JP4535392B2 - Cogeneration system - Google Patents
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Description
本発明は、熱電併給装置からの発電電力を電力負荷に供給するとともに、熱電併給装置の排熱を回収して温水として貯えるコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a cogeneration system that supplies generated power from a combined heat and power supply device to an electric load, and collects exhaust heat from the combined heat and power supply device and stores it as hot water.
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、電力及び熱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、電力及び熱を発生する熱電併給装置と、商用電源からの電力を電力負荷に供給するための電力供給ラインと、熱電併給装置からの発電電力を電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、電力供給ラインにおける電力を計測するための電力計測手段と、を備えており、インバータ及び商用電源からの電力が電力供給ラインを介して電力負荷に供給される(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, cogeneration systems using electric power and heat have been proposed and put into practical use in order to effectively use energy and increase its efficiency. This cogeneration system is connected to a power supply line for supplying power from a commercial power supply to a power load and a power supply line for supplying power from a commercial power supply to the power supply line. And an electric power measuring means for measuring electric power in the electric power supply line, and electric power from the inverter and the commercial power source is supplied to the electric power load via the electric power supply line (for example, a patent) Reference 1).
熱電併給装置の発電が行われる稼働発電時には、電力計測手段は、電力負荷の負荷電力を計測するとともに、商用電源への逆潮流の発生を検知する。この電力計測手段により計測された負荷電力は熱電併給装置の運転制御に利用され、この負荷電力の計測結果に基づき、熱電併給装置の稼働運転のための予測負荷データが作成され、またこの逆潮流の発生の検知結果に基づき、逆潮流が発生しないように、熱電併給装置からインバータを介して電力供給ラインに供給される電力が制御される。また、熱電併給装置の発電が行われない稼働発電待機時には、逆潮流の発生の検知は行われず、負荷電力の計測のみが行われる。 At the time of operating power generation where the combined heat and power supply is performed, the power measuring means measures the load power of the power load and detects the occurrence of a reverse power flow to the commercial power source. The load power measured by this power measuring means is used for operation control of the combined heat and power unit, and based on the measurement result of the load power, predicted load data for the operation of the combined heat and power unit is created, and this reverse power flow Based on the detection result of the occurrence of this, the electric power supplied from the combined heat and power supply device to the power supply line via the inverter is controlled so that a reverse power flow does not occur. In addition, during standby for operating power generation when the combined heat and power supply is not performed, detection of reverse power flow is not detected, and only load power measurement is performed.
上述のような従来のコージェネレーションシステムでは、次のような問題がある。逆潮流の発生を検知する際の電力計測手段の計測精度は高いものが要求されるため、電力計測手段は、例えば演算処理能力の高いマイクロコンピュータなどから構成されており、このため電力計測手段の消費電力は比較的大きくなる。しかしながら、逆潮流の発生の検知が行われない熱電併給装置の稼働発電待機時には、負荷電力を計測する際の電力計測手段の計測精度は高いものは要求されず、かかる場合に電力計測手段が負荷電力を高精度で計測すると、電力計測手段の待機電力が大きくなり、コージェネレーションシステムのトータルでの省エネルギー効果が低下してしまうという問題がある。 The conventional cogeneration system as described above has the following problems. Since the power measurement means is required to have high measurement accuracy when detecting the occurrence of reverse power flow, the power measurement means is composed of, for example, a microcomputer with high arithmetic processing capability. Power consumption is relatively large. However, at the time of standby power generation of a combined heat and power unit that does not detect the occurrence of reverse power flow, high measurement accuracy of the power measuring means when measuring load power is not required, and in such a case, the power measuring means is not loaded. If the power is measured with high accuracy, the standby power of the power measuring means increases, and there is a problem that the total energy saving effect of the cogeneration system is reduced.
本発明の目的は、熱電併給装置の稼働発電待機時における待機電力を低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。 The objective of this invention is providing the cogeneration system which can reduce the standby electric power at the time of the active power generation standby of a cogeneration apparatus.
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、電力及び熱を発生する熱電併給装置と、商用電源からの電力を電力負荷に供給するための電力供給ラインと、前記熱電併給装置からの発電電力を前記電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、を備え、前記インバータ及び前記商用電源からの電力が前記電力供給ラインを介して前記電力負荷に供給されるコージェネレーションシステムであって、
前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測するための第1電力計測手段と、前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測するための第2電力計測手段と、を更に具備しており、
前記熱電併給装置の稼働発電待機時には、前記第2電力計測手段が作動する一方、前記第1電力計測手段が作動停止し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測し、また前記熱電併給装置の稼働発電時には、前記第1電力計測手段が作動する一方、前記第2電力計測手段が作動停止し、前記第1電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測することを特徴とする。
The cogeneration system according to claim 1 of the present invention includes a cogeneration device that generates electric power and heat, an electric power supply line for supplying electric power from a commercial power source to an electric load, and power generation from the cogeneration device. An inverter for systematic connection of power to the power supply line, and a cogeneration system in which power from the inverter and the commercial power supply is supplied to the power load via the power supply line,
A first power measuring means for measuring the power in the power supply line with high accuracy; and a second power measuring means for measuring the power in the power supply line with low precision.
At the time of standby for operation power generation of the combined heat and power supply device, the second power measurement unit is activated, while the first power measurement unit is deactivated, and the second power measurement unit measures the power in the power supply line with low accuracy. In addition, during the operation power generation of the combined heat and power supply device, the first power measurement unit is activated, while the second power measurement unit is deactivated, and the first power measurement unit accurately calculates the power in the power supply line. It is characterized by measuring with.
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、電力及び熱を発生する熱電併給装置と、商用電源からの電力を電力負荷に供給するための電力供給ラインと、前記熱電併給装置からの発電電力を前記電力供給ラインに系統連系するためのインバータと、を備え、前記インバータ及び前記商用電源からの電力が前記電力供給ラインを介して前記電力負荷に供給されるコージェネレーションシステムであって、
前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測するための第1電力計測手段と、前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測するための第2電力計測手段と、を更に具備しており、
前記熱電併給装置の稼働発電待機時には、前記第2電力計測手段が作動する一方、前記第1電力計測手段が作動停止し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測し、また前記熱電併給装置の稼働発電時には、前記第1電力計測手段及び前記第2電力計測手段がそれぞれ作動し、前記第1電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測することを特徴とする。
Moreover, in the cogeneration system according to
A first power measuring means for measuring the power in the power supply line with high accuracy; and a second power measuring means for measuring the power in the power supply line with low precision.
At the time of standby for operating power generation of the combined heat and power supply device, the second power measuring unit is activated, while the first power measuring unit is deactivated, and the second power measuring unit measures the power in the power supply line with low accuracy. In addition, during the operation power generation of the combined heat and power supply device, the first power measurement unit and the second power measurement unit are respectively operated, and the first power measurement unit measures the power in the power supply line with high accuracy, The second power measuring means measures the power in the power supply line with low accuracy.
さらに、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、前記第1電力計測手段は、前記電力供給ラインを流れる電流を検知するための電流検知手段と、前記電力供給ラインにおける電圧を検知するための電圧検知手段と、前記電圧検知手段の検知電圧と前記電流検知手段の検知電流とに基づき前記電力供給ラインにおける電力を演算するための第1電力演算手段と、から構成され、また前記第2電力計測手段は、前記電流検知手段と、前記電圧検知手段の検知電圧を記憶するための記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記電圧検知手段の検知電圧と前記電流検知手段の検知電流とに基づき前記電力供給ラインにおける電力を演算するための第2電力演算手段と、から構成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the cogeneration system according to claim 3 of the present invention, the first power measuring means detects a current in the power supply line and a voltage in the power supply line. And a first power calculation means for calculating power in the power supply line based on a detection voltage of the voltage detection means and a detection current of the current detection means. (2) The power measurement means includes the current detection means, a storage means for storing the detection voltage of the voltage detection means, a detection voltage of the voltage detection means and a detection current of the current detection means stored in the storage means. And a second power calculating means for calculating power in the power supply line based on the above.
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、前記第1電力計測手段は、前記電力供給ラインを流れる電流を検知するための電流検知手段と、前記電力供給ラインにおける電圧を検知するための電圧検知手段と、前記電圧検知手段の検知電圧と前記電流検知手段の検知電流とに基づき前記電力供給ラインにおける電力を演算するための第1電力演算手段と、から構成され、また前記第2電力計測手段は、前記電流検知手段と、前記電力供給ラインにおける電圧を検知するための簡易電圧検知手段と、前記簡易電圧検知手段により検知された電圧と前記電流検知手段の検知電流とに基づき電力を演算するための第2電力演算手段と、から構成されていることを特徴とする。
Moreover, in the cogeneration system according to
さらに、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、前記第2電力計測手段は、前記電圧検知手段の検知電圧を記憶するための記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記電圧検知手段の検知電圧に基づき、前記簡易電圧検知手段により検知された電圧を補正するための電圧補正手段と、を更に含んでいることを特徴とする。 Furthermore, in the cogeneration system according to claim 5 of the present invention, the second power measuring means includes a storage means for storing a detection voltage of the voltage detection means, and the voltage detection stored in the storage means. Voltage correction means for correcting the voltage detected by the simple voltage detection means based on the detection voltage of the means.
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、前記熱電併給装置に関連して、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熱回収貯湯装置と、前記熱回収貯湯装置に駆動電力を供給するための駆動電源装置と、が設けられており、前記第2電力計測手段には、前記駆動電源装置からの駆動電力の一部が供給されることを特徴とする。 In the cogeneration system according to claim 6 of the present invention, a heat recovery hot water storage device for recovering the heat generated from the cogeneration device and storing it as hot water in relation to the cogeneration device, and the heat A drive power supply device for supplying drive power to the recovery hot water storage device, and the second power measurement means is supplied with a part of the drive power from the drive power supply device. To do.
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、高い計測精度が要求されない熱電併給装置の稼働発電待機時には、電力を低精度で計測するための(すなわち、消費電力の比較的小さい)第2電力計測手段が作動する一方、電力を高精度で計測するための(すなわち、消費電力の比較的大きい)第1電力計測手段が作動停止するので、熱電併給装置の稼働発電待機時におけるコージェネレーションシステムの待機電力を低減させることができ、コージェネレーションシステム全体の稼働効率を高めることが可能となる。この稼働発電待機時には、電力負荷で消費される電力を計測するのみでよく、高精度な計測は必要とせず、第2電力計測手段による電力計測で十分な計測値を得ることができる。また、高い計測精度が要求される熱電併給装置の稼働発電時には、第1電力計測手段が作動する一方、第2電力計測手段が作動停止するので、第1電力計測手段により商用電源への逆潮流の発生などを高精度で検知することができ、コージェネレーションシステムの信頼性を高めることが可能となる。なお、このときには、電力負荷での消費電力は第1電力計測手段によって得るようになる。 According to the cogeneration system of the first aspect of the present invention, during standby operation of a cogeneration apparatus that does not require high measurement accuracy, power is measured with low accuracy (that is, power consumption is relatively small). While the second power measuring means operates, the first power measuring means for measuring the power with high accuracy (that is, relatively large power consumption) stops operating, so that the cogeneration apparatus is in the standby state for standby power generation. The standby power of the generation system can be reduced, and the operation efficiency of the entire cogeneration system can be increased. At the time of operation power generation standby, it is only necessary to measure the power consumed by the power load, and high-accuracy measurement is not required, and sufficient measurement values can be obtained by power measurement by the second power measurement means. In addition, during the operation and power generation of the combined heat and power device that requires high measurement accuracy, the first power measurement unit is activated while the second power measurement unit is deactivated. Therefore, the first power measurement unit reversely flows into the commercial power source. Can be detected with high accuracy, and the reliability of the cogeneration system can be improved. At this time, the power consumption at the power load is obtained by the first power measuring means.
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、高い計測精度が要求されない熱電併給装置の稼働発電待機時には、電力を低精度で計測するための第2電力計測手段が作動する一方、電力を高精度で計測するための第1電力計測手段が作動停止するので、熱電併給装置の稼働発電待機時におけるコージェネレーションシステムの待機電力を低減させることができ、コージェネレーションシステム全体の稼働効率を高めることが可能となる。また、高い計測精度が要求される熱電併給装置の稼働発電時には、第1及び第2電力計測手段がそれぞれ作動するので、第1電力計測手段により商用電源への逆潮流の発生などを高精度で検知することができ、コージェネレーションシステムの信頼性を高めることが可能となる。なお、このときには、第1電力計測手段による計測値は逆潮流の判定などに用いられ、電力負荷での消費電力は第2電力計測手段により得られる。
Moreover, according to the cogeneration system according to
さらに、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、第2電力計測手段は、電流検知手段と、電圧検知手段の検知電圧を記憶するための記憶手段と、記憶手段に記憶された検知電圧と電流検知手段の検知電流とに基づき電力を演算するための第2電力演算手段と、から構成されているので、第2電力計測手段は、第1電力計測手段が電力を計測した際の電圧検知手段の検知電圧を利用して電力を計測し、これにより第2電力計測手段の構成が比較的簡単なものとなってその消費電力を小さくすることができ、熱電併給装置の稼働発電待機時におけるコージェネレーションシステムの待機電力をより低減させることができる。 Further, according to the cogeneration system according to claim 3 of the present invention, the second power measurement means is stored in the current detection means, the storage means for storing the detection voltage of the voltage detection means, and the storage means. Second power calculating means for calculating power based on the detected voltage and the detected current of the current detecting means, the second power measuring means measures the power by the first power measuring means. The electric power is measured by using the detection voltage of the voltage detection means at the time, whereby the configuration of the second electric power measurement means becomes relatively simple and the power consumption can be reduced, and the operation of the cogeneration device is performed. The standby power of the cogeneration system during power generation standby can be further reduced.
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、第2電力計測手段は、電流検知手段と、電力供給ラインにおける電圧を検知するための簡易電圧検知手段と、この検知された電圧と電流検知手段の検知電流とに基づき電力を演算するための第2電力演算手段と、から構成されているので、第2電力計測手段は、比較的簡単な方法で検知された電圧を利用して電力を計測することができ、これにより第2電力計測手段の構成が比較的簡単なものとなってその消費電力を小さくすることができ、熱電併給装置の稼働発電待機時におけるコージェネレーションシステムの待機電力をより低減させることができる。
Moreover, according to the cogeneration system according to
さらに、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、第2電力計測手段は、電圧検知手段の検知電圧を記憶するための記憶手段と、記憶手段に記憶された検知電圧に基づき、簡易電圧検知手段により検知された電圧を補正するための電圧補正手段と、を更に含んでいるので、第2電力計測手段による電力の計測値と第1電力演算手段による電力の計測値との誤差を補正することができ、これにより、第2電力計測手段による電力の計測精度を高めることができる。 Furthermore, according to the cogeneration system according to claim 5 of the present invention, the second power measuring means is based on the storage means for storing the detection voltage of the voltage detection means and the detection voltage stored in the storage means. And a voltage correcting means for correcting the voltage detected by the simple voltage detecting means, so that the measured power value by the second power measuring means and the measured power value by the first power calculating means The error can be corrected, and thereby the power measurement accuracy by the second power measuring means can be increased.
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、第2電力計測手段には、熱回収貯湯装置に駆動電力を供給するための駆動電源装置からの駆動電力の一部が供給されるので、第2電力計測手段はこの駆動電力によって駆動され、これにより駆動電源装置からの駆動電力を有効に利用することができ、コージェネレーションシステムの稼働効率を高めることが可能となる。 According to the cogeneration system according to claim 6 of the present invention, the second power measuring means is supplied with part of the drive power from the drive power supply device for supplying drive power to the heat recovery hot water storage device. Therefore, the second power measuring means is driven by this driving power, so that the driving power from the driving power supply device can be used effectively, and the operating efficiency of the cogeneration system can be increased.
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各種実施形態について説明する。
第1の実施形態
まず、図1〜図3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、本発明の第1の実施形態によるコージェネレーションシステムを簡略的に示すブロック図であり、図2は、図1のコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図であり、図3は、図1のコージェネレーションシステムの制御の流れを示すフローチャートである。
Hereinafter, various embodiments of a cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First Embodiment First, a cogeneration system according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a cogeneration system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing a control system of the cogeneration system of FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of the cogeneration system of FIG.
図1において、第1の実施形態のコージェネレーションシステム2は、電力及び熱を発生する熱電併給装置4と、熱電併給装置4から発生する熱を回収して温水として貯えるための熱回収貯湯装置6と、商用電源8からの電力を電力負荷10に供給するための電力供給ライン12と、熱電併給装置4からの発電電力を電力供給ライン12に系統連系するためのインバータ14と、を備えている。
In FIG. 1, a
熱電併給装置4は、例えばガスエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジン16と、このエンジン16によって駆動される発電装置18との組合せから構成されており、この熱電併給装置4から電力及び熱が発生される。発電装置18はエンジン16の出力軸20に駆動連結されており、エンジン16が駆動すると、エンジン16からの回転駆動力が出力軸20を介して発電装置18に駆動伝達され、これにより発電装置18が作動して発電電力が発生する。エンジン16には、エンジン16に送給される燃料の送給量を制御するための燃料供給バルブ22が設けられており、燃料供給バルブ22の開度が出力上昇方向(開く方向)に調節されると発電装置18の発電電力が上昇し、また燃料供給バルブ22の開度が出力低下方向(閉じる方向)に調節されると発電装置18の発電電力が低下する。
The
熱電併給装置4は更に、エンジン16からの冷却水を循環するための冷却水循環流路24を含んでおり、この冷却水循環流路24には冷却水循環ポンプ26が配設され、冷却水循環ポンプ26の作用によって、冷却水が冷却水循環流路24を通して循環される。
The
熱回収貯湯装置6は、温水を貯えるための貯湯タンク28と、貯湯タンク28の水(又は温水)を循環するための循環流路30と、循環流路30に配設された循環ポンプ32と、を含み、循環ポンプ32の作用によって、貯湯タンク28に貯えられた水(又は温水)が循環流路30を通して循環される。熱電併給装置4の冷却水循環流路24と熱回収貯湯装置6の循環流路30との間には熱交換器34が配設されており、この熱交換器34において、冷却水循環流路24を流れる冷却水と循環流路30を流れる水(又は温水)との間で熱交換が行われる。このように熱交換が行われると、エンジン16からの排熱が冷却水循環流路24を流れる冷却水及び循環流路30を流れる水(又は温水)を介して温水として貯湯タンク28に貯えられる。
The heat recovery hot water storage device 6 includes a hot
貯湯タンク28には、水を供給するための給水ライン36が接続されている。給水ライン36の一端部は貯湯タンク28に接続され、またその他端部は例えば水道管などの水供給源(図示せず)に接続される。この給水ライン36には減圧逆止弁38が配設されており、この減圧逆止弁38によって貯湯タンク28から給水ライン36側に温水が逆流するのが防止される。この貯湯タンク28には更に、温水を供給するための給湯ライン40が接続されている。給湯ライン40の一端部は貯湯タンク28に接続され、またその他端部は1個又は複数個のカラン(図示せず)に接続されており、このカランを開栓すると、貯湯タンク28内の温水が給湯ライン40を通して出湯される。
A
また、熱回収貯湯装置6に関連して駆動電源装置(図示せず)が設けられており、この駆動電源装置からの駆動電力が循環ポンプ32などに供給され、この駆動電力により循環ポンプ32などが駆動される。
In addition, a drive power supply device (not shown) is provided in association with the heat recovery hot water storage device 6, and drive power from the drive power supply device is supplied to the
インバータ14の入力側には熱電併給装置4の発電装置18が電気的に接続され、またその出力側には電力供給ライン12を介して電力負荷10が電気的に接続されている。このインバータ14は、熱電併給装置4の発電装置18からの発電電力を所定の交流電力(商用電源8からの交流電力と同様の交流電力であって、例えば100V,60Hzの単相交流電力)に変換する。また、インバータ14からの交流電力は電力供給ライン12と系統連系されており、これにより商用電源8及びインバータ14からの交流電力はそれぞれ電力負荷10に送給され、これら交流電力が電力負荷10において消費される。電力負荷10は、例えば一般家庭や工場などに設置された空調装置、各種機械装置又は照明装置などから構成される。
The
図2をも参照して、このコージェネレーションシステム2は更に、熱電併給装置4の発電電力を検知するための発電電力検知手段42と、電力供給ライン12における電力(すなわち、電力負荷10の負荷電力)を高精度で計測するための第1電力計測手段44と、電力供給ライン12における電力を低精度で計測するための第2電力計測手段46と、熱電併給装置4並びに第1及び第2電力計測手段44,46などをそれぞれ制御するための制御手段48と、を備えている。発電電力検知手段42は例えば電力計などから構成され、例えば熱電併給装置4が運転している間に渡って発電電力の検知を行う。
Referring also to FIG. 2, the
第1電力計測手段44は、電力供給ライン12を流れる電流を検知するための電流検知手段50と、電力供給ライン12における電圧を検知するための電圧検知手段52と、電流検知手段50の検知電流と電圧検知手段52の検知電圧とに基づき電力供給ライン12における電力を演算するための第1電力演算手段54と、から構成されており、電力供給ライン12における電力を高精度で計測する。この第1電力計測手段44により計測される電力は、電力負荷10の負荷電力データ、商用電源8への逆潮流の発生の判定に用いられる。第1電力演算手段54は、例えば演算処理能力の高いマイクロコンピュータなどから構成されており、この第1電力演算手段54による電力の演算は、例えば次のようにして行われる。電圧検知手段52の検知電圧をv(t)とし、電流検知手段50の検知電流をi(t)とすると、第1電力演算手段54は、これら検知電圧v(t)と検知電流i(t)との積を所要の通りに積分することにより電力Wを演算する。すなわち、電力供給ライン12における電力Wは、下記の数式(1)を用いて演算され、この数式(1)を用いた電力Wの演算は計測精度の高いものとなり、それ故に、第1電力計測手段44の消費電力は比較的大きくなる。
The first
第2電力計測手段46は、上述した電流検知手段50と、電圧検知手段52の検知電圧を記憶するための記憶手段56と、電流検知手段50の検知電流と記憶手段56に記憶された電圧検知手段52の検知電圧とに基づき電力供給ライン12における電力を演算するための第2電力演算手段58と、から構成されており、電力供給ライン12における電力を計測することによって、電力負荷10の負荷電力の計測を低精度で行う。第2電力演算手段58は、例えば演算処理能力の低いマイクロコンピュータなどから構成されており、この第2電力演算手段58による電力の演算は、例えば次のようにして行われる。記憶手段56に記憶された電圧検知手段52の検知電圧をvm(t)とし、電流検知手段50の検知電流をi(t)とすると、第2電力演算手段58は、検知電圧vm(t)と検知電流i(t)との積を所要の通りに積分する、すなわち、上記の数式(1)において、v(t)をvm(t)に置き換えて演算することにより電力を演算する。このように、第2電力演算手段58は、電圧検知手段52の検知電圧を利用して電力の演算を行うので、第2電力計測手段46の構成が比較的簡単なものとなり、このためその消費電力は比較的小さくなる。また、この第2電力計測手段46には、駆動電源装置からの駆動電力の一部が供給され、この駆動電力によって第2電力計測手段46が駆動される。なお、第1電力計測手段44の電流検知手段50と第2電力計測手段46の電流検知手段50を共通のものを用いているが、別個のものを用いるようにしてもよい。
The second
制御手段48は、例えばマイクロコンピュータなどから構成され、メモリ60、データ演算手段62、制御信号生成手段64、逆潮流判定手段66、切替信号生成手段70及び通信手段72を含んでいる。
The
メモリ60には、第1及び第2電力計測手段44,46により計測された電力負荷10が過去負荷データとして記憶される。データ演算手段62は、熱電併給装置4の稼働運転スケジュールを設定するために、メモリ60に記憶された過去負荷データを所要の通りに処理して運転当日の予測負荷データを演算し、後述するようにして、この演算された予測負荷データに基づき熱電併給装置4が運転制御される。また、この演算された予測負荷データはメモリ60に記憶される。
The
制御信号生成手段64は、メモリ60に記憶された予測負荷データに基づき、負荷電力が低下するときには電力低下信号を生成し、また負荷電力が上昇するときには電力上昇信号を生成する。制御手段48は、電力低下信号が生成されると、燃料供給バルブ22の開度を出力低下方向に調節して熱電併給装置4の発電電力を低下させ、また電力上昇信号が生成されると、燃料供給バルブ22の開度を出力上昇方向に調節して熱電併給装置4の発電電力を上昇させ、これによって、電力負荷10の負荷電力の変動パターン(例えば、家庭等の生活パターンなど)にマッチして熱電併給装置4が運転制御される。
Based on the predicted load data stored in the
逆潮流判定手段66は、第1電力計測手段44が商用電源8への逆潮流を検知すると逆潮流判定信号を生成する。このように逆潮流判定信号が生成されると、制御信号生成手段64が電力低下信号を生成し、制御手段48はこの電力低下信号に基づき、燃料供給バルブ22の開度を出力低下方向に調節して熱電併給装置4の発電電力を低下させ、これにより逆潮流の発生が防止される。
The reverse power
切替信号生成手段70は、発電電力検知手段42からの検知信号に基づき、熱電併給装置4の発電が行われない稼働発電待機状態には第1切替信号を生成し、また熱電併給装置4の発電が行われる稼働発電状態には第2切替信号を生成する。第1切替信号が生成されると、インバータ14から第1電力計測手段44への電力の供給が停止されることにより第1電力計測手段44が作動停止され、また駆動電源装置からの駆動電力が第2電力計測手段46に供給されることにより第2電力計測手段46が作動される。また、第2切替信号が生成されると、インバータ14からの電力が第1電力計測手段44へ供給されることにより第1電力計測手段44が作動され、また駆動電源装置から第2電力計測手段46への駆動電力の供給が停止されることにより第2電力計測手段46が作動停止される。
Based on the detection signal from the generated power detection means 42, the switching signal generation means 70 generates a first switching signal in an operation power generation standby state where the power generation by the combined heat and
通信手段72は、制御手段48と第1及び第2電力計測手段44,46との間で各種データなどを送受信するためのものであり、例えば、第1及び第2電力計測手段44,46からの負荷電力データなどがこの通信手段72によって制御手段48に受信され、また、切替信号生成手段70からの第1及び第2切替信号などがこの通信手段72によって第1及び第2電力計測手段44,46にそれぞれ送信される。このように制御することによって、第2電力計測手段46は、熱電併給装置4の電気系統とは別個の電気系統で作動される。
The communication means 72 is for transmitting and receiving various data between the control means 48 and the first and second power measuring means 44, 46. For example, from the first and second power measuring means 44, 46, Load power data and the like are received by the control means 48 by the communication means 72, and the first and second switching signals from the switching signal generating means 70 are received by the communication means 72 by the first and second power measuring means 44. , 46 respectively. By controlling in this way, the second power measuring means 46 is operated in an electric system separate from the electric system of the combined heat and
次に、図3を参照して、このコージェネレーションシステム2の制御の流れを説明すると次の通りである。コージェネレーションシステム2の運転が開始されると、ステップS1からステップS2に進み、切替信号生成手段70は第1切替信号を生成し(ステップS2)、この第1切替信号に基づき第2電力計測手段46が作動する(ステップS3)。かくすると、第2電力計測手段46は、電流検知手段50の検知電流と、記憶手段56に記憶された電圧検知手段52の検知電圧(前回の稼働運転のときに記憶される)とに基づいて電力の演算を行い、このようにして電力負荷10の負荷電力の計測が行われ(ステップS4)、計測された負荷電力は過去負荷データとしてメモリ60に記憶される。この負荷電力の計測は、熱電併給装置4が稼働運転されるまで行われる。
Next, the flow of control of the
熱電併給装置4の運転が開始されると、ステップS5からステップS6に進み、エンジン16により発電装置18が駆動され、発電装置18にて発生した発電電力はインバータ14に送給され、このインバータ14にて所定の交流電力に変換された後に、商用電源8からの交流電力とともに電力供給ライン12を介して電力負荷10に供給され、電力負荷10にて消費される。
When the operation of the
熱電併給装置4が稼働すると、切替信号生成手段70は第2切替信号を生成し(ステップS6)、この第2切替信号に基づき、第1電力計測手段44が作動する一方、第2電力計測手段46が作動停止する(ステップS7)。かくすると、第1電力演算手段54は、電流検知手段50の検知電流と電圧検知手段52の検知電圧とに基づき、電力供給ライン12における電力を上述のようにして演算する。これによって第1電力計測手段44は、電力負荷10の負荷電力を計測し、また制御手段48の逆潮流判定手段66は、この計測電力を用いて商用電源8への逆潮流の発生を判定する(ステップS8)。第1電力計測手段44により計測された電力負荷10の負荷電力は、過去負荷データとして制御手段48のメモリ60に記憶され、また電圧検知手段52の検知電圧は第2電力計測手段46の記憶手段56に記憶される。
When the
この熱電併給装置4の稼働運転中において、熱電併給装置4からの発電電力が電力負荷10の負荷電力よりも大きくなると、発生した余剰電力が商用電源8へ逆潮流されるが、このように逆潮流が発生しそうになると、ステップS9からステップS10に進み、逆潮流判定手段66は逆潮流が発生したと判定し、逆潮流判定信号を生成する。かくすると、この逆潮流判定信号に基づき、制御信号生成手段64は電圧低下信号を生成し(ステップS11)、制御手段48は、熱電併給装置4の発電電力を電力負荷10の負荷電力よりも低下させ(ステップS12)、これにより逆潮流の発生が防止される。このように第1電力計測手段44が電力負荷10の負荷電力を高精度に検知することにより、商用電源8への逆潮流の発生が検知されるので、逆潮流の発生を確実に判定することができる。
If the generated power from the combined heat and
このような熱電併給装置4の稼働運転が停止すると、ステップS13からステップS14に進み、切替信号生成手段70は第1切替信号を生成し、この第1切替信号に基づき、第2電力計測手段46が作動する一方、第1電力計測手段44が作動停止する(ステップS15)。かくすると、上述したのと同様に、第2電力演算手段46は、電流検知手段50の検知電流と、記憶手段56に記憶された電圧検知手段52の検知電圧とに基づき上述のようにして電力を演算し、このようにして、第2電力計測手段46は電力負荷10の負荷電力を計測する(ステップS16)。この計測された負荷電力は、過去負荷データとしてメモリ60に記憶され、このような電力負荷の計測は、熱電併給装置4の稼働発電待機中に渡って行われる。
When the operation of the combined heat and
その後、熱電併給装置4が稼働すると、ステップS17からステップS6に戻り、上述した制御が行われる。以上のように、この第1の実施形態のコージェネレーションシステム2では、熱電併給装置4の稼働発電待機時には、消費電力の比較的小さい第2電力計測手段46が作動される一方、消費電力の比較的大きい第1電力計測手段44が作動停止されるので、この稼働発電待機時においてコージェネレーションシステム2の待機電力を低減させることができ、その稼働効率を高めることが可能となる。
Thereafter, when the combined heat and
第2の実施形態
次に、図4を参照して、第2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4は、本発明の第2の実施形態によるコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図である。なお、以下の実施形態において、第1の実施形態と実質上同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment Next, a cogeneration system according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control system of the cogeneration system according to the second embodiment of the present invention. Note that in the following embodiments, substantially the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2の実施形態のコージェネレーションシステム2Aでは、第2電力計測手段46Aは、電流検知手段50、ゼロクロス検知手段74、電圧演算手段76及び第2電力演算手段58Aから構成されている。本実施形態において、ゼロクロス検知手段74及び電圧演算手段76は、電力供給ライン(図示せず)における電圧を簡易的に検知するための簡易電圧検知手段を構成する。この第2の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様に、電流検知手段50は第1及び第2電力計測手段44,46Aに共通に用いられているが、2つの電流検知手段50を別個に用いるようにしてもよい。
In the
ゼロクロス検知手段74は、電力供給ラインにおける電圧波形(正弦波形)のゼロクロスを検知し、この検知ゼロクロスから電圧波形の周期Tを算出する。電圧演算手段76は、電力供給ライン(図示せず)における電圧波形を整流・平滑するための整流平滑回路(図示せず)を含んでおり、この整流平滑回路により電力供給ラインにおける電圧波形を整流・平滑することにより得られる電圧定数Vc(例えば100V)と、ゼロクロス検知手段74により算出された周期Tとに基づき、電力供給ラインにおける電圧Voを演算する。すなわち、電力供給ラインにおける電圧Voは、下記の数式(2)を用いて演算される。
The zero
この第2の実施形態のコージェネレーションシステム2Aでは、熱電併給装置(図示せず)の運転が開始されると、切替信号生成手段70により第2切替信号が生成され、この第2切替信号に基づき、第1電力計測手段44及び第2電力計測手段46Aがそれぞれ作動する。第1電力計測手段44は、商用電源(図示せず)への逆潮流の発生の判定に用いられる負荷電力を高精度で計測し、また第2電力計測手段46Aは、運転スケジュールの設定に用いられる負荷電力を低精度で上述のようにして計測する。第2電力計測手段46Aにより計測された負荷電力は、過去負荷データとしてメモリ60に記憶される。
In the
また、熱電併給装置の運転が停止されると、切替信号生成手段70により第1切替信号が生成され、この第1切替信号に基づき、第2電力計測手段46Aが作動する一方、第1電力計測手段44が作動停止し、第2電力計測手段46Aは、上述した負荷電力の計測を継続して行う。したがって、熱電併給装置の稼働発電待機時には、電力負荷10の負荷電力の計測が消費電力の比較的小さい第2電力計測手段46Aにより行われるので、上記第1の実施形態と同様の作用効果が達成される。
When the operation of the combined heat and power supply is stopped, the first switching signal is generated by the switching
なお、本実施形態においては、電圧演算手段76は、電力供給ラインにおける電圧波形を整流・平滑することにより得られる電圧定数Vcを用いて電圧を演算するように構成したが、このように電圧波形を整流・平滑することなく、例えば、100V系の商用電源においてはVc=100(V)とし、また200V系の商用電源においてはVc=200(V)としてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、簡易電圧検知手段をゼロクロス検知手段74及び電圧演算手段76から構成したが、かかる構成は一例であり、この簡易電圧検知手段は、電力供給ラインにおける電圧を簡易的に検知する適宜の構成とすることができる。 In the present embodiment, the simple voltage detection means is configured by the zero cross detection means 74 and the voltage calculation means 76. However, such a configuration is merely an example, and the simple voltage detection means can easily calculate the voltage in the power supply line. It can be set as the suitable structure to detect.
第3の実施形態
次に、図5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について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態によるコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図である。
Third Embodiment Next, a cogeneration system according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram schematically showing a control system of the cogeneration system according to the third embodiment of the present invention.
第3の実施形態のコージェネレーションシステム2Bでは、第2電力計測手段46Bは、上記第2の実施形態の第2電力計測手段46Aの構成に加えて、記憶手段78及び電圧補正手段80を更に含んでいる。記憶手段78には、第1電力計測手段44の電圧検知手段52の検知電圧が記憶される。電圧補正手段80は、記憶手段78に記憶された電圧検知手段52の検知電圧に基づき、電圧演算手段76により上述のようにして演算された電圧を例えば次のようにして補正する。電圧補正手段80は、電圧演算手段76によって演算された電圧Voと記憶手段78に記憶された電圧検知手段52の検知電圧v(t)との誤差を補正し、第2電力演算手段58Aは、この補正された電圧Vo’と電流検知手段50の検知電流i(t)とに基づき、上記の数式(3)を用いて電圧Voを補正電圧Vo’に置き換えて電力を演算する。
In the
この第3の実施形態のコージェネレーションシステム2Bでは、第2の実施形態と同様に、熱電併給装置(図示せず)の運転が開始されると、切替信号生成手段70により第2切替信号が生成され、この第2切替信号に基づき、第1電力計測手段44及び第2電力計測手段46Bがそれぞれ作動する。第1電力計測手段44は、商用電源(図示せず)への逆潮流の発生の判定に用いる電力負荷を高精度で計測し、また第2電力計測手段46Bは、運転スケジュールの設定に用いる負荷電力を低精度で計測する。このとき、第1電力計測手段44の電圧検知手段52の検知電圧は、第2電力計測手段46Bの記憶手段78に記憶され、また第2電力計測手段46Bにより計測された負荷電力は、過去負荷データとしてメモリ60に記憶される。
In the
また、熱電併給装置の運転が停止されると、切替信号生成手段70により第1切替信号が生成され、この第1切替信号に基づき、第2電力計測手段46Bが作動する一方、第1電力計測手段44が作動停止し、第2電力計測手段46Bは上述した負荷電力の計測を継続して行う。この第2電力計測手段46Bによる電力計測においては、電圧補正手段80は、記憶手段78に記憶された電圧検知手段52の検知電圧に基づき、電圧演算手段76により演算された電圧を上述のようにして補正し、第2電力計測手段46Bは、この補正された電圧を用いて第2の実施形態と同様にして電力負荷の負荷電力を計測する。
When the operation of the combined heat and power device is stopped, a first switching signal is generated by the switching signal generating means 70, and the second power measuring means 46B is operated based on the first switching signal, while the first power measuring means is operated. The means 44 stops operating, and the second power measuring means 46B continues to measure the load power described above. In the power measurement by the second
この第3の実施形態のコージェネレーションシステム2Bにおいても、熱電併給装置の稼働発電待機時に第2電力計測手段46Bにより低精度で負荷電力を計測するので、上記各実施形態と同様の作用効果が達成されるとともに、電圧演算手段76により演算された電圧を補正することにより、第2電力計測手段46Bによる電力の計測精度を高めることができ、信頼性の高いコージェネレーションシステム2Bを提供することが可能となる。
Also in the
以上、本発明に従う種々の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、本発明はかかる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。 As described above, the embodiments of various cogeneration systems according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention. .
例えば、上記各実施形態では、熱電併給装置4をエンジン16及び発電装置18の組合わせから構成したが、これに代えて、熱電併給装置4を例えば燃料電池から構成してもよい。
For example, in each of the above embodiments, the combined heat and
また例えば、上記各実施形態では、第2電力計測手段46A(46B)は、電圧波形のゼロクロスに基づき演算した電圧を用いて比較的簡単な方法で電力を計測したが、このような計測方法に代えて、例えば、電力供給ライン12を流れる電流の電流波形のゼロクロスに基づき演算した電流を用いて比較的簡単な方法で電力を計測するようにしてもよい。
Further, for example, in each of the above embodiments, the second power measuring means 46A (46B) measures the power by a relatively simple method using the voltage calculated based on the zero cross of the voltage waveform. Instead, for example, the power may be measured by a relatively simple method using the current calculated based on the zero crossing of the current waveform of the current flowing through the
また例えば、上記各実施形態では、制御手段48(48A)(48B)は、エンジン16の燃料供給バルブ22の開度を調節することによって熱電併給装置4の発電電力を制御するように構成したが、このような発電電力の制御とともに、インバータ14の出力を制御することによって、熱電併給装置4から電力負荷10に供給される電力を制御するように構成してもよい。なお、この場合、インバータ14からの余剰電力は、例えば熱回収貯湯装置6に温水として貯められるように構成することができる。
Further, for example, in each of the above embodiments, the control means 48 (48A) (48B) is configured to control the generated power of the combined heat and
また例えば、上記各実施形態では、第1電力計測手段44は、商用電源8への逆潮流の発生の判定に用いる負荷電力を計測しているが、例えば、この逆潮流の判定のための負荷電力の計測とともに、電力負荷10における過電流の発生の検知を行うようにしてもよい。
Further, for example, in each of the above-described embodiments, the first
また例えば、上記第2及び第3の実施形態では、熱電併給装置4の稼働発電時において、第1電力計測手段44及び第2電力計測手段46A(46B)がそれぞれ作動されるように構成したが、上記第1の実施形態と同様に、第1電力計測手段44が作動する一方、第2電力計測手段46A(46B)が作動停止するように構成してもよい。また、上記第1の実施形態では、熱電併給装置4の稼働発電時において、第1電力計測手段44が作動する一方、第2電力計測手段46が作動するように構成したが、上記第2及び第3の実施形態と同様に、第1電力計測手段44及び第2電力計測手段46がそれぞれ作動されるように構成してもよい。
Further, for example, in the second and third embodiments, the first
また例えば、上述した実施形態では、第1電力計測手段44により計測した負荷電力を用いて制御手段48(48A)(48B)側の逆潮流判定手段66により逆潮流を判定しているが、この逆潮流判定手段66を第1電力計測手段44に含め、この第1電力計測手段44にて逆潮流の発生を判定するようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the reverse power flow is determined by the reverse power flow determination means 66 on the control means 48 (48A) (48B) side using the load power measured by the first power measurement means 44. The reverse power
また例えば、上記各実施形態では、第2電力計測手段46(46A)(46B)は、駆動電源装置からの駆動電力により駆動されるように構成したが、第1電力計測手段44と同様に、インバータ14からの電力により駆動されるように構成してもよい。
Further, for example, in each of the above embodiments, the second power measuring means 46 (46A) (46B) is configured to be driven by the driving power from the driving power supply device, but as with the first power measuring means 44, You may comprise so that it may drive with the electric power from the
2,2A,2B コージェネレーションシステム
4 熱電併給装置
8 商用電源
10 電力負荷
12 電力供給ライン
14 インバータ
44 第1電力計測手段
46,46A,46B 第2電力計測手段
50 電流検知手段
52 電圧検知手段
54 第1電力演算手段
56 記憶手段
58,58A 第2電力演算手段
74 ゼロクロス検知手段
76 電圧演算手段
78 記憶手段
80 電圧補正手段
2, 2A,
Claims (6)
前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測するための第1電力計測手段と、前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測するための第2電力計測手段と、を更に具備しており、
前記熱電併給装置の稼働発電待機時には、前記第2電力計測手段が作動する一方、前記第1電力計測手段が作動停止し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測し、また前記熱電併給装置の稼働発電時には、前記第1電力計測手段が作動する一方、前記第2電力計測手段が作動停止し、前記第1電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測することを特徴とするコージェネレーションシステム。 A cogeneration device that generates electric power and heat, an electric power supply line for supplying electric power from a commercial power source to an electric power load, and an inverter for systematically connecting the generated electric power from the cogeneration device to the electric power supply line And a cogeneration system in which power from the inverter and the commercial power supply is supplied to the power load via the power supply line,
A first power measuring means for measuring the power in the power supply line with high accuracy; and a second power measuring means for measuring the power in the power supply line with low precision.
At the time of standby for operating power generation of the combined heat and power supply device, the second power measuring unit is activated, while the first power measuring unit is deactivated, and the second power measuring unit measures the power in the power supply line with low accuracy. In addition, during the operation power generation of the combined heat and power supply device, the first power measurement unit is activated, while the second power measurement unit is deactivated, and the first power measurement unit accurately calculates the power in the power supply line. Cogeneration system characterized by measuring with
前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測するための第1電力計測手段と、前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測するための第2電力計測手段と、を更に具備しており、
前記熱電併給装置の稼働発電待機時には、前記第2電力計測手段が作動する一方、前記第1電力計測手段が作動停止し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測し、また前記熱電併給装置の稼働発電時には、前記第1電力計測手段及び前記第2電力計測手段がそれぞれ作動し、前記第1電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を高精度で計測し、前記第2電力計測手段が前記電力供給ラインにおける電力を低精度で計測することを特徴とするコージェネレーションシステム。 A cogeneration device that generates electric power and heat, an electric power supply line for supplying electric power from a commercial power source to an electric power load, and an inverter for systematically connecting the generated electric power from the cogeneration device to the electric power supply line And a cogeneration system in which power from the inverter and the commercial power supply is supplied to the power load via the power supply line,
A first power measuring means for measuring the power in the power supply line with high accuracy; and a second power measuring means for measuring the power in the power supply line with low precision.
At the time of standby for operation power generation of the combined heat and power supply device, the second power measurement unit is activated, while the first power measurement unit is deactivated, and the second power measurement unit measures the power in the power supply line with low accuracy. In addition, during the operation power generation of the combined heat and power supply device, the first power measuring means and the second power measuring means are respectively operated, and the first power measuring means measures the power in the power supply line with high accuracy, The cogeneration system, wherein the second power measuring means measures the power in the power supply line with low accuracy.
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