhaust heat amount and heat demand according to the power demand on the operating day, so set an appropriate upper limit value for power generation for control Will be able to.

さらに、制御用発電量上限値として設定する最大となる発電量上限値を探索するために、仮設定された発電量上限値に応じて、対象時間帯毎の予測排熱量や対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量を求めることになるものの、予測された電力需要と仮設定する発電量上限値から、熱電併給装置の対象時間帯毎の予測排熱量を求めるための演算量や、貯湯タンクの現在貯湯量と予測された熱需要と予測排熱量から、対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量を求めるための演算量は、従来の複数種の運転形態からメリットの大きな運転形態を選択するための演算量と比べると、はるかに少ないものであるから、制御構成の簡素化を図ることができるのである。   Further, in order to search for the maximum power generation amount upper limit value set as the control power generation amount upper limit value, according to the temporarily set power generation amount upper limit value, the predicted exhaust heat amount for each target time zone and each target time zone Although the predicted hot water storage amount of the hot water storage tank is calculated, the amount of calculation for determining the predicted exhaust heat amount for each target time zone of the combined heat and power unit from the predicted power demand and the power generation amount upper limit value temporarily set, and the hot water storage tank For the amount of calculation for obtaining the predicted hot water storage capacity of the hot water storage tank for each target time zone from the current hot water storage amount, predicted heat demand, and predicted exhaust heat amount, select an operation mode with a large merit from the conventional multiple operation modes Compared with the amount of calculation to do this, it is much less, so the control configuration can be simplified.

要するに、本発明のコジェネレーションシステムによれば、簡素な制御構成によって、貯湯タンクの貯湯状態を好適な状態に維持しながら、消費電力を熱電併給装置の発電量にてカバーする電力カバー率の増大化を図ることができ、且つ運転日の電力需要や熱需要が、予測される電力需要や熱需要から異なった場合にも、適切に対応して、効率の高い熱電併給装置の利用率を高めることで省エネ量を高め、更には、デマンドレスポンスを適切に行い得るコジェネレーションシステムを提供できる。   In short, according to the cogeneration system of the present invention, with a simple control configuration, while maintaining the hot water storage state of the hot water storage tank in a suitable state, the power coverage ratio that covers the power consumption with the power generation amount of the combined heat and power supply device is increased. In addition, even when the power demand and heat demand on the operating day differ from the predicted power demand and heat demand, the utilization rate of the high-efficiency combined heat and power supply device will be increased appropriately. Therefore, it is possible to provide a cogeneration system that can increase the energy saving amount and can appropriately perform demand response.

コジェネレーションシステムの更なる特徴構成は、
前記排熱量予測部が、デマンドレスポンス時間帯は、前記熱電併給装置の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、前記電力需要が前記発電量上限値未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記発電量上限値以上の場合は前記発電量上限値の電力を発電する運転形態で、前記予測排熱量を予測するように構成されている点にある。
Further features of the cogeneration system
The exhaust heat quantity prediction unit is an operation mode for generating the rated power generation amount of the combined heat and power device during the demand response time zone, and the power demand is less than the power generation amount upper limit value except for the demand response time zone. A point that is configured to predict the predicted exhaust heat amount in an operation mode of generating electric power that satisfies demand and generating electric power of the upper limit of power generation amount when the power demand is equal to or higher than the upper limit of power generation amount. It is in.

即ち、排熱量予測部が、予測排熱量を予測する際に、デマンドレスポンス時間帯には、熱電併給装置の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量を予測する。
特に、上述の如く、デマンドレスポンス時間帯において、熱電併給装置の定格発電量を発電する運転形態で運転することにより、電力供給事業者におけるピークカットに良好に貢献しながらも、それに伴うインセンティブや電気料金に基づくメリットを需要家が良好に享受できることとなる。
尚、上述の制御を実行する場合、デマンドレスポンス時間帯において、電力需要が定格発電量を下回る場合があるが、デマンドレスポンス時間帯には、商用電力系統において電力の需要が高いことから、逆潮可能となることが想定され、電力需要を上回る電力量については、逆潮することで、逆潮分の経済的メリットも享受できることとなる。
That is, when the exhaust heat amount prediction unit predicts the predicted exhaust heat amount, the demand response time zone is an operation mode in which the rated power generation amount of the combined heat and power generation device is generated. When the power demand is less than the upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and when the power demand is equal to or greater than the power generation amount upper limit value, the predicted exhaust heat amount is predicted in an operation mode that generates power at the power generation amount upper limit value.
In particular, as described above, in the demand response time zone, by operating in the operation mode that generates the rated power generation amount of the combined heat and power supply device, while contributing well to the peak cut in the power supply company, the incentives and electricity associated therewith Customers will be able to enjoy the benefits based on the charges.
When the above control is executed, the power demand may be lower than the rated power generation amount in the demand response time zone. However, in the demand response time zone, since the demand for power is high in the commercial power system, It is assumed that it will be possible, and for the amount of power exceeding the power demand, the economic advantage of the reverse tide can be enjoyed by the reverse tide.

このように、予測排熱量が予測されるものであるから、対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量が、熱電併給装置が運転制御手段にて実際に運転される運転形態に適合した状態で求められ、且つ制御用発電量上限値として設定する最大となる発電量上限値が、熱電併給装置が運転制御手段にて逆潮可能な場合のデマンドレスポンスも含めた実際の運転形態に適合した状態で求められることになる。   Thus, since the predicted exhaust heat amount is predicted, the predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each target time zone is in a state suitable for the operation mode in which the combined heat and power supply device is actually operated by the operation control means. The state where the maximum power generation amount upper limit value that is obtained and set as the control power generation amount upper limit value conforms to the actual operation mode including the demand response when the combined heat and power unit is capable of reverse tide by the operation control means. Will be required.

コジェネレーションシステムの更なる特徴構成は、
前記排熱量予測部が、デマンドレスポンス時間帯は、前記電力需要が前記定格発電量未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記定格発電量以上の場合は前記定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、前記電力需要が前記発電量上限値未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記発電量上限値以上の場合は前記発電量上限値の電力を発電する運転形態で、前記予測排熱量を予測するように構成されている点にある。
Further features of the cogeneration system
In the demand response time zone, the exhaust heat amount prediction unit generates power that satisfies the power demand when the power demand is less than the rated power generation amount, and the rated power when the power demand is equal to or greater than the rated power generation amount. In an operation mode for generating power of the amount of power generation, except the demand response time zone, when the power demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and the power demand is the power generation amount upper limit. If the value is equal to or greater than the value, the predicted exhaust heat quantity is configured to be predicted in an operation mode in which the power of the power generation amount upper limit value is generated.

即ち、排熱量予測部が、予測排熱量を予測する際に、デマンドレスポンス時間帯は、電力需要が定格発電量未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が定格発電量以上の場合は定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量を予測する。
これにより、デマンドレスポンス時間帯においては、熱電併給装置が電力需要を上回る電力を発電することはないから、例えば、逆潮ができない状況にも適切に適合する形態で熱電併給装置を運転することができ、電力供給事業者におけるピークカットに良好に貢献しながらも、それに伴うインセンティブや電気料金に基づくメリットを需要家が良好に享受できることとなる。
That is, when the exhaust heat amount prediction unit predicts the predicted exhaust heat amount, the demand response time zone generates power that satisfies the power demand if the power demand is less than the rated power generation amount. If the power demand is less than the power generation limit upper limit, the power that satisfies the power demand is generated, and the power demand is the power generation upper limit. In the above case, the predicted exhaust heat amount is predicted in the operation mode in which the power of the power generation amount upper limit value is generated.
As a result, in the demand response time zone, the combined heat and power unit does not generate power exceeding the power demand, so for example, it is possible to operate the combined heat and power unit in a form that is suitable for situations where reverse power flow is not possible. This makes it possible for consumers to enjoy the benefits based on the incentives and electricity charges associated therewith, while making good contributions to peak cuts in power supply companies.

このように、予測排熱量が予測されるものであるから、対象時間帯毎の貯湯タンクの予測貯湯量が、熱電併給装置が運転制御手段にて実際に運転される運転形態に適合した状態で求められ、且つ制御用発電量上限値として設定する最大となる発電量上限値が、熱電併給装置が運転制御手段にて逆潮できない場合のデマンドレスポンスも含めた実際の運転形態に適合した状態で求められることになる。   Thus, since the predicted exhaust heat amount is predicted, the predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each target time zone is in a state suitable for the operation mode in which the combined heat and power supply device is actually operated by the operation control means. The power generation amount upper limit value that is obtained and set as the control power generation amount upper limit value is in a state that conforms to the actual operation mode including the demand response in the case where the combined heat and power unit cannot reverse power flow with the operation control means. It will be required.

コジェネレーションシステムの更なる特徴構成は、
前記デマンドレスポンス時間帯設定部で設定されたデマンドレスポンス時間帯以外において、現時刻の前記制御用発電量上限値が最小発電量となる場合に、前記熱電併給装置の運転を停止させるように構成されている点にある。
Further features of the cogeneration system
Outside the demand response time zone set by the demand response time zone setting unit, when the control power generation amount upper limit value at the current time is the minimum power generation amount, it is configured to stop the operation of the cogeneration device. There is in point.

上記特徴構成によれば、貯湯タンクの貯湯容量が、設定最大貯湯量に近くなり、熱電併給装置を最小発電量で運転させるような状況の時に、デマンドレスポンス時間帯以外に運転を停止し、デマンドレスポンス時間帯に運転させることによって、デマンドレスポンスに伴うインセンティブや電気料金に基づくメリットを需要家が良好に享受できることとなる。更に、熱電併給装置を比較的総合効率が低くなる最小発電量での運転時間を短くでき、更なる省エネ効果が期待できる。
尚、ここで、最小発電量とは、熱電併給装置の発電量の調整範囲の下限値を意味するものとする。
According to the above characteristic configuration, when the hot water storage capacity of the hot water storage tank is close to the set maximum hot water storage amount and the combined heat and power unit is operated with the minimum power generation amount, the operation is stopped outside the demand response time zone, By operating in the response time zone, the customer can enjoy the benefits based on the incentives associated with demand response and electricity charges. In addition, the operation time of the combined heat and power supply device with the minimum power generation amount with relatively low overall efficiency can be shortened, and further energy saving effect can be expected.
Here, the minimum power generation amount means the lower limit value of the adjustment range of the power generation amount of the cogeneration device.

コジェネレーションシステムの更なる特徴構成は、
前記デマンドレスポンス時間帯設定部が、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯を、デマンドレスポンス時間帯として設定するように構成されている点にある。
Further features of the cogeneration system
The demand response time zone setting unit is configured to set a time zone in which the power purchase unit price for each time zone is higher than a predetermined lower limit set power purchase price as the demand response time zone.

上記特徴構成によれば、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯、即ち、デマンドレスポンスに伴うインセンティブや電気料金に基づき需要家が受けるメリットが大きい時間帯に、デマンドレスポンス時間帯を設定することで、経済性を高めることができる。   According to the above characteristic configuration, the power purchase unit price for each time zone is higher than the predetermined lower limit set power purchase price, that is, the time zone in which the advantage received by the customer based on the incentive and the electricity rate associated with demand response is large, Economic efficiency can be improved by setting a demand response time zone.

コジェネレーションシステムの全体構成を示す図Diagram showing the overall configuration of the cogeneration system 制御構成を示すブロック図Block diagram showing control configuration 運転制御装置の機能ブロックを示す図The figure which shows the functional block of the operation control device 運転制御装置の制御内容を示すフローチャートFlow chart showing control contents of operation control device デマンドレスポンス時間帯にデマンドレスポンス(需要対応)して逆潮なしで運転するときに制御用発電量上限値を設定する場合の電力需要、発電量、貯湯量等を示す表A table showing power demand, power generation amount, hot water storage amount, etc. when setting the control power generation amount upper limit value when operating without back tide by demand response (demand response) during demand response time zone デマンドレスポンス時間帯にデマンドレスポンス(需要対応)して逆潮ありで運転するときに制御用発電量上限値を設定する場合の電力需要、発電量、貯湯量等を示す表A table showing power demand, power generation amount, hot water storage amount, etc. when setting the control power generation amount upper limit value when operating with reverse tide by demand response (demand response) during demand response time zone デマンドレスポンス(需要対応)せずに逆潮なしで運転するときに制御用発電量上限値を設定する場合の電力需要、発電量、貯湯量等を示す表Table showing power demand, power generation amount, hot water storage amount, etc. when setting the control power generation amount upper limit value when operating without reverse tide without demand response (demand response) デマンドレスポンス時間帯にデマンドレスポンス(需要対応)して逆潮なしで運転した場合の電力需要及び発電量を示すグラフ図Graph showing power demand and power generation when operating without back tide with demand response (demand response) during demand response time デマンドレスポンス時間帯にデマンドレスポンス(需要対応)して逆潮ありで運転した場合の電力需要及び発電量を示すグラフ図Graph showing power demand and power generation when operating with reverse tide by demand response (demand response) during demand response time zone デマンドレスポンス(需要対応)せずに逆潮なしで運転した場合の電力需要及び発電量を示すグラフ図Graph showing power demand and power generation when operating without reverse tide without demand response

以下に、本発明のコジェネレーションシステム及びその運転方法を説明する。なお、以下に好適な実施形態を記すが、これら実施形態はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。   Below, the cogeneration system of this invention and its operating method are demonstrated. Preferred embodiments will be described below, but these embodiments are described in order to more specifically illustrate the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the following description.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔コジェネレーションシステムの構成〕
コジェネレーションシステムは、図1及び図2に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池1と、その燃料電池1が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯タンク2への貯湯及び熱消費端末3への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット4と、燃料電池1及び貯湯ユニット4の運転を制御する運転制御装置5などから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of cogeneration system]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cogeneration system recovers the fuel cell 1 as a combined heat and power generation device that generates electric power and heat, and the heat generated by the fuel cell 1 with cooling water, A hot water storage unit 4 as hot water storage means for storing hot water into the hot water storage tank 2 and supplying a heat medium to the heat consuming terminal 3 using water, an operation control device 5 for controlling the operation of the fuel cell 1 and the hot water storage unit 4, etc. It is composed of

燃料電池1は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池1は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
燃料ガス生成部は、供給される都市ガス(例えば、天然ガスベースの都市ガス)等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを燃料ガスとしてセルスタックに供給するように構成されている。
Since the fuel cell 1 is well known, the detailed description and illustration thereof will be omitted. Briefly, the fuel cell 1 includes a cell stack that generates power by being supplied with a fuel gas containing hydrogen and an oxygen-containing gas. A fuel gas generation unit that generates fuel gas to be supplied to the stack, a blower that supplies air as an oxygen-containing gas to the cell stack, and the like are provided.
The fuel gas generation unit is separate from a desulfurizer that desulfurizes hydrocarbon-based raw fuel gas such as city gas (for example, natural gas-based city gas) supplied, and desulfurized raw fuel gas supplied from the desulfurizer. A reformer that generates a reformed gas mainly composed of hydrogen by reforming the supplied steam, and carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reformer is converted into carbon dioxide with steam. It is composed of a transformer for transformation treatment, a carbon monoxide remover that selectively oxidizes carbon monoxide in the reformed gas supplied from the transformer with selective oxidation air supplied separately, and transforms carbon monoxide. The reformed gas reduced by the treatment and the selective oxidation treatment is supplied to the cell stack as a fuel gas.

そして、燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、燃料電池1の発電量を調節するように構成されている。
ちなみに、本実施形態においては、燃料電池1の発電量を、300〜700Whの間で、10Whを単位量として増減調節するように構成されている。
And it is comprised so that the electric power generation amount of the fuel cell 1 may be adjusted by adjusting the supply amount of the raw fuel gas to a fuel gas production | generation part.
Incidentally, in the present embodiment, the power generation amount of the fuel cell 1 is configured to increase or decrease between 300 to 700 Wh with 10 Wh as a unit amount.

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

受電電力供給ライン8には、電力負荷9の負荷電力を計測する、買電量計測手段11aと発電量計測手段11bが設けられ、負荷電力の値は買電量と発電量の加算により求められる。   The received power supply line 8 is provided with a power purchase amount measuring means 11a and a power generation amount measurement means 11b for measuring the load power of the power load 9, and the value of the load power is obtained by adding the power purchase amount and the power generation amount.

貯湯ユニット4は、上述の貯湯タンク2に加えて、湯水循環路16を通して貯湯タンク2内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ17、熱源用循環路20を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ21、熱媒循環路22を通して熱媒を熱消費端末3に循環供給させる熱媒循環ポンプ23、湯水循環路16を通流する湯水を加熱する貯湯用熱交換器24、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱する熱源用熱交換器25、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器26、及び、貯湯タンク2から取り出されて給湯路27を通流する湯水及び熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱器28などを備えて構成されている。   The hot water storage unit 4 includes a hot water circulation pump 17 that circulates hot water in the hot water storage tank 2 through the hot water circulation path 16 and a heat source circulation pump 21 that circulates hot water for heat source through the heat source circulation path 20 in addition to the hot water storage tank 2 described above. A heat medium circulating pump 23 that circulates and supplies the heat medium to the heat consuming terminal 3 through the heat medium circulation path 22, a hot water storage heat exchanger 24 that heats hot water flowing through the hot water circulation path 16, and a heat source circulation path 20. The heat source heat exchanger 25 for heating the flowing hot water for the heat source, the heat exchanger for heat medium heating 26 for heating the heat medium flowing through the heat medium circulation path 22, and the hot water supply path 27 taken out from the hot water storage tank 2. An auxiliary heater 28 for heating the hot water flowing through and the heat source hot water flowing through the heat source circulation path 20 is provided.

湯水循環路16が、貯湯タンク2の底部と頂部とを接続する形態で設けられて、湯水循環ポンプ17の作動により、貯湯タンク2の底部から取り出した湯水を貯湯タンク2の頂部に戻す形態で、湯水循環路16を通して貯湯タンク2の湯水を循環させるように構成されている。
そして、湯水循環路16を通して循環される湯水を貯湯用熱交換器24にて加熱することにより、貯湯タンク2に温度成層を形成する状態で湯水が貯湯されるように構成されている。
A hot water circulation path 16 is provided to connect the bottom and top of the hot water storage tank 2, and hot water extracted from the bottom of the hot water storage tank 2 is returned to the top of the hot water storage tank 2 by the operation of the hot water circulation pump 17. The hot water in the hot water storage tank 2 is circulated through the hot water circulation path 16.
The hot water circulated through the hot water circulation path 16 is heated by the hot water storage heat exchanger 24 so that the hot water is stored in a state where a temperature stratification is formed in the hot water storage tank 2.

給湯路27が、湯水循環路16における貯湯用熱交換器24よりも下流側の流路部分を介して貯湯タンク2に接続されており、貯湯タンク2内の湯水が、給湯路27を通して、浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯されるように構成され、また、この給湯に伴って、貯湯タンク2の底部に接続された給水路29を通して貯湯タンク2に給水されるように構成されている。   The hot water supply path 27 is connected to the hot water storage tank 2 via a flow path portion downstream of the hot water storage heat exchanger 24 in the hot water circulation path 16, and hot water in the hot water storage tank 2 passes through the hot water supply path 27 and passes through the bathtub. The hot water tank is configured to be supplied to a hot water supply destination such as a hot water tap and a shower. In addition, the hot water storage tank 2 is configured to supply water to the hot water storage tank 2 through a water supply passage 29 connected to the bottom of the hot water storage tank 2. ing.

熱源用循環路20が、給湯路27の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路20には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁33が設けられている。   The heat source circulation path 20 is provided so as to form a circulation path in a state where a part of the hot water supply path 27 is shared, and the heat source circulation path 20 is provided with an intermittent valve for heat source for intermittently flowing the hot water for the heat source. 33 is provided.

補助加熱器28は、給湯路27における熱源用循環路20との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器28a、その補助加熱用熱交換器28aを加熱するバーナ28b、そのバーナ28bに燃焼用空気を供給するファン28c、補助加熱器28の運転を制御する燃焼制御部(図示省略)等を備えて構成され、その燃焼制御部により、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ28bへのガス燃料の供給量を調節するように構成されている。   The auxiliary heater 28 combusts in the auxiliary heating heat exchanger 28a provided in the hot water supply passage 27 shared with the heat source circulation path 20, the burner 28b for heating the auxiliary heating heat exchanger 28a, and the burner 28b. And a combustion control section (not shown) for controlling the operation of the auxiliary heater 28. The combustion control section supplies hot water supplied to the auxiliary heating heat exchanger 28a. The amount of gas fuel supplied to the burner 28b is adjusted so that the hot water is heated to the target hot water temperature and discharged.

冷却水循環路13が、貯湯用熱交換器24側と熱源用熱交換器25側とに分岐する形態で設けられ、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器24側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器25側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁30が設けられている。
ちなみに、分流弁30は、冷却水循環路13の冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させる状態や、冷却水循環路13の冷却水の全量を熱源用熱交換器25側に通流させる状態にも調節できるように構成されている。
The cooling water circulation path 13 is provided in a form that branches into the hot water storage heat exchanger 24 side and the heat source heat exchanger 25 side, and the flow rate of the cooling water that flows to the hot water storage heat exchanger 24 side at the branch point And a flow dividing valve 30 for adjusting the ratio of the flow rate of the cooling water to be flowed to the heat source heat exchanger 25 side.
Incidentally, the diverter valve 30 passes the whole amount of the cooling water in the cooling water circulation path 13 to the hot water storage heat exchanger 24 side or the whole amount of the cooling water in the cooling water circulation path 13 to the heat source heat exchanger 25 side. It is configured so that it can be adjusted to the flow state.

貯湯用熱交換器24においては、燃料電池1の発生熱(排熱)を回収して冷却水循環路13を流動する冷却水を通流させることにより、湯水循環路16を通流する湯水を加熱するように構成されている。
熱源用熱交換器25においては、燃料電池1の発生熱(排熱)を回収して冷却水循環路13を流動する冷却水を通流させることにより、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
The hot water storage heat exchanger 24 heats the hot water flowing through the hot water circulation path 16 by collecting the generated heat (exhaust heat) of the fuel cell 1 and flowing the cooling water flowing through the cooling water circulation path 13. Is configured to do.
In the heat source heat exchanger 25, the generated heat (exhaust heat) of the fuel cell 1 is collected and the cooling water flowing through the cooling water circulation path 13 is caused to flow, so that the heat source circulation path 20 flows. It is comprised so that hot water may be heated.

熱媒加熱用熱交換器26においては、熱源用熱交換器25や補助加熱器28にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱するように構成されている。尚、熱消費端末3は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。   In the heat exchanger for heat medium heating 26, the heat medium flowing through the heat medium circulation path 22 is heated by passing hot water for the heat source heated by the heat exchanger for heat source 25 and the auxiliary heater 28. Is configured to do. In addition, the heat consumption terminal 3 is comprised by heating terminals, such as a floor heating apparatus and a bathroom heating apparatus.

給湯路27には、給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段31が設けられ、又、熱消費端末3に対応して、端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段32が設けられている。
尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段31及び端末熱負荷計測手段32は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量に基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
The hot water supply passage 27 is provided with hot water supply heat load measuring means 31 for measuring the hot water supply heat load when hot water is supplied to the hot water supply destination, and the terminal heat for measuring the terminal heat load corresponding to the heat consuming terminal 3. Load measuring means 32 is provided.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, these hot water supply thermal load measurement means 31 and the terminal thermal load measurement means 32 are the temperature sensor which detects the temperature of the flowing hot water and heat medium, and the flow volume which detects the flow volume of hot water and a heat medium. And a sensor, and configured to detect a thermal load based on a detected temperature of the temperature sensor and a detected flow rate of the flow sensor.

湯水循環路16における貯湯用熱交換器24よりも下流側の箇所に、貯湯用熱交換器24にて加熱されて貯湯タンク2に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサShが設けられ、給水路29には、貯湯タンク2に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサSiが設けられている。   A hot water storage temperature sensor Sh that detects the temperature of the hot water heated by the hot water storage heat exchanger 24 and supplied to the hot water storage tank 2 is provided at a location downstream of the hot water storage heat exchanger 24 in the hot water circulation path 16. The water supply passage 29 is provided with a water supply temperature sensor Si that detects the temperature of the water supplied to the hot water storage tank 2.

貯湯タンク2には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯タンク2の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサS1、貯湯タンク2の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサS2、貯湯タンク2の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサS3、及び、貯湯タンク2の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサS4が設けられている。   The hot water storage tank 2 has an upper end temperature sensor S1 for detecting the temperature of hot water at the upper end of the upper layer portion of the hot water storage tank 2 and hot water at the boundary between the upper layer portion and the middle layer portion of the hot water storage tank 2 for detecting the amount of stored hot water. An intermediate upper temperature sensor S2 for detecting the temperature of the hot water tank, an intermediate lower temperature sensor S3 for detecting the temperature of hot water at the boundary between the middle layer and the lower layer of the hot water storage tank 2, and hot water at the lower end of the lower layer of the hot water storage tank 2 A lower end temperature sensor S4 is provided for detecting the temperature.

運転制御装置5は、上端温度センサS1、中間上位温度センサS2、中間下位温度センサS3、下端温度センサS4夫々にて検出される貯湯タンク2の湯水の温度、及び、給水温度センサSiにて検出される給水温度に基づいて、貯湯タンク2の貯湯熱量(貯湯量)を求めるように構成されており、運転制御装置5は、貯湯タンク2の現在貯湯量を求める現在貯湯量確認手段5C(図3参照)として機能するように構成されている。   The operation controller 5 detects the temperature of the hot water in the hot water storage tank 2 detected by the upper end temperature sensor S1, the intermediate upper temperature sensor S2, the intermediate lower temperature sensor S3, and the lower end temperature sensor S4, and the feed water temperature sensor Si. The hot water storage heat amount (hot water storage amount) of the hot water storage tank 2 is determined based on the supplied water temperature, and the operation control device 5 determines the current hot water storage amount confirmation means 5C for determining the current hot water storage amount of the hot water storage tank 2 (see FIG. 3).

即ち、現在貯湯量確認手段5Cは、貯湯タンク2の貯湯熱量(貯湯量)を下記の演算方法にて求めるように構成されている。
上端温度センサS1、中間上位温度センサS2、中間下位温度センサS3、及び、下端温度センサS4夫々にて検出される貯湯タンク2の湯水の温度を、夫々、T1、T2、T3、T4とし、給水温度センサSiにて検出される給水温度をTiとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をV1、V2、V3(リットル)とする。
That is, the hot water storage amount confirmation means 5C is configured to obtain the hot water storage amount (hot water storage amount) of the hot water storage tank 2 by the following calculation method.
The hot water temperatures in the hot water storage tank 2 detected by the upper end temperature sensor S1, the intermediate upper temperature sensor S2, the intermediate lower temperature sensor S3, and the lower end temperature sensor S4 are T1, T2, T3, and T4, respectively. The water supply temperature detected by the temperature sensor Si is Ti, and the capacities of the upper layer portion, the middle layer portion, and the lower layer portion are V1, V2, and V3 (liters).

又、上層部における重み係数をB1とし、中層部における重み係数をB2とし、下層部における重み係数をB3とすると、貯湯熱量(貯湯量)(kcal)は、下記の(式1)にて演算することができる。   Further, assuming that the weighting coefficient in the upper layer part is B1, the weighting coefficient in the middle part is B2, and the weighting coefficient in the lower layer part is B3, the hot water storage amount (hot water storage amount) (kcal) is calculated by the following (Equation 1). can do.

貯湯熱量=(B1×T1+(1−B1)×T2−Ti)×V1
+(B2×T2+(1−B2)×T3−Ti)×V2
+(B3×T3+(1−B3)×T4−Ti)×V3……(式1)
Hot water storage heat amount = (B1 × T1 + (1-B1) × T2-Ti) × V1
+ (B2 * T2 + (1-B2) * T3-Ti) * V2
+ (B3 * T3 + (1-B3) * T4-Ti) * V3 (Formula 1)

重み係数B1、B2、B3は、貯湯タンク2の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、B1、B2、B3としては、例えば、B1=B2=0.2、B3=0.5である。B1=B2=0.2とは、上層部においては温度T2の影響が温度T1の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の8割の部分は温度T2に近く、2割の部分は温度T1に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度T3とT4の影響が同じであることを示す。   The weighting factors B1, B2, and B3 are empirical values that consider past temperature distribution data in each layer of the hot water storage tank 2. Here, as B1, B2, and B3, for example, B1 = B2 = 0.2 and B3 = 0.5. B1 = B2 = 0.2 indicates that the influence of the temperature T2 is larger than the influence of the temperature T1 in the upper layer portion. This indicates that 80% of the upper layer is close to the temperature T2, and 20% is close to the temperature T1. The same applies to the middle layer portion. In the lower layer part, it shows that the influence of temperature T3 and T4 is the same.

〔運転制御装置の運転内容〕
運転制御装置5は、燃料電池1の運転中においては、冷却水循環ポンプ15を作動させた状態で燃料電池1の運転を制御することになる。
また、運転制御装置5は、湯水循環ポンプ17、熱源用循環ポンプ21、熱媒循環ポンプ23、分流弁30及び熱源用断続弁33夫々の作動を制御することによって、貯湯タンク2内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末3に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
[Operation details of the operation control device]
The operation control device 5 controls the operation of the fuel cell 1 while the cooling water circulation pump 15 is operated during the operation of the fuel cell 1.
The operation control device 5 controls the operation of the hot water circulation pump 17, the heat source circulation pump 21, the heat medium circulation pump 23, the flow dividing valve 30, and the heat source intermittent valve 33, thereby supplying hot water into the hot water storage tank 2. A hot water storage operation for storing hot water and a heat medium supply operation for supplying a heat medium to the heat consuming terminal 3 are performed.

運転制御装置5は、熱消費端末3用の端末用リモコン(図示省略)から運転の指令がされない状態では、貯湯運転を行い、その貯湯運転では、分流弁30を冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁33を閉弁した状態で、貯湯温度センサShの検出情報に基づいて、貯湯タンク2に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度(例えば60°C)になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ17の作動を制御するように構成されている。そして、この貯湯運転により、目標貯湯温度の湯が貯湯タンク2に貯湯されることになる。   The operation control device 5 performs a hot water storage operation in a state where no operation command is issued from a terminal remote controller (not shown) for the heat consuming terminal 3, and in the hot water storage operation, the diverter valve 30 supplies the entire amount of cooling water to the hot water storage heat. The temperature of the hot water supplied to the hot water storage tank 2 is preset based on the detection information of the hot water storage temperature sensor Sh in a state in which the state is switched to the state of flowing through the exchanger 24 and the heat source intermittent valve 33 is closed. The operation of the hot water circulation pump 17 is controlled so as to adjust the hot water circulation amount so as to reach the target hot water storage temperature (for example, 60 ° C.). By this hot water storage operation, hot water at the target hot water temperature is stored in the hot water storage tank 2.

運転制御装置5は、端末用リモコンから運転が指令されると、熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁33を開弁し、熱源用循環ポンプ21を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、熱消費端末3での端末熱負荷に応じた量の冷却水を熱源用熱交換器25に通流させるように分流弁30を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁30が貯湯用熱交換器24側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ17の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。   When the operation is commanded from the terminal remote controller, the operation control device 5 performs a heat medium supply operation. In the heat medium supply operation, the heat source intermittent valve 33 is opened and the heat source circulation pump 21 is preset. The flow dividing valve 30 is configured to control the amount of cooling water corresponding to the terminal heat load at the heat consuming terminal 3 to flow to the heat source heat exchanger 25 in a state of operating at the set rotational speed. In such a state where the heat medium supply operation is performed, when the diverter valve 30 is controlled so as to allow the cooling water to flow also to the hot water storage heat exchanger 24 side, the operation of the hot water circulation pump 17 is controlled as described above. Thus, the hot water storage operation is executed in parallel with the heat medium supply operation.

運転制御装置5は、熱媒供給運転の実行中に端末用リモコンから運転の停止が指令されると、分流弁30を冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させる状態に切り換え、熱源用断続弁33を閉弁し、熱源用循環ポンプ21を停止させて、湯水循環ポンプ17を作動させることにより、熱媒供給運転から貯湯運転に切り換えるように構成されている。   When the operation control device 5 is instructed to stop the operation from the terminal remote controller during the heat medium supply operation, the operation control device 5 switches the diversion valve 30 to a state in which the entire amount of the cooling water is allowed to flow to the hot water storage heat exchanger 24 side. The heat source intermittent valve 33 is closed, the heat source circulation pump 21 is stopped, and the hot water circulation pump 17 is operated to switch from the heat medium supply operation to the hot water storage operation.

ちなみに、給湯路27を通して貯湯タンク2の湯水を給湯先に給湯する給湯運転の実行中や、熱媒供給運転の実行中においては、補助加熱器28の燃焼制御部が、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水の温度が目標出湯温度よりも低いときは、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水を目標出湯温度に加熱すべく、バーナ28bへのガス燃料の供給量を調節することになる。   Incidentally, during the hot water supply operation in which hot water in the hot water storage tank 2 is supplied to the hot water supply destination through the hot water supply passage 27 or during the execution of the heat medium supply operation, the combustion control unit of the auxiliary heater 28 performs the heat exchanger for auxiliary heating. When the temperature of hot water supplied to 28a is lower than the target hot water temperature, the amount of gas fuel supplied to the burner 28b is adjusted to heat the hot water supplied to the auxiliary heating heat exchanger 28a to the target hot water temperature. Will do.

〔制御用発電量上限値の探索・設定構成〕
以上が、本発明に係るコジェネレーションシステムの基本的な構成であるが、以下、発電量を制御しながら燃料電池1を運転する運転制御について説明する。
即ち、本発明独特の構成である燃料電池1の発電量上限値の探索及びその設定手法について説明しながら、燃料電池1の運転制御を説明する。
尚、発電量上限値は、現時刻の発電量の制御指標値であり、本発明にあっては、最大の発電量上限値を「制御用発電量上限値」と呼ぶ。
[Search / setting configuration for upper limit of power generation for control]
The above is the basic configuration of the cogeneration system according to the present invention. Hereinafter, operation control for operating the fuel cell 1 while controlling the power generation amount will be described.
That is, the operation control of the fuel cell 1 will be described while describing the search for the upper limit value of the power generation amount of the fuel cell 1 having a unique configuration of the present invention and the setting method thereof.
The power generation amount upper limit value is a control index value of the power generation amount at the current time, and in the present invention, the maximum power generation amount upper limit value is referred to as “control power generation amount upper limit value”.

図2、3、5に示すように、運転制御装置5が、本発明の「制御用発電量上限値」の探索及び設定を目的として作動する現発電量設定手段5A、設定された「制御用発電量上限値」を上限値として燃料電池1の現時刻の発電量を制御する運転制御手段5B、及び、評価対象期間K1内で、例えば、電力供給事業者等の電力の供給家側の供給電力ピークを抑制するべく、電力供給事業者の供給電力量が高くなる時間帯であるデマンドレスポンス時間帯K2を設定するデマンドレスポンス時間帯設定部5Dとして機能するように構成されている。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the operation control device 5 operates for the purpose of searching and setting the “control power generation amount upper limit value” of the present invention, The operation control means 5B for controlling the power generation amount at the current time of the fuel cell 1 with the “power generation amount upper limit value” as the upper limit value, and the supply on the power supplier side such as a power supplier within the evaluation target period K1, for example In order to suppress the power peak, the power supply provider is configured to function as a demand response time zone setting unit 5D that sets a demand response time zone K2, which is a time zone during which the amount of power supplied by the power supplier increases.

現発電量設定手段5Aは、現時間帯の「制御用発電量上限値」を設定し、そして、運転制御手段5Bは、デマンドレスポンス時間帯設定部5Dが設定するデマンドレスポンス時間帯K2は熱電併給装置としての燃料電池1の定格発電量を上限として、デマンドレスポンス時間帯K2以外は「制御用発電量上限値」を上限として、燃料電池1の現時刻の発電量を制御する。
より具体的には、運転制御手段5Bは、デマンドレスポンス時間帯K2は、電力需要が燃料電池1の定格発電量未満の場合は電力需要を充足する電力を発電(所謂、電主運転)し、電力需要が定格発電量以上の場合は定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯K2以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する。
尚、デマンドレスポンス時間帯設定部5Dは、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯を、デマンドレスポンス時間帯K2として設定するように構成されており、図5、8に示す例においては、10時からその日の16時台までが、デマンドレスポンス時間帯K2として設定されている。
ここで、下限設定買電価格は、変動する買電単価に基づいて、経済性の観点から適切に設定される。
The current power generation amount setting means 5A sets the “control power generation amount upper limit value” for the current time zone, and the operation control means 5B sets the demand response time zone K2 set by the demand response time zone setting unit 5D in the combined heat and power supply. The power generation amount at the current time of the fuel cell 1 is controlled with the rated power generation amount of the fuel cell 1 as an apparatus as the upper limit and the “control power generation amount upper limit value” as the upper limit except for the demand response time zone K2.
More specifically, the operation control means 5B generates power (so-called main operation) that satisfies the power demand when the power demand is less than the rated power generation amount of the fuel cell 1 during the demand response time zone K2. When the power demand is greater than or equal to the rated power generation amount, the operation mode generates power with the rated power generation amount. Except for the demand response time zone K2, when the power demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated. When the power demand is equal to or greater than the power generation amount upper limit value, power of the power generation amount upper limit value is generated.
The demand response time zone setting unit 5D is configured to set a time zone in which the power purchase unit price for each time zone is higher than a predetermined lower limit set power purchase price as the demand response time zone K2, FIG. In the example shown in FIG. 8, the demand response time zone K2 is set from 10:00 to 16:00 on that day.
Here, the lower limit set power purchase price is appropriately set from the viewpoint of economy based on the fluctuating power purchase unit price.

現発電量設定手段5Aは、図3に示すように、将来の評価対象期間K1を時間経過に伴って繰り返し設定する評価対象期間設定部A1と、評価対象期間K1内の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とを予測する需要予測部A2と、燃料電池1の発電量の上限値を仮設定する発電量上限値仮設定部A3と、予測された電力需要と仮設定する発電量上限値から、燃料電池1の対象時間帯毎の予測排熱量を求める排熱量予測部A4と、貯湯タンク2の現在貯湯量と予測された熱需要と予測排熱量から、対象時間帯毎の貯湯タンク2の予測貯湯量を求める貯湯量予測部A5と、制御用発電量上限値設定部A6を備えている。   As shown in FIG. 3, the current power generation amount setting means 5A includes an evaluation target period setting unit A1 that repeatedly sets a future evaluation target period K1 as time elapses, and power for each target time period within the evaluation target period K1. A demand prediction unit A2 that predicts demand and heat demand, a power generation amount upper limit temporary setting unit A3 that temporarily sets an upper limit value of the power generation amount of the fuel cell 1, and a predicted power demand and a power generation amount upper limit value that is temporarily set From the exhaust heat amount prediction unit A4 for obtaining the predicted exhaust heat amount for each target time zone of the fuel cell 1, and the hot water storage tank 2 for each target time zone from the current hot water storage amount of the hot water storage tank 2, the predicted heat demand and the predicted exhaust heat amount. The hot water storage amount prediction unit A5 for obtaining the predicted hot water storage amount and the control power generation amount upper limit value setting unit A6 are provided.

そして、制御用発電量上限値設定部A6が、発電量上限値仮設定部A3、排熱量予測部A4及び貯湯量予測部A5を働かせて、予測される予測貯湯量が、貯湯タンク2の設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行うように構成されている。   Then, the control power generation amount upper limit value setting unit A6 operates the power generation amount upper limit value temporary setting unit A3, the exhaust heat amount prediction unit A4, and the hot water storage amount prediction unit A5, and the predicted predicted hot water storage amount is set in the hot water storage tank 2. Searching for the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the condition of less than the maximum hot water storage amount, and repeatedly setting the found maximum power generation amount upper limit value as the control power generation amount upper limit value over time It is configured as follows.

評価対象期間設定部A1は、本実施形態においては、将来の評価対象期間K1としての24時間を、時間経過に伴って、1時間毎に繰り返し設定するように構成されている。
つまり、1時間が経過する毎に、将来の評価対象期間K1としての24時間が新たに設定される形態で、将来の評価対象期間K1が時間経過に伴って繰り返し設定されることになる。
例えば、図5に示すように、時刻が7時台から8時になると、8時から次の日の7時台までを将来の評価対象期間K1として設定することになり、また、時刻が8時台から9時になると、9時から次の日の8時台までを将来の評価対象期間K1として設定する等、将来の評価対象期間K1が時間経過に伴って繰り返し設定されることになる。
In this embodiment, the evaluation target period setting unit A1 is configured to repeatedly set 24 hours as a future evaluation target period K1 every hour as time elapses.
That is, every time 1 hour elapses, 24 hours as the future evaluation target period K1 is newly set, and the future evaluation target period K1 is repeatedly set as time elapses.
For example, as shown in FIG. 5, when the time changes from 7 o'clock to 8 o'clock, the period from 8 o'clock to 7 o'clock on the next day is set as the future evaluation target period K1, and the time is 8 o'clock. At 9 o'clock from the stand, the future evaluation target period K1 is repeatedly set as time elapses, such as setting the future evaluation target period K1 from 9:00 to the next 8 o'clock.

需要予測部A2は、過去情報記憶手段34aにて記憶された過去の電力需要情報と熱需要情報に基づいて、評価対象期間K1内の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とを予測することになる。
即ち、過去情報記憶手段34aが、運転制御装置5に接続されたメモリ34(図2参照)を用いて構成されている。そして、本実施形態においては、運転制御装置5が、過去の電力需要情報として、過去1週間分についての1時間ごとの電力需要を順次更新しながらメモリ34に記憶し、過去の熱需要として、過去1週間分についての1時間ごとの熱需要を順次更新しながらメモリ34に記憶するように構成されている。
The demand prediction unit A2 predicts the power demand and the heat demand for each target time zone within the evaluation target period K1, based on the past power demand information and the heat demand information stored in the past information storage unit 34a. become.
That is, the past information storage unit 34 a is configured using the memory 34 (see FIG. 2) connected to the operation control device 5. And in this embodiment, the operation control apparatus 5 memorize | stores in the memory 34, updating the electric power demand for every hour about the past one week sequentially as past electric power demand information, and as past heat demand, The hourly heat demand for the past week is stored in the memory 34 while being sequentially updated.

そして、需要予測部A2は、評価対象期間K1の1週間前に相当する過去の電力需要及び過去の熱需要に基づいて、評価対象期間K1の電力需要及び熱需要として予測することになる。
例えば、図5に示すように、将来の評価対象期間K1、つまり、8時台から次の日の7時台までの間における電力需要と熱需要とが、1時間毎に予測されることになる。
Then, the demand prediction unit A2 predicts the power demand and the heat demand in the evaluation target period K1 based on the past power demand and the past heat demand corresponding to one week before the evaluation target period K1.
For example, as shown in FIG. 5, a future evaluation target period K1, that is, power demand and heat demand between 8 o'clock and 7 o'clock in the next day are predicted every hour. Become.

ちなみに、本実施形態においては、説明を簡略化するために、熱需要は、給湯熱負荷のみが存在し、端末熱負荷は存在しないものとして説明する。つまり、燃料電池1の運転中は、貯湯運転のみが行われて、燃料電池1の排熱が全て貯湯タンク2の貯湯に用いられるものとして説明する。
尚、燃料電池1の運転中に熱媒供給運転が行われる場合には、燃料電池1の排熱のうちから熱媒供給運転にて消費された熱量を減算して、その残部分が、貯湯タンク2の貯湯に用いられるものであるとして演算することになる。
Incidentally, in this embodiment, in order to simplify the description, the heat demand will be described assuming that there is only a hot water supply heat load and no terminal heat load. That is, it is assumed that only the hot water storage operation is performed while the fuel cell 1 is in operation, and all the exhaust heat of the fuel cell 1 is used for hot water storage in the hot water storage tank 2.
When the heat medium supply operation is performed during the operation of the fuel cell 1, the amount of heat consumed in the heat medium supply operation is subtracted from the exhaust heat of the fuel cell 1, and the remaining portion is stored as hot water storage. The calculation is performed assuming that the tank 2 is used for hot water storage.

発電量上限値仮設定部A3は、本実施形態においては、燃料電池1の発電量の上限値を、例えば、300〜700Whの間で、10Whを単位量として、仮設定するように構成されている。
ちなみに、本実施形態においては、先ず、最小発電量である300Whに設定し、その後、順次、10Whを増加した発電量に仮設定する場合を例示するが、これとは逆に、先ず、最大発電量である700Whに設定し、その後、順次、10Whを減少した発電量に仮設定する等、燃料電池1の発電量の上限値を仮設定する形態は各種変更できる。
In the present embodiment, the power generation amount upper limit temporary setting unit A3 is configured to temporarily set the upper limit value of the power generation amount of the fuel cell 1 between, for example, 300 to 700 Wh, with 10 Wh as a unit amount. Yes.
By the way, in this embodiment, first, the case where the minimum power generation amount is set to 300 Wh, and then the temporary power generation amount is increased to 10 Wh sequentially, but conversely, first, the maximum power generation amount is illustrated. The form of temporarily setting the upper limit value of the power generation amount of the fuel cell 1 can be changed in various ways, such as setting the amount to 700 Wh and then temporarily setting the power generation amount to 10 Wh.

排熱量予測部A4は、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測排熱量を求めるように構成されている。
そして、本実施形態においては、排熱量予測部A4が、運転制御手段5Bの運転形態に合わせて、デマンドレスポンス時間帯K2は、電力需要が燃料電池1の定格発電量未満の場合は電力需要を充足する電力を発電(所謂、電主運転)し、電力需要が定格発電量以上の場合は定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量を予測するように構成されている。
説明を追加すると、当該実施形態にあっては、逆潮できない場合を想定したものであり、このため、運転制御手段5Bは、デマンドレスポンス時間帯K2の場合には、電力需要が燃料電池1の定格発電量未満の場合は電力需要を充足する電力のみを発電(所謂、電主運転)して、逆潮を発生させないように燃料電池1が運転される。
The exhaust heat amount prediction unit A4 is configured to obtain the predicted exhaust heat amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1.
And in this embodiment, according to the driving | running form of the operation control means 5B, the waste heat amount prediction part A4 is a demand response time slot | zone K2, when the power demand is less than the rated power generation amount of the fuel cell 1, the power demand is calculated. Generates sufficient power (so-called main operation) and generates power of the rated power generation when the power demand is equal to or greater than the rated power generation. If the power demand is less than the power generation amount, the power generation is generated. If the power demand is equal to or higher than the power generation amount upper limit value, the power generation amount upper limit value is generated. .
When the explanation is added, in the embodiment, it is assumed that the reverse tide is not possible. For this reason, the operation control means 5B has the power demand of the fuel cell 1 in the demand response time zone K2. If it is less than the rated power generation amount, only the electric power that satisfies the electric power demand is generated (so-called electric main operation), and the fuel cell 1 is operated so as not to generate reverse power.

評価対象期間K1の対象時間帯毎の1時間あたりの予測排熱量kcalは、その対象時間帯についての発電量Whに基づいて、下記式にて求められることになる。
予測排熱量=発電量/発電効率×排熱効率×0.86(kcal/Wh)……(式2)
The predicted exhaust heat amount kcal per hour for each target time zone of the evaluation target period K1 is obtained by the following formula based on the power generation amount Wh for the target time zone.
Predicted exhaust heat amount = power generation amount / power generation efficiency × exhaust heat efficiency × 0.86 (kcal / Wh) (Equation 2)

貯湯量予測部A5は、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての予測貯湯量を求めるように構成されている。
即ち、対象時刻が評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻についての予測貯湯量kcal(換言すれば、現時刻から1時間後の予測貯湯量kcal)は、現在貯湯量確認手段5Cにて確認される現在貯湯量kcal、需要予測部A2にて予測される対象時刻(現時刻)についての1時間当たりの熱需要kcal、及び、排熱量予測部A4にて予測される対象時刻(現時刻)の1時間当たりの予測排熱量kcalに基づいて、下記式にて求められることになる。
現時刻の予測貯湯量=現在貯湯量+予測排熱量−熱需要……(式3)
The hot water storage amount prediction unit A5 is configured to obtain the predicted hot water storage amount for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1.
That is, the predicted hot water storage amount kcal for the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1 (in other words, the predicted hot water storage amount kcal one hour after the current time) is determined by the current hot water storage amount confirmation means 5C. Current hot water storage amount kcal to be confirmed, heat demand kcal per hour for the target time (current time) predicted by the demand prediction unit A2, and target time (current time) predicted by the exhaust heat amount prediction unit A4 ) On the basis of the predicted exhaust heat quantity kcal per hour.
Predicted hot water storage amount at the current time = Current hot water storage amount + Predicted waste heat amount−Heat demand (Equation 3)

また、対象時刻が現時刻の1時間後の時刻である予測貯湯量kcal(換言すれば、現時刻から2時間後の予測貯湯量kcal)は、現時刻の予測貯湯量、需要予測部A2にて予測される対象時刻(現時刻の1時間後の時刻)についての1時間当たりの熱需要kcal、及び、排熱量予測部A4にて予測される対象時刻(現時刻の1時間後の時刻)の1時間当たりの予測排熱量kcalに基づいて、下記式にて求められることになる。
現時刻の1時間後の時刻の予測貯湯量=現時刻の予測貯湯量+予測排熱量−熱需要……(式4)
Moreover, the predicted hot water storage amount kcal whose target time is one hour after the current time (in other words, the predicted hot water storage amount kcal two hours after the current time) is stored in the predicted hot water storage amount and demand prediction unit A2 at the current time. Heat demand kcal per hour for the target time predicted at this time (time one hour after the current time) and the target time predicted at the exhaust heat quantity prediction unit A4 (time one hour after the current time) Based on the predicted exhaust heat quantity kcal per hour, the following equation is used.
Predicted hot water storage time 1 hour after the current time = Predicted hot water storage amount of current time + Predicted exhaust heat amount−Heat demand (Equation 4)

以下、対象時刻が現時刻の2時間後以降の時刻の予測貯湯量kcal(換言すれば、現時刻から3時間後以降の予測貯湯量kcal)も、対象時刻が現時刻の1時間後の時刻である予測貯湯量kcalと同様に求められることになる。
つまり、対象時刻の1時間前の予測貯湯量に排熱量予測部A4にて予測される対象時刻の1時間当たりの予測排熱量kcalを加えた値から、需要予測部A2にて予測される対象時刻についての1時間当たりの熱需要kcalを減算することにより、対象時刻毎の予測貯湯量kcalを求めることができる。
Hereinafter, the predicted hot water storage amount kcal after the target time is 2 hours after the current time (in other words, the predicted hot water storage amount kcal after 3 hours from the current time) is also the time when the target time is 1 hour after the current time. It is obtained in the same manner as the predicted hot water storage amount kcal.
That is, the target predicted by the demand prediction unit A2 from the value obtained by adding the predicted amount of hot water stored per hour at the target time predicted by the exhaust heat amount prediction unit A4 to the predicted hot water storage amount one hour before the target time By subtracting the heat demand kcal per hour for the time, the predicted hot water storage amount kcal for each target time can be obtained.

制御用発電量上限値設定部A6は、予測される予測貯湯量が、貯湯タンク2の設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行うことになる。つまり、貯湯量予測部A5にて予測される、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量の全てが、貯湯タンク2の設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、繰り返し行うことになる。   The control power generation amount upper limit value setting unit A6 searches for the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the condition that the predicted hot water storage amount is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank 2, and finds the maximum Setting the power generation amount upper limit value as the control power generation amount upper limit value is repeatedly performed as time elapses. That is, the condition that all of the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1 predicted by the hot water storage amount prediction unit A5 is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank 2. The maximum power generation amount upper limit value that satisfies the above is searched, and the found maximum power generation amount upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value.

また、本実施形態においては、制御用発電量上限値設定部A6が、評価対象期間K1内の対象時間帯の単位時間(本実施形態においては1時間)よりも短い時間間隔(例えば、15分間隔)で、制御用発電量上限値を繰り返し設定するように構成されている。
つまり、需要予測部A2にて予測される対象時間帯毎の電力需要と熱需要は、対象時間帯の単位時間(本実施形態においては1時間)の間は変化することはないが、現在貯湯量は、刻々と変化し、かつ、現在貯湯量確認手段5Cによって、刻々と変化する現在貯湯量を確認できるため、評価対象期間K1内の対象時間帯の単位時間(本実施形態においては1時間)よりも短い時間間隔(例えば、15分間隔)で、制御用発電量上限値を繰り返し設定するように構成されている。
In the present embodiment, the control power generation amount upper limit setting unit A6 has a time interval (for example, 15 minutes) shorter than the unit time (1 hour in the present embodiment) of the target time zone in the evaluation target period K1. In the interval, the control power generation amount upper limit value is repeatedly set.
That is, the power demand and heat demand for each target time zone predicted by the demand prediction unit A2 do not change during the unit time of the target time zone (1 hour in the present embodiment), but the current hot water storage The amount changes every moment, and the current hot water storage amount confirmation means 5C can check the current hot water storage amount changing every moment, so that the unit time of the target time zone within the evaluation target period K1 (in this embodiment, 1 hour) ), The control power generation amount upper limit value is repeatedly set at a time interval shorter than (for example, every 15 minutes).

次に、図5に例示する場合を参照しながら、制御用発電量上限値設定部A6の制御内容について説明を加える。なお、ここでは説明を簡略化するために、燃料電池1の発電量の上限値を、300〜700Whの間で、100Whを単位量として仮設定する。
即ち、時刻が7時台から8時になると、評価対象期間設定部A1により、8時から次の日の7時台までが将来の評価対象期間K1として設定され、そして、需要予測部A2により、設定された将来の評価対象期間K1、つまり、8時台から次の日の7時台までの間における電力需要DJと熱需要NJとが、1時間毎に予測されることになる。
また、現在貯湯量確認手段5Cによって、現在貯湯量GTが、4500kcalであることが確認される。尚、上述の如く、本実施形態においては、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTは、8600kcalである。
Next, the control content of the control power generation amount upper limit setting unit A6 will be described with reference to the case illustrated in FIG. Here, in order to simplify the description, the upper limit value of the power generation amount of the fuel cell 1 is temporarily set between 300 to 700 Wh, with 100 Wh as a unit amount.
That is, when the time changes from 7 o'clock to 8 o'clock, the evaluation target period setting unit A1 sets the period from 8 o'clock to 7 o'clock on the next day as the future evaluation target period K1, and the demand prediction unit A2 The electric power demand DJ and the heat demand NJ in the set future evaluation target period K1, that is, from 8 o'clock to 7 o'clock on the next day, are predicted every hour.
Further, the current hot water storage amount confirmation means 5C confirms that the current hot water storage amount GT is 4500 kcal. As described above, in the present embodiment, the set maximum hot water storage amount MT of the hot water storage tank 2 is 8600 kcal.

次に、発電量上限値仮設定部A3が、燃料電池1の発電量上限値HMを、先ず、最小発電量である300Whに設定すると、排熱量予測部A4が、発電量上限値が300Whである場合について、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測排熱量を求めることになる。
即ち、デマンドレスポンス時間帯K2は、電力需要が燃料電池1の定格発電量未満の場合は電力需要DJを充足する電力を発電(所謂、電主運転)し、電力需要DJが定格発電量以上の場合は定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、電力需要DJが発電量上限値HM未満の場合は電力需要DJを充足する電力を発電し、電力需要DJが発電量上限値HM以上の場合は発電量上限値HMの電力を発電する運転形態で、予測排熱量が予測されることになる。
Next, when the power generation amount upper limit temporary setting unit A3 first sets the power generation amount upper limit value HM of the fuel cell 1 to 300 Wh, which is the minimum power generation amount, the exhaust heat amount prediction unit A4 sets the power generation amount upper limit value to 300 Wh. In some cases, the predicted amount of exhaust heat per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1 is obtained.
That is, in the demand response time period K2, when the power demand is less than the rated power generation amount of the fuel cell 1, power that satisfies the power demand DJ is generated (so-called main operation), and the power demand DJ is equal to or higher than the rated power generation amount. If the power demand DJ is less than the power generation amount upper limit value HM, power that satisfies the power demand DJ is generated and the power demand DJ is generated except for the demand response time zone. When the amount is equal to or higher than the amount upper limit value HM, the predicted exhaust heat amount is predicted in an operation mode of generating electric power of the power generation amount upper limit value HM.

続いて、貯湯量予測部A5が、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量を求めることになる。
即ち、現在貯湯量確認手段5Cにて確認されるところの現在貯湯量kcal、需要予測部A2にて予測される対象時間帯の1時間当たりの熱需要kcal、及び、排熱量予測部A4にて予測される対象時間帯の1時間当たりの予測排熱量kcalに基づいて、予測貯湯量が求められることになる。
Subsequently, the hot water storage amount prediction unit A5 obtains the predicted hot water storage amount per hour for the hourly target time zone in the evaluation target period K1.
That is, the current hot water storage amount kcal confirmed by the current hot water storage amount confirmation means 5C, the heat demand kcal per hour in the target time zone predicted by the demand prediction unit A2, and the exhaust heat amount prediction unit A4 The predicted hot water storage amount is determined based on the predicted exhaust heat amount kcal per hour in the predicted target time zone.

図5に例示する場合においては、貯湯量予測部A5の予測結果、つまり、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量には、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在しないので、この演算段階では、制御用発電量上限値設定部A6は、発電量上限値の300Whを、制御用発電量上限値に設定することはない。   In the case illustrated in FIG. 5, the prediction result of the hot water storage amount prediction unit A5, that is, the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1, is the maximum setting of the hot water storage tank 2. Since there is no case where the hot water storage amount MT is exceeded, the control power generation amount upper limit setting unit A6 does not set the power generation amount upper limit value 300Wh as the control power generation amount upper limit value in this calculation stage.

発電量上限値の300Whを制御用発電量上限値に設定しない場合には、発電量上限値仮設定部A3が、燃料電池1の発電量上限値HMを、400Whに設定し、以降、発電量上限値HMを、300Whに設定した場合と同様に、排熱量予測部A4が、発電量上限値が400Whである場合について、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測排熱量を求め、続いて、貯湯量予測部A5が、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量を求めることになる。   When the power generation amount upper limit value 300 Wh is not set as the control power generation amount upper limit value, the power generation amount upper limit value temporary setting unit A3 sets the power generation amount upper limit value HM of the fuel cell 1 to 400 Wh. Similarly to the case where the upper limit value HM is set to 300 Wh, when the heat generation amount prediction unit A4 has the power generation amount upper limit value of 400 Wh, the per hour of the target time zone for each hour in the evaluation target period K1. The predicted waste heat amount is obtained, and subsequently, the hot water storage amount prediction unit A5 obtains the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1.

図5に例示する場合には、貯湯量予測部A5の予測結果、つまり、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量には、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在しないので、この演算段階では、制御用発電量上限値設定部A6は、発電量上限値の400Whを、制御用発電量上限値に設定することはない。   In the case illustrated in FIG. 5, the prediction result of the hot water storage amount prediction unit A5, that is, the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1, Since there is no case where the hot water storage amount MT is exceeded, the control power generation amount upper limit value setting unit A6 does not set the power generation amount upper limit value 400Wh as the control power generation amount upper limit value in this calculation stage.

発電量上限値の400Whを制御用発電量上限値に設定しない場合には、発電量上限値仮設定部A3が、燃料電池1の発電量上限値HMを、500Whに設定し、以降、発電量上限値HMを、300Whに設定した場合と同様に、排熱量予測部A4が、発電量上限値が500Whである場合について、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測排熱量を求め、続いて、貯湯量予測部A5が、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量を求めることになる。   When the power generation amount upper limit value 400 Wh is not set as the control power generation amount upper limit value, the power generation amount upper limit value temporary setting unit A3 sets the power generation amount upper limit value HM of the fuel cell 1 to 500 Wh. Similarly to the case where the upper limit value HM is set to 300 Wh, when the heat generation amount prediction unit A4 has a power generation amount upper limit value of 500 Wh, the per hour of the target time zone for each hour in the evaluation target period K1. The predicted waste heat amount is obtained, and subsequently, the hot water storage amount prediction unit A5 obtains the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1.

図5に例示する場合には、貯湯量予測部A5の予測結果、つまり、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量には、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在しないので、この演算段階では、制御用発電量上限値設定部A6は、発電量上限値の500Whを、制御用発電量上限値に設定することはない。   In the case illustrated in FIG. 5, the prediction result of the hot water storage amount prediction unit A5, that is, the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1, Since there is no case where the hot water storage amount MT is exceeded, the control power generation amount upper limit value setting unit A6 does not set the power generation amount upper limit value 500Wh as the control power generation amount upper limit value in this calculation stage.

発電量上限値の500Whを制御用発電量上限値に設定しない場合には、発電量上限値仮設定部A3が、燃料電池1の発電量上限値HMを、600Whに設定し、以降、発電量上限値HMを、300Whに設定した場合と同様に、排熱量予測部A4が、発電量上限値が600Whである場合について、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測排熱量を求め、続いて、貯湯量予測部A5が、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量を求めることになる。   When the power generation amount upper limit value 500 Wh is not set as the control power generation amount upper limit value, the power generation amount upper limit value temporary setting unit A3 sets the power generation amount upper limit value HM of the fuel cell 1 to 600 Wh. Similarly to the case where the upper limit value HM is set to 300 Wh, when the heat generation amount prediction unit A4 has a power generation amount upper limit value of 600 Wh, per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1. The predicted waste heat amount is obtained, and subsequently, the hot water storage amount prediction unit A5 obtains the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1.

図5に例示する場合には、貯湯量予測部A5の予測結果、つまり、評価対象期間K1における1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量には、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在するので、この演算段階で初めて、制御用発電量上限値設定部A6は、貯湯タンク2の設定最大貯湯量未満になる条件を満足する最大の発電量上限値として、600Whよりも一段階低い500Whを選択し、この500Whを、制御用発電量上限値に設定する。   In the case illustrated in FIG. 5, the prediction result of the hot water storage amount prediction unit A5, that is, the predicted hot water storage amount per hour for the target time zone for each hour in the evaluation target period K1, Since there is a case where the hot water storage amount MT is exceeded, for the first time in this calculation stage, the control power generation amount upper limit value setting unit A6 is set as the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the condition of being less than the set maximum hot water storage amount of the hot water storage tank 2. , 500 Wh, which is one step lower than 600 Wh, is selected, and this 500 Wh is set as the control power generation amount upper limit value.

ちなみに、発電量上限値を、300Whから順次増大させて、最大の700Whに設定しても、貯湯量予測部A5の予測結果、つまり、評価対象期間Kにおける1時間毎の対象時間帯についての1時間あたりの予測貯湯量が、貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超えることがない場合には、制御用発電量上限値設定部A6は、貯湯タンク2の設定最大貯湯量未満になる条件を満足する最大の発電量上限値として、700Whを、制御用発電量上限値に設定することになる。   Incidentally, even if the power generation amount upper limit value is sequentially increased from 300 Wh and set to the maximum 700 Wh, the prediction result of the hot water storage amount prediction unit A5, that is, 1 for the target time zone for each hour in the evaluation target period K. When the predicted hot water storage amount per hour does not exceed the set maximum hot water storage amount MT of the hot water storage tank 2, the control power generation amount upper limit value setting unit A6 sets a condition that the hot water storage tank 2 is less than the set maximum hot water storage amount. As a maximum power generation amount upper limit value that is satisfied, 700 Wh is set as the control power generation amount upper limit value.

また、本実施形態においては、制御用発電量上限値設定部A6が、評価対象期間K1内の対象時間帯の単位時間(本実施形態においては1時間)よりも短い時間間隔(例えば、15分間隔)で、制御用発電量上限値を繰り返し設定することになるため、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻と一致する場合と、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻から外れる(遅れる)場合とが存在する。   In the present embodiment, the control power generation amount upper limit setting unit A6 has a time interval (for example, 15 minutes) shorter than the unit time (1 hour in the present embodiment) of the target time zone in the evaluation target period K1. Since the control power generation amount upper limit value is repeatedly set at the interval), the timing when the control power generation amount upper limit value is set coincides with the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1, and the evaluation There is a case where the current time corresponding to the start time of the target period K1 is deviated (delayed).

即ち、本実施形態においては、評価対象期間設定部A1は、将来の評価対象期間K1としての24時間を、時間経過に伴って、1時間毎に繰り返し設定するように構成されているから、例えば、制御用発電量上限値設定部A6が、15分間隔で制御用発電量上限値を設定する場合には、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する時刻から1時間後の次の対象時刻までの間に、開始時点に相当する時刻、その時刻から15分遅れた時刻、30分遅れた時刻、及び、45分遅れた時刻の4回現れることになるが、本実施形態においては、いずれの場合にも、貯湯量予測部A5が同じ演算形態にて予測貯湯量を求めるように構成されている。   That is, in the present embodiment, the evaluation target period setting unit A1 is configured to repeatedly set 24 hours as the future evaluation target period K1 every hour as time elapses. When the control power generation amount upper limit setting unit A6 sets the control power generation amount upper limit value every 15 minutes, the timing for setting the control power generation amount upper limit value corresponds to the start time of the evaluation target period K1. 4 times appearing from the time to the next target time one hour later, the time corresponding to the start time, the time delayed by 15 minutes, the time delayed by 30 minutes, and the time delayed by 45 minutes However, in this embodiment, in any case, the hot water storage amount prediction unit A5 is configured to obtain the predicted hot water storage amount in the same calculation form.

つまり、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻と一致する場合と、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻から外れる場合とのいずれにおいても、その時点における現在貯湯量を現在貯湯量確認手段5Cにて確認する。
そして、現在貯湯量確認手段5Cにて確認される現在貯湯量kcal、需要予測部A2にて予測される対象時刻(現時刻)についての1時間当たりの熱需要kcal、及び、排熱量予測部A4にて予測される対象時刻(現時刻)の1時間当たりの予測排熱量kcalに基づいて、上述の下記式(3)にて求めることになる。
現時刻の予測貯湯量=現在貯湯量+予測排熱量−熱需要……(式3)
In other words, either when the timing for setting the control power generation amount upper limit value coincides with the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1 or when the timing deviates from the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1. The current hot water storage amount at that time is confirmed by the current hot water storage amount confirmation means 5C.
The current hot water storage amount kcal confirmed by the current hot water storage amount confirmation means 5C, the heat demand kcal per hour for the target time (current time) predicted by the demand prediction unit A2, and the exhaust heat amount prediction unit A4 Based on the predicted exhaust heat quantity kcal per hour of the target time (current time) predicted by (1), the following equation (3) is used.
Predicted hot water storage amount at the current time = Current hot water storage amount + Predicted waste heat amount−Heat demand (Equation 3)

尚、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻と一致する場合と、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻から外れる場合とで、貯湯量予測部A5による予測貯湯量の求め方を異ならせるようにしてもよい。
即ち、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻と一致する場合には、上述の通り、予測貯湯量を求めるようにする。
The timing for setting the control power generation amount upper limit value coincides with the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1, and the case where the timing deviates from the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1. The method for obtaining the predicted hot water storage amount by the hot water storage amount prediction unit A5 may be varied.
That is, when the timing for setting the control power generation amount upper limit value coincides with the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1, the predicted hot water storage amount is obtained as described above.

そして、制御用発電量上限値を設定するタイミングが、評価対象期間K1の開始時点に相当する現時刻から外れる場合には、現時点から次の対象時刻までの予測貯湯量kcalを、現在貯湯量確認手段5Cにて確認される現在貯湯量kcal、需要予測部A2にて予測される対象時刻(現時刻)についての1時間当たりの熱需要kcal、排熱量予測部A4にて予測される対象時刻(現時刻)の1時間当たりの予測排熱量kcal、及び、現時点から次の対象時刻まで残り時間の1時間に対する割合に基づいて、下記式にて求めるようにしてもよい。
現時刻の予測貯湯量=現在貯湯量+(予測排熱量−熱需要)×割合……(式5)
If the timing for setting the control power generation amount upper limit value deviates from the current time corresponding to the start time of the evaluation target period K1, the predicted hot water storage amount kcal from the current time to the next target time is confirmed as the current hot water storage amount confirmation. Current hot water storage amount kcal confirmed by means 5C, heat demand kcal per hour for target time (current time) predicted by demand prediction unit A2, target time predicted by exhaust heat amount prediction unit A4 ( Based on the predicted exhaust heat quantity kcal per hour (current time) and the ratio of the remaining time to one hour from the current time to the next target time, the following equation may be used.
Predicted hot water storage amount at the current time = Current hot water storage amount + (Predicted exhaust heat amount−Heat demand) × Ratio …… (Formula 5)

〔制御用発電量上限値の探索・設定手順〕
現発電量設定手段5Aの制御作動について、図4のフローチャートに基づいて説明を加える。尚、図4のフローチャートは、運転制御装置5が順次実行する複数の制御処理のうちの一つの制御処理(サブルーチン)として記載されている。
[Search / setting procedure for upper limit of power generation for control]
The control operation of the current power generation amount setting means 5A will be described based on the flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 4 is described as one control process (subroutine) among a plurality of control processes sequentially executed by the operation control device 5.

先ず、1時間毎の評価対象期間K1の設定タイミングであるか否かが判定され(#1)、評価対象期間K1の設定タイミングであると判定した場合には、評価対象期間を設定する処理が実行され(#2)、続いて、評価対象期間K1内の対象時刻毎の電力需要と熱需要とを予測する需要予測の処理が実行される(#3)。   First, it is determined whether or not it is the setting timing of the evaluation target period K1 every hour (# 1). If it is determined that it is the setting timing of the evaluation target period K1, a process of setting the evaluation target period is performed. This is executed (# 2), and subsequently, a demand prediction process for predicting power demand and heat demand at each target time within the evaluation target period K1 is executed (# 3).

#1の処理にて、評価対象期間K1の設定タイミングでないと判定したとき、及び、#2、#3の処理を実行したのちは、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯を、デマンドレスポンス時間帯K2として設定する処理が実行される(#4)。   When it is determined in the process of # 1 that it is not the set timing of the evaluation target period K1, and after executing the processes of # 2 and # 3, the power purchase unit price for each time zone is a predetermined lower limit set power purchase price A process of setting a higher time zone as the demand response time zone K2 is executed (# 4).

#4の処理を実行した後には、15分毎に定めた発電量上限値の設定タイミングであるか否かが判定され(#5)、発電量上限値の設定タイミングでないときには、#1の処理に移行することになる。   After executing the process of # 4, it is determined whether or not it is the power generation amount upper limit setting timing determined every 15 minutes (# 5). When it is not the power generation amount upper limit setting timing, the process of # 1 is performed. Will be transferred to.

#5の処理にて、設定タイミングであると判定したときには、現在貯湯量を確認する処理(#6)、発電量上限値を最小発電量(300Wh)に設定する処理(#7)、評価対象期間K1内の対象時間帯毎の排熱量を求める排熱量予測の処理(#8)、及び、評価対象期間K1内の対象時間帯毎の予測貯湯量を求める貯湯量予測の処理(#9)を実行する。   When it is determined in the process of # 5 that the set timing is reached, a process of checking the current hot water storage amount (# 6), a process of setting the power generation amount upper limit value to the minimum power generation amount (300 Wh) (# 7), and an evaluation target Exhaust heat amount prediction process (# 8) for obtaining the exhaust heat amount for each target time zone within the period K1 and hot water storage amount prediction process (# 9) for obtaining the predicted hot water storage amount for each target time zone within the evaluation target period K1 Execute.

次に、#9の貯湯量予測の処理の結果に基づいて、評価対象期間K1内の対象時間帯毎の予測貯湯量のうちで貯湯タンク2の設定最大貯湯量(8600kcal)を超えているものが存在するか否か、つまり、予測貯湯量が設定最大貯湯量(8600kcal)を超えているか否かを判定し(#10)、超えていない場合には、発電量上限値が最大(700Wh)であるか否かを判定し(#11)、最大でない場合には、発電量上限値を単位量(10Wh)だけ増加する処理を実行し(#12)、その後、#8の処理に移行することになる。   Next, based on the result of the hot water storage amount prediction process of # 9, the predicted hot water storage amount for each target time zone within the evaluation target period K1 exceeds the set maximum hot water storage amount (8600 kcal) of the hot water storage tank 2 Is determined, that is, whether or not the predicted hot water storage amount exceeds the set maximum hot water storage amount (8600 kcal) (# 10), and if not, the power generation amount upper limit value is maximum (700 Wh) (# 11), if it is not the maximum, a process for increasing the power generation amount upper limit value by the unit quantity (10 Wh) is executed (# 12), and then the process proceeds to # 8. It will be.

尚、#8の排熱量予測の処理では、デマンドレスポンス時間帯K2は、電力需要が燃料電池1の定格発電量未満の場合は電力需要を充足する電力を発電(所謂、電主運転)し、電力需要が定格発電量以上の場合は定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量が予測されることになる。   In the # 8 waste heat amount prediction process, the demand response time zone K2 generates power that satisfies the power demand (so-called main operation) when the power demand is less than the rated power generation amount of the fuel cell 1, If the power demand is greater than or equal to the rated power generation amount, it is an operation mode that generates the power of the rated power generation amount.Other than the demand response time zone, if the power demand is less than the upper limit value of the power generation amount, it generates power that satisfies the power demand, When the power demand is equal to or greater than the power generation amount upper limit value, the predicted exhaust heat amount is predicted in an operation mode in which power of the power generation amount upper limit value is generated.

#10の処理にて、予測貯湯量が設定最大貯湯量(8600kcal)を超えていると判定した場合には、単位量増加前の発電量上限値を、制御用発電量上限値に設定する処理を実行し(#13)、その後、#1の処理に移行することになる。なお、単位量増加前の発電量上限値が最小発電量未満となる場合は、最小発電量を制御用発電量上限値に設定する。   In the process of # 10, when it is determined that the predicted hot water storage amount exceeds the set maximum hot water storage amount (8600 kcal), the power generation amount upper limit value before the unit amount increase is set to the control power generation amount upper limit value (# 13), and then the process proceeds to # 1. When the power generation amount upper limit before the unit amount increase is less than the minimum power generation amount, the minimum power generation amount is set as the control power generation amount upper limit value.

また、#11の処理にて、発電量上限値が最大であると判定したときには、現在の発電量上限値を、制御用発電量上限値に設定する処理を実行し(#14)、その後、#1の処理に移行することになる。   Further, when it is determined in the process of # 11 that the power generation amount upper limit value is the maximum, a process of setting the current power generation amount upper limit value to the control power generation amount upper limit value is executed (# 14). The process proceeds to # 1.

ちなみに、#5〜#14の処理にて、発電量上限値を仮設定する処理、排熱量を予測する処理及び貯湯量を予測する処理が繰り返し実行されることにより、予測される予測貯湯量が、貯湯タンク2の設定最大蓄熱量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定する制御用発電量上限値を設定する処理が、時間経過に伴って繰り返し実行されることになる。   By the way, in the processes of # 5 to # 14, the process of temporarily setting the power generation amount upper limit value, the process of predicting the amount of exhaust heat, and the process of predicting the amount of stored hot water are repeatedly executed, so that the predicted amount of stored hot water is predicted. The maximum power generation amount upper limit value that satisfies the condition of less than the set maximum heat storage amount of the hot water storage tank 2 is searched, and the searched maximum power generation amount upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value. The process for setting the upper limit value is repeatedly executed as time elapses.

そして、制御用発電量上限値を設定する処理は、15分間隔で繰り返し実行されるものであるから、評価対象期間K1内の対象時間帯の単位時間(1時間)よりも短い時間間隔で、繰り返し実行されることになる。   And since the process which sets the electric power generation amount upper limit for control is repeatedly performed at intervals of 15 minutes, at a time interval shorter than the unit time (1 hour) of the target time zone in the evaluation target period K1, It will be executed repeatedly.

〔コジェネレーションシステムの運転結果及び評価〕
図8は、当該実施形態を適用してコジェネレーションシステムの運転制御を行った場合の電力需要及び発電量の経時変化を示すグラフ図であり、図10は、逆潮を行わずデマンドレスポンスを行わない形態で且つその他の制御については当該実施形態を同様の制御を適用する状態でコジェネレーションシステムの運転制御を行った場合の電力需要及び発電量の経時変化を示す表及びグラフ図である。
因みに、図10に示す運転形態において制御用発電量上限値を決定する数値例を、図7に示す。図7に示す例では、発電量上限値を300Wから順次増大させた場合に、700Wで貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在するので、発電量上限値が600Wに設定されている。
[Operation results and evaluation of cogeneration system]
FIG. 8 is a graph showing changes in power demand and power generation over time when the operation control of the cogeneration system is performed by applying the embodiment, and FIG. 10 performs a demand response without performing reverse tide. It is a table | surface and graph figure which show the time-dependent change of the electric power demand at the time of performing operation control of a cogeneration system in the state which applies the control similar to the said embodiment about the other control.
Incidentally, FIG. 7 shows a numerical example for determining the control power generation amount upper limit value in the operation mode shown in FIG. In the example shown in FIG. 7, when the power generation amount upper limit value is sequentially increased from 300 W, there is a case where the set maximum hot water storage amount MT of the hot water storage tank 2 exceeds 700 W, so the power generation amount upper limit value is set to 600 W. Yes.

図8、図10の何れのグラフ図で示される場合も、予測貯湯量は最大貯湯量を超えないように制御されているのであるが、図8に示すグラフ図と図10に示すグラフ図とを比較した場合、当該実施形態に係る図8のグラフ図においてK2で示されるデマンドレスポンス時間帯における発電量が、図10に示すグラフ図での発電量よりも高くなっていることがわかる。即ち、当該実施形態に係る図8に示すグラフ図にあっては、デマンドレスポンス時間帯において、商用電力系統からの買電量を低減でき、それに伴うインセンティブや電気料金に基づくメリットを需要家が良好に享受できることとなる。   8 and 10, the predicted hot water storage amount is controlled so as not to exceed the maximum hot water storage amount, but the graph shown in FIG. 8 and the graph shown in FIG. Are compared, it can be seen that the power generation amount in the demand response time zone indicated by K2 in the graph of FIG. 8 according to this embodiment is higher than the power generation amount in the graph shown in FIG. That is, in the graph shown in FIG. 8 according to the present embodiment, the amount of power purchased from the commercial power system can be reduced in the demand response time zone, and the customer can better benefit from the incentives and electricity charges associated therewith. You can enjoy it.

〔別実施形態〕
次に別実施形態を列記する。
(1)上記実施形態においては、評価対象期間K1を24時間に設定する場合を例示したが、評価対象期間K1は、12時間や36時間等、種々な長さに設定することができる。
また、上記実施形態では、評価対象期間K1が、1時間毎に繰り返し設定される場合を例示したが、例えば、30分毎に繰り返し設定する等、評価対象期間K1を時間経過に伴って繰り返し設定する周期は種々変更できる。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be listed.
(1) Although the case where the evaluation target period K1 is set to 24 hours is exemplified in the above embodiment, the evaluation target period K1 can be set to various lengths such as 12 hours and 36 hours.
Moreover, although the case where the evaluation target period K1 is repeatedly set every hour is illustrated in the above embodiment, for example, the evaluation target period K1 is repeatedly set as time elapses, such as being repeatedly set every 30 minutes. Various periods can be changed.

(2)上記実施形態においては、評価対象期間K1の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とを予測するにあたり、1時間毎の電力需要と熱需要とを予測する場合を例示したが、例えば、30分毎の電力需要と熱需要とを予測する等、電力需要と熱需要とを予測する時間間隔は、各種変更できる。 (2) In the above embodiment, in the case of predicting the power demand and heat demand for each target time zone of the evaluation target period K1, the case of predicting the power demand and heat demand for each hour is exemplified. The time interval for predicting the electric power demand and the heat demand, such as predicting the electric power demand and the heat demand every 30 minutes, can be variously changed.

(3)上記実施形態においては、予測される予測貯湯量が、貯湯タンク2の設定最大蓄熱量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、評価対象期間K1内の対象時間帯の単位時間よりも短い時間間隔で行う場合を例示したが、このような設定を、評価対象期間K1を時間経過に伴って繰り返し設定する周期と同じ周期で行うようにしてもよい。 (3) In the above-described embodiment, the maximum power generation amount found by searching for the maximum power generation amount upper limit value that satisfies the condition that the predicted hot water storage amount is less than the set maximum heat storage amount of the hot water storage tank 2. Although the case where the upper limit value is set as the control power generation amount upper limit value at a time interval shorter than the unit time of the target time zone in the evaluation target period K1 is exemplified, such setting is performed in the evaluation target period K1. May be performed in the same cycle as the cycle that is repeatedly set as time elapses.

(4)上記実施形態においては、熱電併給装置としての燃料電池の発電量が、10Whを単位量として調整される場合を例示したが、例えば、5Whを単位量として調整する等、燃料電池の発電量を調整する単位量は、各種変更できる。 (4) In the above embodiment, the case where the power generation amount of the fuel cell as the combined heat and power supply device is adjusted with 10 Wh as the unit amount is exemplified. However, for example, the power generation of the fuel cell is adjusted with 5 Wh as the unit amount. The unit amount for adjusting the amount can be variously changed.

(5)上記実施形態においては、熱電併給装置として燃料電池を例示したが、燃料電池に代えて、エンジン駆動型の発電機を用いるようにする等、熱電併給装置としては種々の形態のものが適用できる。 (5) In the above-described embodiment, the fuel cell is exemplified as the combined heat and power supply device. However, various types of combined heat and power supply devices are available, such as using an engine-driven generator instead of the fuel cell. Applicable.

(6)上記実施形態において、デマンドレスポンス時間帯設定部5Dで設定されたデマンドレスポンス時間帯K2以外において、現時刻の制御用発電量上限値が最小発電量(燃料電池1にて設定可能な最小の発電量)となる場合、燃料電池1の運転を停止させるように構成することが好ましい。
この場合、燃料電池1の運転を停止させる時間は、デマンドレスポンス時間帯K2以外の全てでも構わないし、その一部でも構わないが、燃料電池1の運転を停止させなかった場合の排熱量を、デマンドレスポンス時間帯K2にて、燃料電池1を働かせることで賄うことが可能な時間に設定することが好ましい。
(6) In the embodiment described above, the control power generation amount upper limit value at the current time is the minimum power generation amount (the minimum that can be set in the fuel cell 1) other than the demand response time zone K2 set by the demand response time zone setting unit 5D. It is preferable that the operation of the fuel cell 1 be stopped.
In this case, the time for stopping the operation of the fuel cell 1 may be all or a part other than the demand response time zone K2, but the amount of heat exhausted when the operation of the fuel cell 1 is not stopped It is preferable to set a time that can be covered by operating the fuel cell 1 in the demand response time zone K2.

(7)デマンドレスポンス時間帯において、コジェネレーションシステムの熱電併給装置1にて発電した電力を、逆潮できる場合、本願に係るコジェネレーションシステムは、以下のような構成にて実現される。尚、基本的なコジェネレーションシステムの構成は、上述した実施形態と同一であるので、以下では、上記実施形態と異なる構成及び制御のみ説明し、上記実施形態と同一の構成及び制御については、同一の符号を付すこととする。
デマンドレスポンスを行う場合、通常、商用電力系統での電力需要が大きく、買電単価も高いため、需要家のコジェネレーションシステムからの逆潮が許容されることが想定される。
そこで、当該別実施形態に係るコジェネレーションシステムでは、運転制御手段5Bは、デマンドレスポンス時間帯K2にて余剰の電力を逆潮して経済的なメリットを確保するべく、デマンドレスポンス時間帯K2は、燃料電池1の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯K2以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する。
(7) In the demand response time zone, when the power generated by the combined heat and power supply device 1 of the cogeneration system can be reversed, the cogeneration system according to the present application is realized with the following configuration. Since the basic configuration of the cogeneration system is the same as that of the above-described embodiment, only the configuration and control different from the above-described embodiment will be described below, and the same configuration and control as those of the above-described embodiment will be described. The reference numeral is attached.
When performing a demand response, it is assumed that the reverse power from the cogeneration system of the consumer is permitted because the power demand in the commercial power system is usually large and the power purchase unit price is also high.
Therefore, in the cogeneration system according to the another embodiment, the operation control means 5B is configured so that the demand response time zone K2 is in order to reverse the excess power in the demand response time zone K2 and secure an economic merit. In the operation mode of generating the rated power generation amount of the fuel cell 1, except for the demand response time zone K2, when the power demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and the power demand is the power generation amount upper limit value. In the above case, the power of the power generation amount upper limit value is generated.

そして、排熱量予測部A4は、運転制御手段5Bの運転形態に合わせて、デマンドレスポンス時間帯K2は、燃料電池1の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯K2以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量を予測するように構成されている。
運転制御手段5Bは、デマンドレスポンス時間帯K2にて、電力需要が定格発電量以上の場合で、余剰電力が発生しているときには、当該余剰電力を逆潮することとなる。
The exhaust heat amount prediction unit A4 is an operation mode in which the demand response time zone K2 generates the rated power generation amount of the fuel cell 1 in accordance with the operation mode of the operation control means 5B. If the demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and if the power demand is greater than or equal to the power generation amount upper limit value, the predicted exhaust heat amount is predicted with an operation mode that generates power at the power generation amount upper limit value. It is configured as follows.
When the power demand is equal to or greater than the rated power generation amount and the surplus power is generated in the demand response time zone K2, the operation control means 5B reversely flows the surplus power.

更に、制御用発電量上限値の探索・設定手順については、図4に示すフローチャートの#8の排熱量予測の処理にて、デマンドレスポンス時間帯K2は、燃料電池1の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯K2以外は、電力需要が発電量上限値未満の場合は電力需要を充足する電力を発電し、電力需要が発電量上限値以上の場合は発電量上限値の電力を発電する運転形態で、予測排熱量が予測されることになる。   Furthermore, regarding the search / setting procedure for the control power generation amount upper limit value, the demand response time zone K2 generates the rated power generation amount of the fuel cell 1 in the exhaust heat amount prediction process of # 8 in the flowchart shown in FIG. In the operation mode, except for the demand response time zone K2, when the power demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and when the power demand is greater than the power generation amount upper limit value, the power of the power generation amount upper limit value is generated. The predicted exhaust heat amount is predicted in the operation mode for generating the power.

次に、当該別実施形態に係るコジェネレーションシステムの運転結果及び評価について説明する。
図9は、当該別実施形態を適用してコジェネレーションシステムの運転制御を行った場合(逆潮を行いデマンドレスポンスを行った場合)の電力需要及び発電量の経時変化を示すグラフ図である。
因みに、図9に示す運転形態において制御用発電量上限値を決定する数値例を、図6に示す。図6に示す例では、発電量上限値を300Wから順次増大させた場合に、500Wで貯湯タンク2の設定最大貯湯量MTを超える場合が存在するので、発電量上限値が400Wに設定されている。
Next, the operation result and evaluation of the cogeneration system according to the another embodiment will be described.
FIG. 9 is a graph showing changes in power demand and power generation over time when operation control of the cogeneration system is performed by applying the other embodiment (when reverse tide is performed and demand response is performed).
FIG. 6 shows a numerical example for determining the control power generation amount upper limit value in the operation mode shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, when the power generation amount upper limit value is sequentially increased from 300 W, there is a case where the set maximum hot water storage amount MT of the hot water storage tank 2 exceeds 500 W. Therefore, the power generation amount upper limit value is set to 400 W. Yes.

図9に示すグラフ図と、逆潮を行わずデマンドレスポンスを行う場合の図8に示すグラフ図とを比較すると、何れの場合も、予測貯湯量は最大貯湯量を超えないように制御されているのであるが、当該別実施形態に係る図9のグラフ図においてK2で示されるデマンドレスポンス時間帯K2における発電量が、一部電力需要を上回る発電量となっていることがわかる。即ち、当該別実施形態に係る図9に示すグラフ図にあっては、デマンドレスポンス時間帯K2において燃料電池1の定格発電量のうち電力需要を上回った余剰電力については、逆潮することで、当該逆潮による経済的メリットをも享受できることとなる。   When comparing the graph shown in FIG. 9 with the graph shown in FIG. 8 in the case of performing demand response without performing reverse tide, in any case, the predicted hot water storage amount is controlled not to exceed the maximum hot water storage amount. However, it can be seen that the power generation amount in the demand response time zone K2 indicated by K2 in the graph of FIG. 9 according to the another embodiment is a power generation amount that partially exceeds the power demand. That is, in the graph shown in FIG. 9 according to the another embodiment, surplus power exceeding the power demand in the rated power generation amount of the fuel cell 1 in the demand response time zone K2 is reversed, You can also enjoy the economic benefits of the reverse tide.

(8)上記実施形態にあっては、デマンドレスポンス時間帯設定部5Dは、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯を、デマンドレスポンス時間帯K2として設定する制御例を示した。しかしながら、デマンドレスポンス時間帯設定部5Dは、別に買電単価に基づくことなく、例えば、電力供給事業者等が提示する買電単価以外のインセンティブに基づいて、デマンドレスポンス時間帯K2を設定しても構わない。 (8) In the above embodiment, the demand response time zone setting unit 5D sets a time zone in which the power purchase unit price for each time zone is higher than a predetermined lower limit set power purchase price as the demand response time zone K2. An example is shown. However, the demand response time zone setting unit 5D may set the demand response time zone K2 based on incentives other than the power purchase unit price presented by the power supply company or the like, without being separately based on the power purchase unit price. I do not care.

尚、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。   The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in the other embodiment, as long as no contradiction occurs. The embodiment disclosed in this specification is an exemplification, and the embodiment of the present invention is not limited to this. The embodiment can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.

本発明は、簡素な制御構成によって、貯湯タンクの貯湯状態を好適な状態に維持しながら、消費電力を熱電併給装置の発電量にてカバーする電力カバー率の増大化を図ることができ、且つ運転日の電力需要や熱需要が、予測される電力需要や熱需要から異なった場合にも、適切に対応して、効率の高い熱電併給装置の利用率を高めることで省エネ量を高め、更には、デマンドレスポンスを適切に行い得るコジェネレーションシステムとして好適に利用可能である。   The present invention can achieve an increase in the power coverage ratio that covers power consumption with the amount of power generated by the combined heat and power supply unit while maintaining the hot water storage state of the hot water storage tank in a suitable state by a simple control configuration, and Even if the power demand and heat demand on the operating day differ from the predicted power demand and heat demand, the energy consumption can be increased by increasing the utilization rate of the highly efficient combined heat and power supply equipment, appropriately. Can be suitably used as a cogeneration system capable of appropriately performing demand response.

1 熱電併給装置
2 貯湯タンク
5B 運転制御手段
5D デマンドレスポンス時間帯設定部
A1 評価対象期間設定部
A2 需要予測部
A3 発電量上限値仮設定部
A4 排熱量予測部
A5 貯湯量予測部
A6 制御用発電量上限値設定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cogeneration apparatus 2 Hot water storage tank 5B Operation control means 5D Demand response time zone setting part A1 Evaluation object period setting part A2 Demand prediction part A3 Power generation amount upper limit temporary setting part A4 Waste heat amount prediction part A5 Hot water storage amount prediction part A6 Control power generation Volume upper limit setting section

Claims (5)

電力と熱を発生する熱電併給装置と貯湯タンクを備えたコジェネレーションシステムであって、
将来の評価対象期間を時間経過に伴って繰り返し設定する評価対象期間設定部と、
前記評価対象期間内の対象時間帯毎の電力需要と熱需要とを予測する需要予測部と、
前記評価対象期間内で、デマンドレスポンス時間帯を設定するデマンドレスポンス時間帯設定部と、
前記熱電併給装置の発電量の上限値を仮設定する発電量上限値仮設定部と、
予測された電力需要と仮設定する発電量上限値から、前記熱電併給装置の対象時間帯毎の予測排熱量を求める排熱量予測部と、
前記貯湯タンクの現在貯湯量と予測された熱需要と予測排熱量から、対象時間帯毎の前記貯湯タンクの予測貯湯量を求める貯湯量予測部と、
前記発電量上限値仮設定部、前記排熱量予測部及び前記貯湯量予測部を働かせて、予測される予測貯湯量が、前記貯湯タンクの設定最大貯湯量未満となる条件を満足する最大の発電量上限値を探索して、探索された前記最大の発電量上限値を制御用発電量上限値として設定することを、時間経過に伴って繰り返し行う制御用発電量上限値設定部とを備え、
前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段が、デマンドレスポンス時間帯は前記熱電併給装置の定格発電量を上限として、デマンドレスポンス時間帯以外は前記制御用発電量上限値を上限として前記熱電併給装置の現時刻の発電量を制御するコジェネレーションシステム。
A cogeneration system comprising a cogeneration device that generates electric power and heat and a hot water storage tank,
An evaluation target period setting unit that repeatedly sets a future evaluation target period over time,
A demand prediction unit that predicts power demand and heat demand for each target time period within the evaluation target period;
A demand response time zone setting unit for setting a demand response time zone within the evaluation target period;
A power generation amount upper limit provisional setting unit for temporarily setting an upper limit value of the power generation amount of the cogeneration device;
From the predicted electric power demand and the power generation amount upper limit value that is temporarily set, an exhaust heat amount prediction unit that obtains an estimated exhaust heat amount for each target time zone of the cogeneration device,
A hot water storage amount prediction unit for obtaining a predicted hot water storage amount of the hot water storage tank for each target time zone from a current hot water storage amount of the hot water storage tank and a predicted heat demand and an estimated waste heat amount;
The maximum power generation that satisfies the condition that the predicted hot water storage amount is less than the set maximum hot water storage amount of the hot water tank by operating the power generation amount upper limit temporary setting unit, the exhaust heat amount prediction unit, and the hot water storage amount prediction unit. A power generation amount upper limit setting unit for control that repeatedly searches the amount upper limit value and sets the searched maximum power generation amount upper limit value as a control power generation amount upper limit value as time elapses,
The operation control means for controlling the operation of the combined heat and power supply unit has the rated power generation amount of the combined heat and power supply unit as an upper limit in a demand response time zone, and the combined heat and power supply as an upper limit of the power generation amount for control other than the demand response time zone. A cogeneration system that controls the power generation amount of the device at the current time.
前記排熱量予測部が、デマンドレスポンス時間帯は、前記熱電併給装置の定格発電量を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、前記電力需要が前記発電量上限値未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記発電量上限値以上の場合は前記発電量上限値の電力を発電する運転形態で、前記予測排熱量を予測するように構成されている請求項1記載のコジェネレーションシステム。   The exhaust heat quantity prediction unit is an operation mode for generating the rated power generation amount of the combined heat and power device during the demand response time zone, and the power demand is less than the power generation amount upper limit value except for the demand response time zone. The system is configured to generate electric power that satisfies demand, and to predict the predicted exhaust heat amount in an operation mode in which when the electric power demand is greater than or equal to the upper limit value of power generation, the power of the upper limit value of power generation is generated. Item 1. A cogeneration system according to item 1. 前記排熱量予測部が、デマンドレスポンス時間帯は、前記電力需要が前記定格発電量未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記定格発電量以上の場合は前記定格発電量の電力を発電する運転形態で、デマンドレスポンス時間帯以外は、前記電力需要が前記発電量上限値未満の場合は前記電力需要を充足する電力を発電し、前記電力需要が前記発電量上限値以上の場合は前記発電量上限値の電力を発電する運転形態で、前記予測排熱量を予測するように構成されている請求項1記載のコジェネレーションシステム。   In the demand response time zone, the exhaust heat amount prediction unit generates power that satisfies the power demand when the power demand is less than the rated power generation amount, and the rated power when the power demand is equal to or greater than the rated power generation amount. In an operation mode for generating power of the amount of power generation, except the demand response time zone, when the power demand is less than the power generation amount upper limit value, power that satisfies the power demand is generated, and the power demand is the power generation amount upper limit. 2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the predicted exhaust heat amount is predicted in an operation mode of generating electric power of the power generation amount upper limit value when the value is equal to or greater than a value. 前記デマンドレスポンス時間帯設定部で設定されたデマンドレスポンス時間帯以外において、現時刻の前記制御用発電量上限値が最小発電量となる場合に、前記熱電併給装置の運転を停止させるように構成されている請求項1〜3の何れか一項に記載のコジェネレーションシステム。   Outside the demand response time zone set by the demand response time zone setting unit, when the control power generation amount upper limit value at the current time is the minimum power generation amount, it is configured to stop the operation of the cogeneration device. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 3. 前記デマンドレスポンス時間帯設定部が、時間帯毎の買電単価が所定の下限設定買電価格より高い時間帯を、デマンドレスポンス時間帯として設定するように構成されている請求項1〜4の何れか一項に記載のコジェネレーションシステム。   The demand demand time zone setting unit is configured to set a time zone in which the power purchase unit price for each time zone is higher than a predetermined lower limit set power purchase price as a demand response time zone. A cogeneration system according to claim 1.
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