JP4101082B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のようなコージェネレーションシステムは、熱電併給装置が、ガスエンジンと発電機とを組み合わせたものや燃料電池などから構成され、熱電併給装置を運転させるとともに、排熱式加熱手段を作動させることにより、熱電併給装置にて発生する熱を利用して、貯湯タンク内への湯水の貯湯や、床暖房装置や浴室暖房装置などの熱消費端末への熱媒の供給を行い、補助加熱手段を作動させることにより、貯湯タンク内への湯水の貯湯や熱消費端末への熱媒の供給を行うようにしているものである。
【0003】
上記のようなコージェネレーションシステムにおいて、従来では、貯湯タンクの下部から取り出した湯水を補助加熱手段にて加熱したのち貯湯タンクの上部に戻すように湯水循環路を通して貯湯タンク内の湯水を循環させる貯湯状態と、補助加熱手段にて加熱された湯水を熱媒循環路を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器を通過させるように湯水循環路を通して湯水を循環させる熱媒加熱状態とに切換可能な湯水循環手段が設けられ、運転制御手段が、熱媒加熱状態で湯水循環手段を作動させるとともに、補助加熱手段および熱媒循環手段を作動させることにより、熱媒加熱用熱交換器において補助加熱手段にて加熱された湯水にて熱媒循環路を通流する熱媒を加熱し、その加熱された熱媒を床暖房装置や浴室暖房装置などの熱消費端末に供給するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−248909号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコージェネレーションにおいて、補助加熱手段を作動させて熱消費端末に熱媒を供給する場合には、運転制御手段が、熱消費端末にて現在要求されている現暖房熱負荷を賄うように補助加熱手段の作動を制御することになる。
そして、運転制御手段は、例えば、補助加熱手段の作動中に、補助加熱手段の作動により現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ大きい負荷量が得られる状態となると、補助加熱手段の作動を停止させ、補助加熱手段の作動停止中に、現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ小さい負荷量を賄えない状態となると、補助加熱手段を作動させることにより、現暖房熱負荷を賄うようにしている。
【0006】
現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段を作動させた場合には、補助加熱手段を作動させる回数が多くなる。
そして、補助加熱手段を作動させるたびに起動ロスが生じるので、補助加熱手段を作動させる回数が多くなると、それだけ必要となるエネルギー量が増加することとなって、現暖房熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量が多くなる虞があった。
【0007】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、熱消費端末にて現在要求されている現暖房熱負荷を賄いながら、省エネルギー化を実現することができるコージェネレーションシステムを提供する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1に記載の発明によれば、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段は、時系列的な給湯熱負荷を管理するように構成され、かつ、前記熱消費端末にて現在要求されている現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で前記補助加熱手段を作動させることが予測できる現時点において現時点よりも後に時系列的な給湯熱負荷が存在する場合には、その給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷として、作動状態を連続させる形態で前記補助加熱手段を作動させて前記先行対象用の給湯熱負荷分を先行して前記貯湯タンクに溜める連続作動状態と、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で前記補助加熱手段を作動させかつ前記先行対象用の給湯熱負荷については現時点よりも後の作動タイミングになると前記補助加熱手段を作動させて賄う断続作動状態とのうち、前記現暖房熱負荷および前記先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量が小さい方を選択して、前記補助加熱手段を作動させるように構成されている。
【0009】
すなわち、運転制御手段は、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段を作動させることが予測できる場合には、現時点よりも後に先行対象用の給湯熱負荷が存在すると、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うことを想定した状態で、連続作動状態と断続作動状態とのうちどちらが必要となるエネルギー量が小さいかを判別することになる。
そして、運転制御手段は、連続作動状態の方が断続作動状態よりも必要となるエネルギー量が小さい場合には、連続作動状態で補助加熱手段を作動させ、断続作動状態の方が連続作動状態よりも必要となるエネルギー量が小さい場合には、断続作動状態で補助加熱手段を作動させることになる。
【0010】
したがって、現暖房熱負荷だけでなく、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うことを想定した状態で、連続作動状態と断続作動状態とのうち必要となるエネルギー量が小さくなる方の作動状態にて補助加熱手段を作動させることができるので、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄いながら、極力必要となるエネルギー量を小さくさせることができることになる。
【0011】
ちなみに、現暖房熱負荷および先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量について説明を加えると、連続作動状態においては、作動状態を連続させる形態で補助加熱手段を作動させることになるので、補助加熱手段を作動させる回数は少なくなり、この点では断続作動状態よりも必要となるエネルギー量が小さくなる。
それに対して、連続作動状態においては、先行対象用の給湯熱負荷を賄うために、貯湯タンクに溜められた熱が時間経過に伴って放熱することを見込んで、先行対象用の給湯熱負荷分よりも余分に貯湯タンクに溜めることになるので、この点では断続作動状態よりも必要となるエネルギー量が多くなる。
【0012】
以上のことから、請求項1に記載の発明によれば、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄いながら、極力必要となるエネルギー量が小さい作動状態にて補助加熱手段を作動させることができることとなって、熱消費端末にて現在要求されている現暖房熱負荷を賄いながら、省エネルギー化を実現することができるコージェネレーションシステムを提供できるに至った。
【0013】
請求項2に記載の発明によれば、前記運転制御手段は、前記連続作動状態において、前記先行対象用の給湯熱負荷分と現時点から前記作動タイミングまでの放熱量分とを先行して前記貯湯タンクに溜めるように構成されている。
【0014】
すなわち、運転制御手段は、連続作動状態にて補助加熱手段を作動させたときに、先行対象用の給湯熱負荷を賄うために、先行対象用の給湯熱負荷分と現時点から作動タイミングまでの放熱量分とを貯湯タンクに溜めることになるので、極力過不足がないように先行対象用の給湯熱負荷分を貯湯タンクに溜めることができることになる。
そして、運転制御手段は、極力過不足がないように先行対象用の給湯熱負荷分を貯湯タンクに溜めるように連続作動状態で補助加熱手段を作動させた場合に、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うために必要となるエネルギー量を求めることができることになるので、連続作動状態において、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うために必要となるエネルギー量を精度よく求めることができることになる。
したがって、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うことを想定した状態において、連続作動状態と断続作動状態とのうちどちらが必要となるエネルギー量が小さいかの判別を的確に行うことができることとなって、省エネルギー化の実現がより的確なものとなる。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、前記熱消費端末における時系列的な暖房熱負荷、現在要求されている現電力負荷、現在要求されている現給湯熱負荷、および、前記現暖房熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その設定された運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させるように構成されている。
【0016】
すなわち、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な暖房熱負荷は、過去の使用状況に基づくものであり、現電力負荷、現給湯熱負荷、および、現暖房熱負荷は、現時点での使用状況に基づくものである。
そして、運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、時系列的な暖房熱負荷、現電力負荷、現給湯熱負荷、および、現暖房熱負荷から、省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定するので、実際の使用者の使用状況に対応させた状態で、省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定することができることになる。
【0017】
したがって、運転制御手段は、実際の使用者の使用状況に対応させた状態で設定される省エネルギーを実現可能な運転用時間帯に熱電併給装置を運転させることになるので、実際の使用者の使用状況に対応させた状態で、省エネルギー化を実現することができることになる。
【0018】
請求項4に記載の発明によれば、前記運転制御手段は、前記運転用時間帯以外の時間帯および前記運転用時間帯において前記熱電併給装置にて発生する熱だけでは前記現給湯熱負荷を賄えない場合には、前記補助加熱手段を作動させ、前記運転用時間帯以外の時間帯および前記運転用時間帯において前記熱電併給装置にて発生する熱だけでは前記現暖房熱負荷を賄えない場合には、前記補助加熱手段を作動させるように構成され、かつ、時系列的な給湯熱負荷のうち、前記補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を前記先行対象用の給湯熱負荷と設定するように構成されている。
【0019】
すなわち、運転制御手段は、熱電併給装置にて発生する熱を補助加熱手段の作動よりも優先させる状態で、補助加熱手段を作動させて、現給湯熱負荷および現暖房熱負荷を賄うので、極力熱電併給装置にて発生する熱を使用する状態で現給湯熱負荷および現暖房熱負荷を賄うことができることとなって、それだけ省エネルギー化を実現することができることになる。
【0020】
そして、請求項1に記載の発明では、熱電併給装置にて発生する熱にて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷が先行対象用の給湯熱負荷に含まれている場合でも、熱電併給装置にて発生する熱にて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷も補助加熱手段の作動により賄うことを想定して、継続作動状態と断続作動状態とのうちどちらが必要となるエネルギー量が小さくなるかを判別している。
したがって、熱電併給装置にて発生する熱にて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷が先行対象用の給湯熱負荷に含まれている場合に、連続作動状態にて補助加熱手段を作動させると、電併給装置の運転により賄うことによって省エネルギーを図ることが予測されている時系列的な給湯熱負荷についても、補助加熱手段の作動により先行して貯湯タンク内に溜められることになり、かえって省エネルギー化の実現を阻害することが考えられる。
【0021】
しかしながら、請求項4に記載の発明では、運転制御手段が、時系列的な給湯熱負荷のうち、補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷と設定するので、熱電併給装置にて発生する熱にて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を除いて、先行対象用の給湯熱負荷を設定することができることになる。
したがって、電併給装置の運転により賄うことによって省エネルギーを図ることが予測されている時系列的な給湯熱負荷についても、補助加熱手段の作動により賄われてしまうことを阻止することができることとなって、的確に省エネルギー化を実現することができることになる。
【0022】
ちなみに、時系列的な給湯熱負荷のうち、補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を特定する構成について説明を加えると、請求項3の発明において説明した如く、運転用時間帯に熱電併給装置を運転させ、運転用時間帯を時系列的な給湯熱負荷などに基づいて設定しているので、時系列的な給湯熱負荷がどのような負荷量のときを運転用時間帯と設定しているかを把握することができる。
したがって、時系列的な給湯熱負荷がどのような負荷量であるかによって運転用時間帯を予測することができることになり、その予測される運転用時間帯以外の時間帯には、熱電併給装置の非運転中と予測することができ、予測される運転用時間帯には、熱電併給装置の運転中と予測することができることになる。
【0023】
そして、熱電併給装置の非運転中には、熱電併給装置を運転させずに補助加熱手段を作動させることになるので、熱電併給装置の非運転中おける時系列的な給湯熱負荷は、補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷とすることができる。
また、熱電併給装置の運転中であっても、そのときの給湯熱負荷の負荷量が熱電併給装置にて発生する熱だけでは賄えないような負荷量であると、補助加熱手段を作動させることになるので、熱電併給装置の運転中において熱電併給装置にて発生する熱だけでは賄えないような負荷量の給湯熱負荷は、補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷とすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図1および図2に示すように、ガスエンジン1によって発電装置2を駆動するように構成された熱電併給装置3と、その熱電併給装置3にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク4への貯湯および熱消費端末5への熱媒供給を行う貯湯ユニット6と、熱電併給装置3および貯湯ユニット6の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部7などから構成されている。
【0025】
前記発電装置2の出力側には、系統連係用のインバータ8が設けられ、そのインバータ8は、発電装置2の出力電力を商用系統9から供給される電力と同じ電圧および同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統9は、例えば、単相3線式100/200Vであり、商業用電力供給ライン10を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷11に電気的に接続されている。
また、インバータ8は、コージェネ用供給ライン12を介して商業用電力供給ライン10に電気的に接続され、発電装置2からの発電電力がインバータ8およびコージェネ用供給ライン12を介して電気負荷11に供給するように構成されている。
【0026】
前記商業用電力供給ライン10には、電力負荷11の負荷電力を計測する電力負荷計測手段13が設けられ、この電力負荷計測手段13は、商業用電力供給ライン10を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ8により発電装置2から商業用電力供給ライン10に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ14に供給されるように構成されている。
【0027】
前記電気ヒータ14は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ17の作動により冷却水循環路15を通流するガスエンジン1の冷却水を加熱するように設けられ、発電装置2の出力側に接続された作動スイッチ16によりON/OFFが切り換えられている。
また、作動スイッチ16は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ14の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ14の消費電力を調整するように構成されている。
【0028】
前記貯湯ユニット6は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯タンク4、湯水循環路18を通して貯湯タンク4内の湯水などを循環させる湯水循環ポンプ19、熱媒循環路20を通して熱媒を熱消費端末5に循環供給させる熱媒循環手段としての熱媒循環ポンプ21、湯水循環路18を通流する湯水を加熱させる排熱式熱交換器22、熱媒循環路20を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器23、ファン24を作動させた状態でのバーナ25の燃焼により湯水循環路18を通流する湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器26などを備えて構成されている。
【0029】
前記排熱式熱交換器22においては、熱電併給装置3にて発生する熱を回収した冷却水循環路15の冷却水を通流させることにより、湯水循環路18を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
そして、排熱式加熱手段Nが、排熱式熱交換器22により構成され、補助加熱手段Mが、ファン24、バーナ25、補助加熱用熱交換器26により構成されている。
ちなみに、補助加熱手段Mは、バーナ25の燃焼量を調整することにより、湯水の温度が貯湯設定温度や熱媒加熱用熱交換器23に供給するための熱媒加熱用設定温度になるように加熱させるように構成されている。
【0030】
前記熱媒加熱用熱交換器23においては、排熱式熱交換器22や補助加熱用熱交換器26にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路20を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記熱消費端末5は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【0031】
前記湯水循環路18には、貯湯タンク4の下部と連通する取り出し路27と貯湯タンク4の上部と連通する貯湯路28が接続され、貯湯路28には、貯湯弁29が設けられている。
そして、湯水循環路18には、取り出し路27との接続箇所から湯水の循環方向の順に、排熱式熱交換器22、湯水循環ポンプ19、補助加熱用熱交換器26、湯水の通流を断続する断続弁30、熱媒加熱用熱交換器23が設けられている。
【0032】
また、貯湯タンク4から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯負荷計測手段31が設けられ、熱消費端末5での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段32も設けられている。
【0033】
前記運転制御部7は、熱電併給装置3の運転中には冷却水循環ポンプ17を作動させる状態で、熱電併給装置3の運転および冷却水循環ポンプ17の作動状態を制御するとともに、湯水循環ポンプ19、熱源用循環ポンプ21、熱媒循環ポンプ23の作動状態を制御することによって、貯湯タンク4内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末5に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
【0034】
ちなみに、給湯するときには、貯湯タンク4内に貯湯用設定温度の湯水が貯湯されていれば、その湯水を給湯し、貯湯タンク4内に貯湯用設定温度の湯水が貯湯されていなければ、補助加熱手段Mを作動させて、その補助加熱手段Mにて加熱された湯水を貯湯タンク4を経由させて給湯するように構成されている。
【0035】
まず、運転制御部7による熱電併給装置3の運転の制御について説明を加える。
前記運転制御部7は、実際の使用状況に基づいて、1日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている1日分の時系列的な過去負荷データから、その日1日分の時系列的な予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御部7は、その日1日分の時系列的な予測負荷データを求めた状態で、単位時間である1時間が経過するごとに、時系列的な予測負荷データから、熱電併給装置3を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置3の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【0036】
このようにして、運転制御部7は、運転可否判別処理において、熱電併給装置3の運転が可と判別されると、例えば、現時点が0時であると0時から1時までを運転用時間帯として設定するように、現時点から1時間先までの単位時間を熱電併給装置3を運転させる運転用時間帯として設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置3を運転させ、熱電併給装置3の運転が不可と判別されると、熱電併給装置3の運転を停止させるように構成されている。
【0037】
そして、運転制御部7は、運転用時間帯において、貯湯タンク4内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置3の運転を開始してからの運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)以上である場合には、熱電併給装置3の運転を停止させ、運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)未満である場合には、貯湯タンク4内の貯湯量が満杯となっても、運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)以上となるまで熱電併給装置3の運転を継続させるように構成されている。
ちなみに、貯湯タンク4内の貯湯量については、図示はしないが、貯湯タンク4内に設けられる複数のサーミスタの検出情報に基づいて検出するように構成されている。
【0038】
前記データ更新処理について説明を加えると、1日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と暖房熱負荷があったかの1日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【0039】
まず、時系列的な過去負荷データについて説明すると、時系列的な過去負荷データは、時系列的な電力負荷データ、時系列的な給湯熱負荷データ、時系列的な暖房熱負荷データの3種類の時系列的な負荷データからなり、図3に示すように、1日分の時系列的な過去負荷データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、1日分の時系列的な過去負荷データは、24時間のうち1時間を単位時間として、単位時間当たりの電力負荷データの24個、単位時間当たりの給湯熱負荷データの24個、および、単位時間当たりの暖房熱負荷データの24個から構成されている。
【0040】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実暖房熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段13、給湯熱負荷計測手段31、および、暖房熱負荷計測手段32にて計測し、その計測した実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実暖房熱負荷を記憶する状態で1日分の時系列的な実負荷データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、1日分の時系列的な実負荷データが1週間分記憶されると、曜日ごとに、時系列的な過去負荷データと時系列的な実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい時系列的な過去負荷データを求めて、その求めた新しい時系列的な過去負荷データを記憶して、時系列的な過去負荷データを更新するように構成されている。
【0041】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図3に示すように、時系列的な過去負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な過去負荷データD1mと、時系列的な実負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な実負荷データA1とから、下記の〔数1〕により、日曜日に対応する新しい時系列的な過去負荷データD1(m+1)が求められ、その求められた時系列的な過去負荷データD1(m+1)を記憶する。
なお、下記の〔数1〕において、D1mを、日曜日に対応する時系列的な過去負荷データとし、A1を、日曜日に対応する時系列的な実負荷データとし、Kは、0.75の定数であり、D1(m+1)を、新しい時系列的な過去負荷データとする。
【0042】
【数1】
D1(m+1)=(D1m×K)+{A1×(1−K)}
【0043】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、0時になるなど日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかの1日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの7つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかのその日1日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
【0044】
月曜日1日分の予測負荷データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図3に示すように、曜日ごとの7つの過去負荷データD1m〜D7mと曜日ごとの7つの実負荷データA1〜A7とが記憶されているので、月曜日に対応する過去負荷データD2mと、前日の日曜日に対応する実負荷データA1とから、下記の〔数2〕により、月曜日の1日分の時系列的な予測負荷データBを求める。そして、1日分の予測負荷データBは、図4に示すように、1日分の時系列的な予測電力負荷データ、1日分の時系列的な予測給湯熱負荷データ、1日分の時系列的な予測暖房熱負荷データからなり、図4の(イ)は、1日分の時系列的な予測電力負荷を示しており、図4の(ロ)は、1日分の時系列的な予測給湯熱負荷を示しており、図4の(ハ)は、1日分の時系列的な予測暖房熱負荷を示している。
なお、下記の〔数2〕において、D2mを、月曜日に対応する過去負荷データとし、A1を、日曜日に対応する実負荷データとし、Qは、0.25の定数であり、Bは、予測負荷データとする。
【0045】
【数2】
B=(D2m×Q)+{A1×(1−Q)}
【0046】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、例えば、省エネ度基準値演算処理を前回実行したのが0時であると、1時になると省エネ度基準値演算処理を実行するように、単位時間である1時間が経過するごとに実行するように構成されている。
そして、時系列的な予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置3を運転させた場合に、熱電併給装置3を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【0047】
例えば、単位時間を1時間とし、基準値用時間を12時間として説明を加えると、まず、時系列的な予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測暖房熱負荷から、下記の〔数3〕により、図5に示すように、熱電併給装置3を運転させた場合の予測省エネ度を1時間ごとに12時間先までの12個分を求めるとともに、熱電併給装置3を運転させた場合に貯湯タンク3に貯湯することができる予測貯湯量を1時間ごとに12時間先までの12個分を求める。
【0048】
具体的に説明を加えると、現時点が0時であると、0時から1時まで熱電併給装置3を運転させた場合の予測省エネ度については、0時から1時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測暖房熱負荷から、下記の〔数3〕により求められ、0時から1時まで熱電併給装置3を運転させた場合の予測貯湯量についても、0時から1時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測暖房熱負荷から求められる。
このようにして、現時点が0時である場合には、1時間ごとの予測省エネ度と予測貯湯量とを12時までの12個分求めるようにしている。
【0049】
【数3】
省エネ度P={(EK1+EK2+EK3)/熱電併給装置3の必要エネルギー}×100
【0050】
ただし、EK1は、有効発電出力E1を変数とする関数であり、EK2は、E2を変数とする関数であり、EK3は、E3を変数とする関数であり、
熱電併給装置3の必要エネルギー:5.5kW
(熱電併給装置3を1時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を0.433m3とする)
単位電力発電必要エネルギー:2.8kW
バーナ効率(暖房時):0.8
バーナ効率(給湯時):0.9
【0051】
また、有効発電出力E1、暖房熱出力E2、有効貯湯熱出力E3の夫々は、下記の〔数4〕〜〔数6〕により求められる。
【0052】
【数4】
E1=電力負荷11での消費電力=熱電併給装置3の発電電力−(電気ヒータ14の消費電力+各種補機の消費電力)
ちなみに、各種補機とは、このコージェネレーションシステムで補助的に用いられる装置や機械であり、冷却水循環ポンプ17や湯水循環ポンプ19などがこれに該当する。
【0053】
【数5】
E2=熱消費端末5での消費熱量
【0054】
【数6】
E3=(熱電併給装置3にて発生する熱量+電気ヒータ14の回収熱量−暖房熱出力E2)−放熱ロス
ただし、電気ヒータ14の回収熱量=電気ヒータ14の消費電力×ヒータの熱効率とする。
【0055】
そして、図5に示すように、1時間ごとの予測省エネ度および予測貯湯量を12個分求めた状態において、まず、時系列的な予測給湯熱負荷データから12時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク4内の貯湯量を引いて、12時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱負荷データから12時間後に9.8kWの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク4内の貯湯量が2.5kWである場合には、12時間先までの間に必要となる必要貯湯量は7.3kWとなる。
【0056】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、12個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【0057】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が7.3kWである場合には、図5に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い7時間先から8時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い6時間先から7時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が1.1kWとなる。
また次に予測省エネ度の高い5時間先から6時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が4.0kWとなる。
【0058】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図5に示すように、8時間先から9時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が7.3kWに達する。
そうすると、8時間先から9時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図5に示すものでは、省エネ度基準値が106となる。
【0059】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、例えば、運転可否判別処理を前回実行したのが0時であると、1時になると運転可否判別処理を実行するように、単位時間である1時間が経過するごとに実行するように構成されている。
そして、現在要求されている現電力負荷、予測給湯熱負荷から求められる現在要求されている現給湯熱負荷、および、現在要求されている現暖房熱負荷から、上記の〔数3〕により、現省エネ度を求めて、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置3の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置3の運転が不可と判別するようにしている。
【0060】
次に、運転制御部7による貯湯運転および熱媒供給運転について説明を加える。
前記貯湯運転は、熱電併給装置3の運転中で冷却水循環ポンプ17の作動により、排熱式熱交換器22において、冷却水循環路15を通流する冷却水にて湯水循環路18を通流する湯水を加熱させることができる状態で行われる。
そして、湯水循環ポンプ19を作動させて、貯湯タンク4の下部から湯水を湯水循環路18に取出し、その湯水を排熱式熱交換器22を通過させて加熱したのち、貯湯タンク4の上部に戻して、貯湯タンク4内に貯湯用設定温度の湯水を貯湯するようにしている。
また、排熱式熱交換器22を通過した湯水の温度が貯湯設定温度になるように、貯湯弁29と断続弁30の開度を調整するように構成されている。
【0061】
前記熱媒供給運転は、熱消費端末5にて熱が要求されていることを図外のリモコンにより指令されると実行され、貯湯弁29を閉弁しかつ断続弁30を開弁する状態で湯水循環ポンプ19を作動させることにより、排熱式熱交換器22と補助加熱用熱交換器26との少なくとも一方にて湯水循環路18を通流する湯水を加熱させて、その加熱された湯水を熱媒加熱用熱交換器23を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器23において湯水により加熱される熱媒を熱消費端末5に循環供給するようにしている。
【0062】
前記湯水循環路18を通流する湯水の加熱については、熱電併給装置3の運転中である場合には、冷却水循環ポンプ17の作動により、排熱式熱交換器22において湯水を加熱させるように構成されている。
そして、排熱式用熱交換器22おいて湯水を加熱させる状態において、熱消費端末5で現在要求されている現暖房熱負荷以上の負荷量を賄える場合には、貯湯弁29を開弁させる状態でその開度を調整することにより、熱消費端末5で現在要求されている現暖房熱負荷を賄いながら、貯湯タンク4内への貯湯を行うように構成されている。
【0063】
また、熱電併給装置3にて発生する熱だけでは熱消費端末5で現在要求されている現暖房熱負荷を賄えない場合や、熱電併給装置3の非運転中の場合には、補助加熱手段Mを作動させることにより、補助加熱用熱交換器26において湯水を加熱させるように構成されている。
そして、運転制御部7は、補助加熱手段Mの作動中に、補助加熱手段Mの作動により現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ大きい負荷量が得られる状態となると、補助加熱手段Mの作動を停止させ、補助加熱手段Mの作動停止中に、現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ小さい負荷量を賄えない状態となると、補助加熱手段Mを作動させる形態で、補助加熱手段Mの作動を制御するように構成されている。
【0064】
また、運転制御部7は、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測できる現時点において現時点よりも後に予測給湯熱負荷が存在する場合には、その予測給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷として、作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させて先行対象用の給湯熱負荷分を先行して貯湯タンク4に溜める連続作動状態と、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させかつ先行対象用の給湯熱負荷については現時点よりも後の作動タイミングになると補助加熱手段Mを作動させて賄う断続作動状態とのうち、現暖房熱負荷および先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量が小さい方を選択して、補助加熱手段Mを作動させるように構成されている。
【0065】
説明を加えると、運転制御部7は、補助加熱手段Mの作動により賄う現暖房熱負荷の負荷量が小さいと判別した時点や、補助加熱手段Mを作動状態と非作動状態とを設定回数(例えば、2回)繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させた時点を、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測できる現時点としている。
例えば、図6に示すように、現時点が12時20分であり、それ以前に補助加熱手段Mを作動状態と非作動状態とを設定回数(例えば、2回)繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させていると、現時点において現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測できる。
【0066】
そして、運転制御部7は、現時点において、現時点よりも後に予測負荷演算処理にて求められた予測給湯熱負荷が予測されている場合には、その予測給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷とし、現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷とを賄うことを想定した状態で、連続作動状態と断続作動状態とのうちどちらが必要となるエネルギー量が小さいかを判別する作動状態判別処理を行うように構成されている。
このようにして、運転制御部7は、作動状態判別処理において、連続作動状態の方が断続作動状態よりも必要となるエネルギー量が小さい場合には、連続作動状態で補助加熱手段Mを作動させ、断続作動状態の方が連続作動状態よりも必要となるエネルギー量が小さい場合には、断続作動状態で補助加熱手段Mを作動させるように構成されている。
【0067】
前記作動状態判別処理について説明を加えると、例えば、図6に示すように、現時点が12時20分であり、現時点よりも後の14時から15時の間に予測給湯負荷が予測されている場合には、現時点から13時まで作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときに14時から15時までの間の予測給湯負荷を賄えるのであれば、14時から15時までの間の予測給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷とし、その先行対象用の給湯熱負荷を賄うための作動タイミングを14時とする。
【0068】
すなわち、図6においては、現時点から13時まで作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときに、斜線部分Cだけの負荷量が貯湯タンク4に先行して溜めることができ、その斜線部分Cの負荷量と14時から15時までの間の予測給湯負荷の負荷量である斜線部分Bとが同量であるので、現時点から13時まで作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときに14時から15時までの間の予測給湯負荷を賄えることになる。
【0069】
ちなみに、先行対象用の給湯熱負荷を設定するに当たって、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させる時間を現時点からいつまでにするかについては、適宜変更が可能である。
例えば、図外のリモコンにより熱消費端末5にて熱を要求している熱要求時間帯が設定されている場合には、その熱要求時間帯の間、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測できる。
【0070】
そして、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させる時間が長い場合には、現時点から熱要求時間帯が終了するまでの間作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときに賄える負荷量も大きくなるので、このような場合には、例えば、14時から15時までの間と、17時から18時までの間というように、現時点よりも後に予測給湯熱負荷が複数の時間帯に予測されていると、補助加熱手段Mを作動させたときに賄える負荷量を超えない範囲で、現時点に近いものから複数の時間帯における給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷とすることも可能である。
【0071】
そして、下記の〔数7〕により、連続作動状態にて補助加熱手段Mを作動させたときに現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量G1を求めるとともに、下記の〔数8〕により、断続作動状態にて補助加熱手段Mを作動させたときに必要となる現暖房熱負荷と先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量G2を求める。
このようにして、求めた連続作動状態におけるエネルギー量G1と求めた断続作動状態におけるエネルギー量G2とのどちらが小さいかを判別するようにしている。
【0072】
【数7】
G1=A/η1+(HLoss+B)/η1
ただし、Aは、現暖房熱負荷の負荷量であり、η1は、作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときの効率であり、HLossは、現時点から作動タイミングまでの放熱量であり、Bは、先行対象用の給湯熱負荷の負荷量である。
【0073】
【数8】
G2=A/η2+B/η1
ただし、Aは、現暖房熱負荷の負荷量であり、η1は、作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときの効率であり、η2は、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させたときの効率であり、Bは、先行対象用の給湯熱負荷の負荷量である。
【0074】
ちなみに、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させたときには、補助加熱手段Mを作動させるたびに起動ロスが生じるので、作動状態を連続させる形態で補助加熱手段Mを作動させたときの効率η1の方が、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させたときの効率η2よりも大きくなる。
【0075】
前記連続作動状態においては、補助加熱手段Mの作動により現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ大きい負荷量が得られる状態となると、貯湯弁29を開弁させ、現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ小さい負荷量を賄えない状態となると、貯湯弁29を閉弁させる形態で貯湯弁29の開閉を制御して、現暖房熱負荷を賄いながら、先行対象用の給湯熱負荷分と現時点から作動タイミングまでの放熱量分とを先行して貯湯タンク4に溜めるように構成されている。
【0076】
前記断続作動状態においては、補助加熱手段Mの作動により現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ大きい負荷量が得られる状態となると、補助加熱手段Mの作動を停止させ、現暖房熱負荷よりも設定負荷量だけ小さい負荷量を賄えない状態となると、補助加熱手段Mを作動させて、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させるように構成されている。
【0077】
前記運転制御部7の制御動作において熱電併給装置3の運転について、データ更新処理および予測負荷演算処理を行っている状態で、1日の制御動作について、図7のフローチャートに基づいて説明を加える。
【0078】
まず、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行い、運転可否判別処理において熱電併給装置3の運転が可と判別されると、熱電併給装置3を運転させる(ステップ1〜4)。
【0079】
そして、熱電併給装置3を運転させると、熱電併給装置3の運転を開始させてからの運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)以上となっておらず、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行ってから単位時間である1時間が経過していなければ、熱電併給装置3の運転を継続させる(ステップ5,6)。
そして、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行ってから単位時間である1時間が経過していると、リターンして、再度、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行う(ステップ6)。
【0080】
前記運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)以上となると、運転可否判別処理において熱電併給装置3の運転が不可と判別されていたり、または、貯湯タンク4内の貯湯量が満杯であると、熱電併給装置3の運転を停止させる(ステップ7〜9)。
【0081】
また、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行った際の運転可否判別処理において熱電併給装置3の運転が不可と判別された場合には(ステップ1〜3)、熱電併給装置3の運転中であると、熱電併給装置3の運転を開始させてからの運転継続時間が設定時間(例えば、1時間)以上となっておらず、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行ってから単位時間である1時間が経過していなければ、熱電併給装置3の運転を継続させる(ステップ10,5,6)。
そして、熱電併給装置3が運転されていなければ、その運転を停止した状態を維持する(ステップ10,9)。
【0082】
このようにして、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行ってから単位時間である1時間が経過するまでは、上述のような制御動作を行い、単位時間である1時間が経過すると、再度、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行って、上述の制御動作を行うようにしている(ステップ11)。
【0083】
ちなみに、上述のような制御動作を行っている途中に、熱消費端末5にて熱が要求されていることを図外のリモコンにより指令されると、割り込み処理として、運転可否判別処理を行って、ステップ6またはステップ11において、運転可否判別処理を行ってから単位時間である1時間が経過していなくても、そのときの時刻が7時や18時など1時間の区切りの時刻になると、リターンして、再度、省エネ基準値演算処理、運転可否判別処理を順次行って、上述のような制御動作を行うようにしている。
【0084】
また、運転制御部7による熱媒供給運転での補助加熱手段Mの作動について、図8のフローチャートに基づいて説明を加える。
熱消費端末5にて熱が要求されていることを図外のリモコンにより指令されると、熱電併給装置3の非運転中であるか、あるいは、熱電併給装置3が運転中であっても、熱電併給装置3から発生する熱だけでは現暖房熱負荷を賄えない場合には、補助加熱手段Mを作動させる(ステップ21〜24)。
【0085】
そして、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測でき、かつ、現時点よりも後に予測負荷演算処理にて求められた予測給湯熱負荷が予測されていて、作動状態判別処理実行用の条件が満たされると、作動状態判別処理を実行する(ステップ25,26)。
前記作動状態判別処理において、連続作動状態におけるエネルギー量G1が断続作動状態におけるエネルギー量G2よりも小さい場合には、連続作動状態にて補助加熱手段Mを作動させ、連続作動状態におけるエネルギー量G1が断続作動状態におけるエネルギー量G2以上である場合には、断続作動状態にて補助加熱手段Mを作動させる(ステップ27〜29)。
【0086】
また、熱消費端末5における熱の要求の停止が図外のリモコンにより指令されたり、熱電併給装置3の運転中に、熱電併給装置3から発生する熱だけで現暖房熱負荷を賄える場合には(ステップ21,23)、連続作動状態中でなければ、補助加熱手段Mの作動を停止させる(ステップ30,31)。
【0087】
〔第2実施形態〕
この第2実施形態は、上記第1実施形態の作動状態判別処理における先行用の給湯熱負荷についての別実施形態であるので、その点を中心に説明を加える。
ちなみに、その他の構成については、上記第1実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【0088】
前記運転制御部7は、時系列的な給湯熱負荷のうち、補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷と設定するように構成されている。
【0089】
すなわち、運転制御部7は、熱電併給装置3の非運転中における時系列的な給湯熱負荷や、熱電併給装置3の運転中に熱電併給装置3にて発生する熱だけでは賄えないような負荷量が大きな時系列的な給湯熱負荷を、補助加熱手段Mの作動により賄うと予測することができるので、このような時系列的な給湯熱負荷を補助加熱手段Mを作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷として、先行対象用の給湯熱負荷を設定するように構成されている。
【0090】
前記先行対象用の給湯熱負荷を設定する構成について説明を加えると、運転制御部7は、省エネ度基準値演算処理により求められる省エネ度基準値よりも現省エネ度が上回ると、熱電併給装置3を運転させることになるので、予測省エネ度が省エネ度基準値以上であるか否かによって、1日のうち、どのような時間帯に熱電併給装置3を運転させるかを予測する。
すなわち、図5において、省エネ度基準値は106であるので、予測省エネ度が省エネ度基準値よりも高い、5時間先から11時間先までの間を、熱電併給装置3を運転させる時間帯と予測し、それ以外の時間帯を熱電併給装置3を運転させない時間帯と予測する。
【0091】
そして、図9に示すように、熱電併給装置3を運転させないと予測された時間帯T2に、斜線部分Dで示すように、単位時間当たりの予測給湯熱負荷が存在すると、その予測給湯熱負荷を補助加熱手段Mを作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷とする。
また、熱電併給装置3を運転させると予測された時間帯T1であっても、斜線部分Eで示すように、熱電併給装置3にて発生する熱にて賄える設定負荷量よりも大きな負荷量の予測給湯熱負荷が存在すると、設定負荷量以上の予測給湯熱負荷分を補助加熱手段Mを作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷とする。
【0092】
このようにして、時系列的な予測給湯熱負荷のうち、補助加熱手段Mを作動させて賄うことが予測されている予測給湯熱負荷を特定し、その状態において、現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で補助加熱手段Mを作動させることが予測できる場合には、現時点よりも後に特定されている予測給湯熱負荷が存在すると、その予測給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷と設定するように構成されている。
【0093】
〔別実施形態〕
(1)上記第1および第2実施形態では、運転制御部7が、予測電力負荷、および、予測給湯熱負荷と予測暖房熱負荷とからなる予測熱負荷に基づいて、運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯において、熱電併給装置3を運転させるように構成されているが、例えば、運転用時間帯における熱電併給装置3の運転に加え、使用者の人為操作によって、熱電併給装置3を運転させたり、あるいは、運転用時間帯を設定することなく、使用者の人為操作のみによって、熱電併給装置3を運転させるように構成して実施することも可能である。
【0094】
(2)上記第1および第2実施形態では、運転制御部7が、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満である場合には、運転継続時間が設定時間以上となるまで熱電併給装置3の運転を継続させるように構成されているが、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満であっても、貯湯タンク4内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置3の運転を停止させるように構成して実施することも可能である。
【0095】
(3)上記第1および第2実施形態では、連続作動状態において、先行対象用の給湯熱負荷分と現時点から作動タイミングまでの放熱量分とを先行して貯湯タンク4に溜めるようにしているが、例えば、先行対象用の給湯熱負荷分よりも設定量だけ多めに先行して貯湯タンク4に溜めるようにして実施することも可能である。
【0096】
(4)上記第1および第2実施形態では、運転制御部7が、データ更新処理、予測負荷演算処理、省エネ度基準値演算処理、運転可否判別処理を行うことにより、予測電力負荷および予測熱負荷に基づいて、運転用時間帯を設定するようにしているが、運転用時間帯を設定する構成については適宜変更が可能である。
【0097】
(5)上記第1および第2実施形態では、電気ヒータ14がガスエンジン1の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ14にて貯湯タンク4内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
【0098】
(6)上記第1および第2実施形態では、熱電併給装置3として、ガスエンジン1によって発電装置2を駆動するものを例示したが、例えば、熱電併給装置として燃料電池を適応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図2】コージェネレーションシステムにおける制御ブロック図
【図3】データ更新処理における説明図
【図4】1日分の時系列的な予測負荷を示すグラフ
【図5】省エネ度基準値演算処理における説明図
【図6】作動状態判別処理における説明図
【図7】熱電併給装置の運転における制御動作を示すフローチャート
【図8】補助加熱手段の作動における制御動作を示すフローチャート
【図9】第2実施形態における先行対象用の給湯熱負荷の設定についての説明図
【符号の説明】
3 熱電併給装置
4 貯湯タンク
5 熱消費端末
7 運転制御手段
20 熱媒循環路
21 熱媒循環手段
M 補助加熱手段
N 排熱式加熱手段
Claims (4)
- 電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段は、時系列的な給湯熱負荷を管理するように構成され、かつ、前記熱消費端末にて現在要求されている現暖房熱負荷を賄うために作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で前記補助加熱手段を作動させることが予測できる現時点において現時点よりも後に時系列的な給湯熱負荷が存在する場合には、その給湯熱負荷を先行対象用の給湯熱負荷として、作動状態を連続させる形態で前記補助加熱手段を作動させて前記先行対象用の給湯熱負荷分を先行して前記貯湯タンクに溜める連続作動状態と、作動状態と非作動状態とを繰り返す形態で前記補助加熱手段を作動させかつ前記先行対象用の給湯熱負荷については現時点よりも後の作動タイミングになると前記補助加熱手段を作動させて賄う断続作動状態とのうち、前記現暖房熱負荷および前記先行対象用の給湯熱負荷を賄うために必要となるエネルギー量が小さい方を選択して、前記補助加熱手段を作動させるように構成されているコージェネレーションシステム。 - 前記運転制御手段は、前記連続作動状態において、前記先行対象用の給湯熱負荷分と現時点から前記作動タイミングまでの放熱量分とを先行して前記貯湯タンクに溜めるように構成されている請求項1に記載のコージェネレーションシステム。
- 前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、前記熱消費端末における時系列的な暖房熱負荷、現在要求されている現電力負荷、現在要求されている現給湯熱負荷、および、前記現暖房熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その設定された運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させるように構成されている請求項1または2に記載のコージェネレーションシステム。
- 前記運転制御手段は、前記運転用時間帯以外の時間帯および前記運転用時間帯において前記熱電併給装置にて発生する熱だけでは前記現給湯熱負荷を賄えない場合には、前記補助加熱手段を作動させ、前記運転用時間帯以外の時間帯および前記運転用時間帯において前記熱電併給装置にて発生する熱だけでは前記現暖房熱負荷を賄えない場合には、前記補助加熱手段を作動させるように構成され、かつ、時系列的な給湯熱負荷のうち、前記補助加熱手段を作動させて賄うことが予測されている時系列的な給湯熱負荷を前記先行対象用の給湯熱負荷と設定するように構成されている請求項3に記載のコージェネレーションシステム。
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