JP4507059B2 - 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２００２−２１３３１３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、熱電併給装置の運転制御においてその消費エネルギーを充分に削減するための制御になっておらず、その運転制御の更なる改善が強く望まれている。

本発明の目的は、比較的簡単な制御でもって、熱電併給装置の消費エネルギーを充分に削減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、電力負荷及び給湯熱負荷に関する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に基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率に基づいて作動制御の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定するとともに、運転日の電力負荷に関する現電力負荷データ及び給湯熱負荷に関する前記予測負荷データに基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの現消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの現消費エネルギー量との差である現エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する前記現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記現エネルギー削減比率となる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２に記載のコ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、電力負荷、暖房熱負荷及び給湯熱負荷に関する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に基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率に基づいて作動制御の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定するとともに、運転日の電力負荷に関する現電力負荷データ、暖房熱負荷に関する現暖房熱負荷データ及び給湯熱負荷に関する前記予測負荷データに基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの現消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの現消費エネルギー量との差である現エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する前記現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記現エネルギー削減比率となる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３に記載のコ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、その発電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、最小出力からの増加出力分についての前記予測貯湯熱量及び前記予測エネルギー削減量に基づいて前記予測エネルギー削減比率を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のコジェネレーションシステムでは、温水を生成するための補助加熱ボイラを更に備えており、前記予測貯湯熱量は放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量であり、前記制御手段は、単位運転時間の予測エネルギー削減比率Ｐを次の式、
Ｐ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）− （熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）〕／予測有効貯湯熱量
ここで、予測消費エネルギー量Ｅ１及びＥ２について、
Ｅ１＝（予測電力負荷／発電所の発電効率）＋（予測有効貯湯熱量／加熱ボイラの給湯効率）＋（予測暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率）
Ｅ２＝（熱電併給装置の予測消費エネルギー量）＋（予測買電量／発電所の発電効率）＋〔（予測暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖房に用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率
を用いて演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のコジェネレーションシステムでは、前記制御手段は、単位運転時間の前記熱電併給装置の最小出力に対する所定出力の予測エネルギー削減比率Ｐｐを次の式、
Ｐｐ＝〔（所定出力時の熱電併給装置を稼働させなかったときに対する熱電併給装置を稼働させたときの予測エネルギー削減量）−（最小出力時の熱電併給装置を稼働させなかったときに対する熱電併給装置を稼働させたときの予測エネルギー削減量）〕／〔（所定出力時の予測有効貯湯熱量）−（最小出力時の予測有効貯湯熱量）〕
を用いて演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載のコジェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記エネルギー削減比率しきい値を設定するためのエネルギー削減比率しきい値演算設定手段と、運転日の負荷データ及び過去負荷データに基づいて、前記熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分についての現時点の現エネルギー削減比率を演算するための現エネルギー削減比率演算手段と、前記熱電併給装置を運転制御するための作動制御手段と、を備え、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転することを特徴とする。

また、本発明の請求項７記載のコジェネレーションシステムでは、前記現エネルギー削減比率演算手段は、運転日の現負荷データ及び過去負荷データに基づいて、前記熱電併給装置の前記最小出力からの各増加出力分についての現時点の現エネルギー削減比率を演算し、演算された前記現エネルギー削減比率のいずれもが前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記最小出力で運転し、演算された前記現エネルギー削減比率の少なくとも一つが前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記作動制御手段は、前記エネルギー削減比率しきい値以上の現エネルギー削減比率であって、且つ最大出力状態の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載のコジェネレーションシステムでは、前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、予め設定される所定運転スケジュール時間における予測給湯熱負荷をピックアップするための予測給湯熱負荷ピックアップ手段と、前記予測貯湯熱量の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算するための予測有効貯湯熱量演算手段と、前記熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算するための予測エネルギー削減比率演算手段と、を含み、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、前記所定運転スケジュール時間を通して発生する前記予測給湯熱負荷を時間の経過順にピックアップし、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段によりピックアップされた予測給湯熱負荷の発生時間前までの放熱ロスを考慮して前記予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記ピックアップされた予測給湯熱負荷の発生時間前までの前記予測エネルギー削減比率を演算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、前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、前記熱電併給装置を仮に運転するとしたときの仮運転スケジュールを設定するための仮運転スケジュール設定手段を含み、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、前記所定運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷について時間の経過順に順次ピックアップし、前記仮運転スケジュール設定手段は、ピックアップされた前記予測給湯熱負荷の順に、前記予測有効貯湯熱量及び前記予測エネルギー削減比率に基づき、且つ設定された仮運転スケジュールを考慮して、ピックアップされた前記予測給湯熱負荷を含む仮運転スケジュールを順次設定し、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の全ての予測給湯熱負荷をピックアップすると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記運転スケジュール時間を通して発生する全ての前記予測給湯熱負荷についての仮運転スケジュールを設定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、前記エネルギー削減比率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前記予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する予測有効必要貯湯熱量演算手段と、前記予測エネルギー削減比率を選定するための予測エネルギー削減比率選定手段と、前記予測有効貯湯熱量を積算するための予測有効貯湯熱量積算演算手段と、を含んでおり、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間において第１番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算し、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力の予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については前記最小出力を、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に記載のコジェネレーションシステムでは、前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたとき、前記運転スケジュール時間の開始時点における前記貯湯装置が保有するタンク貯湯熱量を前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１初期値とし、この第１初期値を前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの時間による放熱ロスを考慮した有効第１初期値を演算し、前記第１番目の予測給湯熱負荷及び前記有効第１初期値に基づいて、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する前記予測有効必要貯湯熱量を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項１２に記載のコジェネレーションシステムでは、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間において第２番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対して前記予測有効貯湯熱量積算演算手段により積算演算された予測有効貯湯熱量の積算値から前記第１番目の予測給湯熱負荷を減算した値を、前記第２番目の予測給湯熱負荷に対する第２初期値とし、この第２初期値を前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの時間による放熱ロスを考慮した有効第２初期値を演算し、前記第２番目の予測給湯熱負荷及び前記有効第２初期値に基づいて、前記第２番目の予測給湯熱負荷に対する前記予測有効必要貯湯熱量を演算することを特徴とする。

また、本発明の請求項１３に記載のコジェネレーションシステムでは、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、前記仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分、また前記仮運転スケジュールが設定されている単位時間については前記仮運転スケジュールの運転条件を最小出力としてその運転条件出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第２番目の前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を、前記第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュール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に記載のコジェネレーションシステムでは、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の前記第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については前記熱電併給装置の前記最小出力よりも大きい出力範囲における前記最小出力からの増加出力分、また前記仮運転スケジュールが設定されている単位運転時間については仮運転スケジュールの運転条件よりも大きい出力範囲における前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第２番目の前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を、前記第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項１５に記載のコジェネレーションシステムでは、前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、前記仮運転スケジュールで仮運転したときに発生する仮運転予測有効貯湯熱量を積算する仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段と、エネルギー削減比率しきい値を設定するためのしきい値設定手段を含んでおり、前記仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する前記第１番目の予測有効必要貯湯熱量をまかなうことができるまで、前記運転スケジュール時間の開始時点から時間経過順に前記仮運転スケジュールで仮運転したときの仮運転予測有効貯湯熱量を積算し、前記仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第１番目の予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記しき値設定手段は、この単位運転時間までの前記仮運転スケジュールにおける最小値の前記予測エネルギー削減比率をエネルギー削減比率しきい値として設定することを特徴とする。

更に、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、前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その発電出力が無段階に変動するように構成されてい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、熱電併給装置を制御するための制御手段は、熱電併給装置を稼働しないとき（即ち、発電所と補助加熱ボイラを運転したとき）の予測消費エネルギー量（換言すると、従来のシステムであって、熱電併給装置を備えるシステムにおいてはこの熱電併給装置を稼働しない状態となる）と熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量（換言すると、熱電併給装置を稼働させた状態）との差である予測エネルギー削減量を演算し、また熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、この予測貯湯熱量に対する予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算してエネルギー削減比率しきい値を設定する。また、制御手段は、運転日の現電力負荷データ及び給湯負荷に関する予測負荷データに基づいて現エネルギー削減量を演算し、また熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算する。そして、この制御手段は、エネルギー削減比率しきい値と現エネルギー削減比率とを対比し、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であるときに現エネルギー削減比率の運転条件でもって熱電併給装置を運転制御するので、熱電併給装置の運転制御は予測エネルギー削減比率を考慮し、また現在の運転状況をも考慮したものとなり、これによって、熱電併給装置を省エネルギーで効率良く運転することができる。また、この制御手段による制御は、熱電併給装置を運転したときに貯えられる予測貯湯熱量に対する予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を用いているので、熱電併給装置の運転制御は予測エネルギー削減量及び予測貯湯熱量を考慮したものとなり、例えば、予測エネルギー削減比率の多いときに熱電併給装置を運転し、予測エネルギー削減比率の少ないときには熱電併給装置の運転を停止する（又は出力を小さくして運転する）ことによって、熱電併給装置を一層効率良く省エネルギーで運転することができる。特に、予測貯湯熱量をも考慮した予測エネルギー削減比率に基づいて制御するので、エネルギー削減量が大きくても予測貯湯熱量が大きいときには、エネルギー削減比率は相対的に小さくなり、エネルギー削減量が小さくても予測貯湯熱量が小さいときには、エネルギー削減比率は相対的に大きくなり、このようなことから、エネルギー削減量が大きくて予測貯湯熱量が小さいときに熱電併給装を運転するようになり、非常に効率良く省エネルギーで運転することができる。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、熱電併給装置を制御するための制御手段は、熱電併給装置を稼働しないとき（即ち、発電所と補助加熱ボイラを運転したとき）の予測消費エネルギー量と熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量（換言すると、熱電併給装置を稼働させた状態）との差である予測エネルギー削減量を演算し、また熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、この予測貯湯熱量に対する予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算してエネルギー削減比率しきい値を設定する。また、制御手段は、運転日の現電力負荷データ、現暖房熱負荷データ及び給湯負荷に関する予測負荷データに基づいて現エネルギー削減量を演算し、また熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算する。そして、この制御手段は、上述したと同様に、エネルギー削減比率しきい値と現エネルギー削減比率とを対比し、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であるときに現エネルギー削減比率の運転条件でもって熱電併給装置を運転制御するので、熱電併給装置の運転制御は予測エネルギー削減比率を考慮し、また現在の運転状況をも考慮したものとなり、これによって、熱電併給装置を省エネルギーで効率良く運転することができ、上述した発明と同様の効果が達成される。

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、熱伝併給装置の発電出力は、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、熱電併給装置の最小出力からの増加出力分についての予測貯湯熱量及び予測エネルギー削減量に基づいて予測エネルギー削減比率を演算する。例えば、熱電併給装置が常時運転される場合、最小出力における予測エネルギー削減比率の演算は省略することができ、最小出力からの増加出力分についてのエネルギー削減比率を演算することによって、その演算を簡略化して制御を比較的簡単にすることができる。熱電併給装置の最大出力が例えば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、このような場合、発電出力が２５０Ｗから５００Ｗに増加するとき、発電出力が２５０Ｗから７５０Ｗに増加するとき、また発電出力が２５０Ｗから１０００Ｗに増加するときの予測エネルギー削減比率が演算される。

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、補助加熱ボイラを含むシステムとして提供され、制御手段は補助加熱ボイラの給湯効率、補助加熱ボイラの暖房効率を用いて予測エネルギー削減量を演算するので、予測エネルギー削減量を所要の通りに演算することができる。また、予測貯湯負荷として放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を用いるので、予測エネルギー削減比率を所要の通りに正確に演算することができる。尚、熱電併給装置を稼働した場合と稼働しない場合の予測エネルギー削減比率を演算するときには、予測消費エネルギー量Ｅ１を演算する際の加熱ボイラは予測消費エネルギー量Ｅ２を演算する際の補助加熱ボイラと同じものとなる。

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、所定出力時の予測有効貯湯熱量と最小出力時の予測有効貯湯熱量との熱量差に対する所定出力時の予測エネルギー削減量と最小出力時のエネルギー削減量とのエネルギー削減量差に基づいて最小出力に対する所定出力の予測エネルギー削減比率を演算するので、最小出力に対する増加出力分についての予測エネルギー削減比率を所要の通りに演算することができる。

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、制御手段はエネルギー削減比率しきい値演算手段と現エネルギー削減比率演算手段を備え、エネルギー削減比率しきい値演算手段が予測エネルギー削減比率に基づいてエネルギー削減比率しきい値を設定し、現エネルギー削減比率演算手段は現負荷データ及び過去負荷データに基づいて現エネルギー削減比率を演算する。熱電併給装置を運転制御するときには、このエネルギー削減比率しきい値及び現エネルギー削減比率が用いられ、現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値よりも小さいと、運転による充分なエネルギー削減が達成されないとして、熱電併給装置は最小出力で運転され、また現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、運転によるエネルギー削減が達成されるとして、熱電併給装置はその現エネルギー削減比率となる運転条件で運転される。このようにエネルギー削減比率しきい値を設定し、このしきい値を用いて熱電併給装置を運転制御することによって、比較的簡単な制御でもって熱電併給装置を省エネルギーで運転制御することができる。

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、熱電併給装置の発電出力が複数段にステップ状に変動する場合、現エネルギー削減比率については、熱電併給装置の最小出力からの各増加出力分について現エネルギー削減比率が演算される。そして、現エネルギー削減比率のいずれもがエネルギー削減比率しきい値よりも小さいと、いずれの発電出力で運転しても充分な省エネルギーが達成されないとして、熱電併給装置は最小出力で運転される。また、現エネルギー削減比率の少なくとも一つがエネルギー削減比率しきい値以上であると、この現エネルギー削減比率しきい値以上の現エネルギー削減比率であって、且つそのうちの最大出力状態の運転条件でもって運転され、このように運転制御することによって、省エネルギー運転を行いながらお湯の貯湯量を多くすることができ、給湯時のお湯不足の発生を少なくすることができる。

また、本発明の請求項８に記載されたコージェネレーションシステムによれば、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、予測給湯熱負荷ピックアップ手段、予測有効貯湯熱量演算手段及び予測エネルギー削減比率演算手段を含み、予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、所定運転スケジュールにて発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順にピックアップし、予測有効貯湯熱量演算手段は、ピックアップされた予測給湯熱負荷についてその発生時間前までの予測有効貯湯熱量を演算し、予測エネルギー削減比率演算手段は、ピックアップされた予測給湯熱負荷についてその発生時間前までの予測エネルギー削減比率を演算する。このように時間の経過順の予測給湯熱負荷について予測有効貯湯熱量及び予測エネルギー削減比率を演算してエネルギー削減比率しきい値を設定するので、比較的簡単に且つ容易にそのしきい値を設定することができる。

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、予測給湯熱負荷ピックアップ手段は運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順に順次ピックアップし、仮運転スケジュール設定手段は、ピックアップされた予測給湯熱負荷順に予測有効貯湯熱量及び予測エネルギー削減比率に基づき、且つ設定された仮運転スケジュールを考慮して、このピックアップされた予測給湯熱負荷を含む仮運転スケジュールを設定するので、比較的簡単な演算でもって、運転スケジュール時間に発生する予測給湯熱負荷をまかなう仮運転スケジュールを設定することができる。また、予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷の全てをピックアップするので、仮運転スケジュール設定手段によって設定される仮運転スケジュールは運転スケジュール時間の全ての予測給湯熱負荷を考慮したものとなる。

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、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、更に、予測有効必要貯湯熱量演算手段、予測エネルギー削減比率選定手段及び予測有効貯湯熱量積算演算手段を含んでおり、予測給湯熱負荷ピックアップ手段が運転スケジュール期間において第１番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、このピックアップした予測給湯熱負荷に対して次のようにして省エネルギーを考慮した仮運転スケジュールが設定される。予測有効必要貯湯熱量演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算し、予測有効貯湯熱量演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力の予測有効貯湯熱量を演算し、予測エネルギー削減比率演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、最小出力からの増加出力分についての予測エネルギー削減比率を演算し、予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された予測エネルギー削減比率に対応する予測有効貯湯熱量を積算するので、エネルギー削減比率の大きい運転条件が選定され、従って、この選定された条件で熱電併給装置を運転することによって、充分な省エネルギーを達成することができる。また、予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えるまで予測エネルギー削減比率の選定が行われるので、選定された運転条件で熱電併給装置を運転することによって、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができる。更に、仮運転スケジュール設定手段は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を仮運転スケジュールとして設定するので、この仮運転スケジュールは充分な省エネルギーを達成することができるものとなる。

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、予測有効必要貯湯熱量演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたとき、運転スケジュール時間の開始時点におけるタンク貯湯熱量を第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１初期値とし、この第１初期値の放熱ロスを考慮した有効第１初期値及び第１番目の予測給湯熱負荷に基づいて、第１番目の予測給湯熱負荷に対する予測有効必要貯湯熱量を演算するので、予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値と予測有効必要貯湯熱量との比較が第１初期値の放熱ロスを考慮したものとなり、従って、これらの対比により正確な仮運転スケジュールを設定することができる。

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、運転スケジュール時間において第２番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、予測有効必要貯湯熱量演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷に対して予測有効貯湯熱量積算演算手段により積算演算された予測有効貯湯熱量の積算値から第１番目の予測給湯熱負荷を減算した値を、第２番目の予測給湯熱負荷に対する第２初期値とし、この第２初期値の放熱ロスを考慮した有効第２初期値及び第２番目の予測給湯熱負荷に基づいて、第２番目の予測給湯熱負荷に対する前記予測有効必要貯湯熱量を演算するので、第２番目の予測給湯熱負荷に対する予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値と予測有効必要貯湯熱量との比較が第２初期値の放熱ロスを考慮したものとなり、従って、第２番目の予測給湯熱負荷についても、これらの対比により正確な仮運転スケジュールを設定することができる。

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、第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、予測有効貯湯熱量演算手段は、第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、予測エネルギー削減比率演算手段は、第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については熱電併給装置の最小出力からの増加出力分、また仮運転スケジュールが設定されている単位運転時間については仮運転スケジュールの運転条件を最小出力としてその運転条件出力からの増加出力分についての予測エネルギー削減比率を演算するので、第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールを含めて第２番目の予測給湯熱負荷に対する予測エネルギー削減比率を演算することができる。また、予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された予測エネルギー削減比率に対応する予測有効貯湯熱量を積算するので、第２番目の予測給湯熱負荷についてもエネルギー削減比率の大きい運転条件が選定される。また、予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えるまで予測エネルギー削減比率の選定が行われるので、選定された運転条件で熱電併給装置を運転することによって、第１及び第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができる。更に、仮運転スケジュール設定手段は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を仮運転スケジュールとして設定するので、この仮運転スケジュールは第１及び第２番目の双方の予測給湯熱負荷を考慮したものとなり、このように設定される仮運転スケジュールは充分な省エネルギーを達成するものとなる。

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、第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、予測有効貯湯熱量演算手段は、第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、予測エネルギー削減比率演算手段は、第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については熱電併給装置の最小出力よりも大きい出力範囲における最小出力からの増加出力分、また仮運転スケジュールが設定されている単位運転時間については仮運転スケジュールの運転条件よりも大きい出力範囲における最小出力からの増加出力分についての予測エネルギー削減比率を演算するので、このようにしても第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールを含めて第２番目の予測給湯熱負荷に対する予測エネルギー削減比率を演算することができ、またその演算も最小出力からの増加出力分を考慮すればよく、その演算を簡易化してシステムの制御を簡単にすることができる。また、上述したと同様に、予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、また予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えるまで予測エネルギー削減比率の選定が行われるので、選定された運転条件で熱電併給装置を運転することによって、省エネルギーを達成することができるとともに、第１及び第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができる。

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、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段及びしきい値設定手段を含み、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段は、第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１番目の予測有効必要貯湯熱量をまかなうことができるまで、運転スケジュール時間の開始時点から時間経過順に仮運転スケジュールで仮運転したときの仮運転予測有効貯湯熱量を積算し、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が第１番目の予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、しきい値設定手段は、この単位運転時間までの仮運転スケジュールの運転条件における最小値の予測エネルギー削減比率をエネルギー削減比率しきい値として設定するので、このエネルギー削減比率しきい値を基準に熱電併給装置を運転制御することによって、省エネルギー運転を達成することができるとともに、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な熱量を貯湯装置に貯えることができる。

更に、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、熱電併給装置の発電出力が無段階に変動するものにも適用することができる。

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。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、予測電力負荷、予測暖房熱負荷及び予測給湯熱負荷を説明するための簡略説明図であり、図５は、第１番目の予測給湯負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図であり、図６は、第２番目の予測給湯熱負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図であり、図７は、仮運転スケジュールに沿って仮運転させたときの仮運転貯湯熱量、仮運転エネルギー削減比率などを説明するための図であり、図８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９は、図８のフローチャートにおけるエネルギー削減比率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り、図１０は、第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定の流れを示すフローチャートであり、図１１は、第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定の流れを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は燃料電池６から構成され、燃料電池６で発生する排熱が貯湯装置４で温水として貯えられる。この熱電併給装置２は、燃料電池６に代えて、内燃機関（例えばガスエンジン）とこの内燃機関により駆動される発電装置との組合せ、又は外燃機関と発電装置との組合せなどでもよい。

燃料電池６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、燃料電池６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、燃料電池６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、燃料電池６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に補助加熱ボイラ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ボイラ４２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、燃料電池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、燃料電池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、燃料電池６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を介して燃料電池６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、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４、現エネルギー削減比率演算手段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燃料電池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、運転切換信号生成手段８４と、エネルギー削減比率しきい値と現エネルギー削減比率とを比較するエネルギー削減比率比較手段８６とを含んでいる。運転切換信号生成手段８４は、後述するように現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上になると運転を切り換えるための信号転切換信号を生成し、この運転切換信号に基づいて燃料電池６の運転を切り換える。

また、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、燃料電池６の運転状態を切り換える際の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定する。この実施形態においては、エネルギー削減比率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暖房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（例えば、０時）から将来にわたっての所定の運転スケジュール時間（例えば、１２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１２時間に、また単位運転時間を１時間に設定し、現時点から１２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８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。尚、この実施形態では、以下の説明からも理解されるように、暖房装置５８を作動しない、即ち予測暖房熱負荷が発生しない状態について説明するが、暖房装置５８を作動させるときのも同様に適用することができる。

エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、また、予測有効貯湯熱量演算手段１０４及び予測エネルギー削減比率演算手段１０６を備えている。予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、熱電併給装置２を運転したときに発生する予測貯湯熱負荷を演算し、時間の経過に伴う放熱による熱量の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算する。このように予測有効貯湯熱量を用いることによって後述する予測エネルギー削減比率を正確に演算することができるが、この演算を簡易化するために予測貯湯熱量（放熱ロスを考慮しないもの）を用いるようにしてもよい。

また、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、次式（１）を用いて予測エネルギー削減比率を演算する。即ち、予測エネルギー削減比率Ｐは、
Ｐ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）−（
熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）〕／特定予測有効
貯湯熱量 ・・・（１）
であり、ここで、予測消費エネルギー量Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ、特定の単位運転時間について考えると、
Ｅ１＝（特定予測電力負荷／発電所の発電効率）＋（特定予測有効貯湯熱量／加熱
ボイラの給湯効率）＋（特定予測暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率）
・・・（２）
Ｅ２＝（熱電併給装置の特定予測消費エネルギー量）＋（特定予測買電量／発電所
の発電効率）＋〔（特定予測暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖
房に用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率 ・・・（３）
となり、熱電併給装置２を稼働させた場合と稼働させない場合を考えると、稼働させない場合が発電所と加熱ボイラを運転したときとなり、このときの加熱ボイラは補助加熱ボイラ４２となる。

この実施形態では、燃料電池６は、負荷の大きさにより、その発電出力がステップ状に変動するように構成されているとともに、常時運転されるように構成されており、このようなことから、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、次式（４）を用いて燃料電池６の最小出力に対する特定出力の予測エネルギー削減比率を演算する。即ち、この場合における予測エネルギー削減比率Ｐｐは、
Ｐｐ＝〔（特定出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給装置
を運転させたときの予測エネルギー削減量）−（最小出力時の発電所と加熱
ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの予測エネ
ルギー削減量）〕／〔（特定出力時の予測有効貯湯熱量）−（最小出力時の 予測有効貯湯熱量）〕 ・・・（４）
となる。

燃料電池６の最大出力が例えば１０００Ｗであるとし、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段階に出力電力が変動可能とるように構成されていると、このような場合、発電出力が２５０Ｗから５００Ｗに増加するとき、発電出力が２５０Ｗから７５０Ｗに増加するとき、また発電出力が２５０Ｗから１０００Ｗに増加するときの予測エネルギー削減比率が演算され、特定出力が例えば５００Ｗとすると、このときの予測エネルギー削減比率Ｐｐは、
Ｐｐ＝〔（５００Ｗ出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給
装置を運転させたときの予測エネルギー削減量）−（２５０Ｗ出力時の発電
所と加熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの
予測エネルギー削減量）〕／〔（５００Ｗ出力時の予測有効貯湯熱量）−（
２５０Ｗ出力時の予測有効貯湯熱量）〕 ・・・（５）
となる。

エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、更に、貯湯タンク２２に温水として貯えられた貯湯熱量を演算するためのタンク貯湯熱量演算手段１０８と、予測給湯熱負荷をまかなうに必要とする予測有効必要貯湯熱量を演算するための予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０と、運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷をピックアップするための予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２と、予測エネルギー削減比率を選定するための予測エネルギー削減比率選定手段１１４と、予測有効貯湯熱量を積算するための予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６と、積算した予測有効貯湯熱量と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定する積算予測貯湯熱量判定手段１１８と、熱電併給装置２の仮運転スケジュールを設定する仮運転スケジュール設定手段１２０とを含んでいる。

タンク貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンク２２内の温水の温度と量に基づいてタンク貯湯熱量を演算する。また、予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順に順次ピックアップし、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。例えば、図４（ｃ）に示す予測給湯熱負荷のうち第１番目の予測給湯熱負荷（３〜４時の間の予測給湯熱負荷）をピックアップしたときには、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、この予測給湯熱負荷から基準時点（０時）のタンク貯湯熱量を減算する。このとき、タンク貯湯熱量は、予測給湯熱負荷の発生する時点までの間に放熱ロスによりその熱量が減少するので、タンク貯湯熱量として、この放熱ロスを考慮した有効タンク貯湯熱量を用いるのが望ましい。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、演算された予測エネルギー削減比率の演算値の大きい順に選定し、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６は、選定された予測エネルギー削減比率の運転条件による予測有効貯湯熱量を順次積算し、積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量よりも小さいときは、予測エネルギー削減比率選定手段１１４による予測エネルギー削減比率の選定を繰り返し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、予測エネルギー削減比率選定手段１１４による選定を終了する。この実施形態では、熱電併給装置２（燃料電池６）が常時運転されることに関連して、予測エネルギー削減比率として、熱電併給装置２の最小出力に対する特定出力（例えば、１０００Ｗ、７５０Ｗ、５００Ｗ）の予測エネルギー削減比率を用いているので、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値に熱電併給装置２の最小出力時の予測有効貯湯熱量を加算し、積算予測貯湯熱量判定手段１１８はこの加算演算値と予測有効必要貯湯熱量とを対比判定する。そして、仮運転スケジュール設定手段１２０は、運転スケジュール時間の全予測給湯熱負荷を含むものについて選定された予測エネルギー削減比率の運転状態に基づいて、予測エネルギー削減比率の選定された単位運転時間についてはその予測エネルギー削減比率となる運転状態を、また予測エネルギー削減比率の選定されない単位運転時間については最小出力状態を仮運転スケジュールとして設定する。

この形態では、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４は、仮運転スケジュールに基づいて後述するように、エネルギー削減比率しきい値を設定するために、更に、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４及びしきい値設定手段１２６を含んでいる。仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は、仮運転スケジュールに沿って運転したときに発生する仮運転予測有効貯湯熱量を時間の経過順に順次積算し、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４は、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２による積算値と第１番目の予測給湯熱負荷の予測有効必要貯湯熱量とを対比判定し、この積算値がこの予測有力必要貯湯熱量よりも小さいときには、仮運転予測有効貯湯熱量の積算を繰り返し遂行し、この積算値が上記予測給湯熱負荷と等しい又はこれを超えると、この積算を終了する。そして、しきい値設定手段１２６は、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２により積算した範囲における予測エネルギー削減比率のうち最も小さい値を例えば０時の単位運転時間についてのエネルギー削減比率しきい値として設定し、このエネルギー削減比率しきい値が熱電併給装置２（燃料電池６）の例えば０〜１時の運転の制御に用いられる。

更に、制御手段７０の現エネルギー削減比率演算手段７６は、予測エネルギー削減比率演算設定手段１０６と同様にして、現時点のエネルギー削減比率、この形態では熱電併給装置２（燃料電池６）の最小出力からの増加出力分についての現エネルギー削減比率を演算する。この形態では、熱電併給装置２の発電出力が１０００Ｗ、７５０Ｗ、５００Ｗ及び２５０Ｗの４段階に変動可能に構成されており、このことに関連して、最小出力からの増加出力分として、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、また２５０Ｗから１０００Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率が演算される。

この現エネルギー削減比率の演算は、現負荷データとして現電力負荷データ及び現暖房熱負荷データを用いるとともに、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て行われ、現電力負荷データ、現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（１）〜（５）を適用して行われる。尚、現エネルギー削減比率を演算する際の上記式の適用は、次の通りとなる。式（１）〜（３）の適用については、現エネルギー削減比率ＰＡは、
ＰＡ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの現消費エネルギー量ＥＡ１）−
（熱電併給装置を運転したときの現消費エネルギー量ＥＡ２）〕／特定現有
効貯湯熱量 ・・・（１Ａ）
となり、現消費エネルギー量ＥＡ１，ＥＡ２は、
ＥＡ１＝（特定現電力負荷／発電所の発電効率）＋（特定現貯湯熱量／加熱ボイラ
の給湯効率）＋（特定現暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率） ・・・（２Ａ）
ＥＡ２＝（熱電併給装置の特定現消費エネルギー量）＋（特定買電量／発電所の発
電効率）＋〔（特定現暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖房に
用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率 ・・・（３Ａ）
となり、最小出力に対する特定出力の現エネルギー削減比率ＰｐＡは、
ＰｐＡ＝〔（特定出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併給装
置を運転させたときの現エネルギー削減量）−（最小出力時の発電所と加
熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたときの現エ
ネルギー削減量）〕／〔（特定出力時の現有効貯湯熱量）−（最小出力時
の現有効貯湯熱量）〕 ・・・（４Ａ）
となり、例えば、特定出力が５００Ｗとすると、この現エネルギー削減比率ＰｐＡは、
ＰｐＡ＝〔（５００Ｗ出力時の発電所と加熱ボイラを運転したときに対する熱電併
給装置を運転させたときの現エネルギー削減量）−（２５０Ｗ出力時の発
電所と加熱ボイラを運転させたときに対する熱電併給装置を運転させたと
きの現エネルギー削減量）〕／〔（５００Ｗ出力時の現有効貯湯熱量）− （２５０Ｗ出力時の現有効貯湯熱量）〕 ・・・（５Ａ）
となり、熱電併給装置２を稼働させた場合と稼働させない場合を考えると、稼働させない場合が発電所と加熱ボイラを運転したときとなり、このときの加熱ボイラは補助加熱ボイラ４２となる。

この現エネルギー削減比率の演算に際し、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）、タンク貯湯熱量、予測エネルギー削減量、予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率、予測有効必要貯湯熱量、予測有効貯湯熱量積算値、仮運転予測有効貯湯熱量積算値、エネルギー削減比率しきい値、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（１２時間）、単位運転時間（１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、エネルギー削減比率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１１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。コージェネレーションシステムを運転制御するときには、まず、エネルギー削減比率しきい値演算設定手段７４によるエネルギー削減比率しきい値の設定が行われる（ステップＳ１）（図８参照）。このエネルギー削減比率しきい値の設定は、図９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１２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）の暖房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）（この実施形態では、暖房装置が運転されず、その予測暖房熱負荷は零（ゼロ）になっている）、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、所定の予測給湯熱負荷のピックアップが行われる（ステップＳ１−４）。予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷を時間の経過順にピックアップし、まず、第１番目（３〜４時）の給湯熱負荷がピックアップされ、このピックアップされた予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われる（ステップＳ１−５）。

第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定は、図１０に示す通りに行われる。仮運転スケジュールの設定の際には、まず、貯湯タンク２２に温水として貯えられているタンク貯湯熱量が演算される（ステップＳ１−５−１）。タンク貯湯熱量演算手段１０８は、貯湯タンク２２内の温水の量及び温度に基づいてタンク貯湯熱量を演算し（温水の量及び温度を測定するために、例えば、貯湯タンク２２に深さ方向に間隔をおいて複数個の温度センサが設けられる）、このタンク貯湯熱量は図５のタンク貯湯熱量の欄に示す通りになり、例えば１０００ｋｃａｌと演算される。

次いで、運転スケジュール時間の開始時点から第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜３時の各時間）について予測有効貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１−５−２）。この実施形態では、熱電併給装置２（燃料電池６）は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されており、従って、予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、各単位運転時間において各発電出力についての予測貯湯熱量を演算し、演算した予測貯湯熱量にその単位運転時間から予測給湯熱負荷が発生する前までの間の時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算する。予測貯湯熱量は、各単位運転時間の予測電力負荷、予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷と、その単位運転時間における熱電併給装置２の発電出力に基づいて演算することができる。また、貯湯タンク２２に貯えられた温水は時間の経過とともに放熱ロスが生じ、この放熱ロスは予測給湯熱負荷の発生前までの時間が長くなるほど大きくなるので、放熱ロスを考慮することによって、後述するエネルギー削減比率しきい値をより正確に設定することができる。このように演算された予測有効貯湯熱量は、例えば、図５の予測有効貯湯熱量の欄に示す通りとなる。

次に、運転スケジュール時間の開始時点から第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜３時の各時間）について予測エネルギー削減量の演算が行われ（ステップＳ１−５−３）、この演算した予測エネルギー削減量に基づいて、予測エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ１−５−４）。この実施形態では、上述したように、熱電併給装置２は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されており、従って、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、各単位運転時間において各発電出力についての予測エネルギー削減量を演算し、演算された予測エネルギー削減量は、例えば、図５のエネルギー削減量の欄に示す通りとなる。尚、エネルギー削減量Ｑは、上述した記載から理解されるように、Ｑ＝（発電所と補助加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）−（熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）となり、各発電出力について演算される。このようにエネルギー削減量を演算した後、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、更に、上記式（４）を用いて熱電併給装置２（燃料電池６）の最小出力（例えば、２５０Ｗ）に対する特定出力（例えば、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ）の予測エネルギー削減比率を演算し、演算した予測エネルギー削減比率は、例えば、図５の予測エネルギー削減比率の欄に示す通りとなる。

このようにして予測エネルギー削減比率の演算を行った後、省エネルギーの運転スケジュールの設定を行うために、予測エネルギー削減比率のピックアップが行われる（ステップＳ１−５−５）。即ち、予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第１番目として予測エネルギー削減比率が最も大きい演算値、この実施形態では「１．４０」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる予測有効貯湯熱量の積算が行われる（ステップＳ１−５−６）。この実施形態では、この予測有効貯湯熱量の積算に際し、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０が第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、運転スケジュール時間の開始時点におけるタンク貯湯熱量（例えば、１０００ｃａｌ）を第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１初期値とし、この第１初期値に基づいて第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの間の放熱ロス（例えば、３６ｋｃａｌ）を考慮した有効第１初期値（例えば、９６４ｋｃａｌ）を演算し、第１番目の予測給湯熱負荷から有効第１初期値を減算して予測有効必要貯湯熱量を演算する。そして、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比が行われ（ステップＳ１−５−７）、この対比の際に、熱電併給装置２が常時運転されることに関連して、少なくとも最小出力による予測有効貯湯熱量が発生するようになる故に、積算予測貯湯熱量積算手段１１６は、第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯における最小出力（２５０Ｗ）の予測有効貯湯熱量、即ち０〜１時の予測有効貯湯熱量として例えば１０５ｋｃａｌ、１〜２時の予測有効貯湯熱量として例えば１０７ｋｃａｌ、また２〜３時の予測有効貯湯熱量として例えば１０８ｋｃａｌを予め積算し、この積算値に選定された予測エネルギー削減比率に対応して増加する予測有効貯湯熱量（即ち、出力５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から最小出力２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量、例えば２４１ｋｃａｌ）を積算し、この積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比判定（具体的には、この積算値に有効第１初期値を加算した値と第１番目の予測給湯熱量負荷との対比判定）が行われる。

積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるか、換言すると、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の上述した積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きいかを判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量より小さいとステップＳ１−５−５に戻り、上述したステップＳ１−５−５からステップＳ１−５−７が繰り返し遂行されるが、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなるとステップＳ１−５−８に進む。

この実施形態では、予測エネルギー削減比率「１．４０」（２〜３時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）がまず選定され、この選定によって最小出力における予測有効貯湯熱量から増加する予想有効貯湯熱量が、即ち５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した２４１ｋｃａｌが積算され、これを加えた積算値１５２５ｋｃａｌ（有効第１初期値＋０〜３時の最小出力時の有効貯湯熱量＋有効貯湯熱量の増加分）と第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においては、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−５に戻り、次に、第２番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第２番目として予測エネルギー削減比率が第２番目に大きい演算値、この実施形態では「１．３９」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件（１〜２時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）によって貯えられる予測有効貯湯熱量（５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−６）、この積算値（１５２５＋２３８）ｋｃａｌと第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においても、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−５に再び戻り、次に、第３番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第３番目として予測エネルギー削減比率が第３番目に大きい演算値、この実施形態では「１．３１」を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件（２〜３時の単位運転時間における発電出力７５０Ｗ）によって貯えられる予測有効貯湯熱量（２〜３時の単位運転時間については５００Ｗが選定されているので、このときには、７５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量から５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−６）、この積算値（１５２５＋２３８＋３１４）ｋｃａｌと第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定において、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第１番目の予測給湯熱負荷より大きくなり、従って、ステップＳ１−５−７からステップＳ１−５−８に進み、第１番目の予測給湯熱負荷対する仮運転スケジュールが設定される。

仮運転スケジュール設定手段１２０は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、また予測エネルギー削減比率が選定されない単位運転時間については最小出力を第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定し、この実施形態では、０〜１時の単位運転時間については２５０Ｗの運転、１〜２時の単位運転時間については５００Ｗの運転、また２〜３時の単位運転時間については７５０Ｗの運転を仮運転スケジュールとして設定される。

図９に戻って、このようにして第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われると、ステップＳ１−６に進み、所定運転スケジュール時間に他の予測給湯熱負荷が有るか否かが判断され、他の予測給湯熱負荷が有るとステップＳ１−４に戻るが、他の予測給湯熱負荷がないとステップＳ１−７に進む。

この実施形態では、第１番目の予測給湯熱負荷（３〜４時の時間帯のもの）の他に、８〜９時の時間帯の予測給湯熱負荷が有るので、ステップＳ１−６からステップＳ−４に戻り、運転スケジュール時間における次の予測給湯熱負荷のピックアップが行われる。即ち、予測給湯熱負荷ピックアップ手段１１２は運転スケジュール時間の経過順に第２番目の予測給湯熱負荷（８〜９時の時間帯のもの）をピックアップし、第１及び第２番目の予測給湯熱負荷を含めた予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われる（ステップＳ１−５）。

第１番目及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定は、図１１に示す通りに行われる。図１１において、まず、第２番目の予測貯湯熱負荷に対する初期タンク貯湯熱量が演算され（ステップＳ１−５−１１）、この場合、第１番目の予測給湯熱負荷が例えば２０００ｋｃａｌで、この第１番目の予測給湯熱負荷に対して予測有効貯湯熱量として２０７７ｋｃａｌの熱量が貯湯タンク２２に貯えられるようになるので、この場合における初期タンク貯湯熱量、即ち第２初期値は、予測有効貯湯熱量の積算値から第１番目の予測給湯熱負荷を減算した値となり、この実施形態では、例えば７７ｋｃａｌとなる。

次いで、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測有効貯湯熱量の演算が行われる（ステップＳ１−５−１２）。熱電併給装置２（燃料電池６）は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されているので、この場合においても、予測有効貯湯熱量演算手段１０４は、上述したと同様にして各単位運転時間において各発電出力についての予測貯湯熱量を演算し、演算した予測貯湯熱量にその単位運転時間から予測給湯熱負荷が発生する前までの間の時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算し、このように演算された予測有効貯湯熱量は、例えば、図６の予測有効貯湯熱量の欄に示す通りとなる。

次に、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測エネルギー削減量の演算が行われ（ステップＳ１−５−１３）、演算した予測エネルギー削減量に基づいて、予測エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ１−５−１４及びステップＳ１−５−１５）。この実施形態では、上述したように、熱電併給装置２は２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗの４段階の発電出力で運転可能に構成されているので、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、各単位運転時間において各発電出力についての予測エネルギー削減量を演算し、演算された予測エネルギー削減量は、例えば、図６のエネルギー削減量の欄に示す通りとなる。そして、このようにエネルギー削減量を演算した後、予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、更に、上記式（４）を用いて予測エネルギー削減比率を演算する。このとき、熱電併給装置２の発電出力として大きい出力が設定されていない（換言すると、２５０Ｗの最小出力が設定されている、又は発電出力が設定されていない）単位運転時間（０〜１時、３〜８時の各単位運転時間）については、熱電併給装置２（燃料電池６）の最小出力（例えば、２５０Ｗ）から特定出力（例えば、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ）に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され（ステップＳ１−５−１４）、またその発電出力として最小出力より大きい出力（例えば、５００Ｗ又は７５０Ｗ）が設定されている単位運転時間（１〜３時の各単位運転時間）については、熱電併給装置２の設定された出力から特定出力に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され（ステップＳ１−５−１５）、演算した予測エネルギー削減比率は、例えば、図６の予測エネルギー削減比率の欄に示す通りとなる。尚、設定された発電出力として最大出力の１０００Ｗが設定されていると、この出力を超える運転ができないので、その設定の運転条件が維持され、予測エネルギー削減比率が演算されることはない。

このように予測エネルギー削減比率の演算が行われると、そのピックアップが行われる（ステップＳ１−５−１６）。即ち、この場合においても、予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第１番目として予測エネルギー削減比率が最も大きい演算値、この実施形態では「１．４１」（７〜８時における５００Ｗ運転）を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる予測有効貯湯熱量の積算が行われる（ステップＳ１−５−１７）。この実施形態では、この予測有効貯湯熱量の積算に際し、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０が第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する。即ち、予測有効必要貯湯熱量演算手段１１０は、第１番目の予測給湯熱負荷に対応して貯湯タンク２２内の温水を利用した時点で残るタンク貯湯熱量（即ち、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値から第１番目の予測給湯熱負荷を減算した演算値であって、この実施形態では、７７ｋｃａｌ）を第２番目の予測給湯熱負荷に対する第２初期値とし、この第２初期値に基づいて第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの間の放熱ロス（例えば、３４ｋｃａｌ）を考慮した有効第２初期値（例えば、４３ｋｃａｌ）を演算し、第２番目の予測給湯熱負荷（例えば、３０００ｋｃａｌ）から有効第２初期値を減算して予測有効必要貯湯熱量を演算する。そして、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６による積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比が行われ（ステップＳ１−５−１８）、この対比の際に、第１番目の予測給湯熱負荷（即ち、０〜３時の時間帯）に対しては上述した仮運転スケジュールが設定されているとともに、残りの時間帯に対しては熱電併給装置２（燃料電池６）が少なくとも最小出力で運転される故に、積算予測貯湯熱量積算手段１１６は、第２番目の予測給湯熱負荷についてその発生する前までの時間帯（３〜８時の時間帯）の各単位運転時間おける最小出力（２５０Ｗ）の予測有効貯湯熱量、即ち３〜４時の予測有効貯湯熱量として例えば１０３ｋｃａｌ、４〜５時の予測有効貯湯熱量として例えば１０４ｋｃａｌ、５〜６時の予測有効貯湯熱量として１０５ｋｃａｌ、６〜７時の予測有効貯湯熱量として例えば１０７ｋｃａｌ、また７〜８時の予測有効貯湯熱量として例えば１０８ｋｃａｌを予め積算し、この積算値に選定された予測エネルギー削減比率に対応して増加する予測有効貯湯熱量（即ち、出力５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から最小出力２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量、例えば２４１ｋｃａｌ）を積算し、この積算値と予測有効必要貯湯熱量との対比判定（具体的には、この積算値に有効第２初期値を加えた値と第２番目の予測給湯熱負荷との対比判定）が行われる。

積算予測貯湯熱量判定手段１１８は、第２番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるか、換言すると、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の上述した積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きいかを判定し、この積算値が予測有効必要貯湯熱量より小さいとステップＳ１−５−５に戻り、上述したようにして予測エネルギー削減比率の選定が繰り返し遂行されるが、この積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい、又はこれよりも大きくなるとステップＳ１−５−８に進む。

この実施形態では、予測エネルギー削減比率「１．４１」（７〜８時の単位運転時間における発電出力５００Ｗ）がまず選定され、この選定によって最小出力における予測有効貯湯熱量から増加する予想有効貯湯熱量（即ち、５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した２４１ｋｃａｌ）が積算され、これを加えた積算値８１１ｋｃａｌ（有効第２初期値＋３〜８時の最小出力時の有効貯湯熱量＋有効貯湯熱量の増加分）と第２番目の予測給湯熱負荷（３０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においては、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第２番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−１８からステップＳ１−５−１６に戻り、次に、第２番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。

予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、第２番目として予測エネルギー削減比率が第２番目に大きい演算値、この実施形態では「１．４０」（５〜６時の単位運転時間における５００Ｗの運転）を選定し、この選定した予測エネルギー削減比率の運転条件によって貯えられる増加予測有効貯湯熱量（５００Ｗ時の予測有効貯湯熱量から２５０Ｗ時の予測有効貯湯熱量を減算した熱量）の積算が更に行われ（ステップＳ１−５−１７）、この積算値（８１１＋２３５）ｋｃａｌと第２番目の予測給湯熱負荷（３０００ｋｃａｌ）とが対比される。この対比判定においても、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が第２番目の予測給湯熱負荷より小さく、従って、ステップＳ１−５−１８からステップＳ１−５−１６に再び戻り、次に、第３番目に大きい予測エネルギー削減比率の選定が行われる。このようにして予測エネルギー削減比率選定手段１１４は、予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６の積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなるまで、第３番目に大きい演算値として「１．３９」（３〜４時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第４番目に大きい演算値として「１．３８」（４〜５時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第６番目に大きい演算値として「１．３７」（６〜７時の単位運転時間における５００Ｗ運転）を、第７番目に大きい演算値として「１．２２」（１〜２時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）を、第８番目に大きい演算値として「１．１８」（１〜２時の単位運転時間における１０００Ｗ運転）を、第９番目に大きい演算値として「０．９５」（７〜８時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）、また第１０番目に大きい演算値として「０．８６」（３〜４時の単位運転時間における７５０Ｗ運転）を選定する。

このように予測エネルギー削減比率を大きい順に選定して予測有効貯湯熱量積算演算手段１１６のの積算値が予測有効必要貯湯熱量と等しい又はこれよりも大きくなると、ステップＳ１−５−１９に進み、仮運転スケジュール設定手段１２０は、予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、また予測エネルギー削減比率が選定されない単位運転時間については最小出力、又は設定された仮運転スケジュールの運転状態を第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定し、この実施形態では、図７に示すように、０〜１時の単位運転時間については２５０Ｗの運転、１〜２時の単位運転時間については１０００Ｗの運転、また２〜３時の単位運転時間については７５０Ｗの運転、３〜４時の単位運転時間については５００Ｗの運転などとなり、これらの運転状態が仮運転スケジュールとして設定される。

再び、図９に戻って、このようにして第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われると、所定運転スケジュール時間において他の予測給湯熱負荷が存在しなくなり、従って、ステップＳ１−６からステップＳ１−７に進む。ステップＳ１−７においては、仮運転スケジュールに沿って仮運転されたときの仮運転予測有効貯湯熱量の積算が行われ、運転スケジュール時間の開始時点におけるタンク貯湯熱量及びその放熱ロスを考慮した第１初期値が用いられるとともに、第１番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量が用いられる。図７を参照して、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は、第１初期値（９６４ｋｃａｌ）に０〜１時の単位運転時間の２５０Ｗ運転により発生する予測有効貯湯熱量（１０５ｋｃａｌ）を積算し、仮運転予測貯湯熱量判定手段１２４は、この積算値が第１番目の予測給湯熱負荷（２０００ｋｃａｌ）をまかなうことができるかを判定する。そして、まかなうことができないときには、ステップＳ１−７に戻り、仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段１２２は次の単位運転時間（１〜２時の単位運転時間）の１０００Ｗ運転により発生する予測給湯熱負荷（９７６ｋｃａｌ）を積算し、この時点でその積算値が２０４５ｋｃａｌとなって第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうことができるようになる。このようにまかなうことができると、ステップＳ１−９に進み、しきい値設定手段１２６は、第１番目の予測給湯負荷をまかなうことができる時間帯の範囲において最小の予測エネルギー削減比率「１．１８」をエネルギー削減比率しきい値として設定し、運転スケジュール期間の例えば最初の単位運転時間（０〜１時）については、このエネルギー削減比率しきい値を用いて熱電併給装置２（燃料電池６）が運転制御される。

このエネルギー削減比率しきい値を設定する際に、第２番目以降の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定については、図１０に示すフローチャート（及び図６に示す表）に沿った方式ではなく、図１３に示すフローチャート（及び図１２に示す表）に沿った方式で行うようにしてもよく、この方式で行うことにより、比較的簡単に且つ簡易的に行うことができる。図１２及び図１３において、第２番目の予測貯湯熱負荷に対する初期タンク貯湯熱量が演算され（ステップＳ１−５−１１１）、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測有効貯湯熱量の演算が行われ（ステップＳ１−５−１１２）、演算された予測有効貯湯熱量は、例えば、図１２の予測有効貯湯熱量の欄に示す通りとなる。次いで、運転スケジュール時間の開始時点から第２番目の予測給湯熱負荷が発生する前までの時間帯において、各単位運転時間（０〜８時の各時間）について予測エネルギー削減量の演算が行われ（ステップＳ１−５−１１３）、演算された予測エネルギー削減量は、例えば、図１２の予測エネルギー削減量の欄に示す通りとなる。これらステップＳ１−５−１１１からステップＳ１−５−１１３までの内容は、図１１のステップＳ１−５−１１からステップＳ１−５−１３までの内容と実質上同一である。

その後、演算した予測エネルギー削減量に基づいて、予測エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ１−５−１１４及びステップＳ１−５−１１５）。予測エネルギー削減比率演算手段１０６は、上記式（４）を用いて予測エネルギー削減比率を演算する。このとき、熱電併給装置２の発電出力として大きい出力が設定されていない（換言すると、２５０Ｗの最小出力が設定されている、又は発電出力が設定されていない）単位運転時間（０〜１時、３〜８時の各単位運転時間）については、最小出力よりも大きい出力範囲における増加出力分、即ち最小出力から（例えば、２５０Ｗ）から特定出力（例えば、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ）に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算される（ステップＳ１−５−１１４）。また、その発電出力として最小出力より大きい出力（例えば、５００Ｗ又は７５０Ｗ）が設定されている単位運転時間（１〜３時の各単位運転時間）については、設定された運転条件の出力よりも大きい出力範囲における最小出力から特定出力に上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され（ステップＳ１−５−１５）、例えば図５に示す仮運転スケジュールが設定されていると、単位運転時間（１〜２時）については５００Ｗ出力が設定されているので、２５０Ｗから７５００Ｗ、１０００Ｗに上昇したときの予測エネルギー削減比率が演算され、また単位運転時間（２〜３時）については７５０Ｗ出力が設定されているので、２５０Ｗから１０００Ｗに上昇したときの予尾ｓくエネルギー削減比率が演算される。このように演算した予測エネルギー削減比率は、例えば、図６の予測エネルギー削減比率の欄に示す通りとなる。尚、この場合においても、設定された発電出力として最大出力の１０００Ｗが設定されていると、この出力を超える運転ができないので、その設定の運転条件が維持され、予測エネルギー削減比率が演算されることはない。

このように予測エネルギー削減比率の演算が行われると、ステップＳ１−５−１１６に進み、上述したと同様にして予測エネルギー削減比率のピックアップが行われ、その後ステップＳ１−５−１１７からステップＳ１−５−１１９が実行されて第１番目及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定が行われ、ステップＳ１−５−１１６からステップＳ１−５−１１９の内容は、図１１のステップＳ１−５−１６からステップＳ１−５−１９の内容と実質上同一である。

図８に戻って、このようにしてエネルギー削減比率しきい値の設定が行われると、次に、現エネルギー削減比率の演算が行われる（ステップＳ２）。この現エネルギー削減比率の演算は現エネルギー削減比率演算手段７６により行われ、上述したように式（４Ａ）を適用し、現電力負荷データ、現暖房熱負荷データ及び予測給湯熱負荷データに基づき、熱電併給装置２の最小出力からの増加出力分についての現エネルギー削減比率（この形態では、２５０Ｗから５００Ｗに、２５０Ｗから７５０Ｗに、また２５０Ｗから１０００Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率）の演算が行われる。そして、これら現エネルギー削減比率が設定されたエネルギー削減比率しきい値以上であるかが判断される（ステップＳ３）。

作動制御手段７２のエネルギー削減比率比較手段８６が現エネルギー削減比率と設定されたエネルギー削減比率しきい値とを比較し、現エネルギー削減比率のいずれもがこのエネルギー削減比率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、熱電併給装置２を最小出力より大きい出力で稼動させても省エネ運転が達成されないとし、運転切換信号生成手段８４は最小出力運転切換信号を生成し、作動制御手段７２は熱電併給装置２（燃料電池６）を最小出力である例えば２５０Ｗで運転する。

一方、現エネルギー削減比率演算手段７６により演算された現エネルギー削減比率がこのエネルギー削減比率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、このしきい値以上の出力状態が複数か否かが判断され、エネルギー削減比率しきい値以上の出力状態が一つであるときには、ステップＳ５からステップＳ６に進み、その現エネルギー削減比率の運転状態で熱電併給装置２が運転される。例えば、２５０Ｗから５００Ｗ（又は７５０Ｗ，１０００Ｗ）に変動したときの現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上であると、運転切換信号生成手段８４は中間第１出力運転切換信号（又は中間第２出力運転切換信号、最大出力運転切換信号）を生成し、この運転切換信号に基づいて、作動制御手段７２は熱電併給装置２を中間第１出力である５００Ｗ（又は中間第２出力である７５０Ｗ、最大出力である１０００Ｗ）で運転する。

また、エネルギー削減比率しきい値以上の出力状態が複数であるときには、ステップＳ５からステップＳ７に進み、エネルギー削減比率しきい値以上の現エネルギー削減比率の運転状態であって、且つそのうちの最大の出力状態で熱電併給装置２が運転される。例えば、２５０Ｗから５００Ｗに変動したとき、また２５０Ｗから７５０Ｗに変動したときの現エネルギー削減比率がエネルギー削減比率しきい値以上でると、運転切換信号生成手段８４はそのうちの最大出力状態の運切換転信号、即ち中間第２出力運転切換信号を生成し、この運転切換信号に基づいて、作動制御手段７２は熱電併給装置２を中間第２出力である７５０Ｗで運転する。このようにエネルギー削減比率しきい値以上の最大出力状態を選択することによって、省エネルギーを達成しながらお湯の発生量を多くすることができ、給湯時のお湯不足を少なくすることができる。

エネルギー削減比率しきい値を再設定する時刻になるまではステップＳ８からステップＳ２に戻り、現エネルギー削減比率演算手段７６による現エネルギー削減比率の演算が行われ（ステップＳ２）、上述したステップＳ２からステップＳ８が繰り返し遂行される。そして、エネルギー削減比率しきい値の再設定の時刻になると、ステップＳ８からステップＳ１に戻り、上述したステップＳ１からステップＳ８が繰り返し遂行される。

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２の発電出力が４段階に変動する形態のものに適用して説明したが、このようなものに限定されず、その発電出力が２段階又は３段階に、或いは５段階以上に変動するものにも同様に適用することができる。また、このようにステップ状に変動するものに限定されず、負荷の変動に応じて無段階に変動するものにも同様に適用することができる。

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、発電所と補助加熱ボイラを運転したときの予測消費エネルギー量と熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を用いることによって、熱電併給装置を省エネルギーで効率良く運転制御することができ、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。

本発明に従うコージェネレーションシステムの最良の形態を簡略的に示す簡略システム図である。 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。 予測電力負荷、予測暖房熱負荷及び予測給湯熱負荷を説明するための簡略説明図である。 第１番目の予測給湯負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図である。 第２番目の予測給湯熱負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図である。 仮運転スケジュールに沿って仮運転させたときの仮運転予測有効貯湯熱量、仮運転エネルギー削減比率などを説明するための図である。 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８のフローチャートにおけるエネルギー削減比率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。 第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定の流れを示すフローチャートである。 第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定の流れを示すフローチャートである。 変形形態の方式による第２番目の予測給湯熱負荷についての予測有効貯湯熱量、予測エネルギー削減比率などを説明するための図である。 変形形態の方式による第１番目及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールの設定の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２ 熱電併給装置
４ 貯湯装置
６ 燃料電池
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 補助加熱ボイラ
４６ 冷却水循環流路
５０ 熱交換器
５２ 電気加熱ヒータ
５８ 暖房装置
７０ 制御手段
７２ 作動制御手段
７４ エネルギー削減比率しきい値演算設定手段
７６ 現エネルギー削減比率演算手段
９０ 予測電力負荷演算手段
９２ 予測熱負荷演算手段
９４ 予測暖房熱負荷演算手段
９６ 予測給湯熱負荷演算手段
１０４ 予測有効貯湯熱量演算手段
１０６ 予測エネルギー削減比率演算手段
１１２ 予測給湯熱負荷ピックアップ手段
１１４ 予測エネルギー削減比率選定手段
１１６ 予測有効貯湯熱量積算演算手段
１１８ 予測積算貯湯熱量判定手段
１２０ 仮運転スケジュール設定手段
１２６ しきい値設定手段

Claims (16)

1. 電力と熱を発生する熱電併給装置と、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、電力負荷及び給湯熱負荷に関する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に基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率に基づいて作動制御の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定するとともに、運転日の電力負荷に関する現電力負荷データ及び給湯熱負荷に関する前記予測負荷データに基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの現消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの現消費エネルギー量との差である現エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する前記現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記現エネルギー削減比率となる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コジェネレーションシステム。
2. 電力と熱を発生する熱電併給装置と、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、電力負荷、暖房熱負荷及び給湯熱負荷に関する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に基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの予測消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの予測消費エネルギー量との差である予測エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる予測貯湯熱量を演算し、前記予測貯湯熱量に対する前記予測エネルギー削減量である予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率に基づいて作動制御の基準となるエネルギー削減比率しきい値を設定するとともに、運転日の電力負荷に関する現電力負荷データ、暖房熱負荷に関する現暖房熱負荷データ及び給湯熱負荷に関する前記予測負荷データに基づいて前記熱電併給装置を稼働させなかったときの現消費エネルギー量と前記熱電併給装置を稼働させたときの現消費エネルギー量との差である現エネルギー削減量を演算し、また前記熱電併給装置を運転したときに温水として貯えられる現貯湯熱量を演算し、前記現貯湯熱量に対する前記現エネルギー削減量である現エネルギー削減比率を演算し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記現エネルギー削減比率となる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コジェネレーションシステム。
3. 前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その発電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、最小出力からの増加出力分についての前記予測貯湯熱量及び前記予測エネルギー削減量に基づいて前記予測エネルギー削減比率を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
4. 温水を生成するための補助加熱ボイラを更に備えており、前記予測貯湯熱量は放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量であり、前記制御手段は、単位運転時間の予測エネルギー削減比率Ｐを次の式、
   Ｐ＝〔（発電所と加熱ボイラを運転させたときの予測消費エネルギー量Ｅ１）− （熱電併給装置を運転したときの予測消費エネルギー量Ｅ２）〕／予測有効貯湯熱量
   ここで、予測消費エネルギー量Ｅ１及びＥ２について、
   Ｅ１＝（予測電力負荷／発電所の発電効率）＋（予測有効貯湯熱量／加熱ボイラの給湯効率）＋（予測暖房熱負荷／加熱ボイラの暖房効率）
   Ｅ２＝（熱電併給装置の予測消費エネルギー量）＋（予測買電量／発電所の発電効率）＋〔（予測暖房熱負荷）−（熱電併給装置の排熱のうち暖房に用いられる熱量）〕／補助加熱ボイラの暖房効率
   を用いて演算することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
5. 前記制御手段は、単位運転時間の前記熱電併給装置の最小出力に対する所定出力の予測エネルギー削減比率Ｐｐを次の式、
   Ｐｐ＝〔（所定出力時の熱電併給装置を稼働させなかったときに対する熱電併給装置を稼働させたときの予測エネルギー削減量）−（最小出力時の熱電併給装置を稼働させなかったときに対する熱電併給装置を稼働させたときの予測エネルギー削減量）〕／〔（所定出力時の予測有効貯湯熱量）−（最小出力時の予測有効貯湯熱量）〕
   を用いて演算することを特徴とする請求項４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、前記エネルギー削減比率しきい値を設定するためのエネルギー削減比率しきい値演算設定手段と、運転日の負荷データ及び過去負荷データに基づいて、前記熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分についての現時点の現エネルギー削減比率を演算するための現エネルギー削減比率演算手段と、前記熱電併給装置を運転制御するための作動制御手段と、を備え、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記最小出力で運転し、前記現エネルギー削減比率が前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記現エネルギー削減比率となる運転条件で運転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。
7. 前記現エネルギー削減比率演算手段は、運転日の現負荷データ及び過去負荷データに基づいて、前記熱電併給装置の前記最小出力からの各増加出力分についての現時点の現エネルギー削減比率を演算し、演算された前記現エネルギー削減比率のいずれもが前記エネルギー削減比率しきい値より小さいと、前記作動制御手段は前記熱電併給装置を前記最小出力で運転し、演算された前記現エネルギー削減比率の少なくとも一つが前記エネルギー削減比率しきい値以上であると、前記作動制御手段は、前記エネルギー削減比率しきい値以上の現エネルギー削減比率であって、且つ最大出力状態の運転条件でもって前記熱電併給装置を運転することを特徴とする請求項６に記載のコージェネレーションシステム。
8. 前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、予め設定される所定運転スケジュール時間における予測給湯熱負荷をピックアップするための予測給湯熱負荷ピックアップ手段と、前記予測貯湯熱量の放熱ロスを考慮した予測有効貯湯熱量を演算するための予測有効貯湯熱量演算手段と、前記熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算するための予測エネルギー削減比率演算手段と、を含み、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、前記所定運転スケジュール時間を通して発生する前記予測給湯熱負荷を時間の経過順にピックアップし、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段によりピックアップされた予測給湯熱負荷の発生時間前までの放熱ロスを考慮して前記予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記ピックアップされた予測給湯熱負荷の発生時間前までの前記予測エネルギー削減比率を演算することを特徴とする請求項６に記載のコージェネレーションシステム。
9. 前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、前記熱電併給装置を仮に運転するとしたときの仮運転スケジュールを設定するための仮運転スケジュール設定手段を含み、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段は、前記所定運転スケジュール時間を通して発生する予測給湯熱負荷について時間の経過順に順次ピックアップし、前記仮運転スケジュール設定手段は、ピックアップされた前記予測給湯熱負荷の順に、前記予測有効貯湯熱量及び前記予測エネルギー削減比率に基づき、且つ設定された仮運転スケジュールを考慮して、ピックアップされた前記予測給湯熱負荷を含む仮運転スケジュールを順次設定し、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の全ての予測給湯熱負荷をピックアップすると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記運転スケジュール時間を通して発生する全ての前記予測給湯熱負荷についての仮運転スケジュールを設定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. 前記エネルギー削減比率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前記予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算する予測有効必要貯湯熱量演算手段と、前記予測エネルギー削減比率を選定するための予測エネルギー削減比率選定手段と、前記予測有効貯湯熱量を積算するための予測有効貯湯熱量積算演算手段と、を含んでおり、前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間において第１番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷をまかなうに必要な予測有効必要貯湯熱量を演算し、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力の予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については前記最小出力を、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定することを特徴とする請求項９に記載のコージェネレーションシステム。
11. 前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたとき、前記運転スケジュール時間の開始時点における前記貯湯装置が保有するタンク貯湯熱量を前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する第１初期値とし、この第１初期値を前記第１番目の予測給湯熱負荷の発生前までの時間による放熱ロスを考慮した有効第１初期値を演算し、前記第１番目の予測給湯熱負荷及び前記有効第１初期値に基づいて、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する前記予測有効必要貯湯熱量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. 前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間において第２番目に発生する予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効必要貯湯熱量演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対して前記予測有効貯湯熱量積算演算手段により積算演算された予測有効貯湯熱量の積算値から前記第１番目の予測給湯熱負荷を減算した値を、前記第２番目の予測給湯熱負荷に対する第２初期値とし、この第２初期値を前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの時間による放熱ロスを考慮した有効第２初期値を演算し、前記第２番目の予測給湯熱負荷及び前記有効第２初期値に基づいて、前記第２番目の予測給湯熱負荷に対する前記予測有効必要貯湯熱量を演算す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。
13. 前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、前記仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については熱電併給装置の前記最小出力からの増加出力分、また前記仮運転スケジュールが設定されている単位時間については前記仮運転スケジュールの運転条件を最小出力としてその運転条件出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第２番目の前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を、前記第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定することを特徴とする請求項１２に記載のコージェネレーションシステム。
14. 前記予測給湯熱負荷ピックアップ手段が前記運転スケジュール時間の前記第２番目の予測給湯熱負荷をピックアップしたときには、前記予測有効貯湯熱量演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、各発電出力についての予測有効貯湯熱量を演算し、前記予測エネルギー削減比率演算手段は、前記第２番目の予測給湯熱負荷の発生前までの各単位運転時間について、仮運転スケジュールが設定されていない単位運転時間については前記熱電併給装置の前記最小出力よりも大きい出力範囲における前記最小出力からの増加出力分、また前記仮運転スケジュールが設定されている単位運転時間については仮運転スケジュールの運転条件よりも大きい出力範囲における前記最小出力からの増加出力分についての前記予測エネルギー削減比率を演算し、前記予測エネルギー削減比率選定手段は、演算された前記予測エネルギー削減比率を大きい順に順次選定し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段は、選定された前記予測エネルギー削減比率に対応する前記予測有効貯湯熱量を積算し、前記予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第２番目の前記予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記仮運転スケジュール設定手段は、前記予測エネルギー削減比率が選定された単位運転時間についてはその出力状態を、前記予測エネルギー削減比率が選定されなかった単位運転時間については最小出力を、前記第１及び第２番目の予測給湯熱負荷に対する仮運転スケジュールとして設定することを特徴とする請求項１２に記載のコージェネレーションシステム。
15. 前記エネルギー削減比率しきい値演算設定手段は、前記仮運転スケジュールで仮運転したときに発生する仮運転予測有効貯湯熱量を積算する仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段と、エネルギー削減比率しきい値を設定するためのしきい値設定手段を含んでおり、前記仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段は、前記第１番目の予測給湯熱負荷に対する前記第１番目の予測有効必要貯湯熱量をまかなうことができるまで、前記運転スケジュール時間の開始時点から時間経過順に前記仮運転スケジュールで仮運転したときの仮運転予測有効貯湯熱量を積算し、前記仮運転予測有効貯湯熱量積算演算手段の積算値が前記第１番目の予測有効必要貯湯熱量と等しくなる又はこれを超えると、前記しき値設定手段は、この単位運転時間までの前記仮運転スケジュールにおける最小値の前記予測エネルギー削減比率をエネルギー削減比率しきい値として設定することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のコージェネレーションシステム。
16. 前記熱電併給装置は、負荷の大きさにより、その発電出力が無段階に変動するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。

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