JP2821760B2 - コージェネレーション・システムの最適制御法 - Google Patents
コージェネレーション・システムの最適制御法Info
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- JP2821760B2 JP2821760B2 JP1065700A JP6570089A JP2821760B2 JP 2821760 B2 JP2821760 B2 JP 2821760B2 JP 1065700 A JP1065700 A JP 1065700A JP 6570089 A JP6570089 A JP 6570089A JP 2821760 B2 JP2821760 B2 JP 2821760B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，自家発電機と熱回収装置をもつ建物や施設
において，電気と熱の２種類の２次エネルギーを同時に
使用するさいの１次エネルギの利用効率を高めることを
目的としたコージェネレーション・システムの最適制御
法に関する。
において，電気と熱の２種類の２次エネルギーを同時に
使用するさいの１次エネルギの利用効率を高めることを
目的としたコージェネレーション・システムの最適制御
法に関する。
〔発明の背景〕 商用電力のほかに自家発電によって建物または使節内
の電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが，
このような建物または施設（以下，建物等という）にお
いて電気と熱を同時に使用する場合に,1次エネルギ（自
家発電に要するエネルギおよび系外から供給される商用
電力の合計）の利用効率が最も高くなるように電力需要
と熱需要がバランスしていることが望ましい。しかし，
実際には，時間的にも，また量的にもバランスしている
ことはむしろ稀である。コージェネレーション・システ
ム（CGS）は，かような電気と熱の２次エネルギを同時
に使用する場合の１次エネルギーの利用効率を高めるこ
とを目的としたものであるが，このために最も投資効率
のよい機器構成を採用したとしても，その運転態様が適
切でなければCGSの真価が発揮され得ない。なお「１次
エネルギ」とは熱および／または電力を得るためのエネ
ルギである。商用電力も火力発電による場合には化石燃
料を用いるので，化石燃料を１次エネルギとして消費す
ることになる。火力発電の場合には，発電効率ηは通常
0.42であるとして，電力（Kw）の単位を熱（Kcal）の単
位に換算することができる。自家発電の場合にも同様に
化石燃料を用いるので，その場合の１次エネルギは化石
燃料の消費量に対応することになる。この場合の発電効
率ηは商用電力の場合よりも低いのが通常であり，通常
0.30程度である。
の電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが，
このような建物または施設（以下，建物等という）にお
いて電気と熱を同時に使用する場合に,1次エネルギ（自
家発電に要するエネルギおよび系外から供給される商用
電力の合計）の利用効率が最も高くなるように電力需要
と熱需要がバランスしていることが望ましい。しかし，
実際には，時間的にも，また量的にもバランスしている
ことはむしろ稀である。コージェネレーション・システ
ム（CGS）は，かような電気と熱の２次エネルギを同時
に使用する場合の１次エネルギーの利用効率を高めるこ
とを目的としたものであるが，このために最も投資効率
のよい機器構成を採用したとしても，その運転態様が適
切でなければCGSの真価が発揮され得ない。なお「１次
エネルギ」とは熱および／または電力を得るためのエネ
ルギである。商用電力も火力発電による場合には化石燃
料を用いるので，化石燃料を１次エネルギとして消費す
ることになる。火力発電の場合には，発電効率ηは通常
0.42であるとして，電力（Kw）の単位を熱（Kcal）の単
位に換算することができる。自家発電の場合にも同様に
化石燃料を用いるので，その場合の１次エネルギは化石
燃料の消費量に対応することになる。この場合の発電効
率ηは商用電力の場合よりも低いのが通常であり，通常
0.30程度である。
本発明は,CGSを構成している機器類の運転条件を適正
に制御して最小の１次エネルギで電力と熱を同時にまか
なうことを目的としたものである。
に制御して最小の１次エネルギで電力と熱を同時にまか
なうことを目的としたものである。
本発明は，自家発電機と商用電力で電力負荷を処理す
ると共に該自家発電機の排熱で冷暖房負荷を処理するよ
うにしたCGS（コージェネレーション・システム）をも
つ建物または施設において，該自家発電機を発電容量制
御可能に構成すると共に該発電機の排熱からの熱回収装
置も容量制御可能に構成し，該建物または施設の電力需
要量と熱需要量を気象情報を基にして予測し，さらに刻
々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し，発電し
た電気が商用側に逆流しないための買電量を確保しなが
ら，式（１）で示す省エネルギ率（SE）が最大となるよ
うに自家発電機の発電量と該熱回収装置の熱回収量を制
御し，冷暖房負荷に伴う必要な放熱量以上に余分な放熱
を発生させる発電量でCGSを運転することを可能とする
ことで１次エネルギの消費量を最小にすることを特徴と
する。
ると共に該自家発電機の排熱で冷暖房負荷を処理するよ
うにしたCGS（コージェネレーション・システム）をも
つ建物または施設において，該自家発電機を発電容量制
御可能に構成すると共に該発電機の排熱からの熱回収装
置も容量制御可能に構成し，該建物または施設の電力需
要量と熱需要量を気象情報を基にして予測し，さらに刻
々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し，発電し
た電気が商用側に逆流しないための買電量を確保しなが
ら，式（１）で示す省エネルギ率（SE）が最大となるよ
うに自家発電機の発電量と該熱回収装置の熱回収量を制
御し，冷暖房負荷に伴う必要な放熱量以上に余分な放熱
を発生させる発電量でCGSを運転することを可能とする
ことで１次エネルギの消費量を最小にすることを特徴と
する。
SE＝（Q1−Q2）/Q1×100 ・・・（１） ただし,Q1はCGSによらずに熱需要量および電力需要量
を燃料および商用電力で供給する時の１次エネルギに換
算した消費エネルギ,Q2はCGSによって同一の熱需要量お
よび電力需要量を供給する時の１次エネルギに換算した
消費エネルギを表す。
を燃料および商用電力で供給する時の１次エネルギに換
算した消費エネルギ,Q2はCGSによって同一の熱需要量お
よび電力需要量を供給する時の１次エネルギに換算した
消費エネルギを表す。
〔実施例〕 第１図に本発明を適用したCGS系の機器配置例を示
す。建物（某大学）には一般電力負荷WLと冷暖房のため
の熱負荷QL1および給湯熱負荷QL2が存在する。建物の電
力負荷WLは商用電力WSと自家発電機１で製造された電力
によってまかなわれる。一方，熱負荷QL1とQ12は，発電
機１の駆動源であるエンジン２の排熱を回収する熱回収
装置３および４を用いることによってまかなわれる。す
なわち，エンジン２の排ガスは排ガスボイラである排ガ
ス熱交換器５に導入され，ここで高温水が製造され，こ
の高温水を熱回収装置３である冷温水発生機に１次側熱
源回路Ｐを経て導き，この冷温水発生機で冷房シーズン
では冷房負荷QL1の冷水を作り，暖房シーズンでは直接
的に温水を作る。これらの冷水または温水は空調用機器
群６に対し２次側の往路７および還路８によって循環供
給され，空調用熱源として利用される。また第２の熱回
収装置４である放熱用熱交換器にも高温水を導き，ここ
で受熱した溶媒を貯湯槽９に２次側の往路10および還路
11によって循環供給し，給湯用熱源として利用される。
す。建物（某大学）には一般電力負荷WLと冷暖房のため
の熱負荷QL1および給湯熱負荷QL2が存在する。建物の電
力負荷WLは商用電力WSと自家発電機１で製造された電力
によってまかなわれる。一方，熱負荷QL1とQ12は，発電
機１の駆動源であるエンジン２の排熱を回収する熱回収
装置３および４を用いることによってまかなわれる。す
なわち，エンジン２の排ガスは排ガスボイラである排ガ
ス熱交換器５に導入され，ここで高温水が製造され，こ
の高温水を熱回収装置３である冷温水発生機に１次側熱
源回路Ｐを経て導き，この冷温水発生機で冷房シーズン
では冷房負荷QL1の冷水を作り，暖房シーズンでは直接
的に温水を作る。これらの冷水または温水は空調用機器
群６に対し２次側の往路７および還路８によって循環供
給され，空調用熱源として利用される。また第２の熱回
収装置４である放熱用熱交換器にも高温水を導き，ここ
で受熱した溶媒を貯湯槽９に２次側の往路10および還路
11によって循環供給し，給湯用熱源として利用される。
なお，エンジン２の冷却水循環路12には冷却用熱交換
器13が介装され，この冷却用熱交換器13で放熱する熱も
排ガス熱交換器５に入る前の循環水に供給するようにし
てある。また，第１の熱回収装置３と第２の熱回収装置
４とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するための放
熱用熱交換器14が１次側熱源回路Ｐに設けてある。その
さい，図示のように，循環水が放熱用熱交換器14を迂回
するバイバス路を設け，このバイパス路と熱交換器14と
に流れる循環水の配分比を制御することによって，放熱
用熱交換器14での放熱量を調整することができる。実際
には図示のようにバイパス路への分岐点に三方弁Ｖを設
置し，この三方弁Ｖの操作により，放熱量を調節するこ
とができる。
器13が介装され，この冷却用熱交換器13で放熱する熱も
排ガス熱交換器５に入る前の循環水に供給するようにし
てある。また，第１の熱回収装置３と第２の熱回収装置
４とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するための放
熱用熱交換器14が１次側熱源回路Ｐに設けてある。その
さい，図示のように，循環水が放熱用熱交換器14を迂回
するバイバス路を設け，このバイパス路と熱交換器14と
に流れる循環水の配分比を制御することによって，放熱
用熱交換器14での放熱量を調整することができる。実際
には図示のようにバイパス路への分岐点に三方弁Ｖを設
置し，この三方弁Ｖの操作により，放熱量を調節するこ
とができる。
以上のような構成になるCGS系において，自家発電機
の容量（発電量）並びに熱回収装置の熱回収量を自在に
コントロールできる装置構成とする。これは，例えば発
電機の容量制御は，エンジンの台数制御および／または
回転数制御によって行うことができ，また熱回収装置の
熱回収量制御は，熱回収装置の台数制御および／または
１次側または２次側熱源回路の流量制御によって行うこ
とができる。この制御操作はコンピューター15からの制
御信号ＸおよびＹにより操作される制御盤16および17に
よって行われる。
の容量（発電量）並びに熱回収装置の熱回収量を自在に
コントロールできる装置構成とする。これは，例えば発
電機の容量制御は，エンジンの台数制御および／または
回転数制御によって行うことができ，また熱回収装置の
熱回収量制御は，熱回収装置の台数制御および／または
１次側または２次側熱源回路の流量制御によって行うこ
とができる。この制御操作はコンピューター15からの制
御信号ＸおよびＹにより操作される制御盤16および17に
よって行われる。
他方，コンピューター15には，外気条件の計測値並び
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力さ
れ，予め作成されたプログラムに従って外気条件から電
力需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで，電力
需要と熱需要を予測するのは，需要の傾向から予め発電
機を運転しておくか，または停止しておくかを判断する
ためのである。一方，リアルタイムで計測された電力需
要と熱需要に応じて前記（１）式のSEが最大となるよう
に制御信号X,Yを出力する。外気条件の計測値として
は，外気温度Ｔ（検出信号イ），湿度Ｈ（同ロ），気圧
Ｐ（同ハ），日射Ｒ（同ニ）が採用され，電力需要の計
測値は商用電力計18の検出値（ホ）および自家発電機に
よる供給電力の電力計19の検出値（へ）が採用される。
そして熱需要の計測値としては，冷暖房負荷と給湯負荷
の合計がリアルタイムで計測されるが，冷暖房負荷につ
いては空調用機器群６への２次側の往路７および還路８
に介装された熱量計（温度計と流量計とからなる）20お
よび21の熱量検出値（ト）（チ）の差から求められ，給
湯負荷については貯湯槽９への２次側の往路10と11に介
装された熱量計22および23の熱量検出値（リ）（ヌ）の
差から求められる。
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力さ
れ，予め作成されたプログラムに従って外気条件から電
力需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで，電力
需要と熱需要を予測するのは，需要の傾向から予め発電
機を運転しておくか，または停止しておくかを判断する
ためのである。一方，リアルタイムで計測された電力需
要と熱需要に応じて前記（１）式のSEが最大となるよう
に制御信号X,Yを出力する。外気条件の計測値として
は，外気温度Ｔ（検出信号イ），湿度Ｈ（同ロ），気圧
Ｐ（同ハ），日射Ｒ（同ニ）が採用され，電力需要の計
測値は商用電力計18の検出値（ホ）および自家発電機に
よる供給電力の電力計19の検出値（へ）が採用される。
そして熱需要の計測値としては，冷暖房負荷と給湯負荷
の合計がリアルタイムで計測されるが，冷暖房負荷につ
いては空調用機器群６への２次側の往路７および還路８
に介装された熱量計（温度計と流量計とからなる）20お
よび21の熱量検出値（ト）（チ）の差から求められ，給
湯負荷については貯湯槽９への２次側の往路10と11に介
装された熱量計22および23の熱量検出値（リ）（ヌ）の
差から求められる。
このようにして検出値（イ）〜（ヌ）は刻々コンピュ
ーター15に入力され，前記（１）式の（SE）が最大とな
るようにエンジン３および熱回収装置３の運転条件をコ
ントロールする。そのさい，前記（１）式のうち,CGSに
よらずに熱および電力需要量を供給する時の１次エネル
ギに換算した消費エネルギQ1については，電力負荷は商
用電力だけで供給する時の消費電力を，そして熱負荷は
CGSと同一の燃料を使用する冷凍機とボイラを使用して
熱を供給する時の燃料消費量を予め計算によって求めて
おいた解析プログラムを使用し，また,CGSによって同一
の熱および電力需要量を供給する時の１次エネルギに換
算した消費エネルギQ2は，毎時の熱負荷および電力負荷
に適合する発電機および熱回収装置の運転台数と運転容
量を予め解析し,CGSの消費電力と燃料消費量を積算する
CGS解析用プログラムを使用すればよい。計算できる発
電機の運転方式としては定率，定量ベース，定量ピーク
運転をいずれでもよい。
ーター15に入力され，前記（１）式の（SE）が最大とな
るようにエンジン３および熱回収装置３の運転条件をコ
ントロールする。そのさい，前記（１）式のうち,CGSに
よらずに熱および電力需要量を供給する時の１次エネル
ギに換算した消費エネルギQ1については，電力負荷は商
用電力だけで供給する時の消費電力を，そして熱負荷は
CGSと同一の燃料を使用する冷凍機とボイラを使用して
熱を供給する時の燃料消費量を予め計算によって求めて
おいた解析プログラムを使用し，また,CGSによって同一
の熱および電力需要量を供給する時の１次エネルギに換
算した消費エネルギQ2は，毎時の熱負荷および電力負荷
に適合する発電機および熱回収装置の運転台数と運転容
量を予め解析し,CGSの消費電力と燃料消費量を積算する
CGS解析用プログラムを使用すればよい。計算できる発
電機の運転方式としては定率，定量ベース，定量ピーク
運転をいずれでもよい。
一例として，熱電比（同時刻の熱需要／電力需要の
比）が平均すると0.3程度の一般事務所ビスに導入され
たCGSを本発明の最適制御システムで制御した時の状態
を第２図〜第４図に示したが，最適制御システムを導入
しない場合には，放熱量が増大して一次エネルギの利用
効率が低下している状況がわかる。以下に具体的に説明
する。
比）が平均すると0.3程度の一般事務所ビスに導入され
たCGSを本発明の最適制御システムで制御した時の状態
を第２図〜第４図に示したが，最適制御システムを導入
しない場合には，放熱量が増大して一次エネルギの利用
効率が低下している状況がわかる。以下に具体的に説明
する。
第２図は，各時刻における熱負荷,CGSで回収された熱
量から熱負荷を差し引いた放熱量（利用できなかった熱
量）および熱電比を示した。
量から熱負荷を差し引いた放熱量（利用できなかった熱
量）および熱電比を示した。
第３図は，熱電比が平均0.3程度の場合に，本発明に
従う最適制御システムでCGSを制御したときの発電量，
買電量と，電力負荷との関係を示したものである。CGS
で発電した電気が商用側に逆流しないための（逆潮流防
止のための）買電量を確保しながら，一次エネルギの利
用効率が最大となる発電依存率で運転されている。最適
制御システムを導入しない場合には，逆潮流防止のため
の買電量を確保するだけを商用として買い，残り全部CG
Sで発電してしまうことになる。
従う最適制御システムでCGSを制御したときの発電量，
買電量と，電力負荷との関係を示したものである。CGS
で発電した電気が商用側に逆流しないための（逆潮流防
止のための）買電量を確保しながら，一次エネルギの利
用効率が最大となる発電依存率で運転されている。最適
制御システムを導入しない場合には，逆潮流防止のため
の買電量を確保するだけを商用として買い，残り全部CG
Sで発電してしまうことになる。
第４図は，最適制御システムを導入したCGSの運転に
よる一次エネルギの省エネルギ率と，最適制御システム
を導入しないでCGSを運転した時の一次エネルギの省エ
ネルギ率を比較したものである。起動時では両者の省エ
ネルギ率に大差はないが，午前７時以降，両者の差は最
大で９％程度になり，熱電比が低下した夜間はCGSで発
電する時のムダを防止して買電で電力負荷をまかなって
いることが分る。
よる一次エネルギの省エネルギ率と，最適制御システム
を導入しないでCGSを運転した時の一次エネルギの省エ
ネルギ率を比較したものである。起動時では両者の省エ
ネルギ率に大差はないが，午前７時以降，両者の差は最
大で９％程度になり，熱電比が低下した夜間はCGSで発
電する時のムダを防止して買電で電力負荷をまかなって
いることが分る。
図例の一般事務所ビルでは，熱需要／電力需要の比
（熱電比）は刻々変化しているが，午前７時半の始動時
の特別な時を除いて１より小さく，終日を平均すると0.
3である。すなわち，電力需要の方が熱需要より遥かに
大きい。このような電力主体の需要が存在することは，
特別な事例は別として，一般建物について周年を通じて
言い得ることであり，当業者に良く知られている。この
場合には，電力需要の全てを自家発電でまかなうと熱が
余ることになる。
（熱電比）は刻々変化しているが，午前７時半の始動時
の特別な時を除いて１より小さく，終日を平均すると0.
3である。すなわち，電力需要の方が熱需要より遥かに
大きい。このような電力主体の需要が存在することは，
特別な事例は別として，一般建物について周年を通じて
言い得ることであり，当業者に良く知られている。この
場合には，電力需要の全てを自家発電でまかなうと熱が
余ることになる。
本発明においては，電力および熱を得るための１次エ
ネルギの消費量が最小となるように，すなわち（１）式
の省エネルギ率（SE）が最大となるように，買電量と自
家発電量並びに回収熱量（図例では電力主体のCGS運転
であり、CGS運転中は熱負荷が回収熱量より少ないので
放熱量とも言える）を刻々変化させるものであり，第３
図のように，買電量と自家発電量の和で刻々の電力需要
となるように自家発電量（すなわち発電依存率）を決定
すると，刻々において放熱が発生していても全体として
の１次エネルギ消費量が最小となる。
ネルギの消費量が最小となるように，すなわち（１）式
の省エネルギ率（SE）が最大となるように，買電量と自
家発電量並びに回収熱量（図例では電力主体のCGS運転
であり、CGS運転中は熱負荷が回収熱量より少ないので
放熱量とも言える）を刻々変化させるものであり，第３
図のように，買電量と自家発電量の和で刻々の電力需要
となるように自家発電量（すなわち発電依存率）を決定
すると，刻々において放熱が発生していても全体として
の１次エネルギ消費量が最小となる。
具体的には,7時から20時の時間帯での刻々予測される
電力需要（この時間帯では逆潮流防止用買電量を超えて
いる）と，同じく刻々予測される熱需要とから，（１）
式を用いて（ES）が最大となるように刻々の自家発電量
（発電依存率）を決定する。そのさい,Q1は刻々の熱需
要と電力需要とをCGSによらないでまかなう場合の１次
エネルギ消費量であり，この換算は商用電力を発電する
場合の１次エネルギ消費量とCGSを稼働する場合の燃料
消費量とから簡単に行うことができる。また,Q2は同じ
熱需要と電力需要をCGSによってまかなう場合の１次エ
ネルギ消費量であり，この換算は自家発電機の燃料消費
量（発電依存率の関数）と発電効率，熱回収効率等を用
いて簡単に行うことができる。そして，この決定された
自家発電量（発電依存率）となるように発電容量を制御
するが（図例の場合は回転数可変の発電機３台で発電容
量を制御している），その結果，この時間帯において第
２図のように放熱量が刻々変化して発生していても，全
体として１次エネルギの消費を最小限に押えることがで
きたことになる。
電力需要（この時間帯では逆潮流防止用買電量を超えて
いる）と，同じく刻々予測される熱需要とから，（１）
式を用いて（ES）が最大となるように刻々の自家発電量
（発電依存率）を決定する。そのさい,Q1は刻々の熱需
要と電力需要とをCGSによらないでまかなう場合の１次
エネルギ消費量であり，この換算は商用電力を発電する
場合の１次エネルギ消費量とCGSを稼働する場合の燃料
消費量とから簡単に行うことができる。また,Q2は同じ
熱需要と電力需要をCGSによってまかなう場合の１次エ
ネルギ消費量であり，この換算は自家発電機の燃料消費
量（発電依存率の関数）と発電効率，熱回収効率等を用
いて簡単に行うことができる。そして，この決定された
自家発電量（発電依存率）となるように発電容量を制御
するが（図例の場合は回転数可変の発電機３台で発電容
量を制御している），その結果，この時間帯において第
２図のように放熱量が刻々変化して発生していても，全
体として１次エネルギの消費を最小限に押えることがで
きたことになる。
例えば11時台と12時台を比べると，電力需要（第３図
の電力負荷）は11時台の方が高いので，普通に考えると
自家発電量も11時台の方が多くてもおかしくない。しか
し，実際には,11時台の方が12時台よりも自家発電量が
少なくなっている（11時台では発電機２台稼働であるの
に対し12時台では３台稼働）。これは，予測される熱需
要（第２図の熱負荷。これは11時台より12時台の方が大
きい）と電力需要とから（１）式を用いて（SE）が最大
となるようにする場合には,11時台では自家発電量を少
なくして回収熱量を抑え,12時台では自家発電量を多く
して回収熱量を高くした方が１次エネルギの消費量が少
なくて済むことを示している。
の電力負荷）は11時台の方が高いので，普通に考えると
自家発電量も11時台の方が多くてもおかしくない。しか
し，実際には,11時台の方が12時台よりも自家発電量が
少なくなっている（11時台では発電機２台稼働であるの
に対し12時台では３台稼働）。これは，予測される熱需
要（第２図の熱負荷。これは11時台より12時台の方が大
きい）と電力需要とから（１）式を用いて（SE）が最大
となるようにする場合には,11時台では自家発電量を少
なくして回収熱量を抑え,12時台では自家発電量を多く
して回収熱量を高くした方が１次エネルギの消費量が少
なくて済むことを示している。
ちなみに，仮に11時台を発電機３台で稼働したときの
（SE）値を，図のデータを得たのと同じ設備と条件で
（１）式を用いて求めて見ると,Q1＝9.01×106kcal/h,Q
2＝8.79×106kcal/hとなるので（SE）＝2.4％と算出さ
れ（ただし２台稼働の場合にはQ1＝9.01×106kcal/h,Q2
＝8.40×106kcal/hである）,2台で稼働したときの（S
E）の値（第４図参照）の6.8％よりも小さくなる。同様
に，仮に12時台において発電機２台で稼働したときの
（SE）の値を求めて見ると,Q1＝8.05×106kcal/h,Q2＝
7.48×106kcal/hとなるので（SE）＝7.1％と算出され
（但し３台稼働した場合ではQ1＝8.05×106kcal/h,Q2＝
7.32×106kcal/hである）,3台で稼働したときの（SE）
の値（第４図参照）の9.1％よりも小さくなって，いず
れも１次エネルギの消費を最小限に抑えることができな
い。
（SE）値を，図のデータを得たのと同じ設備と条件で
（１）式を用いて求めて見ると,Q1＝9.01×106kcal/h,Q
2＝8.79×106kcal/hとなるので（SE）＝2.4％と算出さ
れ（ただし２台稼働の場合にはQ1＝9.01×106kcal/h,Q2
＝8.40×106kcal/hである）,2台で稼働したときの（S
E）の値（第４図参照）の6.8％よりも小さくなる。同様
に，仮に12時台において発電機２台で稼働したときの
（SE）の値を求めて見ると,Q1＝8.05×106kcal/h,Q2＝
7.48×106kcal/hとなるので（SE）＝7.1％と算出され
（但し３台稼働した場合ではQ1＝8.05×106kcal/h,Q2＝
7.32×106kcal/hである）,3台で稼働したときの（SE）
の値（第４図参照）の9.1％よりも小さくなって，いず
れも１次エネルギの消費を最小限に抑えることができな
い。
このように，（１）式を用いた本発明の最適制御で
は，電力需要を全て自家発電でまかなうよりもその一部
を買電量でまかなった方が，また放熱によるエネルギ損
失が生じたとしても，全体としての１次エネルギ（商用
電力を発電するための１次エネルギを含む）の消費量は
最小で済むことになる。
は，電力需要を全て自家発電でまかなうよりもその一部
を買電量でまかなった方が，また放熱によるエネルギ損
失が生じたとしても，全体としての１次エネルギ（商用
電力を発電するための１次エネルギを含む）の消費量は
最小で済むことになる。
第４図はこのことを具体的に示している。第４図にお
いて「最適制御システムによらない運転」とは逆潮流防
止のための買電量を確保するだけを商用として買い，残
り全部をCGSで発電してしまう運転のことである。この
ように最適制御システムを導入しない場合には，最適制
御システムによる運転の場合よりも放熱量が増大して１
次エネルギの利用効率が低下している状況がわかる。
いて「最適制御システムによらない運転」とは逆潮流防
止のための買電量を確保するだけを商用として買い，残
り全部をCGSで発電してしまう運転のことである。この
ように最適制御システムを導入しない場合には，最適制
御システムによる運転の場合よりも放熱量が増大して１
次エネルギの利用効率が低下している状況がわかる。
以上説明したように，本発明によると,CGS系において
１次エネルギ消費が最も少ない状態でシステムが稼働さ
れることになり，商用電力の発電のための１次エネルギ
消費を含めた真の省エネルギが達成される。
１次エネルギ消費が最も少ない状態でシステムが稼働さ
れることになり，商用電力の発電のための１次エネルギ
消費を含めた真の省エネルギが達成される。
第１図は本発明を適用するCGS系の例を示した機器配置
系統図，第２図は或る建物の各時刻の熱負荷，放熱量，
および熱電比の変化を示した図，第３図は同建物につい
て最適制御システムでCGSを制御したときの発電量，買
電量と，電力負荷との関係を示した図，第４図は最適制
御システムを導入したCGSの運転による一次エネルギの
省エネルギ率と，最適制御システムを導入しないでCGS
を運転した時の一次エネルギの省エネルギ率を比較した
図である。 １……自家発電機,2……エンジン,3……熱回収装置（冷
温水発生機）,4……放熱用熱交換器,5……排ガス熱交換
器,6……空調機群,9……貯湯槽,13……冷却用熱交換器,
14……放熱用熱交換器,15……コンピューター。
系統図，第２図は或る建物の各時刻の熱負荷，放熱量，
および熱電比の変化を示した図，第３図は同建物につい
て最適制御システムでCGSを制御したときの発電量，買
電量と，電力負荷との関係を示した図，第４図は最適制
御システムを導入したCGSの運転による一次エネルギの
省エネルギ率と，最適制御システムを導入しないでCGS
を運転した時の一次エネルギの省エネルギ率を比較した
図である。 １……自家発電機,2……エンジン,3……熱回収装置（冷
温水発生機）,4……放熱用熱交換器,5……排ガス熱交換
器,6……空調機群,9……貯湯槽,13……冷却用熱交換器,
14……放熱用熱交換器,15……コンピューター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−132124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−47171（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】自家発電機と商用電力で電力負荷を処理す
ると共に該自家発電機の排熱で冷暖房負荷を処理するよ
うにしたCGS（コージェネレーション・システム）をも
つ建物または施設において，該自家発電機を発電容量制
御可能に構成すると共に該発電機の排熱からの熱回収装
置も容量制御可能に構成し，該建物または施設の電力需
要量と熱需要量を気象情報を基にして予測し，さらに刻
々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し，発電し
た電気が商用側に逆流しないための買電量を確保しなが
ら，式（１）で示す省エネルギ率（SE）が最大となるよ
うに自家発電機の発電量と該熱回収装置の熱回収量を制
御し，冷暖房負荷に伴う必要な放熱量以上に余分な放熱
を発生させる発電量でCGSを運転することを可能とする
ことで１次エネルギの消費量を最小にすることを特徴と
するコージェネレーション・システムの最適制御法， SE＝（Q1−Q2）/Q1×100 ・・・（１） ただし,Q1はCGSによらずに熱需要量および電力需要量を
燃料および商用電力で供給する時の１次エネルギに換算
した消費エネルギ,Q2はCGSによって同一の熱需要量およ
び電力需要量を供給する時の１次エネルギに換算した消
費エネルギを表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065700A JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065700A JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02245453A JPH02245453A (ja) | 1990-10-01 |
| JP2821760B2 true JP2821760B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=13294548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065700A Expired - Lifetime JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821760B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295308A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sanki Eng Co Ltd | 熱電併給装置の運転方法 |
| JP2002364919A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
| JP2003021392A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
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| JPH0565807A (ja) * | 1991-08-23 | 1993-03-19 | Toshiba Corp | コージエネレーシヨンシステムの制御装置 |
| JP2888717B2 (ja) * | 1992-04-06 | 1999-05-10 | 公生 石丸 | エネルギー供給システム |
| JPH06146811A (ja) * | 1992-11-13 | 1994-05-27 | Kubota Corp | コージェネレーションシステムの出力切換制御装置 |
| JP4275259B2 (ja) * | 1998-09-04 | 2009-06-10 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 建物エネルギーシステムの制御方法及び装置並びに制御処理プログラムを記録した記録媒体 |
| JP4605942B2 (ja) * | 2000-08-23 | 2011-01-05 | 大阪瓦斯株式会社 | コージェネレーションシステムの運転方法 |
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| JP4734769B2 (ja) * | 2001-06-04 | 2011-07-27 | 株式会社Ｉｈｉ | コジェネプラントの運転方法及びその装置 |
| JP2002364383A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ガスタービン吸気冷却装置 |
| JP4669156B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2011-04-13 | 株式会社長府製作所 | コージェネレーションシステム |
| CN100495791C (zh) | 2004-07-13 | 2009-06-03 | 松下电器产业株式会社 | 燃料电池发电装置的控制装置及控制方法 |
| CN109100947A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-28 | 顾建国 | 一种智能家居家电多功能服务系统及其控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56132124A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-16 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of operating non-utility generating facility |
| JPS62287007A (ja) * | 1986-06-04 | 1987-12-12 | Kawasaki Steel Corp | 自家発を有する製鉄所のエネルギ−運用制御方法 |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP1065700A patent/JP2821760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295308A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sanki Eng Co Ltd | 熱電併給装置の運転方法 |
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| JP4664533B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2011-04-06 | 株式会社長府製作所 | コージェネレーションシステム |
| JP2003021392A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02245453A (ja) | 1990-10-01 |
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