JP4656521B2 - Cogeneration system - Google Patents

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Description

本発明は、コジェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a cogeneration system.

コジェネレーションシステムとしては、負荷装置に電力を供給する発電装置と、発電量指示値に応じた発電量となるように前記発電装置を制御する運転制御装置と、発電装置の排熱を回収した湯水を貯湯する貯湯槽とを備えたものが知られている。   The cogeneration system includes a power generation device that supplies power to the load device, an operation control device that controls the power generation device so as to achieve a power generation amount according to a power generation amount instruction value, and hot water that recovers exhaust heat from the power generation device. What is equipped with the hot water storage tank which stores hot water is known.

このコジェネレーションシステムの一例としては、特許文献1に示されているコジェネレーションシステムがある。このコジェネレーションシステムは、燃料電池の運転を1回/日を基本とし(以後オンオフ1回制御と呼ぶ)、時刻帯別温水消費量モデルパターンによる1日の温水消費量が、1日連続して稼働率一定値以上で燃料電池を運転した場合の排熱回収による温水貯湯量を上回る場合、或いは余剰電力を電熱変換手段で熱に変換し排熱回収に加算した温水貯湯量を上回る場合は、オンオフ1回制御を中止して1日連続して燃料電池を運転するものである。これによれば、通常はオンオフ1回制御を行うが冬季のような給湯負荷が大きくなる条件においてはオンオフ1回制御を中止して1日中連続運転を行うことによって燃料電池の起動回数を減らすことが出来、燃料電池の起動エネルギーロスを防止し、燃料電池の劣化に影響を及ぼす間欠運転をより少なくできることで燃料電池の耐久性を向上させることが出来る。   As an example of this cogeneration system, there is a cogeneration system disclosed in Patent Document 1. In this cogeneration system, the fuel cell operation is based on once / day (hereinafter referred to as “on / off once control”), and the daily hot water consumption according to the hot water consumption model pattern by time zone is continuous for one day. When exceeding the amount of hot water stored by exhaust heat recovery when operating the fuel cell at a constant operating rate or above, or when exceeding the amount of hot water stored by converting the surplus power into heat by means of electric heat conversion means and adding to the exhaust heat recovery, The control is stopped once on and off, and the fuel cell is operated continuously for one day. According to this, normally, on / off control is performed once, but under conditions where the hot water supply load is large, such as in winter, the on / off control is stopped and the number of times the fuel cell is started is reduced by performing continuous operation throughout the day. Therefore, the start-up energy loss of the fuel cell can be prevented, and the intermittent operation that affects the deterioration of the fuel cell can be reduced, so that the durability of the fuel cell can be improved.

また、他の一例としては、特許文献2に示されているコジェネレーションシステムがある。このコジェネレーションシステムは、例えば燃料電池コージェネレーションシステムを有する家屋に在住する家人の外出時に対しては、係る外出時専用のデータベース(需要が少ない事態におけるデータを記憶する記憶手段14)に記憶されたデータに従って、係る外出時専用の運転制御を行うことにより、燃料電池またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムの運転効率を向上することが可能である。   Another example is a cogeneration system disclosed in Patent Document 2. This cogeneration system is stored in a database dedicated to the time of going out (storage means 14 for storing data in a situation where demand is low), for example, when the home of a person living in a house having a fuel cell cogeneration system goes out It is possible to improve the operation efficiency of the cogeneration system having the fuel cell or the gas engine by performing the operation control exclusively for going out according to the data.

具体的には、係る外出時には例えば電力需要が減少し、燃料電池(FC)の運転効率が低下する。その様な場合、外出時間を予測し(需要が所定値以下である時間を予測)、予測された外出時間が閾値以上である場合には、燃料電池(FC)を停止したほうが効率が向上すると判定して、停止するのである。この時の、停止するか否かの判定用の閾値(外出時間の閾値)は、停止してから電力需要が復活して再起動するまでに必要な起動エネルギーが、停止せずに運転を継続した場合の発電量と買電量とガス消費量による1次エネルギー消費量より少ない、という条件を満たす範囲内で設定するようになっている。
特開2005−38676号公報 特開2005−09846号公報
Specifically, for example, when the user goes out, the power demand decreases, and the operating efficiency of the fuel cell (FC) decreases. In such a case, when going out is predicted (predicting the time when the demand is below a predetermined value) and the predicted going out time is equal to or greater than the threshold, the efficiency is improved by stopping the fuel cell (FC). Judge and stop. At this time, the threshold for determining whether or not to stop (the threshold for going out time) is the startup energy required until the power demand recovers and restarts after stopping, and the operation continues without stopping. In this case, the power generation amount, the power purchase amount, and the primary energy consumption amount based on the gas consumption amount are set within a range that satisfies the condition that it is smaller.
JP 2005-38676 A JP 2005-09846 A

ところで、特許文献1に記載のコジェネレーションシステムにおいては、オンオフ1回制御と1日中連続運転とを切り替え制御し、特許文献1に記載のコジェネレーションシステムにおいては、外出時間に発電を停止するか継続するかを切り替え制御している。しかし、いずれの場合も切り替えを決定する際に経年変化による排熱回収量の悪化、発電効率の悪化を考慮していないので、使用期間が長くなるほど省エネ効果が悪化し、効率の良い運転ができなくなるという問題があった。また、いずれの場合も切り替えを決定する際に製品毎の排熱回収量のばらつき、発電効率のばらつきを考慮していないので、排熱回収性、発電効率性がもともと悪いものは省エネ効果が悪く、効率の良い運転ができないという問題があった。   By the way, in the cogeneration system described in Patent Document 1, switching between on / off once control and continuous operation throughout the day is controlled, and in the cogeneration system described in Patent Document 1, power generation is stopped during the outing time. Controls whether to continue or not. However, in any case, since the deterioration of exhaust heat recovery and deterioration of power generation efficiency due to secular change are not taken into account when switching is decided, the longer the period of use, the worse the energy saving effect and the more efficient operation can be achieved. There was a problem of disappearing. Also, in any case, when switching is decided, the variation in the amount of exhaust heat recovered and the variation in power generation efficiency are not taken into account. There was a problem that efficient driving was not possible.

本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、製品毎の排熱回収性、発電効率性のばらつき、経年変化による排熱回収量の悪化、発電効率の悪化の影響を受けることなく、省エネ効果を高く維持したコジェネレーションシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is affected by exhaust heat recoverability and power generation efficiency variation among products, deterioration of exhaust heat recovery amount due to secular change, and deterioration of power generation efficiency. It aims at providing the cogeneration system which maintained the energy-saving effect highly.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、負荷装置に電力を供給する発電装置と、発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置を制御する運転制御装置と、発電装置の排熱を回収した湯水を貯湯する貯湯槽と、を備えたコジェネレーションシステムにおいて、所定時間帯に発電装置の発電を停止した場合の省エネルギ効果を算出する発電停止省エネ効果算出手段と、所定時間帯に発電装置の発電を継続した場合の省エネルギ効果を発電装置の特性の学習値に基づいて算出する発電継続省エネ効果算出手段と、両省エネ効果算出手段によってそれぞれ算出された両省エネルギ効果を比較する比較手段と、所定時間帯に、発電装置の発電を継続する連続発電制御を実施するか、発電装置の発電を停止する発電停止制御を実施するかを比較手段による比較結果に基づいて切り替える切替手段と、を備えたことである。   In order to solve the above-described problem, the structural feature of the invention according to claim 1 is that the power generation device that supplies power to the load device and the power generation device is controlled so that the power generation amount corresponds to the power generation amount instruction value In a cogeneration system comprising an operation control device and a hot water storage tank for storing hot water recovered from the exhaust heat of the power generation device, power generation is stopped for calculating the energy saving effect when power generation of the power generation device is stopped in a predetermined time zone The energy saving effect calculating means, the power generation continuing energy saving effect calculating means for calculating the energy saving effect when the power generation of the power generator is continued in a predetermined time zone based on the learning value of the characteristics of the power generator, and both energy saving effect calculating means, respectively Comparing means for comparing the calculated energy saving effects and continuous power generation control to continue power generation of the power generation device or stopping power generation of the power generation device in a predetermined time zone And switching means for switching based on whether to implement the control to the comparison result by the comparison means is that with the.

また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、所定時間帯は、負荷装置による電力消費量が小さい時間帯である低電力消費時間帯であることである。   A structural feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the predetermined time zone is a low power consumption time zone in which the power consumption by the load device is small.

また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、低電力消費時間帯は、予め測定し記憶した電力消費量のデータから導出された一日の電力消費パターンのなかの電力消費量の最小値に所定値を乗算した乗算値より電力消費量が小さくなる該電力消費パターンの時間帯であることである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 3 is that, in claim 2, the low power consumption time zone is the power in the daily power consumption pattern derived from the power consumption data measured and stored in advance. This is a time zone of the power consumption pattern in which the power consumption is smaller than the multiplication value obtained by multiplying the minimum value of the consumption by a predetermined value.

また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項3の何れか一項において、発電装置の特性は、発電装置の発電量と発電装置に投入される燃料投入量との相関関係である発電量−燃料投入量特性、および発電装置の発電量と貯湯槽に回収された排熱回収量との相関関係である発電量−排熱回収量特性であることである。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the invention, the characteristics of the power generation device include: a power generation amount of the power generation device and a fuel input amount that is input to the power generation device. Power generation amount-fuel input amount characteristic, and power generation amount-exhaust heat recovery amount characteristic, which is a correlation between the power generation amount of the power generation apparatus and the exhaust heat recovery amount recovered in the hot water storage tank.

上記のように構成した請求項1に係る発明においては、発電停止省エネ効果算出手段が、所定時間帯に発電装置の発電を停止した場合の省エネルギ効果を算出し、発電継続省エネ効果算出手段が、所定時間帯に発電装置の発電を継続した場合の省エネルギ効果を発電装置の特性の学習値に基づいて算出し、比較手段が、両省エネ効果算出手段によってそれぞれ算出された両省エネルギ効果を比較し、切替手段が、所定時間帯に、発電装置の発電を継続する連続発電制御を実施するか、発電装置の発電を停止する発電停止制御を実施するかを比較手段による比較結果に基づいて切り替える。したがって、所定時間帯においては発電装置の特性の学習値に基づいて省エネ効果がある運転に適切に切り替えることができるので、製品毎の排熱回収性、発電効率性のばらつきがあっても、また経年変化による排熱回収量、発電効率が悪化しても、その影響を受けることなく、省エネ効果を高く維持したコジェネレーションシステムを提供することができる。   In the invention according to claim 1 configured as described above, the power generation stop energy saving effect calculating means calculates the energy saving effect when the power generation of the power generator is stopped in a predetermined time zone, and the power generation continuation energy saving effect calculating means is The energy saving effect when power generation of the power generator is continued in a predetermined time zone is calculated based on the learning value of the characteristics of the power generator, and the comparing means compares the energy saving effects calculated by the both energy saving effect calculating means. Then, the switching means switches between performing the continuous power generation control for continuing the power generation of the power generation apparatus or performing the power generation stop control for stopping the power generation of the power generation apparatus based on the comparison result by the comparison means in a predetermined time zone. . Therefore, it is possible to appropriately switch to an operation that has an energy saving effect based on the learning value of the characteristics of the power generation device in a predetermined time zone, so even if there is a variation in exhaust heat recovery performance and power generation efficiency for each product, Even if the exhaust heat recovery amount and power generation efficiency due to secular change deteriorate, it is possible to provide a cogeneration system that maintains a high energy-saving effect without being affected by it.

上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1に係る発明において、所定時間帯は、負荷装置による電力消費量が小さい時間帯である低電力消費時間帯であるので、もともと発電出力量が少ない場合において発電効率がよくない燃料電池のコジェネレーションシステムにあっても、省エネ効果を高く維持した効率のよい運転を実施することができる。   In the invention according to claim 2 configured as described above, in the invention according to claim 1, the predetermined time zone is a low power consumption time zone in which the power consumption by the load device is small. Even in a fuel cell cogeneration system where the power generation efficiency is low when the power generation output is small, it is possible to carry out an efficient operation with a high energy saving effect.

上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項2に係る発明において、低電力消費時間帯は、予め測定し記憶した電力消費量のデータから導出された一日の電力消費パターンのなかの電力消費量の最小値に所定値を乗算した乗算値より電力消費量が小さくなる該電力消費パターンの時間帯であるので、低電力消費時間帯を実際の電力消費パターンに応じて適切に導出することができる。   In the invention according to claim 3 configured as described above, in the invention according to claim 2, the low power consumption time zone is a power consumption pattern of one day derived from data of power consumption measured and stored in advance. The power consumption pattern is a time zone in which the power consumption is smaller than the product of multiplying the minimum value of the power consumption by a predetermined value, so the low power consumption time zone is appropriate according to the actual power consumption pattern. Can be derived.

上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項1乃至請求項3の何れか一項に係る発明において、発電装置の特性は、発電装置の発電量と発電装置に投入される燃料投入量との相関関係である発電量−燃料投入量特性、および発電装置の発電量と貯湯槽に回収された排熱回収量との相関関係である発電量−排熱回収量特性であるので、より確実に省エネルギ効果を上げることができる。   In the invention according to claim 4 configured as described above, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the characteristics of the power generation device are input to the power generation amount of the power generation device and the power generation device. It is a power generation amount-fuel input amount characteristic that is a correlation with the fuel input amount, and a power generation amount-exhaust heat recovery amount characteristic that is a correlation between the power generation amount of the power generator and the exhaust heat recovery amount recovered in the hot water storage tank. Therefore, the energy saving effect can be improved more reliably.

以下、本発明によるコ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はこのコジェネレーションシステムの概要を示す概要図である。このコジェネレーションシステムは、負荷装置21に電力を供給する発電装置10と、発電装置10の排熱を回収した湯水を貯湯する貯湯槽30と、発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置10を制御する運転制御装置40とを備えている。   Hereinafter, an embodiment of a cogeneration system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of this cogeneration system. In this cogeneration system, the power generation device 10 that supplies power to the load device 21, the hot water storage tank 30 that stores hot water from which the exhaust heat of the power generation device 10 is collected, and the power generation amount according to the power generation amount instruction value are obtained. And an operation control device 40 that controls the power generation device 10.

発電装置10は、燃料電池発電装置であり、直流電力を発生する発電器11と、発電器11から供給された直流電力を交流電力に変換して出力する変換器(例えばインバータ)12とを備えている。なお、発電装置10としては、燃料電池発電装置の他に、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービンなどの原動機とこの原動機によって駆動される発電機から構成されたものでもよい。   The power generation device 10 is a fuel cell power generation device, and includes a power generator 11 that generates DC power, and a converter (for example, an inverter) 12 that converts the DC power supplied from the power generator 11 into AC power and outputs the AC power. ing. In addition to the fuel cell power generation device, the power generation device 10 may be configured by a prime mover such as a diesel engine, a gas engine, a gas turbine, or a micro gas turbine, and a generator driven by the prime mover.

発電器11は、改質装置、一酸化炭素低減装置(以下CO低減装置という)および燃料電池から構成されている。改質装置は、燃料供給装置13から供給される燃料を水供給装置14から供給される水で水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを生成してCO低減装置に導出するものである。CO低減装置は、改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減して燃料電池に導出するものである。燃料電池は、燃料極に供給された改質ガス中の水素および空気極に供給された酸化剤ガスである空気を用いて発電するものである。   The generator 11 includes a reformer, a carbon monoxide reduction device (hereinafter referred to as a CO reduction device), and a fuel cell. In the reformer, the fuel supplied from the fuel supply device 13 is steam-reformed with water supplied from the water supply device 14 to generate a hydrogen-rich reformed gas, which is led to the CO reduction device. The CO reduction device reduces carbon monoxide contained in the reformed gas and leads it to the fuel cell. The fuel cell generates power using hydrogen in the reformed gas supplied to the fuel electrode and air that is an oxidant gas supplied to the air electrode.

燃料供給装置13と発電器11の間には、発電器11に投入される燃料量を検出する燃料投入量検出手段である流量計13aが設けられており、流量計13aは検出した燃料投入量を運転制御装置40に送信するようになっている。なお、燃料電池発電装置の場合の燃料投入量は、改質装置に供給される燃料の投入量を指す。   Between the fuel supply device 13 and the power generator 11, a flow meter 13a serving as a fuel input amount detecting means for detecting the amount of fuel input to the power generator 11 is provided. The flow meter 13a detects the detected fuel input amount. Is transmitted to the operation control device 40. Note that the amount of fuel input in the case of a fuel cell power generator refers to the amount of fuel supplied to the reformer.

変換器12は、電力使用場所20に設置されている複数の負荷装置21に送電線15を介してそれぞれ接続されており、変換器12から出力される交流電力は必要に応じて各負荷装置21に供給されている。変換器12には、発電装置10から出力される発電出力量を検出する発電出力量検出手段である電力計10aが設けられており、電力計10aは検出した発電出力量を運転制御装置40に送信するようになっている。   The converter 12 is connected to a plurality of load devices 21 installed at the power use place 20 via the power transmission line 15, and the AC power output from the converter 12 is supplied to each load device 21 as necessary. Has been supplied to. The converter 12 is provided with a wattmeter 10a that is a power generation output amount detecting means for detecting the power generation output amount output from the power generation device 10, and the wattmeter 10a sends the detected power generation output amount to the operation control device 40. It is supposed to send.

負荷装置21は、電灯、アイロン、テレビ、洗濯機、電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫などの電気器具である。なお、変換器12と電力使用場所20とを接続する送電線15には電力会社の系統電源16も接続されており(系統連系)、発電装置10の発電量より負荷装置21の総電力消費量が上回った場合、その不足電力を系統電源16から受電して補うようになっている。電力計22は、負荷装置21にて消費された電力消費量を検出する電力消費量検出手段であり、電力使用場所20で使用される全ての負荷装置21の合計電力消費量を検出して、運転制御装置40に送信するようになっている。   The load device 21 is an electric appliance such as an electric lamp, iron, television, washing machine, electric kotatsu, electric carpet, air conditioner, and refrigerator. In addition, the power source 15 of the power company is also connected to the power transmission line 15 that connects the converter 12 and the power use place 20 (system connection), and the total power consumption of the load device 21 is determined by the power generation amount of the power generation device 10. When the amount exceeds, the insufficient power is received from the system power supply 16 and compensated. The wattmeter 22 is power consumption detection means for detecting the power consumption consumed by the load device 21, detects the total power consumption of all the load devices 21 used in the power usage place 20, This is transmitted to the operation control device 40.

また、発電器11には、発電器11の排熱を回収して発電器11を冷却する熱媒体が循環する冷却回路31が接続されている。冷却回路31上には、熱交換器32が配設されている。一方、後述する貯湯槽30には、貯湯槽30内の湯水(貯湯水)を加熱するための湯水循環回路33が接続されている。湯水循環回路33上には、熱交換器32が配設されている。熱交換器32は、冷却回路31を循環する熱媒体と湯水循環回路33を循環する湯水との間で熱交換が行われるものである。これにより、発電器11の発電中に図示しないポンプが駆動されて、冷却回路31を熱媒体が循環し、湯水循環回路33を湯水が循環すると、発電器11の排熱が熱媒体および熱交換器32を通って湯水に回収されて湯水が加熱されるようになっている。発電器11の排熱とは、例えば、燃料電池発電装置の場合、燃料電池スタックの排熱や改質装置の排熱などをいい、エンジン発電装置の場合、エンジンの排熱などが挙げられる。しかし、それに限定せず発電機それ自体の熱など回収可能な排熱なら何でも利用できる。   The generator 11 is connected to a cooling circuit 31 through which a heat medium for recovering exhaust heat of the generator 11 and cooling the generator 11 circulates. A heat exchanger 32 is disposed on the cooling circuit 31. On the other hand, a hot water circulation circuit 33 for heating hot water (hot water) in the hot water tank 30 is connected to the hot water tank 30 described later. A heat exchanger 32 is disposed on the hot water circulation circuit 33. The heat exchanger 32 performs heat exchange between the heat medium circulating in the cooling circuit 31 and the hot water circulating in the hot water circulation circuit 33. As a result, a pump (not shown) is driven during power generation by the power generator 11 so that the heat medium circulates in the cooling circuit 31 and hot water circulates in the hot water circulation circuit 33, so that the exhaust heat of the power generator 11 is exchanged with the heat medium and heat. The hot water is recovered as hot water through the vessel 32 and heated. For example, in the case of a fuel cell power generation device, the exhaust heat of the power generator 11 refers to exhaust heat of a fuel cell stack or exhaust heat of a reformer, and in the case of an engine power generation device, examples include exhaust heat of an engine. However, the present invention is not limited to this, and any recoverable exhaust heat such as heat of the generator itself can be used.

貯湯槽30は、1つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温水が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温水が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽30に貯留されている高温の温水が貯湯槽30の柱状容器の上部から導出され、その導出された分を補給するように水供給装置14からの水道水などの水(低温の水)が貯湯槽30の柱状容器の下部から導入されるようになっている。このような貯湯槽30は、発電装置10の近くに設置されている。   The hot water tank 30 is provided with one columnar container, in which hot water is stored in a layered manner, that is, hot water in the upper part is the hottest and becomes lower as it goes to the lower part, and the hot water in the lower part is stored at the lowest temperature. It has become so. Hot water stored in the hot water tank 30 is derived from the upper part of the columnar container of the hot water tank 30, and water such as tap water from the water supply device 14 (low temperature water) so as to replenish the derived amount. Is introduced from the lower part of the columnar container of the hot water tank 30. Such a hot water tank 30 is installed near the power generation apparatus 10.

また、貯湯槽30の内部には残湯量検出センサである温度センサ群34が設けられている。温度センサ群34は複数(本実施形態においては9個)の温度センサ34−1,34−2,34−3,・・・,34−9から構成されており、上下方向(鉛直方向)に沿って等間隔(貯湯槽30内の上下方向高さの八分の一の距離)にて配設されている。温度センサ34−1は貯湯槽30の内部上面位置に配置されている。各温度センサ34−1,34−2,34−3,・・・,34−9はその位置の貯湯槽30内の液体(温水または水)の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群による各位置での湯温の検出結果に基づいて貯湯槽30内の残湯量が検出されるようになっている。残湯量は、貯湯槽30内に残っている所定温度(例えば60℃)以上である温水の残量を表している。したがって、例えば、各温度センサ34−1〜34−3が60℃以上を検出し、各温度センサ34−4〜34−9が60℃未満を検出している場合には、残湯量検出センサ34は貯湯槽30天井内壁面から温度センサ34−3までの水量(湯量)を残湯量として検出する。このときの残湯量は貯湯槽30の容量の1/4である。また、各温度センサ34−1〜34−4が60℃以上を検出し、各温度センサ34−5〜34−9が60℃未満を検出している場合には、残湯量検出センサ34は貯湯槽30の容量の3/8を残湯量として検出する。   In addition, a temperature sensor group 34 which is a remaining hot water amount detection sensor is provided inside the hot water tank 30. The temperature sensor group 34 is composed of a plurality (nine in this embodiment) of temperature sensors 34-1, 34-2, 34-3,..., 34-9, and is arranged in the vertical direction (vertical direction). It is arrange | positioned at equal intervals (distance of 1/8 of the vertical direction height in the hot water tank 30) along. The temperature sensor 34-1 is disposed on the inner upper surface of the hot water tank 30. Each of the temperature sensors 34-1, 34-2, 34-3,..., 34-9 detects the temperature of the liquid (hot water or water) in the hot water storage tank 30 at that position. The amount of remaining hot water in the hot water storage tank 30 is detected based on the detection result of the hot water temperature at each position by the temperature sensor group. The remaining hot water amount represents the remaining amount of hot water remaining in the hot water storage tank 30 that is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 60 ° C.). Therefore, for example, when each temperature sensor 34-1 to 34-3 detects 60 ° C. or more and each temperature sensor 34-4 to 34-9 detects less than 60 ° C., the remaining hot water amount detection sensor 34 Detects the amount of water (the amount of hot water) from the inner wall surface of the hot water tank 30 to the temperature sensor 34-3 as the amount of remaining hot water. The amount of remaining hot water at this time is 1/4 of the capacity of the hot water tank 30. Moreover, when each temperature sensor 34-1 to 34-4 detects 60 degreeC or more and each temperature sensor 34-5 to 34-9 has detected less than 60 degreeC, the remaining hot water detection sensor 34 is hot water storage. 3/8 of the capacity of the tank 30 is detected as the amount of remaining hot water.

なお、60℃以上を検出した温度センサと60℃未満を検出した温度センサとの間の残湯量は、これら両温度センサを含む上下複数の温度センサによって算出される温度勾配とセンサ間距離に基づいて算出することができるので、この算出したセンサ間の残湯量を合算することにより、貯湯槽30内の残湯量をより正確に算出することができる。   The amount of remaining hot water between the temperature sensor detecting 60 ° C. or more and the temperature sensor detecting less than 60 ° C. is based on the temperature gradient calculated by a plurality of upper and lower temperature sensors including these two temperature sensors and the distance between the sensors. Therefore, the remaining hot water amount in the hot water storage tank 30 can be calculated more accurately by adding up the calculated remaining hot water amounts between the sensors.

貯湯槽30には、給湯管35が接続されている。給湯管35には、上流から順番に補助加熱装置であるガス湯沸かし器(図示省略)、温度センサ(図示省略)および流量センサ36が配設されている。ガス湯沸かし器は、給湯管35を通過する貯湯槽30からの湯水を加熱して給湯するようになっている。温度センサはガス湯沸かし器を通過した後の湯水の温度を検出するものであり、その検出信号は運転制御装置40に送信されるようになっている。すなわち、温度センサで検出した湯水の温度が設定された給湯温度となるように、ガス湯沸かし器で加熱している。また、図示していないが、給湯管35には貯湯槽30の導出口と温度センサとの間に水供給装置14からの水道水が合流するようになっている。これにより、貯湯槽30からの湯水を降温している。流量センサ36は、貯湯槽30から供給されている湯水消費量(給湯量)を検出するものである。流量センサ36の検出信号は運転制御装置40に送信されるようになっている。運転制御装置40は、受信した湯水消費量を記憶して給湯需要パターンを作成・更新している。   A hot water supply pipe 35 is connected to the hot water tank 30. The hot water supply pipe 35 is provided with a gas water heater (not shown), a temperature sensor (not shown), and a flow rate sensor 36 which are auxiliary heating devices in order from the upstream side. The gas water heater heats hot water from the hot water storage tank 30 passing through the hot water supply pipe 35 to supply hot water. The temperature sensor detects the temperature of the hot water after passing through the gas water heater, and the detection signal is transmitted to the operation control device 40. That is, the hot water is heated by the gas water heater so that the temperature of the hot water detected by the temperature sensor becomes the set hot water temperature. Although not shown, tap water from the water supply device 14 is joined to the hot water supply pipe 35 between the outlet of the hot water tank 30 and the temperature sensor. Thereby, the temperature of the hot water from the hot water tank 30 is lowered. The flow rate sensor 36 detects the amount of hot water consumption (hot water supply amount) supplied from the hot water storage tank 30. A detection signal of the flow sensor 36 is transmitted to the operation control device 40. The operation control device 40 stores the received hot water consumption and creates / updates a hot water supply demand pattern.

給湯管35には、貯湯槽30に貯留している湯水を給湯として利用する湯水使用場所25に設置されている複数の湯利用機器26aが接続されている。この湯利用機器26aとしては、浴槽、シャワ、キッチン(キッチンの蛇口)、洗面所(洗面所の蛇口)などがある。また、給湯管35には、貯湯槽30の湯水を熱源として利用する湯水使用場所25に設置されている熱利用機器26bが接続されている。この熱利用機器26bとしては、浴室暖房、床暖房、浴槽の湯の追い炊き機構などがある。なお、熱利用機器26bは貯湯槽30の湯水を直接利用する場合や貯湯槽30の湯水を間接的に利用する場合がある。   Connected to the hot water supply pipe 35 are a plurality of hot water use devices 26a installed in a hot water use place 25 that uses hot water stored in the hot water tank 30 as hot water supply. Examples of the hot water use device 26a include a bathtub, a shower, a kitchen (kitchen faucet), and a washroom (toilet faucet). The hot water supply pipe 35 is connected to a heat utilization device 26b installed in a hot water use place 25 that uses hot water in the hot water tank 30 as a heat source. Examples of the heat utilization device 26b include bathroom heating, floor heating, and a hot water reheating mechanism. The heat utilization device 26b may use the hot water in the hot water tank 30 directly or indirectly use the hot water in the hot water tank 30.

運転制御装置40は、マイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、図2〜図10のフローチャートに対応したプログラムを実行して、発電装置の発電・停止切り替えおよび発電量(出力電力)を制御している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。   The operation control device 40 has a microcomputer (not shown), and the microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected via a bus. The CPU executes a program corresponding to the flowcharts of FIGS. 2 to 10 to control power generation / stop switching and power generation amount (output power) of the power generation device. The RAM temporarily stores variables necessary for executing the program, and the ROM stores the program.

次に、上述したコジェネレーションシステムの作動について図2〜図10を参照して説明する。運転制御装置40は、図示しない主電源が投入されると、ステップ100にてプログラムを起動しプログラムをステップ102に進める。運転制御装置40は、ステップ102〜116の処理によって所定時間帯を予め設定し、その所定時間帯に発電を停止するか或いは発電を継続するかを決定する。この処理は、例えば一日に一回実施される。   Next, the operation of the above-described cogeneration system will be described with reference to FIGS. When the main power supply (not shown) is turned on, the operation control device 40 starts the program in step 100 and advances the program to step 102. The operation control device 40 presets a predetermined time period by the processing of steps 102 to 116, and determines whether to stop power generation or continue power generation in the predetermined time period. This process is performed once a day, for example.

運転制御装置40は、ステップ102において、図3に示す低電力消費時間帯予測ルーチンに沿ってプログラムを実行し、低電力消費の時間帯(所定時間帯)を予測してその時間帯を記憶する。   In step 102, the operation control device 40 executes the program in accordance with the low power consumption time zone prediction routine shown in FIG. 3, and predicts the time zone (predetermined time zone) of the low power consumption and stores the time zone. .

運転制御装置40は、予め測定し日時と関連付けして記憶した電力消費量を所定期間分(例えば1週間分)だけ読み出し(ステップ202)、そのデータを一日の時刻毎に平均化することにより、一日の電力消費パターンを導出する(ステップ204)。導出結果を図11に示す。図11においては、横軸は一日の時刻(時間)を0時から24時までで示しており、縦軸は電力消費量[W]を示している。運転制御装置40は、ステップ204で導出した電力消費パターンの電力消費量のうち最小値を最小値Eminとして導出する(ステップ206)。そして、運転制御装置40は、図11に示すように、最小値Eminに所定値Cを乗算した乗算値(Emin×C)とステップ204で導出した電力消費パターンを比較して、乗算値より電力消費量が小さくなる時間帯を低電力消費の時間帯として予測(導出)して記憶する(ステップ208)。この時間帯は時刻t1から時刻t2までの時間帯である。その後、ステップ210に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図2に示すステップ104に進める。   The operation control device 40 reads the power consumption measured in advance and stored in association with the date and time for a predetermined period (for example, one week) (step 202), and averages the data for each time of day. The daily power consumption pattern is derived (step 204). The derivation result is shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the time (hour) of the day from 0:00 to 24:00, and the vertical axis indicates the power consumption [W]. The operation control device 40 derives the minimum value as the minimum value Emin from the power consumption of the power consumption pattern derived in step 204 (step 206). Then, as shown in FIG. 11, the operation control device 40 compares the multiplication value (Emin × C) obtained by multiplying the minimum value Emin by the predetermined value C with the power consumption pattern derived in step 204, and calculates the power from the multiplication value. A time zone in which the consumption is reduced is predicted (derived) as a time zone for low power consumption and stored (step 208). This time zone is a time zone from time t1 to time t2. Thereafter, the process proceeds to step 210 to end the processing of this routine, and the program proceeds to step 104 shown in FIG.

次に、運転制御装置40は、ステップ104において、図4に示す燃料投入量特性学習ルーチンに沿ってプログラムを実行し、発電量と燃料投入量の測定データに基づいて燃料投入量特性を学習する。   Next, in step 104, the operation control device 40 executes a program according to the fuel input amount characteristic learning routine shown in FIG. 4 and learns the fuel input amount characteristic based on the measurement data of the power generation amount and the fuel input amount. .

運転制御装置40は、予め関連付けて測定し記憶した発電量Egと燃料投入量Hfのデータを所定期間分(例えば1週間分)だけ読み出し(ステップ302)、それらデータに基づいて発電量−燃料投入量特性の近似式を導出する(ステップ304)。ステップ302において読み出される発電量Egと燃料投入量Hfのデータは、発電装置10に投入された燃料投入量Hfに対して発電装置10が発電した発電量Egであり、所定時間毎(例えば60秒毎)に測定して関連付けられて記憶されたものである。燃料投入量Hfは、流量計13aによって測定されるものであり、発電量Egは、電力計10aによって測定されるものである。   The operation control device 40 reads the data of the power generation amount Eg and the fuel input amount Hf that are measured and stored in association with each other in advance for a predetermined period (for example, one week) (step 302), and based on these data, the power generation amount-fuel input An approximate expression of the quantity characteristic is derived (step 304). The data of the power generation amount Eg and the fuel input amount Hf read in step 302 is the power generation amount Eg generated by the power generation device 10 with respect to the fuel input amount Hf input to the power generation device 10, and every predetermined time (for example, 60 seconds). Measured and associated with each other and stored. The fuel input amount Hf is measured by the flow meter 13a, and the power generation amount Eg is measured by the power meter 10a.

運転制御装置40は、ステップ304において、ステップ302で読み出したデータに基づいて発電量と燃料投入量との相関関係を示す演算式を例えば最小二乗法を使って導出する。演算式は近似式として下記数1で示される。   In step 304, the operation control device 40 derives an arithmetic expression indicating a correlation between the power generation amount and the fuel input amount based on the data read in step 302 using, for example, the least square method. The arithmetic expression is expressed by the following formula 1 as an approximate expression.

(数1)
Y=a1・X+b1
(Equation 1)
Y = a1 · X + b1

Yは燃料投入量であり、Xは発電量である。a1は、下記数2で示される定数であり、b1は、下記数3で示される定数である。   Y is the amount of fuel input, and X is the amount of power generation. a1 is a constant represented by the following formula 2, and b1 is a constant represented by the following formula 3.

Figure 0004656521
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Figure 0004656521
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ここで、nは、ステップ302で読み出された事前に測定されたデータの個数であり、Egは、i番目に測定された発電量Egのデータであり、Hfは、i番目に測定された燃料投入量Hfのデータである。Eg ̄,Hf ̄は、測定された全ての発電量Eg、燃料投入量Hfの各平均値であり、下記数4、数5から算出される。 Here, n is the preliminary number of measured data read in step 302, Eg i is the data of the measured power generation amount Eg the i-th, Hf i is measured i th This is data of the injected fuel amount Hf. Eg ̄ and Hf ̄ are average values of all the measured power generation amounts Eg and fuel input amounts Hf, and are calculated from the following equations (4) and (5).

Figure 0004656521
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Figure 0004656521
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このような方法によって導出した発電量と燃料投入量との相関関係を示す演算式の一例を図12に示す。図12においては、横軸は発電量[W]を示しており、縦軸は燃料投入量[L/min]を示している。なおドットが測定データを示している。   FIG. 12 shows an example of an arithmetic expression showing a correlation between the power generation amount derived by such a method and the fuel input amount. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the power generation amount [W], and the vertical axis indicates the fuel input amount [L / min]. The dots indicate the measurement data.

その後、運転制御装置40は、ステップ306に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図2に示すステップ106に進める。   Thereafter, the operation control device 40 proceeds to step 306 to end the processing of this routine, and proceeds the program to step 106 shown in FIG.

次に、運転制御装置40は、ステップ106において、図5に示す排熱回収量特性学習ルーチンに沿ってプログラムを実行し、発電量と排熱回収量の測定データに基づいて排熱回収量特性を学習する。   Next, in step 106, the operation control device 40 executes a program according to the exhaust heat recovery amount characteristic learning routine shown in FIG. 5, and based on the measurement data of the power generation amount and the exhaust heat recovery amount, the exhaust heat recovery amount characteristic. To learn.

運転制御装置40は、予め関連付けて測定し記憶した発電量Egと排熱回収量Hgのデータを所定期間分(例えば1週間分)だけ読み出し(ステップ402)、それらデータに基づいて発電量−排熱回収量特性の近似式を導出する(ステップ404)。ステップ402において読み出される発電量Egと排熱回収量Hgのデータは、発電装置10が発電した発電量Egに対して貯湯水が回収した排熱回収量Hgであり、所定時間毎(例えば60秒毎)に測定して関連付けられて記憶されたものである。発電量Egは、電力計10aによって測定されるものである。排熱回収量Hgは、貯湯槽30内の湯水の増加熱量であり、下記数6に基づいて算出されるものである。   The operation control device 40 reads the data of the power generation amount Eg and the exhaust heat recovery amount Hg measured and stored in advance for a predetermined period (for example, one week) (step 402), and based on the data, the power generation amount-exhaust An approximate expression of the heat recovery amount characteristic is derived (step 404). The data of the power generation amount Eg and the exhaust heat recovery amount Hg read in step 402 is the exhaust heat recovery amount Hg collected by the hot water with respect to the power generation amount Eg generated by the power generation apparatus 10, and is every predetermined time (for example, 60 seconds). Measured and associated with each other and stored. The power generation amount Eg is measured by the wattmeter 10a. The exhaust heat recovery amount Hg is an increased heat amount of the hot water in the hot water storage tank 30 and is calculated based on the following equation (6).

(数6)
排熱回収量Hg=湯水の増加熱量×比熱[J/g・℃]
(Equation 6)
Waste heat recovery amount Hg = Increased heat amount of hot water x Specific heat [J / g · ° C]

ここで、湯水の増加熱量は残湯量検出センサ34によって検出された貯湯槽30内の温度分布に基づいてそれぞれ算出された残湯量増加前と増加後の貯湯槽30内の湯水の総熱量の差をとることにより導出することができる。なお、排熱回収量Hgは、熱交換器32の湯水(または発電器11の熱媒体)の導入口温度と導出口温度をそれぞれ測定するとともに熱交換器32を通過する湯水(または発電器11を通過する熱媒体)の流量を測定し、それら測定値を使用して導出するようにしてもよい。また、比熱は湯水すなわち水の比熱であり、ここでは4.18605[J/g・℃]とする。   Here, the increased heat quantity of the hot water is the difference between the total heat quantity of the hot water in the hot water tank 30 before and after the increase in the remaining hot water quantity calculated based on the temperature distribution in the hot water tank 30 detected by the remaining hot water quantity detection sensor 34. It can be derived by taking The exhaust heat recovery amount Hg is determined by measuring the inlet temperature and outlet temperature of hot water (or the heat medium of the generator 11) of the heat exchanger 32 and hot water (or the generator 11) passing through the heat exchanger 32, respectively. It is also possible to measure the flow rate of the heat medium that passes through (3) and to derive using these measured values. The specific heat is the specific heat of hot water, that is, water, and here it is 4.18605 [J / g · ° C.].

運転制御装置40は、ステップ404において、ステップ402で読み出したデータに基づいて発電量と排熱回収量との相関関係を示す演算式を例えば最小二乗法を使って導出する。演算式は近似式として下記数1で示される。   In step 404, the operation control device 40 derives an arithmetic expression indicating a correlation between the power generation amount and the exhaust heat recovery amount based on the data read out in step 402 using, for example, the least square method. The arithmetic expression is expressed by the following formula 1 as an approximate expression.

(数7)
Y=a2・X+b2
(Equation 7)
Y = a2 · X + b2

Yは排熱回収量であり、Xは発電量である。a2は、下記数8で示される定数であり、b2は、下記数9で示される定数である。   Y is an exhaust heat recovery amount, and X is a power generation amount. a2 is a constant represented by the following formula 8, and b2 is a constant represented by the following formula 9.

Figure 0004656521
Figure 0004656521

Figure 0004656521
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ここで、nは、ステップ402で読み出された事前に測定されたデータの個数であり、Egは、i番目に測定された発電量Egのデータであり、Hgは、i番目に測定された排熱回収量Hgのデータである。Eg ̄,Hg ̄は、測定された全ての発電量Eg、排熱回収量Hgの各平均値であり、下記数10、数11から算出される。 Here, n is the preliminary number of measured data read in step 402, Eg i is the data of the measured power generation amount Eg the i-th, Hg i is measured i th This is data of the amount of exhaust heat recovered Hg. Eg ̄ and Hg ̄ are average values of all the measured power generation amounts Eg and exhaust heat recovery amounts Hg, and are calculated from the following formulas 10 and 11.

Figure 0004656521
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Figure 0004656521
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このような方法によって導出した発電量と排熱回収量との相関関係を示す演算式の一例を図13に示す。図13においては、横軸は発電量[W]を示しており、縦軸は排熱回収量[W]を示している。なおドットが測定データを示している。
その後、運転制御装置40は、ステップ406に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図2に示すステップ108に進める。
FIG. 13 shows an example of an arithmetic expression showing the correlation between the power generation amount derived by such a method and the exhaust heat recovery amount. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the power generation amount [W], and the vertical axis indicates the exhaust heat recovery amount [W]. The dots indicate the measurement data.
Thereafter, the operation control device 40 proceeds to step 406 to end the processing of this routine, and proceeds the program to step 108 shown in FIG.

次に、運転制御装置40は、ステップ108において、図6に示す発電停止時CO削減量算出ルーチンに沿ってプログラムを実行し、先に予測した低電力消費の時間帯に発電を停止した場合のCO削減量である発電停止CO削減量Moffを算出する。 Next, in step 108, the operation control device 40 executes the program in accordance with the power generation stop CO 2 reduction amount calculation routine shown in FIG. 6 and stops power generation in the previously predicted low power consumption time zone. calculating a is the CO 2 reduction power generation stop CO 2 reduction Moff.

運転制御装置40は、先に予測した所定時間帯すなわち時刻t1、t2に基づいて停止時間T(=t2−t1)を算出し(ステップ502)、その停止時間T内を発電装置10の発電停止処理に必要な時間Tstop、発電再開のための発電起動処理に必要な時間Tstart、およびそれら両時間の間待機状態である待機時間Twait(=T−Tstop−Tstart)に分けてそれぞれの時間におけるCO削減量を下記数12を使用して合計して発電停止CO削減量Moffを算出する(ステップ504)。 The operation control device 40 calculates the stop time T (= t2−t1) based on the previously predicted predetermined time zone, that is, the times t1 and t2 (step 502), and the power generation stop of the power generation device 10 is within the stop time T. The time Tstop required for the process, the time Tstart required for the power generation start process for restarting the power generation, and the waiting time Twait (= T−Tstop−Tstart) that is in a standby state between these two times are divided into the CO at each time. The power reduction CO 2 reduction amount Moff is calculated by adding the two reduction amounts using the following formula 12 (step 504).

(数12)
Moff=d1・Tstop+d2・Twait+d3・Tstart
(Equation 12)
Moff = d1 · Tstop + d2 · Twait + d3 · Tstart

上記数12の右辺第1項が発電停止処理時におけるCO削減量であり、第2項が待機時におけるCO削減量であり、第3項が発電再開処理時におけるCO削減量である。上記数12において、d1は−C1・Ef1で表される値であり、d2は−C2・Ef2で表される値であり、d3はC2・C3・Hg3−C3・Ef3−C2・Hf3で表される値である。C1[g/Wh]は電気1WhあたりのCO発生量であり、C2[g/L]は投入されている燃料である天然ガス1リットル(L)あたりのCO発生量であり、C3[L/W]は単位換算のための値である。Ef[W]は発電装置10を作動させるための補機が消費する電力消費量であり、Hg[W]は排熱回収量であり、Hf[L/s]は燃料投入量である。なお、d、Ef、Hg、Hfの添え字の1〜3は、発電停止処理時、待機時および発電再開処理時に対応して付されている。 The first term on the right side of Equation 12 is the CO 2 reduction amount at the time of power generation stop processing, the second term is the CO 2 reduction amount at the time of standby, and the third term is the CO 2 reduction amount at the time of power generation restart processing. . In the above formula 12, d1 is a value represented by -C1 · Ef1, d2 is a value represented by -C2 · Ef2, and d3 is represented by C2 · C3 · Hg3-C3 · Ef3-C2 · Hf3. Is the value to be C1 [g / Wh] is the amount of CO 2 generated per 1 Wh of electricity, and C2 [g / L] is the amount of CO 2 generated per liter (L) of natural gas, which is the injected fuel. L / W] is a value for unit conversion. Ef [W] is the power consumption consumed by the auxiliary machine for operating the power generation apparatus 10, Hg [W] is the exhaust heat recovery amount, and Hf [L / s] is the fuel input amount. Note that the subscripts 1 to 3 of d, Ef, Hg, and Hf are attached in correspondence with the power generation stop process, the standby time, and the power generation restart process.

その後、運転制御装置40は、ステップ506に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図2に示すステップ110に進める。   Thereafter, the operation control device 40 proceeds to step 506 to end the processing of this routine, and proceeds the program to step 110 shown in FIG.

運転制御装置40は、ステップ110において、図7に示す発電継続時CO削減量算出ルーチンに沿ってプログラムを実行し、先に予測した低電力消費の時間帯に発電を継続した場合のCO削減量である発電継続CO削減量Monを算出する。 Operation controller 40 in step 110, execute the program along the power generation continuation time of CO 2 reduction amount calculation routine shown in FIG. 7, in the case of continuing power generation in a time zone of low power consumption which is predicted previously CO 2 A power generation continuation CO 2 reduction amount Mon, which is a reduction amount, is calculated.

運転制御装置40は、ステップ602において、先に予測した所定時間帯すなわち時刻t1、t2に基づいて下記数13からその時間帯の総発電量Egを算出する。すなわち、図11に示す電力消費パターンにて時刻t1から時刻t2までの電力消費量の面積を算出(積分)する。   In step 602, the operation control device 40 calculates the total power generation amount Eg in that time period from the following equation 13 based on the previously predicted predetermined time period, that is, times t 1 and t 2. That is, the area of power consumption from time t1 to time t2 is calculated (integrated) using the power consumption pattern shown in FIG.

Figure 0004656521
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運転制御装置40は、ステップ604において、ステップ602にて算出した総発電量Eg、および先にステップ106にて学習した排熱回収量特性に基づいて所定時間帯の総排熱回収量Hgを下記数14から算出する。   In step 604, the operation control apparatus 40 calculates the total exhaust heat recovery amount Hg in a predetermined time zone based on the total power generation amount Eg calculated in step 602 and the exhaust heat recovery amount characteristic previously learned in step 106. Calculated from Equation 14.

(数14)
総排熱回収量Hg=a2・総発電量Eg+b2
(Equation 14)
Total waste heat recovery amount Hg = a2 Total power generation amount Eg + b2

ここで、a2およびb2は上述したステップ404で導出した値である。   Here, a2 and b2 are values derived in step 404 described above.

運転制御装置40は、ステップ606において、ステップ602にて算出した総発電量Eg、および先にステップ104にて学習した燃料投入量特性に基づいて所定時間帯の総燃料投入量Hfを下記数15から算出する。   In step 606, the operation control apparatus 40 calculates the total fuel input amount Hf in a predetermined time zone based on the total power generation amount Eg calculated in step 602 and the fuel input amount characteristic previously learned in step 104 by the following equation 15 Calculate from

(数15)
総燃料投入量Hf=a1・総発電量Eg+b1
(Equation 15)
Total fuel input Hf = a1 Total power generation Eg + b1

ここで、a1およびb1は上述したステップ304で導出した値である。   Here, a1 and b1 are values derived in step 304 described above.

運転制御装置40は、ステップ608において、先に算出した総発電量Eg、総排熱回収量Hgおよび総燃料投入量Hfに基づいて下記数16から発電継続CO削減量Monを算出する。 In step 608, the operation control device 40 calculates the power generation continuation CO 2 reduction amount Mon from the following equation 16 based on the previously calculated total power generation amount Eg, total exhaust heat recovery amount Hg, and total fuel input amount Hf.

(数16)
Mon=C1・Eg+C2・C3・Hg−C2・Hf
(Equation 16)
Mon = C1, Eg + C2, C3, Hg-C2, Hf

ここで、C1[g/Wh]は電気1WhあたりのCO発生量であり、C2[g/L]は投入されている燃料である天然ガス1リットル(L)あたりのCO発生量であり、C3[L/W]は単位換算のための値である。 Here, C1 [g / Wh] is the amount of CO 2 generated per 1 Wh of electricity, and C2 [g / L] is the amount of CO 2 generated per liter (L) of natural gas as the fuel that is input. , C3 [L / W] is a value for unit conversion.

その後、運転制御装置40は、ステップ610に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図2に示すステップ112に進める。   Thereafter, the operation control device 40 proceeds to step 610 to end the processing of this routine, and proceeds the program to step 112 shown in FIG.

運転制御装置40は、ステップ112において、発電停止CO削減量Moffと発電継続CO削減量Monを比較し、発電停止CO削減量Moffが発電継続CO削減量Monより大きいか否かを判定する。運転制御装置40は、削減量Moffが削減量Monより大きい場合には、フラグFを0に設定し(ステップ114)、削減量Moffが削減量Mon以下である場合には、フラグFを1に設定する(ステップ116)。フラグFは、所定時間帯における発電装置10の運転状態を示すフラグである。フラグFが0のときに、発電装置10の運転は発電停止運転であり、フラグFが1のときに、発電装置10の運転は継続発電運転である。 Operation controller 40 in step 112, compared to the power generation stop CO 2 reduction Moff the continued power generation CO 2 reduction Mon, power generation stop CO 2 reduction Moff is whether greater continued power generation CO 2 reductions Mon judge. The operation control apparatus 40 sets the flag F to 0 when the reduction amount Moff is larger than the reduction amount Mon (step 114), and sets the flag F to 1 when the reduction amount Moff is less than or equal to the reduction amount Mon. Set (step 116). The flag F is a flag indicating the operating state of the power generation apparatus 10 in a predetermined time zone. When the flag F is 0, the operation of the power generation device 10 is a power generation stop operation, and when the flag F is 1, the operation of the power generation device 10 is a continuous power generation operation.

運転制御装置40は、ステップ114,116にてフラグFを0または1に設定した後、プログラムをステップ118に進める。ステップ118において、第1所定時間T1(例えば24時間)が経過するのを待ってプログラムをステップ102に戻す。これにより、運転制御装置40は、上述したように所定時間帯を予め設定し、その所定時間帯に発電を停止するか或いは発電を継続するかを決定する処理を第1所定時間T1毎(例えば24時間毎)に実行する。なお、この処理を一日の任意の決まった時刻に定期的に実行するようにしてもよい。   The operation control device 40 sets the flag F to 0 or 1 in steps 114 and 116, and then advances the program to step 118. In step 118, the program returns to step 102 after waiting for a first predetermined time T1 (for example, 24 hours) to elapse. As a result, the operation control device 40 sets a predetermined time period in advance as described above, and performs a process of determining whether to stop power generation or continue power generation in the predetermined time period for each first predetermined time T1 (for example, Every 24 hours). Note that this processing may be executed periodically at any fixed time of the day.

次に、運転制御装置40は、上述した所定時間帯に発電を停止するか或いは発電を継続するかを決定する処理とは別に、発電器11が発電可能な状態となると、ステップ700にて図8に示すプログラムを起動しプログラムをステップ702に進める。運転制御装置40は、ステップ702〜708の処理によって発電装置10の運転を制御する。この運転は第2所定時間T2毎(例えば60秒毎)に実行される。第2所定時間T2は比較的短時間な値に設定されるものであり、上述した第1所定時間より十分小さい値である。   Next, the operation control device 40 determines whether the power generator 11 can generate power separately from the process of determining whether to stop power generation or to continue power generation in the predetermined time period described above. 8 is started and the program proceeds to step 702. The operation control device 40 controls the operation of the power generation device 10 by the processing in steps 702 to 708. This operation is executed every second predetermined time T2 (for example, every 60 seconds). The second predetermined time T2 is set to a relatively short time value, and is sufficiently smaller than the first predetermined time described above.

具体的には、運転制御装置40は、ステップ702において、現在の時刻が事前に設定された所定時間帯であるか否かを判定する。運転制御装置40は、現在時刻が所定時間帯であれば、ステップ702にて「YES」と判定しプログラムをステップ704に進める。運転制御装置40は、ステップ704において、事前に設定・記憶されているフラグFが0であるか否かを判定する。フラグFが0である場合には、運転制御装置40は、ステップ704にて「YES」と判定しプログラムをステップ706に進めて、ステップ706において発電運転中の発電装置10の発電停止運転を実施する。   Specifically, in step 702, the operation control apparatus 40 determines whether or not the current time is a predetermined time zone set in advance. If the current time is a predetermined time zone, the operation control device 40 determines “YES” in step 702 and advances the program to step 704. In step 704, the operation control device 40 determines whether or not the flag F that has been set and stored in advance is 0. If the flag F is 0, the operation control device 40 determines “YES” in step 704, advances the program to step 706, and implements the power generation stop operation of the power generation device 10 in the power generation operation in step 706. To do.

一方、現在時刻が所定時間帯であってもフラグFが1である場合には、運転制御装置40は、ステップ704にて「NO」と判定しプログラムをステップ708に進めて、ステップ708において発電運転中の発電装置10の継続発電運転を実施する。また、現在時刻が所定時間帯でない場合も、運転制御装置40は、ステップ702にて「NO」と判定しプログラムをステップ708に進めて、ステップ708において発電装置10の連続発電運転を実施する。   On the other hand, if the flag F is 1 even if the current time is the predetermined time zone, the operation control device 40 determines “NO” in step 704, advances the program to step 708, and generates power in step 708. The continuous power generation operation of the power generation apparatus 10 in operation is performed. Even when the current time is not in the predetermined time zone, the operation control device 40 determines “NO” in step 702, advances the program to step 708, and performs the continuous power generation operation of the power generation device 10 in step 708.

ステップ706で実施される発電停止運転について、図9に示す発電停止運転ルーチンに沿って詳述する。運転制御装置40は、ステップ802において、現在の時刻が、先にステップ502にて導出された発電停止処理時間Tstop、発電再開(起動)時間Tstart、または待機時間Twaitのいずれの時間であるかを判定する。運転制御装置40は、現在時刻が発電停止処理時間Tstopであれば、プログラムをステップ804に進める。運転制御装置40は、ステップ804において、発電運転中の発電装置10の発電停止処理を実施する。すなわち、改質装置を停止し、燃焼などの供給を停止する。運転制御装置40は、現在時刻が待機時間Twaitであれば、プログラムをステップ806に進める。運転制御装置40は、ステップ806において、発電装置10の発電が再開されるまで待機状態(発電停止状態)を維持する。そして、運転制御装置40は、現在時刻が発電再開(起動)時間Tstartであれば、プログラムをステップ808に進める。運転制御装置40は、ステップ808において、発電装置10の運転を再開させるために起動処理を実行する。   The power generation stop operation performed in step 706 will be described in detail along the power generation stop operation routine shown in FIG. In step 802, the operation control device 40 determines whether the current time is any one of the power generation stop processing time Tstop, the power generation restart (startup) time Tstart, or the standby time Twait previously derived in step 502. judge. If the current time is the power generation stop processing time Tstop, the operation control device 40 advances the program to step 804. In step 804, the operation control device 40 performs power generation stop processing for the power generation device 10 during power generation operation. That is, the reformer is stopped, and supply such as combustion is stopped. If the current time is the waiting time Twait, the operation control device 40 advances the program to step 806. In step 806, the operation control device 40 maintains the standby state (power generation stopped state) until the power generation of the power generation device 10 is resumed. If the current time is the power generation resumption (startup) time Tstart, the operation control device 40 advances the program to step 808. In step 808, the operation control device 40 executes a startup process in order to restart the operation of the power generation device 10.

運転制御装置40は、各ステップ804,806,808の処理が終わるとステップ810に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図8に示すステップ710に進める。ステップ710において、第2所定時間T2(例えば60秒)が経過するのを待ってプログラムをステップ702に戻す。これにより、運転制御装置40は、ステップ702〜708の処理を第2所定時間T2毎に実行する。   When the processing of steps 804, 806, and 808 is completed, the operation control device 40 proceeds to step 810, ends the processing of this routine, and proceeds the program to step 710 shown in FIG. In step 710, the program returns to step 702 after waiting for a second predetermined time T2 (for example, 60 seconds) to elapse. Thereby, the operation control apparatus 40 performs the process of step 702-708 for every 2nd predetermined time T2.

ステップ708で実施される連続発電運転について、図10に示す連続発電運転ルーチンに沿って詳述する。運転制御装置40は、電力計22を使用して電力使用場所20の電力消費量を計測し(ステップ902)、計測した電力消費量を記憶する(ステップ904)。そして、運転制御装置40は、記憶されている電力消費量のデータをフィルタ処理し(フィルタ処理手段:ステップ906)、このフィルタ処理手段によってフィルタ処理された処理値と所定値を比較する(比較手段:ステップ908)。このとき、処理値が所定値未満である場合には「YES」と判定し第1の追従制御が実行可能であると判定して判別信号を0に設定し(ステップ910)、処理値が所定値以上である場合には「NO」と判定し第1の追従制御が実行可能でないと判定して判別信号を1に設定する(ステップ912)。第1の追従制御とは、電力消費量と同一となるように発電装置10の出力電力を追従させる制御であり、第1の追従制御が実行可能であるとは、電力消費量の変動が発電装置10の出力応答性能の範囲内であって第1の追従制御が実行できることである。   The continuous power generation operation performed in step 708 will be described in detail along the continuous power generation operation routine shown in FIG. The operation control apparatus 40 measures the power consumption of the power usage place 20 using the wattmeter 22 (step 902), and stores the measured power consumption (step 904). Then, the operation control device 40 filters the stored power consumption data (filter processing means: step 906), and compares the processing value filtered by the filter processing means with a predetermined value (comparison means). : Step 908). At this time, if the process value is less than the predetermined value, it is determined as “YES”, it is determined that the first follow-up control can be executed, and the determination signal is set to 0 (step 910). If it is equal to or greater than the value, it is determined as “NO”, it is determined that the first follow-up control cannot be executed, and the determination signal is set to 1 (step 912). The first follow-up control is control in which the output power of the power generation device 10 is made to follow the power consumption, and the first follow-up control can be executed when a change in the power consumption is caused by power generation. That is, the first follow-up control can be executed within the range of the output response performance of the apparatus 10.

具体的には、ステップ906において、フィルタ処理として、発電装置10の出力応答性能の範囲外である電力消費量の周波数成分すなわち発電装置10の出力電力が追従できない周波数成分のみを通過させて発電装置10の出力電力が追従できる低い周波数成分を除去している。すなわち、現時点のデータおよび記憶されている過去数件分(本実施形態においては2件分)のデータあるいは最近の所定時間分のデータに基づいて下記数17によってフィルタ処理を実行している。   Specifically, in step 906, as the filtering process, only the frequency component of the power consumption that is outside the range of the output response performance of the power generation apparatus 10, that is, the frequency component that cannot be followed by the output power of the power generation apparatus 10 is passed. The low frequency component which 10 output power can track is removed. In other words, the filtering process is executed according to the following equation 17 based on the current data and the stored data for the past several cases (in this embodiment, two cases) or the data for the latest predetermined time.

Figure 0004656521
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なお、u[k]およびy[k]は現時点でのデータ例えば時刻kの入力データおよび出力値(処理値)であり、zは遅れ演算子であり、a0,a1,a2,b0,b1,b2は定数である。   U [k] and y [k] are current data, for example, input data and output values (process values) at time k, z is a delay operator, and a0, a1, a2, b0, b1, b2 is a constant.

図14に示すように、領域A1、A2およびA3において発電装置10の出力応答性能を超えて電力消費量が激しく周期的に変動するような場合、例えば電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫など自動的に電源がオン・オフされる電気器具が外部負荷である場合において、電気器具の電源のオン・オフが発電装置10の出力応答性能を超えて繰り返される場合には、激しく周期的に変動する電力消費量に発電電力が追従できない。しかし、このような電力消費量のデータを上述したステップ906によってフィルタ処理すると、図15に示すように、低周波成分が除去されて高周波成分が強調される信号となる。これにより、フィルタ処理後の処理値と所定値Dとを容易に比較することが可能となり、発電電力が追従できない領域A1、A2およびA3を確実かつ的確に判定することができる。そして、ステップ908、910、912によって処理すると、図16に示すように、処理値が所定値未満である場合には第1の追従制御が実行可能であると判定して判別信号を0に設定し、処理値が所定値以上である場合には第1の追従制御が実行可能でないと判定して判別信号を1に設定する。   As shown in FIG. 14, in areas A1, A2, and A3, when the power consumption greatly and periodically fluctuates beyond the output response performance of the power generation apparatus 10, for example, an electric kotatsu, an electric carpet, an air conditioner, a refrigerator, etc. In the case where the electric appliance to be turned on / off is an external load, when the on / off of the electric appliance is repeated beyond the output response performance of the power generation apparatus 10, the electric appliance fluctuates violently and periodically. The generated power cannot follow the power consumption. However, when such power consumption data is filtered by the above-described step 906, as shown in FIG. 15, the low frequency component is removed and the high frequency component is emphasized. As a result, it is possible to easily compare the processed value after the filter processing with the predetermined value D, and it is possible to reliably and accurately determine the regions A1, A2, and A3 where the generated power cannot follow. Then, when processing is performed in steps 908, 910, and 912, as shown in FIG. 16, when the processing value is less than the predetermined value, it is determined that the first follow-up control can be executed, and the determination signal is set to 0. If the processing value is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the first follow-up control cannot be executed, and the determination signal is set to 1.

そして、運転制御装置40は、判別信号が0である場合には、第1の追従制御を実行し(ステップ914,916)、判別信号が1である場合には、第1の追従制御と異なりかつ発電装置10の出力応答性能を考慮した第2の追従制御を実行する(ステップ914,918)。具体的には、運転制御装置40は、発電量が追従できる電力消費量である場合には、記憶されている電力消費量のデータを直接入力してその値を発電量指示値として発電器11に指示し、発電量が電力使用場所20で計測された電力消費量に追従するように制御する(ステップ916)。一方、発電量が追従できない電力消費量である場合には、平準化された電力消費量のデータを入力した値を発電量指示値として発電器11に指示し、発電量が平準化した電力消費量に追従するように制御する(ステップ918)。なお第2の追従制御は、記憶されている電力消費量のデータを減衰処理したもの(本実施形態においては平準化したもの)に対して出力電力を追従させる制御であり、発電装置10の出力応答性能の範囲内となるようになっている。   Then, the operation control device 40 executes the first follow-up control when the determination signal is 0 (steps 914 and 916), and differs from the first follow-up control when the determination signal is 1. And the 2nd follow-up control which considered the output response performance of the electric power generating apparatus 10 is performed (step 914,918). Specifically, when the power generation amount is a power consumption that can be followed, the operation control device 40 directly inputs the stored power consumption data and uses the value as the power generation amount instruction value to generate the generator 11. The power generation amount is controlled so as to follow the power consumption measured at the power usage place 20 (step 916). On the other hand, when the power generation amount cannot be followed, the generator 11 is instructed as a power generation amount instruction value by inputting the leveled power consumption data, and the power generation leveled power consumption. Control is performed so as to follow the amount (step 918). Note that the second follow-up control is control for causing the output power to follow the data obtained by attenuating the stored power consumption data (leveled in this embodiment). It is within the range of response performance.

したがって、発電量が追従できない電力消費量である場合における本発明による発電量は、図17にて細い実線で示される激しく周期的に変動する電力消費量を平準化して振動が抑制(減衰)されたものに追従されるので、図17にて太い実線で示されるように制御される。図17においては上述した領域A1を拡大して示している。図17から明らかなように、発電量は電力消費量の平均値をとるように変動している。一方、発電量が追従できない電力消費量である場合における従来技術による発電量は、激しく変動する電力消費量にできるだけ追従するように制御されるので、図18にて太い実線で示されるように電力消費量の下側に沿うように制御される。したがって、本発明によれば、発電量が追従できない電力消費量である場合、従来と比べて発電量を多くすることができるので、電力会社から購入する電力を少なく抑えることができる。また、発電量の振動を抑制することができるので発電量増加時の先行燃料投入量を少なく抑えることができるため、これにより二酸化炭素の発生も少なく抑えることができる。   Therefore, the power generation amount according to the present invention in the case where the power generation amount cannot follow the power generation amount is leveled with the periodically and periodically varying power consumption shown by a thin solid line in FIG. Therefore, control is performed as shown by a thick solid line in FIG. In FIG. 17, the region A1 described above is shown in an enlarged manner. As is clear from FIG. 17, the power generation amount fluctuates so as to take an average value of the power consumption amount. On the other hand, since the power generation amount according to the prior art when the power generation amount cannot be followed is controlled to follow the power consumption amount that fluctuates as much as possible, the power consumption as shown by a thick solid line in FIG. Controlled along the bottom side of consumption. Therefore, according to the present invention, when the power generation amount cannot follow the power generation amount, the power generation amount can be increased as compared with the conventional case, so that the power purchased from the power company can be reduced. In addition, since the vibration of the power generation amount can be suppressed, the amount of preceding fuel input when the power generation amount increases can be suppressed to a low level, thereby reducing the generation of carbon dioxide.

運転制御装置40は、各ステップ916,918の処理が終わるとステップ920に進めて本ルーチンの処理を終了しプログラムを図8に示すステップ710に進める。上述と同様に、ステップ710において、第2所定時間T2(例えば60秒)が経過するのを待ってプログラムをステップ702に戻す。   When the processing of steps 916 and 918 is completed, the operation control device 40 proceeds to step 920, terminates the processing of this routine, and proceeds the program to step 710 shown in FIG. As described above, in step 710, the program returns to step 702 after waiting for a second predetermined time T2 (for example, 60 seconds) to elapse.

上述した説明から明らかなように、本実施形態においては、発電停止省エネ効果算出手段(ステップ108)が、所定時間帯に発電装置10の発電を停止した場合の省エネルギ効果の指標の一つであるCO削減量を算出し、発電継続省エネ効果算出手段(ステップ110)が、所定時間帯に発電装置10の発電を継続した場合の省エネルギ効果を発電装置10の特性の学習値である燃料投入量特性および排熱回収量特性に基づいて算出し、比較手段(ステップ112)が、両省エネ効果算出手段によってそれぞれ算出された両省エネルギ効果を比較し、切替手段(ステップ704)が、所定時間帯に、発電装置10の発電を継続する連続発電制御を実施するか、発電装置10の発電を停止する発電停止制御を実施するかを比較手段による比較結果に基づいて切り替える。したがって、所定時間帯においては発電装置10の特性の学習値に基づいて省エネ効果がある運転に適切に切り替えることができるので、製品毎の排熱回収性、発電効率性のばらつきがあっても、また経年変化による排熱回収量、発電効率が悪化しても、その影響を受けることなく、省エネ効果を高く維持したコジェネレーションシステムを提供することができる。 As is apparent from the above description, in this embodiment, the power generation stop energy saving effect calculation means (step 108) is one of the energy saving effect indexes when the power generation of the power generation apparatus 10 is stopped in a predetermined time zone. Fuel that is a learning value of the characteristics of the power generation device 10 is calculated by calculating a certain CO 2 reduction amount and the power generation continuation energy saving effect calculation means (step 110) continues the power generation of the power generation device 10 in a predetermined time zone. Based on the input amount characteristic and the exhaust heat recovery amount characteristic, the comparison means (step 112) compares both energy saving effects respectively calculated by both energy saving effect calculation means, and the switching means (step 704) has a predetermined time. The comparison means determines whether continuous power generation control for continuing power generation of the power generation device 10 or power generation stop control for stopping power generation of the power generation device 10 is performed in the belt. Switch based on the comparison result. Therefore, since it is possible to appropriately switch to an operation having an energy saving effect based on the learned value of the characteristics of the power generation device 10 in a predetermined time zone, even if there is a variation in exhaust heat recovery performance and power generation efficiency for each product, Moreover, even if the exhaust heat recovery amount and power generation efficiency are deteriorated due to secular change, it is possible to provide a cogeneration system that maintains a high energy saving effect without being affected by it.

また、所定時間帯は、負荷装置21による電力消費量が小さい時間帯である低電力消費時間帯であるので、もともと発電出力量が少ない場合において発電効率がよくない燃料電池のコジェネレーションシステムにあっても、省エネ効果を高く維持した効率のよい運転を実施することができる。   Further, since the predetermined time zone is a low power consumption time zone in which the power consumption by the load device 21 is small, the fuel cell cogeneration system originally has a low power generation efficiency when the power generation output amount is small. However, it is possible to carry out efficient driving while maintaining a high energy saving effect.

また、低電力消費時間帯は、予め測定し記憶した電力消費量のデータから導出された一日の電力消費パターンのなかの電力消費量の最小値Eminに所定値Cを乗算した乗算値Emin×Cより電力消費量が小さくなる該電力消費パターンの時間帯であるので、低電力消費時間帯を実際の電力消費パターンに応じて適切に導出することができる。   The low power consumption time period is a multiplication value Emin × a minimum value Emin of the power consumption pattern of the day derived from the power consumption data measured and stored in advance and multiplied by a predetermined value C. Since it is the time zone of the power consumption pattern in which the power consumption is smaller than C, the low power consumption time zone can be appropriately derived according to the actual power consumption pattern.

また、発電装置10の特性は、発電装置10の発電量と発電装置10に投入される燃料投入量との相関関係である発電量−燃料投入量特性、および発電装置10の発電量と貯湯槽30に回収された排熱回収量との相関関係である発電量−排熱回収量特性であるので、より確実に省エネルギ効果を上げることができる。   Further, the characteristics of the power generation device 10 are a power generation amount-fuel input amount characteristic which is a correlation between the power generation amount of the power generation device 10 and the fuel input amount input to the power generation device 10, and the power generation amount of the power generation device 10 and the hot water storage tank. The power generation amount-exhaust heat recovery amount characteristic, which is a correlation with the exhaust heat recovery amount recovered at 30, can improve the energy saving effect more reliably.

なお、上述した実施形態においては、発電装置10の発電を継続する連続発電制御を実施するか、発電装置10の発電を停止する発電停止制御を実施するかの切り替えが実施される所定時間帯を、低電力消費時間帯として設定するようにしたが、電力消費量に関係なく任意の時間帯として設定するようにしてもよい。例えば単純に時間(例えば7:00から9:00の間)で設定すればよい。この場合も、発電装置10の運転を停止した場合と、発電を継続した場合のCO削減量を比較し、CO削減量の多いほうの運転を選択して所定時間帯で実行するようにすればよい。また、この場合、所定時間帯において発電装置10が比較的に高出力の発電をしている場合に発電停止処理を実施することになった場合、電力需要が高いにもかかわらず発電を停止することを警告するようにするのが好ましい。 In the above-described embodiment, the predetermined time period in which the switching between the continuous power generation control for continuing the power generation of the power generation apparatus 10 or the power generation stop control for stopping the power generation of the power generation apparatus 10 is performed is performed. Although it is set as a low power consumption time zone, it may be set as an arbitrary time zone regardless of the power consumption. For example, the time may be set simply (for example, between 7:00 and 9:00). Also in this case, the CO 2 reduction amount when the operation of the power generation apparatus 10 is stopped is compared with the case where the power generation is continued, and the operation with the larger CO 2 reduction amount is selected and executed in a predetermined time zone. do it. Also, in this case, when the power generation stop process is to be performed when the power generation device 10 generates relatively high power during a predetermined time period, the power generation is stopped despite the high power demand. It is preferable to warn that.

また、上述した実施形態においては、省エネルギ効果の指標としてCO削減量を上げたが、他の指標(例えばエネルギ削減量、家庭の光熱費)を採用するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the CO 2 reduction amount is increased as an index of the energy saving effect. However, other indexes (for example, energy reduction amount, household utility cost) may be adopted.

また、発電装置10としては、発電器11が交流電力を発生して交換器12を介さずに直接出力するものもある。   Further, as the power generation device 10, there is a power generation device 11 in which the power generator 11 generates AC power and directly outputs it without going through the exchanger 12.

本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an outline of one embodiment of a cogeneration system according to the present invention. 図1に示した運転制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program performed with the operation control apparatus shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される低電力消費時間帯予測ルーチンのフローチャートである。3 is a flowchart of a low power consumption time zone prediction routine executed by the operation control device shown in FIG. 1. 図1に示した運転制御装置にて実行される燃料投入量特性学習ルーチンのフローチャートである。3 is a flowchart of a fuel injection amount characteristic learning routine that is executed by the operation control apparatus shown in FIG. 1. 図1に示した運転制御装置にて実行される排熱回収量特性学習ルーチンのフローチャートである。3 is a flowchart of an exhaust heat recovery amount characteristic learning routine executed by the operation control apparatus shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される発電停止時CO削減量算出ルーチンのフローチャートである。 2 is a flowchart of a power generation stop CO 2 reduction amount calculation routine executed by the operation control device shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される発電継続時CO削減量算出ルーチンのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a CO 2 reduction amount calculation routine for continued power generation that is executed by the operation control device shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program performed with the operation control apparatus shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される発電停止運転ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the electric power generation stop operation routine performed with the operation control apparatus shown in FIG. 図1に示した運転制御装置にて実行される連続発電運転ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the continuous electric power generation operation routine performed with the operation control apparatus shown in FIG. 電力消費パターン、所定時間帯の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a power consumption pattern and a predetermined time slot | zone. 発電装置の燃料投入量特性の学習結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the learning result of the fuel injection quantity characteristic of a power generator. 発電装置の排熱回収量特性の学習結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the learning result of the waste heat recovery amount characteristic of a power generator. 連続発電運転ルーチンの処理によって処理される激しく周期的に変動する電力消費を示すグラフである。It is a graph which shows the power consumption which fluctuates | varies intensely periodically processed by the process of a continuous electric power generation operation routine. 図14に示す電力消費を本発明のフィルタ処理したグラフである。15 is a graph obtained by filtering the power consumption shown in FIG. 14 according to the present invention. 図15に示すグラフを使用して発電量が電力消費に追従できるか否かの信号を示すグラフである。It is a graph which shows the signal of whether the electric power generation amount can track electric power consumption using the graph shown in FIG. 連続発電運転ルーチンの処理によって処理される激しく周期的に変動する電力消費および発電量を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power consumption and electric power generation which are fluctuate | varied violently periodically processed by the process of a continuous electric power generation operation routine. 従来技術によって処理される激しく周期的に変動する電力消費および発電量を示すグラフである。6 is a graph showing intense and periodically varying power consumption and power generation processed by the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10…発電装置、10a…電力計、11…発電器、12…変換器、13…燃料供給装置、13a…流量計、14…水供給装置、15…送電線、16…系統電源、21…負荷装置、26a…湯利用機器、26b…熱利用機器、30…貯湯槽、34…温度センサ群、36…流量センサ、40…運転制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power generation device, 10a ... Wattmeter, 11 ... Generator, 12 ... Converter, 13 ... Fuel supply device, 13a ... Flow meter, 14 ... Water supply device, 15 ... Transmission line, 16 ... System power supply, 21 ... Load Apparatus, 26a ... Hot water use device, 26b ... Heat use device, 30 ... Hot water storage tank, 34 ... Temperature sensor group, 36 ... Flow rate sensor, 40 ... Operation control device.

Claims (4)

負荷装置に電力を供給する発電装置と、
発電量指示値に応じた発電量となるように前記発電装置を制御する運転制御装置と、
前記発電装置の排熱を回収した湯水を貯湯する貯湯槽と、
を備えたコジェネレーションシステムにおいて、
所定時間帯に前記発電装置の発電を停止した場合の省エネルギ効果を算出する発電停止省エネ効果算出手段と、
前記所定時間帯に前記発電装置の発電を継続した場合の省エネルギ効果を前記発電装置の特性の学習値に基づいて算出する発電継続省エネ効果算出手段と、
前記両省エネ効果算出手段によってそれぞれ算出された前記両省エネルギ効果を比較する比較手段と、
前記所定時間帯に、前記発電装置の発電を継続する連続発電制御を実施するか、前記発電装置の発電を停止する発電停止制御を実施するかを前記比較手段による比較結果に基づいて切り替える切替手段と、を備えたことを特徴とするコジェネレーションシステム。
A power generator for supplying power to the load device;
An operation control device for controlling the power generation device so as to have a power generation amount corresponding to a power generation amount instruction value;
A hot water storage tank for storing hot water recovered from the exhaust heat of the power generation device;
In the cogeneration system with
A power generation stop energy saving effect calculating means for calculating an energy saving effect when power generation of the power generation device is stopped in a predetermined time zone;
A power generation continuation energy saving effect calculating means for calculating an energy saving effect when the power generation of the power generation device is continued in the predetermined time zone based on a learned value of the characteristics of the power generation device;
Comparing means for comparing the energy saving effects calculated by the energy saving effect calculating means;
Switching means for switching whether to perform continuous power generation control to continue power generation of the power generation device or to perform power generation stop control to stop power generation of the power generation device in the predetermined time zone based on the comparison result by the comparison means A cogeneration system characterized by comprising
請求項1において、前記所定時間帯は、前記負荷装置による電力消費量が小さい時間帯である低電力消費時間帯であることを特徴とするコジェネレーションシステム。   2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the predetermined time zone is a low power consumption time zone in which the power consumption by the load device is small. 請求項2において、前記低電力消費時間帯は、予め測定し記憶した前記電力消費量のデータから導出された一日の電力消費パターンのなかの電力消費量の最小値に所定値を乗算した乗算値より電力消費量が小さくなる該電力消費パターンの時間帯であることを特徴とするコジェネレーションシステム。   3. The low power consumption time zone according to claim 2, wherein the low power consumption time zone is a multiplication obtained by multiplying a minimum value of power consumption in a daily power consumption pattern derived from the power consumption data measured and stored in advance by a predetermined value. A cogeneration system characterized in that it is a time zone of the power consumption pattern in which the power consumption is smaller than the value. 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記発電装置の特性は、前記発電装置の発電量と前記発電装置に投入される燃料投入量との相関関係である発電量−燃料投入量特性、および前記発電装置の発電量と前記貯湯槽に回収された排熱回収量との相関関係である発電量−排熱回収量特性であることを特徴とするコジェネレーションシステム。   4. The power generation amount-fuel input amount according to any one of claims 1 to 3, wherein the characteristic of the power generation device is a correlation between a power generation amount of the power generation device and a fuel input amount input to the power generation device. A power generation amount-waste heat recovery amount characteristic that is a correlation between the characteristics and the power generation amount of the power generation device and the heat recovery amount recovered in the hot water storage tank.
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