JP4453895B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、熱電併給装置により電力と熱を発生するコージェネレーションシステムに関する。

近年、エネルギーを有効に利用してその効率を高めるために、電力と熱とを利用したコージェネレーションシステムが提案され実用に供されている。このコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生する熱電併給装置（例えば、ディーゼルエンジンの如き内燃機関と発電機との組合せ）と、熱電併給装置から発生する電力を商業用電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯えるための貯湯装置とを備え、熱電併給装置は制御手段により制御運転される。熱電併給装置は冷却水を循環する冷却水循環流路を含み、また貯湯装置は温水を貯える貯湯タンク及び貯湯タンクの温水を循環する温水循環流路を含んでおり、両流路間に設けられた熱交換器は、冷却水循環流路を流れる冷却水と温水循環流路を流れる温水との間で熱交換を行い、この熱交換により、熱電併給装置の排熱が温水として貯湯タンクに貯えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２１３３０３号公報

このようなコージェネレーションシステムでは、熱電併給装置により発生する電力及び熱（温水のかたちで回収される）を所要の通りに消費するときには、熱電併給装置を効率良く運転することができ、従って、エネルギーの利用効率が高くなる。しかし、発生する電力及び熱の消費にアンバランスが生じると、熱電併給装置の運転効率が悪くなり、エネルギーの利用効率が低下する。従来の熱電併給装置では、過去の運転実績、即ち過去負荷データに基づいて熱電併給装置の運転スケジュールを決定し、この運転スケジュールに基づいて熱電併給装置を運転制御している。このように過去の実績に基づいて制御することによって、運転日の負荷状態をある程度予測することができ、熱電併給装置をある程度効率よく運転制御することができる。

ところが、従来のコージェネレーションシステムでは、過去の負荷データを考慮して運転スケジュールが決定されるが、運転日の負荷データが考慮されておらず、それ故に日々変動する負荷データを考慮した運転制御となっておらず、熱電併給装置を充分に効率よく運転しているとは言えなかった。
本発明の目的は、比較的簡単な制御でもって効率良く運転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ことである。

本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生させる熱電併給装置と、前記熱電併給装置から発生する電力を商業電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、前記熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯えるための貯湯装置と、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記制御手段は、過去負荷データに基づいて運転日の予測負荷データを演算し、この予測負荷データを用いて前記熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値を演算し、前記予測負荷データに基づく前記必要エネルギー及び前記エネルギー換算値に基づいて、前記予測負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度に基づいて前記熱電併給装置の運転制御の基準となる省エネ度しきい値を設定し、また現時点の負荷データに基づいて現負荷データを演算し、この現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づく予測給湯負荷データを用いて前記熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値を演算し、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく前記必要エネルギー及び前記エネルギー換算値に基づいて、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す現省エネ度を演算し、演算された前記現省エネ度が前記予測省エネ度しきい値以上になると、前記現省エネ度の運転状態でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。
また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記過去負荷データに基づいて運転日の予測電力負荷データ、予測暖房負荷データ及び予測給湯負荷データを演算し、前記予測電力負荷データに基づいて演算される予測有効発電出力、前記予測暖房熱負荷データに基づいて演算される予測暖房熱出力及び前記予測給湯熱負荷データに基づいて演算される予測有効貯湯熱出力を用いて、前記熱電併給装置を稼働させた場合における前記必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させない場合における前記エネルギー換算値に基づいて、前記予測負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す前記予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度に基づいて前記熱電併給装置の運転制御の基準となる省エネ度しきい値を設定し、また現時点の電力負荷データに基づいて演算される現有効発電出力、現時点の暖房熱負荷データに基づいて演算される暖房熱出力及び過去の給湯負荷に関する過去負荷データに基づく予測給湯負荷データに基づいて演算される前記予測有効貯湯熱出力を用いて、前記熱電併給装置を稼働させた場合における前記必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させない場合における前記エネルギー換算値に基づいて、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す前記現省エネ度を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記過去負荷データに基づいて運転日の前記予測負荷データを演算し、この予測負荷データを用いて単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が複数段階にステップ状に変動するように構成され、前記制御手段は、前記複数段の出力の各々について前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も省エネ度の高い演算値をこの単位運転時間の前記予測省エネ度として設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が複数段にステップ状に変動するように構成され、前記制御手段は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎について、前記複数段の出力の各々について前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の予測省エネ度と選定し、次に、選定された単位運転時間のその出力状態を除く残りの単位運転時間の出力状態について前記予測省エネ度を再演算し、前記残りの単位運転時間の出力状態について最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の前記予測省エネ度と選定し、所定の条件を満たすまで前記予測省エネ度の再演算を遂行することを特徴とする。
また、本発明の請求項６に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記複数段の出力の各々について前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この単位運転時間の前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記複数段の出力の各々について前記現負荷データ及び給湯負荷に関する前記過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
前記現省エネ度演算手段は、演算された前記現省エネ度のうち最も現省エネ度の高い演算値を現運転省エネ度とし、この現運転省エネ度が前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は、前記現運転省エネ度の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記複数段の出力の各々について前記現負荷データ及び給湯負荷に関する前記過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
前記現省エネ度演算手段は、前記複数段の出力の各々についての前記現省エネ度を演算し、前記作動制御手段は、前記省エネ度しきい値以上の前記現省エネ度であって、且つ最大の出力状態の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が最小出力から最大出力までの間を無段階に変動するように構成され、前記制御手段は、前記最小出力から前記最大出力までの間において、前記単位運転時間についての前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も省エネ度の高い演算値をこの単位運転時間の予測省エネ度として設定することを特徴とする。
また、本発明の請求項９に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記最小出力から前記最大出力までの間の出力について、前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この単位運転時間の前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記最小出力から前記最大出力までの間の出力について、現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
前記現省エネ度演算手段は、前記最小出力から前記最大出力の間の出力について演算された前記現省エネ度のうち最も現省エネ度の高い演算値を現運転省エネ度とし、この現運転省エネ度が前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は、前記現運転省エネ度の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
前記現省エネ度演算手段により演算された前記現省エネ度が、前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は作動信号を生成して前記熱電併給装置を起動することを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、運転スケジュール時間における予測電力負荷データを演算するための予測電力負荷演算手段と、前記運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算するための予測熱負荷演算手段と、前記予測省エネ度を演算するための予測省エネ度演算手段と、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するためのしきい値設定手段と、を含んでおり、
前記熱電併給装置から前記商業電力供給ラインへの発生電力の逆潮流が生じないように構成されており、
前記予測省エネ度演算手段は、前記予測電力負荷演算手段により演算された前記予測電力負荷データ及び前記予測熱負荷演算手段により演算された前記予測熱負荷データを用いて前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項１２に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算するための予測熱負荷演算手段と、前記予測省エネ度を演算するための予測省エネ度演算手段と、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するためのしきい値設定手段と、を含んでおり、
前記熱電併給装置から前記商業電力供給ラインへの発生電力の逆潮流が許容されるように構成されており、
前記予測省エネ度演算手段は、前記予測熱負荷演算手段により演算された前記予測熱負荷データを用いて前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項１３に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、更に、前記運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算するための予測必要貯湯熱量演算手段と、前記運転スケジュール時間における前記単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算するための予測貯湯熱量演算手段とを備え、前記しきい値設定手段は、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度の大きい順に単位運転時間の順位を選定し、前記予測省エネ度の大きい順に選定した前記単位運転時間の前記予測貯湯熱量を積算し、その積算値が前記予測必要貯湯熱量となるときの前記予測省エネ度を前記省エネ度しきい値として設定することを特徴とする。
また、本発明の請求項１４に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、更に、前記運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算するための予測必要貯湯熱量演算手段と、前記運転スケジュール時間における前記単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算するための予測貯湯熱量演算手段と、所定の予測省エネ度を選定するための予測省エネ度選定手段と、前記予測省エネ度の再演算を判定するための再演算判定手段と、を備え、前記予測省エネ度選定手段は、前記運転スケジュール時間の前記予測省エネ度のうち最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度と選定し、前記再演算判定手段は、選定した単位運転時間の前記予測貯湯熱量を積算してその積算値が前記予測必要貯湯熱量に達するまで前記予測省エネ度の再演算を行い、再演算においては、前記予測省エネ度演算手段は、選定された単位運転時間を除く残りの単位運転時間について前記予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度選定手段は、前記残りの単位運転時間について最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度と選定することを特徴とする。

また、本発明の請求項１５に記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、それを冷却する冷却水を循環するための冷却水循環流路を含み、前記貯湯装置は、温水を貯えるための貯湯タンク及び前記貯湯タンクの温水を循環するための温水循環流路を含み、前記冷却水循環流路と前記温水循環流路との間には、前記冷却水循環流路を流れる冷却水と前記温水循環流路を流れる温水との間で熱交換するための熱交換器が設けられており、更に、前記冷却水循環流路、前記温水循環流路又は前記貯湯タンクには電気加熱ヒータが設けられ、前記温水循環流路には補助加熱燃焼バーナが設けられており、前記電気加熱ヒータは、前記熱電併給装置にて発生する電力の余剰電力を利用して冷却水又は温水を加熱し、前記補助加熱燃焼バーナは、燃料の燃焼により発生する熱を利用して温水を加熱することを特徴とする。
また、本発明の請求項１６に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、回収熱を給湯熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生した電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、及び前記補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算し、回収熱を暖房熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生する電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、及び前記補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算し、また回収熱を給湯熱負荷及び暖房熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生する電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、前記補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率、及び前記補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項１７に記載のコージェネレーションシステムでは、前記省エネ度しきい値演算設定手段は、回収熱を温水として前記貯湯装置に貯える場合に、更に、前記貯湯装置に貯えられる貯湯時間に基づく放熱ロスを加えて省エネ度を演算することを特徴とする。
また、本発明の請求項１８に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、更に、前記省エネ度しきい値を修正するためのしきい値修正手段を含み、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記しきい値修正手段は、設定された省エネ度しきい値が小さくなるように修正し、これによって、前記熱電併給装置の運転時間が長くなることを特徴とする。

更に、本発明の請求項１９に記載のコージェネレーションシステムでは、前記しきい値修正手段は、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第２所定値より下がると、設定された省エネ度しきい値が大きくなるように修正し、これによって、前記熱電併給装置の運転時間が短くなることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムによれば、過去負荷データに基づいて運転日の予測負荷データが演算され、この予測負荷データを用いて熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値が演算され、この予測負荷データに基づく必要エネルギー及びエネルギー換算値に基づいて省エネルギーの度合いを示す予測省エネ度が演算され、かかる予測省エネ度に基づいて熱電併給装置の運転制御の基準となる省エネ度しきい値が設定される。また、現時点の負荷データに基づいて現負荷データが演算され、この現負荷データ及び給湯負荷に関する予測給湯負荷データを用いて熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値が演算され、この現負荷データ及び予測給湯負荷データに基づく必要エネルギー及びエネルギー換算値に基づいて省エネルギーの度合いを示す現省エネ度が演算される。そして、現省エネ度が省エネ度しきい値以上になると、現省エネ度の運転状態でもって熱電併給装置が運転制御されるので、その運転制御は過去の運転状況及び運転当日の運転状況を考慮した省エネルギー運転となり、かくして、熱電併給装置を効率よく運転制御することができる。尚、熱電併給装置とは、内燃機関と発電機の組合せ、外燃機関と発電機の組合せ、燃料電池などである。
また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムによれば、過去負荷データに基づいて運転日の予測電力負荷データ、予測暖房負荷データ及び予測給湯負荷データが演算され、予測電力負荷データに基づいて演算される予測有効発電出力、予測暖房熱負荷データに基づいて演算される予測暖房熱出力及び予測給湯熱負荷データに基づいて演算される予測有効貯湯熱出力を用いて上述したようにして予測省エネ度が演算され、かかる予測省エネ度に基づいて予測省エネ度しきい値が設定され、また現時点の電力負荷データに基づいて演算される現有効発電出力、現時点の暖房熱負荷データに基づいて演算される暖房熱出力及び給湯負荷に関する予測有効貯湯熱出力を用いて上述したようにして現省エネ度が演算されるので、電力負荷、暖房負荷及び給湯負荷を考慮して熱電併給装置を省エネ運転することができる。

また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムによれば、過去負荷データに基づいて運転日の予測負荷データが演算され、この予測負荷データを利用して単位運転時間毎の予測省エネ度が演算される。そして、制御手段はこの予測省エネ度と運転日の現省エネ度を用いて熱電併給装置を運転制御するので、その運転制御は過去の運転状況による省エネ度と運転当日の運転状況による現省エネ度を考慮したものとなり、かくして、熱電併給装置を省エネ度を考慮して効率よく運転制御することができる。熱電併給装置から商用系統への逆潮流が許容される場合、熱負荷のみを考慮すればよく、過去負荷データとして過去熱負荷データが用いられ、この過去熱負荷データに基づいて予測熱負荷データが演算され、この予測熱負荷データを用いて予測省エネ度が演算され、また上述した逆潮流が許容されない場合、電力負荷及び熱負荷が考慮され、過去負荷データとして過去電力負荷データ及び過去熱負荷データが用いられ、過去電力負荷データ及び過去熱負荷データに基づいて予測電力負荷データ及び予測熱負荷データが演算され、これら予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを用いて予測省エネ度が演算される。
また、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の出力は、負荷の大きさにより複数段にステップ状に変動するように構成されており、このような場合、制御手段は、熱電併給装置の複数段の出力の各々について単位運転時間毎の予測省エネ度を演算し、各単位運転時間毎に最も予測省エネ度の高い演算値を単位運転時間の予測省エネ度として設定するので、各単位運転時間における運転は省エネ度を考慮した運転となり、熱電併給装置を省エネで運転することができる。最大出力が例えば１０００Ｗのものであれば、一例として、最大出力の１０００Ｗ、最大出力の例えば７５％出力である７５０Ｗ、最大出力の例えば５０％出力である５００Ｗ、最大出力の例えば２５％出力の２５０Ｗの４段階に変動可能とすることができる。尚、このように発電電力が変動する場合、予測省エネ度（現省エネ度を含む）を演算する際に、熱電併給装置にて発生した電力、その時の発電効率が更に追加的に用いられ、例えば回収熱を給湯熱負荷に用いる場合、熱電併給装置にて発生した電力、その時の発電効率、熱電併給装置にて発電した電力を消費する消費電力、熱電併給装置で発生する熱、電気加熱ヒータによる発生熱、及び補助加熱燃焼バーナの給湯効率が用いられる。

また、本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の出力は、負荷の大きさにより複数段にステップ状に変動するように構成されており、このような場合、制御手段は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎について、複数段の出力の各々について予測省エネ度を演算し、演算した予測省エネ度のうち運転スケジュール時間を通して最も省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の予測省エネ度として選定する。次に、この制御手段は、選定された単位運転時間のその出力状態を除く残りの単位運転時間の出力の各々について予測省エネ度を再演算し、この再演算した予測省エネ度のうち運転スケジュール時間を通して最も省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の予測省エネ度として選定し、このように運転スケジュール時間を通して予測省エネ度を選定するので、選定された予測省エネ度による運転は一層省エネ度が達成された運転となる。
また、本発明の請求項６に記載のコージェネレーションシステムによれば、省エネ度しきい値演算設定手段は、複数段の出力の各々について単位運転時間毎の予測省エネ度を演算し、この単位運転時間毎の予測省エネ度に基づいて省エネ度しきい値を設定するので、設定される省エネ度しきい値は省エネ度を考慮したものとなる。また、現省エネ度演算手段は、複数段の出力の各々について現省エネ度を演算し、演算された現省エネ度のうち最も現省エネ度が大きい演算値を現運転省エネ度とし、現運転省エネ度が省エネ度しきい値以上になると、熱電併給装置が現運転省エネ度の運転条件で運転制御されるので、その運転制御においては充分な省エネが達成され、熱電併給給装置を効率よく運転することができる。

また、本発明の請求項７に記載のコージェネレーションシステムによれば、省エネ度しきい値演算設定手段は予測負荷データを利用して省エネ度しきい値を設定し、現省エネ度演算手段は熱電併給装置の複数段の出力の各々について現省エネ度を演算する。そして、作動制御手段は、現省エネ度が省エネ度しきい値以上であるかを判定し、省エネ度しきい値以上である場合、この省エネ度しきい値以上の現省エネ度の運転条件であって、出力状態が最も大きい運転条件を選定し、この運転条件でもって熱電併給装置を運転する。従って、熱電併給装置の省エネ運転が達成されるととともに、お湯の発生が多くなり、給湯時のお湯不足の発生を一層少なくすることができる。
また、本発明の請求項８に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の出力は、負荷の大きさにより最小出力から最大出力までの間を無段階に変動するように構成されており、このような場合、制御手段は、熱電併給装置の最小出力と最大出力との間において、単位運転時間の予測省エネ度を演算し、各単位運転時間毎に最も予測省エネ度の高い演算値を単位運転時間の予測省エネ度として設定するので、出力が無段階に変動する場合においても、各単位運転時間における運転は省エネ度を考慮した運転となり、熱電併給装置を省エネで運転することができる。尚、最小出力は零（ゼロ）を含んでもよく、この場合、その出力は、例えば、最小出力の０Ｗから最大出力の１０００Ｗまで無段階に変動するようになり、最小出力は零を含まなくてもよく、この場合、その出力は、例えば、最小出力の２５０Ｗから１０００Ｗまで無段階に変動するようになる。尚、この場合、電気加熱ヒータは補助的に設けられ、予測省エネ度（現省エネ度を含む）を演算する際に、熱電併給装置にて発生した電力、その時の発電効率が更に追加的に用いられ、例えば回収熱を給湯熱負荷に用いる場合、熱電併給装置にて発生した電力、その時の発電効率、熱電併給装置にて発生した電力を消費する消費電力、熱電併給装置で発生する熱、及び補助加熱燃焼バーナの給湯効率が用いられる（電気加熱ヒータを補助的に用いる場合、これらに加えて電気加熱ヒータによる発熱量が用いられる）。

また、本発明の請求項９に記載のコージェネレーションシステムによれば、省エネ度しきい値演算設定手段は、最小出力から最大出力までの間について単位運転時間毎の予測省エネ度を演算し、この単位運転時間毎の予測省エネ度に基づいて省エネ度しきい値を設定するので、設定される省エネ度しきい値は充分に省エネ度を考慮したものとなる。また、現省エネ度演算手段は、最小出力から最大出力までの間について現省エネ度を演算し、最も現省エネ度が大きい演算値を現運転省エネ度とし、現運転省エネ度が省エネ度しきい値以上になると、熱電併給装置が現運転省エネ度の運転条件で運転制御されるので、その運転制御においては充分な省エネが達成される。
また、本発明の請求項１０に記載のコージェネレーションシステムによれば、制御手段は、熱電併給装置を起動させる基準となるしきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段を備え、この省エネ度しきい値演算設定手段は、予測負荷データを利用して運転時間毎の予測省エネ度を演算し、演算した予測省エネ度に基づいて省エネ度しきい値を設定する。また、この制御手段は、現時点の省エネ度を演算するための現省エネ度演算手段を備え、現省エネ度演算手段は、コージェネレーションシステムの現負荷データ及び過去負荷データに基づいて現省エネ度を演算する。そして、熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段は、省エネ度しきい値と現省エネ度とを比較し、現省エネ度が省エネ度しきい値以上になると熱電併給装置を起動する。このようにして熱電併給装置が起動されるので、その運転中は充分な省エネ度が達成され、運転中のエネルギーの利用効率を高めることができる。また、省エネ度しきい値は予測負荷を考慮して設定されるので、給湯時にお湯がなくなるなどのことが少なく、コージェネレーションシステムを効率良く運転することができる。また、省エネ度しきい値を基準に熱電併給装置を運転すればよく、比較的簡単な制御でもって運転制御することができる。

また、本発明の請求項１１に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置から商業電力供給ラインへの発電電力の逆潮流が許容されないように構成され、熱電併給装置の余剰電力は商業系統に流れることはない。このようなシステムでは、予測電力負荷演算手段は運転スケジュール時間における予測電力負荷データを演算し、予測熱負荷演算手段は運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算し、予測省エネ度演算手段はこれら予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを利用して予測省エネ度を演算するので、演算された予測省エネ度は予測電力負荷及び予測熱負荷を考慮したものとなる。そして、しきい値設定手段がかく演算された予測省エネ度に基づいて省エネ度しきい値を設定するので、省エネ度しきい値を用いて熱電併給装置を上述するように作動制御することによって、給湯時にお湯の不足が生じないように熱電併給装置を効率良く運転することができる。
また、本発明の請求項１２に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置から商業電力供給ラインへの発電電力の逆潮流が許容されるように構成され、熱電併給装置の余剰電力は商業系統に逆潮流される。このようなシステムでは、予測熱負荷演算手段は運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算し、予測省エネ度演算手段は予測熱負荷データを利用して予測省エネ度を演算するので、演算された予測省エネ度は予測熱負荷を考慮したものとなる。そして、しきい値設定手段がかく演算された予測省エネ度に基づいて省エネ度しきい値を設定するので、省エネ度しきい値を用いて熱電併給装置を上述するように作動制御することによって、給湯時にお湯の不足が生じないように熱電併給装置を効率よく運転することができる。

また、本発明の請求項１３に記載のコージェネレーションシステムによれば、省エネ度しきい値演算設定手段の予測必要貯湯熱量演算手段は運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算し、その予測貯湯熱量演算手段は、運転スケジュール時間における各単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算し、しきい値設定手段は、予測省エネ度の大きい順に選定した単位運転時間の予測貯湯熱量を積算し、その積算値が予測必要貯湯熱量となるときの予測省エネ度を省エネ度しきい値として設定するので、熱電併給装置は省エネ度が大きいときに運転されるようになり、従って、比較的簡単に熱電併給装置を効率良く運転制御することができる。また、予測貯湯熱量の積算値が予測必要貯湯熱量となるようにしているので、省エネ度しきい値を用いた運転制御では、給湯時のお湯の不足が生じることがほとんどなく、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
また、本発明の請求項１４に記載のコージェネレーションシステムによれば、省エネ度しきい値演算設定手段の予測必要貯湯熱量演算手段は運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算し、その予測貯湯熱量演算手段は、運転スケジュール時間における各単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算し、予測省エネ度選定手段は、運転スケジュール時間を通して最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度と選定する。そして、再演算判定手段は選定した単位運転時間の予測貯湯熱量を積算してその積算値が予測必要貯湯熱量に達するまで予測省エネ度の再演算を行う。そして、再演算においては、選定された単位運転時間を除く残りの単位運転時間について予測省エネ度の演算が行われ、予測省エネ度選定手段は、再び、残りの単位運転時間について最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度として選定する。このように予測省エネ度を選定した後、残りの単位運転時間について再演算するので、熱電併給装置の省エネ運転をより達成することができ、また給湯時のお湯の不足の発生をほとんどなくすことができる。

また、本発明の請求項１５に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の冷却水循環流路と貯湯装置の温水循環流路との間に熱交換器が設けられ、熱電併給装置にて発生した熱は、冷却水循環流路の冷却水及び温水循環流路の温水を介して貯湯タンクに温水として貯えられる。また、冷却水循環流路、温水循環流路又は貯湯タンクには電気加熱ヒータが配設され、熱電併給装置にて発生した電力の余剰電力が電気加熱ヒータに送給され、この電気加熱ヒータによって冷却水又は温水が加熱され、余剰電力の回収が行われる。更に、温水循環流路には補助加熱燃焼バーナが設けられ、補助加熱燃焼バーナによる燃焼熱でもって温水循環流路の温水が加熱され、熱電併給装置により発生する熱が不足するときなどにおいて、補助加熱燃焼バーナにより発生熱量を大きくすることができる。
また、本発明の請求項１６に記載のコージェネレーションシステムによれば、回収熱を給湯熱負荷に用いる場合には、消費電力、熱電併給装置の発生熱、電気加熱ヒータの発生熱及び補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率を用いて予測省エネ度を演算し、回収熱を暖房熱負荷に用いる場合には、消費電力、熱電併給装置の発生熱、電気加熱ヒータの発生熱及び補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて予測省エネ度を演算し、また回収熱を給湯熱負荷及び暖房熱負荷に用いる場合には、消費電力、熱電併給装置の発生熱、電気加熱ヒータの発生熱、補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率及び補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて予測省エネ度を演算するので、コージェネレーションシステムの運転状態に応じた予測省エネ度を演算して算出することができ、熱電併給装置をより効率的に運転することができる。

また、本発明の請求項１７に記載のコージェネレーションシステムでは、温水として貯湯装置に貯える場合、貯湯装置での貯湯時間に基づく放熱ロスを考慮して予測省エネ度が演算されるので、貯湯装置での貯湯熱量が実際のシステムにより沿ったものとなり、予測省エネ度をより正確に演算し、システムを一層効率良く運転することができる。
また、本発明の請求項１８に記載のコージェネレーションシステムによれば、制御手段はしきい値修正手段を含み、発電機負荷率が第１所定値（例えば、７５〜８０％）を超えると、しきい値修正手段は、設定した省エネ度しきい値が小さくなるように修正する。発電機負荷率とは、熱電併給装置の定格発電電力に対する電力負荷（電気機器）での消費電力の比率をいい、発電出力が一定である場合には、発電電力（定格発電電力）に対する電力負荷での消費電力の比率となる。このように省エネ度しきい値を小さくすると、作動制御手段による熱電併給装置の運転が行われ易くなり、かくして、所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置の運転時間を多くすることができる。

また、本発明の請求項１９に記載のコージェネレーションシステムによれば、発電機負荷率が第２所定値（例えば、７５〜８０％）より下がると、しきい値修正手段は、設定した省エネ度しきい値が大きくなるように修正する。このように省エネ度しきい値を大きくすると、作動制御手段による熱電併給装置の運転が行われ難くなり、かくして、発電機負荷率の低い状態での熱電併給装置の運転時間が抑えられ、システム全体の稼働効率を高めることができる。この第２所定値は上記第１所定値と同じ値でもよいが、上記第１所定値より小さい値でもよい。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うコージェネレーションシステムの一実施形態について説明する。
第１の実施形態
まず、図１〜図７を参照して、第１の実施形態のコージェネレーションシステムについて説明する。図１は、一実施形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す簡略システムブロック図であり、図２は、図１のコージェネレーションシステムの制御系の一部を簡略的に示すブロック図であり、図３は、図２の制御系における制御手段を簡略的に示すブロック図であり、図４は、省エネ度しきい値演算設定手段による予測省エネ度の演算を説明するための簡略説明図であり、図５は、省エネ度しきい値演算設定手段による省エネ度しきい値の設定を説明するための簡略説明図であり、図６は、図１のコージェネレーションシステムの運転制御の一部を示すフローチャートであり、図７は、図６のフローチャートにおける省エネ度しきい値の設定の流れを具体的に示すフローチャートである。

図１において、図示のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを発生する熱電併給装置２と、熱電併給装置２にて発生した熱を回収して温水として貯える貯湯装置４とを備えている。図示の熱電併給装置２は、内燃機関、例えばガスエンジン６と、エンジン６により駆動される発電装置８との組合せから構成され、エンジン６にて発生する排熱が貯湯装置４に温水として貯えられる。この熱電併給装置２は、エンジン６及び発電装置８の組合せに代えて、例えば外燃機関と発電装置の組合せ、燃料電池などでもよい。
発電装置８の出力側には系統連系用のインバータ１０が設けられ、このインバータ１０は、発電装置８の出力電力を商業系統１２から供給される電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。商用系統１２は、例えば単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン１４を介して電力負荷１６、例えばテレビ、冷蔵庫、洗濯機などの各種電気機器に電気的に接続される。インバータ１０は、コージェネ用供給ライン１８を介して電力供給ライン１４に電気的に接続され、発電装置８からの発電電力がインバータ１０及びコージェネ用供給ライン１８を介して電力負荷１６に供給される。

電力供給ライン１４には電力負荷計測手段２０が設けられ、この電力負荷計測手段２０は、商用系統１２からの買電力と、図示しない発電電力を計測する手段及び電気加熱ヒータ５２（後述する）での消費電力を計測する手段において各々計算された各電力とから電力負荷１６の負荷電力を計測する。この電力負荷計測手段２０は、また、電力供給ライン１４を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かを検知し、この実施形態では、逆潮流が生じないように、発電装置８からインバータ１０を介して電力供給ライン１４に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、後述するように回収熱として貯湯装置４に貯えられる。
図示の貯湯装置４は、温水を貯える貯湯タンク２２と、貯湯タンク２２の温水を循環する温水循環流路２４とを含んでいる。貯湯タンク２２の底部と温水循環流路２４とは温水流出流路２６を介して接続され、また貯湯タンク２２の上部と温水循環流路２４とは温水流入流路２８を介して接続され、この温水流入流路２８に第１開閉弁３０が配設されている。また、温水循環流路２４の所定部位には第２開閉弁３２が配設されているとともに、温水を循環させるための温水循環ポンプ３４が配設されている。このように構成されているので、第１開閉弁３０が開状態で、第２開閉弁３２が閉状態のときには、貯湯タンク２２の温水は温水流出流路２６、温水循環流路２４及び温水流入流路２８を通して循環される。また、第１開閉弁３０が閉状態で、第２開閉弁３２が開状態のときには、貯湯タンク２２の温水は温水流出流路２６を流れ、温水循環流路２４を通して循環される。

貯湯タンク２２には、水（例えば水道水）を供給するための水供給流路３６が設けられ、この水供給流路３６の一端側が貯湯タンク２２の底部に接続され、その他端側が水道管の如き水供給源（図示せず）に接続されている。
貯湯タンク２２には、更に、温水を出湯するための温水出湯流路４０が接続され、この温水出湯流路４０の一端側が貯湯タンク２２の上部に接続され、その他端側に、１又は２個以上のカラン（図示せず）が接続されており、カランを開栓すると、貯湯タンク２２内の温水が温水出湯流路４０を通して出湯する。

この実施形態では、温水循環流路２４に補助加熱燃焼バーナ４２が設けられている。都市ガスの如き燃料用ガス又は重油の如き燃焼用油が供給されて補助加熱燃焼バーナにて燃焼され、この燃焼熱により温水循環流路２４を流れる温水が加熱される。
また、熱電併給装置２は、エンジン６からの冷却水を循環する冷却水循環流路４６を含み、この冷却水循環流路４６に冷却水循環ポンプ４８が配設され、冷却水循環ポンプ４８の作用にって、冷却水が冷却水循環流路４６を通して循環される。この冷却水循環流路４６と温水循環流路２４との間には熱交換器５０が配設され、この熱交換器５０は、冷却水循環流路４６を流れる冷却水と温水循環流路２４を流れる温水との間で熱交換を行い、エンジン６の排熱が冷却水循環流路４６を流れる冷却水及び温水循環流路２４を流れる温水を介して貯湯タンク２２に温水として貯えられる。

この実施形態では、発電装置８の発電電力の余剰電力を熱でもって回収するための電気加熱ヒータ５２が設けられている。電気加熱ヒータ５２は複数個の電気ヒータ５４から構成され、これら電気ヒータ５４が冷却水循環流路４６に配設され、各電気ヒータ５４が作動スイッチ５６を介して発電装置８の出力側に接続されている。複数個の作動スイッチ５６（作動スイッチ手段５７を構成する）は、余剰電力に応じてその開閉状態が切り換えられ、余剰電力が大きい（又は小さい）ときには、電気ヒータ５４の消費電力が大きく（又は小さく）なるように作動制御される。この電気加熱ヒータ５２は、冷却水循環流路４６に代えて、貯湯装置４の貯湯タンク２２又は温水循環流路２４に配設するようにしてもよい。
貯湯装置４の温水循環流路２４には、温水循環流路２４を通して流れる温水を暖房に用いるための暖房装置５８が熱交換器６４を介して接続される。暖房装置５８は、例えば床暖房装置、浴室暖房乾燥機などであり、暖房装置５８の暖房循環流路６２と温水循環流路２４との間に暖房用熱交換器６４が設けられ、暖房用熱交換器６４は温水循環流路２４を流れる温水と暖房循環流路６２を流れる温水との間で熱交換を行い、温水循環流路２４を流れる温水の熱を利用して暖房装置５８が加熱される。

上述したコージェネレーションシステムは、制御手段７０によって作動制御される。図２及び図３をも参照して、制御手段７０は、例えばマイクロコンピュータから構成され、作動制御手段７２、省エネ度しきい値演算設定手段７４、現省エネ度演算手段７６、タイマ手段７８、第１メモリ８０及び第２メモリ８２を備えている。作動制御手段７２は、インバータ１０を制御するとともに、作動スイッチ手段５７を切り換え制御し、また後述するようにしてエンジン６、冷却水循環ポンプ４８などを作動制御する。この作動制御手段７２は、作動信号を生成する作動信号生成手段８４と、省エネ度しきい値と現省エネ度とを比較する省エネ度比較手段８６と、エンジン６の運転停止を強制的に禁止するための運転停止禁止手段８８とを含んでいる。作動信号生成手段８４は、後述するように現省エネ度が省エネ度しきい値以上になると作動信号を生成し、この作動信号に基づいてエンジン６が起動される。また、運転停止禁止手段８８は、エンジン６が起動すると所定時間、例えば１時間以上運転されるように、起動後所定時間内の停止を強制的に禁止するための手段であり、起動後短時間内での運転停止を禁止することによって、エンジン２が頻繁に起動、起動停止することを回避し、これによって、エンジン６などの寿命を延ばすことができるとともに、コージェネレーションシステムの運転を安定させることができる。
また、省エネ度しきい値演算設定手段７４は、エンジン６を起動する際の基準となる省エネ度しきい値を設定する。この実施形態においては、省エネ度しきい値演算設定手段７４は、予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２を備え、この予測熱負荷演算手段９２は予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６を含んでいる。予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷１６の使用による消費電力を用いて将来の予測電力負荷データを演算する。熱電併給装置２の熱は暖房と給湯に用いられることに関連し、熱負荷として暖房熱負荷と給湯熱負荷が予測され、予測暖房熱負荷演算手段９４は、暖房装置５８（例えば、床暖房装置、浴室暖房乾燥機）の使用による過去の熱負荷データを用いて将来の予測暖房熱負荷データを演算し、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去のお湯使用での給湯による給湯熱負荷データを用いて将来の予測給湯熱負荷データを演算する。

図４に示すように、予測電力負荷演算手段９０、予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６は、現時点から将来にわたっての所定の運転スケジュール時間の予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データを演算し、それらの負荷データの予測は、この運転スケジュール時間の単位運転時間毎に行われる。この実施形態では、運転スケジュール時間を２４時間に、また単位運転時間を１時間に設定し、現時点から２４時間先までの電力負荷、暖房熱負荷及び給湯熱負荷を予測し、これら負荷の予測を１時間毎に行っているが、運転スケール時間を例えば１６時間などに、また単位運転時間を例えば０．５時間、０．２５時間などに設定するようにしてもよい。
省エネ度しきい値演算設定手段７４は、また、有効発電出力演算手段９８、運転状態判別手段１００、熱出力演算手段１０２、有効貯湯熱量演算手段１０４及び予測省エネ度演算手段１０６を備えている。有効発電出力演算手段９８は、コージェネレーションシステムの有効発電出力を演算する。このコージェネレーションシステムの有効発電出力Ｅ１は、
Ｅ１＝電力負荷１６での消費電力＝熱電併給装置２の発電電力−（電気加熱ヒータ５２ の消費電力＋各種補機の消費電力） ・・・（１）
であり、有効発電出力演算手段９８はこの式（１）利用して演算する。各種補機とは、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、機械であり、冷却水循環ポンプ４８、温水循環ポンプ３４などがこれに該当する。例えば、熱電併給装置２の発電電力が１０００Ｗで、電気加熱ヒータ５２の消費電力が３００Ｗで、各種補機の消費電力が１００Ｗであるときには、有効発電出力は６００Ｗとなり、この有効発電出力が電力負荷１６で消費されることになる。

運転状態判別手段１００は、コージェネレーションシステムの運転状態を判別する。コージェネレーションシステムにおける熱負荷の用途形態は、回収熱を貯湯単独に用いる形態、回収熱を暖房単独に用いる形態及び回収熱を貯湯及び暖房に用いる形態の３つの形態があり、運転状態判別手段１００は、システムの運転状態がいずれの運転状態であるかを判別する。
また、熱出力演算手段１０２は、コージェネレーションシステムの暖房熱出力Ｅ２を演算する。このコージェネレーションシステムの暖房熱出力Ｅ２は、
Ｅ２＝暖房装置での消費熱量 ・・・（２）
であり、複数種の暖房装置（例えば、床暖房装置、浴室暖房乾燥機）を使用するときには、これら暖房装置で消費される熱量の和となる。この熱出力については、各暖房装置で消費される熱量がある程度予測可能であることから、例えば床暖房装置５８を使用したときには１５００ｋｃａｌとすることができ、このように一律的にすることにより、後述する省エネ度の演算を正確さを維持しながら簡略化を図ることができる。

また、有効貯湯熱量演算手段１０４は、貯湯タンク２２に温水として貯えられる有効貯湯熱量、換言するとコージェネレーションシステムの有効貯湯熱出力Ｅ３を演算する。このコージェネレーションシステムの有効貯湯熱出力Ｅ３は、
Ｅ３＝（熱電併給装置２の排熱＋電気加熱ヒータ５２の回収熱Ｈ−暖房熱出力Ｅ２）
−放熱ロス ・・・（３）
であり、ここで、電気加熱ヒータ５２の回収熱Ｈは、
Ｈ＝電気加熱ヒータ５２の消費電力×ヒータの熱効率 ・・・（４）
である。尚、電気加熱ヒータ５２の消費電力は、上記（１）式から算出できる。

例えば、熱電併給装置２の排熱が２５００ｋｃａｌで、電気加熱ヒータ５２の回収熱が３００ｋｃａｌで、暖房熱出力が１５００ｋｃａｌで、放熱ロスが２００ｋｃａｌであるときには、有効貯湯熱出力Ｅ３は１１００ｋｃａｌとなり、５００ｋｃａｌの熱量が温水として貯湯タンク２２に貯えられることになる。一般に、お湯は長時間放置すると放熱により温度が低下するので、このように放熱ロスを考慮するのが望ましく、この放熱ロスは貯湯時間が長く（又は短く）なるほど大きく（又は小さく）なるが、後述する予測省エネ度の演算の簡略化を図るために、放熱ロスを省略するようにしてもよい。
予測省エネ度演算手段１０６は、次のようにして予測省エネ度を演算する。有効電力出力演算手段９８、熱出力演算手段１０２及び有効貯湯熱量演算手段１０４は、それぞれ、運転スケジュール時間の単位運転時間毎に、予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データなどを用いて予測の有効発電出力Ｅ１、予測の暖房熱出力Ｅ２及び予測の有効貯湯熱出力Ｅ３を演算し、予測省エネ度演算手段１０６は、この単位運転時間毎に、予測の有効発電出力Ｅ１、予測の暖房熱出力Ｅ２及び予測の有効貯湯熱出力Ｅ３を用いて、熱電併給装置２を稼働させた場合の、補助加熱燃焼バーナ４２を稼働させた場合に対する予測省エネ度Ｐを演算する。即ち、このときのコージェネレーションシステムの予測省エネ度Ｐ（％）は、
Ｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
・・・（５）
ここで、ＥＫ１，ＥＫ２，ＥＫ３，は、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を変数とする関数であり、
ＥＫ１＝有効発電出力Ｅ１の発電所一次エネルギー換算値
＝ｆ１（有効発電出力Ｅ１，発電所で発電するために必要なエネルギー）
ＥＫ２＝暖房熱出力Ｅ２の従来給湯器でのエネルギー換算値
＝ｆ２（暖房熱出力Ｅ２，補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（暖房時））
ＥＫ３＝有効貯湯熱出力Ｅ３の従来給湯器でのエネルギー換算値
＝ｆ３（有効貯湯熱出力Ｅ３，補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（給湯
時））
熱電併給装置２の必要エネルギー：４７６３ｋｃａｌ
（１時間稼動に必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ３とする）
電力会社の発電所で単位電力を発電するのに必要なエネルギー
補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（暖房時）：０．８
補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（給湯時）：０．９
で表される。

予測省エネ度演算手段１０６は、上記式（５）を用いて予測省エネ度を演算するので、各運転状態における予測省エネ度は、次のようになる。貯湯単独における予測省エネ度Ｐ（％）は、
Ｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、暖房単独の運転状態におけるう予測省エネ度Ｐ（％）は、
Ｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、また貯湯及び暖房の運転状態における予測省エネ度Ｐ（％）は、
Ｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、これらの適用式を用いることによって、熱電併給装置２を稼働させた場合の、補助加熱燃焼バーナ４２を稼働させた場合に対する予測省エネ度Ｐを演算することができる。

省エネ度しきい値演算設定手段７４は、更に、貯湯熱量演算手段１０８、予測必要貯湯熱量演算手段１１０及びしきい値設定手段１１２を備えている。貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンク２２に貯えられた温水の貯湯熱量を演算し、例えば温水の量とその温度に基づいて現時点の貯湯熱量を演算する。また、予測必要貯湯熱量演算手段１１０は、予測給湯熱負荷演算手段９６により演算された予測給湯熱負荷データから現時点の貯湯熱負荷データを減算して予想必要貯湯熱量を演算し、この予想必要貯湯熱量は、予測省エネ度を設定する際に利用される。また、しきい値設定手段１１２は、後述する如くして省エネ度しきい値を設定する。
更に、制御手段７０の現省エネ度演算手段７６は、省エネ度しきい値演算設定手段７４と同様にして現時点の運転状態における現省エネ度を演算する。この現省エネ度の演算は、現時点の電力負荷１６における負荷データ、現時点の暖房装置（床暖房装置、浴室暖房乾燥機など）における暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（５）を用いて現省エネ度を演算する。この現省エネ度の演算に際し、現時点の電力負荷データ及び暖房熱負荷データは刻々と変化する故に、例えば、現時点から５〜２０分前までの間の電力負荷データ及び暖房熱負荷データを平均したものを現電力負荷データ及び現暖房熱負荷データとして用いるようにするのが好ましい。

この実施形態では、制御手段７０の第１メモリ８０には、予測電力負荷データ、予測熱負荷データ（予測暖房熱負荷データ、予測給湯熱負荷データ）、各種暖房装置の予測運転状態、予測給湯熱負荷データ、予測貯湯熱量、予測省エネ度、省エネ度しきい値、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データなどが記憶される。また、その第２メモリ８２には、運転スケジュール時間（２４時間）、単位運転時間、現時点の電力負荷データ及び暖房熱負荷データを平均化する時間、予測省エネ度を演算するための各種適用式などが記憶されている。また、タイマ手段７８は計時し、計時した時刻がコージェネレーションシステムの制御に用いられる。
次に、図１、図３及び図４〜図７を参照して、上述したコージェネレーションシステムの制御について説明する。まず、省エネ度しきい値演算設定手段７４による省エネ度しきい値の設定が行われる（ステップＳ１）。この省エネ度しきい値の設定は、図７に示すフローチャートに沿って行われる。即ち、予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷１６の負荷データに基づいて、運転スケジュール時間（例えば、現時点から先の２４時間）の単位運転時間（例えば１時間）毎の予測電力負荷データを演算し（ステップＳ１−１）、予測暖房熱負荷演算手段９４は、過去の暖房装置（床暖房装置、浴室暖房乾燥機など）の熱負荷データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測暖房熱負荷データを演算し（ステップＳ１−２）、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去の給湯データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測給湯熱負荷データを演算する（ステップＳ１−３）。予測電力負荷演算手段９０による予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷演算手段９４による予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷演算手段９６による予測給湯熱負荷データは、例えば図４に示すようになる。尚、予測暖房熱負荷演算手段９４による予測暖房熱負荷データの演算は、各種暖房装置の運転状態を予測し、暖房装置の運転状態を利用して予測暖房熱負荷データを演算するようにしてもよい。

このようにして運転スケジュール時間の各単位運転時間における予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯負荷データを演算すると、運転スケジュール時間の各単位運転時間について予測貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１−４）。有効貯湯熱量演算手段１０４は、演算した予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（３）を用いて各単位運転時間における有効貯湯熱量、即ち予測貯湯熱量を演算し、この実施形態においては、貯湯した際の放熱ロスを考慮して算出される。
次いで、予測に基づく省エネ度の演算が行われる（ステップＳ１−５）。予測省エネ度演算手段１０６は、上記（５）式を用い、各運転状態に応じた上記適用式を利用して予測省エネ度を演算する。このようにして演算される予測貯湯熱量及び予測省エネ度は、図５に示すようになる。

その後、しきい値設定手段１１２は、次のようにして省エネ度しきい値を設定する。予測必要貯湯熱量演算手段１１０は、必要とする貯湯熱量、（この実施形態では、例えば、１２時間後に８５００ｋｃａｌの給湯熱負荷が必要となる）と現時点の貯湯熱量（例えば、２０００ｋｃａｌとする）から、例えば１２時間の間に必要な必要貯湯熱量（例えば、６５００ｋｃａｌ）を演算し、しきい値設定手段１１２は、予測省エネ度演算手段１０６により演算された単位運転時間の予測省エネ度の大きい順に、その単位運転時間における予測貯湯熱量を積算し、その積算値が必要貯湯熱量に達するまで行う（ステップＳ１−６）。そして、単位運転時間の予測貯湯熱量の積算値が必要貯湯熱量に達すると、しきい値設定手段１１２は、この達した時点の予測省エネ度を省エネ度しきい値として設定し（ステップＳ１−７）、この省エネ度しきい値を用いて、コージェネレーションシステムの作動制御が以下のように行われる。
例えば、この実施形態では、図５に示すように、第１番目に大きい予測省エネ度の単位運転時間（ｔ７−ｔ８）にて１０００ｋｃａｌの貯湯熱量が貯えられ、第２番目（又は第３番目、第４番目、第５番目）に大きい予測省エネ度の単位運転時間（ｔ６−ｔ７）〔又は（ｔ５−ｔ６）、（ｔ９−ｔ１０）、（ｔ１０−ｔ１１）〕にて０ｋｃａｌ（又は２５００ｋｃａｌ、１０００ｋｃａｌ、１０００ｋｃａｌ）の貯湯熱量が貯えられ、更に第６番目に大きい予測省エネ度の単位運転時間（ｔ８−ｔ９）において１０００ｋｃａｌの貯湯熱量が貯えられ、この段階で貯湯熱量の積算値が必要貯湯熱量と等しくなるので、この段階での予測省エネ度、即ち単位運転時間（ｔ８−ｔ９）の予測省エネ度「１０６」が省エネ度しきい値として設定される。

図６に戻って、このようにして省エネ度しきい値の設定が行われると、次に、現在の省エネ度の演算が行われる（ステップＳ２）。この現省エネ度の演算は現省エネ度演算手段７６により行われ、上述したように、現時点における電力負荷１６の負荷データ、現時点における暖房装置の暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷演算手段９６により演算された予測給湯熱負荷データを用い、予測省エネ度演算手段１０６による予測省エネ度の演算と同様にして行われる。
そして、作動制御手段７２の省エネ度比較手段８６は現省エネ度と設定された省エネ度しきい値とを比較し、現省エネ度がこのしきい値より小さいと、ステップＳ３からステップＳ４に進み、エンジン６を起動してコージェネレーションシステムを稼動させても満足な省エネが達成されないとし、エンジン６の運転停止状態が維持される。

一方、現省エネ度がこのしきい値以上になると、ステップＳ３からステップＳ５に移り、作動制御手段７２の作動信号生成手段８４が作動信号を生成し、この作動信号に基づいてエンジン６が起動され、その運転が開始され、コージェネレーションシステムが稼動される。そして、運転中においては、現省エネ度演算手段７６による現省エネ度の演算が行われ（ステップＳ６）、省エネ度比較手段８６は演算された現省エネ度と省エネ度しきい値とを比較し、この現省エネ度が省エネ度しきい値より小さくなるまでエンジン６の運転が行われ、ステップＳ６及びステップＳ７が繰り返し遂行される。
そして、現省エネ度が省エネ度しきい値より小さくなると、ステップＳ８に進み、エンジン６の運転開始から所定時間（例えば１時間）経過しているか否かが判断され、所定時間経過していると、ステップＳ８からステップＳ９に進み、エンジン６の運転停止が行われ、このように運転制御することによって、省エネ度の小さい範囲においてはエンジン６は運転されず、コージェネレーションシステムの省エネ運転が達成される。尚、運転開始から所定時間経過していないときには、ステップＳ８からステップＳ６に戻り、エンジン６の運転が継続され、このようにエンジン６の運転停止を強制的に禁止することによって、エンジン６が頻繁に起動、起動停止されることを回避することができる。

省エネ度しきい値設定の他の様式
上述した実施形態では、予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて予測省エネ度を演算し、演算した予測省エネ度を大きい方から順にピックアップして省エネ度しきい値を設定しているが、このような様式に代えて、次のようにすることもできる。図８は、制御手段の第１変形形態を簡略的に示すブロック図であり、図９は、この変形形態における予測省エネ度の再演算を説明するための図であり、図１０は、予測省エネ度の選定を説明するための図であり、図１１は、省エネ度しきい値の設定の流れを説明するためのフローチャートである。尚、以下の形態にいて、図１〜図７に示す実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図８において、この変形形態の制御手段７０Ａは、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ａ及び現省エネ度演算手段７６を備え、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ａは、予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２などに加えて、予測省エネ度選定手段１１５及び再演算判定手段１１７を含んでいる。予測省エネ度選定手段１１５は、運転スケジュール時間の単位運転時間について演算した予測省エネ度から最も予測省エネ度の大きいものを後述するように選定し、再演算判定手段１１７は、予測貯湯熱量の後述する積算値が予測必要貯湯熱量に達するまで予測省エネ度の再演算を行い、この予測必要貯湯熱量に達するとその再演算を終了する。制御手段７０Ａのその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
この変形形態における省エネ度しきい値の設定は、図１１に示すフローチャートに沿って行われる。主として図８及び図１１を参照して、予測電力負荷演算手段９０は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測電力負荷データを演算し（ステップＳ１−１１）、予測暖房熱負荷演算手段９４は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測暖房熱負荷データを演算し（ステップＳ１−１２）、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測給湯熱負荷データを演算する（ステップＳ１−１３）。予測電力負荷演算手段９０による予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷演算手段９４による予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷演算手段９６による予測給湯熱負荷データは、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。そして、運転スケジュール時間の各単位運転時間について予測貯湯熱量の演算が行われ（ステップＳ１−１４）、予測省エネ度演算手段１０６は、上述したと同様にして予測省エネ度の演算を行う（ステップＳ１−１５）。ステップＳ１−１１からステップＳ１−１５までの内容は、第１の実施形態におけるステップＳ１−１からステップＳ１−５までと実質上同一であり、このように演算された予測貯湯熱量及び予測省エネ度は、例えば、図１０（ａ）に示すようになる。

この変形形態では、次に、予測省エネ度選定手段１１５が演算した予測省エネ度のうち最大の演算値のものを選定し（ステップＳ１−１６）、選定した単位運転時間及び予測省エネ度が第１メモリ８０に記憶される。この場合、図１０（ａ）に示すように、単位運転時間（ｔ４−ｔ５）の予測省エネ度「１１５」が選定され、この単位運転時間（ｔ４−ｔ５）が稼働時間として運転スケジュールに登録される（ステップＳ１−１７）（図９（ｄ）参照）。
その後、再演算判定手段１１７は、選定された単位運転時間を稼働すると予測給湯熱負荷をまかなうことができるか否かを判定する（ステップＳ１−１８）。再演算判定手段１１７による判定は、単位運転時間を稼働したして発生する予測貯湯熱量が運転スケジュール時間に必要とする必要貯湯熱量を満たすことができるか否かによって判断され、まかなうことができない場合、ステップＳ１−１８からステップＳ１ー１９に進み、予測省エネ度の再演算が次の通りに行われる。

ステップＳ１−１９においては、予測給湯熱負荷演算手段９６は、選定した単位運転時間（ｔ４−ｔ５）について熱電併給装置２を稼働させたときに発生する予測貯湯熱量（この場合、２４００ｋｃａｌ）を考慮して予測給湯熱負荷を修正演算する。例えば、単位運転時間（ｔ４−ｔ５）の稼働によって、その次の時間帯（ｔ５−ｔ６）の予測給湯熱負荷をまかなうことができると、予測給湯熱負荷の修正演算によって、この時間帯（ｔ５−ｔ６）の予測給湯熱負荷がなくなるようになり、予測給湯熱負荷として単位運転時間（ｔ１３−ｔ１４）及び単位運転時間（ｔ１６−１７）の予測給湯熱負荷が残るようになる（図９（ｄ）参照）。
そして、予測省エネ度演算手段１０６は、ステップＳ１−１１で演算した予測電力負荷、ステップＳ１−１２で演算した予測暖房熱負荷及びステップＳ１−１９で演算修正した予測給湯熱負荷に基づいて上述したと同様にして予測省エネ度を再演算する（ステップＳ１−１５）。このとき、単位運転時間（ｔ４−ｔ５）については稼働するとして運転スケジュールに登録されているので、この単位運転時間（ｔ４−ｔ５）を除いた運転ステップジュール時間の残りの単位運転時間について予測省エネ度の演算が行われ、このように演算された予測貯湯熱量及び予測省エネ度は、例えば、図１０（ｂ）に示すようになる。

その後、上述したと同様に、予測省エネ度選定手段１１５が再演算した予測省エネ度のうち最大の演算値のものを選定し（ステップＳ１−１６）、選定した単位運転時間及び予測省エネ度が記憶される。この場合、図１０（ｂ）に示すように、単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）の予測省エネ度「１１４」が選定され、この単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）が稼働時間として運転スケジュールに追加登録される（ステップＳ１−１７）（図９（ｅ）参照）。そして、再演算判定手段１１７は、再び、選定された単位運転時間を稼働すると予測給湯熱負荷をまかなうことができるか否かを判定し（ステップＳ１−１８）、まかなうことができない場合、ステップＳ１−１８からステップＳ１ー１９に進む。
ステップＳ１−１９に進むと、再び、予測給湯熱負荷演算手段９６は、選定した単位運転時間（ｔ４−ｔ５）及び単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）について熱電併給装置２を稼働させたときに発生する予測貯湯熱量（この場合、単位運転時間（ｔ４−ｔ５）の２４００ｋｃａｌと単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）の２０００ｋｃａｌ）を考慮して予測給湯熱負荷を修正演算する。例えば、新たに選定された単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）の稼働によって、その次の時間帯（ｔ１３−ｔ１４）の予測給湯熱負荷の一部をまかなうことができると、予測給湯熱負荷の修正演算によって、この時間帯（ｔ１３−ｔ１４）の予測給湯熱負荷の一部がなくなるようになり、予測給湯熱負荷として単位運転時間（ｔ１３−ｔ１４）の残りの予測給湯熱負荷及び単位運転時間（ｔ１６−１７）の予測給湯熱負荷が残るようになる（図９（ｅ）参照）。

そして、予測省エネ度演算手段１０６は、ステップＳ１−１１で演算した予測電力負荷、ステップＳ１−１２で演算した予測暖房熱負荷及びステップＳ１−１９で再演算修正した予測給湯熱負荷に基づいて上述したと同様にして予測省エネ度を再演算し（ステップＳ１−１５）（このとき、単位運転時間（ｔ４−ｔ５）及び単位運転時間（ｔ１２−ｔ１３）を除いた運転ステップジュール時間の残りの単位運転時間について演算される）、このように演算された予測貯湯熱量及び予測省エネ度は、例えば、図１０（ｃ）に示すようになり、予測省エネ度選定手段１１５は単位運転時間（ｔ１１−ｔ１２）の予測省エネ度「１１２」を選定するようになり、この単位運転時間（ｔ１１−ｔ１２）が稼働時間として運転スケジュールに更に追加登録される。このようにして選定された単位運転時間の稼働により予測給湯熱負荷をまかなうことができるまで上述したステップＳ１−１５からステップＳ１−１９までが繰り返し遂行される。
再演算判定手段１１７が選定した単位運転時間の稼働（運転スケジュールに登録された稼働時間）でもって予測給湯熱負荷をまかなうことができると判定した場合、ステップＳ１８からステップＳ−２０に移り、しきい値設定手段１１２は、選定した省エネ度の最小値（換言すると、運転スケジュール時間において運転するとして登録された各単位運転時間における予測省エネ度のうち最小の演算値）を省エネ度しきい値として設定する。このように設定した省エネ度しきい値を用いて熱電併給装置２を上述したように運転することによっても省エネ運転することができ、また予測省エネ度を再演算して省エネ度しきい値を設定しているのでより省エネを達成することができる。

上述した形態では、省エネ度しきい値の設定は、運転スケジュール時間に運転するとして登録された各単位運転時間における予測省エネ度のうち最小の演算値を単に省エネ度しきい値として設定しているが、図１２〜図１４に示すようにに構成することもできる。図１２は、更に他の形態の制御手段を簡略的に示すブロック図であり、図１３は、熱電併給装置を仮運転したときの予測省エネ度を示す図であり、図１４は、省エネしきい値を設定する流れを示すフローチャートである。
図１２において、この変形形態では、制御手段７０Ｂは、熱電併給装置２を仮に運転させた場合における予測省エネ度を演算する仮運転省エネ度演算手段１１９を含み、その他の構成は、図８に示す変形形態の構成と実質上同一である。

この変形形態における省エネ度しきい値の設定は、図１４に示すフローチャートに沿って行われる。即ち、上述したと同様にして再演算を行いながら運転スケジュール時間を通しての稼働時間の登録が行われ、ステップＳ１−２１からステップＳ１−２９までの内容は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１−１１からステップＳ−１９の内容と実質上同一であり、ステップＳ−２８からステップＳ３０に移って、選定した単位運転時間についての運転スケジュールの仮設定が行われる。そして、仮運転省エネ度演算手段１１９は、設定された仮運転スケジュール（即ち、運転スケジュール時間を通して運転するとして登録された単位運転時間について熱電併給装置２を稼働させたとして予測省エネ度を演算する（ステップＳ１−３１）。
例えば、図１３に示すように、運転スケジュール時間を通して単位運転時間（ｔ４−ｔ５）、（ｔ９−ｔ１０）、（ｔ１１−１２）、（ｔ１２−ｔ１３）及び（ｔ１４−ｔ１５）が稼働するとして運転スケジュールに登録されているとすると、仮運転省エネ度演算手段１１９はこれらの単位運転時間について稼働させたときの予測省エネ度、即ちこれらの単位運転時間における予測電力負荷、予測給湯熱負荷及び予測給湯暖房負荷に基づいて予測省エネ度を演算する。そして、しきい値設定手段１１２は、このように演算された予測省エネ度のうち最小の演算値、この場合においては単位運転時間（ｔ９−ｔ１０）の予測省エネ度「１０８」を選定し（ステップＳ１−３２）、この演算値「１０８」を省エネ度しきい値として設定する（ステップＳ１−３３）。このように設定された省エネ度しきい値を用いても、上述したと同様に、熱電併給装置２を充分な省エネ運転を行うことができる。

第２の実施形態
上述した形態では、熱電併給装置が稼動、稼動停止と運転されるが、負荷の大きさに応じて熱電併給装置の出力が変動する形態のシステムにも適用することができ、このようなシステムの場合には、次のように構成される。図１５は、第２の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図であり、図１６は、図１５の制御手段による制御の流れを示すフローチャートであり、図１７は、図１６のフローチャートにおける省エネ度しきい値の設定の流れを示すフローチャートである。

この第２の実施形態では、制御手段７０Ｃによって運転制御される熱電併給装置（図示せず）は、その発電出力が４段階にステップ状に変動可能に構成され、例えば、最大出力（例えば、１０００Ｗ）、最大出力の７５％出力（例えば、７５０Ｗ）、最大出力の５０％出力（例えば、５００Ｗ）及び最大出力の２５％出力（例えば、２５０Ｗ）で運転されるように構成されており、このことに関連して制御手段７０Ｃは、次のように構成されている。尚、この制御手段７０Ｃは、例えば、図１に示すコージェネレーションシステムにおける熱電併給装置の運転制御に適用される。
図１５において、図示の制御手段７０Ｃは、作動制御手段７２Ｃ、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃ、現省エネ度演算手段７６Ｃ、タイマ手段７８、第１メモリ８０及び第２メモリ８２を備えている。

この作動制御手段７２Ｃは、熱電併給装置を所定の運転状態で運転するための作動信号を生成する作動信号生成手段８４Ｃと、省エネ度しきい値と現省エネ度（現運転省エネ度）とを比較する省エネ度比較手段８６とを含んでいる。この形態では、熱電併給装置は、停止、最小出力（２５０Ｗ）、第１中間出力（５０００Ｗ）、第２中間出力（７５０Ｗ）最大出力（１０００Ｗ）で運転されるように構成されており、作動信号生成手段８４Ｃは、後述するように、現省エネ度が省エネ度しきい値以上になると作動運転信号（最小出力作動運転信号、第１中間出力作動運転信号、第２中間出力作動運転信号及び最大出力作動運転信号のいずれか）を生成し、熱電併給装置は、作動信号生成手段８４Ｃにより生成された作動運転信号に基づいて作動制御され、例えば最小出力作動運転信号（又は第１中間出力作動運転信号、第２中間出力作動運転信号、最大出力作動運転信号）が生成された場合には、熱電併給装置は最小出力（又は第１中間出力、第２中間出力、最大出力）で運転される。
また、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃは、熱電併給装置を運転制御する際の基準となる省エネ度しきい値を設定する。この省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃは、上述したと同様に、予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２を備え、この予測熱負荷演算手段９２は予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６を含み、予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷の使用による消費電力を用いて将来の予測電力負荷データを演算し、予測暖房熱負荷演算手段９４は、暖房装置の使用による過去の熱負荷データを用いて将来の予測暖房熱負荷データを演算し、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去のお湯使用での給湯による給湯負荷データを用いて将来の予測給湯熱負荷データを演算する。

省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃは、更に、有効発電出力演算手段９８、運転状態判別手段１００、熱出力演算手段１０２、有効貯湯熱量演算手段１０４及び予測省エネ度演算手段１０６を備えている。有効発電出力演算手段９８は、コージェネレーションシステムの有効発電出力を演算する。このコージェネレーションシステムの有効発電出力Ｅ１は、
Ｅ１＝電力負荷１６での消費電力＝熱電併給装置２の発電電力−（電気加熱ヒータ５２ の消費電力＋各種補機の消費電力） ・・・（１１）
であり、有効発電出力演算手段９８はこの式（１１）利用して演算し、この実施形態では、熱電併給装置の発電電力は４段階にステップ状に変動可能であるために、その運転状態の発電電力が用いられる。

運転状態判別手段１００は、コージェネレーションシステムの運転状態を判別する。コージェネレーションシステムにおける熱負荷の用途形態は、回収熱を貯湯単独に用いる形態、回収熱を暖房単独に用いる形態及び回収熱を貯湯及び暖房に用いる形態の３つの形態があり、運転状態判別手段１００は、システムの運転状態がいずれの運転状態であるかを判別する。
また、熱出力演算手段１０２は、コージェネレーションシステムの暖房熱出力Ｅ２を演算する。このコージェネレーションシステムの暖房熱出力Ｅ２は、
Ｅ２＝暖房装置での消費熱量 ・・・（１２）
であり、複数種の暖房装置（例えば、床暖房装置、浴室暖房乾燥機）を使用するときには、これら暖房装置で消費される熱量の和となる。この熱出力については、各暖房装置で消費される熱量がある程度予測可能であることから、例えば床暖房装置５８を使用したときには１５００ｋｃａｌとすることができる。

また、有効貯湯熱量演算手段１０４は、貯湯タンク２２に温水として貯えられる有効貯湯熱量、換言するとコージェネレーションシステムの有効貯湯熱出力Ｅ３を演算する。このコージェネレーションシステムの有効貯湯熱出力Ｅ３は、
Ｅ３＝（熱電併給装置２の排熱＋電気加熱ヒータ５２の回収熱Ｈ−暖房熱出力Ｅ２）
−放熱ロス ・・・（１３）
であり、ここで、電気加熱ヒータ５２の回収熱Ｈは、
Ｈ＝電気加熱ヒータ５２の消費電力×ヒータの熱効率 ・・・（１４）
である。尚、電気加熱ヒータ５２の消費電力は、上記（１１）式から算出できる。

予測省エネ度演算手段１０６は、次のようにして予測省エネ度を演算する。有効電力出力演算手段９８、熱出力演算手段１０２及び有効貯湯熱量演算手段１０４は、それぞれ、運転スケジュール時間の単位運転時間毎に、予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データなどを用いて予測の有効発電出力Ｅ１、予測の暖房熱出力Ｅ２及び予測の有効貯湯熱出力Ｅ３を演算し、予測省エネ度演算手段１０６は、この単位運転時間毎に、予測の有効発電出力Ｅ１、予測の暖房熱出力Ｅ２及び予測の有効貯湯熱出力Ｅ３を用いて、熱電併給装置を複数の発電出力でそれぞれ運転させた場合の、補助加熱燃焼バーナを稼働させた場合に対する予測省エネ度Ｐを演算し、演算した予測省エネ度のうち最も省エネ度の高い演算値（予測省エネ度）を予測省エネ度と設定する。
コージェネレーションシステムの省エネ度Ｐｐ（％）は、
Ｐｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
・・・（１５）
＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／（その運転状態における熱電併給装置の発電出 力／その発電出力における発電効率）〕×１００ ・・・（１５’）
ここで、ＥＫ１，ＥＫ２，ＥＫ３，は、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を変数とする関数であり、
ＥＫ１＝有効発電出力Ｅ１の発電所一次エネルギー換算値
＝ｆ１（有効発電出力Ｅ１，発電所で発電するために必要なエネルギー）
ＥＫ２＝暖房熱出力Ｅ２の従来給湯器でのエネルギー換算値
＝ｆ２（暖房熱出力Ｅ２，補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（暖房時））
ＥＫ３＝有効貯湯熱出力Ｅ３の従来給湯器でのエネルギー換算値
＝ｆ３（有効貯湯熱出力Ｅ３，補助加熱燃焼バーナのバーナ効率（給湯
時））
で表される。

予測省エネ度演算手段１０６は、上記式（１５）又は上記式（１５’）を用いて、予測省エネ度を演算するので、コージェネレーションシステムの各運転状態における予測省エネ度は、次のようになる。貯湯単独における予測省エネ度Ｐｐ（％）は、
Ｐｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、暖房単独の運転状態におけるう予測省エネ度Ｐｐ（％）は、
Ｐｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、また貯湯及び暖房の運転状態における予測省エネ度Ｐｐ（％）は、
Ｐｐ＝〔（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置２の必要エネルギー〕×１００
となり、これらの適用式を用いることによって、熱電併給装置を稼働させた場合の、補助加熱燃焼バーナを稼働させた場合に対する予測省エネ度Ｐｐを演算することができ、このような予測省エネ度Ｐｐの演算は、熱電併給装置の各出力運転状態（この実施形態では、４段階の発電出力の各運転状態）について行われ、これら出力運転状態における予測省エネ度Ｐｐのうち省エネ度の度合いが最も大きいものが予測省エネ度として設定され、この予測省エネ度の運転条件でもって熱電併給装置を運転することによって、その単位運転時間においては最も省エネで運転されることになる。

省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃは、更に、貯湯熱量演算手段１０８、予測必要貯湯熱量演算手段１１０、予測貯湯熱量演算手段１１１、予測省エネ度設定手段１２１及びしきい値設定手段１１２を備えている。貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンクに貯えられた温水の貯湯熱量を演算し、例えば温水の量とその温度に基づいて現時点の貯湯熱量を演算する。また、予測必要貯湯熱量演算手段１１０は、予測給湯熱負荷演算手段９６により演算された予測給湯熱負荷データから現時点の貯湯熱負荷データを減算して予想必要貯湯熱量を演算し、この予想必要貯湯熱量は、予測省エネ度を設定する際に利用される。予測貯湯熱量演算手段１１１は、熱電併給装置２の運転中における単位運転時間毎の増加予測貯湯熱量を演算し（有効貯湯熱量演算手段１０４により演算された貯湯熱量がこれに相当する）、この増加予測貯湯熱量が温水増加分として貯湯装置４に貯えられるようになる。また、予測省エネ度選定手段１２１は、各単位運転時間毎における複数段の出力状態の各々における予測省エネ度のうち最も省エネ度の度合いの大きい演算値を予測省エネ度と設定し、しきい値設定手段１１２は、後述する如くして省エネ度しきい値を設定する。
更に、制御手段７０Ｃの現運転省エネ度演算手段７６Ｃは、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃと同様にして現時点の運転状態における現省エネ度を演算する。即ち、現省エネ度演算手段７６Ｃは、この運転日の現負荷データ及び過去負荷データを用いて現省エネ度を演算し、この実施形態では、現運転省エネ度演算手段７６Ｃは、現負荷データとして現時点の電力負荷における負荷データ及び現時点の暖房装置における暖房負荷データを用い、また過去負荷データとして過去負荷データを演算した予測給湯熱負荷データを用い、熱電併給装置の各出力状態について、現電力負荷データ、現暖房負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（１５）又は上記式（１５’）を用いて現省エネ度の演算を行い、各出力状態の現省エネ度のうち省エネの度合が最も大きい演算値（現省エネ度）が現運転省エネ度となる。

この実施形態では、制御手段７０Ｃの第１メモリ８０には、予測電力負荷データ、予測熱負荷データ（予測暖房熱負荷データ、予測給湯熱負荷データ）、各種暖房装置の予測運転状態、予測必要貯湯熱量、予測貯湯熱量、予測省エネ度、省エネ度しきい値、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データなどが記憶される。また、その第２メモリ８２には、運転スケジュール時間（２４時間）、単位運転時間、現時点の電力負荷データ及び暖房熱負荷データを平均化する時間、予測省エネ度及び現省エネ度を演算するための各種適用式などが記憶されている。また、タイマ手段７８は計時し、計時した時刻がコージェネレーションシステムの制御に用いられる。
次に、図１５、図１６及び図１７を参照して、上述した第２の実施形態の制御について説明する。まず、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｃによる省エネ度しきい値の設定が行われる（ステップＳ１１）。この省エネ度しきい値の設定は、図１７に示すフローチャートに沿って行われる。即ち、予測電力負荷演算手段９０は、過去の電力負荷の負荷データに基づいて、運転スケジュール時間（例えば、現時点から先の２４時間）の単位運転時間（例えば１時間）毎の予測電力負荷データを演算し（ステップＳ１１−１）、予測暖房熱負荷演算手段９４は、過去の暖房装置の熱負荷データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測暖房熱負荷データを演算し（ステップＳ１１−２）、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去の給湯データに基づいて、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測給湯熱負荷データを演算し（ステップＳ１１−３）、これらの演算は上述したと同様に行われる。

そして、これら単位運転時間毎の予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データを用いて、運転スケジュール時間の各単位運転時間について予測貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１１−４）。有効貯湯熱量演算手段１０４は、演算した予測電力負荷データ、予測暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（１３）を用いて各単位運転時間における熱電併給装置の複数段の発電出力の各々について有効貯湯熱量を演算し、予測貯湯熱量演算手段１１１はこれら有効貯湯熱量を単位運転時間毎の各発電出力の増加予測貯湯熱量とし、この実施形態においては、増加予測貯湯熱量は、貯湯した際の放熱ロスを考慮したものとなる。
次いで、熱電併給装置の複数段の出力の各々について、予測負荷データに基づく予測省エネ度の演算が行われる（ステップＳ１１−５）。予測省エネ度演算手段１０６は、上記式（１５）又は式（１５’）を用い、各運転状態に応じた上記適用式を利用して予測省エネ度を演算し、単位運転時間毎の熱電併給装置の各出力についての予測省エネ度を演算し、予測省エネ度選定手段１２１は、各単位運転時間について省エネの度合いが最も大きい演算値（予測省エネ度）を選定して予測省エネ度とする（ステップＳ１１−６）（この単位運転時間については、予測省エネ度となる運転条件で熱電併給装置を運転すると、最も省エネが達成されることになる）。

その後、しきい値設定手段１１２は、次のようにして省エネ度しきい値を設定する。即ち、各単位運転時間毎に選定された省エネ度しきい値及びこの運転による予測貯湯熱量を用いて、上述したと同様にして省エネ度しきい値の設定が行われる。予測必要貯湯熱量演算手段１１０は必要とする貯湯熱量と現時点の貯湯熱量とから、例えば１２時間の間に必要な必要貯湯熱量を演算し、しきい値設定手段１１２は、予測省エネ度選定手段１２１により選定された運転ステップジュール時間を通しての単位運転時間の予測省エネ度の大きい順に、その単位運転時間における増加予測貯湯熱量を積算し、その積算値が必要貯湯熱量に達するまで行う（ステップＳ１１−７）。そして、単位運転時間の増加予測貯湯熱量の積算値が必要貯湯熱量に達すると、しきい値設定手段１１２は、この達した時点の予測省エネ度を省エネ度しきい値として設定し（ステップＳ１１−８）、この省エネ度しきい値を用いて、コージェネレーションシステムの運転制御が以下のように行われる。
図１６に戻って、このようにして省エネ度しきい値の設定が行われると、次に、現在の省エネ度の演算が行われる（ステップＳ１２）。この現省エネ度の演算は現省エネ度演算手段７６Ｃにより行われ、上述したように、熱電併給装置の各出力状態について、現時点における電力負荷の負荷データ、現時点における暖房装置の暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷演算手段９６により演算された予測給湯熱負荷データを用い、予測省エネ度演算手段１０６による予測省エネ度の演算と同様にして行われ、演算された現省エネ度のうち省エネの度合いが最も大きいものが現省エネ度として決定される（ステップＳ１３）。

そして、作動制御手段７２Ｃの省エネ度比較手段８６がこの決定された現省エネ度と設定された省エネ度しきい値とを比較し、現省エネ度がこのしきい値より小さい場合、ステップＳ１４からステップＳ１５に進み、熱電併給装置を稼動させても省エネ運転が達成されないとし、その運転が停止される。
一方、現省エネ度がこのしきい値以上になると、ステップＳ１４からステップＳ１６に移り、作動制御手段７２Ｃの作動運転信号生成手段８４Ｃが作動運転信号を生成し（決定された現省エネ度となるように運転するための作動運転信号であって、現省エネ度となるのが例えば最小出力であるときには、最小出力作動運転信号が生成される）、この運転切換作動信号（例えば最小出力作動運転信号）に基づいて、熱電併給装置はこの現省エネ度となる運転条件（例えば最小出力）で運転される。

そして、所定運転スケジュール時間が経過するまではステップＳ１７からステップＳ１２に戻り、現省エネ度演算手段７６による現運転省エネ度の演算が行われ（ステップＳ１２）、上述したステップＳ１２からステップＳ１７が繰り返し遂行され、所定運転スケジュール時間が経過すると、ステップＳ１１に戻り、上述したステップＳ１１からステップＳ１７が繰り返し遂行される。尚、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、熱電併給装置が稼動して所定時間継続して運転が行われないときには、その運転停止を禁止して熱電併給装置の運転、運転停止が頻繁に行われるのを回避するようにしてもよい。
省エネ度しきい値設定の更に他の様式
上述した第２実施形態では、熱電併給装置の発電出力が負荷変動に応じて変動する形態において、各単位運転時間において演算した予測省エネ度のうち最も省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間における予測省エネ度と選定し、選定した予測省エネ度を単に大きい方から順にピックアップして省エネ度しきい値を設定しているが、図８〜図１１に示す変形形態と略同様に、予測省エネ度をピックアップした後、再度予測省エネ度を再演してピックアップするようにしてもよい。図１８は、制御手段の他の変形形態を簡略的に示すブロック図であり、図１９は、予測省エネ度選定手段による第１番目のピックアップを説明するための図であり、図２０は、予測省エネ度選定手段による第２番目のピックアップを説明するための図であり、図２１は、予測省エネ度選定手段による第３番目のピックアップを説明するための図であり、図２２は、予測省エネ度選定手段による第４番目のピックアップを説明するための図であり、図２３は、予測省エネ選定手段による第５番目のピックアップを説明するための図であり、図２４は、図１８に示す制御手段による省エネしきい値の設定の流れを示すフローチャートである。

図１８において、この変形形態の制御手段７０Ｄは、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｄ及び現省エネ度演算手段７６Ｃを備え、省エネ度しきい値演算設定手段７４Ｄは、予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２などに加えて、予測省エネ度選定手段１２１Ｄ及び再演算判定手段１１７を含んでいる。予測省エネ度選定手段１１５は、運転スケジュール時間を通しての各単位運転時間における熱電併給装置の発電出力の各々について演算された予測省エネ度から最も省エネ度の大きい演算値（予測省エネ度）を後述するように選定し、再演算判定手段１１７は、予測貯湯熱量の後述する積算値が予測必要貯湯熱量に達するまで予測省エネ度の再演算を行い、この予測必要貯湯熱量に達するとその再演算を終了する。制御手段７０Ｄのその他の構成は、上述した第２の実施形態における制御手段７０Ｃと実質上同一である。尚、この形態では、暖房装置が装備されてなく、予測暖房熱負荷演算手段が省略され、暖房熱負荷を考慮しなくてもよいようになっている。
この変形形態における省エネ度しきい値の設定は、図２４に示すフローチャートに沿って行われる。主として図１８及び図２４を参照して、予測電力負荷演算手段９０は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測電力負荷データを演算し（ステップＳ１１−１１）、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎の予測給湯熱負荷データを演算する（ステップＳ１１−１２）。そして、運転スケジュール時間の各単位運転時間毎の予測電力負荷データ及び予測給湯熱負荷データを用いて、運転スケジュール時間の各単位運転時間について予測貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１１−１３）。有効貯湯熱量演算手段１０４は、演算した予測電力負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、上記式（１３）を用いて各単位運転時間における熱電併給装置の複数段の発電出力の各々について有効貯湯熱量を演算し、予測貯湯熱量演算手段１１１はこれら有効貯湯熱量を単位運転時間毎の各発電出力の増加予測貯湯熱量とし、この実施形態においては、増加予測貯湯熱量は、貯湯した際の放熱ロスを考慮したものとなる。

次いで、熱電併給装置の複数段の出力の各々について、予測負荷データに基づく予測省エネ度の演算が行われる（ステップＳ１１−１４）。予測省エネ度演算手段１０６は、上記式（１５）又は式（１５’）を用い、各運転状態に応じた上記適用式を利用して予測省エネ度を演算し、単位運転時間毎の熱電併給装置の各出力についての予測省エネ度を演算し、予測省エネ度選定手段１２１Ｄは、運転スケジュール時間を通しての単位運転時間における全発電出力についての予測省エネ度のうち省エネ度の度合いが最も大きい演算値（予測省エネ度）を選定して予測省エネ度とする（ステップＳ１１−５）（従って、選定される予測省エネ度は、運転スケジュール時間における複数段の出力のうち最も省エネ度の高いものとなる）。
例えば、運転スケジュール時間が５時間で、熱電併給装置の複数段の発電出力、例えば最小出力（２５０Ｗ）、第１中間出力（５００Ｗ）、第２中間出力（７５０Ｗ）及び最大出力（１０００Ｗ）の予測貯湯熱量及び予測省エネ度が、例えば図１９に示す通りであるとすると、予測省エネ度選定手段１２１Ｄは、図１９において最も省エネ度の度合いの大きい演算値、即ち第２中間出力（７５０Ｗ）の運転条件における予測省エネ度「１２３」が選定される。

次に、ステップＳ１１−１６に進み、選定した運転時間帯（単位運転時間）が重複しているか否かが判断され、重複していない場合には、予測省エネ度選定手段１２１Ｄにより選定された単位運転時間の運転状態及び予測省エネ度が例えば第１メモリ８０に登録される（ステップＳ１１−１７）。一方、選定した運転時間帯が重複している場合には、ステップＳ１１−１６からステップＳ１１−１８に進み、選定した運転時間帯（単位運転時間）の出力状態のうち大きい発電出力の運転状態がこの単位運転時間の運転条件として登録される。
その後、再演算判定手段１１７は、選定された単位運転時間を所定の運転条件で稼働すると予測給湯熱負荷をまかなうことができるか否かを判定する（ステップＳ１１−１９）。再演算判定手段１１７による判定は、単位運転時間を所定の運転条件で稼働したして発生する予測貯湯熱量が運転スケジュール時間に必要とする必要貯湯熱量を満たすことができるか否かによって判断され、まかなうことができない場合、ステップＳ１１−１９からステップＳ１１ー２０に進み、予測省エネ度の再演算が次の通りに行われる。

ステップＳ１１−２０においては、予測給湯熱負荷演算手段９６は、選定した単位運転時間（６時）について第２中間出力（７５０Ｗ）で熱電併給装置を稼働させたときに発生する予測貯湯熱量（この場合、例えば４３０ｋｃａｌ）を考慮して予測給湯熱負荷を修正演算する。例えば、単位運転時間（６時）の稼働によって、その次の時刻（７時）の予測給湯熱負荷（例えば２４６０ｋｃａｌ）の一部（例えば４３０ｋｃａｌ）をまかなうことができ、予測給湯熱負荷の修正演算によって、この単位運転時間（６時）の予測給湯熱負荷の残りが少なくなる（例えば２０３０ｋｃａｌとなる）。
そして、予測省エネ度演算手段１０６は、ステップＳ１１−１１で演算した予測電力負荷及びステップＳ１１−２０で演算修正した予測給湯熱負荷に基づいて上述したと同様にして予測省エネ度を再演算する（ステップＳ１１−１４）。このとき、単位運転時間（６時）の第２中間出力（７５０Ｗ）については稼働するとして運転スケジュールに登録されているので、この単位運転時間の運転条件（６時の第２中間出力運転）を除いた運転ステップジュール時間の残りの単位運転時間の運転条件について予測省エネ度の演算が行われ、このように演算された予測貯湯熱量及び予測省エネ度は、例えば、図２０に示すようになる。

その後、上述したと同様に、予測省エネ度選定手段１２１Ｄが再演算された予測省エネ度のうち最大の演算値のものを選定し（ステップＳ１１−１５）、選定した単位運転時間（５時）の運転条件（第２中間出力）及び予測省エネ度「１２０」が記憶される。
そして、再演算判定手段１１７は、再び、選定された単位運転時間を稼働すると予測給湯熱負荷をまかなうことができるか否かを判定し（ステップＳ１１−１９）、まかなうことができない場合、ステップＳ１１−１９からステップＳ１１ー２０に進む。ステップＳ１１−２０において予測給湯熱負荷が修正され、その後ステップ１１−１４にて再び予測省エネ度が演算され、演算された予測省エネ度が例えば図２２に示す通りとなると、予測省エネ度選定手段１２１Ｄは、再び、再演算された予測省エネ度のうち最大の演算値、予測省エネ度「１１８」を選定し、この単位運転時間（４時）の運転条件（第２中間出力）及び予測省エネ度「１１８」が登録される。

このようにしても未だまかなうことができない場合、ステップＳ１１−１９からステップＳ１１ー２０に進み、上述したと同様に、予測給湯熱負荷が修正された後に再び予測省エネ度が演算され、演算された予測省エネ度が例えば図２２に示す通りとなると、予測省エネ度選定手段１２１Ｄは、再演算された予測省エネ度のうち最大の演算値、予測省エネ度「１１４」を選定する。このとき、第１番目と第４番目において同じ単位運転時間の異なる運転条件が選定されたが、現実の運転では一つの単位運転時間については一つの運転条件しか運転することができないため、その単位運転時間については大きい出力の運転条件（例えば最大出力）が選定され、こ単位運転時間（６時）の運転条件（最大出力）及び予測省エネ度「１１４」が登録される。このとき、第１番目に選定された運転条件による貯湯熱量（例えば４３０ｋｃａｌ）と第４番目に選定された運転条件による貯湯熱量（例えば８００ｋｃａｌ）との熱量差（例えば、３７０ｋｃａｌ）が追加的に貯えられるようになり、ステップＳ１１−２０において、この熱量差についての修正演算が行われる。
更に、ステップＳ１１−１９からステップＳ１１ー２０に進み、上述したと同様に、予測給湯熱負荷が修正された後に再び予測省エネ度が演算され、演算された予測省エネ度が例えば図２３に示す通りとなると、予測省エネ度選定手段１２１Ｄは、再演算された予測省エネ度のうち最大の演算値、予測省エネ度「１１２」を選定し、この単位運転時間（３時）の運転条件（第２中間出力）及び予測省エネ度「１１２」が登録される。上述した予測省エネ度の選定は、運転スケジュール時間の予測給湯熱負荷をまかなうことができるまで行われ、まかなうことができた場合、ステップＳ１１１９からステップＳ１１−２１に移り、しきい値設定手段１１２は、選定した省エネ度の最小値（換言すると、運転スケジュール時間において運転するとして登録された各単位運転時間における予測省エネ度のうち最小の演算値）を省エネ度しきい値として設定する。

このように設定した省エネ度しきい値は、図１６のフローチャートにおける制御に同様に用いることができ、この省エネ度しきい値を用いて熱電併給装置を上述したように運転することによっても省エネ運転することができ、また予測省エネ度を再演算して省エネ度しきい値を設定しているのでより省エネを達成することができる。
上述した変形形態では、省エネ度しきい値の設定は、運転スケジュール時間に運転するとして登録された単位運転時間の運転条件における予測省エネ度のうち最小の演算値を単に省エネ度しきい値として設定しているが、図１２〜図１４に示す形態と同様にに構成することもできる。即ち、ステップＳ１１−１９の後に、運転スケジュール時間を通して運転するとして選定された単位運転時間の運転条件でもって稼働するとして登録された運転スケジュールでもって仮運転したときの予測省エネ度、即ちこれらの単位運転時間における予測電力負荷及び予測給湯熱負荷に基づいて予測省エネ度を再演算する。そして、しきい値設定手段１１２は、このように演算された予測省エネ度のうち最小演算値（最小予測省エネ度）を省エネ度しきい値として設定するようにしてもよく、このようにして設定された省エネ度しきい値を用いても、上述したと同様に、熱電併給装置を充分な省エネ運転を行うことができる。

上述した第２の実施形態では、熱電併給装置を運転制御する際に、複数段の発電出力のうち最も現省エネ度が大きくなる運転条件で熱電併給装置を運転しているが、このように構成することに代えて、省エネ度しきい値以上となる現省エネ度の運転条件が２つ以上ある場合、これら現省エネ度のうち発電出力が最も大きくなる運転条件で熱電併給装置を運転するようにしることができる。このように省エネ度しきい値以上であっって、且つ発電出力が最大の運転条件で熱電併給装置を運転することによって、熱電併給装置を省エネ運転することができるとともに、貯湯量の発生が多くなって給湯時のお湯不足の発生を著しく抑えることができる。
また、第２の実施形態では、熱電併給装置の発電出力が複数段に変動可能に構成されているが、このような形態に限定されず、その発電出力が最小出力から最大出力までの間を無段階に変動するように構成されたものにも適用することができる。この場合、予測省エネ度としては、各単位運転時間について最小出力から最大出力までの範囲で最も高い予測省エネ度となる運転条件における予測省エネ度をその単位運転時間の予測省エネ度とするようにすることができる。このようなとき、現省エネ度としても、最小出力から最大出力までの範囲で最も高い現省エネ度となる運転条件における現省エネ度を現運転省エネ度とし、この現運転省エネ度と省エネ度しきい値とを比較するようにしてもよい。

尚、発電出力が無段階に変動する場合、電気加熱ヒータは補助的に設けられる。電気加熱ヒータを省略した場合、コージェネレーションシステムの有効発電出力Ｅ１は、
Ｅ１＝電力負荷での消費電力＝熱電併給装置の発電電力−各種補機の消費電力
となり、コージェネレーションシステムの有効貯湯熱出力Ｅ３は、
Ｅ３＝（熱電併給装置の排熱−暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
となり、またコージェネレーションシステムの省エネ度Ｐｑ（％）は、
Ｐｑ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／〔（その運転状態における熱電併給装置の発電 出力／その発電出力における発電効率）〕｝×１００
となる。また、電気加熱ヒータを設けた場合、その省エネ度Ｐｑ（％）は、上述したと同様に、これらに電気加熱ヒータによる発熱量を考慮したものとなる。熱電併給装置は、例えば電力負荷の負荷状態に追従して無段階に変動するようにすることができ、例えば、電力負荷の瞬時の負荷状態に、或いは電力負荷の所定時間（例えば３０分）の負荷状態の移動平均に追従するように運転制御される。

省エネ度しきい値の修正
上述した各種実施形態のコージェネレーションシステムでは、いずれも、省エネ度しきい値と現省エネ度（現運転省エネ度）に基づいて熱電併給装置の運転制御を行っているが、熱電併給装置の発電機負荷率に基づいてこの省エネ度しきい値を修正し、発電機負荷率が高いときに熱電併給装置の出力を高めるようにしてもよい。

コージェネレーションシステムの制御手段の更に他の変形形態を示す図２５において、この変形形態においては、制御手段７０Ｅは、発電機負荷率演算手段９２及びしきい値修正手段９４を含んでいる。熱電併給装置の発電機負荷率とは、熱電併給装置の定格発電電力に対する電力負荷での消費電力の比率であり、この発電機負荷率が大きいと、熱電併給装置にて発電された電力の多くが電力負荷で消費されるようになる。発電機負荷率演算手段９２は、熱電併給装置の発電電力データと電力負荷の負荷電力データ（商用系統からの買電力データと、発電電力を計測する手段及び電気加熱ヒータでの消費電力を計測する手段により計測された各電力データとから演算される）を用いて発電機負荷率を演算する。この発電機負荷率の演算は、例えば１日毎（２４時間毎）に行うようにし、発電電力に対する一日の平均消費電力（電力負荷の消費電力）を演算することによって算出される。また、しきい値修正手段９４は、省エネ度しきい値演算設定手段７４により設定された省エネ度しきい値を後述するように修正する。この変形形態のその他の基本的構成は、例えば、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
次に、変形形態の制御手段７０Ｅによる省エネ度しきい値の修正について説明する。発電機負荷率演算手段９２により演算した発電機負荷率が第１所定値（例えば、８０％）を超えると、しきい値修正手段９４は、省エネ度しきい値が小さくなるように修正する。発電機負荷率が第１所定値を超えるということは、熱電併給装置の発生電力の大部分が電力負荷で消費され、熱電併給装置が効率の高い状態で運転されているということであり、それ故に、しきい値修正手段９４は、設定した省エネ度しきい値が小さくなるように修正演算する。例えば、発電機負荷率が第１所定値を超える毎に、設定省エネ度しきい値（省エネ度しきい値演算設定手段により設定された省エネ度しきい値及びしきい値修正手段９４により修正設定された省エネ度しきい値を含む）に所定値、例えば「２」を減算して修正省エネ度しきい値を算出し、この修正省エネ度しきい値が省エネ度しきい値として設定される。従って、作動制御手段８２は、減少側に修正された省エネ度しきい値を用い、この修正省エネ度しきい値と現省エネ度（現運転省エネ度）とに基づいて熱電併給装置を運転制御するので、熱電併給装置が運転され易い状態となり、所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置の運転時間を多くすることができる。

これに対して、発電機負荷率演算手段９２により演算した発電機負荷率が第２所定値（例えば、８０％）を下がると、しきい値修正手段９４は、省エネ度しきい値が大きくなるように修正する。発電機負荷率が第２所定値を下がるということは、熱電併給装置の発生電力の電力負荷での消費が少なく、熱電併給装置の電力消費効率が高い状態で運転されていないということであり、それ故に、しきい値修正手段９４は、設定省エネ度しきい値が大きくなるように修正演算する。例えば、発電機負荷率が第２所定値を下がる毎に、設定した省エネ度しきい値（省エネ度しきい値演算設定手段７４により設定された省エネ度しきい値及びしきい値修正手段９４により修正された省エネ度しきい値を含む）に所定値、例えば「２」を加算して修正省エネ度しきい値を算出し、この修正省エネ度しきい値が省エネ度しきい値として設定される。従って、作動制御手段８２は、増加側に修正された省エネ度しきい値を用い、この修正省エネ度しきい値と現運転省エネ度とに基づいて熱電併給装置を運転制御するので、熱電併給装置が運転され難い状態となり、発電機負荷率の低い状態での熱電併給装置の運転時間を少なくし、システム全体の稼働効率を高めることができる。
第３の実施形態
次に、図２６〜図２８を参照して、コージェネレーションシステムの第３の実施形態について説明する。図２６は、第３の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図であり、図２７は、図２６の制御手段による運転制御の一部を示すフローチャートであり、図２８は、熱電併給装置の運転スケジュールと予測電力負荷などとの関係を簡略的に示す図である。尚、この第３の実施形態においては、省エネ度しきい値を用いることなく、予測省エネ度を利用して運転スケジュールを設定し、この運転スケジュールを利用した平均予測電力負荷及び積算予測給湯熱負荷並びに現電力負荷及び積算現給湯熱負荷を用いて熱電併給装置を運転制御している。

図２６において、この第３の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段７０Ｆは、熱電併給装置（図１参照）の運転スケジュールを設定するための運転スケジュール設定手段１５２を備えている。この運転スケジュール設定手段１５２は、予測電力負荷演算手段９０、予測熱負荷演算手段９２（予測暖房熱負荷演算手段９４及び予測給湯熱負荷演算手段９６）を備え、これら予測電力負荷演算手段９０及び予測熱負荷演算手段９２は第１の実施形態と同様に機能する。
運転スケジュール設定手段１５２は、更に、有効電力出力演算手段９８Ｆ、熱出力演算手段１０２Ｆ、有効貯湯熱量演算手段１０４Ｆ及び予測省エネ度演算手段１０６Ｆを含んでいる。この第３の実施形態では、熱電併給装装置の定格運転と運転停止とを運転スケジュール時間の各単位運転時間（例えば、３０分、６０分などの時間に設定される）毎に想定して仮運転スケジュールを設定し、かく設定される仮運転スケジュールは、単位運転時間が３０分（又は６０分）である場合に２の４８乗通り（又は２の２４乗通り）となる。そして、有効電力出力演算手段９８Ｆ、熱出力演算手段１０２Ｆ及び有効貯湯熱量演算手段１０４Ｆは、それぞれ、各仮運転スケジュールに従って予測電力負荷及び予測熱負荷を満たすように熱電併給装置を運転制御したときの予測の有効発電出力Ｅ１、予測の暖房熱出力Ｅ２及び予測の有効貯湯熱出力Ｅ３を演算し、予測省エネ度演算手段１０６Ｆは、各仮運転スケジュール毎に、予測有効発電出力Ｅ１、予測暖房熱出力Ｅ２及び予測有効貯湯熱出力Ｅ３を用いて上述したと同様にして予測省エネ度を演算する。そして、運転スケジュール設定手段１５２は、仮運転スケジュールのうち、一日を通しての予測省エネ度が最も大きくなる仮運転スケジュールを特定日の運転スケジュールとして設定し、この運転スケジュールは、例えば図２８（ｃ）に示す通りとなる。この運転スケジュールの設定は、特開２００２−１３８９０２号公報に開示された方法と実質上同一であり、その詳細についてはこの特許公開公報を参照されたい。

制御手段７０Ｆは、更に、平均予測電力負荷演算手段１５４、積算予測給湯熱負荷演算手段１５６、現電力負荷演算手段１５８、積算現給湯熱負荷演算手段１６０、作動制御手段１６２及び計時手段１６５を含んでいる。平均予測電力負荷演算手段１５４は、設定された運転スケジュールにおける熱電併給装置の各稼動時間帯の平均予測電力負荷を演算し、例えば図２８（ｃ）で示すように特定日（運転日）の運転スケジュールが設定されると、６〜８時の時間帯及び１６〜２１時の各時間帯の予測電力負荷の平均が算出される。また、積算予測給湯熱負荷演算手段１５６は、特定日の運転スケジュールを設定する際に用いた予測給湯熱負荷を積算して積算予測給湯熱負荷を演算し、例えば、特定日の予測給湯熱負荷が図２８（ｂ）で示す通りであると、この予測給湯熱負荷に基づく積算予測給湯熱負荷は、図２８（ｄ）で示す通りとなり、この特定日の午前零時からの予測給湯熱負荷を積算したものとなる。
また、現電力負荷演算手段１５８は現時点の電力負荷を演算し、積算現給湯熱負荷演算手段１６０は、その運転日の午前零時から現時点までの現給湯熱負荷を積算する。また、計時手段１６５は時刻を計時する。

更に、作動制御手段１６２は、運転判定手段１６４、作動信号生成手段１６６及び稼動キャンセル手段１６８を含んでいる。運転判定手段１６４は、設定された運転スケジュールに基づく熱電併給装置の運転が実際の現電力負荷状態及び実際の現給湯熱負荷状態にマッチしているかなどを判定し、この判定結果に基づいて、作動信号生成手段１６６は後述するように作動信号を生成し、稼動キャンセル手段１６８は後述するように熱電併給装置の稼動をキャンセルする。この第３の実施形態のコージェネレーションシステムのその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一でよい。
次に、図２６及び図２７を参照して、第３の実施形態のコージェネレーションシステムの制御について説明する。まず、運転スケジュール設定手段１５２によって運転スケジュールの設定が行われる（ステップＳ２１）。この運転スケジュールの設定は、過去の電力負荷データに基づく予測電力負荷データ及び過去の熱負荷データに基づく予測熱負荷データを利用し、熱電併給装置の定格運転と運転停止とを運転スケジュール時間の各単位運転時間毎に想定して仮運転スケジュールを設定し、各仮運転スケジュール毎にその運転日の運転状態の予測省エネ度を演算し、運転スケジュール設定手段１５２は、その運転日の予測省エネ度が最も省エネとなる仮運転スケジュールを特定日（運転日）の運転スケジュールとして設定する。

次に、平均予測電力負荷演算手段１５４は、設定した運転スケジュールにおける熱電併給装置の各稼動時間帯の平均予測電力負荷を演算する（ステップＳ２２）。例えば、設定された運転スケジュールが図２８（ｃ）である場合、平均予測電力負荷演算手段１５４は、図２８（ａ）の予測電力負荷のうち熱電併給装置の稼動時間帯、即ち午前６〜８時、午後４〜９時（１６時〜２１時）の各時間帯の予測電力負荷の平均をそれぞれ演算する。
そして、積算予測給湯熱負荷演算手段１５６は、運転当日における現在時刻までの予測給湯熱負荷を積算し（ステップＳ２３）、積算現給湯熱負荷演算手段１６０は、運転当日における現在時刻までの現給湯熱負荷を積算する（ステップＳ２４）。このような予測給湯熱負荷及び現給湯熱負荷の演算は継続して行われ、熱電併給装置の稼動時間帯、例えば６〜８時（又は１６〜２１時）の時間帯の１時間前になると、ステップＳ２５からステップＳ２６に進み、熱電併給装置の起動のための監視が開始され、この監視は後の説明から理解されるように、各稼動時間帯及びその前後１時間、例えば５〜９時（又は１５〜２２時）に渡って行われる。

この監視が開始されると、現電力負荷演算手段１５８は現時点の電力負荷を演算し（ステップＳ２７）、運転判定手段１６４はこの稼動時間帯、例えば６〜８時の平均予測電力負荷と現電力負荷とを対比し、現電力負荷が平均予測電力負荷より大きいとステップＳ２８からステップＳ２９に進み、積算現給湯熱負荷と積算予測給湯熱負荷とを対比する。そして、積算現給湯熱負荷が積算予測給湯熱負荷に対して所定範囲（例えば、±２０％の範囲）内であると、ステップＳ３０からステップＳ３１に進む。
積算現給湯熱負荷が積算予測給湯熱負荷よりも２０％以上少ないと、予測した給湯熱負荷が発生していないとしてステップＳ３０からステップＳ３２を経てステップＳ２７に戻り、引き続き起動のための監視が継続される。一方、積算現給湯熱負荷が積算予測給湯熱負荷よりも２０％以上大きいと、予測した給湯熱負荷が前倒しで発生したとしてステップＳ３２からステップＳ３３に移り、稼動キャンセル手段１６８はこの稼動時間帯についての熱電併給装置の稼動をキャンセルしてステップＳ２５に移り、次の稼動時間帯に対応するようになる。

このような監視状態において、現電力負荷が平均予測電力負荷よりも大きくなり、且つ積算現給湯熱負荷が積算予測給湯熱負荷に対して所定範囲内であると、ステップＳ３１に進み、作動信号生成手段１６６が作動信号を生成し、この作動信号に基づいて熱電併給装置が起動し、熱電併給装置からの発電電力が電力負荷に送給されるとともに、その排熱が貯湯タンクに回収される。
熱電併給装置の稼動後に、現電力負荷が所定時間、例えば３０分間継続して平均予測電力負荷より下がると、電力負荷が低い状態が続いて効率的な運転ができないとしてステップＳ３４からステップＳ３５に進み、熱電併給装置の稼動が停止し、この稼動時間帯についての熱電併給装置の稼動が終了し、次の稼動時間帯に対応するようになる。また、熱電併給装置の稼動後に、貯湯タンクの貯湯量が所定量に達すると、ステップＳ３６からステップＳ３５に移り、これ以上の貯湯は無駄として熱電併給装置の稼動が終了する。また、このように熱電併給装置が稼動して稼動時間帯から１時間経過すると、ステップＳ３７からステップＳ３５に移り、この稼動時間帯にする稼動が終了したとして熱電併給装置が稼動停止し、次の稼動時間帯に対応するようになる。

このコージェネレーションシステムでは、省エネ度を考慮した運転日毎の運転スケジュールをベースにするととともに、その運転日の運転状態、この実施形態では現電力負荷及び積算現給湯熱負荷を考慮して熱電併給装置を運転制御するので、運転当日の運転状態に即して熱電併給装置を省エネ運転することができる。
第４の実施形態
次に、図２９〜図３１を参照して、コージェネレーションシステムの第４の実施形態について説明する。図２９は、第４の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図であり、図３０は、図２９の制御手段による運転制御の一部を示すフローチャートであり、図３１は、コージェネレーションシステムの予測給湯負荷及び予測電力負荷を示す図である。尚、この第４の実施形態においては、省エネ度を用いることなく、運転日の予測負荷及びその運転当日の実際の現負荷を利用して熱電併給装置を運転制御している。

図２９において、この第４の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段７０Ｇは、予測電力負荷演算手段１７１、予測給湯熱負荷演算手段１７２、給湯熱負荷選択手段１７６、稼動時間帯選択手段１７６、予測必要貯湯熱量演算手段１７８を含んでいる。予測電力負荷演算手段１７１は、過去の電力負荷に基づいて運転当日の予測電力負荷を演算し、予測給湯熱負荷演算手段１７２は、過去の給湯熱負荷に基づいて運転日の予測給湯熱負荷を演算し、この予測給湯熱負荷は、例えば、図３１（ａ）に示すとおりとなる（図３１（ａ）に示す数字は、予測給湯熱負荷の熱量値を示す）。予測給湯熱負荷選択手段１７４は、運転日の予測給湯熱負荷のうちその全体の所定割合、例えば８０％となるまでの給湯熱負荷を負荷の大きい順にピックアップする。例えば、予測給湯熱負荷が図３１（ａ）で示す通りであるとすると、予測給湯熱負荷は、その全体が５０００ｋｃａｌで、その８０％が４０００ｋｃａｌとなり、給湯熱負荷選択手段１７６は、予測給湯熱負荷が大きい順に４０００ｋｃａｌになるまで給湯負荷をピックアップする。この場合、第１番目に時刻（１８−１９）の予測給湯熱負荷（１７００ｋｃａｌ）を、第２番目に時刻（６−７）の予測給湯熱負荷（１３００ｋｃａｌ）を、第３番目に時刻（２１−２２）の予測給湯熱負荷（１０００ｋｃａｌ）を選択し、これらの予測給湯熱負荷を選択すると、選択された予測給湯熱負荷の合計が運転日の全予測給湯熱負荷の所定割合となる。
また、予測必要貯湯熱量演算手段１７８は、選択された予測貯湯熱負荷毎に、予測給湯熱負荷が発生する前の時間において、熱電併給装置２を稼動させたときに得られる熱量を予測電力負荷を考慮して演算し、このように演算された予測貯湯熱量及び貯湯タンクに貯えられた貯湯熱量でもって選択された予測給湯熱量をまかなえるかを判定し、まかないきれない場合には、更にその前の時間において、熱電併給装置を稼動させたときに得られる熱量を予測電力負荷を考慮して演算してその判定を行い、このような演算を順次前の時間に遡ってその予測給湯熱負荷をまかなうことができるまで行い、稼動時間設定手段１７６は、その予測給湯熱負荷をまかなうことができるまで遡った時間を稼動運転時間として設定する。

例えば、図３１（ａ）で示す予測給湯熱負荷であって、図３１（ｂ）で示す予測電力負荷である場合、予測必要貯湯熱量演算手段１７８は、第２番目の予測給湯熱負荷（６〜７時の時間帯のもの）について、この予測給湯熱負荷の発生前例えば２時間、即ち４時まで遡るとまかなえると判定すると、稼動時間帯設定手段１７６は、図３１（ｃ）に示すように、稼動時間帯として４〜６時を設定する。また、予測必要貯湯熱量演算手段１７８は、第１番目の予測給湯熱負荷（１８〜１９時の時間帯のもの）について、この予測給湯熱負荷の発生前例えば３時間、即ち１５時まで遡るとまかなえると判定すると、稼動時間設定手段１７６は、稼動時間帯として１５〜１８時を設定する。また、第３番目の予想給湯熱負荷（２１〜２２時の時間帯のもの）についても、同様にして図３１（ｃ）に示すように、稼動時間帯が設定される。
制御手段７０Ｇは、更に、平均予測電力負荷演算手段１８０、積算予測給湯熱負荷演算手段１８２、現給湯熱負荷演算手段１８４、現電力負荷演算手段１８６、計時手段１８８及び作動制御手段１６４を含み、これらの構成については、第３の実施形態のものと実質上同一である。

次に、図２９及び図３０を参照して、第４の実施形態のコージェネレーションシステムの制御について説明する。まず、予測給湯熱負荷演算手段１７２により、過去の給湯熱負荷に基づいて予測給湯熱負荷の演算が行われ（ステップＳ４１）、その予測給湯熱負荷は、例えば、図３１（ａ）に示す通りとなる。また、予測電力負荷演算手段１７１により、過去の電力負荷に基づいて予測電力負荷の演算が行われ、その予測電力負荷は、例えば、図３１（ｂ）で示す通りとなる。
次いで、予測給湯熱負荷選択手段１７４は、運転日の予測給湯熱負荷の全体の所定割合（例えば８０％）となるまで、給湯熱負荷の大きい順にピックアップする（ステップＳ４２）。そして、予測必要貯湯熱量演算手段１７８は、選択された予測貯湯熱負荷毎に、その予測給湯熱負荷をまかないきれる稼動時間を上述したように演算し、稼動時間設定手段１７６は、図３１（ｃ）で示すように、予測熱負荷発生前のこの運転時間を稼動時間帯として設定する（ステップＳ４３）。

このように過去負荷データ（過去給湯熱負荷データ及び過去電力負荷データ）を用いて稼動時間帯が設定されると、その後は、第３の実施形態と同様にしてコージェネレーションシステムの制御が行われる。即ち、各稼動時間帯について平均予測電力負荷の演算が行われる（ステップＳ４４）。そして、運転当日の現時点までの予測給湯熱負荷の積算が行われ（ステップＳ４５）、更に運転当日の現時点までの現給湯熱負荷の演算が行われ（ステップＳ４６）、設定された稼動時間帯の１時間前になると、ステップＳ４７からステップＳ４８に進み、熱電併給装置の起動のための監視が行われ、この監視開始後は、第３の実施形態の制御におけるステップＳ２７以降と同様に遂行される。
このコージェネレーションシステムでは、過去の給湯熱負荷に基づく予測給湯熱負荷をベースにするととともに、その運転日の運転状態、この実施形態では予測給湯熱負荷を利用して設定される平均予測電力値と現電力負荷値とに基づいて熱電併給装置を運転制御するので、運転当日の運転状態に即して熱電併給装置を効率よく運転制御することができる。

以上、本発明に従うコージェネレーションシステムの実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、上述した実施形態では、熱電併給装置からの発電電力が商用系統に逆潮流しない形態のコージェネレーションシステムに適用して説明したが、これに限定されず、熱電併給装置からの発電電力が商用系統に逆潮流する形態のコージェネレーションシステムにも適用することができ、この場合、熱負荷（給湯熱負荷及び暖房熱負荷）のみを考慮するようにすればよい。

電力と熱とを発生する熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムに利用でき、予測負荷データと現負荷データを用いて制御することによって、熱電併給装置の省エネ運転が可能となり、コージェネレーションシステムを省エネ運転するに有用なものである。

第１の実施形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す簡略システムブロック図である。 図１のコージェネレーションシステムの制御系の一部を簡略的に示すブロック図である。 図２の制御系における制御手段を簡略的に示すブロック図である。 省エネ度しきい値演算設定手段による予測省エネ度の演算を説明するための簡略説明図である。 省エネ度しきい値演算設定手段による省エネ度しきい値の設定を説明するための簡略説明図である。 図１のコージェネレーションシステムの運転制御の一部を示すフローチャートである。 図６のフローチャートにおける省エネ度しきい値の設定の流れを具体的に示すフローチャートである。 制御手段の第１変形形態を簡略的に示すブロック図である。 第１の変形形態における予測省エネ度の再演算を説明するための図である。 予測省エネ度の選定を説明するための図である。 省エネ度しきい値の設定の流れを説明するためのフローチャートである。 第２の変形形態の制御手段を簡略的に示すブロック図である。 熱電併給装置を仮運転したときの予測省エネ度を示す図である。 省エネしきい値を設定する流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図である。 図１５の制御手段による制御の流れを示すフローチャートである。 図１６のフローチャートにおける省エネ度しきい値の設定の流れを示すフローチャートである。 第３の変形形態の制御手段を簡略的に示すブロック図である。 予測省エネ度選定手段による第１番目のピックアップを説明するための図である。 予測省エネ度選定手段による第２番目のピックアップを説明するための図である。 予測省エネ度選定手段による第３番目のピックアップを説明するための図である。 予測省エネ度選定手段による第４番目のピックアップを説明するための図である。 予測省エネ選定手段による第５番目のピックアップを説明するための図である。 図１８に示す制御手段による省エネしきい値の設定の流れを示すフローチャートである。 第４の変形形態の制御手段を簡略的に示すブロック図である。 第３の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図である。 図２６の制御手段による運転制御の一部を示すフローチャートである。 熱電併給装置の運転スケジュールと予測電力負荷などとの関係を簡略的に示す図である。 第４の実施形態のコージェネレーションシステムにおける制御手段を簡略的に示すブロック図である。 図２９の制御手段による運転制御の一部を示すフローチャートである。 コージェネレーションシステムの予測給湯負荷及び予測電力負荷を示す図である。

符号の説明

２ 熱電併給装置
４ 貯湯装置
６ エンジン
８ 発電装置
１０ インバータ
１６ 電力負荷
２２ 貯湯タンク
２４ 温水循環流路
４２ 補助加熱燃焼バーナ
４６ 冷却水循環流路
５０ 熱交換器
５２ 電気加熱ヒータ
５８ 床暖房装置
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆ，７０Ｇ 制御手段
７２，７２Ｃ，１６２ 作動制御手段
７４，７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄ 省エネ度しきい値演算設定手段
７６，７６Ｃ 現省エネ度演算手段
９２ 発電機負荷率演算手段
９４ しきい値修正手段
１１７ 再演算判定手段

Claims (19)

1. 電力と熱を発生させる熱電併給装置と、前記熱電併給装置から発生する電力を商業電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、前記熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯えるための貯湯装置と、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
   前記制御手段は、過去負荷データに基づいて運転日の予測負荷データを演算し、この予測負荷データを用いて前記熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値を演算し、前記予測負荷データに基づく前記必要エネルギー及び前記エネルギー換算値に基づいて、前記予測負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度に基づいて前記熱電併給装置の運転制御の基準となる省エネ度しきい値を設定し、また現時点の負荷データに基づいて現負荷データを演算し、この現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づく予測給湯負荷データを用いて前記熱電併給装置を稼働させた場合における必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させなかった場合におけるエネルギー換算値を演算し、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく前記必要エネルギー及び前記エネルギー換算値に基づいて、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す現省エネ度を演算し、演算された前記現省エネ度が前記予測省エネ度しきい値以上になると、前記現省エネ度の運転状態でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 前記制御手段は、前記過去負荷データに基づいて運転日の予測電力負荷データ、予測暖房負荷データ及び予測給湯負荷データを演算し、前記予測電力負荷データに基づいて演算される予測有効発電出力、前記予測暖房熱負荷データに基づいて演算される予測暖房熱出力及び前記予測給湯熱負荷データに基づいて演算される予測有効貯湯熱出力を用いて、前記熱電併給装置を稼働させた場合における前記必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させない場合における前記エネルギー換算値に基づいて、前記予測負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す前記予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度に基づいて前記熱電併給装置の運転制御の基準となる省エネ度しきい値を設定し、また現時点の電力負荷データに基づいて演算される現有効発電出力、現時点の暖房熱負荷データに基づいて演算される暖房熱出力及び過去の給湯負荷に関する過去負荷データに基づく予測給湯負荷データに基づいて演算される前記予測有効貯湯熱出力を用いて、前記熱電併給装置を稼働させた場合における前記必要エネルギー及び前記熱電併給装置を稼働させない場合における前記エネルギー換算値に基づいて、前記現負荷データ及び前記予測給湯負荷データに基づく省エネルギーの度合いを示す前記現省エネ度を演算することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
3. 前記制御手段は、前記過去負荷データに基づいて運転日の前記予測負荷データを演算し、この予測負荷データを用いて単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
4. 前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が複数段階にステップ状に変動するように構成され、前記制御手段は、前記複数段の出力の各々について前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も省エネ度の高い演算値をこの単位運転時間の前記予測省エネ度として設定することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
5. 前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が複数段にステップ状に変動するように構成され、前記制御手段は、運転スケジュール時間の単位運転時間毎について、前記複数段の出力の各々について前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の予測省エネ度と選定し、次に、選定された単位運転時間のその出力状態を除く残りの単位運転時間の出力状態について前記予測省エネ度を再演算し、前記残りの単位運転時間の出力状態について最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間のその出力状態の前記予測省エネ度と選定し、所定の条件を満たすまで前記予測省エネ度の再演算を遂行することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
6. 前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記複数段の出力の各々について前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この単位運転時間の前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記複数段の出力の各々について前記現負荷データ及び給湯負荷に関する前記過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
   前記現省エネ度演算手段は、演算された前記現省エネ度のうち最も現省エネ度の高い演算値を現運転省エネ度とし、この現運転省エネ度が前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は、前記現運転省エネ度の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする請求項４又は５に記載のコージェネレーションシステム。
7. 前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記複数段の出力の各々について前記現負荷データ及び給湯負荷に関する前記過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
   前記現省エネ度演算手段は、前記複数段の出力の各々についての前記現省エネ度を演算し、前記作動制御手段は、前記省エネ度しきい値以上の前記現省エネ度であって、且つ最大の出力状態の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする請求項４又は５に記載のコージェネレーションシステム。
8. 前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その出力が最小出力から最大出力までの間を無段階に変動するように構成され、前記制御手段は、前記最小出力から前記最大出力までの間において、前記単位運転時間についての前記予測省エネ度を演算し、演算した前記予測省エネ度のうち最も省エネ度の高い演算値をこの単位運転時間の予測省エネ度として設定することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
9. 前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記最小出力から前記最大出力までの間の出力について、前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この単位運転時間の前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、前記最小出力から前記最大出力までの間の出力について、現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
   前記現省エネ度演算手段は、前記最小出力から前記最大出力の間の出力について演算された前記現省エネ度のうち最も現省エネ度の高い演算値を現運転省エネ度とし、この現運転省エネ度が前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は、前記現運転省エネ度の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする請求項８に記載のコージェネレーションシステム。
10. 前記制御手段は、前記予測負荷データを利用して前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算し、この予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するための省エネ度しきい値演算設定手段と、現負荷データ及び給湯負荷に関する過去負荷データに基づいて前記現省エネ度を演算する現省エネ度演算手段と、前記熱電併給装置を作動制御するための作動制御手段と、を含み、
    前記現省エネ度演算手段により演算された前記現省エネ度が、前記省エネ度しきい値演算設定手段により設定された前記省エネ度しきい値以上になると、前記作動制御手段は作動信号を生成して前記熱電併給装置を起動することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
11. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、運転スケジュール時間における予測電力負荷データを演算するための予測電力負荷演算手段と、前記運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算するための予測熱負荷演算手段と、前記予測省エネ度を演算するための予測省エネ度演算手段と、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するためのしきい値設定手段と、を含んでおり、
    前記熱電併給装置から前記商業電力供給ラインへの発生電力の逆潮流が生じないように構成されており、
    前記予測省エネ度演算手段は、前記予測電力負荷演算手段により演算された前記予測電力負荷データ及び前記予測熱負荷演算手段により演算された前記予測熱負荷データを用いて前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする請求項１０に記載のコージェネレーションシステム。
12. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、運転スケジュール時間における予測熱負荷データを演算するための予測熱負荷演算手段と、前記予測省エネ度を演算するための予測省エネ度演算手段と、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度に基づいて前記省エネ度しきい値を設定するためのしきい値設定手段と、を含んでおり、
    前記熱電併給装置から前記商業電力供給ラインへの発生電力の逆潮流が許容されるように構成されており、
    前記予測省エネ度演算手段は、前記予測熱負荷演算手段により演算された前記予測熱負荷データを用いて前記単位運転時間毎の前記予測省エネ度を演算することを特徴とする請求項１０に記載のコージェネレーションシステム。
13. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、更に、前記運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算するための予測必要貯湯熱量演算手段と、前記運転スケジュール時間における前記単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算するための予測貯湯熱量演算手段とを備え、前記しきい値設定手段は、前記予測省エネ度演算手段により演算された前記予測省エネ度の大きい順に単位運転時間の順位を選定し、前記予測省エネ度の大きい順に選定した前記単位運転時間の前記予測貯湯熱量を積算し、その積算値が前記予測必要貯湯熱量となるときの前記予測省エネ度を前記省エネ度しきい値として設定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のコージェネレーションシステム。
14. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、更に、前記運転スケジュール時間における予測必要貯湯熱量を演算するための予測必要貯湯熱量演算手段と、前記運転スケジュール時間における前記単位運転時間毎の予測貯湯熱量を演算するための予測貯湯熱量演算手段と、所定の予測省エネ度を選定するための予測省エネ度選定手段と、前記予測省エネ度の再演算を判定するための再演算判定手段と、を備え、前記予測省エネ度選定手段は、前記運転スケジュール時間の前記予測省エネ度のうち最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度と選定し、前記再演算判定手段は、選定した単位運転時間の前記予測貯湯熱量を積算してその積算値が前記予測必要貯湯熱量に達するまで前記予測省エネ度の再演算を行い、再演算においては、前記予測省エネ度演算手段は、選定された単位運転時間を除く残りの単位運転時間について前記予測省エネ度を演算し、前記予測省エネ度選定手段は、前記残りの単位運転時間について最も予測省エネ度の大きい演算値をその単位運転時間の予測省エネ度と選定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のコージェネレーションシステム。
15. 前記熱電併給装置は、それを冷却する冷却水を循環するための冷却水循環流路を含み、前記貯湯装置は、温水を貯えるための貯湯タンク及び前記貯湯タンクの温水を循環するための温水循環流路を含み、前記冷却水循環流路と前記温水循環流路との間には、前記冷却水循環流路を流れる冷却水と前記温水循環流路を流れる温水との間で熱交換するための熱交換器が設けられており、更に、前記冷却水循環流路、前記温水循環流路又は前記貯湯タンクには電気加熱ヒータが設けられ、前記温水循環流路には補助加熱燃焼バーナが設けられており、前記電気加熱ヒータは、前記熱電併給装置にて発生する電力の余剰電力を利用して冷却水又は温水を加熱し、前記補助加熱燃焼バーナは、燃料の燃焼により発生する熱を利用して温水を加熱することを特徴とする請求項１０に記載のコージェネレーションシステム。
16. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、回収熱を給湯熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生した電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、及び前記補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算し、回収熱を暖房熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生する電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、及び前記補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算し、また回収熱を給湯熱負荷及び暖房熱負荷に用いる場合に、前記熱電併給装置にて発生する電力を消費する消費電力、前記熱電併給装置にて発生する熱、前記電気加熱ヒータによる発生熱、前記補助加熱燃焼バーナの給湯熱効率、及び前記補助加熱燃焼バーナの暖房熱効率を用いて前記予測省エネ度を演算することを特徴とする請求項１５に記載のコージェネレーションシステム。
17. 前記省エネ度しきい値演算設定手段は、回収熱を温水として前記貯湯装置に貯える場合に、更に、前記貯湯装置に貯えられる貯湯時間に基づく放熱ロスを加えて省エネ度を演算することを特徴とする請求項１６に記載のコージェネレーションシステム。
18. 前記制御手段は、更に、前記省エネ度しきい値を修正するためのしきい値修正手段を含み、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記しきい値修正手段は、設定された省エネ度しきい値が小さくなるように修正し、これによって、前記熱電併給装置の運転時間が長くなることを特徴とする請求項１１に記載のコージェネレーションシステム。
19. 前記しきい値修正手段は、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第２所定値より下がると、設定された省エネ度しきい値が大きくなるように修正し、これによって、前記熱電併給装置の運転時間が短くなることを特徴とする請求項１８に記載のコージェネレーションシステム。

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