JP2020133961A

JP2020133961A - 熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム及びこれを実行させるためのコンピュータプログラム並びにこのプログラムを記録した記録媒体

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Publication number: JP2020133961A
Application number: JP2019025550A
Authority: JP
Inventors: 彰彦小川; Akihiko Ogawa; 聰子藏田; Satoko Kurata; 藤井　和彦; Kazuhiko Fujii; 和彦藤井
Original assignee: Ei Eng Kk; EI ENGINEERING KK
Current assignee: Ei Eng Kk; EI ENGINEERING KK
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-15
Also published as: JP6847428B2

Abstract

【課題】定流量ポンプと変流量制御とが混在した熱源設備においても、各熱源機器の負荷率をより精度よく導き出すことが可能な熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム等を提供すること。【解決手段】複数のポンプは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含み、変流量ポンプの変流量合計流量が０より大となるまで、運転優先順位の低い定流量ポンプを変流量ポンプに変更して変流量合計流量を繰り返し算出し、各熱源機器の負荷率が各熱源機器の最大負荷率を超える場合、各熱源機器の全ての負荷率が最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の最大負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に平均出口温度及び入口温度を求めて負荷率を繰り返し算出し、算出した負荷率を各熱源機器の負荷率とする。【選択図】図８

Description

本発明は、熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム及びこれを実行させるためのコンピュータプログラム並びにこのプログラムを記録した記録媒体に関する。さらに詳しくは、熱負荷側機器群が使用する熱媒体を製造する複数の熱源機器と、各熱源機器に対応する複数のポンプと、前記複数の熱源機器及び前記複数のポンプが並列に接続され且つ前記熱負荷側機器群と前記複数の熱源機器との間で前記熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパスとを備えた熱源設備における前記各熱源機器の負荷率を決定する熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム及びこれを実行させるためのコンピュータプログラム並びにこのプログラムを記録した記録媒体に関する。

従来、上述の如き熱源設備において、定流量ポンプと変流量制御とを組み合わせた場合、各機器（ポンプ）間で圧力バランスの確保が困難となるため、定流量か変流量のいずれか一方に統一して熱源設備を構築（制御）するのが一般的であった。例えば、特許文献１，２に示す如き熱源機器の制御方法において、このような熱源設備は挙げられておらず、一方のポンプ（制御）を前提に制御されている。

しかし、近年、インバータポンプの普及等により、定流量ポンプと変流量制御との組み合わせも行われるようになった。これに対し、例えば、非特許文献１に記載の如き制御方法も提唱されている。この制御方法では、各熱源機器の流量設定値とヘッダー間差圧の双方を満たすポンプの運転周波数をヘッダー間差圧−流量特性の近似式から演算するフィード・フォワード制御と、ヘッダー間差圧調節計でヘッダー間差圧をバイパス弁開度により制御するフィード・バック制御とを組合わせることで、変流量対応熱源機器と定流量熱源機器との混在制御を実現している。

ここで、熱源設備において、ヘッダー間差圧が一定の場合や、末端差圧制御により制御される場合があり、熱負荷が増加するとヘッダー間差圧は大きくなり、熱負荷が減少すると配管抵抗が減りヘッダー間差圧は小さくなる。これにより、定流量ポンプ及び変流量ポンプにおいても差圧が生じる。しかし、上記制御方法では、ヘッダー間差圧調節を主に規定しており、熱負荷側機器での熱負荷が変動した場合に制御できない可能性が生じていた。

特許４４３５６５１号公報特許４１７３９７３号公報

岡崎徳臣他、空気調和・衛生工学会、空気調和・衛生工学会論文集Ｎｏ．１５５、２０１０年２月、「熱源システムのモデリングによるポンプ可変速制御方法に関する研究−第１報−制御方法の検討と実験による基本特性の確認」、ｐ１１−１８

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、定流量ポンプと変流量制御とが混在した熱源設備においても、各熱源機器の負荷率をより精度よく導き出すことが可能な熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム及びこれを実行させるためのコンピュータプログラム並びにこのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る熱源機器の負荷率決定方法の特徴は、熱負荷側機器群が使用する熱媒体を製造する複数の熱源機器と、各熱源機器に対応する複数のポンプと、前記複数の熱源機器及び前記複数のポンプが並列に接続され且つ前記熱負荷側機器群と前記複数の熱源機器との間で前記熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパスとを備えた熱源設備における前記各熱源機器の負荷率を決定する熱源機器の負荷率決定方法において、前記複数のポンプは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含み、前記熱負荷側機器群が使用する熱媒体の必要流量を算出すると共に前記定流量ポンプの定流量合計流量を算出し、前記必要流量と前記バイパスのバイパス流量の和から前記定流量合計流量を引くことで前記変流量ポンプの変流量合計流量を算出し、前記変流量合計流量が０より大となるまで、運転優先順位の低い前記定流量ポンプを前記変流量ポンプに変更して前記変流量合計流量を繰り返し算出し、前記変流量合計流量を前記変流量ポンプの定格合計流量で割ることで前記変流量ポンプの変流量負荷率を求め、前記変流量負荷率が予め設定された前記変流量ポンプの運転下限負荷率より小である場合には、前記変流量負荷率を前記運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率で前記バイパス流量を計算し、前記複数の熱源機器の平均出口温度を算出すると共に前記各熱源機器の入口温度を算出し、前記各熱源機器の出口温度、前記入口温度、設計温度差及び前記変流量負荷率並びに予め設定された前記定流量ポンプの定流量負荷率から前記各熱源機器の負荷率を求め、前記負荷率が前記各熱源機器の最大負荷率を超える場合、前記各熱源機器の全ての前記負荷率が前記最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の最大負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に前記平均出口温度及び前記入口温度を求めて前記負荷率を繰り返し算出し、算出した負荷率を前記各熱源機器の負荷率とすることにある。

定流量制御と変流量制御とが混在した熱源設備において、熱負荷側機器群が使用する熱媒体量（熱負荷）が増減すると、熱負荷側機器群と複数の熱源機器との間で熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダの間で差圧（ヘッダー間差圧）が増減（変動）する。ヘッダー間差圧が変動しても、定流量ポンプの出口側の流量コントロール弁を調整することで定格流量は維持される。そこで、熱負荷側機器群の必要流量から変流量ポンプの流量を引いた残量を往ヘッダと還ヘッダとを接続するバイパスに流し、バイパスの流量が最小となるように変流量ポンプの周波数を調整することで、熱源設備の流量と圧力のバランスが確保される。

上記構成によれば、前記熱負荷側機器群が使用する熱媒体の必要流量を算出すると共に前記定流量ポンプの定流量合計流量を算出し、前記必要流量と前記バイパスのバイパス流量の和から前記定流量合計流量を引くことで前記変流量ポンプの変流量合計流量を算出し、前記変流量合計流量が０より大となるまで、運転優先順位の低い前記定流量ポンプを前記変流量ポンプに変更して前記変流量合計流量を繰り返し算出し、前記変流量合計流量を前記変流量ポンプの定格合計流量で割ることで前記変流量ポンプの変流量負荷率を求め、前記変流量負荷率が予め設定された前記変流量ポンプの運転下限負荷率より小である場合には、前記変流量負荷率を前記運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率で前記バイパス流量を計算するので、上述の如き、熱源設備の流量と圧力のバランスを考慮した現実に沿った値を導き出すことができる。

そして、前記各熱源機器の出口温度、前記入口温度、設計温度差及び前記変流量負荷率並びに予め設定された前記定流量ポンプの定流量負荷率から前記各熱源機器の負荷率を求め、前記負荷率が前記各熱源機器の最大負荷率を超える場合、前記各熱源機器の全ての前記負荷率が前記最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の最大負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に前記平均出口温度及び前記入口温度を求めて前記負荷率を繰り返し算出する。このように、上述の如き熱源設備の流量と圧力のバランスがとれた状態における変流量ポンプの変流量負荷率を考慮した熱源機器の負荷率を算出するので、定流量ポンプと変流量制御とが混在した熱源設備の各熱源機器の負荷率をより精度よく導き出すことができる。

係る構成において、前記変流量負荷率は、複数の変流量ポンプにおいて同一値であるとよい。これにより、計算を単純にし、迅速に処理を行う。

また、前記バイパス流量の計算は、下記式（４）に基づいて行われる。

上記いずれかの構成において、前記複数の熱源機器は、冷水系機器、温水系機器又は低冷水系機器のいずれかであり、前記熱媒体は、冷水、温水、低冷水のいずれかである。

上記目的を達成するため、本発明に係る熱源設備におけるシミュレーションシステムの特徴は、熱負荷側機器群が使用する熱媒体を製造する複数の熱源機器と、各熱源機器に対応する複数のポンプと、前記複数の熱源機器及び前記複数のポンプが並列に接続され且つ前記熱負荷側機器群と前記複数の熱源機器との間で前記熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパスとを備えた熱源設備において、少なくとも前記複数の熱源機器の運転条件と前記熱媒体の使用量又は製造量との関係を求める熱源設備における構成において、前記複数のポンプは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含み、日別で時間帯毎に前記熱負荷側機器群で必要とされる前記熱媒体の熱負荷量を設定する熱負荷量設定部と、時間帯別の前記熱源機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱源設備を運転させた結果の内の少なくとも前記熱媒体の製造量を計算する演算部と、前記熱負荷側機器群が使用する熱媒体の必要流量を算出すると共に前記定流量ポンプの定流量合計流量を算出する第一流量算出部と、前記必要流量と前記バイパスのバイパス流量の和から前記定流量合計流量を引くことで前記変流量ポンプの変流量合計流量を算出する第二流量算出部と、前記変流量合計流量を前記変流量ポンプの定格合計流量で割ることで前記変流量ポンプの変流量負荷率を求める流量負荷率算出部と、前記複数の熱源機器の平均出口温度を算出すると共に前記各熱源機器の入口温度を算出する温度算出部と、前記各熱源機器の出口温度、前記入口温度、設計温度差及び前記変流量負荷率並びに予め設定された前記定流量ポンプの定流量負荷率から前記各熱源機器の負荷率を求める負荷率算出部とを備え、前記第二流量算出部は、前記変流量合計流量が０より大となるまで、前記運転優先順位の低い前記定流量ポンプを前記変流量ポンプに変更して前記変流量合計流量を繰り返し算出し、前記流量負荷率算出部は、前記変流量負荷率が予め設定された前記変流量ポンプの運転下限負荷率より小である場合には、前記変流量負荷率を前記運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率で前記バイパス流量を計算し、前記負荷率算出部は、前記負荷率が前記各熱源機器の最大負荷率を超える場合、前記各熱源機器の全ての前記負荷率が前記最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の機器上限負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に前記平均出口温度及び前記入口温度を求めて前記負荷率を繰り返し算出し、前記演算部は、算出した負荷率に基づいて前記熱媒体の製造量を計算することにある。

係る場合、前記複数の熱源機器は、少なくとも冷水系機器、温水系機器又は低冷水系機器のいずれかを含み、前記熱源設備は、前記複数の熱源機器及び／又は前記熱負荷側機器群で使用される電力を供給する発電系機器と前記熱負荷側機器群で使用される蒸気を供給するボイラ系機器とをさらに備え、前記演算部は、前記負荷率に基づいて、前記電力の使用量又は製造量の計算の前に前記蒸気の使用量又は製造量の計算を行い、前記蒸気の使用量又は製造量の計算の前に前記熱媒体の製造量の計算を行うとよい。

上記いずれかに記載のシミュレーションシステムは、これをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムにより実現され、このコンピュータプログラムは記録媒体に記録される。

上記本発明に係る熱源機器の負荷率決定方法、熱源設備におけるシミュレーションシステム及びこれを実行させるためのコンピュータプログラム並びにこのプログラムを記録した記録媒体の特徴によれば、定流量ポンプと変流量制御とが混在した熱源設備においても、各熱源機器の負荷率をより精度よく導き出すことが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明に係るシミュレーションシステムの対象となる熱電設備の概略図である。シミュレーションシステムのデータフロー図である。シミュレーションシステムのハードウエアの構成図である。熱電設備の一例を示すブロック図である。シミュレーションシステムのソフトウエアの構成図である。各設定部の設定手順を示すフロー図である。一般的ロジックフローの全体を示す図である。冷水及び温水のエネルギーバランスの一般的ロジックフローを示す図である。低圧蒸気エネルギーバランスの一般的ロジックフローを示す図である。ガスエンジン排温水エネルギーバランスの一般的ロジックフローを示す図である。給湯及び電力のエネルギーバランスの一般的ロジックフローを示す図定流量制御及び変流量制御の熱源機器が混在する熱源機器の一例を示す図である。ポンプの流量負荷率の算出手順を示すフロー図である。熱源機器の負荷率の算出手順を示すフロー図である。ポンプの運転条件の設定画面の一例を示す図である。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係るシミュレーションシステム１の対象となる熱電設備ＭＥは、図１に示すように、複数の熱電機器ｍ１〜９により構成される。熱電設備ＭＥは、受入高圧蒸気Ｒ１、受入低圧蒸気Ｒ２、化石燃料及びその他燃料（以下、単に「燃料」という。）Ｒ３、電力Ｒ４、受入冷水Ｒ５、受入温水Ｒ６が供給され、蒸気Ｓ（高圧蒸気Ｓ１及び低圧蒸気Ｓ２）、冷水Ｓ３、温水Ｓ４、給湯Ｓ５、電力Ｓ６が製造され、利用設備Ｎ（ビル、工場、ホテル、病院等の熱負荷側機器群）に供給される。

熱電機器ＭＥは、大略、発電系機器ｍ１、ボイラ系機器ｍ２、冷水系機器ｍ３、温水系機器ｍ４、低冷水系機器ｍ５、給湯系機器ｍ６、冷却塔系機器ｍ７（グループ冷却塔）、蓄熱系機器ｍ８及びポンプ系機器ｍ９に系統別に分類されており、これらを適宜組み合わせて上述の如き熱電設備ＭＥが構築される。なお、例えば低冷水系機器ｍ５として、低冷水系電動ターボ冷凍機や低冷水系電動ヒートポンプを設け、低冷水が供給されるようにすることも可能である。また、冷水系機器であるジェネリンク（登録商標）は、ガスコージェネレーション（ガスエンジン、燃料電池）から発生する１００℃以下の排熱温水を有効に利用し、冷水を製造する排温水投入型吸収冷凍機である。また、本明細書において、熱源機器ＭＨとは、熱電機器ｍ１〜９から発電系機器ｍ１を除いたものをいう。

シミュレーションシステム１は、図２に示すように、ＤＢサーバー４に対しＴＣＰ／ＩＰ等のネットワーク５を通じて、複数のユーザー端末２が接続されている。
ユーザー端末２のハードウエアの構成は、図３に示すように、大略、ユーザーインターフェイス６と、シミュレーションシステム１のソフトウェア（プログラム）１０を実行する処理部７とから構成される。ユーザーインターフェイス６は、モニタ等の出力装置６ａと、キーボードやマウス等の入力装置６ｂとを備え、出力装置６ａに表示される画面上のボタンや入力欄をユーザーが操作する。また、処理部７は、ＣＰＵ７ａ、一時記憶メモリ７ｂ、ＨＤＤ等の記憶装置７ｃ、ネットワークアダプタ等の通信インターフェイス７ｄ等とデータバス、アドレスバス等のバス８により接続されている。また、ＣＰＵ７ａ、一時記憶メモリ７ｂ、記憶装置７ｃ等は連携して、ソフトウェア１０を稼働させる。

ＤＢサーバー４のデータベース（以下、「ＤＢ」と省略する。）群１００は、電力料金等ＤＢ１０１、環境負荷ＤＢ１０２、機器性能ＤＢ１０３及び気象条件ＤＢ１０４を備えている。この電力料金等ＤＢ１０１には、エネルギーの価格に関する情報が記憶され、保存される。環境負荷ＤＢ１０２には公表されている各種データ等から作成される環境負荷データ（単位環境負荷）が記憶される。また、機器性能ＤＢ１０３には、機器の部分負荷特性、外気温度及び湿球温度による機器効率の変化、内部動力消費量及びシステムに組み込まれた機器の制約条件等が主要メーカの機種別、燃料別、能力別に記憶される。気象条件ＤＢ１０４には、例えば、全国２８地点の時間毎の外気温度、湿球温度の情報が記憶され、保存されている。

本システムのユーザーは、ＤＢサーバー４に対しネットワーク５を通じてアクセスし、電力料金データファイル１０１ａ、環境負荷データファイル１０２ａ、メーカ・機器データテンプレートファイル１０３ａ及び気象条件データファイル１０４ａを各ＤＢ１０１〜１０４から読み込み、読込データ１００ａとして保存する。読込データ１００ａは、適宜手動で変更でき、ケースファイル１０６に保存される。このように、後述する各設定部へ設定された条件及びパラメータはケースファイル１０６として電子記録媒体等の記憶装置７ｃに記録可能である。なお、記憶装置（媒体）としては、ＨＤＤ７ｃに限らず、磁気ディスク、光ディスク、ＲＡＭ等の各種のリムーバブルディスクを電子記録媒体として使用することも可能である。

処理部７の演算部７ｐでは、ユーザーが評価するエネルギーシステムに合わせたデータに修正して実施したシミュレーションデータをケースファイル１０６と熱電負荷ファイル１０４として保存すると共にグラフや帳票として表示、印刷又はファイル等の形式にて出力される。また、熱電機器のいずれかが部分負荷特性を含み、演算部７ｐは、上述のエネルギーのいずれかの製造量がエネルギー負荷設定部２０で設定した目標値となるように当該熱電機器の負荷率を変更させて収斂計算を行う。また、演算部７ｐは、収斂計算が完了するように熱電機器の台数を判定し台数を変更する。

ここで、図４に熱電設備ＭＥのブロックフローを示す。この熱電設備ＭＥは、発電系機器としてのガスタービンコージェネレーションｍ１ａ、ボイラ系機器としての低圧ボイラｍ２ａ、冷水系機器としての吸収式冷凍機ｍ３ａ及びターボ冷凍機ｍ３ｂより構成してある。ガスタービンコージェネレーションｍ１ａは、排熱ボイラｍ１ａ１を備えている。

図５に示すように、シミュレーションシステム１のプログラム１０は、大略、エネルギー負荷設定部（熱負荷量設定部）２０、基本条件設定部３０、システム構築設定部４０、運転条件設定部５０、運転結果出力部６０、ケースファイル等作成部７０、表示制御部８０及び熱源機器算出部９０よりなる。

基本条件設定部３０は、ユーティリティーコスト設定部３１、プロセス条件設定部３２、環境負荷設定部３３及び温度データ設定部３４とからなる。ユーティリティーコスト設定部３１は、電力コスト設定部３１ａ及び燃料コスト設定部３１ｂを備えている。ユーティリティーコストは、供給されるエネルギーとそのエネルギーの価格に乗じて求められる。

ここで、図６にシミュレーションシステムの各設定部の設定手順を示す。
この設定手順は、まず、エネルギー負荷設定部２０によりエネルギー負荷を設定する（Ｓ２０１）。次に、プロセス条件設定部３２により熱媒のプロセス条件を設定する（Ｓ２０２）。そして、環境負荷設定部３３及びユーティリティーコスト設定部３１により環境負荷ＤＢ１０２及び電力料金等ＤＢ１０１から読み込むことで環境負荷データ及びユーティリティーコストを設定する（Ｓ２０３，２０４）。これらを設定後、システム構築設定部４０において、熱電機器を選択して機器性能データを読み込むことにより熱電設備を構築し（Ｓ２０６，２０７）、その構築した熱電設備における運転条件を運転条件設定部５０により設定する（Ｓ２０８）。熱電設備の構築状況は適宜表示制御部８０を介してフロー図に表示される。上記各ステップで設定した条件は、ケースファイル等作成部７０によりユーザー機器テンプレートファイル１０３ｂ、熱電負荷ファイル１０５及びケースファイル１０６等の個別データ１００ｂとして適宜保存することができる。また、上記各ステップにおいてＤＢ群１００の各種データを利用して設定したが、保存している個別データ１００ｂを利用して各種設定を行うことも可能である。

そして、これらの設定条件に基づいて時間帯別及び／又は年間のシミュレーションを演算部７ｐにより実行する（Ｓ２０９）。その結果は運転結果出力部６０により、グラフや帳票の形式で出力される（Ｓ２１０）。また、条件を変更して繰り返しシミュレーションを行うことも可能である。係る場合、運転優先順位、運転可否及び最低買電量、電主、熱主等の変更等（Ｓ２１１）は運転条件で行い、比較検討の為の機器の追加、変更及び削除等（Ｓ２１２）はシステム構築設定で行う。そして、再度シミュレーションを実行し出力する（Ｓ２０９，２１０）。

エネルギー負荷設定（Ｓ２０１）において、エネルギー負荷設定部２０は、月別、日別及びパターン別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合エネルギーの量を設定する。例えば、外気温度、湿球温度及び熱電負荷データとして冷水負荷、蒸気負荷、電力負荷、冷水供給温度及び冷水戻り温度を設定する。外気温度は、ガスタービンの吸気温度と関連し、その吸気温度はガスタービン発電量のパラメータとなる。湿球温度は、冷却水温度に影響し、吸収式冷凍機及びターボ冷凍機の性能（ＣＯＰ）の変数となり電力消費量、化石燃料消費量に関係する。

また、冷水負荷、温水負荷、低圧蒸気、高圧蒸気、給湯負荷、電力負荷等の熱電負荷データは、熱電設備が既に稼働している場合、その稼働時に採取してある熱電負荷データを利用して設定することができる。また、このエネルギー負荷設定は、１２ヶ月分を各月最大８パターンの負荷まで２４時間データで設定可能である。冷水、低冷水、温水の各供給温度及び戻り温度も同様に設定可能である。

次に、プロセス条件設定（Ｓ２０２）において、プロセス条件設定部３２は、基本条件、燃料データ、電気系統・蒸気系統及びガスタービン等回収蒸気の種類等の熱媒のプロセス条件を設定する。このプロセス条件設定部３２は、エネルギー負荷設定部２０の熱媒の温度差、外気温度及び湿球温度を使用するかを選択すると共に、冷水、温水、低冷水の供給温度と戻り温度との各目標温度差及びミニマムバイバス流量を設定する。また、高圧・低圧蒸気の条件（圧力ＭｐａＧ、蒸気エンタルピーｋＪ／ｋｇ、還水のエンタルピーｋＪ／ｋｇ、蒸気回収率％）を設定する。

燃料のプロセス条件では、ガス、重油、灯油及びその他の油の発熱量及び比重を設定する。電気系統及び蒸気系統については、熱電負荷データの電力負荷、低圧蒸気負荷の内訳、発電電力の供給先、ガスタービン及び追焚きガスタービン、ガスエンジンの回収蒸気種別、蒸気減圧による電力回収をそれぞれ設定する。

熱電負荷データの電力負荷の内訳は、エネルギー負荷設定部２０で設定した電力負荷が熱電設備以外に供給される電力負荷であるか、熱電設備の電力を含んだ電力負荷であるかを選定する。同様に熱電負荷データの低圧蒸気負荷の内訳は、低圧蒸気負荷が熱電設備以外に供給される蒸気負荷であるか、熱電設備で発生する蒸気負荷であるかを選定する。また、全蒸気負荷（蒸気発生器からの蒸気負荷）を選択する場合は、利用設備に蒸気が供給され且つ熱電設備で蒸気が使用される場合であり、蒸気発生機器から発生する合計流量として設定される。

また、蒸気減圧による電力回収は、高圧蒸気に余剰が生じ低圧蒸気に減圧される時に電力回収ができる電力回収設備について設定する。係る場合、最大発電量と部分負荷発電量に必要な高圧蒸気量と排蒸気のエンタルピーを設定する。各回収蒸気種別は、発電系機器（ガスタービン、追焚きガスタービン、ガスエンジン）から発生する蒸気を低圧蒸気とするか、高圧蒸気とするかを選択する。

発電電力の供給先の設定は、発電系機器が発電した電気をどこに供給し利用するかを決定するために、熱電設備と利用設備の電力を負担、熱電設備のみの電力を負担、利用設備のみの電力を負担のいずれかから選択する。電力供給先を「熱電設備への供給」と選択すると、熱電設備で消費される電力量にあわせて発電系機器が発電するように電力をバランスさせる。また、「需要家のみ」を選択すれば、同様に熱源以外の電力量にあわせて発電系機器が発電するように電力をバランスさせる。

環境負荷データ設定（Ｓ２０３）において、環境負荷データ設定部３３は環境負荷データを設定する。具体的には、エネルギー負荷設定部２０、基本条件設定部３０、システム構築設定部４０及び運転条件設定部５０にて設定した条件で求められた電力消費量及び化石燃料及び他の燃料消費量に対し、環境負荷データ（単位環境負荷）をそれぞれ乗じて環境負荷（一次エネルギー、ＣＯ₂、ＮＯ_x、ＳＯ_x）を出力するために設定する。設定されるデータは電力、ガス、灯油、重油、その他の油毎にＣＯ₂、ＮＯ_x、ＳＯ_xの各排出原単位及び原油換算値である。電力は、さらに一次エネルギー換算値が設定される。また、電力は、例えば昼間及び夜間のように時間帯別に設定可能である。

次に、ユーティリティーコスト設定（Ｓ２０４）において、電力コスト設定部３１ａ及び燃料コスト設定部３１ｂは、電力及び燃料コストの設定を行う。電力コスト設定部３１ａは、電力契約種別、選択約款の附加種別及び消費電力量別によって定められた電力コストを設定する。

システム構築設定（Ｓ２０６）において、システム構築設定部４０は、熱電設備ＭＥのシステム構成を構築する。このシステム構築設定部４０は同一機種、能力の異なる機種、動作のためのエネルギーが異なる機種又はメーカの異なる機種の熱電機器を複数台任意に設定し、運転条件設定部５０の運転条件に従い各々を動作させることが可能である。

熱電機器の各性能データは、ＤＢ群１００の機器性能ＤＢ１０３に記憶されており、機器データ読み込み（Ｓ２０７）において、この性能データを読み込むことにより設定する。機器性能ＤＢ１０３は、上述の機器の系統毎に、機器別、メーカー別、型番別、燃料別、能力別、性能別に分類整理されて記憶されている。性能データの読み込みは、システム構築設定部４０及び表示制御部８０を介してこれらの分類を選択して行う。なお、上記各機器性能データは、任意に性能等の変更が可能である。

ここで、上述の如く機器性能ＤＢ１０３より読込みこんだ熱電機器の機器性能データについて説明する。
ガスタービンコージェネレーションｍ１ａの機器性能データは、ガスタービンの吸気温度別（例えば０℃、１５℃、３０℃）における運転負荷率％と発電効率％、排熱ボイラ熱回収率％の関係を含んでいる。この関係により、エネルギー負荷設定部２０において設定された外気温度でその時間の性能が決定される。説明変数を吸気温度と負荷率とした多変量回帰式モデルにより、吸気温度１５℃及び負荷率で発電効率及び熱回収率が決定される。また、吸気温度は変更可能であり、吸気温度を変更することで温度毎の性能カーブをグラフで表示することができる。このように、設定した温度以外の温度性能については、この回帰式により吸気温度及び負荷率で発電効率及び熱回収率が決定される。

低圧ボイラｍ２ａの機器性能データは、低圧ボイラの複数の任意の負荷率％における熱効率％を設定する。また、上記と同様に、ブローダウン量、主機の能力・台数・燃料、ＮＯｘ値、補機の消費電力及び起動時のエネルギーロスを設定する。低圧ボイラｍ２ａの機器性能データも上記と同様に、データの読み込みにより設定される。

吸収式冷凍機ｍ３ａの機器性能データは、任意の複数の部分負荷率における冷水モード運転時のＣＯＰを設定する。これらを設定することで、上記回帰式と同様に、各モードにおけるＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして、変化するＣＯＰ％との関係が設定される。また、冷水、冷却水の各設計温度差を設定する。

冷水モードＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして変化するＣＯＰ％との関係を上記回帰式により求める。また、主機の台数、設計能力及び実際能力（経年劣化した場合等の能力）、付属冷却塔のファン１台当りの能力及び消費電力、冷却塔能力及び付属冷却塔の補給水濃縮倍率を設定する。

さらに、図１０に示すように、ポンプの流量制御方式、運転下限負荷率、実揚程等を設定する。さらに、吸収冷凍機の補機の消費電力及び起動時のエネルギーロスを上記と同様に設定する。

ターボ冷凍機ｍ３ｂの機器性能データは、主機の能力・台数を設定する。また、部分負荷率と冷水運転の時のＣＯＰを設定し、冷水ＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして変化するＣＯＰ％との関係を設定する。設計の冷水温度差及び冷却水温度差を設定する。これらの設定は吸収式冷凍機と同様である。また、冷水ＣＯＰと負荷率をパラメータとして、変化するＣＯＰとの関係及び冷水ＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして、変化するＣＯＰ％との関係についても同様に回帰式により求める。また、ポンプ効率の設定も吸収式冷凍機と同様の設定であり、機器データの読み込みにより設定する。

運転条件設定（Ｓ２０８）において、運転条件設定部５０は、月別、日別及びパターン毎に時間帯別で前記熱電機器毎の運転可否及び／又は運転優先順位を設定する。この運転条件の設定により熱電機器の運転計画が構築される。冷水、温水系機器については、優先順位の他、各機器の出口温度も設定する。低冷水系機器も同様に設定可能である。

外部の活用できる高圧蒸気、低圧蒸気、冷水、温水、電力を受け入れる受入量を設定する。各受入量は、複数の任意の時間帯を設定し、各時間帯における受入量をそれぞれ設定する。なお、熱電設備で製造し他の設備に供給可能な複合全エネルギー量も同様に設定する。これらの設定値が考慮され供給エネルギーや複合全エネルギーのバランスがとられる。高圧蒸気、冷水、温水、電力も全て同様に処理される。これにより、エネルギー負荷設定部２０で設定されたエネルギー負荷を参照しながら、運転条件設定部５０で熱電設備の運転計画を設定することができる。

運転条件設定後、シミュレーションが実行され（Ｓ２０９）、その結果が出力される。出力ステップ（Ｓ２１０）において、運転結果出力部６０は、シミュレーション結果を時間帯別及び／又は年間計算として出力する。出力形式として、グラフや帳票等がある。

運転条件設定部５０による運転条件設定（Ｓ２０８）及び演算部７ｐによるシミュレーション計算手順は、図７ＡのＳ０１〜０７のステップよりなり、各ステップは図７Ｂ〜７Ｅに対応する。なお、以下の各説明において、電主（電力優先）運転は、電力に逆潮が生じない運転であり、熱主（熱負荷優先）運転は例えば蒸気の放出等が生じない運転である。また、各ステップの説明に当たり、図４の熱電設備を用いた実例に関連するステップのみを先に示す。また、シミュレーション計算の詳細は、本願出願人の先の出願（特願２０１０−５０４３５４）にされているため、詳しい説明を省略する。

図７Ａに示すフローは、シミュレーションにおける一般的バランス計算処理手順であり、、冷水エネルギーバランスステップ（以下、「ＥＢ」と省略する。）（Ｓ０１）、温水ＥＢ（Ｓ０２）、低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）、高圧蒸気ＥＢ（Ｓ０４）、ガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５）、給湯ＥＢ（Ｓ０６）、電力ＥＢ（Ｓ０７）からなる。このように、供給されるエネルギーは、電力エネルギーの前に蒸気エネルギー、この蒸気エネルギーの前にその他のエネルギーの順で、上記各ステップでの設定条件に基づいて順次計算される。

ここで、熱電設備が電主運転の場合において、Ｇ１＞Ｅａ−Ｗ１の場合、ＡＢＳ（Ｇ１−（Ｅａ−Ｗ１））が許容される誤差範囲α以内かを判定する（図７ＣのＳ７３）。本実施形態では許容誤差範囲α＝±１ｋＷ以内としており、誤差範囲内の場合、計算は終了する。なお、図中のＡＢＳとは、数値から符号＋−を除く関数である。なお、Ｇ１は発電量、Ｅａはシステム内消費電力量、Ｗ１は最低買電量である。

許容誤差が±１ｋＷ以内でない場合、例えば発電系機器のＧＴコージェネの負荷率Ｐ１を変更し、Ｇ１＝Ｅａ−Ｗ１になるよう式２から負荷率Ｐ１を求める。しかし、負荷率Ｐ１が変更され、回収蒸気量Ｓ１が変動すると、当該ＧＴコージェネや他の機器の運転条件の変動に伴って内部消費電力が変動し、システム内消費電力Ｅａも変動する結果、電主運転で逆潮を防ぐという当初の目的を達成できない。そこで、Ｓ７３の収斂がなされるまで、以下の如くＳ７４の負荷率Ｐ１変更を経てＳ３５ｃからＳ７１を繰り返す収斂計算が必要となる。

ここで、ＧＴコージェネ負荷率Ｐと排熱回収率Ｓ％との関係は、式１の如く、また、同負荷率Ｐと発電効率Ｇ％との関係は、式２の如く表される。両関係式ともに、多変量回帰式モデル、独立２変数式の一般形である。但し、吸気温度をＴ℃とする。
Ｓ＝ｆ（Ｔ，Ｐ）式１
Ｇ＝ｇ（Ｔ，Ｐ）式２

吸気温度を一定とした場合、各説明変数による２次式として作成した目標発電量から負荷率％を求めると、２次式の解として得ることができる。しかし、ガスタービンでは最低負荷率％による制限があるため、負荷率最大（Ｐmax％）と最低負荷率（Ｐmin％）との中間値（Ｐmid％）を計算開始点としている。そこで、Ｐmid％での発電量が目標発電量より大である場合にＰmax＝Ｐmid とし、Ｐmid％での発電量が目標発電量より小である場合にＰmin＝Ｐmid とする２分検索による収束計算で目標の負荷率％を求める。同時に、Ｐmid％での発電量ｋＷと目標発電量ｋＷ間の差は、１ｋＷ以下を許容誤差としている。なお、収束不可の場合を考慮して最大収束計算回数を２０回としているが、収束回数は適宜設定可能である。収斂した場合はさらに次のステップに進む。なお、２分検索法は代数方程式数値計算法よる収束計算方法の一例に過ぎない。代数方程式数値計算法よる収束計算方法は、高次代数方程式や分数方程式、無理方程式、あるいは超越方程式のように微分・積分を含まない方程式の数値計算である。本発明における全ての収斂計算はこれらの各手法を用いることができる。

上述とは異なり、Ｓ３７ａ〜Ｓ３８ｂの熱主運転では、回収蒸気量Ｓ１と低圧蒸気負荷Ｓ２との差が誤差範囲α内であるか否かが検討される。通常、そのための負荷率Ｐ１の変更は１度設定すれば足り、収斂計算を行う必然性はない。しかし、熱電可変ＧＴコージェネの如き機器では、発生した蒸気を再び回収し発電効率を向上させることが可能である。かかる場合、蒸気回収率及び／又は負荷率Ｐ１を変更し、低圧蒸気の過不足がなく及び電力の逆潮が発生せぬよう収斂計算を行うことも可能である。

なお、電主運転で負荷率Ｐ１を再設定した場合は、説明の便宜上、低圧蒸気ＥＢ０３のＳ３５ｃの前（図７ＣのＫ）に戻るように設定したが、計算に矛盾を生じない限り、例えば冷水ＥＢ０１の当初位置（図７ＢのＫ’）に戻るように設定しても構わない。条件を再設定し、再度全ての系統の機器において運転状態を再度調整し、特定の供給されるエネルギーが目標値に収斂することに意味がある。

このように、システムバランス計算の手順は、各系列毎に順番、例えば冷水、温水、低圧蒸気、高圧蒸気、給湯、電力の順番に熱電収支バランスを組み立てる。組み立てた条件に変更が生じた時場合は、多変数代数方程式数値解析法で収斂計算を行い、全ての系統の熱電バランスを計算する。このバランス結果に基づいて各機器の負荷で運転し出力された機器のアウトプットが、必要とされる情報に整理されて運転結果出力部６０により上述の如く出力される。

ところで、シミュレーションの対象となる熱電設備ＭＥには、例えば、図８に示す如き熱源設備ＭＨも含まれる。この熱源設備ＭＨは、熱負荷側機器群Ｎ（利用設備）が使用する熱媒体Ｒを製造する複数の熱源機器ｍｈと、各熱源機器ｍｈに対応する複数のポンプｐと、複数の熱源機器ｍｈ及び複数のポンプｐが並列に接続され且つ熱負荷側機器群Ｎと複数の熱源機器ｍｈとの間で熱媒体Ｒを流通させる往ヘッダＨＦ及び還ヘッダＨＢと、往ヘッダＨＦと還ヘッダＨＢとを接続するバイパスＢとを備える。

複数の熱源機器ｍｈは、定格定流量制御の熱源機器ｍｈ１〜ｍｈｍ及びそれに対応する定流量ポンプｐ１〜ｐｍであり、変流量制御の熱源機器ｍｈｍ＋１〜ｍｈｎ及び変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎより構成されている。このように、複数のポンプｐは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含む。本発明は、定流量制御と変流量制御が混在する熱源設備において、各熱源機器の運転負荷率を精度よく決定（シュミレート）する。

なお、同図の例及び以下の説明において、複数の熱源機器ｍｈを冷水系機器とし、熱媒体Ｒを冷水として説明するが、これに限られるものではない。複数の熱源機器ｍｈは、冷水系機器に限らず、少なくとも冷水系機器、温水系機器及び低冷水系機器のいずれかであればよい。また、熱媒体Ｒは、冷水に限らず、冷水、温水及び低冷水のいずれかである。以下の冷水の場合と同様に、温水及び低冷水の場合も処理される。

次に、図５，９Ａ，９Ｂを参照しながら、冷水系機器の負荷率の算出について、さらに詳しく説明する。

図５に示すように、シミュレーションシステム１の負荷率算出部９０は、大略、第一流量算出部９１と、第二流量算出部９２と、流量負荷率算出部９３と、温度算出部９４と、負荷率算出部９５とを備える。また、計算工程は、大略、図９Ａに示すポンプの流量負荷率算出ステップと、図９Ｂに示す熱源機器の負荷率算出ステップとよりなる。

まず、第一流量算出部９１が、熱負荷側機器群Ｎ（利用設備）で必要となる（使用する）冷水Ｒの必要流量Ｆ（ｍ³／ｈ）を下記式（１）により算出する（Ｓ１０１）。なお、下記式（１）中、Ｑは冷水負荷、ΔＴは冷水の往還温度差である。

ここで、バイパスＢの冷水ミニマムバイパス流量をＦ_Bとすると、複数のポンプｐ１〜ｐｎ全体で熱負荷側機器群Ｎに送出するべき冷水流量Ｆ_T（ｍ³／ｈ）は、Ｆ＋Ｆ_Bとなる。

また、第一流量算出部９１は、定流量ポンプｐ１〜ｐｍの定流量合計流量を算出する（Ｓ１０２）。ここで、定流量ポンプｐ１〜ｐｍの定格ポンプ容量Ｆ_Rは、冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｍの設計能力（ＭＪ／ｈ）／４．１８６０５（ＭＪ／Ｍｃａｌ）／設計温度差（℃）により求まるので、定格ポンプ容量Ｆ_Rの総和が定流量合計流量となる。この計算の際、本実施形態では、各定流量ポンプｐ１〜ｐｍの流量負荷率Ｐ_Rは全て１００％としている。残りを変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎが均等負荷率で分担する。これにより、計算を単純化して高速に処理する。

上記で求めた冷水Ｒの必要流量Ｆと冷水ミニマムバイパス流量Ｆ_Bとの和（＝冷水流量Ｆ_T）から定流量ポンプｐ１〜ｐｍの定流量合計流量を引くことで、変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎの変流量合計流量を求めることができる。よって、第二流量算出部９３は、下記式（２）により変流量合計流量を算出する（Ｓ１０３）。なお、下記式（２）中、Ｆ_iは変流量ポンプ流量、Ｆ_iRは定格定流量ポンプ流量である。また、定流量ポンプの台数をｉ＝１〜ｍ、変流量ポンプの台数をｉ＝ｍ＋１〜ｎとする。

ここで、求めた変流量合計流量がマイナス（０以下）となる場合がある（Ｓ１０４）。係る場合、運転条件設定部５０は、予め設定した運転優先順位において最も順位の低い定流量ポンプを変流量ポンプに変更する（Ｓ１０５）。そして、第二流量算出部９２は、変更した運転条件で再度計算を行う（Ｓ１０３）。この計算は、変流量合計流量がプラス（０より大）となるまで繰り返し行う。但し、電力消費量については、定流量の電力消費量で計算するとよい。一時的に流量がマイナスとなって流量バランスが確保できないことが想定されるためである。

そして、変流量合計流量がプラスとなると、流量負荷率算出部９３は、下記式（３）により変流量ポンプの変流量負荷率Ｌ_Fを算出する（Ｓ１０６）。

ここで、ポンプの条件は、図１０に示す如く、機器性能データによってポンプの運転下限負荷率が設定されている。求めた変流量負荷率Ｌ_Fが予め設定された運転下限負荷率よりも小さい場合、流量負荷率算出部９３は、求めた変流量負荷率Ｌ_Fを運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率Ｌ_Fでバイパス流量Ｆ_Bを計算する（Ｓ１０８）。求めた変流量負荷率Ｌ_Fを運転下限負荷率に置換することで、熱負荷側機器群Ｎで必要とする流量はより増加する。よって、下記式（４）により、冷水ミニマムバイパス流量Ｆ_Bを算出する。この式は、上記式（３）を逆算したものである。このようにして、各変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎの流量負荷率Ｌ_Fが求まる。

こうして求めた各変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎの流量負荷率Ｌ_Fを用いて、図９Ｂに示す手順にて、各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの負荷率Ｌ_iを求める。
まず、温度算出部９４は、運転条件設定部５０で設定された各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの出口温度Ｔ_i及びその冷水系機器に対応する各変流量ポンプ流量Ｆ_iに基づき、下記式（５）により平均出口温度Ｔ_Tを算出する（Ｓ１１１）。ここで、上記ステップＳ１０５において定流量ポンプから変流量ポンプに変更したポンプは、変流量ポンプｐｍ＋１〜ｐｎの流量にて計算する。

また、温度算出部９４は、求めた平均出口温度Ｔ_Tを用いて下記式（６）により各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの入口温度Ｔ_Uを求める（Ｓ１１２）。

そして、負荷率算出部９５は、各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの出口温度Ｔ_i、求めた入口温度Ｔ_U、予めプロセス条件設定部３２で設定された設計温度差ΔＴ_i及び先に求めた変流量負荷率Ｌ_Fiを用いて、下記式（７）により各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの負荷率Ｌ_iを算出する（Ｓ１１３）。ここで、定流量ポンプｐ１〜ｐｍに対応する冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｍの場合、変流量負荷率Ｌ_Fiを予め設定された定流量ポンプｐ１〜ｐｍの定流量負荷率（例えば１００％）として計算する。

ここで、求めた各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの負荷率Ｌ_iが各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの最大負荷率を超える場合（Ｓ１１４）、各冷水系機器ｍｈ１〜ｍｈｎの全てにおいて、負荷率Ｌ_iが最大負荷率以下となるまで、該当する冷水系機器ｍｈの出口温度Ｔ_iを当該機器の機器上限負荷率で運転した際の出口温度に変更する（Ｓ１１５）と共に、平均出口温度Ｔ_T及び入口温度Ｔ_Uを求めて負荷率Ｌ_i％を繰り返し算出する（Ｓ１１３〜Ｓ１１５）。

このようにして、負荷率Ｌ_iが最大負荷率以下となれば、その負荷率Ｌ_iにて冷水ＥＢステップを行う。また、上記で求めた変流量負荷率Ｌ_Fiを用いて、各冷水系機器のポンプの運転制御方法に応じて消費電力が算出される。なお、「弁による変流量制御」の場合は下記式（８）、「吐出圧一定インバータ変流量制御」の場合は下記式（９）、「吐出圧変動インバータ変流量制御」の場合は下記式（１０）を用いる。

そして、上記他のエネルギーバランスステップに進み、熱源設備ＭＨにおける例えば冷水のシュミレートを実行し、エネルギーの使用量を算出する。

本発明は、複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び化石燃料が供給され、電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気を製造して利用設備に供給する熱電設備において、複合全エネルギーのいずれかを製造するのに要するエネルギー使用量をシミュレートする熱電設備のシミュレーションシステムとして利用することができる。また、本発明は、エネルギー負荷設定部、基本条件設定部、システム構築設定部及び運転条件設定部の条件で求められた電力消費量及び化石燃料及び他の燃料消費量並びに環境負荷データ設定部の単位環境負荷をそれぞれ乗じて環境負荷（一次エネルギー、ＣＯ₂、ＮＯｘ、ＳＯｘ）をシミュレートするシステムとして利用することができる。さらに、本発明は、熱電機器の現状シミュレートによる運転診断、運転方法の変更による省エネルギー、機器リニューアルによる改良とその省エネルギー、環境負荷低減の評価及びコンサルテーションに利用することができる。

１：シミュレーションシステム、２：ユーザー端末、４：ＤＢサーバー、５：ネットワーク、６：ユーザーインターフェイス、６ａ：出力装置、６ｂ：入力装置、７：処理部、７ａ：ＣＰＵ、７ｂ：一時記憶メモリ、７ｃ：記憶装置、７ｄ：通信インターフェイス、７：処理部、７ｐ：演算部、８：バス、１０：ソフトウェア（プログラム）、２０：エネルギー負荷設定部（熱負荷量設定部）、３０：基本条件設定部、３１：ユーティリティーコスト設定部、３１ａ：電力コスト設定部、３１ｂ：燃料コスト設定部、３２：プロセス条件設定部、３３：環境負荷設定部、３４：温度データ設定部、４０：システム構築設定部、５０：運転条件設定部、６０：運転結果出力部、７０：ケースファイル等作成部、８０：表示制御部、９０：熱源機器算出部、９１：第一流量算出部、９２：第二流量算出部、９３：流量負荷率算出部、９４：温度算出部、９５：負荷率算出部、１００：ＤＢ群、１００ａ：読込データ、１０１：電力料金等ＤＢ、１０１ａ：電力料金データファイル、１０２：環境負荷ＤＢ、１０２ａ：環境負荷データファイル、１０３：機器性能ＤＢ、１０３ａ：機器データファイル、１０４：気象条件ＤＢ、１０４ａ：気象条件データファイル、１０５：熱電負荷ファイル、１０６：ケースファイル、ＭＥ：熱電設備、ＭＨ：熱源設備、Ｒ１：高圧蒸気、Ｒ２：低圧蒸気、Ｒ３：燃料、Ｒ４：電力、Ｒ５：冷水、Ｒ６：温水、Ｓ１：高圧蒸気、Ｓ２：低圧蒸気、Ｓ３：冷水、Ｓ４：温水、Ｓ５：給湯、Ｓ６：電力、Ｎ：利用設備（熱負荷側機器群）、ｍ１：発電系機器、ｍ２：ボイラ系機器、ｍ３：冷水系機器、ｍ４：温水系機器、ｍ５：低冷水系機器、ｍ６：給湯系機器、ｍ７：冷却塔系機器（グループ冷却塔）、ｍ８：蓄熱系機器、ｍ９：ポンプ系機器、ｍｈ：熱源機器、Ｒ：熱媒体、ＨＦ：往ヘッダ、ＨＢ：還ヘッダ、Ｂ：バイパス、ｐ：ポンプ、ｍ１ａ：ガスタービンコージェネレーション、ｍ２ａ：低圧ボイラ、ｍ３ａ：吸収式冷凍機、ｍ３ｂ：ターボ冷凍機、ｍ１ａ１：排熱ボイラ

Claims

熱負荷側機器群が使用する熱媒体を製造する複数の熱源機器と、各熱源機器に対応する複数のポンプと、前記複数の熱源機器及び前記複数のポンプが並列に接続され且つ前記熱負荷側機器群と前記複数の熱源機器との間で前記熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパスとを備えた熱源設備における前記各熱源機器の負荷率を決定する熱源機器の負荷率決定方法であって、
前記複数のポンプは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含み、
前記熱負荷側機器群が使用する熱媒体の必要流量を算出すると共に前記定流量ポンプの定流量合計流量を算出し、
前記必要流量と前記バイパスのバイパス流量の和から前記定流量合計流量を引くことで前記変流量ポンプの変流量合計流量を算出し、
前記変流量合計流量が０より大となるまで、運転優先順位の低い前記定流量ポンプを前記変流量ポンプに変更して前記変流量合計流量を繰り返し算出し、
前記変流量合計流量を前記変流量ポンプの定格合計流量で割ることで前記変流量ポンプの変流量負荷率を求め、
前記変流量負荷率が予め設定された前記変流量ポンプの運転下限負荷率より小である場合には、前記変流量負荷率を前記運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率で前記バイパス流量を計算し、
前記複数の熱源機器の平均出口温度を算出すると共に前記各熱源機器の入口温度を算出し、
前記各熱源機器の出口温度、前記入口温度、設計温度差及び前記変流量負荷率並びに予め設定された前記定流量ポンプの定流量負荷率から前記各熱源機器の負荷率を求め、
前記負荷率が前記各熱源機器の最大負荷率を超える場合、前記各熱源機器の全ての前記負荷率が前記最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の最大負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に前記平均出口温度及び前記入口温度を求めて前記負荷率を繰り返し算出し、
算出した負荷率を前記各熱源機器の負荷率とする熱源機器の負荷率決定方法。
前記変流量負荷率は、複数の変流量ポンプにおいて同一値である請求項１記載の熱源機器の負荷率決定方法。
前記バイパス流量の計算は、下記式（４）に基づいて行われる請求項１又は２記載の熱源機器の負荷率決定方法。
前記複数の熱源機器は、冷水系機器、温水系機器又は低冷水系機器のいずれかであり、前記熱媒体は、冷水、温水、低冷水のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の熱源機器の負荷率決定方法。
熱負荷側機器群が使用する熱媒体を製造する複数の熱源機器と、各熱源機器に対応する複数のポンプと、前記複数の熱源機器及び前記複数のポンプが並列に接続され且つ前記熱負荷側機器群と前記複数の熱源機器との間で前記熱媒体を流通させる往ヘッダ及び還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパスとを備えた熱源設備において、少なくとも前記複数の熱源機器の運転条件と前記熱媒体の使用量又は製造量との関係を求める熱源設備におけるシミュレーションシステムであって、
前記複数のポンプは、定流量ポンプ及び変流量ポンプを少なくとも１機ずつ含み、
日別で時間帯毎に前記熱負荷側機器群で必要とされる前記熱媒体の熱負荷量を設定する熱負荷量設定部と、
時間帯別の前記熱源機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、
前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱源設備を運転させた結果の内の少なくとも前記熱媒体の製造量を計算する演算部と、
前記熱負荷側機器群が使用する熱媒体の必要流量を算出すると共に前記定流量ポンプの定流量合計流量を算出する第一流量算出部と、
前記必要流量と前記バイパスのバイパス流量の和から前記定流量合計流量を引くことで前記変流量ポンプの変流量合計流量を算出する第二流量算出部と、
前記変流量合計流量を前記変流量ポンプの定格合計流量で割ることで前記変流量ポンプの変流量負荷率を求める流量負荷率算出部と、
前記複数の熱源機器の平均出口温度を算出すると共に前記各熱源機器の入口温度を算出する温度算出部と、
前記各熱源機器の出口温度、前記入口温度、設計温度差及び前記変流量負荷率並びに予め設定された前記定流量ポンプの定流量負荷率から前記各熱源機器の負荷率を求める負荷率算出部とを備え、
前記第二流量算出部は、前記変流量合計流量が０より大となるまで、前記運転優先順位の低い前記定流量ポンプを前記変流量ポンプに変更して前記変流量合計流量を繰り返し算出し、
前記流量負荷率算出部は、前記変流量負荷率が予め設定された前記変流量ポンプの運転下限負荷率より小である場合には、前記変流量負荷率を前記運転下限負荷率に置換すると共に置換した変流量負荷率で前記バイパス流量を計算し、
前記負荷率算出部は、前記負荷率が前記各熱源機器の最大負荷率を超える場合、前記各熱源機器の全ての前記負荷率が前記最大負荷率以下となるまで、該当する熱源機器の出口温度を当該機器の機器上限負荷率で運転した際の出口温度に変更すると共に前記平均出口温度及び前記入口温度を求めて前記負荷率を繰り返し算出し、
前記演算部は、算出した負荷率に基づいて前記熱媒体の製造量を計算する熱源設備におけるシミュレーションシステム。
前記複数の熱源機器は、少なくとも冷水系機器、温水系機器又は低冷水系機器のいずれかを含み、前記熱源設備は、前記複数の熱源機器及び／又は前記熱負荷側機器群で使用される電力を供給する発電系機器と前記熱負荷側機器群で使用される蒸気を供給するボイラ系機器とをさらに備え、前記演算部は、前記負荷率に基づいて、前記電力の使用量又は製造量の計算の前に前記蒸気の使用量又は製造量の計算を行い、前記蒸気の使用量又は製造量の計算の前に前記熱媒体の製造量の計算を行う請求項５記載の熱源設備におけるシミュレーションシステム。
請求項５又は６記載の熱源設備におけるシミュレーションシステムを実行させるためのコンピュータプログラム。
請求項７記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。