JP5037959B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
又、連続運転形態として1種の運転形態を備え、断続運転形態として複数種の運転形態を備える場合も考えられ、このような場合は、断続運転メリットを複数種の断続運転形態のうちの代表的な1つの運転形態の運転メリットとして、そのような断続運転メリット及び連続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることになり、熱電併給装置の運転形態を1種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態のうちの適切な運転形態に定めることができない虞がある。
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたものであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして、前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記断続運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記運転周期の全時間帯において前記熱電併給装置の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態のうちの少なくとも2種である点を特徴とする。
そして、運転制御手段は、連続運転メリットとして、複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、熱電併給装置の運転形態を複数種の連続運転形態及び1種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定める。
そして、複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、運転形態選択条件を満足するように、熱電併給装置の運転形態を複数種の連続運転形態及び1種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるので、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる場合には、複数種の連続運転形態のうちの運転メリットが連続運転形態用の選定条件を満たしている運転形態に定められるようにすることが可能となる。
従って、連続運転形態に複数種の運転形態を備え且つ断続運転形態に1種の運転形態を備える場合において、適切な運転形態に定めて熱電併給装置を運転し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
また、運転制御手段は、複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める。
そして、連続運転形態としての複数種の運転形態として、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうちの少なくとも2種のように、予測電力負荷に対する熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が備えられる。
つまり、運転制御手段は、複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理しているので、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の夫々について、運転メリットを求めることができる。
そして、抑制連続運転形態は、運転周期における予測熱負荷が小さい場合に、負荷追従連続運転形態よりも運転メリットが高くなる運転形態であり、強制連続運転形態は、運転周期における予測熱負荷が大きい場合に、負荷追従連続運転形態よりも運転メリットが高くなる運転形態である。
そこで、連続運転形態の複数種の運転形態として、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうちの少なくとも2種を備えることにより、予測電力負荷及び予測熱負荷に応じて、熱電併給装置の運転形態を運転メリットが高い運転形態に定めることができる。
要するに、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めるにしても、予測電力負荷及び予測熱負荷に応じて、運転メリットが高い運転形態に定めることができるようになった。
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたものであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記運転周期の全時間帯において前記熱電併給装置の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態のうちの少なくとも2種である点を特徴とする。
そして、運転制御手段は、連続運転メリットとして、複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、断続運転メリットとして、複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、熱電併給装置の運転形態を複数種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定める。
又、断続運転形態として、例えば、予測電力負荷又は予測熱負荷に応じて運転メリットが高くなるように、熱電併給装置の電力の出力形態又は熱電併給装置を運転する運転時間帯が設定された運転形態等、予測電力負荷に対する熱電併給装置の電力の出力形態又は熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が備えられる。
そして、複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、運転形態選択条件を満足するように、熱電併給装置の運転形態を複数種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるので、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる場合には、複数種の連続運転形態のうちの運転メリットが連続運転形態用の選定条件を満たしている運転形態に定められ、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められる場合には、複数種の断続運転形態のうちの運転メリットが断続運転形態用の選定条件を満たしている運転形態に定められるようにすることが可能となる。
従って、連続運転形態及び断続運転形態の夫々に複数種の運転形態を備える場合において、適切な運転形態に定めて熱電併給装置を運転し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。それに加え、上述の如く、連続運転形態の複数種の運転形態として、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうちの少なくとも2種を備えることにより、予測電力負荷及び予測熱負荷に応じて、熱電併給装置の運転形態を運転メリットが高い運転形態に定めることができる。
要するに、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めるにしても、予測電力負荷及び予測熱負荷に応じて、運転メリットが高い運転形態に定めることができるようになった。
前記抑制連続運転形態が、
前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記熱電併給装置を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽の予測貯湯熱量が設定上限量以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態の発生を抑制し且つ運転メリットが高くなる単位時間に定めるものであり、
前記強制連続運転形態が、
前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記熱電併給装置を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽の予測貯湯熱量が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態の発生を抑制し且つ運転メリットが高くなる単位時間に定めるものである点を特徴とする。
ちなみに、設定抑制出力は、予測電力負荷に対して設定電力小さい電力に設定する条件等、予め設定した抑制出力設定条件に基づいて、熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間の夫々について一義的に設定しても良い。あるいは、熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間の夫々について仮設定抑制出力を複数段階に設定しておき、上述のように、熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちから発電出力を設定抑制出力とする単位時間として選択する単位時間を異ならせながら運転メリットを求めるに当たって、選択した単位時間の仮設定抑制出力を異ならせながら運転メリットを求めて、求めた運転メリットのうち高いものを抽出して、その抽出した運転メリットが得られる状態のときに設定されている仮設定抑制出力を設定抑制出力とするようにしても良い。
ちなみに、設定増大出力は、予測電力負荷に対して設定電力大きい電力に設定する条件等、予め設定した増大出力設定条件に基づいて、熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間の夫々について一義的に設定しても良い。あるいは、熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間の夫々について仮設定増大出力を複数段階に設定しておき、上述のように、熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちから発電出力を設定増大出力とする単位時間として選択する単位時間を異ならせながら運転メリットを求めるに当たって、選択した単位時間の仮設定増大出力を異ならせながら運転メリットを求めて、求めた運転メリットのうち高いものを抽出して、その抽出した運転メリットが得られる状態のときに設定されている仮設定増大出力を設定増大出力とするようにしても良い。
又、強制連続運転形態では、熱不足状態が発生すると予測される単位時間よりも以前の単位時間のうちで運転メリットが高くなるように定められた強制運転用の単位時間において、熱電併給装置の発電出力が設定増大出力に調節されるので、熱不足状態をより一層抑制することができることにより、運転メリットを極力高くすることが可能となる。
従って、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めるにしても、予測電力負荷及び予測熱負荷に応じて、熱余り状態又は熱不足状態をより一層抑制することにより運転メリットを極力高くすることが可能となる運転形態に定めることができるようになった。
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記断続運転メリットとして、前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット及び前記連続運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記断続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める強制断続運転形態のうちの少なくとも2種である点を特徴とする。
そして、運転制御手段は、断続運転メリットとして、複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット及び連続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、熱電併給装置の運転形態を1種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定める。
つまり、断続運転形態として、例えば、予測電力負荷又は予測熱負荷に応じて運転メリットが高くなるように、熱電併給装置の電力の出力形態又は熱電併給装置を運転する運転時間帯が設定された運転形態等、予測電力負荷に対する熱電併給装置の電力の出力形態又は熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が備えられる。
そして、複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット及び連続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、運転形態選択条件を満足するように、熱電併給装置の運転形態を1種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるので、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められる場合には、複数種の断続運転形態のうちの運転メリットが断続運転形態用の選定条件を満たしている運転形態に定められるようにすることが可能となる。
従って、連続運転形態に1種の運転形態を備え且つ断続運転形態に複数種の運転形態を備える場合において、適切な運転形態に定めて熱電併給装置を運転し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
また、運転制御手段は、複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める。
そして、断続運転形態の複数種の運転形態として、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態のうちの少なくとも2種のように、予測電力負荷に対する熱電併給装置の電力の出力形態又は熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が備えられる。
ちなみに、設定抑制出力は、予測電力負荷に対して設定電力小さい電力に設定する条件等、予め設定した抑制出力設定条件に基づいて、単位時間の夫々について一義的に設定しても良い。あるいは、単位時間の夫々について仮設定抑制出力を複数段階に設定しておき、上述のように、運転周期の複数の単位時間のうちから運転時間帯として選択する単位時間を異ならせながら、運転時間帯とする単位時間では熱電併給装置の発電出力を設定抑制出力に調節すると仮定したときの運転メリットを求めるに当たって、運転時間帯とする単位時間の仮設定抑制出力を異ならせながら運転メリットを求めて、求めた運転メリットのうち高いものを抽出して、その抽出した運転メリットが得られる状態にときに設定されている仮設定抑制出力を設定抑制出力とするようにしても良い。
ちなみに、設定増大出力は、予測電力負荷に対して設定電力大きい電力に設定する条件等、予め設定した増大出力設定条件に基づいて、単位時間の夫々について一義的に設定しても良い。あるいは、単位時間の夫々について仮設定増大出力を複数段階に設定しておき、上述のように、運転周期の複数の単位時間のうちから運転時間帯として選択する単位時間を異ならせながら、運転時間帯とする単位時間では熱電併給装置の発電出力を設定増大出力に調節すると仮定したときの運転メリットを求めるに当たって、運転時間帯とする単位時間の仮設定増大出力を異ならせながら運転メリットを求めて、求めた運転メリットのうち高いものを抽出して、その抽出した運転メリットが得られる状態のときに設定されている仮設定増大出力を設定増大出力とするようにしても良い。
要するに、熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めるにしても、運転周期における時間経過に伴う予測電力負荷及び予測熱負荷の大きさ及び分布状態に応じて、運転メリットが極力高くなる運転形態に定めることができるようになった。
また、第5特徴構成は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記断続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める強制断続運転形態のうちの少なくとも2種である点を特徴する。
この特徴構成においても、上述の如く、断続運転形態としての複数種の運転形態として、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態のうちの少なくとも2種を備えることにより、運転周期における時間経過に伴う予測電力負荷及び予測熱負荷の大きさ及び分布状態に応じて、熱電併給装置の運転形態を負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態のうちの少なくとも2種の断続運転形態のうちで運転メリットが極力高くなる運転形態に定めることができる。
要するに、熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めるにしても、運転周期における時間経過に伴う予測電力負荷及び予測熱負荷の大きさ及び分布状態に応じて、運転メリットが極力高くなる運転形態に定めることができるようになった。
前記負荷追従断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の負荷追従断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の負荷追従断続運転形態とが含まれ、
前記抑制断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれ、
前記強制断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる点を特徴とする。
そこで、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態の夫々に上述のように単周期対応型及び複数周期対応型を含ませて、複数種の断続運転形態として、これら負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態のうちの少なくとも2種を備えることにより、予測熱負荷が小さくしかもその運転周期間での変動が大きい場合でも、熱電併給装置の運転形態を運転メリットが極力高くなる運転形態に定めることができる。
従って、熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めるにしても、予測熱負荷が小さくしかもその運転周期間での変動が大きい場合でも、運転メリットが極力高くなる運転形態を定めることができるようになった。
〔第1実施形態〕
コージェネレーションシステムは、図1及び図2に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池1と、その燃料電池1が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽2への貯湯及び熱消費端末3への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット4と、燃料電池1及び貯湯ユニット4の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部5などから構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス(例えば、天然ガスベースの都市ガス)等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
前記燃料電池1の電力の出力側には、系統連系用のインバータ6が設けられ、そのインバータ6は、燃料電池1の発電電力を商用電源7から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用電源7は、例えば、単相3線式100/200Vであり、受電電力供給ライン8を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷9に電気的に接続されている。
また、インバータ6は、発電電力供給ライン10を介して受電電力供給ライン8に電気的に接続され、燃料電池1からの発電電力がインバータ6及び発電電力供給ライン10を介して電力負荷9に供給するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ6により燃料電池1から受電電力供給ライン8に供給される電力が制御され、発電出力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ12に供給されるように構成されている。
また、作動スイッチ14は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ12の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ12の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ12の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ12のON/OFFを切り換える構成以外に、その電気ヒータ12の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
前記湯水循環路16は、その一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所に三方弁18が設けられており、分岐された一方側の流路には、ラジエータ19が設けられている。そして、三方弁18を切り換えることにより、貯湯槽2の下部から取り出した湯水がラジエータ19を通過するように循環させる状態と、貯湯槽2の下部から取り出した湯水がラジエータ19をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。
そして、分流弁30は、冷却水循環路13の冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させたり、冷却水循環路13の冷却水の全量を熱源用熱交換器25側に通流させることもできるように構成されている。
前記熱媒加熱用熱交換器26においては、熱源用熱交換器25や補助加熱器28にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。前記熱消費端末3は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
又、前記貯湯槽2には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽2の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサS1、貯湯槽2の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサS2、貯湯槽2の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサS3、及び、貯湯槽2の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサS4が設けられ、更に、前記給水路29には、貯湯槽2に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサSiが設けられている。
前記上端温度センサS1、中間上位温度センサS2、中間下位温度センサS3、下端温度センサS4夫々にて検出される貯湯槽2の湯水の温度を、夫々、T1、T2、T3、T4とし、前記給水温度センサSiにて検出される給水温度をTiとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をV(リットル)とする。
又、前記上層部における重み係数をA1とし、前記中層部における重み係数をA2とし、前記下層部における重み係数をA3とすると、貯湯熱量(kcal)は、下記の(式1)にて演算することができる。
+(A2×T2+(1−A2)×T3−Ti)×V
+(A3×T3+(1−A3)×T4−Ti)×V……………(式1)
前記運転制御部5は、前記熱媒供給運転の実行中に前記端末用リモコンから運転の停止が指令されると、前記分流弁30を冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させる状態に切り換え、前記熱源用断続弁40を閉弁し、前記熱源用循環ポンプ21を停止させて、前記湯水循環ポンプ17を作動させることにより、前記熱媒供給運転から前記貯湯運転に切り換えるように構成されている。
この運転制御部5は、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、燃料電池1を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、燃料電池1を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、燃料電池1の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されている。
尚、このように運転制御部5が燃料電池1の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定める処理を運転形態設定処理と記載する。
そして、運転制御部5は、その運転形態設定処理にて定めた運転形態にて燃料電池1を運転するように構成されている。
又、前記運転制御部5が、各運転周期の開始時点を前記運転形態判別タイミングとして、運転周期毎に前記運転形態設定処理を実行するように構成されている。
ちなみに、前記運転周期が1日に設定され、その運転周期を構成する単位時間が1時間に設定されている。
そして、前記運転制御部5が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、燃料電池1の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されている。
前記抑制断続運転形態として、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれる。
前記強制断続運転形態として、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる。
先ず、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データを管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求めるデータ管理処理について説明を加える。ちなみに、熱負荷は、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷と、前記熱消費端末3での端末熱負荷とからなる。
運転制御部5は、実電力負荷データ、実給湯熱負荷データ及び実端末熱負荷データを運転周期及び単位時間に対応付けて不揮発性のメモリ34に記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間(例えば、運転日前の4週間)にわたって、運転周期毎に単位時間毎に対応付けて管理するように構成されている。
尚、この第1実施形態においては、熱の負荷状態としては、前記熱消費端末3での端末熱負荷が発生しておらず、給湯熱負荷のみが発生する状態として、過去熱負荷データとしては過去給湯熱負荷データのみが含まれて、予測熱負荷データとして予測給湯熱負荷データのみが求められるとして説明する。
ちなみに、予測電力負荷データの単位はkWhであり、予測給湯熱負荷データの単位はkcal/hである。尚、この実施形態では、熱量の単位をkcalにて示す場合があるが、1kWh=860kcalの関係に基づいて860に設定される係数αにて各値を除することにより、kWhの単位として求めることができる。
この第1実施形態では、前記運転メリットとして、燃料電池1を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求める。
尚、予測貯湯熱量、予測不足熱量、予測余り熱量は、夫々、各単位時間の終了時点での熱量を示す。又、この第1実施形態では、予測熱負荷は、各単位時間の開始時点に発生し、予測熱出力は予測熱負荷が発生した後に出力されるものとしている。
又、運転制御部5は、前記断続運転メリットとしての断続運転形態の予測エネルギ削減量として、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々について、1日対応型、2日対応型、3日対応型夫々の運転形態の予測エネルギ削減量を求める。
運転周期の複数の単位時間夫々の予測発電出力(kW)は、予測電力負荷が燃料電池1の最小出力(例えば0.3kW)以上且つ最大出力(例えば1.0kW)以下の範囲のときは予測電力負荷に設定され、予測電力負荷が燃料電池1の最小出力よりも小さいときはその最小出力に設定され、予測電力負荷が燃料電池1の最大出力よりも大きいときはその最大出力に設定される。
運転周期の複数の単位時間夫々の予測熱出力(kcal/h)は、下記の式2にて求められる。
例えば、予測電力負荷が燃料電池1の最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池1の最小出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。又、詳細は後述するが、燃料電池1の発電出力を予測電力負荷に追従する電主出力よりも大きい設定増大出力に設定するときは、余剰電力は、その設定増大出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
αは、上述したように860に設定される係数である。
βは、電気ヒータ12にて余剰電力(kWh)を熱(kWh)に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、0.9に設定される。
電池発電効率は、燃料電池1における単位エネルギ消費量(kWh)に対する発電出力(kWh)の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池1における単位エネルギ消費量(kWh)に対する発生熱量(kWh)の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は発電出力に応じて変動するものであり、予め、図6に示すように、発電出力に応じて設定されて前記メモリ34に記憶されている。そして、運転制御部5は、その電池発電効率及び電池熱効率の記憶情報から予測発電出力に応じた電池発電効率及び電池熱効率を求めるように構成されている。
ベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置1の発生熱量のうち、貯湯槽2への貯湯及び熱消費端末3による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、例えば50kcal/hに設定されて、メモリ34に記憶されている。
但し、各式において、添え字「n」は、運転周期における単位時間の順序を示し、例えば、n=1のときは、運転周期の1番目の単位時間を示す。
ちなみに、予測貯湯熱量n-1は、n=1のときには予測貯湯熱量0となり、この予測貯湯熱量0は、運転周期の開始時点(即ち、初期)の予測貯湯熱量であり、前記上端温度センサS1、前記中間上位温度センサS2、前記中間下位温度センサS3、前記下端温度センサS4及び前記給水温度センサSi夫々の検出温度に基づいて、上記の式1により求められる。
予測不足熱量=予測熱負荷n−予測貯湯熱量n-1……………(式4)
予測余り熱量=(予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n+予測熱出力n)×(1−槽放熱率)−槽満杯貯湯熱量……………(式5)
槽放熱率は、貯湯槽2からの放熱率であり、例えば、0.012に予め設定されて、前記メモリ34に記憶されている。
又、前記式4にて求められた予測不足熱量が負の値のときは、予測不足熱量を0とし、前記式5にて求められた予測余り熱量が負の値のときは、予測余り熱量を0とする。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1は、同様に求められる。
但し、予測熱負荷はkWhに変換した値である。
但し、予測不足熱量はkWhに変換した値である。
商用電源発電効率:商用電源7における単位エネルギ消費量(kWh)に対する発電出力(kWh)の比率であり、例えば、0.366に設定される。
補助加熱器熱効率:補助加熱器28における単位エネルギ消費量(kWh又はkcal)に対する発生熱量(kWh又はkcal)の比率であり、例えば0.7に設定される。
ちなみに、前記起動時消費エネルギは、前記燃料ガス生成部を構成する改質器、変成器等を夫々における処理が可能なように設定された温度にウオームアップするのに要するエネルギを含むものであり、又、停止時消費エネルギは、燃料電池1を停止させる際に燃料ガス生成部のガス通流経路にパージガス(原燃料ガス又は不活性ガス)をパージする際に要するエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等を駆動するエネルギを含むものである。燃料電池1の起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、燃料電池1固有のものである。そして、それら起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、予め、実験等により求められてメモリ34に記憶されている。例えば、起動時消費エネルギは1900Whに、停止時消費エネルギは200Whに夫々設定されている。
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
各単位時間のエネルギ消費量を前記式9により発電出力を伝主出力として求め、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求める。
そして、そのように求めた燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2と式7により求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1とに基づいて、式6により、予測エネルギ削減量Pを求める。
先ず、熱不足単位時間(熱不足単位時間が複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの)よりも以前の各単位時間について、増大出力設定条件に基づいて、予測電力負荷よりも大きな設定増大出力を設定する。
そして、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力とする単位時間を、運転周期における前記熱不足単位時間よりも以前の単位時間のうちで、最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
先ず、前記設定増大出力の設定の仕方について、説明を加える。
前記増大出力設定条件は、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも大きくすることによるメリットを評価するための増大時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる電力に設定増大出力を設定する条件としてある。
具体的には、図3に示すように、熱不足単位時間(17番目の単位時間)よりも以前の各単位時間について、電主出力よりも大きい仮設定増大出力を、段階的に(例えば、0.1kW間隔)で設定して、各仮設定増大出力について、下記の式10にて増大時メリット評価用指標を求める。そして、熱不足単位時間よりも以前の各単位時間について、増大時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる仮設定増大出力のうちの電力が最大のものを設定増大出力に設定する。
又、電主出力時有効貯湯熱量は、単位時間において燃料電池1の発電出力を電主出力に調節することにより得られる熱量から熱不足単位時間までの貯湯槽2からの放熱量を減じた熱量であり、下記の式11にて、発電出力として電主出力を代入して求める。
但し、tは放熱時間である。
又、前記式10の分子において、「(増大出力時エネルギ消費量−電主出力時エネルギ消費量)」は、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも大きくすることにより増加する燃料電池1におけるエネルギ消費量を示すものであり、ディメリットとなるエネルギ量を示すものである。
つまり、前記式10の分子の「(増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量)÷補助加熱器熱効率−(増大出力時エネルギ消費量−電主出力時エネルギ消費量)」は、正の値として求められると、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも大きくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
つまり、前記式10にて求められる増大時メリット評価用指標が正の値のときは、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも大きくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
例えば、1番目の単位時間については、電主出力が0.3kWであるので、仮設定増大出力として、0.4kW,0.5kW,0.6kW,0.7kW,0.8kW,0.9kW,1.0kWを設定し、夫々の仮設定増大出力について増大時メリット評価用指標を求める。
仮設定増大出力が0.4kW,0.5kW,0.6kW,0.7kW,0.8kWについては、増大時メリット評価用指標が正の値として求められ、仮設定増大出力が0.9kW,1.0kWについては、増大時メリット評価用指標が負の値として求められるので、設定増大出力としては、仮設定増大出力のうち、増大時メリット評価用指標が正の値で且つ電力が最大の仮設定増大出力、即ち、0.8kWに設定する。
つまり、運転周期における複数の単位時間のうちの熱不足単位時間よりも以前の複数の単位時間のうちで、選択した1つ又は連続する複数の単位時間を強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成する。ちなみに、強制運転用時間帯が設定増大出力の設定されていない単位時間のみで形成される仮運転パターンは、強制運転用の仮運転パターンから除外する。
尚、強制運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量を前記式9により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量を前記式9により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めることになる。
但し、既に発電出力を設定増大出力に調節すると定められている強制運転設定済みの単位時間については予測発電出力を設定増大出力とする状態で、強制運転設定済みの単位時間以外の単位時間について設定増大出力を設定して、上述の処理を実行する。つまり、強制運転用単位時間が強制運転設定済みの単位時間のみで形成される仮運転パターンは、強制運転用の仮運転パターンから除外することになる。
先ず、熱余り単位時間(熱余り単位時間が複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの)よりも以前の各単位時間について、抑制出力設定条件に基づいて、予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力を設定する。
そして、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力とする単位時間を、運転周期における前記熱余り単位時間よりも以前の単位時間のうちで、最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
先ず、前記設定抑制出力の設定の仕方について、説明を加える。
前記抑制出力設定条件は、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも小さくすることによるメリットを評価するための抑制時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる電力に設定抑制出力を設定する条件としてある。
具体的には、図4に示すように、熱余り単位時間(17番目の単位時間)よりも以前の各単位時間について、電主出力よりも小さい仮設定抑制出力を、段階的に(例えば、0.1kW間隔)で設定して、各仮設定抑制出力について、下記の式12にて抑制時メリット評価用指標を求める。そして、熱余り単位時間よりも以前の各単位時間について、抑制時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる仮設定抑制出力のうちの電力が最小のものを設定抑制出力に設定する。
又、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより、その燃料電池1の発電出力が予測電力負荷に対して不足する不足電力量が増加することになり、前記式12の分子において、「(抑制出力時不足電力量−電主出力時不足電力量)×α÷商用電源発電効率」は、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより増加する不足電力量を商用電源7にて得るとすると必要となるエネルギ量を示すものであり、ディメリットとなるエネルギ量を示すものである。
つまり、前記式12の「(電主出力時エネルギ消費量−抑制出力時エネルギ消費量)−(抑制出力時不足電力量−電主出力時不足電力量)×α÷商用電源発電効率」は、正の値として求められると、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも小さくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
つまり、前記式12にて求められる抑制時メリット評価用指標が負の値のときは、燃料電池1の発電出力を電主出力よりも小さくすることによりメリットが得られることを意味し、その絶対値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
例えば、3番目の単位時間については、電主出力が0.6kWであるので、仮設定抑制出力として、0.5kW,0.4kW,0.3kWを設定し、夫々の仮設定抑制出力について抑制時メリット評価用指標を求める。
仮設定抑制出力が0.5kW,0.4kW,0.3kWの全てについて、抑制時メリット評価用指標が負の値として求められるので、設定抑制出力としては、仮設定抑制出力のうち、抑制時メリット評価用指標が負の値で且つ電力が最小の仮抑制出力、即ち、0.3kWを設定する。
つまり、運転周期における複数の単位時間のうちの熱余り単位時間よりも以前の複数の単位時間のうちで、選択した1つ又は連続する複数の単位時間を抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成する。ちなみに、抑制運転用時間帯が設定抑制出力の設定されていない単位時間のみで形成される仮運転パターンは、抑制運転用の仮運転パターンから除外する。
尚、抑制運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量は前記式9により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量は前記式9により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めることになる。
但し、既に発電出力を設定抑制出力に調節すると定められている抑制運転設定済みの単位時間については予測発電出力を設定抑制出力とする状態で、抑制運転設定済みの単位時間以外の単位時間について設定抑制出力を設定して、上述の処理を実行する。つまり、抑制運転用単位時間が抑制運転設定済みの単位時間のみで形成される仮運転パターンは、抑制運転用の仮運転パターンから除外することになる。
図8に示すように、1つ又は連続する複数の単位時間からなる運転時間帯を1つ設定する断続運転用の仮運転パターンの全てがメモリ34に記憶されている。
つまり、運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した1つ又は連続する複数の単位時間を前記運転時間帯を構成する単位時間とし且つ運転周期の残りの単位時間を燃料電池1を停止する停止時間帯を構成する単位時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、全ての断続運転用の仮運転パターンが形成される。
前記増大出力設定条件は、電主出力よりも大きい複数段階の仮設定出力、及び、前記燃料電池1の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池1から発生する出力増大時発生熱量に基づいて、出力増大時発生熱量が最大の仮設定出力を設定増大出力に設定する条件としてある。
又、前記抑制出力設定条件は、電主出力よりも小さい複数段階の仮設定出力、及び、仮設定出力を燃料電池1にて得る場合と商用電源7にて得る場合とのエネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差に基づいて、出力抑制時発電用エネルギ量差が最小の仮設定出力を設定抑制出力に設定する条件としてある。
図9に示すように、増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を段階的(例えば、0.05kW間隔)に設定し、各仮設定出力について、前記出力増大時発生熱量(kW)を下記の式17にて求め、前記出力抑制時発電用エネルギ量差(kW)を下記の式18にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、メモリ34に記憶させてある。
出力抑制時発電用エネルギ量差=仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………(式18)
例えば、図3に示すように、1番目の単位時間については、電主出力が0.3kWであるので、その0.3kWよりも大きい仮設定出力のうち、1.0kWの仮設定出力が出力増大時発生熱量が最大であるので、その1.0kWの仮設定出力を設定増大出力として設定することになる。但し、電主出力が燃料電池1の最大出力の単位時間については、設定増大出力を設定しない。
又、例えば図4に示すように、3番目の単位時間については、電主出力が0.6kWであるので、その0.6kWよりも小さい仮設定出力のうち、0.5kWの仮設定出力が出力抑制時発電用エネルギ量差が最小であるので、その0.5kWの仮設定出力を設定抑制出力として設定することになる。但し、電主出力が燃料電池1の最小出力の単位時間については、設定抑制出力を設定しない。
即ち、燃料電池1の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、1日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式9により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は0として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めることになる。
又、運転時間帯に含まれない単位時間の予測熱出力は、0になり、運転時間帯に含まれない単位時間の予測貯湯熱量は、前記式3により、予測熱出力nを0として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、2日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、2日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が2回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、図5に示すように、2回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量(kcal)及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量(kcal)とを求める。
又、各単位時間の予測利用熱量は、下記の式14〜式16により求める。
予測利用熱量n=予測熱負荷n……………(式14)
予測貯湯熱量n-1<予測熱負荷nのときは、
予測利用熱量n=予測貯湯熱量n-1……………(式15)
予測貯湯熱量n-1=0のときは、
予測利用熱量n=0……………(式16)
そして、全ての2日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い2日対応型の仮運転パターンを求め、その2日対応型の仮運転パターンを2日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その2日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を2日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目及び3回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、3日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、3日対応型の仮運転パターンの全てについて、2回目の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が3回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、上述した2回目の運転周期におけるのと同様に、3回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
そして、全ての3日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い3日対応型の仮運転パターンを求め、その3日対応型の仮運転パターンを3日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その3日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を3日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、1日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式9により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は0として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めることになる。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、2日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、2日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の2日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、2回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
そして、全ての2日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い2日対応型の仮運転パターンを求め、その2日対応型の仮運転パターンを2日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その2日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を2日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目及び3回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、3日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、3日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の3日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、3回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
そして、全ての3日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い3日対応型の仮運転パターンを求め、その3日対応型の仮運転パターンを3日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その3日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を3日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、1日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式9により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は0として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式8により、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めることになる。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、2日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、2日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の2日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、2回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
そして、全ての2日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い2日対応型の仮運転パターンを求め、その2日対応型の仮運転パターンを2日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その2日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を2日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
即ち、燃料電池1の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目及び3回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、3日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
そして、3日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の3日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、3回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
そして、全ての3日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い3日対応型の仮運転パターンを求め、その3日対応型の仮運転パターンを3日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その3日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を3日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
又、運転制御部5は、上述のように求めた1日対応型、2日対応型及び3日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、1日対応型、2日対応型及び3日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、1日対応型、2日対応型及び3日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量の9個の予測エネルギ削減量のうちで、最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量として設定する。
更に、運転制御部5は、上述のように設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量並びに前記運転形態選択条件に基づいて、それら連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が大きい方に対応する運転形態に燃料電池1の運転形態を定める。
燃料電池1を停止させていても、例えば発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ(電力)が消費されるものであり、運転周期内の全時間帯において燃料電池1を停止させているときにコージェネレーションシステムにて消費されるエネルギを、予め実験等により求めて、待機時消費エネルギZとして、運転制御部5に記憶させてある。
又、熱負荷賄い率U/LのUは、燃料電池1の予測熱出力を0として、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量である。
例えば、運転周期の開始時点が、図5にて示す2回目の運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Lは、図5に示す如き、運転周期の各単位時間の予測熱負荷を合計した値となり、Uは、図5に示す如き、運転周期の各単位時間の予測利用熱量を合計した値となる。
尚、前記下位設定値Kは、例えば、0.4に設定する。
つまり、連続運転形態の予測エネルギ削減量Pc及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Piのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Piが最大と判断すると、燃料電池1の運転形態を断続運転形態に定め、最大でないと判断すると、燃料電池1の運転形態を連続運転形態に定めることになり、前記運転形態選択条件が、連続運転メリット及び断続運転メリットのうち運転メリットが高い方に対応する運転形態に定める条件に定められている。
つまり、ステップ#14にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が0になると判断した仮運転パターンの夫々について、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式8により求めて、その求めたエネルギ消費量E2及び前記式7により求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を前記式6に代入することにより、予測エネルギ削減量Pを求め、求めた予測エネルギ削減量Pが最大の仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
つまり、燃料電池1の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池1の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転を実行する。
その現電力負荷追従運転では、1分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現電力負荷を求め、最小出力(例えば300W)から最大出力(例えば1000W)の範囲内で、連続的に現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池1の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現電力負荷は、前記電力負荷計測手段11の計測値及び前記インバータ6の出力値に基づいて計測し、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間(例えば5秒)でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
燃料電池1の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池1の発電出力を設定増大出力にすると定められている単位時間では燃料電池1の発電出力を設定増大出力に調節し、他の単位時間では現電力負荷追従運転を実行する。
燃料電池1の運転形態を1日対応型、2日対応型、3日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定抑制出力が設定されている単位時間では燃料電池1の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池1を停止させる。
燃料電池1の運転形態を1日対応型、2日対応型、3日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定増大出力が設定されている単位時間では燃料電池1の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池1を停止させる。
以下、本発明の第2実施形態を説明するが、この第2実施形態は、運転制御部5の運転形態設定処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第1実施形態と同様であるので、コージェネレーションシステムの全体構成については説明を省略して、主として、運転制御部5の運転形態選択処理における制御動作について説明する。
更に、この第2実施形態は、前記運転形態選択条件についての別の実施形態を説明するものであり、データ管理処理及び運転メリット演算処理は、上記の第1実施形態と同様であるので、それらデータ管理処理及び運転メリット演算処理の説明を省略する。
運転周期の開始時点になる毎に、第1実施形態と同様にデータ管理処理を実行して予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、図11のフローチャートに基づいて説明した第1実施形態と同様に運転メリット演算処理を実行する(ステップ#21〜23)。
ちなみに、前記牽制用の設定値Fは、設定削減量Gよりも小さい値に設定してある。
そして、第1実施形態と同様に、運転制御手段5は、前記運転形態設定処理にて定めた運転形態にて燃料電池1を運転する。
次に別実施形態を説明する。
(イ) 強制連続運転形態における設定増大出力を設定するための増大出力設定条件として、上記の実施形態において説明した条件に代えて、上記の実施形態において説明した強制断続運転形態の設定増大出力を設定するための増大出力設定条件を用いても良い。又、抑制連続運転形態における設定抑制出力を設定するための抑制出力設定条件として、上記の実施形態において説明した条件に代えて、上記の実施形態において説明した抑制断続運転形態の設定抑制出力を設定するための抑制出力設定条件を用いても良い。
例えば、増大出力設定条件は、予測電力負荷に対して設定電力大きい電力に設定する条件や、燃料電池1の発電出力調節範囲における最大値に設定する条件でも良い。
又、抑制出力設定条件は、予測電力負荷に対して設定電力小さい電力に設定する条件や、燃料電池1の発電出力調節範囲における最小値に設定する条件でも良い。
例えば、単位時間の夫々について仮設定増大出力を複数段階に設定しておき、各単位時間の仮設定増大出力を異ならせた状態で、全ての強制運転用の仮運転パターンや全ての断続運転用の仮運転パターンについて予測エネルギ削減量を求めて、予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンや断続運転用の仮運転パターンにおいて設定されている仮設定増大出力を、強制連続運転形態や強制断続運転形態の設定増大出力とするようにしても良い。
又、抑制連続運転形態や抑制断続運転形態における設定抑制出力を設定するための形態は、上記の各実施形態にように抑制出力設定条件に基づいて設定する形態に限定されるものではない。
例えば、単位時間の夫々について仮設定抑制出力を複数段階に設定しておき、各単位時間の仮設定抑制出力を異ならせた状態で、全ての抑制運転用の仮運転パターンや全ての断続運転用の仮運転パターンについて予測エネルギ削減量を求めて、予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンや断続運転用の仮運転パターンにおいて設定されている仮設定抑制出力を、抑制連続運転形態や抑制断続運転形態の設定抑制出力とするようにしても良い。
又、複数段階に設定された仮設定抑制出力のうちで抑制時メリット評価用指標の絶対値が最大、即ち、エネルギ面で最も有利な仮設定抑制出力を設定抑制出力として設定しても良い。
そして、燃料電池1の発電出力を設定増大出力とする単位時間を、熱不足単位時間や熱余り単位時間の発生の有無に拘わらず、運転メリットが高くなるように(例えば、最も高くなるように又は2番目に高くなるように)設定するように構成しても良い。
説明を加えると、運転周期の複数の単位時間の夫々について、上記の各実施形態と同様に、設定増大出力を設定する。
又、運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した1つ又は連続する複数の単位時間を強制運転用単位時間とし且つ残りの単位時間を電主運転用単位時間とする形態で、前記強制運転用単位時間を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
そして、全ての強制運転用の仮運転パターン夫々について、前記式6〜式8に基づいて予測エネルギ削減量Pを求め、予測エネルギ削減量Pが最も高い強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定める。
そして、燃料電池1の発電出力を設定抑制出力とする単位時間を、熱不足単位時間や熱余り単位時間の発生の有無に拘わらず、運転メリットが高くなるように(例えば、最も高くなるように又は2番目に高くなるように)設定するように構成しても良い。
説明を加えると、運転周期の複数の単位時間の夫々について、上記の各実施形態と同様に、設定抑制出力を設定する。
又、運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した1つ又は連続する複数の単位時間を抑制運転用単位時間とし且つ残りの単位時間を電主運転用単位時間とする形態で、前記抑制運転用単位時間を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターン夫々について、前記式6〜式8に基づいて予測エネルギ削減量Pを求め、予測エネルギ削減量Pが最も高い抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定める。
連続運転形態のみに複数種の運転形態を含ませる場合は、例えば、複数種の連続運転形態を上記の各実施形態と同様の複数種の連続運転形態とし、1種の断続運転形態を上記の各実施形態における1日対応型の負荷追従断続運転形態として、複数種の連続運転形態夫々についての予測エネルギ削減量及び1日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を上記の各実施形態と同様に求めて、そのように求めた複数種の連続運転形態夫々についての予測エネルギ削減量及び1日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量並びに上記の各実施形態と同様の運転形態選択条件に基づいて、燃料電池1の運転形態を複数種の連続運転形態及び1日対応型の負荷追従断続運転形態のうちのいずれか1つに定めることになる。
又、上記の各実施形態においては、断続運転形態としての複数種の運転形態を、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態の3種としたが、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態のうちのいずれか2種としても良い。
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求めるための抑制運転用の仮運転パターンとして、抑制運転用時間帯に設定抑制出力が設定されていない単位時間が含まれる仮運転パターンを除外して、抑制運転用時間帯が設定抑制出力が設定されている単位時間のみにて構成される仮運転パターンのみを含ませるように構成しても良い。
強制断続運転形態の予測エネルギ削減量を求めるための断続運転用の仮運転パターンとして、運転時間帯に設定増大出力が設定されていない単位時間が含まれる仮運転パターンを除外して、運転時間帯が設定増大出力が設定されている単位時間のみにて構成される仮運転パターンのみを含ませるように構成しても良い。
抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量を求めるための断続運転用の仮運転パターンとして、運転時間帯に設定抑制出力が設定されていない単位時間が含まれる仮運転パターンを除外して、運転時間帯が設定抑制出力が設定されている単位時間のみにて構成される仮運転パターンのみを含ませるように構成しても良い。
つまり、複数種の連続運転形態の予測エネルギ削減量(Pc1,Pc2,Pc3)及び複数種の断続運転形態の予測エネルギ削減量(Pi1,Pi2,…,Pi8,Pi9)のうちの最大のものが複数種の断続運転形態の予測エネルギ削減量のいずれかである場合は、燃料電池1の運転形態を複数種の断続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の運転形態に定め、複数種の連続運転形態の予測エネルギ削減量(Pc1,Pc2,Pc3)及び複数種の断続運転形態の予測エネルギ削減量(Pi1,Pi2,…,Pi8,Pi9)のうちの最大のものが複数種の断続運転形態の予測エネルギ削減量のいずれでもない場合は、燃料電池1の運転形態を複数種の連続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の運転形態に定めるように構成しても良い。
又、上記の各実施形態においては、断続運転形態の複数種の運転形態夫々において、運転時間帯を運転周期内に1つ設定する場合について例示したが、運転周期内に複数設定しても良い。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、燃料電池1を運転させない場合のエネルギコストから、燃料電池1を運転したときのエネルギコストを減じて求めることができる。
前記燃料電池1を運転させない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源7から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器28で賄うときのエネルギコスト(燃料コスト)の和として求められる。
一方、燃料電池1を運転したときのエネルギコストは、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池1の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池1のエネルギコスト(燃料コスト)と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源7から買電するときのコストと、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギコスト(燃料コスト)との和として求められる。
前記燃料電池1を運転させない場合の二酸化炭素発生量は、予測電力負荷の全てを商用電源7から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器28で賄うときの二酸化炭素発生量との和として求められる。
一方、燃料電池1を運転したときの二酸化炭素発生量は、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池1の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池1からの二酸化炭素発生量と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源7から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器28の発生熱で補う場合の二酸化炭素発生量との和として求められる。
2 貯湯槽
4 貯湯手段
5 運転制御手段
Claims (6)
- 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして、前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記断続運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記運転周期の全時間帯において前記熱電併給装置の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態のうちの少なくとも2種であるコージェネレーションシステム。 - 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記運転周期の全時間帯において前記熱電併給装置の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態のうちの少なくとも2種であるコージェネレーションシステム。 - 前記抑制連続運転形態が、
前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記熱電併給装置を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽の予測貯湯熱量が設定上限量以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態の発生を抑制し且つ運転メリットが高くなる単位時間に定めるものであり、
前記強制連続運転形態が、
前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記熱電併給装置を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽の予測貯湯熱量が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態の発生を抑制し且つ運転メリットが高くなる単位時間に定めるものである請求項1又は2記載のコージェネレーションシステム。 - 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記断続運転メリットとして、前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット及び前記連続運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記断続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める強制断続運転形態のうちの少なくとも2種であるコージェネレーションシステム。 - 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する前記熱電併給装置の電力の出力形態又は前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、
前記運転制御手段が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか1つに定めるように構成されるとともに、
複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を単位時間毎に区分けして管理して、前記運転形態判別タイミングにおいて、その区分け管理している予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットを求めるように構成され、
前記断続運転形態としての複数種の運転形態が、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで運転メリットが高くなる単位時間に定める強制断続運転形態のうちの少なくとも2種であるコージェネレーションシステム。 - 前記負荷追従断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の負荷追従断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の負荷追従断続運転形態とが含まれ、
前記抑制断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれ、
前記強制断続運転形態として、
前記熱電併給装置の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、前記熱電併給装置の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが高くなる単位時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる請求項4又は5記載のコージェネレーションシステム。
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