JP5020634B2 - 燃料電池発電装置の制御装置、制御方法、制御プログラム及び制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る燃料電池発電システムの全体構成を示す図である。図1に示す燃料電池発電システム120は、燃料電池発電装置100、コントローラ101、インバータ102、電力計103、貯湯タンク106、バックアップバーナ107及び給湯熱量計109を備えて構成される。
上記の(2)式では、使用電力量及び使用給湯熱量としてそれぞれ使用電力量予測値及び使用給湯熱量予測値を使っているために、従来システムエネルギーEold(i)[kWh]は、予測を行った所定の時刻から所定の時間分だけ未来に渡り、燃料電池発電装置100を設置する前のエネルギーを1時間単位で算出していることになる。なお、一般には電気発電効率は約40%の値を取り、給湯器効率は約80%から90%の値を取る。
上記の(3)式の貯湯タンク放熱係数は、1時間で貯湯タンクから放熱される熱量の割合を示したものであり、貯湯の断熱性能に依存する。通常、貯湯タンク放熱係数は1〜2%程度の値を取る。
上記の(4)式のFC発電効率は、燃料電池発電装置100の発電に利用されるガスから取得される発電電力の割合であり、FC給湯効率は同様にガスから取得される発熱量の割合である。これらの値は通常は燃料電池発電装置100の性能によって決定される値である。また厳密には燃料電池の動作状態によって変動する値であり、一般には発電電力が小さいほどともに値が小さい、すなわち効率が悪いことになる。上記の(4)式では、FC発電効率及びFC給湯効率とも、予め実験を行うことなどにより値を求めて設定しておくものとする。なお、一般にはFC発電効率は約30%の値を取り、FC給湯効率は約40%の値を取るものである。
上記の(5)式でQmaxは最大貯湯熱量であり、貯湯タンク熱量Qnow(i)[kWh]がQmaxを超える場合はQmaxを維持し、超える分は排熱することになる。通常、最大貯湯熱量Qmaxは貯湯タンクの容量に大きく依存する値であり、予め実験を行うことなどにより値を求めて設定しておくものとする。
上記の(8)式でのFC発電効率は(4)式で使用したFC発電効率と同じである。燃料電池発電装置100に供給されるガス量は、発電電力指令パターンPprof(i)(s1、e1)[kWh]とFC発電効率とを用いて、Pprof(i)(s1、e1)/FC発電効率で計算することができる。以上の計算により求められた燃料電池システムエネルギーEfc(i)[kWh]は、予測を行った所定の時刻から所定の時間分だけ未来に渡り、1時間単位で算出していることになる。
最適指令パターン選択部217は、エネルギー収支計算部216で起動時刻s1と停止時刻e1との組み合わせ分だけ計算されたエネルギー収支E(s1、e1)[kWh]を取得し、それらの中から最も値の大きいエネルギー収支E(s1、e1)[kWh]を与えている起動時刻s1_maxと停止時刻e1_maxとを抽出して、燃料電池発電装置100に送付する。燃料電池発電装置100は、コントローラ101から送付される起動時刻s1_maxと停止時刻e1_maxとを受け取り、起動時刻と停止時刻との間の動作時には発電電力を使用電力量と同等になるように動作させる、いわゆる電主運転を行う。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、各家庭における電力需要及び給湯需要に応じた起動時刻s1及び停止時刻e1を燃料電池発電装置100へ出力することで、燃料電池発電装置100を効率的に運転するとともに、省エネルギー化を実現している。これに対し、第2の実施の形態では、貯湯タンクが一杯になり燃料電池発電装置100を停止させる場合を燃料電池システムエネルギーの計算の評価に加える。
上記(11)式における配管放熱量は、燃料電池発電装置100本体の発熱を貯湯タンク蓄える際に放熱することにより発生する損失熱量である。この配管放熱量は、予め実験することにより決められ、コントローラ101が内蔵する記憶部に予め記憶される。
また、貯湯タンク熱量計算部215は、貯湯タンクが満杯である場合(Qnow_imag(i)>Qmax)、燃料電池発電装置100は運転を停止するため熱が発生せず、下記の(13)式を用いて実際の貯湯タンク熱量Qnow_real(i)を算出する。
さらに、発電電力指令パターン作成部212は、貯湯タンク熱量計算手段によって計算された貯湯タンクの満杯判断指数Qnow_imag(i)を用いて、貯湯タンクが満杯になることで燃料電池発電装置100が停止する実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1,e1)を作成する。
また、発電電力指令パターン作成部212は、前回の時刻で燃料電池発電装置100が停止し(Pprof_real(i−1)(s1,e1)=0)、貯湯タンクが満杯である場合(Qnow_imag(i)>Qmax×復帰割合)、下記の(15)式を用いて実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1,e1)を作成する。
さらに、発電電力指令パターン作成部212は、前回の時刻で燃料電池発電装置100が動作しており(Pprof_real(i−1)(s1,e1)≠0)、貯湯タンクが満杯でない場合(Qnow_imag(i)≦Qmax)、下記の(16)式を用いて実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1,e1)を作成する。
さらにまた、発電電力指令パターン作成部212は、前回の時刻で燃料電池発電装置100が動作しており(Pprof_real(i−1)(s1,e1)≠0)、貯湯タンクが満杯である場合(Qnow_imag(i)>Qmax)、下記の(17)式を用いて実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1,e1)を作成する。
燃料電池システムエネルギー計算部214は、発電電力指令パターン作成部212から実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1、e1)を取得し、予測値取得部211から使用電力量予測値Pgene(i)を取得し、貯湯タンク熱量計算部215から実際の貯湯タンク熱量Qnow_real(i)を取得し、燃料電池発電装置100を設置した後のエネルギーである燃料電池システムエネルギーEfc(i)を算出する。
上記の(18)式でのFC発電効率は(4)式で使用したFC発電効率と同じである。燃料電池発電装置100に供給されるガス量は、実際の発電電力指令パターンPprof_real(i)(s1、e1)とFC発電効率とを用いて、Pprof_real(i)(s1、e1)/FC発電効率で計算することができる。
以上の計算により求められた燃料電池システムエネルギーEfc(i)[kWh]は、予測を行った所定の時刻から所定の時間分だけ未来に渡り、1時間単位で算出していることになる。
上記の(22)式での立上ロスエネルギー[Wh/回]は燃料電池発電装置100の起動時に必要とするエネルギーである。これは直接的に発電電力に寄与しないので、ロスエネルギーとして扱う。
上記の(24)式に示すように、貯湯タンク熱量計算部215は、発電電力指令パターン作成部212によって作成された発電電力指令パターンPprof_imag(i)(s1,e1)をFC発電効率で除算した値にFC給湯効率を乗算することによって、発熱量Qgene(i)を算出する。
上記の(25)式において、貯湯タンク放熱係数は、(3)式における貯湯タンク放熱係数と同じである。上記の(25)式に示すように、貯湯タンク熱量計算部215は、前回の時刻における実際の貯湯タンク熱量Qnow_real(i−1)に貯湯タンク放熱係数を乗算することによって、貯湯タンクの放熱熱量Qloss(i)を算出する。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、貯湯タンクが一杯になった場合、燃料電池発電装置100を停止させている。これに対し、第3の実施の形態では、燃料電池発電システム120が貯湯タンクの熱を放熱する放熱器をさらに備え、貯湯タンクが一杯になった場合でも、燃料電池発電装置100を停止させることなく、貯湯タンクの熱を放熱しながら運転する。
上記の(27)式でのFC発電効率は(4)式で使用したFC発電効率と同じである。燃料電池発電装置100に供給されるガス量は、起動停止時刻s1,e1以外に停止しない場合の発電電力指令パターンPprof_imag(i)(s1、e1)とFC発電効率とを用いて、Pprof_imag(i)(s1、e1)/FC発電効率で計算することができる。
図11は、第3の実施の形態におけるコントローラ101の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図11に示すステップS41〜S45までの処理は、図8に示すステップS21〜S25までの処理と同じであるので説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。第1〜第3の実施の形態では、起動時刻と停止時刻とを燃料電池発電装置100へ指示している。これに対し、第4の実施の形態では、燃料電池発電装置100を起動及び停止させる制御モードと、燃料電池発電装置100を停止させずに連続して運転させる制御モードとに切り換える。
予測積算貯湯熱量算出部404は、発電給湯負荷Qgene(i)及び使用給湯熱量予測値Phot(i)に基づいて、現在時刻から予測できる24時間先までの貯湯タンクに加減される熱量である予測積算貯湯熱量Qadd(i)[kWh]を下記の(31)式を用いて算出する。
貯湯熱量取得部405は、貯湯タンク106の現在の貯湯熱量Qnow[kWh]を貯湯タンク106から取得する。現在の貯湯熱量Qnowの一般的な算出方法は貯湯タンク106に温度センサなどを取り付け、タンク内に残っている湯の温度分布を計測することで得ることができる。
なお、上記(32)式において、ΔPprofは発電電力指令値Pprof(i)[kWh]を修正するための変化刻みであり、一般には十分小さい値(固定値)を予め設定しておく。
本発明に係る燃料電池発電装置の制御装置は、燃料を用いて電気機器に供給する電力を発電するのと同時に発生する熱により給湯機器に給湯を行う燃料電池発電装置の制御装置であって、前記電気機器が使用する使用電力量を計測する電力量計測手段と、前記電力量計測手段によって計測された使用電力量に基づいて、所定の時刻から所定の時間分だけ未来の使用電力量を予測する使用電力量予測手段と、前記給湯機器が使用する使用給湯熱量を計測する給湯熱量計測手段と、前記給湯熱量計測手段によって計測された使用給湯熱量に基づいて、所定の時刻から所定の時間分だけ未来の使用給湯熱量を予測する使用給湯熱量予測手段と、前記使用電力量予測手段によって予測される使用電力量予測値に基づいて、前記燃料電池発電装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせから得られる複数の発電電力指令パターンを作成する発電電力指令パターン作成手段と、前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値に基づいて、発電に伴って発生する熱を利用して温めた水を貯め、前記給湯機器に供給する貯湯タンクの前記所定の時間分の貯湯熱量を計算する貯湯タンク熱量計算手段と、前記発電電力指令パターン作成手段によって作成される前記複数の発電電力指令パターンと、前記貯湯タンク熱量計算手段によって計算される前記貯湯熱量と、前記使用電力量予測手段によって予測される前記使用電力量予測値とに基づいて、それぞれの発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させた場合に、前記給湯機器で必要とする前記燃料及び前記電気機器で必要とする電気のエネルギーを示す燃料電池システムエネルギーを計算する燃料電池システムエネルギー計算手段と、前記燃料電池システムエネルギー計算手段によって計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーのうち、前記燃料電池システムエネルギーが最も小さくなる発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させる燃料電池動作手段とを備える。
Claims (11)
- 燃料を用いて電気機器に供給する電力を発電し、発電と同時に発電電力の大きさに応じて発生する熱を利用して温めた水を貯湯タンクに貯め、前記貯湯タンクから給湯機器に給湯を行い、前記貯湯タンクにおける給湯に使用する熱が不足した場合には燃料加熱部で加熱を行う燃料電池発電装置の制御装置であって、
前記電気機器が使用する使用電力量を計測する電力量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記電力量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用電力量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の所定の第1の時刻から所定の第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用電力量を前記出力パラメータとして予測する使用電力量予測手段と、
前記給湯機器が使用する使用給湯熱量を計測する給湯熱量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記給湯熱量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用給湯熱量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用給湯熱量を前記出力パラメータとして予測する使用給湯熱量予測手段と、
前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間で取りうる、前記燃料電池発電装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせを複数算出し、全ての起動時刻と停止時刻の組み合わせに対して、起動時刻と停止時刻との間の一定時間刻みの各時刻には、前記使用電力予測手段によって予測される一定時間刻みの前記使用電力量予測値が前記燃料電池発電装置の発電電力の上限量を越えない範囲で入力され、起動時刻と停止時刻との間以外の一定時間刻みの各時刻には0が入力される複数の発電電力指令パターンを作成する発電電力指令パターン作成手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成された前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記燃料電池発電装置が発電した場合の、前記貯湯タンクの前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの貯湯タンク熱量を、一時刻前の前記貯湯タンク熱量に前記発電電力指令パターンの各時刻の値に応じて発生する熱量を加算するとともに前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値を減算することにより、計算する貯湯タンク熱量計算手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成される前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻で前記貯湯タンク熱量計算手段によって計算された前記貯湯タンク熱量が前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値に対して不足した熱量を前記燃料加熱部で補うために必要な燃料使用量を算出し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻の発電電力で前記使用電力予測値に対して不足している電力の総和である買電量を算出し、それぞれの前記発電電力指令パターンの起動時刻から停止時刻までの間の発電電力を、前記燃料電池発電装置の発電に利用される燃料から取得される発電電力の割合を表す発電効率で除算した値に前記燃料使用量と前記買電量とを加算することにより、前記複数の発電電力指令パターンごとの燃料電池システムエネルギーを計算する燃料電池システムエネルギー計算手段と、
前記燃料電池システムエネルギー計算手段によって計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーのうち、前記燃料電池システムエネルギーが最も小さくなる発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させる燃料電池動作手段とを備えることを特徴とする燃料電池発電装置の制御装置。 - 前記使用電力量予測手段によって予測される使用電力量予測値を、電力会社で発電する電力の割合を表す電気発電効率で除算した値と、前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値を、前記給湯機器により燃料を熱に変換するための給湯機器効率で除算した値とを加算することにより、前記燃料電池発電装置を動作させない場合の従来システムエネルギーを計算する従来システムエネルギー計算手段をさらに備え、
前記燃料電池動作手段は、前記従来システムエネルギー計算手段によって計算される前記従来システムエネルギーから、前記燃料電池システムエネルギー計算手段によって計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーを減算した値が最も大きくなる燃料電池システムエネルギーの発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。 - 前記使用電力量予測手段及び前記使用給湯熱量予測手段は、ニューラルネットワークモデルによって前記予測する日の前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用電力量及び使用給湯熱量を予測することを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。
- 前記第1の時刻が0時であり、前記第2の時刻が23時であり、前記一定時間刻みが1時間刻みであることを特徴とする請求項3記載の燃料電池発電装置の制御装置。
- 前記燃料電池システムエネルギー計算手段は、前記燃料電池システムエネルギーを算出する際に、前記燃料電池発電装置の起動に必要なエネルギーを予め求めておき、前記燃料電池システムエネルギーに加えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。
- 前記貯湯タンクの貯湯タンク熱量が所定値に達した場合、前記燃料電池発電装置を停止させる停止手段をさらに備え、
前記発電電力指令パターン作成手段は、前記停止時刻以外に前記停止手段によって停止されることによる実際の発電電力指令パターンを作成し、
前記貯湯タンク熱量計算手段は、前記貯湯タンク熱量から前記貯湯タンクでの放熱量をさらに減算した貯湯タンクの実際の前記貯湯タンク熱量を計算することを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。 - 前記貯湯タンク熱量計算手段は、前記貯湯タンク熱量から前記貯湯タンクでの放熱量をさらに減算した貯湯タンクの実際の前記貯湯タンク熱量を計算し、
前記燃料電池システムエネルギー計算手段は、前記貯湯タンクの貯湯タンク熱量が所定値以上になった場合に放熱する放熱器による電力損失量を計算し、前記発電電力指令パターンの起動時刻から停止時刻までの間の発電電力を前記発電効率で除算した値に、前記燃料使用量と前記買電量と前記電力損失量とを加算することにより、燃料電池システムエネルギーを計算することを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。 - 前記使用電力量予測手段によって予測された使用電力量予測値を取得し、取得した使用
電力量予測値を前記発電電力指令パターン作成手段及び前記燃料電池システムエネルギー計算手段に出力すると共に、前記使用給湯熱量予測手段によって予測された使用給湯熱量予測値を取得し、取得した使用給湯熱量予測値を前記貯湯タンク熱量計算手段に出力する予測値取得手段と、
前記使用電力量予測手段によって予測される使用電力量予測値を発電電力指令値の初期値に設定し、前記発電電力指令値により前記燃料電池発電装置が発電された場合に付加的に発生する熱量である発電給湯負荷を算出し、現在の貯湯タンク熱量から積算される各時刻の積算貯湯タンク熱量を、前記発電給湯負荷から前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値と一時刻前の発電給湯負荷とを減算することにより予測し、予測した積算貯湯タンク熱量が予め決められている最大貯湯可能熱量を越えないように発電電力を調整する発電電力調整手段と、
前記使用電力量予測手段によって予測される使用電力量予測値と、前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値とを、前記予測値取得手段及び前記発電電力調整手段のうちのいずれか一方へ出力する切換手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置の制御装置。 - 燃料を用いて電気機器に供給する電力を発電し、発電と同時に発電電力の大きさに応じて発生する熱を利用して温めた水を貯湯タンクに貯め、前記貯湯タンクから給湯機器に給湯を行い、前記貯湯タンクにおける給湯に使用する熱が不足した場合には燃料加熱部で加熱を行う燃料電池発電装置の制御方法であって、
前記電気機器が使用する使用電力量を計測する電力量計測ステップと、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記電力量計測ステップにおいて計測された過去の一定時間刻みの使用電力量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の所定の第1の時刻から所定の第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用電力量を前記出力パラメータとして予測する使用電力量予測ステップと、
前記給湯機器が使用する使用給湯熱量を計測する給湯熱量計測ステップと、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記給湯熱量計測ステップにおいて計測された過去の一定時間刻みの使用給湯熱量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用給湯熱量を前記出力パラメータとして予測する使用給湯熱量予測ステップと、
前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間で取りうる、前記燃料電池発電装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせを複数算出し、全ての起動時刻と停止時刻の組み合わせに対して、起動時刻と停止時刻との間の一定時間刻みの各時刻には、前記使用電力予測ステップにおいて予測される一定時間刻みの前記使用電力量予測値が前記燃料電池発電装置の発電電力の上限量を越えない範囲で入力され、起動時刻と停止時刻との間以外の一定時間刻みの各時刻には0が入力される複数の発電電力指令パターンを作成する発電電力指令パターン作成ステップと、
前記発電電力指令パターン作成ステップにおいて作成された前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記燃料電池発電装置が発電した場合の、前記貯湯タンクの前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの貯湯タンク熱量を、一時刻前の前記貯湯タンク熱量に前記発電電力指令パターンの各時刻の値に応じて発生する熱量を加算するとともに前記使用給湯熱量予測ステップにおいて予測される使用給湯熱量予測値を減算することにより、計算する貯湯タンク熱量計算ステップと、
前記発電電力指令パターン作成ステップにおいて作成される前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻で前記貯湯タンク熱量計算ステップにおいて計算された前記貯湯タンク熱量が前記使用給湯熱量予測ステップにおいて予測される使用給湯熱量予測値に対して不足した熱量を前記燃料加熱部で補うために必要な燃料使用量を算出し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻の発電電力で前記使用電力予測値に対して不足している電力の総和である買電量を算出し、それぞれの前記発電電力指令パターンの起動時刻から停止時刻までの間の発電電力を、前記燃料電池発電装置の発電に利用される燃料から取得される発電電力の割合を表す発電効率で除算した値に前記燃料使用量と前記買電量とを加算することにより、前記複数の発電電力指令パターンごとの燃料電池システムエネルギーを計算する燃料電池システムエネルギー計算ステップと、
前記燃料電池システムエネルギー計算ステップにおいて計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーのうち、前記燃料電池システムエネルギーが最も小さくなる発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させる燃料電池動作ステップとを含むことを特徴とする燃料電池発電装置の制御方法。 - 燃料を用いて電気機器に供給する電力を発電し、発電と同時に発電電力の大きさに応じて発生する熱を利用して温めた水を貯湯タンクに貯め、前記貯湯タンクから給湯機器に給湯を行い、前記貯湯タンクにおける給湯に使用する熱が不足した場合には燃料加熱部で加熱を行う燃料電池発電装置の制御プログラムであって、
前記電気機器が使用する使用電力量を計測する電力量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記電力量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用電力量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の所定の第1の時刻から所定の第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用電力量を前記出力パラメータとして予測する使用電力量予測手段と、
前記給湯機器が使用する使用給湯熱量を計測する給湯熱量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記給湯熱量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用給湯熱量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用給湯熱量を前記出力パラメータとして使用給湯熱量予測手段と、
前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間で取りうる、前記燃料電池発電装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせを複数算出し、全ての起動時刻と停止時刻の組み合わせに対して、起動時刻と停止時刻との間の一定時間刻みの各時刻には、前記使用電力予測手段によって予測される一定時間刻みの前記使用電力量予測値が前記燃料電池発電装置の発電電力の上限量を越えない範囲で入力され、起動時刻と停止時刻との間以外の一定時間刻みの各時刻には0が入力される複数の発電電力指令パターンを作成する発電電力指令パターン作成手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成された前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記燃料電池発電装置が発電した場合の、前記貯湯タンクの前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの貯湯タンク熱量を、一時刻前の前記貯湯タンク熱量に前記発電電力指令パターンの各時刻の値に応じて発生する熱量を加算するとともに前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値を減算することにより、計算する貯湯タンク熱量計算手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成される前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻で前記貯湯タンク熱量計算手段によって計算された前記貯湯タンク熱量が前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値に対して不足した熱量を前記燃料加熱部で補うために必要な燃料使用量を算出し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻の発電電力で前記使用電力予測値に対して不足している電力の総和である買電量を算出し、それぞれの前記発電電力指令パターンの起動時刻から停止時刻までの間の発電電力を、前記燃料電池発電装置の発電に利用される燃料から取得される発電電力の割合を表す発電効率で除算した値に前記燃料使用量と前記買電量とを加算することにより、前記複数の発電電力指令パターンごとの燃料電池システムエネルギーを計算する燃料電池システムエネルギー計算手段と、
前記燃料電池システムエネルギー計算手段によって計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーのうち、前記燃料電池システムエネルギーが最も小さくなる発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させる燃料電池動作手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする燃料電池発電装置の制御プログラム。 - 燃料を用いて電気機器に供給する電力を発電し、発電と同時に発電電力の大きさに応じて発生する熱を利用して温めた水を貯湯タンクに貯め、前記貯湯タンクから給湯機器に給湯を行い、前記貯湯タンクにおける給湯に使用する熱が不足した場合には燃料加熱部で加熱を行う燃料電池発電装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記電気機器が使用する使用電力量を計測する電力量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記電力量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用電力量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の所定の第1の時刻から所定の第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用電力量を前記出力パラメータとして予測する使用電力量予測手段と、
前記給湯機器が使用する使用給湯熱量を計測する給湯熱量計測手段と、
入力パラメータを、予測する日の前日の一定時間刻みの負荷の値とし、出力パラメータを、前記予測する日の一定時間刻みの負荷の値とする入出力の関係を有する近似式に、前記給湯熱量計測手段によって計測された過去の一定時間刻みの使用給湯熱量の実績を前記入力パラメータとして代入することにより、前記予測する日の前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの使用給湯熱量を前記出力パラメータとして予測する使用給湯熱量予測手段と、
前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間で取りうる、前記燃料電池発電装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせを複数算出し、全ての起動時刻と停止時刻の組み合わせに対して、起動時刻と停止時刻との間の一定時間刻みの各時刻には、前記使用電力予測手段によって予測される一定時間刻みの前記使用電力量予測値が前記燃料電池発電装置の発電電力の上限量を越えない範囲で入力され、起動時刻と停止時刻との間以外の一定時間刻みの各時刻には0が入力される複数の発電電力指令パターンを作成する発電電力指令パターン作成手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成された前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記燃料電池発電装置が発電した場合の、前記貯湯タンクの前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの貯湯タンク熱量を、一時刻前の前記貯湯タンク熱量に前記発電電力指令パターンの各時刻の値に応じて発生する熱量を加算するとともに前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値を減算することにより、計算する貯湯タンク熱量計算手段と、
前記発電電力指令パターン作成手段によって作成される前記複数の発電電力指令パターンの全てに対し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻で前記貯湯タンク熱量計算手段によって計算された前記貯湯タンク熱量が前記使用給湯熱量予測手段によって予測される使用給湯熱量予測値に対して不足した熱量を前記燃料加熱部で補うために必要な燃料使用量を算出し、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの間の一定時間刻みの各時刻の発電電力で前記使用電力予測値に対して不足している電力の総和である買電量を算出し、それぞれの前記発電電力指令パターンの起動時刻から停止時刻までの間の発電電力を、前記燃料電池発電装置の発電に利用される燃料から取得される発電電力の割合を表す発電効率で除算した値に前記燃料使用量と前記買電量とを加算することにより、前記複数の発電電力指令パターンごとの燃料電池システムエネルギーを計算する燃料電池システムエネルギー計算手段と、
前記燃料電池システムエネルギー計算手段によって計算される前記複数の発電電力指令パターンごとの前記燃料電池システムエネルギーのうち、前記燃料電池システムエネルギーが最も小さくなる発電電力指令パターンで前記燃料電池発電装置を動作させる燃料電池動作手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする燃料電池発電装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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