JP2888717B2 - エネルギー供給システム - Google Patents
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- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
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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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯、厨房、照明、冷
暖房、並びにその他の装置及び機器の運転などのために
温熱および電力を消費するエネルギー需要者にエネルギ
ーを最適条件で供給するエネルギー供給システムに関す
る。
暖房、並びにその他の装置及び機器の運転などのために
温熱および電力を消費するエネルギー需要者にエネルギ
ーを最適条件で供給するエネルギー供給システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上述のように温熱および電力を供給する
場合、主として、温熱はガスの燃焼により、そして、電
力は発電所からの送電によって行っているが、冷房の普
及と共に、商用電力の需要量は夏期の１１〜１７時に最
大になる。電力会社はこの極めて短期間でかつ短時間の
ピーク電力の需要に答えることが出来る発電設備及び送
電設備を設置しなければならない。
場合、主として、温熱はガスの燃焼により、そして、電
力は発電所からの送電によって行っているが、冷房の普
及と共に、商用電力の需要量は夏期の１１〜１７時に最
大になる。電力会社はこの極めて短期間でかつ短時間の
ピーク電力の需要に答えることが出来る発電設備及び送
電設備を設置しなければならない。
【０００３】ところが、火力発電所の設置は主として公
害問題から、原子力発電所の設置は主として安全面から
地域住民の同意が得られにくく、発電所を増設しづらい
のが実情である。また、電力使用パターンは年間を通じ
て平準化されておらず、夏期の限られた時期に最大化し
ているため、仮に発電所を増設したとしてもその年間稼
働率は極めて低く設備投資の割に利用効率が極めて低く
不経済である。
害問題から、原子力発電所の設置は主として安全面から
地域住民の同意が得られにくく、発電所を増設しづらい
のが実情である。また、電力使用パターンは年間を通じ
て平準化されておらず、夏期の限られた時期に最大化し
ているため、仮に発電所を増設したとしてもその年間稼
働率は極めて低く設備投資の割に利用効率が極めて低く
不経済である。
【０００４】一方、都市ガスの需要量は冬期に最大とな
り、夏期に最低になる。都市ガス会社は冬期の最大需要
に対処できる製造設備及び供給設備を設置しなければな
らない。これらの設備の年間稼働率、特に夏期の稼働率
は極めて悪い。
り、夏期に最低になる。都市ガス会社は冬期の最大需要
に対処できる製造設備及び供給設備を設置しなければな
らない。これらの設備の年間稼働率、特に夏期の稼働率
は極めて悪い。
【０００５】このため、電力会社、都市ガス会社のこれ
らの設備を有効に活用するためのエネルギー供給システ
ムの開発が望まれている。このような熱及び電力を消費
するエネルギー需要者にエネルギーを供給するシステム
として、商用電力（電力供給体から有償で供給される電
力をいう）と、ガスエンジンまたはガスタービンを用い
て発電機を駆動することにより得られた電力と、これら
の機器から発生する廃熱を供給するいわゆるコージェネ
レーションシステムが知られている。
らの設備を有効に活用するためのエネルギー供給システ
ムの開発が望まれている。このような熱及び電力を消費
するエネルギー需要者にエネルギーを供給するシステム
として、商用電力（電力供給体から有償で供給される電
力をいう）と、ガスエンジンまたはガスタービンを用い
て発電機を駆動することにより得られた電力と、これら
の機器から発生する廃熱を供給するいわゆるコージェネ
レーションシステムが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のコージェネレー
ションシステムは、エネルギー利用効率が高いために、
エネルギーコストの低減、契約電力の削減、ならびに、
電力量の平準化などの利点を有しているが、ガスエンジ
ンまたはガスタービンを用いて発電機を駆動するに際し
ての燃費を最小にする運転や定格運転を念頭においた運
転をしていたにすぎず、システム全体の効率、国家的見
地にたった運転は行われていなかった。
ションシステムは、エネルギー利用効率が高いために、
エネルギーコストの低減、契約電力の削減、ならびに、
電力量の平準化などの利点を有しているが、ガスエンジ
ンまたはガスタービンを用いて発電機を駆動するに際し
ての燃費を最小にする運転や定格運転を念頭においた運
転をしていたにすぎず、システム全体の効率、国家的見
地にたった運転は行われていなかった。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、エネルギー需要者の立場および国家的
見地からエネルギーを有効利用すると共に環境保全を考
慮したエネルギー供給システムを提供することを目的と
する。
たものであって、エネルギー需要者の立場および国家的
見地からエネルギーを有効利用すると共に環境保全を考
慮したエネルギー供給システムを提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のエ
ネルギー供給システムは、前述のような目的を達成する
ために、発電所からの電力を受ける受電設備と、少なく
とも燃料受入装置で受け入れた燃料によって発電すると
ともに温熱を発生する系内発電装置と、受電設備で受け
た電力と系内発電装置で発電した電力とを系統連系して
電力消費設備に供給する電力供給手段と、系内発電装置
で発生した温熱を温熱消費設備に供給する温熱供給手段
とを備えたエネルギー供給システムにおいて、電力消費
設備および温熱消費設備で要求されるエネルギー需要量
に対して下式ｙが最小となる系内発電装置の稼動量を演
算する稼動量演算手段と、その稼動量演算手段で演算さ
れた稼動量を満たすように系内発電装置を制御する制御
手段とを備えたことを特徴としている。 ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎ ここに、ａ、ｂ、ｃは、ａ≧０，ｂ≧０，ｃ＞０の重み
付け係数である。係数ａ、ｂ、ｃは評価者が評価方針に
従って任意に決定できるが、Ｌ、Ｍ、Ｎはオーダー及び
単位が異なるためａ×Ｌ、ｂ×Ｍ、ｃ×Ｎは実施例に示
すようにオーダーを揃えないと評価できない。 Ｌは、前記エネルギー需要量を賄う場合にエネルギー需
要者が負担するエネルギーコスト Ｍは、前記エネルギー需要量を賄うために消費する計算
上の一次エネルギー消費量の総量 Ｎは、前記エネルギー需要量を賄う場合に、排出される
計算上の環境汚染物質排出総量
ネルギー供給システムは、前述のような目的を達成する
ために、発電所からの電力を受ける受電設備と、少なく
とも燃料受入装置で受け入れた燃料によって発電すると
ともに温熱を発生する系内発電装置と、受電設備で受け
た電力と系内発電装置で発電した電力とを系統連系して
電力消費設備に供給する電力供給手段と、系内発電装置
で発生した温熱を温熱消費設備に供給する温熱供給手段
とを備えたエネルギー供給システムにおいて、電力消費
設備および温熱消費設備で要求されるエネルギー需要量
に対して下式ｙが最小となる系内発電装置の稼動量を演
算する稼動量演算手段と、その稼動量演算手段で演算さ
れた稼動量を満たすように系内発電装置を制御する制御
手段とを備えたことを特徴としている。 ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎ ここに、ａ、ｂ、ｃは、ａ≧０，ｂ≧０，ｃ＞０の重み
付け係数である。係数ａ、ｂ、ｃは評価者が評価方針に
従って任意に決定できるが、Ｌ、Ｍ、Ｎはオーダー及び
単位が異なるためａ×Ｌ、ｂ×Ｍ、ｃ×Ｎは実施例に示
すようにオーダーを揃えないと評価できない。 Ｌは、前記エネルギー需要量を賄う場合にエネルギー需
要者が負担するエネルギーコスト Ｍは、前記エネルギー需要量を賄うために消費する計算
上の一次エネルギー消費量の総量 Ｎは、前記エネルギー需要量を賄う場合に、排出される
計算上の環境汚染物質排出総量
【０００９】請求項２に係る発明のエネルギー供給シス
テムは、系内発電装置以外に、更に系内温熱発生装置が
設置されており、系内温熱発生装置で発生する温熱も温
熱消費設備に供給されるように構成する。
テムは、系内発電装置以外に、更に系内温熱発生装置が
設置されており、系内温熱発生装置で発生する温熱も温
熱消費設備に供給されるように構成する。
【００１０】請求項３に係る発明のエネルギー供給シス
テムは、可燃ガス受入装置が設置されており、かつエネ
ルギー需要者のエネルギー消費設備として可燃ガス受入
装置で受入れた可燃ガスと、電力若しくは温熱を熱源と
して選択又は併用できる需要者熱消費設備があり、エネ
ルギー需要量には需要者熱消費設備での需要量を含むも
のであることを特徴としている。
テムは、可燃ガス受入装置が設置されており、かつエネ
ルギー需要者のエネルギー消費設備として可燃ガス受入
装置で受入れた可燃ガスと、電力若しくは温熱を熱源と
して選択又は併用できる需要者熱消費設備があり、エネ
ルギー需要量には需要者熱消費設備での需要量を含むも
のであることを特徴としている。
【００１１】ここに、一次エネルギー消費量は、エネル
ギー需要者のエネルギー需要を賄うために、発電所、系
内発電装置、可燃ガス消費装置（系内発電装置を除く）
で消費するものである。この場合、可燃ガス消費装置と
は、ボイラー等の系内温熱発生装置（系内発電装置は含
まない）及びエネルギー需要者の乾燥機等の需要者熱消
費設備で可燃ガスを消費するとき、これらの設備を総称
した装置をいうが、問題をより簡単にする場合は、需要
者熱消費設備で代替してもよい。
ギー需要者のエネルギー需要を賄うために、発電所、系
内発電装置、可燃ガス消費装置（系内発電装置を除く）
で消費するものである。この場合、可燃ガス消費装置と
は、ボイラー等の系内温熱発生装置（系内発電装置は含
まない）及びエネルギー需要者の乾燥機等の需要者熱消
費設備で可燃ガスを消費するとき、これらの設備を総称
した装置をいうが、問題をより簡単にする場合は、需要
者熱消費設備で代替してもよい。
【００１２】ここで、電力消費設備とは、交流または／
及び直流の電力を使用する設備をいう。温熱消費設備と
は、温水または／及び蒸気を消費する設備をいう。温水
または／及び蒸気は直接給湯及び暖房の熱源や吸収式ガ
ス冷暖房機の熱源として、あるいは、化学設備、機械設
備の熱源として使用される。エネルギー需要量とは、電
力及び温熱の需要量をいう。このエネルギー需要量は周
知の方法で検出できる。即ち、電力は電力計で計測でき
る。熱は、例えば、燃料電池から送出される温熱流体が
温熱消費設備で放熱され、そのまま戻ってくるいわゆる
循環システムである場合、Ｗ×（Ｉｏ−Ｉｒ）で計測で
きる。ここにＷは熱流体流量（ｋｇ／ｈ）、Ｉはエンタ
ルピ（ｋｃａｌ／ｋｇ）、さらに流体に相変化と比熱Ｃ
（ｋｃａｌ／ｋｇ℃）の変化がない場合はＴを温度
（℃）とするときＷ×Ｃ×（Ｔｏ−Ｔｒ）となる。添字
ｏはエネルギー供給システムからの送出を、ｒはエネル
ギー供給システムからの戻りを意味する。また、一次エ
ネルギーとしては、ＬＮＧ（液化天然ガス：Liquified
NaturalGas ）や石炭や石油などの化石エネルギーと
か、ウランのような原子力エネルギー、あるいは、水力
発電所における水力エネルギーなどがある。
及び直流の電力を使用する設備をいう。温熱消費設備と
は、温水または／及び蒸気を消費する設備をいう。温水
または／及び蒸気は直接給湯及び暖房の熱源や吸収式ガ
ス冷暖房機の熱源として、あるいは、化学設備、機械設
備の熱源として使用される。エネルギー需要量とは、電
力及び温熱の需要量をいう。このエネルギー需要量は周
知の方法で検出できる。即ち、電力は電力計で計測でき
る。熱は、例えば、燃料電池から送出される温熱流体が
温熱消費設備で放熱され、そのまま戻ってくるいわゆる
循環システムである場合、Ｗ×（Ｉｏ−Ｉｒ）で計測で
きる。ここにＷは熱流体流量（ｋｇ／ｈ）、Ｉはエンタ
ルピ（ｋｃａｌ／ｋｇ）、さらに流体に相変化と比熱Ｃ
（ｋｃａｌ／ｋｇ℃）の変化がない場合はＴを温度
（℃）とするときＷ×Ｃ×（Ｔｏ−Ｔｒ）となる。添字
ｏはエネルギー供給システムからの送出を、ｒはエネル
ギー供給システムからの戻りを意味する。また、一次エ
ネルギーとしては、ＬＮＧ（液化天然ガス：Liquified
NaturalGas ）や石炭や石油などの化石エネルギーと
か、ウランのような原子力エネルギー、あるいは、水力
発電所における水力エネルギーなどがある。
【００１３】Ｍすなわち、一次エネルギー消費量は、Ｌ
ＮＧ、ナフサ、重油、石炭等のいわゆる化石燃料のみに
着目する場合で複数の燃料が併用されているときはいず
れかの燃料に換算して評価すればよい。換算はカロリー
換算、燃料の質により重み付けした換算、取得価格によ
る換算等により行うことができる。原子力発電の場合を
も評価する場合は、核分裂物質をコスト等でたとえばＬ
ＮＧに等価換算すればよい。評価対象燃料は任意に特定
すればよい。水力発電所における一次エネルギー消費量
は通常無視してよい。
ＮＧ、ナフサ、重油、石炭等のいわゆる化石燃料のみに
着目する場合で複数の燃料が併用されているときはいず
れかの燃料に換算して評価すればよい。換算はカロリー
換算、燃料の質により重み付けした換算、取得価格によ
る換算等により行うことができる。原子力発電の場合を
も評価する場合は、核分裂物質をコスト等でたとえばＬ
ＮＧに等価換算すればよい。評価対象燃料は任意に特定
すればよい。水力発電所における一次エネルギー消費量
は通常無視してよい。
【００１４】Ｎすなわち環境汚染物質は、ＣＯ2 、ＮＯ
X 、ＳＯX が例示でき、Ｗ1 、Ｗ2、Ｗ3 を重み付けの
係数とするとき、Ｎ＝Ｗ1 〔ＣＯ2 〕＋Ｗ2 〔ＮＯX 〕
＋Ｗ3 〔ＳＯX 〕で評価できる。特に、ＣＯ2 にのみ着
目するときは、Ｗ1 ＝１、Ｗ2 ＝０、Ｗ3 ＝０、ＮＯX
にのみ着目するときは、Ｗ1 ＝０、Ｗ2 ＝１、Ｗ3 ＝
０、ＳＯX にのみ着目するときは、Ｗ1 ＝０、Ｗ2 ＝
０、Ｗ3 ＝１とすればよい。評価対象とする環境汚染物
質は状況に応じて任意に決定できる。
X 、ＳＯX が例示でき、Ｗ1 、Ｗ2、Ｗ3 を重み付けの
係数とするとき、Ｎ＝Ｗ1 〔ＣＯ2 〕＋Ｗ2 〔ＮＯX 〕
＋Ｗ3 〔ＳＯX 〕で評価できる。特に、ＣＯ2 にのみ着
目するときは、Ｗ1 ＝１、Ｗ2 ＝０、Ｗ3 ＝０、ＮＯX
にのみ着目するときは、Ｗ1 ＝０、Ｗ2 ＝１、Ｗ3 ＝
０、ＳＯX にのみ着目するときは、Ｗ1 ＝０、Ｗ2 ＝
０、Ｗ3 ＝１とすればよい。評価対象とする環境汚染物
質は状況に応じて任意に決定できる。
【００１５】上述式ｙをｙ＝ａ×Ｌ＋ｃ×Ｎとして（請
求項４）、すなわち、エネルギーコストと環境汚染物質
排出総量とに着目してシステムを構成し制御しても良
い。
求項４）、すなわち、エネルギーコストと環境汚染物質
排出総量とに着目してシステムを構成し制御しても良
い。
【００１６】上述式ｙをｙ＝ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎとして（請
求項５）、すなわち、一次エネルギー消費量の総量と環
境汚染物質排出総量とに着目してシステムを構成し制御
しても良い。
求項５）、すなわち、一次エネルギー消費量の総量と環
境汚染物質排出総量とに着目してシステムを構成し制御
しても良い。
【００１７】上述式ｙをｙ＝ｃ×Ｎとして（請求項
６）、すなわち、環境汚染物質排出総量のみに着目して
システムを構成し制御しても良い。
６）、すなわち、環境汚染物質排出総量のみに着目して
システムを構成し制御しても良い。
【００１８】上述のようにｙ＝ａ×Ｌ＋ｃ×Ｎ、ｙ＝ｂ
×Ｍ＋ｃ×Ｎ、あるいは、ｙ＝ｃ×Ｎに着目してシステ
ムを構成し、制御する場合は、いずれもｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ
×Ｍ＋ｃ×Ｎの場合の発明に含まれる特殊な場合であ
る。これら特殊な場合は、システムとしてはｙ＝ａ×Ｌ
＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎとしておいて、不要な係数（ａまたは
ｂあるいはその両方）を０と設定しておいてもよいし、
使用しない項を含まない式を予めメモリに記憶しておい
てもよい。
×Ｍ＋ｃ×Ｎ、あるいは、ｙ＝ｃ×Ｎに着目してシステ
ムを構成し、制御する場合は、いずれもｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ
×Ｍ＋ｃ×Ｎの場合の発明に含まれる特殊な場合であ
る。これら特殊な場合は、システムとしてはｙ＝ａ×Ｌ
＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎとしておいて、不要な係数（ａまたは
ｂあるいはその両方）を０と設定しておいてもよいし、
使用しない項を含まない式を予めメモリに記憶しておい
てもよい。
【００１９】系内発電装置としては、電力と温熱を得る
燃料電池（請求項７）、ガスエンジンまたはガスタービ
ンを用いて発電機を駆動して電力と温熱とを得る装置が
適用できる。
燃料電池（請求項７）、ガスエンジンまたはガスタービ
ンを用いて発電機を駆動して電力と温熱とを得る装置が
適用できる。
【００２０】燃料電池には、リン酸型、固体電解物質
型、溶融炭酸塩型のいずれも使用できる。このうちリン
酸型は水素と酸素を反応させるもので実用化されている
ので、本システムに即使用できる。この系内発電装置は
通常、エネルギー需要者のエネルギー消費地の近くに設
置される。
型、溶融炭酸塩型のいずれも使用できる。このうちリン
酸型は水素と酸素を反応させるもので実用化されている
ので、本システムに即使用できる。この系内発電装置は
通常、エネルギー需要者のエネルギー消費地の近くに設
置される。
【００２１】また、系内発電装置から発生する余剰温熱
を例えば温水のまま蓄熱する蓄熱設備を付設し、温熱の
不足時に、蓄熱設備に蓄熱した温熱を温熱補給手段によ
って温熱消費設備に供給するようにしても良い（請求項
８）。この場合、系内発電装置の定格容量が熱負荷で決
定されるなら、熱負荷が平準化ができるためより小さい
定格容量の系内発電装置を採用できる。
を例えば温水のまま蓄熱する蓄熱設備を付設し、温熱の
不足時に、蓄熱設備に蓄熱した温熱を温熱補給手段によ
って温熱消費設備に供給するようにしても良い（請求項
８）。この場合、系内発電装置の定格容量が熱負荷で決
定されるなら、熱負荷が平準化ができるためより小さい
定格容量の系内発電装置を採用できる。
【００２２】また、温熱消費設備の熱負荷が系内発電装
置から発生する温熱量以上であるとき、不足する温熱を
賄う系内温熱発生装置として、ボイラーとか低温核融合
装置を併設してもよい（請求項９）。系内温熱発生装置
としてボイラーが使用できることは論じるまでもない。
ボイラーの燃料としては天然ガス、都市ガス、重油、軽
油、石炭、都市ゴミ等が利用できる。ボイラーは都市ゴ
ミ焼却装置に設けられた熱回収用のボイラーであっても
よいし、系内熱発生装置は他のボイラーで作られたスチ
ーム、温水等の温熱流体を熱源とする熱交換装置であっ
てもよい。低温核融合装置は１９８９年にフライシュマ
ン（ｆｌｅｉｓｍａｎ）とポンズ（ｐｏｎｓ），あるい
はジョンズ（ｊｏｎｅｓ）らが低温核融合現象を報告し
てから注目されるようになった。例えば、ＰＣＴ ＷＯ
９０／１０９３５には、陽極に白金等を用い、陰極に
パラジウム等を用いて、重水を電気分解するとともに、
陰極のパラジウムの結晶格子中に重水素原子を取込み充
填することにより、パラジウム格子内で重水素原子核を
異常に接近させ、核融合反応を有意な確率で起こすこと
により、電気分解に要したエネルギーを上回る大量の熱
を発生させるエネルギー発生方法と装置が開示されてい
る。したがって、低温核融合装置は本発明の系内温熱発
生装置として使用できる。不足する温熱を余剰電力の熱
変換、例えば、ヒーターなどの電熱変換手段（請求項１
０）で賄っても良い。
置から発生する温熱量以上であるとき、不足する温熱を
賄う系内温熱発生装置として、ボイラーとか低温核融合
装置を併設してもよい（請求項９）。系内温熱発生装置
としてボイラーが使用できることは論じるまでもない。
ボイラーの燃料としては天然ガス、都市ガス、重油、軽
油、石炭、都市ゴミ等が利用できる。ボイラーは都市ゴ
ミ焼却装置に設けられた熱回収用のボイラーであっても
よいし、系内熱発生装置は他のボイラーで作られたスチ
ーム、温水等の温熱流体を熱源とする熱交換装置であっ
てもよい。低温核融合装置は１９８９年にフライシュマ
ン（ｆｌｅｉｓｍａｎ）とポンズ（ｐｏｎｓ），あるい
はジョンズ（ｊｏｎｅｓ）らが低温核融合現象を報告し
てから注目されるようになった。例えば、ＰＣＴ ＷＯ
９０／１０９３５には、陽極に白金等を用い、陰極に
パラジウム等を用いて、重水を電気分解するとともに、
陰極のパラジウムの結晶格子中に重水素原子を取込み充
填することにより、パラジウム格子内で重水素原子核を
異常に接近させ、核融合反応を有意な確率で起こすこと
により、電気分解に要したエネルギーを上回る大量の熱
を発生させるエネルギー発生方法と装置が開示されてい
る。したがって、低温核融合装置は本発明の系内温熱発
生装置として使用できる。不足する温熱を余剰電力の熱
変換、例えば、ヒーターなどの電熱変換手段（請求項１
０）で賄っても良い。
【００２３】また、請求項１１に係る発明のエネルギー
供給システムのように、電力需要量が少ないときに受電
設備から供給される受電電力または系内発電装置から発
生する発電電力の一部を蓄電する蓄電設備を設け、電力
需要量が多いときに蓄電設備に蓄電された電力を電力補
給手段によって電力消費設備に供給するようにしても良
い。商用電力の需要の平準化ができるし、燃料電池の定
格容量が電力負荷で決定されるなら、より小さい定格容
量の燃料電池を採用できる。
供給システムのように、電力需要量が少ないときに受電
設備から供給される受電電力または系内発電装置から発
生する発電電力の一部を蓄電する蓄電設備を設け、電力
需要量が多いときに蓄電設備に蓄電された電力を電力補
給手段によって電力消費設備に供給するようにしても良
い。商用電力の需要の平準化ができるし、燃料電池の定
格容量が電力負荷で決定されるなら、より小さい定格容
量の燃料電池を採用できる。
【００２４】また、請求項１２に係る発明のエネルギー
供給システムのように、電力は余っているが熱需要に対
処するため燃料電池を高負荷で運転している場合、余剰
電力により水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生
し少なくとも水素ガスを蓄える蓄ガス設備を付設し、蓄
えた水素ガスを燃料電池に供給するように構成しても良
い。
供給システムのように、電力は余っているが熱需要に対
処するため燃料電池を高負荷で運転している場合、余剰
電力により水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生
し少なくとも水素ガスを蓄える蓄ガス設備を付設し、蓄
えた水素ガスを燃料電池に供給するように構成しても良
い。
【００２５】燃料電池用燃料として受入れる燃料が炭化
水素である場合、これを原料として改質装置で水素ガス
を製造し、得られた水素ガスを燃料電池に供給するよう
にしても良い。
水素である場合、これを原料として改質装置で水素ガス
を製造し、得られた水素ガスを燃料電池に供給するよう
にしても良い。
【００２６】また、請求項１３に係る発明のエネルギー
供給システムのように、系内発電装置の発電電力が電力
需要量より多いときに系内発電装置から発生する電力の
一部を系外の発電所側に逆潮流する逆潮流手段を付設し
ても良い。
供給システムのように、系内発電装置の発電電力が電力
需要量より多いときに系内発電装置から発生する電力の
一部を系外の発電所側に逆潮流する逆潮流手段を付設し
ても良い。
【００２７】また、水素を燃料ガス受入装置で水素を受
入れてこれを燃料電池の燃料としてもよいが、請求項１
４に係る発明のエネルギー供給システムのように、燃料
ガス受入装置に炭化水素ガス（例、メタン、プロパン、
ブタン）を受入れ、これを改質装置で水素化して得られ
る水素ガスを燃料電池の燃料として使用するのが経済的
である。
入れてこれを燃料電池の燃料としてもよいが、請求項１
４に係る発明のエネルギー供給システムのように、燃料
ガス受入装置に炭化水素ガス（例、メタン、プロパン、
ブタン）を受入れ、これを改質装置で水素化して得られ
る水素ガスを燃料電池の燃料として使用するのが経済的
である。
【００２８】また、請求項１５に係る発明のエネルギー
供給システムのように、更に、電力消費設備に太陽電池
を付加接続し、得られた電力を電力消費設備に供給する
ように構成しても良い。また、請求項１６に係る発明の
エネルギー供給システムのように、中央制御部（中央制
御室、中央制御盤等）から式ｙの係数ａ，ｂ，ｃの値の
設定（初期設定及び設定変更）及びエネルギー需要者の
エネルギー消費設備（電力消費設備、温熱消費設備）の
使用機器の選択、エネルギー選択（電力、温熱）、負荷
制御、弁等の各種機器制御等のいわゆる運転制御を、専
用通信線、電話線、電力線、ＣＡＴＶ線等の有線を利用
して、又は無線により行うことができる。
供給システムのように、更に、電力消費設備に太陽電池
を付加接続し、得られた電力を電力消費設備に供給する
ように構成しても良い。また、請求項１６に係る発明の
エネルギー供給システムのように、中央制御部（中央制
御室、中央制御盤等）から式ｙの係数ａ，ｂ，ｃの値の
設定（初期設定及び設定変更）及びエネルギー需要者の
エネルギー消費設備（電力消費設備、温熱消費設備）の
使用機器の選択、エネルギー選択（電力、温熱）、負荷
制御、弁等の各種機器制御等のいわゆる運転制御を、専
用通信線、電話線、電力線、ＣＡＴＶ線等の有線を利用
して、又は無線により行うことができる。
【００２９】エンジンやタービンを用いたコージェネレ
ーションシステム、燃料電池等の温熱を発生する系内発
電装置で発生した温熱を熱源とする吸収式冷暖房機を該
系内発電装置の近くに設置し、これから発生する温冷水
又は温冷風を配管又はダクトでエネルギー需要者に供給
することは熱変換又は熱変換装置の単なる設置位置の問
題であるから本発明の実施態様の一つである。
ーションシステム、燃料電池等の温熱を発生する系内発
電装置で発生した温熱を熱源とする吸収式冷暖房機を該
系内発電装置の近くに設置し、これから発生する温冷水
又は温冷風を配管又はダクトでエネルギー需要者に供給
することは熱変換又は熱変換装置の単なる設置位置の問
題であるから本発明の実施態様の一つである。
【００３０】
【作用】請求項１に係る発明のエネルギー供給システム
の構成によれば、エネルギー需要者の負担すべき価格、
一次エネルギー消費量および環境汚染物質排出量のそれ
ぞれの面において又はそれらの組合せにおいて最適な状
態になるように制御手段で制御して系内発電装置を稼動
し、温熱および電力を必要とするエネルギー需要者に対
し、必要量の温熱を供給するとともに、その温熱を得る
うえで得られる電力を発電所からの電力に加え、適量の
電力を供給することができる。
の構成によれば、エネルギー需要者の負担すべき価格、
一次エネルギー消費量および環境汚染物質排出量のそれ
ぞれの面において又はそれらの組合せにおいて最適な状
態になるように制御手段で制御して系内発電装置を稼動
し、温熱および電力を必要とするエネルギー需要者に対
し、必要量の温熱を供給するとともに、その温熱を得る
うえで得られる電力を発電所からの電力に加え、適量の
電力を供給することができる。
【００３１】請求項２に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、経常的又は一時的に温熱需要量が
多い場合、系内温熱発生装置で温熱を供給できるため、
系内発電装置をより小さいものにでき、より経済的なシ
ステム設計及び運転が可能になる。
テムの構成によれば、経常的又は一時的に温熱需要量が
多い場合、系内温熱発生装置で温熱を供給できるため、
系内発電装置をより小さいものにでき、より経済的なシ
ステム設計及び運転が可能になる。
【００３２】請求項３に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、エネルギー需要者が可燃ガスを熱
源として直接消費する消費設備を有する場合でも、経済
的及び国家的立場に立ってシステムを最適化できる。
テムの構成によれば、エネルギー需要者が可燃ガスを熱
源として直接消費する消費設備を有する場合でも、経済
的及び国家的立場に立ってシステムを最適化できる。
【００３３】エネルギー需要者のエネルギー消費設備
が、電力、温熱、可燃ガスを併用できる場合は、使用の
優先順位をあらかじめ定めておいてから、系内発電装置
の最適稼働量を算出してもよい。
が、電力、温熱、可燃ガスを併用できる場合は、使用の
優先順位をあらかじめ定めておいてから、系内発電装置
の最適稼働量を算出してもよい。
【００３４】算出された最適稼動量で系内発電装置を運
転し、この条件下で、エネルギー需要者の各エネルギー
消費設備を中央から制御（負荷変動の少ないときはロー
カル制御も可能）し、運転する。
転し、この条件下で、エネルギー需要者の各エネルギー
消費設備を中央から制御（負荷変動の少ないときはロー
カル制御も可能）し、運転する。
【００３５】請求項４に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄う場合にエ
ネルギー需要者の負担すべき価格と発電所、系内発電装
置及び可燃ガス消費装置から排出される環境汚染物質排
出量とを加えた計算上の環境汚染物質排出総量との合計
が最小になるようにして、エネルギー需要者に温熱およ
び電力を供給することができる。
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄う場合にエ
ネルギー需要者の負担すべき価格と発電所、系内発電装
置及び可燃ガス消費装置から排出される環境汚染物質排
出量とを加えた計算上の環境汚染物質排出総量との合計
が最小になるようにして、エネルギー需要者に温熱およ
び電力を供給することができる。
【００３６】請求項５に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置で消費する
一次エネルギー消費量とを加えた計算上の一次エネルギ
ー消費量の総量と発電所、系内発電装置及び可燃ガス消
費装置から排出される環境汚染物質排出量とを加えた計
算上の環境汚染物質排出総量との合計が最小になるよう
にして、エネルギー需要者に温熱および電力を供給する
ことができる。
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置で消費する
一次エネルギー消費量とを加えた計算上の一次エネルギ
ー消費量の総量と発電所、系内発電装置及び可燃ガス消
費装置から排出される環境汚染物質排出量とを加えた計
算上の環境汚染物質排出総量との合計が最小になるよう
にして、エネルギー需要者に温熱および電力を供給する
ことができる。
【００３７】請求項６に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置から排出さ
れる環境汚染物質排出量とを加えた計算上の環境汚染物
質排出総量が最小になるようにして、エネルギー需要者
に温熱および電力を供給することができる。
テムの構成によれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置から排出さ
れる環境汚染物質排出量とを加えた計算上の環境汚染物
質排出総量が最小になるようにして、エネルギー需要者
に温熱および電力を供給することができる。
【００３８】近年、水素と酸素を原料として電力と廃熱
を出力するリン酸型燃料電池の研究が進み、２００ｋｗ
程度の燃料電池が実用化の段階に来ている。インプット
エネルギーに対する効率は、発電所の場合、約４０％程
度であるのに対して、燃料電池の場合、発電効率が約４
０％、発熱効率が約４０％もあるため新しいエネルギー
供給システムとして着目されている。請求項７に係る発
明のエネルギー供給システムの構成によれば、上記燃料
電池を系内発電装置として利用し、燃料電池で得られた
温熱と、燃料電池および発電所で得られた電力とをエネ
ルギー需要者に供給することができる。燃料電池では、
水素と酸素の反応により水が生成されるため、この水も
有効利用できる。
を出力するリン酸型燃料電池の研究が進み、２００ｋｗ
程度の燃料電池が実用化の段階に来ている。インプット
エネルギーに対する効率は、発電所の場合、約４０％程
度であるのに対して、燃料電池の場合、発電効率が約４
０％、発熱効率が約４０％もあるため新しいエネルギー
供給システムとして着目されている。請求項７に係る発
明のエネルギー供給システムの構成によれば、上記燃料
電池を系内発電装置として利用し、燃料電池で得られた
温熱と、燃料電池および発電所で得られた電力とをエネ
ルギー需要者に供給することができる。燃料電池では、
水素と酸素の反応により水が生成されるため、この水も
有効利用できる。
【００３９】請求項８に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、平常時に余剰となった温熱を蓄え
ておき、温熱需要量が一時的に増大したときに蓄えてお
いた温熱を利用して賄うことができる。
テムの構成によれば、平常時に余剰となった温熱を蓄え
ておき、温熱需要量が一時的に増大したときに蓄えてお
いた温熱を利用して賄うことができる。
【００４０】請求項９に係る発明のエネルギー供給シス
テムの構成によれば、温熱消費設備の熱負荷が系内発電
装置から発生する温熱量以上であるとき、不足する温熱
需要量をボイラーあるいは低温核融合装置で賄うことが
できる。温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られ
る温熱量を一時的に越えるときは、ボイラーによって得
た温熱で賄うのが良いし、経常的に越えるときは低温核
融合装置を使用するのが良い。
テムの構成によれば、温熱消費設備の熱負荷が系内発電
装置から発生する温熱量以上であるとき、不足する温熱
需要量をボイラーあるいは低温核融合装置で賄うことが
できる。温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られ
る温熱量を一時的に越えるときは、ボイラーによって得
た温熱で賄うのが良いし、経常的に越えるときは低温核
融合装置を使用するのが良い。
【００４１】請求項１０に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、温熱需要量が一時的に増大して
温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温熱量
を越えたときに、電熱変換手段によって余剰電力を熱変
換して得た温熱で賄うことができる。
ステムの構成によれば、温熱需要量が一時的に増大して
温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温熱量
を越えたときに、電熱変換手段によって余剰電力を熱変
換して得た温熱で賄うことができる。
【００４２】請求項１１に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、蓄電設備に蓄電した電力でもっ
て、電力需要量が一時的に増大したときの不足分を賄う
ことができる。
ステムの構成によれば、蓄電設備に蓄電した電力でもっ
て、電力需要量が一時的に増大したときの不足分を賄う
ことができる。
【００４３】請求項１２に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、蓄ガス設備に余剰電力で発生さ
せて蓄えた水素ガスを系内発電装置の燃料として利用す
ることができる。また、炭化水素を改質して得られる水
素ガスを貯蔵できるようにしておき、負荷の大きいとき
に使用することもできる。
ステムの構成によれば、蓄ガス設備に余剰電力で発生さ
せて蓄えた水素ガスを系内発電装置の燃料として利用す
ることができる。また、炭化水素を改質して得られる水
素ガスを貯蔵できるようにしておき、負荷の大きいとき
に使用することもできる。
【００４４】請求項１３に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、温熱需要量が多くて系内発電装
置で過剰の電力を発生したような場合に、その電力を系
外の発電所側に逆潮流して活用することができる。
ステムの構成によれば、温熱需要量が多くて系内発電装
置で過剰の電力を発生したような場合に、その電力を系
外の発電所側に逆潮流して活用することができる。
【００４５】請求項１４に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、炭化水素燃料を用いて燃料電池
を稼動するときに、その燃料電池の燃料である水素ガス
を改質装置によって得ることができる。
ステムの構成によれば、炭化水素燃料を用いて燃料電池
を稼動するときに、その燃料電池の燃料である水素ガス
を改質装置によって得ることができる。
【００４６】請求項１５に係る発明のエネルギー供給シ
ステムの構成によれば、太陽電池によって得た電力を電
力消費設備に供給することができる。
ステムの構成によれば、太陽電池によって得た電力を電
力消費設備に供給することができる。
【００４７】
【実施例】次に、実施例を用いてエネルギー供給を最適
に行う本発明を図面に基づいてより詳しく説明するが、
本発明の技術的範囲は本実施例に拘束されない。
に行う本発明を図面に基づいてより詳しく説明するが、
本発明の技術的範囲は本実施例に拘束されない。
【００４８】図１のブロック図に示すように、直流機器
群１、交流機器群２、交流機器の一形態である電気冷暖
房機４ａなどからなる電力消費設備３と、吸収式冷暖房
機４ｂ、貯湯槽５などからなる温熱消費設備６と、可燃
性ガスと、電力若しくは温熱を熱源とする乾燥機等の需
要者熱消費設備５２とを備えたエネルギー需要者にエネ
ルギーを供給するため、本発明のエネルギー供給システ
ムを装備したエネルギーボックス７が設備されている。
群１、交流機器群２、交流機器の一形態である電気冷暖
房機４ａなどからなる電力消費設備３と、吸収式冷暖房
機４ｂ、貯湯槽５などからなる温熱消費設備６と、可燃
性ガスと、電力若しくは温熱を熱源とする乾燥機等の需
要者熱消費設備５２とを備えたエネルギー需要者にエネ
ルギーを供給するため、本発明のエネルギー供給システ
ムを装備したエネルギーボックス７が設備されている。
【００４９】ここにエネルギーボックス７とは、本発明
の中核をなす受電設備８、燃料受入装置９、燃料電池等
の系内発電装置１０、ボイラー等の系内温熱発生装置、
演算手段としてのコンピュータ１１、制御手段等の機器
群の集合体をいう。各機器は１つの箱又は室の中に収納
されていることは必ずしも必要でない。
の中核をなす受電設備８、燃料受入装置９、燃料電池等
の系内発電装置１０、ボイラー等の系内温熱発生装置、
演算手段としてのコンピュータ１１、制御手段等の機器
群の集合体をいう。各機器は１つの箱又は室の中に収納
されていることは必ずしも必要でない。
【００５０】系外の発電所から電力が電力計（図示せ
ず）、遮断装置等を有する受電設備８に受入れられる。
この受電設備８に交流機器群２が構内配線１３ａ、１３
ｄを介して接続されると共に、直流機器群１が交−直変
換用のコンバータ１４を備えた構内配線１３ｅを介して
接続されている。
ず）、遮断装置等を有する受電設備８に受入れられる。
この受電設備８に交流機器群２が構内配線１３ａ、１３
ｄを介して接続されると共に、直流機器群１が交−直変
換用のコンバータ１４を備えた構内配線１３ｅを介して
接続されている。
【００５１】メタンを主成分とする都市ガスが、ガスメ
ータ（図示せず）遮断弁等を有する燃料受入装置９に受
入れ、受入れられた都市ガスは触媒存在下で水蒸気を用
いて水素ガスに改質される。前記都市ガスは改質装置１
５の加熱燃料、後述のボイラ燃料にも使用できる。得ら
れた水素ガスは流量調節弁１７を介して燃料電池１０の
燃料極に供給される。燃料電池１０には空気ブロア（図
示せず）から空気が空気極に供給され、水素と酸素の反
応により燃料電池１０で発電が行われ、同時に水が回収
される（図示せず）と共に、排熱回収装置１９により温
熱が温水及び／又は蒸気として回収される。
ータ（図示せず）遮断弁等を有する燃料受入装置９に受
入れ、受入れられた都市ガスは触媒存在下で水蒸気を用
いて水素ガスに改質される。前記都市ガスは改質装置１
５の加熱燃料、後述のボイラ燃料にも使用できる。得ら
れた水素ガスは流量調節弁１７を介して燃料電池１０の
燃料極に供給される。燃料電池１０には空気ブロア（図
示せず）から空気が空気極に供給され、水素と酸素の反
応により燃料電池１０で発電が行われ、同時に水が回収
される（図示せず）と共に、排熱回収装置１９により温
熱が温水及び／又は蒸気として回収される。
【００５２】燃料電池１０の出力配線１３ｂが直−交変
換用インバータ２０に接続され、インバータ２０は構内
配線１３ｃを介して構内配線１３ａに接続され、かくし
て燃料電池１０の出力は受電設備８で受電した電力と系
統連系され、燃料電池１０で発電した電力を電力消費設
備３に供給するように電力供給手段が構成されている。
直流電力消費設備に対しては、インバータを介すること
なく燃料電池１０の出力電力を供給することも可能であ
る。
換用インバータ２０に接続され、インバータ２０は構内
配線１３ｃを介して構内配線１３ａに接続され、かくし
て燃料電池１０の出力は受電設備８で受電した電力と系
統連系され、燃料電池１０で発電した電力を電力消費設
備３に供給するように電力供給手段が構成されている。
直流電力消費設備に対しては、インバータを介すること
なく燃料電池１０の出力電力を供給することも可能であ
る。
【００５３】また、この系統連系により、燃料電池１０
での発電電力が電力消費設備３での電力需要量より多い
ときは燃料電池１０によって発生した電力の一部を商用
電力供給体に逆潮流できる。
での発電電力が電力消費設備３での電力需要量より多い
ときは燃料電池１０によって発生した電力の一部を商用
電力供給体に逆潮流できる。
【００５４】また、電力需要の少ないとき余剰電力で水
を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生させ、その水
素ガスを蓄ガス設備２２で蓄え、燃料電池１０の燃料と
して使用してもよい。燃料電池の低負荷運転が難しい場
合や逆潮流が諸事情で困難なとき有効である。
を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生させ、その水
素ガスを蓄ガス設備２２で蓄え、燃料電池１０の燃料と
して使用してもよい。燃料電池の低負荷運転が難しい場
合や逆潮流が諸事情で困難なとき有効である。
【００５５】さらに、蓄電設備（図示せず）を出力配線
１３ｂに接続して余剰電力を蓄電し電力不足時に供給し
てもよい。
１３ｂに接続して余剰電力を蓄電し電力不足時に供給し
てもよい。
【００５６】排熱回収装置１９と吸収式冷暖房機４ｂと
が蒸気回収配管２６ａ、凝縮水戻り配管２６ｂを介して
接続され、排熱回収装置１９で得られた蒸気によって冷
暖房を行うことができるように構成されている。蒸気回
収配管２６には第２の制御弁２７ａを介してボイラー２
８が接続され、温熱消費設備６を構成する吸収式冷暖房
機４ｂの熱負荷が燃料電池１０から発生する温熱量以上
であるときに、その不足する温熱を賄うことができるよ
うに構成されている。
が蒸気回収配管２６ａ、凝縮水戻り配管２６ｂを介して
接続され、排熱回収装置１９で得られた蒸気によって冷
暖房を行うことができるように構成されている。蒸気回
収配管２６には第２の制御弁２７ａを介してボイラー２
８が接続され、温熱消費設備６を構成する吸収式冷暖房
機４ｂの熱負荷が燃料電池１０から発生する温熱量以上
であるときに、その不足する温熱を賄うことができるよ
うに構成されている。
【００５７】一方、排熱回収装置１９の温水回収配管３
２に第２の熱交換器３３が介装され、第１および第２の
熱交換器２９，３３に接続された二次側配管３４に貯湯
槽５が接続され、排熱回収装置１９で得られた蒸気や温
水を利用して給湯用などの高温の湯を得るように構成さ
れている。
２に第２の熱交換器３３が介装され、第１および第２の
熱交換器２９，３３に接続された二次側配管３４に貯湯
槽５が接続され、排熱回収装置１９で得られた蒸気や温
水を利用して給湯用などの高温の湯を得るように構成さ
れている。
【００５８】ヒーターなどの電熱変換手段を用いて、上
記温熱消費設備６の熱負荷が燃料電池１０から発生する
温熱量以上であるときに、その不足する温熱を余剰電力
又は受電設備で受電した電力の熱変換で賄うように構成
しても良い。
記温熱消費設備６の熱負荷が燃料電池１０から発生する
温熱量以上であるときに、その不足する温熱を余剰電力
又は受電設備で受電した電力の熱変換で賄うように構成
しても良い。
【００５９】また、燃料電池１０から発生する余剰温熱
を蓄熱する蓄熱設備（図示せず）を排熱回収装置１９に
付設し、温熱の不足時に蓄熱設備に蓄熱した温熱を温熱
消費設備６に供給するように構成した温熱補給手段を設
けても良い。
を蓄熱する蓄熱設備（図示せず）を排熱回収装置１９に
付設し、温熱の不足時に蓄熱設備に蓄熱した温熱を温熱
消費設備６に供給するように構成した温熱補給手段を設
けても良い。
【００６０】さらに、ボイラー２８の出力温熱の一部を
蓄熱し、蓄熱した温熱を温熱不足時に供給してもよい。
蓄熱し、蓄熱した温熱を温熱不足時に供給してもよい。
【００６１】構内配線１３ｂに、太陽電池（図示せず）
と風力発電（図示せず）とで発電された電力を供給して
もよい。
と風力発電（図示せず）とで発電された電力を供給して
もよい。
【００６２】エネルギー需要者が、可燃ガスを燃焼して
熱源とする需要者熱消費設備５２を有し、該消費設備５
２が電力又は温熱をも熱源として使用できる機能を有し
ている乾燥機等である場合、可燃ガス受入装置５０と該
消費設備５２を配管５１で接続して可燃ガスの供給を可
能とし、さらに電力または温熱を供給できるようにして
おけば、運転状態に応じて、最も安価なエネルギーを使
用する運転、あるいは目的関数ｙを該消費設備５２を含
む系全体を最適の条件にした運転ができる。
熱源とする需要者熱消費設備５２を有し、該消費設備５
２が電力又は温熱をも熱源として使用できる機能を有し
ている乾燥機等である場合、可燃ガス受入装置５０と該
消費設備５２を配管５１で接続して可燃ガスの供給を可
能とし、さらに電力または温熱を供給できるようにして
おけば、運転状態に応じて、最も安価なエネルギーを使
用する運転、あるいは目的関数ｙを該消費設備５２を含
む系全体を最適の条件にした運転ができる。
【００６３】可燃ガス受入装置で受入れた可燃ガスはボ
イラ２８の燃料としても改質装置１５の燃焼ガスとして
も使用できるし、該可燃ガスが燃料受入装置９で受入れ
る燃料と同じもの（例、メタンを主成分とする都市ガ
ス）のときは燃料受入装置９と可燃ガス受入装置５０は
共用できるからいずれか一方を省略できる。
イラ２８の燃料としても改質装置１５の燃焼ガスとして
も使用できるし、該可燃ガスが燃料受入装置９で受入れ
る燃料と同じもの（例、メタンを主成分とする都市ガ
ス）のときは燃料受入装置９と可燃ガス受入装置５０は
共用できるからいずれか一方を省略できる。
【００６４】図２はシステムの制御を示すブロック図で
ある。系内発電装置の負荷は、以下のような方法等で決
定することができる。
ある。系内発電装置の負荷は、以下のような方法等で決
定することができる。
【００６５】（１） 単位期間（例、１日）の運転をマ
クロ的に見て目的関数ｙを最小にする負荷を予め決め、
決められた負荷で運転し、電力負荷の変動は受電電力
で、熱負荷はボイラで行う方式。
クロ的に見て目的関数ｙを最小にする負荷を予め決め、
決められた負荷で運転し、電力負荷の変動は受電電力
で、熱負荷はボイラで行う方式。
【００６６】（２） 計測した電力負荷と熱負荷を記憶
しておき、単位時間前（例、３０分前）の電力負荷及び
熱負荷と現在の電力負荷及び熱負荷から、変化率を求め
次の単位時間のエネルギー需要量を予測し、その予測し
たエネルギー需要を満たし、かつ目的式ｙを最小にする
運転条件を決定し、その条件で次の単位時間を運転する
方法。
しておき、単位時間前（例、３０分前）の電力負荷及び
熱負荷と現在の電力負荷及び熱負荷から、変化率を求め
次の単位時間のエネルギー需要量を予測し、その予測し
たエネルギー需要を満たし、かつ目的式ｙを最小にする
運転条件を決定し、その条件で次の単位時間を運転する
方法。
【００６７】（３） 過去（例、昨日、１週間前）の時
刻ごとのエネルギー需要パターンを記憶しておき、現在
のエネルギー需要量をベースとして、前記需要パターン
から次の単位時間（例、３０分）後のエネルギー需要量
を予測し、予測したエネルギー需要量を満たし、かつ目
的式ｙを最小にする運転条件を決定し、その条件で次の
単位時間を運転する方法。
刻ごとのエネルギー需要パターンを記憶しておき、現在
のエネルギー需要量をベースとして、前記需要パターン
から次の単位時間（例、３０分）後のエネルギー需要量
を予測し、予測したエネルギー需要量を満たし、かつ目
的式ｙを最小にする運転条件を決定し、その条件で次の
単位時間を運転する方法。
【００６８】図２を用いて上記（２）の方法での制御を
説明する。計測した電力消費設備３、温熱消費設備６及
び需要者熱消費設備５２の、現在のエネルギー需要量算
出手段４２で算出される現在のエネルギー需要量と、Δ
ｔ時間前のエネルギー需要量４１と、メモリ４５に記憶
されているΔｔ時間（制御単位時間）後のエネルギー需
要パターン４０からΔｔ時間後のエネルギー需要量をエ
ネルギー需要量予測手段４３で予測し、得られたエネル
ギー需要の予測値条件のもとで、目的関数ｙを最小にす
る系内発電装置である燃料電池１０の稼動量等を算出手
段４６で算出し、制御手段４７で燃料電池１０の燃料流
量調節弁１７等を制御すると共に、エネルギー需要者の
各エネルギー消費設備の使用エネルギー種別（電力、温
熱、可燃ガス）の選択並びに制御をする。これらの機器
の運転管理は通信回線を用いてコンピューター１１から
遠隔操作できる。目的関数ｙの係数ａ、ｂ、ｃは、エネ
ルギー需要者の要望に合うよう係数設定器４４で設定さ
れる。メモリ４５には目的関数ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ
×Ｎが記憶されている。
説明する。計測した電力消費設備３、温熱消費設備６及
び需要者熱消費設備５２の、現在のエネルギー需要量算
出手段４２で算出される現在のエネルギー需要量と、Δ
ｔ時間前のエネルギー需要量４１と、メモリ４５に記憶
されているΔｔ時間（制御単位時間）後のエネルギー需
要パターン４０からΔｔ時間後のエネルギー需要量をエ
ネルギー需要量予測手段４３で予測し、得られたエネル
ギー需要の予測値条件のもとで、目的関数ｙを最小にす
る系内発電装置である燃料電池１０の稼動量等を算出手
段４６で算出し、制御手段４７で燃料電池１０の燃料流
量調節弁１７等を制御すると共に、エネルギー需要者の
各エネルギー消費設備の使用エネルギー種別（電力、温
熱、可燃ガス）の選択並びに制御をする。これらの機器
の運転管理は通信回線を用いてコンピューター１１から
遠隔操作できる。目的関数ｙの係数ａ、ｂ、ｃは、エネ
ルギー需要者の要望に合うよう係数設定器４４で設定さ
れる。メモリ４５には目的関数ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ
×Ｎが記憶されている。
【００６９】運転条件すなわち、コストミニマム、一次
エネルギーミニマム、環境汚染物質ミニマム、あるいは
これらの任意の組合せのいずれで運転するかは運転開始
前に決めておいてもよいし、運転中に変更してもよい。
エネルギーミニマム、環境汚染物質ミニマム、あるいは
これらの任意の組合せのいずれで運転するかは運転開始
前に決めておいてもよいし、運転中に変更してもよい。
【００７０】係数ａ、ｂ、ｃはエネルギーボックス７内
の係数設定器４４をマニュアル操作することにより設定
変更してもよいし、エネルギーボックス７外すなわち系
外から通信回線を介して信号を係数設定器４４に送って
設定変更してもよい。
の係数設定器４４をマニュアル操作することにより設定
変更してもよいし、エネルギーボックス７外すなわち系
外から通信回線を介して信号を係数設定器４４に送って
設定変更してもよい。
【００７１】例えば、エネルギー消費地近辺のＮＯX 値
が基準値を越えた場合、行政当局からの指令により環境
汚染物質ミニマム、その中でもＮＯX ミニマムの運転に
変更することが考えられる。
が基準値を越えた場合、行政当局からの指令により環境
汚染物質ミニマム、その中でもＮＯX ミニマムの運転に
変更することが考えられる。
【００７２】稼動量算出手段４６では、エネルギー需要
量予測手段４３で予測された電力消費設備３、温熱消費
設備６及び需要者熱消費設備５２で要求されるエネルギ
ー需要量と、メモリ４５に記憶された式ｙとに基づき、
式ｙが最小となるように燃料電池１０のΔｔ時間後の稼
動量を算出するようになっている。
量予測手段４３で予測された電力消費設備３、温熱消費
設備６及び需要者熱消費設備５２で要求されるエネルギ
ー需要量と、メモリ４５に記憶された式ｙとに基づき、
式ｙが最小となるように燃料電池１０のΔｔ時間後の稼
動量を算出するようになっている。
【００７３】制御手段４７では、稼動量算出手段４６で
算出された燃料電池１０の稼動量を確保するため燃料流
量調節弁１７等を制御するようになっている。
算出された燃料電池１０の稼動量を確保するため燃料流
量調節弁１７等を制御するようになっている。
【００７４】エネルギー需要量の予測値と実際の消費量
の間には必ず誤差が生じる。この誤差はたとえば温熱消
費設備６なら温熱配管３４の戻り温度一定で運転してい
る場合、戻り温度が下がっていると制御手段４７を働か
せて燃料流量調節弁１７の開度を大きくしたり、ボイラ
２８の燃料弁開度を大きくしてボイラ出力を大きくする
ことによって制御できる。これらの演算及び記憶はコン
ピューター１１で行われる。
の間には必ず誤差が生じる。この誤差はたとえば温熱消
費設備６なら温熱配管３４の戻り温度一定で運転してい
る場合、戻り温度が下がっていると制御手段４７を働か
せて燃料流量調節弁１７の開度を大きくしたり、ボイラ
２８の燃料弁開度を大きくしてボイラ出力を大きくする
ことによって制御できる。これらの演算及び記憶はコン
ピューター１１で行われる。
【００７５】以上の構成により、電力消費設備３および
温熱消費設備６で要求されるエネルギー需要量に応じ
て、燃料電池１０をエネルギー効率面で最適な条件で稼
動できるようになっている。
温熱消費設備６で要求されるエネルギー需要量に応じ
て、燃料電池１０をエネルギー効率面で最適な条件で稼
動できるようになっている。
【００７６】上記実施例では、目的関数である下記の式
ｙをｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎと定めているが、本発
明としては、ｙ＝ｃ×Ｎ、ｙ＝ａ×Ｌ＋ｃ×Ｎ、ｙ＝ｂ
×Ｍ＋ｃ×Ｎと定めるものでも良い。
ｙをｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎと定めているが、本発
明としては、ｙ＝ｃ×Ｎ、ｙ＝ａ×Ｌ＋ｃ×Ｎ、ｙ＝ｂ
×Ｍ＋ｃ×Ｎと定めるものでも良い。
【００７７】＜比較実験例＞次に、本発明のエネルギー
供給システムによる比較実験例について説明する。先
ず、実験の前提事項について説明する。 （１）外部からエネルギーボックス７に受け入れるエネ
ルギーは、商用電力と燃料電池用燃料とする。 （２）燃料電池１０から発生する電力は、エネルギー需
要者に供給する。 （３）燃料電池１０から発生する熱は、給湯及び吸収式
冷暖房機の熱源としてエネルギー需要者に供給して使用
する。
供給システムによる比較実験例について説明する。先
ず、実験の前提事項について説明する。 （１）外部からエネルギーボックス７に受け入れるエネ
ルギーは、商用電力と燃料電池用燃料とする。 （２）燃料電池１０から発生する電力は、エネルギー需
要者に供給する。 （３）燃料電池１０から発生する熱は、給湯及び吸収式
冷暖房機の熱源としてエネルギー需要者に供給して使用
する。
【００７８】（４）電力 （４−１）使用する商用電力の７５％はＬＮＧを燃料と
して発電所で発電された電力とする。ＬＮＧの発熱量
は、１３×１０6 Kcal/tonとする。これを気化したもの
を天然ガスというが、本明細書では、以下、便宜上ＬＮ
Ｇと天然ガスを総称してＬＮＧという。ＣＯ2 発生量の
計算はＬＮＧをメタンとして行う。 （４−２）商用電力の総合効率は３６％（＝発電効率
０．４×送電効率０．９）とする。 （４−３）電気による冷房設備の成績係数は２．５とす
る。 （４−４）１ｋｗｈの電力量を賄うため、発電所では、
ＬＮＧの発熱量を１３×１０6 Kcal/ton＝１３×１０6
÷８６０＝１．５１２×１０4 kwh/ton とすると、ＬＮ
Ｇを１kwh ÷０．３６÷（１．５１２×１０4 ）＝１．
８３７×１０-4 ton 使用し、 ＣＯ2 が１．８３７×１０-4ton ×４４／１６＝５．０
５×１０-4ton ＮＯx が１．８３７×１０-4ton ×０．４８×１０-3 t
on/ton＝８．８２×１０-8ton 発生する。７５％がＬＮＧ火力発電所で発電されるもの
とすると、上記値はそれぞれ次のようになる。 ＬＮＧは、１．８３７×１０-4ton ×０．７５＝１．３
７８×１０-4 ton ＣＯ2 は、５．０５×１０-4ｔon×０．７５＝３．７９
×１０-4 ton ＮＯx は、８．８２×１０-8ton ×０．７５＝６．６２
×１０-8ton ＝６．６２×１０-5kg （４−５）商用電力の単価は１５円／kwh とする。
して発電所で発電された電力とする。ＬＮＧの発熱量
は、１３×１０6 Kcal/tonとする。これを気化したもの
を天然ガスというが、本明細書では、以下、便宜上ＬＮ
Ｇと天然ガスを総称してＬＮＧという。ＣＯ2 発生量の
計算はＬＮＧをメタンとして行う。 （４−２）商用電力の総合効率は３６％（＝発電効率
０．４×送電効率０．９）とする。 （４−３）電気による冷房設備の成績係数は２．５とす
る。 （４−４）１ｋｗｈの電力量を賄うため、発電所では、
ＬＮＧの発熱量を１３×１０6 Kcal/ton＝１３×１０6
÷８６０＝１．５１２×１０4 kwh/ton とすると、ＬＮ
Ｇを１kwh ÷０．３６÷（１．５１２×１０4 ）＝１．
８３７×１０-4 ton 使用し、 ＣＯ2 が１．８３７×１０-4ton ×４４／１６＝５．０
５×１０-4ton ＮＯx が１．８３７×１０-4ton ×０．４８×１０-3 t
on/ton＝８．８２×１０-8ton 発生する。７５％がＬＮＧ火力発電所で発電されるもの
とすると、上記値はそれぞれ次のようになる。 ＬＮＧは、１．８３７×１０-4ton ×０．７５＝１．３
７８×１０-4 ton ＣＯ2 は、５．０５×１０-4ｔon×０．７５＝３．７９
×１０-4 ton ＮＯx は、８．８２×１０-8ton ×０．７５＝６．６２
×１０-8ton ＝６．６２×１０-5kg （４−５）商用電力の単価は１５円／kwh とする。
【００７９】（５）燃料電池 （５−１）吸収式空調機の成績係数は１．０とする。 （５−２）燃料電池はリン酸型燃料電池であり、その発
電効率は４０％、発熱効率は４０％とする。本実施例で
は、効率は負荷率によらず一定としたが、効率は負荷率
の関数であってもよい。 （５−３）燃料電池の燃料ガスはＬＮＧとし、その単価
は７．５円／kwh （＝９６円／m3）とする。 （５−４）１kwh の電力量を賄うため燃料電池では、Ｌ
ＮＧを１kwh ÷０．４÷（１．５１２×１０4 ）kwh/to
n＝１．６５３×１０-4ton 使用し、ＣＯ2 が１．６５
３×１０-4ton ×４４／１６＝４．５５×１０-4ton 発
生し、ＮＯx は発生しない。
電効率は４０％、発熱効率は４０％とする。本実施例で
は、効率は負荷率によらず一定としたが、効率は負荷率
の関数であってもよい。 （５−３）燃料電池の燃料ガスはＬＮＧとし、その単価
は７．５円／kwh （＝９６円／m3）とする。 （５−４）１kwh の電力量を賄うため燃料電池では、Ｌ
ＮＧを１kwh ÷０．４÷（１．５１２×１０4 ）kwh/to
n＝１．６５３×１０-4ton 使用し、ＣＯ2 が１．６５
３×１０-4ton ×４４／１６＝４．５５×１０-4ton 発
生し、ＮＯx は発生しない。
【００８０】（６）ガスボイラ （６−１）１kwh の熱量を賄うためガスボイラでは、熱
効率が０．８の場合、ＬＮＧを１kwh ÷０．８÷（１．
５１２×１０4 ）kwh/ton＝８．２７×１０-5ton 使用
し、ＣＯ2 が８．２７×１０-5ton ×４４／１６＝２．
２７×１０-4ton 発生し、ＮＯx が８．２７×１０-5to
n ×１．４４×１０-3ton ／ton＝１．１９１×１０-7t
on＝１１．９１×１０-5kg発生する。
効率が０．８の場合、ＬＮＧを１kwh ÷０．８÷（１．
５１２×１０4 ）kwh/ton＝８．２７×１０-5ton 使用
し、ＣＯ2 が８．２７×１０-5ton ×４４／１６＝２．
２７×１０-4ton 発生し、ＮＯx が８．２７×１０-5to
n ×１．４４×１０-3ton ／ton＝１．１９１×１０-7t
on＝１１．９１×１０-5kg発生する。
【００８１】第１比較実験例 この第１比較実験例では、一年間の最大電力需要を記録
する時間帯（１２：００〜１３：００）について考察し
た。 冷房以外（動力・照明用など）の電力負荷：１４４ｋｗ
ｈ 冷房電力負荷：３６ｋｗｈ（冷房換算で３６×２．５＝
９０ｋｗｈに相当） で合計１８０ｋｗｈの電力を使用し、 熱：２ｋｗｈ相当の給湯（ボイラ入力換算で２÷０．８
＝２．５ｋｗｈに相当） のエネルギーを消費する需要者（延べ床面積：２０００
ｍ2 ）を仮定した。環境汚染物質はＮＯX のみで評価す
る。
する時間帯（１２：００〜１３：００）について考察し
た。 冷房以外（動力・照明用など）の電力負荷：１４４ｋｗ
ｈ 冷房電力負荷：３６ｋｗｈ（冷房換算で３６×２．５＝
９０ｋｗｈに相当） で合計１８０ｋｗｈの電力を使用し、 熱：２ｋｗｈ相当の給湯（ボイラ入力換算で２÷０．８
＝２．５ｋｗｈに相当） のエネルギーを消費する需要者（延べ床面積：２０００
ｍ2 ）を仮定した。環境汚染物質はＮＯX のみで評価す
る。
【００８２】第１比較実験例における比較例としては、
冷房以外（動力・照明用など）のエネルギーを商用電力
で賄い、冷房用エネルギーを商用電力で駆動するヒート
ポンプエアコンにより賄い、そして、給湯や暖房用の熱
エネルギーを都市ガスを燃料とするボイラーによって賄
っている場合を採用した。これらのエネルギーを使用す
るためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝１８０×１５＋２．５×７．５＝２７２０（円） である。この場合、一次エネルギーまで遡ったときに、
１時間分の消費エネルギーを供給するために消費される
化石燃料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、ＬＮＧ１ton
から発生する熱エネルギー量が１．５１２×１０4 （ｋ
ｗｈ／ton −ＬＮＧ）であるから、 Ｍ＝（１８０ｋｗｈ÷０．３６×０．７５＋２．５）÷（１．５１２×１０4 ｋｗｈ／ton −ＬＮＧ）＝２．５０×１０-2（ton −ＬＮＧ） である。
冷房以外（動力・照明用など）のエネルギーを商用電力
で賄い、冷房用エネルギーを商用電力で駆動するヒート
ポンプエアコンにより賄い、そして、給湯や暖房用の熱
エネルギーを都市ガスを燃料とするボイラーによって賄
っている場合を採用した。これらのエネルギーを使用す
るためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝１８０×１５＋２．５×７．５＝２７２０（円） である。この場合、一次エネルギーまで遡ったときに、
１時間分の消費エネルギーを供給するために消費される
化石燃料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、ＬＮＧ１ton
から発生する熱エネルギー量が１．５１２×１０4 （ｋ
ｗｈ／ton −ＬＮＧ）であるから、 Ｍ＝（１８０ｋｗｈ÷０．３６×０．７５＋２．５）÷（１．５１２×１０4 ｋｗｈ／ton −ＬＮＧ）＝２．５０×１０-2（ton −ＬＮＧ） である。
【００８３】環境汚染物質としてＮＯX のみ評価対象に
する場合、これらのエネルギーの一次エネルギーからの
変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化物（ＮＯ
X ）の量Ｎは、１ｋｗｈの商用電力発電時に排出される
窒素酸化物（ＮＯX ）の排出量が６．６２×１０-8（to
n ）、都市ガスを燃料としたボイラー排ガス中の窒素酸
化物（ＮＯX ）はボイラ出力１ｋｗｈ当り、１１．９１
×１０-8ton であるから、 Ｎ＝１８０×６．６２×１
０-8＋２×１１．９１×１０-8＝１．２１５×１０
-5（ton −ＮＯX ）である。
する場合、これらのエネルギーの一次エネルギーからの
変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化物（ＮＯ
X ）の量Ｎは、１ｋｗｈの商用電力発電時に排出される
窒素酸化物（ＮＯX ）の排出量が６．６２×１０-8（to
n ）、都市ガスを燃料としたボイラー排ガス中の窒素酸
化物（ＮＯX ）はボイラ出力１ｋｗｈ当り、１１．９１
×１０-8ton であるから、 Ｎ＝１８０×６．６２×１
０-8＋２×１１．９１×１０-8＝１．２１５×１０
-5（ton −ＮＯX ）である。
【００８４】運転条件の最適化の目的関数となる総合指
標である、前述した演算式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎ
において、各係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ
＝８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）
として無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝４．０×１０-4×２７１９＋８０×２．５０×１０-2＋２．０×１０4 × １．２１５×１０-5＝１．０８８＋２．０＋０．２４３＝３．３３ となる。
標である、前述した演算式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎ
において、各係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ
＝８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）
として無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝４．０×１０-4×２７１９＋８０×２．５０×１０-2＋２．０×１０4 × １．２１５×１０-5＝１．０８８＋２．０＋０．２４３＝３．３３ となる。
【００８５】一方、本発明のエネルギー供給システムに
おいて、燃料電池の稼動量をｘ（ｋｗｈ）とし、ｘをパ
ラメータとして前述の場合と同様に総合指標を求める。
先ず、０≦ｘ≦２においては、給湯や暖房用の熱エネル
ギーの一部｛ｘ（ｋｗｈ）分｝を燃料電池からの排熱で
賄い、残りを都市ガスを燃料とするボイラーによって賄
い、そして、電力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を燃料電池
の発電電力で賄っている。燃料電池で発生した熱及び電
力の使用順序は任意に決めればよい。ここでは燃料電池
で発生した熱は給湯、冷房の順に使用し、電力は冷房以
外の需要に使うものとする。
おいて、燃料電池の稼動量をｘ（ｋｗｈ）とし、ｘをパ
ラメータとして前述の場合と同様に総合指標を求める。
先ず、０≦ｘ≦２においては、給湯や暖房用の熱エネル
ギーの一部｛ｘ（ｋｗｈ）分｝を燃料電池からの排熱で
賄い、残りを都市ガスを燃料とするボイラーによって賄
い、そして、電力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を燃料電池
の発電電力で賄っている。燃料電池で発生した熱及び電
力の使用順序は任意に決めればよい。ここでは燃料電池
で発生した熱は給湯、冷房の順に使用し、電力は冷房以
外の需要に使うものとする。
【００８６】これらのエネルギーを使用するためのエネ
ルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝（１８０−ｘ）×１５＋（２−ｘ）÷０．８×７．
５＋ｘ÷０．４×７．５＝２７１９−５．６３ｘ（円） となり、ｘ＝２であれば、２７１０円である。一次エネ
ルギーまで遡ったときに、１時間分の消費エネルギーを
供給するために消費される化石燃料量（ＬＮＧ換算）Ｍ
（ton ）は、Ｍ＝｛（１８０−ｘ）÷０．３６×０．７
５＋（２−ｘ）÷０．８＋ｘ÷０．４｝÷（１．５１２
×１０4 ）＝２．５０×１０-2−５．５１×１０-5ｘと
なり、ｘ＝２であれば、２．５０×１０-2である。
ルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝（１８０−ｘ）×１５＋（２−ｘ）÷０．８×７．
５＋ｘ÷０．４×７．５＝２７１９−５．６３ｘ（円） となり、ｘ＝２であれば、２７１０円である。一次エネ
ルギーまで遡ったときに、１時間分の消費エネルギーを
供給するために消費される化石燃料量（ＬＮＧ換算）Ｍ
（ton ）は、Ｍ＝｛（１８０−ｘ）÷０．３６×０．７
５＋（２−ｘ）÷０．８＋ｘ÷０．４｝÷（１．５１２
×１０4 ）＝２．５０×１０-2−５．５１×１０-5ｘと
なり、ｘ＝２であれば、２．５０×１０-2である。
【００８７】また、これらのエネルギーの一次エネルギ
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝（１８０−ｘ）×
６．６２×１０-8＋（２−ｘ）×１１．９１×１０-8＝
１．２１５×１０-5−１．８５３×１０-7ｘとなり、ｘ
＝２であれば、１．１７８×１０-5である。運転条件の
最適化の目的関数となる総合指標である、前述した演算
式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述の場合と
同じに、各係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ＝
８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）と
して無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝３．３３−０．０１０３７ｘ となり、ここでｘ＝０とするとｙ＝３．３３であるが、
ｘ＝２とするとｙ＝３．３１となる。
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝（１８０−ｘ）×
６．６２×１０-8＋（２−ｘ）×１１．９１×１０-8＝
１．２１５×１０-5−１．８５３×１０-7ｘとなり、ｘ
＝２であれば、１．１７８×１０-5である。運転条件の
最適化の目的関数となる総合指標である、前述した演算
式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述の場合と
同じに、各係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ＝
８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）と
して無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝３．３３−０．０１０３７ｘ となり、ここでｘ＝０とするとｙ＝３．３３であるが、
ｘ＝２とするとｙ＝３．３１となる。
【００８８】次に、２≦ｘ≦９２においては、給湯や暖
房用の熱エネルギーの全てを燃料電池からの排熱で賄
い、かつ、冷房用エネルギーの一部｛（ｘ−２）／２．
５｝を燃料電池からの排熱で駆動される吸収式冷暖房機
により賄い、そして、電力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を
燃料電池の発電電力で賄っている。
房用の熱エネルギーの全てを燃料電池からの排熱で賄
い、かつ、冷房用エネルギーの一部｛（ｘ−２）／２．
５｝を燃料電池からの排熱で駆動される吸収式冷暖房機
により賄い、そして、電力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を
燃料電池の発電電力で賄っている。
【００８９】これらのエネルギーを使用するためのエネ
ルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝｛（１４４−ｘ）＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝×
１５＋ｘ÷０．４×７．５＝２７１２−２．２５ｘ
（円） となり、ｘ＝２であれば、２７１０円であり、ｘ＝９２
であれば、２５０５円である。
ルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝｛（１４４−ｘ）＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝×
１５＋ｘ÷０．４×７．５＝２７１２−２．２５ｘ
（円） となり、ｘ＝２であれば、２７１０円であり、ｘ＝９２
であれば、２５０５円である。
【００９０】一次エネルギーまで遡ったときに、１時間
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝〔｛（１４４−
ｘ）＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝÷０．３６×０．７
５＋ｘ÷０．４〕÷（１．５１２×１０4 ）＝２．４９
×１０-2−２．７６×１０-5ｘとなり、ｘ＝２であれ
ば、２．４８×１０-2であり、ｘ＝９２であれば、２．
２４×１０-2である。
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝〔｛（１４４−
ｘ）＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝÷０．３６×０．７
５＋ｘ÷０．４〕÷（１．５１２×１０4 ）＝２．４９
×１０-2−２．７６×１０-5ｘとなり、ｘ＝２であれ
ば、２．４８×１０-2であり、ｘ＝９２であれば、２．
２４×１０-2である。
【００９１】また、これらのエネルギーの一次エネルギ
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝｛（１４４−ｘ）
＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝×６．６２×１０-8＝
１．１９７×１０-5−９．２７×１０-8ｘとなり、ｘ＝
２であれば、１．１７８×１０-5であり、ｘ＝９２であ
れば、３．４４×１０-6である。運転条件の最適化の目
的関数となる総合指標である、前述した演算式ｙ＝ａ×
Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述の場合と同じに、各
係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ＝８０（１／
ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）として無次元
で総合指標を求めると、 ｙ＝３．３２−４．９６×１０-3ｘ となり、ここでｘ＝２とするとｙ＝３．３１であるが、
ｘ＝９２とするとｙ＝２．８６となる。
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝｛（１４４−ｘ）
＋３６−（ｘ−２）÷２．５｝×６．６２×１０-8＝
１．１９７×１０-5−９．２７×１０-8ｘとなり、ｘ＝
２であれば、１．１７８×１０-5であり、ｘ＝９２であ
れば、３．４４×１０-6である。運転条件の最適化の目
的関数となる総合指標である、前述した演算式ｙ＝ａ×
Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述の場合と同じに、各
係数をａ＝４．０×１０-4（１／円）、ｂ＝８０（１／
ton ）、ｃ＝２．０×１０4 （１／ton ）として無次元
で総合指標を求めると、 ｙ＝３．３２−４．９６×１０-3ｘ となり、ここでｘ＝２とするとｙ＝３．３１であるが、
ｘ＝９２とするとｙ＝２．８６となる。
【００９２】次に、９２≦ｘ≦１４４においては、給湯
や暖房用の熱エネルギー全てを燃料電池からの排熱で賄
い、かつ、冷房用エネルギーの全てを燃料電池からの排
熱で駆動される吸収式冷暖房機により賄い、そして、電
力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を燃料電池の発電電力で賄
っている。余った排熱は捨てられる。
や暖房用の熱エネルギー全てを燃料電池からの排熱で賄
い、かつ、冷房用エネルギーの全てを燃料電池からの排
熱で駆動される吸収式冷暖房機により賄い、そして、電
力需要のうちｘ（ｋｗｈ）分を燃料電池の発電電力で賄
っている。余った排熱は捨てられる。
【００９３】これらのエネルギーを使用するためのエネ
ルギーコストＬ（円）は、Ｌ＝（１４４−ｘ）×１５＋
ｘ÷０．４×７．５＝２１６０＋３．７５ｘ（円）とな
り、ｘ＝９２であれば、２５１０円であり、ｘ＝１４４
であれば、２７００円である。
ルギーコストＬ（円）は、Ｌ＝（１４４−ｘ）×１５＋
ｘ÷０．４×７．５＝２１６０＋３．７５ｘ（円）とな
り、ｘ＝９２であれば、２５１０円であり、ｘ＝１４４
であれば、２７００円である。
【００９４】一次エネルギーまで遡ったときに、１時間
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝｛（１４４−
ｘ）÷０．３６×０．７５＋ｘ÷０．４｝÷（１．５１
２×１０4 ）＝１．９８４×１０-2＋２．７６×１０-5
ｘとなり、ｘ＝９２であれば、２．２４×１０-2であ
り、ｘ＝１４４であれば、２．３８×１０-2である。
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝｛（１４４−
ｘ）÷０．３６×０．７５＋ｘ÷０．４｝÷（１．５１
２×１０4 ）＝１．９８４×１０-2＋２．７６×１０-5
ｘとなり、ｘ＝９２であれば、２．２４×１０-2であ
り、ｘ＝１４４であれば、２．３８×１０-2である。
【００９５】また、これらのエネルギーの一次エネルギ
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝（１４４−ｘ）×
６．６２×１０-8＝９．５３×１０-6−６．６２×１０
-8ｘとなり、ｘ＝９２であれば、３．４４×１０-6であ
り、ｘ＝１４４であれば−２．８０×１０-9である。運
転条件の最適化の目的関数となる総合指標である、前述
した演算式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述
の場合と同じように、各係数をａ＝４．０×１０-4（１
／円）、ｂ＝８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０
4 （１／ton ）として無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝２．６４＋２．３８×１０-3ｘ となり、ここでｘ＝９２とするとｙ＝２．８６となり、
ｘ＝１４４とするとｙ＝２．９８となる。
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝（１４４−ｘ）×
６．６２×１０-8＝９．５３×１０-6−６．６２×１０
-8ｘとなり、ｘ＝９２であれば、３．４４×１０-6であ
り、ｘ＝１４４であれば−２．８０×１０-9である。運
転条件の最適化の目的関数となる総合指標である、前述
した演算式ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎにおいて、前述
の場合と同じように、各係数をａ＝４．０×１０-4（１
／円）、ｂ＝８０（１／ton ）、ｃ＝２．０×１０
4 （１／ton ）として無次元で総合指標を求めると、 ｙ＝２．６４＋２．３８×１０-3ｘ となり、ここでｘ＝９２とするとｙ＝２．８６となり、
ｘ＝１４４とするとｙ＝２．９８となる。
【００９６】ｘ＝０〜１４４の範囲の総合指標をｘの関
数としてプロットすると、図３に示すグラフが得られ
る。この結果から、ｘ＝９２、すなわち、燃料電池を９
２ｋｗｈ稼動させ、給湯や暖房用の熱エネルギーや冷房
用エネルギーの全てを丁度賄えるだけの排熱を生じさせ
る条件において、演算式ｙが最小となり、この条件が最
適となる。
数としてプロットすると、図３に示すグラフが得られ
る。この結果から、ｘ＝９２、すなわち、燃料電池を９
２ｋｗｈ稼動させ、給湯や暖房用の熱エネルギーや冷房
用エネルギーの全てを丁度賄えるだけの排熱を生じさせ
る条件において、演算式ｙが最小となり、この条件が最
適となる。
【００９７】この条件下で稼動することにより、比較例
の場合に比べ、１２：００〜１３：００の１時間におい
て、エネルギーコストでは、 ２５１０÷２７２０×１００＝９２．３％ 化石燃料量では、 ２．２４×１０-2÷２．５０×１０-2×１００＝８９．６％ 窒素酸化物（ＮＯX ）の量では、 ３．４４×１０-6÷１．２１５×１０-5×１００＝２８．３％ となり、エネルギーコストの低減、一次エネルギーの低
減及び環境汚染物質の低減ができる。
の場合に比べ、１２：００〜１３：００の１時間におい
て、エネルギーコストでは、 ２５１０÷２７２０×１００＝９２．３％ 化石燃料量では、 ２．２４×１０-2÷２．５０×１０-2×１００＝８９．６％ 窒素酸化物（ＮＯX ）の量では、 ３．４４×１０-6÷１．２１５×１０-5×１００＝２８．３％ となり、エネルギーコストの低減、一次エネルギーの低
減及び環境汚染物質の低減ができる。
【００９８】第２比較実験例 この第２比較実験例では、一年間の最大電力需要を記録
する日（夏期における）について考察した。図４に給湯
用の熱エネルギーの需要パターンを示し、図５に、同日
の電力需要量、および、そのうちの冷房用エネルギーの
需要パターンを示す。
する日（夏期における）について考察した。図４に給湯
用の熱エネルギーの需要パターンを示し、図５に、同日
の電力需要量、および、そのうちの冷房用エネルギーの
需要パターンを示す。
【００９９】これらの需要パターンに基づいてエネルギ
ーを使用するためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝２０４２×１５＋２８÷０．８×７．５＝３０９０
０（円） である。ここに、「２０４２」は図７から求まる１日の
電力需要量、「２８」は図６から求まる１日の熱需要量
であり、いずれも単位はｋｗｈである。この場合、一次
エネルギーまで遡ったときに、１時間分の消費エネルギ
ーを供給するために消費される化石燃料量（ＬＮＧ換
算）Ｍ（ton ）は、 Ｍ＝（２０４２÷０．３６×０．７５＋２８）÷（１．５１２×１０4 ） ＝０．２８３（ton −ＬＮＧ） である。
ーを使用するためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝２０４２×１５＋２８÷０．８×７．５＝３０９０
０（円） である。ここに、「２０４２」は図７から求まる１日の
電力需要量、「２８」は図６から求まる１日の熱需要量
であり、いずれも単位はｋｗｈである。この場合、一次
エネルギーまで遡ったときに、１時間分の消費エネルギ
ーを供給するために消費される化石燃料量（ＬＮＧ換
算）Ｍ（ton ）は、 Ｍ＝（２０４２÷０．３６×０．７５＋２８）÷（１．５１２×１０4 ） ＝０．２８３（ton −ＬＮＧ） である。
【０１００】また、これらのエネルギーの一次エネルギ
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、 Ｎ＝２０４２×６．６２×１０-8＋２８×１１．９１×１０-8 ＝１．３８５×１０-4（ ton−ＮＯX ） である。
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、 Ｎ＝２０４２×６．６２×１０-8＋２８×１１．９１×１０-8 ＝１．３８５×１０-4（ ton−ＮＯX ） である。
【０１０１】一方、本発明のエネルギー供給システムに
おいて、第１比較実験例と同様の演算手法により、上述
図４および図５で示されたエネルギー需要パターンにつ
いて燃料電池の運転条件の最適化を行ったところ、図６
の燃料電池稼動量のパターン、および、図７の商用電力
受け入れ量のパターンに示す結果が得られた。
おいて、第１比較実験例と同様の演算手法により、上述
図４および図５で示されたエネルギー需要パターンにつ
いて燃料電池の運転条件の最適化を行ったところ、図６
の燃料電池稼動量のパターン、および、図７の商用電力
受け入れ量のパターンに示す結果が得られた。
【０１０２】これらのパターンに基づいてエネルギーを
使用するためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝７９６×１５＋８９８÷０．４×７．５＝２８８０
０（円） である。
使用するためのエネルギーコストＬ（円）は、 Ｌ＝７９６×１５＋８９８÷０．４×７．５＝２８８０
０（円） である。
【０１０３】一次エネルギーまで遡ったときに、１時間
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝（７９６÷０．
３６×０．７５＋８９８÷０．４）÷（１．５１２×１
０4 ）＝０．２５８である。
分の消費エネルギーを供給するために消費される化石燃
料量（ＬＮＧ換算）Ｍ（ton ）は、Ｍ＝（７９６÷０．
３６×０．７５＋８９８÷０．４）÷（１．５１２×１
０4 ）＝０．２５８である。
【０１０４】また、これらのエネルギーの一次エネルギ
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝７９６×６．６２
×１０-8＝５．２７×１０-5である。
ーからの変換・供給・消費に伴って排出される窒素酸化
物（ＮＯX ）の量Ｎ（ton ）は、Ｎ＝７９６×６．６２
×１０-8＝５．２７×１０-5である。
【０１０５】この結果から、比較例の場合に比べ、一年
間の最大電力需要を記録する日において、エネルギーコ
ストでは、 ２８８００÷３０９００×１００＝９３．２％ 化石燃料量では、 ０．２５８÷０．２８３×１００＝９１．２％ 窒素酸化物（ＮＯX ）の量では、 ５．２７×１０-5÷１．３８５×１０-4×１００＝３８．１％ となり、エネルギー効率を向上できることが明らかであ
る。
間の最大電力需要を記録する日において、エネルギーコ
ストでは、 ２８８００÷３０９００×１００＝９３．２％ 化石燃料量では、 ０．２５８÷０．２８３×１００＝９１．２％ 窒素酸化物（ＮＯX ）の量では、 ５．２７×１０-5÷１．３８５×１０-4×１００＝３８．１％ となり、エネルギー効率を向上できることが明らかであ
る。
【０１０６】また、最大電力受け入れ量を１８０ｋｗｈ
から５７ｋｗｈに大幅に減少できるため、契約電力を２
００ｋｗｈから１００ｋｗｈに切り下げることが可能と
なるばかりでなく、商用電力受け入れパターンも平準化
され、商用電力発電設備の稼動率の向上に大きく寄与す
ることができる。
から５７ｋｗｈに大幅に減少できるため、契約電力を２
００ｋｗｈから１００ｋｗｈに切り下げることが可能と
なるばかりでなく、商用電力受け入れパターンも平準化
され、商用電力発電設備の稼動率の向上に大きく寄与す
ることができる。
【０１０７】上記実施例では、一次エネルギーとしてＬ
ＮＧを使用する場合で説明したが、例えば、ＬＮＧや石
炭や石油などから得られる化石エネルギーとか、ウラン
のような原子力エネルギー、あるいは、水力発電所にお
ける水力エネルギーのいずれか、または、いくつかを組
み合わせて使用する場合には、それぞれに応じたエネル
ギーコスト、ＬＮＧに換算した燃料量、ならびに、ＣＯ
2 およびＮＯX の量を求めれば良い。
ＮＧを使用する場合で説明したが、例えば、ＬＮＧや石
炭や石油などから得られる化石エネルギーとか、ウラン
のような原子力エネルギー、あるいは、水力発電所にお
ける水力エネルギーのいずれか、または、いくつかを組
み合わせて使用する場合には、それぞれに応じたエネル
ギーコスト、ＬＮＧに換算した燃料量、ならびに、ＣＯ
2 およびＮＯX の量を求めれば良い。
【０１０８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明のエネルギー供給システムによれば、エネルギー需要
者の負担すべき価格、一次エネルギー消費量および環境
汚染物質排出それぞれの面において最適な状態で系内発
電装置を稼動し、温熱および電力をエネルギー需要者に
供給できるから、系内発電装置のみならず、商用電力を
も加味して総合的にエネルギー効率を向上でき、エネル
ギー需要者の負担を低減するとともに発電設備や送電設
備の増設を抑え、かつ、環境汚染物質の排出量を減少す
ることができる。すなわち、エネルギー需要者の立場お
よび国家的見地からエネルギーを有効利用できるし、環
境保全に寄与できる。
明のエネルギー供給システムによれば、エネルギー需要
者の負担すべき価格、一次エネルギー消費量および環境
汚染物質排出それぞれの面において最適な状態で系内発
電装置を稼動し、温熱および電力をエネルギー需要者に
供給できるから、系内発電装置のみならず、商用電力を
も加味して総合的にエネルギー効率を向上でき、エネル
ギー需要者の負担を低減するとともに発電設備や送電設
備の増設を抑え、かつ、環境汚染物質の排出量を減少す
ることができる。すなわち、エネルギー需要者の立場お
よび国家的見地からエネルギーを有効利用できるし、環
境保全に寄与できる。
【０１０９】また、請求項２及び９に係る発明のエネル
ギー供給システムによれば、温熱需要量が一時的に増大
して温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温
熱量を越えたときに、系内温熱発生装置（請求項９はボ
イラーまたは低温核融合装置）によって得た温熱で賄う
から、最大温熱需要量を賄うに足るだけの系内発電装置
を備えずに済み、系内発電装置を小型化できて経済的で
ある。
ギー供給システムによれば、温熱需要量が一時的に増大
して温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温
熱量を越えたときに、系内温熱発生装置（請求項９はボ
イラーまたは低温核融合装置）によって得た温熱で賄う
から、最大温熱需要量を賄うに足るだけの系内発電装置
を備えずに済み、系内発電装置を小型化できて経済的で
ある。
【０１１０】請求項３に係る発明のエネルギー供給シス
テムによれば、電力又は温熱をも利用できるエネルギー
需要者熱消費設備まで含めて最適化できる。
テムによれば、電力又は温熱をも利用できるエネルギー
需要者熱消費設備まで含めて最適化できる。
【０１１１】また、請求項４に係る発明のエネルギー供
給システムによれば、エネルギー需要量を賄う場合にエ
ネルギー需要者の負担すべき価格と発電所、系内発電装
置及び可燃ガス消費装置から排出される環境汚染物質排
出量とを加えた計算上の環境汚染物質排出総量との合計
を最小にするから、極めて経済的であるとともに地球規
模における環境汚染を防止することができる。
給システムによれば、エネルギー需要量を賄う場合にエ
ネルギー需要者の負担すべき価格と発電所、系内発電装
置及び可燃ガス消費装置から排出される環境汚染物質排
出量とを加えた計算上の環境汚染物質排出総量との合計
を最小にするから、極めて経済的であるとともに地球規
模における環境汚染を防止することができる。
【０１１２】また、請求項５に係る発明のエネルギー供
給システムによれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所及び系内発電装置等でそれぞれ消費する一次エネ
ルギー消費量を加算した計算上の一次エネルギー消費量
の総量と発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置か
ら排出される環境汚染物質排出量とを加えた計算上の環
境汚染物質排出総量との合計を最小にするから、国家的
レベルにおいて資源等のエネルギー源を大幅に節約でき
るとともに地球規模における環境汚染を防止することが
できる。
給システムによれば、エネルギー需要量を賄うために、
発電所及び系内発電装置等でそれぞれ消費する一次エネ
ルギー消費量を加算した計算上の一次エネルギー消費量
の総量と発電所、系内発電装置及び可燃ガス消費装置か
ら排出される環境汚染物質排出量とを加えた計算上の環
境汚染物質排出総量との合計を最小にするから、国家的
レベルにおいて資源等のエネルギー源を大幅に節約でき
るとともに地球規模における環境汚染を防止することが
できる。
【０１１３】また、請求項６に係る発明のエネルギー供
給システムの構成によれば、エネルギー需要量を賄う場
合に、発電所及び系内発電装置等からそれぞれ排出され
る環境汚染物質排出量を加算した計算上の環境汚染物質
排出総量を最小にするから、地球規模における環境汚染
を防止することができる。
給システムの構成によれば、エネルギー需要量を賄う場
合に、発電所及び系内発電装置等からそれぞれ排出され
る環境汚染物質排出量を加算した計算上の環境汚染物質
排出総量を最小にするから、地球規模における環境汚染
を防止することができる。
【０１１４】また、例えば、系内発電装置として、ガス
エンジンまたはガスタービンを用いて発電機を駆動し、
電力と温熱とを得るように構成するものを使用する場合
であると、主要機器がガスエンジンまたはガスタービン
という過酷な駆動部を有する設備であるため、運転に細
心の注意が必要であるうえに、保守に技術を要するこ
と、発電効率が低いこと、ＮＯｘが発生すること等の問
題があるが、請求項７に係る発明のエネルギー供給シス
テムによれば、系内発電装置として燃料電池を使用する
から、上述の問題が軽減される。燃料電池では水が生成
されるので、この水も有効利用できる。
エンジンまたはガスタービンを用いて発電機を駆動し、
電力と温熱とを得るように構成するものを使用する場合
であると、主要機器がガスエンジンまたはガスタービン
という過酷な駆動部を有する設備であるため、運転に細
心の注意が必要であるうえに、保守に技術を要するこ
と、発電効率が低いこと、ＮＯｘが発生すること等の問
題があるが、請求項７に係る発明のエネルギー供給シス
テムによれば、系内発電装置として燃料電池を使用する
から、上述の問題が軽減される。燃料電池では水が生成
されるので、この水も有効利用できる。
【０１１５】また、請求項８に係る発明のエネルギー供
給システムによれば、平常時に余剰となった温熱を蓄え
ておき、温熱需要量が一時的に増大したときに蓄えてお
いた温熱を利用して賄うから、最大温熱需要量を賄うに
足るだけの系内発電装置を備えずに済み、系内発電装置
を小型化できて経済的である。
給システムによれば、平常時に余剰となった温熱を蓄え
ておき、温熱需要量が一時的に増大したときに蓄えてお
いた温熱を利用して賄うから、最大温熱需要量を賄うに
足るだけの系内発電装置を備えずに済み、系内発電装置
を小型化できて経済的である。
【０１１６】また、請求項１０に係る発明のエネルギー
供給システムによれば、温熱需要量が一時的に増大して
温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温熱量
を越えたときに、電熱変換手段によって余剰電力を熱変
換して得た温熱で賄うから、最大温熱需要量を賄うに足
るだけの系内発電装置を備えずに済み、系内発電装置を
小型化できて経済的である。
供給システムによれば、温熱需要量が一時的に増大して
温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置で得られる温熱量
を越えたときに、電熱変換手段によって余剰電力を熱変
換して得た温熱で賄うから、最大温熱需要量を賄うに足
るだけの系内発電装置を備えずに済み、系内発電装置を
小型化できて経済的である。
【０１１７】また、請求項１１に係る発明のエネルギー
供給システムの構成によれば、蓄電設備に蓄電した電力
でもって、電力需要量が一時的に増大したときの不足分
を賄うから、最大電力需要量を賄うに足るだけの電力を
受電設備に受けずに済み、契約電力を低減できて経済的
である。
供給システムの構成によれば、蓄電設備に蓄電した電力
でもって、電力需要量が一時的に増大したときの不足分
を賄うから、最大電力需要量を賄うに足るだけの電力を
受電設備に受けずに済み、契約電力を低減できて経済的
である。
【０１１８】また、請求項１２に係る発明のエネルギー
供給システムによれば、蓄ガス設備に余剰電力で発生さ
せて蓄えた水素ガスを系内発電装置の燃料として利用す
るから、燃料受入装置に受け入れる燃料の量を少なくで
き、資源を節約できる。
供給システムによれば、蓄ガス設備に余剰電力で発生さ
せて蓄えた水素ガスを系内発電装置の燃料として利用す
るから、燃料受入装置に受け入れる燃料の量を少なくで
き、資源を節約できる。
【０１１９】また、請求項１３に係る発明のエネルギー
供給システムによれば、温熱需要量が多くて系内発電装
置で過剰の電力を発生したような場合に、その電力を逆
潮流するからシステム全体のエネルギー効率が向上し国
家経済的になる。
供給システムによれば、温熱需要量が多くて系内発電装
置で過剰の電力を発生したような場合に、その電力を逆
潮流するからシステム全体のエネルギー効率が向上し国
家経済的になる。
【０１２０】また、請求項１４に係る発明のエネルギー
供給システムの構成によれば、炭化水素燃料を用いて燃
料電池を稼動するときに、その燃料電池の燃料である水
素ガスを改質装置によって得るから、燃料電池稼動のた
めに、炭化水素燃料を供給しさえすれば良く、汎用性を
向上できる。
供給システムの構成によれば、炭化水素燃料を用いて燃
料電池を稼動するときに、その燃料電池の燃料である水
素ガスを改質装置によって得るから、燃料電池稼動のた
めに、炭化水素燃料を供給しさえすれば良く、汎用性を
向上できる。
【０１２１】また、請求項１５に係る発明のエネルギー
供給システムの構成によれば、太陽電池によって得た電
力を電力消費設備に供給するから、受電設備に受け入れ
る電力量および系内発電装置で得るべき電力量を可及的
に減少できる。
供給システムの構成によれば、太陽電池によって得た電
力を電力消費設備に供給するから、受電設備に受け入れ
る電力量および系内発電装置で得るべき電力量を可及的
に減少できる。
【０１２２】また、請求項１６に係る発明のエネルギー
供給システムの構成によれば、係数設定及び運転制御を
遠隔で行えるため、きめ細かくシステムを操作き、シス
テムの最適運転が可能となる。
供給システムの構成によれば、係数設定及び運転制御を
遠隔で行えるため、きめ細かくシステムを操作き、シス
テムの最適運転が可能となる。
【図１】本発明に係るエネルギー供給システムの実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】ブロック図である。
【図３】総合指標と燃料電池の稼動量との相関を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】比較例の熱エネルギーの需要パターンを示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】比較例の電力需要量の需要パターンを示すグラ
フである。
フである。
【図６】燃料電池稼動量のパターンを示すグラフであ
る。
る。
【図７】商用電力受け入れ量のパターンを示すグラフで
ある。
ある。
３…電力消費設備 ６…温熱消費設備 ８…受電設備 ９…燃料受入装置 １０…燃料電池（系内発電装置） １５…改質装置 ２２…蓄ガス設備 ２４…蓄電設備 ４２…現在のエネルギー需要量算出手段 ４３…エネルギー需要量予測手段 ４６…稼動量算出手段 ４７…制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 正弘 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 大西 久男 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 川原 英昭 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−15231（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−245453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−39746（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33864（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240590（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00
Claims (16)
- 【請求項１】 発電所からの電力を受ける受電設備と、 少なくとも燃料受入装置で受け入れた燃料によって発電
するとともに温熱を発生する系内発電装置と、 前記受電設備で受けた電力と前記系内発電装置で発電し
た電力とを系統連系して電力消費設備に供給する電力供
給手段と、 前記系内発電装置で発生した温熱を温熱消費設備に供給
する温熱供給手段とを備えたエネルギー供給システムで
あって、 エネルギー需要者のエネルギー需要量を賄う場合、下式
ｙが最小となる前記系内発電装置の稼動量を演算する稼
動量演算手段と、 前記稼動量演算手段で演算された稼動量を満たすように
前記系内発電装置を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするエネルギー供給システム。 ｙ＝ａ×Ｌ＋ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎ ここに、 ａ、ｂ、ｃは、ａ≧０，ｂ≧０，ｃ＞０の重み付け係数
である。 Ｌは、前記エネルギー需要量を賄う場合にエネルギー需
要者が負担するエネルギーコスト Ｍは、前記エネルギー需要量を賄うために消費する計算
上の一次エネルギー消費量の総量 Ｎは、前記エネルギー需要量を賄う場合に排出される計
算上の環境汚染物質排出総量 - 【請求項２】 系内発電装置以外に、更に系内温熱発生
装置が設置されており、前記系内温熱発生装置で発生す
る温熱も前記温熱消費設備に供給される請求項１に記載
のエネルギー供給システム。 - 【請求項３】 可燃ガス受入装置が設置されており、か
つエネルギー需要者のエネルギー消費設備として前記可
燃ガス受入装置で受入れた可燃ガスと、前記電力若しく
は前記温熱を熱源として選択又は併用できる需要者熱消
費設備があり、前記エネルギー需要量には前記需要者熱
消費設備での需要量を含むものである請求項１又は２の
いずれかに記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項４】 式ｙがｙ＝ａ×Ｌ＋ｃ×Ｎで与えられる
請求項１、２又は３のいずれかに記載のエネルギー供給
システム。 - 【請求項５】 式ｙがｙ＝ｂ×Ｍ＋ｃ×Ｎで与えられる
請求項１、２又は３のいずれかに記載のエネルギー供給
システム。 - 【請求項６】 式ｙがｙ＝ｃ×Ｎで与えられる請求項
１、２又は３のいずれかに記載のエネルギー供給システ
ム。 - 【請求項７】 系内発電装置が燃料電池を少なくとも含
んでいる請求項１、２、３、４、５又は６のいずれかに
記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項８】 系内発電装置から発生する余剰温熱を蓄
熱する蓄熱設備と、前記蓄熱設備に蓄熱した温熱を温熱
消費設備に供給する温熱補給手段を備えた請求項１、
２、３、４、５、６又は７のいずれかに記載のエネルギ
ー供給システム。 - 【請求項９】 前記系内温熱発生装置がボイラーまたは
低温核融合装置である請求項２に記載のエネルギー供給
システム。 - 【請求項１０】 温熱消費設備の熱負荷が系内発電装置
から発生する温熱量以上であるとき、不足する温熱を余
剰電力の熱変換で賄う電熱変換手段を付設した請求項
１、２、３、４、５、６、７、８又は９のいずれかに記
載のエネルギー供給システム。 - 【請求項１１】 電力需要量が少ないときに受電設備か
ら供給される受電電力または系内発電装置から発生する
発電電力の一部を蓄電する蓄電設備と、前記蓄電設備に
蓄電された電力を電力消費設備に供給する電力補給手段
を備えた請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又
は１０のいずれかに記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項１２】 余剰電力により水を電気分解して水素
ガスと酸素ガスを発生し少なくとも水素ガスを蓄える蓄
ガス設備を付設した請求項１、２、３、４、５、６、
７、８、９、１０又は１１のいずれかに記載のエネルギ
ー供給システム。 - 【請求項１３】 系内発電装置の発電電力が電力需要量
より多いときに前記系内発電装置から発生する電力の一
部を逆潮流する逆潮流手段を付設した請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２のい
ずれかに記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項１４】 燃料受入装置で受け入れられた炭化水
素燃料を水素化して水素ガスを得る改質装置を付設した
請求項７に記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項１５】 電力消費設備に太陽電池を接続してあ
る請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、
１１、１２、１３又は１４のいずれかに記載のエネルギ
ー供給システム。 - 【請求項１６】 中央制御部から有線又は無線の通信手
段によって、式ｙの係数設定及びエネルギー需要者のエ
ネルギー消費設備の運転制御をする請求項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
４又は１５のいずれかに記載のエネルギー供給システ
ム。
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