JP2788486B2 - Cogeneration equipment - Google Patents
Cogeneration equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、商用電力と自家用発電装置とで負荷に供給
する電力を賄うと共に、自家用発電装置から排出される
熱と熱源装置により生成した熱とで負荷に供給する熱量
を賄うようにしたコージェネレーション設備に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention provides electric power supplied to a load with commercial power and a private power generator, and also generates heat from the private power generator and heat generated by a heat source device. The present invention relates to a cogeneration facility capable of supplying heat to a load.
<従来の技術> 従来、エネルギーの有効利用を図るという観点から、
自家用発電装置の駆動エンジンから排出される熱を回収
し、この回収した熱と熱源装置(ボイラー等)により生
成した熱とで、熱負荷に供給する熱量を賄う排熱利用タ
イプのコージェネレーション設備が開発されてきてい
る。<Conventional technology> Conventionally, from the viewpoint of effective use of energy,
An exhaust heat type cogeneration facility that collects heat discharged from the drive engine of the private power generator and uses the recovered heat and heat generated by a heat source device (such as a boiler) to cover the amount of heat supplied to the heat load. Is being developed.
このコージェネレーション設備は、商用電力系統と共
に負荷に電力を供給する自家用発電機と、自家用発電機
を駆動する駆動用エンジンと、駆動用エンジンから排出
される排気ガスを回収する回収パイプと、回収パイプに
より回収された排気ガスの熱量を蒸気、湯等の熱負荷に
対応した形態に変換する熱交換器と、ボイラ等の熱源装
置とを有する。This cogeneration facility includes a private generator that supplies power to the load together with the commercial power system, a driving engine that drives the private generator, a collection pipe that collects exhaust gas discharged from the driving engine, and a collection pipe. And a heat source device such as a boiler, which converts the calorific value of the exhaust gas recovered by the method into a form corresponding to a heat load such as steam or hot water.
そして、商用電力系統と自家用発電装置とを並列運転
して、自家用発電装置では賄いきれない不足電力を商用
電力で補う。また、熱交換器により回収された熱量によ
り、ボイラーで生成する熱量の一部を負担させることが
できる。即ち、エネルギーの有効利用が図れる。Then, the commercial power system and the private power generator are operated in parallel, and the insufficient power that cannot be covered by the private power generator is supplemented by the commercial power. Also, a part of the heat generated by the boiler can be borne by the heat recovered by the heat exchanger. That is, effective use of energy can be achieved.
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記コージェネレーション設備では、
電気負荷と熱負荷との均衡が取れている場合には、エネ
ルギーの有効利用が図れるが、殆どの場合は電気負荷と
熱負荷との均衡が取れていない為、エネルギーの有効利
用が達成できない。<Problems to be solved by the invention> However, in the above cogeneration facility,
When the electric load and the heat load are balanced, energy can be effectively used. However, in most cases, the electric load and the heat load are not balanced, and thus the energy cannot be effectively used.
即ち、電気負荷と熱負荷との均衡が取れていない場合
には、たとえば電気負荷と熱負荷の内の大きい負荷に追
従させて運転しており、大きい方の負荷に供給されるエ
ネルギーと小さい方の負荷が要求するエネルギーとの差
が無駄なエネルギーとなる。従って、エネルギーの有効
利用が図れず、エネルギー費用も増大することになる。That is, when the electric load and the heat load are not balanced, the operation is performed, for example, following the larger load of the electric load and the heat load, and the energy supplied to the larger load and the smaller The difference from the energy required by the load is wasted energy. Therefore, effective use of energy cannot be achieved, and the energy cost also increases.
また、エネルギー量とエネルギー費用とが一致すると
は限らず、省エネルギーが省費用に結びつかないケース
がある。このことは、エネルギー消費者にとっては重大
な問題である。In addition, the amount of energy and the energy cost are not always the same, and there are cases where energy saving does not lead to cost saving. This is a serious problem for energy consumers.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電
気負荷と熱負荷との均衡が取れていない場合であって
も、エネルギーの有効利用を可能にすると共に、エネル
ギー費用を最小にするコージェネレーション設備を提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described problems, and even when the electric load and the thermal load are not balanced, it is possible to effectively use energy and minimize energy costs. The purpose is to provide generation equipment.
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するためのこの発明のコージェネレー
ション設備は、負荷に供給される電力を計測する電力計
測手段と、負荷に供給される熱量を計測する熱量計測手
段と、上記電力計測手段、熱量計測手段により計測され
た電力データ及び熱量データを入力として、負荷に供給
される電力及び熱量を商用電力、自家用発電装置、及び
熱源装置で賄う為の最小合計エネルギー費用を演算する
エネルギー費用演算手段と、このエネルギー費用演算手
段による演算結果に基いて自家用発電装置の出力を制御
する出力制御手段とを有し、上記エネルギー費用演算手
段は、特許請求の範囲第1項に記載した(a)から
(e)までの手順により、最小合計エネルギー費用の演
算を行うものである。<Means for Solving the Problems> To achieve the above object, a cogeneration facility of the present invention comprises a power measuring means for measuring power supplied to a load, and a calorie measuring means for measuring heat quantity supplied to a load. With the power data and the calorie data measured by the power measuring means and the calorie measuring means as inputs, the minimum total energy cost for covering the power and the calorie supplied to the load with the commercial power, the private power generator, and the heat source device , And output control means for controlling the output of the private power generator based on the calculation result by the energy cost calculation means, wherein the energy cost calculation means comprises: The calculation of the minimum total energy cost is performed by the procedures (a) to (e) described in (1).
<作用> 以上の構成の本発明は、商用電力系統と自家用発電装
置とで負荷に供給する電力を賄うと共に、自家用発電装
置から排出される熱と熱源装置が生成した熱とで負荷に
供給する熱量を賄う場合において、電力計測手段により
負荷に供給される電力を計測すると共に、熱量計測手段
により負荷に供給される熱量を計測する。エネルギー費
用演算手段は上記計測された電力データ及び熱量データ
を入力として、負荷に供給される電力及び熱量を商用電
力、自家用発電装置、及び熱源装置で賄う為の最小合計
エネルギー費用を演算する。そして、このエネルギー費
用演算手段による演算結果に基いて出力制御手段が自家
用発電装置の出力を制御することにより、負荷に供給す
べき必要電力及び必要熱量を最小エネルギー費用で供給
することができる。<Operation> In the present invention having the above configuration, the commercial power system and the private power generator supply power to the load, and supply the load with heat discharged from the private power generator and heat generated by the heat source device. In a case where the heat amount is covered, the power supplied to the load is measured by the power measurement unit, and the heat amount supplied to the load is measured by the heat amount measurement unit. The energy cost calculating means receives the measured power data and heat amount data as inputs and calculates a minimum total energy cost for supplying the power and heat amount supplied to the load with the commercial power, the private power generator, and the heat source device. Then, the output control means controls the output of the private power generator based on the calculation result by the energy cost calculation means, so that the required power and the required amount of heat to be supplied to the load can be supplied at the minimum energy cost.
従って、電気負荷と熱負荷との均衡が取れていない場
合であっても、エネルギーの有効利用を図ることができ
ると共に、最小エネネギー費用でコージェネレーション
設備を運転することができる。Therefore, even when the electric load and the heat load are not balanced, energy can be effectively used, and the cogeneration facility can be operated at a minimum energy cost.
<実施例> 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明す
る。<Example> Hereinafter, an example will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明のコージェネレーション設備の一実
施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the cogeneration facility of the present invention.
コージェネレーション設備は、商用電源(1)と、ボ
イラー(2)と、商用電源(1)と並列運転され、電力
負荷(3)に電力を供給する複数の自家用発電機(41)
(42)…(4n)と、自家用発電機(41)(42)…(4n)
をそれぞれ駆動する駆動用エンジン(51)(52)…(5
n)と、駆動用エンジン(51)(52)…(5n)から排出
される排気ガスを回収する排気ガス回収パイプ((61)
(62)…(6n)と、排気ガス回収パイプ(61)(62)…
(6n)により回収された排気ガスの熱量に基いて蒸気や
湯を生成し、上記ボイラー(2)と共に熱負荷(7)に
蒸気や湯を供給する熱交換器(8)と、電力負荷(3)
に供給される電力を計測する電力センサ(9)と、熱負
荷(7)に供給される熱量を計測する熱量センサ(10)
と、上記両センサ(9)(10)により計測された電力供
給データ及び熱量供給データを入力として、両負荷
(3)(7)に供給される電力及び熱量を商用電源
(1)、自家用発電機(41)(42)…(4n)と、及びボ
イラー(2)で賄う為の最小エネルギー費用を演算する
と共に、この演算結果に基いて駆動用エンジン(51)
(52)…(5n)の出力を制御するコンピュータ(11)を
有する。The cogeneration facility is operated in parallel with a commercial power supply (1), a boiler (2), and a commercial power supply (1), and a plurality of private power generators (41) that supply power to a power load (3).
(42) ... (4n) and private generators (41) (42) ... (4n)
Driving engines (51), (52) ... (5
n) and an exhaust gas recovery pipe ((61)) that collects exhaust gas discharged from the drive engines (51), (52) ... (5n)
(62) ... (6n) and exhaust gas recovery pipe (61) (62) ...
A heat exchanger (8) for generating steam or hot water based on the calorific value of the exhaust gas recovered by (6n) and supplying steam or hot water to the heat load (7) together with the boiler (2); 3)
Power sensor (9) for measuring the power supplied to the power supply, and calorimetric sensor (10) for measuring the amount of heat supplied to the thermal load (7)
With the power supply data and the heat supply data measured by the sensors (9) and (10) as inputs, the electric power and the heat supplied to the loads (3) and (7) are converted to a commercial power supply (1) and a private power generator. Machines (41) (42) ... (4n) and the minimum energy cost to be covered by the boiler (2), and the driving engine (51) based on the calculation results
(52) A computer (11) for controlling the output of (5n) is provided.
上記自家用発電機(41)(42)…(4n)は、駆動用エ
ンジン(51)(52)…(5n)からの回転出力により出力
電力が制御されるものである。自家用発電機(41)(4
2)…(4n)として、それぞれ同一定格のものを使用す
るのが望ましいが定格が相違していても使用することが
可能である。The private generators (41), (42)... (4n) output power is controlled by the rotation output from the driving engines (51), (52). Private generator (41) (4
2) As (4n), it is desirable to use ones with the same rating, but it is possible to use them even if the ratings are different.
駆動用エンジン(51)(52)…(5n)は、コンピュー
タ(11)からの指令により出力が制御される。この駆動
用エンジン(51)(52)…(5n)の効率特性は第2図に
示される。この効率特性データがコンピュータ(11)に
記憶されている。尚、自家用発電機、及び駆動用エンジ
ンの台数は、設置場所や供給容量に応じて増減すること
が可能であり、単数であっても良い。The outputs of the driving engines (51), (52)... (5n) are controlled by instructions from the computer (11). The efficiency characteristics of the driving engines (51), (52)... (5n) are shown in FIG. This efficiency characteristic data is stored in the computer (11). Note that the number of private generators and drive engines can be increased or decreased according to the installation location and supply capacity, and may be a single number.
コンピュータ(11)は、RAM(11a)、ROM(11b)、CP
U(11c)を有する。上記RAM(11a)は、両センサ(9)
(10)から入力される現時点の電力データ及び熱量デー
タを一時格納する。上記ROM(11b)は、カレンダー及び
時刻表、商用電力料金表、ガス料金表(エンジン(51)
(52)…(5n)およびボイラー(2)の燃料)、駆動用
エンジン(51)(52)…(5n)の効率特性データ、排気
ガス回収熱量評価表等のエネルギー費用を計算するため
のデータを記憶している。上記商用電力料金及びガス料
金は季節や時間帯等によって価格が変動する。上記CPU
(11c)は、ROM(11b)に記憶されている各種料金表等
を参照して、現時点の必要電力及び必要熱量を商用電源
(1)、自家用発電機(41)(42)…(4n)、及びボイ
ラー(2)で賄う為の最小エネルギー費用を演算し、こ
の演算結果に基いて駆動用エンジン(51)(52)…(5
n)の出力を制御するものである。尚、上記CPU(11c)
による駆動用エンジン(51)(52)…(5n)の出力制御
としては、駆動用エンジン(51)(52)…(5n)出力の
運転、停止、及び出力調整がある。Computer (11), RAM (11a), ROM (11b), CP
U (11c). The RAM (11a) has both sensors (9)
The current power data and calorie data input from (10) are temporarily stored. The ROM (11b) contains a calendar and timetable, commercial power tariff, gas tariff (engine (51)
(52) ... (5n) and boiler (2) fuel), drive engine (51) (52) ... (5n) efficiency characteristic data, exhaust gas recovery calorie evaluation table, etc., data for calculating energy costs I remember. The above-mentioned commercial power rates and gas rates fluctuate depending on the season, time zone, and the like. The above CPU
(11c) refers to various tariffs and the like stored in the ROM (11b), and calculates the current required power and required heat amount from the commercial power supply (1), the private generators (41), (42) ... (4n). , And the minimum energy cost to be covered by the boiler (2) is calculated, and the driving engines (51), (52).
n) controls the output. In addition, the above CPU (11c)
The output control of the driving engines (51), (52)... (5n) includes the operation, stop, and output adjustment of the outputs of the driving engines (51), (52).
第3図は、上記コンピュータによる出力制御を示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing output control by the computer.
ステップにおいて、電力センサ(9)から入力され
る現時点の電力データ、及び熱量センサ(10)から入力
される現時点の熱量データを取り込む。In the step, the current power data input from the power sensor (9) and the current heat amount data input from the heat amount sensor (10) are fetched.
ステップにおいて、現時点の必要電力を商用電力で
賄う場合の費用C1を商用電力料金表を参照して算出する
と共に、現時点の必要熱量をボイラー(2)で行なうた
めの費用C2をガス料金表を参照して算出する。In the step, calculate the cost C1 when the current required power is covered by the commercial power with reference to the commercial power tariff, and refer to the gas tariff for the cost C2 for performing the current required heat amount with the boiler (2). And calculate.
ステップにおいて、費用C1と費用C2とを合計して、
自家用発電機(41)(42)…(4n)を使用していない場
合のエネルギー費用C3を算出する。In the step, sum the cost C1 and the cost C2,
Calculate the energy cost C3 when the private generators (41), (42) ... (4n) are not used.
ステップにおいて、各自家用発電機(41)(42)…
(4n)の出力を0〜100%にした場合における商用電力
料金C1′を、商用電力料金表を参照して算出する。In the step, each private generator (41) (42) ...
The commercial power rate C1 'when the output of (4n) is set to 0 to 100% is calculated with reference to a commercial power rate table.
ステップにおいて、各自家用発電機(41)(42)…
(4n)の出力を0〜100%にした場合における各駆動用
エンジン(51)(52)…(5n)の燃料費C2′を駆動用エ
ンジン(51)(52)…(5n)の効率特性データとガス料
金表から算出すると共に、排気ガス回収熱の評価金額C
4′を排気ガス回収熱量評価表を参照して算出する。In the step, each private generator (41) (42) ...
When the output of (4n) is set to 0 to 100%, the fuel cost C2 'of each driving engine (51) (52)... (5n) is converted into the efficiency characteristic of the driving engine (51) (52). Calculated from the data and the gas charge table, and the evaluation value C of the exhaust gas recovery heat
4 'is calculated with reference to the exhaust gas recovery calorie evaluation table.
ステップにおいて、下式に基いて自家用発電機(4
1)(42)…(4n)を1〜n台運転した場合におけるそ
れぞれの合計エネルギー費用C Tkを算出する。In the step, the private generator (4
1) Calculate the total energy costs C Tk of (42) ... (4n) when 1 to n units are operated.
C Tk=C1′−ΣC4′k+ΣC2′k …1 {但し、k=1,2,3,…nである} ステップにおいて、合計エネルギー費用C Tk同士を
比較し、最小値のC Tk(mini)を選択する。C Tk = C1′−ΔC4′k + ΔC2′k 1 where k = 1, 2, 3,... N In the step, the total energy costs C Tk are compared with each other, and the minimum value C Tk (mini) is calculated. Select
ステップにおいて、最小値のC Tk(mini)と自家用
発電機(41)(42)…(4n)を使用していない場合のエ
ネルギー費用C3とを比較し、C Tk(mini)<C3の場合に
は、ステップにおいてC Tk(mini)に対応した台数、
及び出力で自家用発電機(41)(42)…(4n)及び駆動
用エンジン(51)(52)…(5n)を運転し、ステップ
の処理を繰り返す。In the step, the minimum value C Tk (mini) is compared with the energy cost C3 when the private generators (41), (42) ... (4n) are not used, and if C Tk (mini) <C3 Is the number corresponding to C Tk (mini) in the step,
Then, the private generators (41) (42)... (4n) and the driving engines (51) (52).
逆にC Tk(mini)>C3の場合には、ステップにおい
て駆動用エンジン(51)(52)…(5n)を停止し、ステ
ップの処理を繰り返す。Conversely, when C Tk (mini)> C3, the driving engines (51), (52),... (5n) are stopped in the step, and the processing of the step is repeated.
以上の実施例のコージェネレーション設備であれば、
カレンダー及び時刻表、商用電力料金表、ガス料金表
(ボイラー(2)およびエンジンの燃料)、駆動用エン
ジン(51)(52)…(5n)の効率特性データ、排気ガス
回収熱量評価表等のエネルギー費用を計算するためのデ
ータを記憶しているので、季節や時間帯等によって変動
する商用電力料金及びガス料金に対応させて、電力負荷
(3)及び熱負荷(7)に供給すべき電力を最小エネル
ギー費用を算出することができる。従って、コージェネ
レーション設備を最小エネルギー費用で運転することが
できる。If the cogeneration facility of the above embodiment,
Calendar and timetable, commercial power rate table, gas rate table (boiler (2) and engine fuel), drive engine (51) (52) ... (5n) efficiency characteristic data, exhaust gas recovery calorie evaluation table, etc. Since data for calculating the energy cost is stored, the power to be supplied to the power load (3) and the heat load (7) in accordance with the commercial power rate and the gas rate that fluctuate depending on the season, time zone, and the like. The minimum energy cost can be calculated. Thus, the cogeneration facility can be operated with minimal energy costs.
尚、上記内容はガスエンジンシステムに関するもので
あるが、他の駆動機関、燃料の場合でも同様である。Although the above description relates to a gas engine system, the same applies to other driving engines and fuels.
<発明の効果> 以上の本発明は、エネルギー費用演算手段により計測
された電力データ及び熱量データを入力として、負荷に
供給される電力及び熱量を商用電力、自家用発電装置、
及び熱源装置で賄う為の最小合計エネルギー費用を演算
し、このエネルギー費用演算手段による演算結果に基い
て出力制御手段が自家用発電装置の出力を制御すること
により、負荷に供給すべき必要電力及び必要熱量を最小
エネルギー費用で供給することができるので、電気負荷
と熱負荷との均衡が取れていない場合であっても、最小
エネルギー費用でコージェネレーション設備を運転する
ことができるという効果が得られる。<Effects of the Invention> The present invention described above uses the power data and the calorific value data measured by the energy cost calculating means as inputs, converts the electric power and the calorific value supplied to the load to commercial power, a private power generator,
And the minimum total energy cost to be covered by the heat source device is calculated, and the output control means controls the output of the private power generator based on the calculation result of the energy cost calculation means. Since the amount of heat can be supplied at the minimum energy cost, there is an effect that the cogeneration facility can be operated at the minimum energy cost even when the electric load and the heat load are not balanced.
第1図は本発明のコージェネレーション設備の一実施例
を示すブロック図、 第2図は駆動用エンジンの効率特性図、 第3図はコンピュータによる出力制御を示すフローチャ
ート。 (9)……電力センサ、(10)……熱量センサ、 (11)……コンピュータFIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a cogeneration system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing efficiency characteristics of a driving engine, and FIG. 3 is a flowchart showing output control by a computer. (9) Power sensor (10) Calorie sensor (11) Computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 昌幸 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (72)発明者 小林 卓士 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−8832(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02J 3/00 - 5/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masayuki Inoue 47, Takanecho Umezu, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto Inside Nissin Electric Co., Ltd. (56) References JP-A 64-8832 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02J 3/00-5/00
Claims (1)
供給する電力を賄うと共に、自家用発電装置から排出さ
れる熱と熱源装置が生成した熱とで負荷に供給する熱量
を賄うようにしたコージェネレーション設備において、 負荷に供給される電力を計測する電力計測手段と、負荷
に供給される熱量を計測する熱量計測手段と、上記電力
計測手段、熱量計測手段により計測された電力データ及
び熱量データを入力として、負荷に供給される電力及び
熱量を商用電力、自家用発電装置、及び熱源装置で賄う
為の最小合計エネルギー費用を演算するエネルギー費用
演算手段と、このエネルギー費用演算手段による演算結
果に基いて自家用発電装置の出力を制御する出力制御手
段とを有し、上記エネルギー費用演算手段は、次の手順
により、最小合計エネルギー費用の演算を行うことを特
徴とするコージェネレーション設備。 (a)自家用発電装置なしで現時点の必要電力と必要熱
量を賄う場合のエネルギー費用C1+C2=C3を算出する。 (b)自家用発電装置を運転した場合における現時点の
必要電力と必要熱量を賄う場合のエネルギー費用C1′+
C2′を算出する。 (c)自家用発電装置を運転した場合の回収熱の評価エ
ネルギー費用C4′を算出する。 (d)自家用発電装置を運転した場合の合計エネルギー
費用 CT=C1′+C2′−C4′ を算出し、上記C3と比較する。 (e)CT<C3の場合は、自家用発電装置を運転した場
合の合計エネルギー費用を最小合計エネルギー費用と
し、CT>C3の場合は、自家用発電装置を停止した場合
の合計エネルギー費用を最小合計エネルギー費用とす
る。An electric power supplied to a load is provided by a commercial power system and a private power generator, and the amount of heat supplied to the load is covered by heat discharged from the private power generator and heat generated by the heat source device. In the cogeneration facility, power measuring means for measuring power supplied to the load, calorie measuring means for measuring the amount of heat supplied to the load, power data and calorie data measured by the power measuring means, calorie measuring means Energy cost calculating means for calculating the minimum total energy cost for supplying the electric power and the amount of heat supplied to the load with the commercial power, the private power generator, and the heat source device, based on the calculation results obtained by the energy cost calculating means. And output control means for controlling the output of the private power generation device. A cogeneration facility characterized by calculating energy costs. (A) Calculate the energy cost C1 + C2 = C3 when the current required power and required heat are covered without a private power generator. (B) Energy cost C1 '+ to cover the current required power and required heat when the private power generator is operated
Calculate C2 '. (C) Calculate the estimated energy cost C4 'of the recovered heat when the private power generator is operated. (D) Calculate the total energy cost CT = C1 '+ C2'-C4' when operating the private power generator, and compare it with the above C3. (E) When CT <C3, the total energy cost when the private power generator is operated is the minimum total energy cost. When CT> C3, the total energy cost when the private power generator is stopped is the minimum total energy. Expense.
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