JP5314698B2 - エネルギー供給システム - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力や熱などを供給するエネルギー供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー供給システムとしては、従来からガスエンジン発電機やガスエンジンコージェネレーションシステムが知られているが、特に近年注目を浴びているものに、燃料電池を用いて電力と熱を併給する燃料電池コージェネレーションシステムがある。
【０００３】
燃料電池コージェネレーションシステムは、電力負荷（電力消費エネルギー）や熱負荷（給湯等による熱消費エネルギー）を計測する手段と、この計測器により検知された過去の負荷履歴からこれらの将来需要を予測する需要予測器と、需要予測器による将来の給湯需要に基づいて燃料電池コージェネレーションシステムの運転パターンを生成する運転計画器と、を有して、システムを設置した対象での消費エネルギー削減量や二酸化炭素排出削減量を最大にするように運転を行う燃料電池コージェネレーションシステムが既に開発されている（例えば、特許文献１参照）。この従来例の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、消費エネルギー削減量や、二酸化炭素排出削減量を最大にするように燃料電池コージェネレーションシステムの起動時刻および停止時刻の組み合わせを決定している。
【０００４】
そして、燃料電池コージェネレーションシステムは決定された起動時刻に起動した後、電力負荷に応じてシステムの発電電力を逐次変更しながら運転を行い、停止時刻に運転を停止するという動作を行う。
【０００５】
耐用運転期間に基づいて燃料電池の運転計画を作成する燃料電池の運転方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
過去の負荷実績から負荷を予測し、これに基づいて運転時間帯を決定するコジェネレーション装置の運転計画方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献１】特開２００７−３０９５９８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３８４３号公報
【特許文献３】特開２００３−６１２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の燃料電池やコージェネレーション装置では、運転計画の立案段階では最適化が一定程度考慮されているものの、実際の運転状況によっては、かえって運転計画が実情に合わず、不適切な運転が行われる可能性があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況、装置の動作保障期間、運転時間寿命等に応じて運転計画を最適化できるエネルギー供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【００１０】
すなわち、例えば燃料電池を用いたエネルギー供給システムにおいて、運転前に立案された運転計画に沿って運転が行われると、実際の運転状況によっては、必要でない時間に運転が行われたり、本来必要な時間に運転が行えない場合が生じうる。
【００１１】
具体的には、例えば貯湯器にお湯が十分残っているためにお湯を生成する必要がない場合には、システムを停止させるべきである。そのような状況でも事前に立案された運転計画に従って無理に運転を行えば、エネルギー効率は低下する。
【００１２】
また、例えばお湯の消費量が多く、通常以上にお湯を生成する必要がある場合には、柔軟にシステムを運転して、お湯を生成すべきである。そのような状況でも事前に立案された運転計画にそって硬直的に運転を停止すれば、エネルギー効率は低下する。
【００１３】
そこで本発明者らは、エネルギー供給システムの運転期間に関し、第１所定期間と、そこに含まれる複数の第２所定期間とを設定し、第１所定期間においては最大運転時間以上は運転しないこととしつつ、同一の第１所定期間に含まれる第２所定期間の間では、目標運転時間を互いに融通し合うことに想到した。かかる構成では、実際の運転状況に応じた柔軟な運転が可能となり、運転計画を最適化できる。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のエネルギー供給システムは、電力及び熱の少なくともいずれか一方の供給を行うエネルギー供給装置と、複数個の第２所定期間を有する期間である第１所定期間において前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値である第１最大運転時間を設定すると共に、前記設定された第１最大運転時間に基づいて、前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間が前記第１最大運転時間を超えないように、前記第１所定期間に属する前記第２所定期間のそれぞれについて、前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値の目標値である第２目標最大運転時間を演算により求めることで設定し、ある第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間において前記エネルギー供給装置が実際に運転された時間に基づいて、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間を再設定するように構成された制御装置とを備える。
【００１５】
かかる構成では、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況に応じて運転計画を最適化できる。
【００１６】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエネルギー供給システムによれば、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況に応じて運転計画を最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるコージェネレーションシステムの構成例を示したブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１によるコージェネレーションシステムの運転履歴の一例を示した図である。
【図４】図４は、従来の技術によるコージェネレーションシステムの運転履歴の一例を示した図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例１によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１の変形例２によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例３によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態２によるコージェネレーションシステムの構成例を示したブロック図である。
【図９】図９は、実施の形態２によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態３によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態４によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態５によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態のエネルギー供給システムは、電力及び熱の少なくともいずれか一方の供給を行うエネルギー供給装置（例えば、図１の燃料電池ユニット１ａ）と、複数個の第２所定期間を有する期間である第１所定期間において前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値である第１最大運転時間を設定すると共に、前記設定された第１最大運転時間に基づいて、前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間が前記第１最大運転時間を超えないように、前記第１所定期間に属する前記第２所定期間のそれぞれについて、前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値の目標値である第２目標最大運転時間を演算により求めることで設定し、ある第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間において前記エネルギー供給装置が実際に運転された時間に基づいて、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間を再設定するように構成された制御装置（例えば、図１の制御装置６）とを備える。
【００２１】
かかる構成では、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況に応じて運転計画を最適化できる。
【００２２】
上記エネルギー供給システムにおいて、第１所定期間は前記エネルギー供給装置の動作保証期間よりも短い期間であり、前記制御装置は、前記動作保証期間より前に前記エネルギー供給装置の運転時間寿命に達することのないように前記第１最大運転時間を設定するように構成されていてもよい。
【００２３】
かかる構成では、動作保証期間前に運転時間寿命を迎える可能性を低減しつつ、装置の寿命を長くしうる。
【００２４】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数を予め定められたパターンに応じて変化させてもよい。
【００２５】
上記エネルギー供給システムにおいて、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数が一定値であってもよい。
【００２６】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記第１所定期間は、１年以下の期間であってもよい。
【００２７】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記第２所定期間は、１月以下の期間であってもよい。
【００２８】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、単位運転時間当たりのエネルギーコスト削減量が最大となるように、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を設定するように構成されていてもよい。
【００２９】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、前記エネルギー供給装置のエネルギー消費量が最小となるように、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を設定するように構成されていてもよい。
【００３０】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記エネルギー供給装置は、電力と熱を供給する熱電併給装置であって、熱電併給システムにて発生する熱を蓄える蓄熱器を備え、前記制御装置は、前記蓄熱器が蓄える熱が最大になるように運転を行うように構成されていてもよい。
【００３１】
上記エネルギー供給システムは、エネルギー供給装置の起動時刻及び停止時刻を入力するための操作器（例えば、図８のリモコン７）を有してもよい。
【００３２】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を環境条件に応じて変化させてもよい。
【００３３】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数を環境条件に応じて変化させてもよい。
【００３４】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記環境条件は、季節情報と、暦情報と、外気温度と、市水温度とからなる群から選ばれる少なくとも一つを含んでもよい。
【００３５】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、前記エネルギー供給装置の累積運転時間に基づき前記第１最大運転時間を更新するように構成されていてもよい。
【００３６】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間が前記第１最大運転時間に満たない場合に、前記第１最大運転時間と前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間との差を演算してこれを累積して累積余剰運転時間として記憶するように構成されていてもよい。
【００３７】
上記エネルギー供給システムにおいて、前記制御装置は、前記累積余剰運転時間が、予め設定された第３所定期間となった場合に、前記第１最大運転時間を再設定するように構成されていてもよい。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態によるコージェネレーション（熱電併給）システムの構成例を示したブロック図であり、ここでのコージェネレーションシステムの一例として燃料電池コージェネレーションシステムを示す。
【００３９】
本実施の形態のコージェネレーションシステム１は、燃料電池により発電を行う燃料電池ユニット１ａと、燃料電池ユニット１ａの燃料電池の発電により同時に発生する熱を用いて、市水を温水に昇温して貯える貯湯ユニット１ｂとを備え、燃料電池ユニット１ａにて発電した電力は電力系統２からの電力と共に電力消費機器３へ供給される。
【００４０】
電力消費機器３で消費される電力負荷量は電力計４にて計測され、制御装置６にある記憶器６ａにて逐次蓄積される。
【００４１】
また、貯湯ユニット１ｂに貯えられた温水は、水道の蛇口などから温水として供給され、温水として利用される熱負荷量は熱量計５によって計測され、制御装置６にある記憶器６ａにて逐次蓄積される。
【００４２】
熱量計５は、例えば、市水温度を計測する温度センサ（図示せず）と、貯湯ユニット１ｂから供給される温水の温度を計測する温度センサ（図示せず）と、貯湯ユニット１ｂから供給される温水の流量を計測する流量計（図示せず）からなり、市水と温水の温度差と温水の流量との積により、温水として利用される熱負荷量を演算するものである。
【００４３】
また燃料電池コージェネレーションシステム１には、貯湯ユニット１ｂ内に温水がなくなった場合にも温水が供給できるように、バックアップ給湯器（図示せず）が装備されている。
【００４４】
制御装置６は、燃料電池ユニット１ａ及びエネルギー供給システム１の運転を制御する。
【００４５】
制御装置６は、さらに、記憶器６ａに蓄積された電力負荷と熱負荷との発生履歴から将来の電力負荷と熱負荷とが発生する時系列パターンを予測する需要予測器６ｂと、需要予測器６ｂにより予測された電力負荷と熱負荷とが発生する時系列パターンの予測値に基づいて、燃料電池コージェネレーションシステムの起動時刻と停止時刻を決定する運転計画器６ｃと、所定期間における最大運転時間を設定する最大運転時間設定器６ｄと、所定期間を設定する期間設定器６ｅとを有する。
【００４６】
需要予測器６ｂは、記憶器６ａに記憶された一定期間（例えば、１年間）の熱負荷需要の発生履歴および電力負荷需要の発生履歴を読み出し、当該履歴を基にして将来の所定期間（例えば、一日）の時間推移とともに変わる電力負荷の予測需要および将来の所定期間（例えば、一日）の時間推移とともに変わる熱負荷の予測需要（以下、これらを、「電力負荷予測需要」および「熱負荷予測需要」と略す）を推定演算して、これらの電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を記憶器６ａに逐次記憶する。
【００４７】
なお、電力負荷予測需要および熱負荷予測需要の推定に必要な過去の電力負荷および熱負荷の熱消費履歴の蓄積期間は、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムが設置された対象での電力と熱との消費サイクルをシステムが適切に把握可能な期間が望ましく、例えば燃料電池コージェネレーションシステムが一般家庭に設置された場合であれば、数日〜数ヶ月程度である。
【００４８】
また、電力負荷および熱負荷の発生履歴から、電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を推定する手法は既に種々提案されており、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４９】
運転計画器６ｄは、燃料電池ユニット１ａの動作保証期間（例えば、１０年）より前に燃料電池ユニット１ａの運転時間寿命（例えば、４万時間）に達することのないように動作保証期間よりも短い第１所定期間（例えば、１週間）において燃料電池ユニット１ａの運転時間の上限値である第１最大運転時間を設定すると共に、設定された第１最大運転時間に基づいて、第１所定期間内の燃料電池ユニット１ａの運転時間が第１最大運転時間を超えないように第１所定期間よりも短い第２所定期間（例えば、１日）における燃料電池ユニット１ａの目標運転時間の上限値である第２目標最大運転時間を演算により求めることで設定する。
【００５０】
なお、第１所定期間における第１最大運転時間の設定は、必ずしも燃料電池ユニット１ａの動作保証期間や燃料電池ユニット１ａの運転時間寿命を考慮しなくてもよい。ただし、これらを考慮すれば、動作保証期間前に運転時間寿命を迎える可能性を低減することと、装置寿命の低下を抑制することとを同時に実現できる。
【００５１】
制御装置６は、第２所定期間における燃料電池ユニット１ａの運転時間が原則として第２目標最大運転時間を超えないように、燃料電池ユニット１ａを運転する。具体的には、例えば、第２所定期間における燃料電池ユニット１ａの運転時間が第２目標最大運転時間を超えないように、燃料電池ユニット１ａの起動時刻および停止時刻を１つずつ設定する。すなわち、起動時刻から停止時刻までの時間が予定運転時間となり、これが第２目標最大運転時間を超えないようにすればよい。このとき例えば、後述するエネルギーコスト削減量が最大になるように、かつ、起動時刻から停止時刻までの時間が第２目標最大運転時間となるように、第２所定期間において、起動時刻と停止時刻とを決定してもよい。起動時刻と停止時刻を決定する具体的な方法については、後述する変形例なども適宜参照しうる。
【００５２】
一例として、動作保証期間（商品寿命）を１０年、運転時間寿命（耐久時間）を４万時間とし、第１所定期間を１週間、第２所定期間を１日とする。このとき、第１最大運転時間は、例えば、１０年＝５２１．４週間より、４万時間÷５２１．４週間＝７６．７時間／週とすることができる。また、第２目標最大運転時間は、例えば、７．７時間以上２０時間以下の所定の時間とすることができる。効率を考慮して、第２目標最大運転時間は、一定の下限値（例えば、７．７時間）以上であるように設定されることが好ましい。
【００５３】
第１最大運転時間は、操作者により入力されることで、制御装置６の図示されない記憶部に記憶されてもよいし、制御装置６が自動的に求めてもよい。具体的には例えば、動作保証期間と運転時間寿命と第１所定期間とに基づく演算により、制御装置６が自動的に求めてもよい。ただし、第１最大運転時間の演算に用いられるパラメータは特に限定されず、他のパラメータであってもよい。
【００５４】
動作保証期間と運転時間寿命と第１所定期間とは、例えば操作者により入力されることで、制御装置６の図示されない記憶部に記憶されてもよい。第１最大運転時間は、例えば以下の式（１）より求めることができる。
【００５５】
第１最大運転時間＝運転時間寿命／（動作保証期間／第１所定期間） ・・・（１）
第２目標最大運転時間は、設定された第１最大運転時間に基づく演算により、制御装置６が自動的に求めることができる。
【００５６】
表１は、第１所定期間を１週間、第２所定期間を１日とし、第１最大運転時間を７６．７時間とした場合の、制御装置６により設定された第２目標最大運転時間の一例を示す。
【００５７】
【表１】
表１の例では、第１所定期間を複数の第２所定期間に区分し、それぞれの第２所定期間についての第２目標最大運転時間が、同一の第１所定期間に属する全ての第２所定期間の第２目標最大運転時間の合計が当該第１所定期間における第１最大運転時間以下となるように、設定されている。なお、表１における第２所定期間は、各１日につき、午前０時（深夜）を起点とし、翌日の午前０時（深夜）を終点とする２４時間をいうが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５８】
制御装置６は燃料電池ユニット１ａの起動停止を行うが、この際、原則として、第２所定期間の運転時間が第２目標最大運転時間となるように、燃料電池ユニット１ａを起動停止する。ただし、例えば操作者等による介入があれば、停止したり、再度起動したりすることとしてもよい。あるいは例えば、貯湯ユニット１ｂに蓄えられた温水が少なくなっている一方で、風呂の時間が近づくなど湯の消費量が多くなることが予測され、湯不足が生じる可能性が高いと判断される場合には、第２目標最大運転時間を超えて運転が行われてもよい。逆に、貯湯ユニット１ｂに大量に温水が蓄えられており、数時間以内に予測される湯の消費量を考慮しても湯不足が生じない可能性が高いと判断される場合には、第２目標最大運転時間が経過する前に運転が停止されてもよい。このように、本実施形態における第２目標最大運転時間はあくまで目標であって、実際の運転がこれに絶対的に拘束される訳ではない。
【００５９】
制御装置６は第２所定期間における起動停止の回数を所定回数未満（３回未満、即ち２回以下）に制限するのが好ましい。これにより、起動停止の過剰な繰り返しによる装置寿命の低下をより確実に抑制できる。
【００６０】
このように、最大運転時間の設定と起動停止の回数制限とを関連付けることにより、動作保証期間前に運転時間寿命を迎える可能性を低減することと、装置寿命の低下を抑制することとを同時に、かつより確実に、実現できる。
【００６１】
第１所定期間は、複数の第２所定期間を有する期間である。例えば、上述の例では、第１所定期間はｎ個の第２所定期間からなり、ｎは７である。複数の第２所定期間のそれぞれは、同じ期間（例えば、全て１日）であってもよいし、互いに異なっていてもよい（例えば、１つ目の第２所定期間は２日、２つ目の第２所定期間は１日、など）。第１所定期間に含まれる第２所定期間の合計時間が第１所定期間より短くてもよい。この場合には余剰時間が生じるが、そのような場合でも本実施形態における効果が得られることは言うまでもない。
【００６２】
第２所定期間における起動停止の回数は１回に制限するのがより好ましい。すなわち、制御装置６は、第２所定期間において、燃料電池ユニット１ａの運転時間が第２目標最大運転時間を超えない限度で、一度だけ燃料電池ユニット１ａを起動し、一度だけ燃料電池ユニット１ａを停止するのが好ましい。ある第２所定期間と、次の第２所定期間との間は必ず燃料電池ユニット１ａが停止されていることとしてもよいし、停止されている必要はないこととしてもよい。後者の場合には、複数の第２所定期間をまたがって運転が継続されうるため、運転計画の柔軟性がより高まる。また、例えばある第２所定期間における第２目標最大運転時間を２４時間とすることを許容してもよい。この場合、その第２所定期間が開始する前から、その第２所定期間が終了した後まで、連続して運転が継続されることになる。
【００６３】
制御装置６は、ある第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間において燃料電池ユニット１ａが実際に運転された時間に基づいて、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間を再設定する。以下、本実施形態における第２目標最大運転時間の再設定方法について説明する。
【００６４】
第１の場合として、ある第１所定期間に含まれる、ある第２所定期間における運転時間が第２目標最大運転時間よりも短かった場合を考える。上述の例で言えば、例えば、ある一週間の最初の第２所定期間（日曜日）の第２目標最大運転時間は１６時間であるにも関わらず、日曜日が終了した時点で、当日の運転時間が１４時間だった場合を考える。そのような場合とは、例えば、前日（土曜日）の湯の使用量が少なかったために湯が残っており、多くの湯を生成しなくても湯の需要を満たすことができたというケースが考えられる。この場合、実運転時間（実際に燃料電池ユニット１ａが運転された時間）は、表２のようになる。
【００６５】
【表２】
第２目標最大運転時間が１６時間であったところ、実運転時間が１４時間であったということは、その一週間の第１最大運転時間は変らないので、その一週間における運転時間には２時間の余裕ができたことになる。制御装置６は、余った２時間をどのように残った曜日に割り付けるのが最適かを演算により決定し、各曜日の第２目標最大運転時間を再設定する。再設定を行った結果の例を、表３に示す。
【００６６】
【表３】
表３の例では、余った２時間は木曜日に割り付けられ、木曜日の第２目標最大運転時間が９時間から１１時間に変更されている。
【００６７】
第２の場合として、ある第１所定期間に含まれる、ある第２所定期間における運転時間が第２目標最大運転時間よりも長かった場合を考える。上述の例で言えば、例えば、ある一週間の２番目の第２所定期間（月曜日）の第２目標最大運転時間は１０時間であるにも関わらず、月曜日が終了した時点で、当日の運転時間が１４時間だった場合を考える。そのような場合とは、例えば、前日（日曜日）の湯の使用量が多かったために月曜日になった時点で予備の湯が残っておらず、通常より多い量の湯を生成しなければ湯の需要を満たすことができなかったというケースが考えられる。この場合、実運転時間（実際に燃料電池ユニット１ａが運転された時間）は、表４のようになる。
【００６８】
【表４】
第２目標最大運転時間が１０時間であったところ、実運転時間が１４時間であったということは、その一週間の第１最大運転時間は変らないので、その一週間における運転時間には４時間の不足ができたことになる。制御装置６は、不足する４時間をどの曜日の第２目標最大運転時間から賄うのが最適かを演算により決定し、各曜日の第２目標最大運転時間を再設定する。再設定を行った結果の例を、表５に示す。
【００６９】
【表５】
表５の例では、不足する４時間は土曜日から賄われ、土曜日の第２目標最大運転時間が１４時間から１０時間に変更されている。
【００７０】
第２目標最大運転時間の再設定は、上述の例では、第２所定期間それぞれが経過した時点で行われたが、他のタイミングで行われてもよい。例えば、毎週水曜日の正午にのみ再設定が行われてもよいし、毎日、正午の時点で、前日までの実運転時間に基づいて再設定が行われてもよい。
【００７１】
再設定の具体的な方法は特に限定されず、ある第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間において燃料電池ユニット１ａが実際に運転された時間に基づいて、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間を再設定するものであれば、どのような方法であってもよい。
【００７２】
かかる構成によれば、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況に応じて運転計画を最適化できる。
【００７３】
なお本実施形態では、第１所定期間において第１最大運転時間を超えて運転が行われることはされない。よって、その第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間における実際の運転時間と、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間との合計は、第１最大運転時間に等しくなるように再設定が行われるのが好ましい。
【００７４】
制御装置６が第１最大運転時間および／または第２目標最大運転時間を設定し、あるいは第２目標最大運転時間を再設定するにあたっては、負荷需要の予測やエネルギーコスト削減量など、様々な要素を考慮することが可能である。
【００７５】
なお再設定は、エネルギーコスト削減量が最大となるように行われることが好ましい。以下、エネルギーコスト削減量を最大にする場合の最大運転時間の設定方法および再設定方法について説明する。
【００７６】
まず、以下の条件が成立しているものとする。ここで「燃料電池の発電効率」とは、燃料電池に供給されたガスのエネルギー（熱量）に対する、発電により得られる電力のエネルギー（熱量）の割合を言う。「燃料電池の給湯効率」とは、燃料電池に供給されたガスのエネルギー（熱量）に対する、発電により副生成物として得られる湯のエネルギー（熱量）の割合を言う。
【００７７】
ガス料金：Ａ［円／ｋＷｈ］
電気料金：Ｂ［円／ｋＷｈ］
家庭で消費される湯の熱量Ｃ［ｋＷｈ］
燃料電池の発電効率：α
燃料電池の給湯効率：β
従来の給湯器効率：γ
熱量Ｃ（湯と市水［水道水］の温度差と容積とから求められる、給湯のために必要な熱量を言う）だけ湯を供給するために、燃料電池で消費されるガスの量は、Ｃ／β［ｋＷｈ］となる。ガス料金は、Ａ×Ｃ／β［円］となる。このとき燃料電池では、消費されたガス量に応じて発電が行われる。発電量は、α×Ｃ／β［ｋＷｈ］となる。したがって、本実施形態のエネルギー供給システム１の場合、熱量Ｃ［ｋＷｈ］の湯と、電力α×Ｃ／β［ｋＷｈ］とが、Ａ×Ｃ／β［円］のコストで得られることになる。
【００７８】
一方、従来通り、湯はガス給湯器で生成し、電力は系統から購入する場合を考える。湯の生成コストは、Ａ×Ｃ／γ［円］、電力の購入コストは、Ｂ×α×Ｃ／β［円］となる。コストの合計は、Ａ×Ｃ／γ＋Ｂ×α×Ｃ／β［円］となる。
【００７９】
生成される湯の量は等しく、さらに燃料電池により発電された電力は全て家庭で消費されると仮定すれば、エネルギー供給システム１を利用した場合のエネルギーコスト削減量は以下の式（２）から求められる。
【００８０】
エネルギーコスト削減量＝（［従来のコスト］−［エネルギー供給システム１のコスト］）＝（Ａ×Ｃ／γ＋Ｂ×α×Ｃ／β−Ａ×Ｃ／β） ・・・（２）
なお、以上の計算方法はあくまで一例であり、他の方法を用いてエネルギーコスト削減量が演算されてもよいことは言うまでもない。
【００８１】
制御装置６は、例えば、実際にエネルギー供給システム１が設置された家庭における電力消費量および湯消費量の経時変化（例えば、時間帯や曜日による変化）を記憶しておき、これに基づいて、電力および湯が必要になる時間帯や曜日、および必要な電力量および湯量を予測してもよい。例えば、過去１０週間分（第１所定期間の１０倍）の電力消費量および湯消費量の経時変化に基づいて、次の１週間における各曜日（第１所定期間に含まれる第２所定期間のそれぞれ）および各時間帯の電力消費量および湯消費量が予測される。該予測結果に基づいて、各曜日における第２目標最大運転時間が、例えば、第１所定期間を通じた第２目標最大運転時間の合計が第１最大運転時間を超えないように、かつ、単位時間当たり（例えば、第１所定期間当たり）のエネルギーコスト削減量が最大になるように、演算により決定される。演算結果に基づいて、各曜日の第２目標最大運転時間が設定され、あるいは再設定される。
【００８２】
制御装置６は、１個の第１所定期間に含まれる第２所定期間の個数を予め定められたパターンに応じて変化させてもよい。予め定められたパターンとしては、例えば、燃料電池システムの使用年数が少ないうちは１個の第１所定期間に含まれる第２所定期間の個数を多くし、使用年数が多くなるにつれて１個の第１所定期間に含まれる第２所定期間の個数を少なくすることなどが考えられる。あるいは、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数を環境条件に応じて変化させてもよい。環境条件は、暦情報、季節情報、外気温、及び市水温度の少なくともいずれか一つであってもよい。ただし、１個の第１所定期間に含まれる第２所定期間の個数を不変の一定値（定数）としてもよい。なお、以上の場合においてある第１所定期間に含まれる第２所定期間は全て同じかつ不変の一定値であることが好ましい。この場合にはある第１所定期間に含まれる第２所定期間の個数が多くなるほど、第１所定期間は長くなる。
【００８３】
第１所定期間は１年以下の期間であることが好ましい。第２所定期間は１月以下の期間であることが好ましい。このように所定期間を設定することで、より適切な運転計画の設定が可能となる。
【００８４】
第１最大運転時間および／または第２目標最大運転時間は一定値であってもよいが、制御装置６は、第１最大運転時間および／または第２目標最大運転時間を環境条件に応じて変化させてもよい。環境条件は、暦情報、季節情報、外気温、及び市水温度の少なくともいずれか一つであってもよい。
【００８５】
暦情報に基づく制御の例としては、消費湯量が平日よりも祝祭日の方が多いような場合に、平日の第２目標最大運転時間を短くして、祝祭日の第２目標最大運転時間を長くすることが考えられる。
【００８６】
季節情報に基づく制御の例としては、消費湯量が夏よりも冬の方が多いような場合に、夏季（６−９月）の第１最大運転時間を短くして、冬季（１２−３月）の第１最大運転時間を長くすることが考えられる。
【００８７】
外気温あるいは市水温度に基づく制御の例としては、外気温あるいは市水温度が所定の閾値温度よりも低い日に消費湯量が多いような場合に、外気温あるいは市水温度が所定の閾値温度以上となった日の第２目標最大運転時間を短くし、外気温あるいは市水温度が所定の閾値温度未満となった日の第２目標最大運転時間を長くすることが考えられる。
【００８８】
制御装置は、予め定められたパターンに応じて第１所定期間や第２所定期間を変化させてもよい。例えば、累積使用期間が長くなるに従って第１所定期間や第２所定期間を短くしていってもよい。
【００８９】
燃料電池ユニット１ａの起動時刻及び停止時刻を入力するためのリモコン７（例えば、図８参照）を備えてもよい。このとき制御装置６は、リモコン７を介して入力された起動時刻から停止時刻までの時間が第２目標最大運転時間を超えない場合は、リモコン７を介して入力された起動時刻及び停止時刻を、燃料電池ユニット１ａの起動時刻及び停止時刻である装置起動時刻及び装置停止時刻として設定すると共に、リモコン７を介して入力された起動時刻から停止時刻までの時間が第２目標最大運転時間を超える場合は、リモコン７を介して入力された起動時刻及び停止時刻を、装置起動時刻及び装置停止時刻として設定しないように構成されていてもよい。
【００９０】
制御装置６は、装置起動時刻において燃料電池ユニット１ａを起動し、装置停止時刻において燃料電池ユニット１ａを停止させる。
【００９１】
リモコン７を介して入力された起動時刻から停止時刻までの時間（予定運転時間）が第２目標最大運転時間を超える場合に、予定運転時間が第２目標最大運転時間を超えている旨を報知するように構成された報知器を備えてもよい。報知器はリモコン７と一体化され、画面上に報知用のメッセージが表示される構成としてもよい。
【００９２】
制御装置６は、燃料電池ユニット１ａの累積運転時間に基づき第１最大運転時間を更新してもよい。この場合、一例として、制御装置６は、時刻を与えるカレンダー回路（図示せず）とメモリ（図示せず）を備え、カレンダー回路（例えば、後述のリアルタイムカウンター）を介して取得した起動時刻と停止時刻とに基づいて現実に燃料電池ユニット１ａを運転した時間である実運転時間を演算し、これをメモリに記憶された累積運転時間に加算して、和を再度累積運転時間としてメモリに記憶することにより、累積運転時間を積算することとすることができる。
【００９３】
実際に設定された起動時刻から停止時刻までの時間が第２目標最大運転時間よりも短かったり、操作者により強制的に運転が終了されたり、発電しても家庭内で消費されない状態が長時間続いた結果、効率が過度に低下したような場合には、ある第１所定期間の完了時において、当該第１所定期間における第１最大運転時間に達しないうちに、燃料電池ユニット１ａの運転が停止される場合がある。このような場合、燃料電池ユニット１ａは予定されていた時間よりも短い時間しか運転されていないから、将来、必要に応じてその分だけ運転を行ったとしても、動作保証期間前に運転時間寿命を迎える可能性は大きくならないと考えられる。そこで、実際の運転時間が予定よりも短かった場合には、短かった分だけこれを「貯金」して、将来の運転に回すことができれば有利である。
【００９４】
そこで制御装置６は、第１所定期間が経過した後、当該第１所定期間内の燃料電池ユニット１ａの実運転時間が第２目標最大運転時間に満たない場合に、第１最大運転時間と該実運転時間との差を演算してこれを累積して累積余剰運転時間として記憶してもよい。
【００９５】
動作保証期間も運転時間寿命も、特段の事情がない限り変更されることはない。一方、累積余剰運転時間が増えれば、従前の最大運転時間を超えて運転しても、動作保証期間前に運転時間寿命を迎えにくくなる。そこで、累積余剰運転時間が一定程度蓄積されれば、第１最大運転時間を増やして、エネルギー供給システム１の運転上の自由度を上げることが好ましい。具体的には例えば、制御装置６は、累積余剰運転時間が、予め設定された第３所定期間（例えば、１００時間）となった場合に、第１最大運転時間を更新するように構成されていてもよい。更新においては、その時点から販売時における保証期間の終期までの時間を新たな動作保証期間とし、累積余剰運転時間を運転時間寿命として、これを上記式（１）に代入することで再度、第１最大運転時間を求めることができる。
【００９６】
後述する実施の形態や変形例のように、所定の条件が満たされた場合には、最大運転時間による制限（第１最大運転時間及び／または第２目標最大運転時間の設定）を行わないこととしてもよい。
【００９７】
［変形例］
次に、以上に述べた熱負荷予測需要および電力負荷予測需要を基にした、燃料電池コージェネレーションシステム１の制御装置６の動作の一例について図面を参照して説明する。
【００９８】
図２は、本実施の形態によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【００９９】
まず、制御装置６の運転計画器６ｃは、記憶器６ａに記憶された、所定期間（例えば、一日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得する（ステップＳ１）。
【０１００】
この電力負荷予測需要および熱負荷予測需要は、燃料電池コージェネレーションシステム１が設置された家庭への据え置き時に記憶器６ａに予め記憶された代表的な電力負荷の電力消費履歴および熱負荷の熱消費履歴に基づく予測需要であっても良く、各家庭の生活サイクルに適合するよう、燃料電池コージェネレーションシステム１の運転経過に伴い需要予測器６ｂにより改変された電力負荷の電力消費履歴および熱負荷の熱消費履歴に基づく予測需要であっても良い。
【０１０１】
次に、最大運転時間設定器６ｄは、所定期間（例えば、一日）の中の燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを設定した後（ステップＳ２）、燃料電池コージェネレーションシステム１の多数の起動時刻および停止時刻の組み合わせのうちの一つを、仮の起動時刻および停止時刻を設定する（ステップＳ３）。
【０１０２】
続いて、運転計画器６ｃは、ステップＳ３で仮設定された燃料電池コージェネレーションシステム１の起動時刻および停止時刻、並びに記憶器６ａより取得した所定期間（例えば、１日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要に基づいて、この仮設定された起動時刻および停止時刻の間にコージェネレーションシステムを運転すると想定した場合の運転期間中に燃料電池コージェネレーションシステム１により発電される発電量および貯湯ユニット１ｂに供給される熱量（この熱に相当する湯量；以下、「貯湯ユニット供給湯量」という）の総計を演算するとともに、この演算に際して予測した貯湯ユニット供給湯量の時間推移を記憶器６ａに記憶する。そして、記憶器６ａより取得した熱負荷予測需要およびこの貯湯ユニット供給湯量の時間推移の予測データに基づいて、貯湯タンクに湯がある限りは熱負荷予測需要を賄うよう熱負荷に対して給湯するという前提で、燃料電池コージェネレーションシステム１に貯えられる貯湯ユニット１ｂの湯量（以下、「貯湯ユニット湯量」という）の時間推移を予測し、この予測データを仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせと対応付けて記憶器６ａに記憶する。そして、運転計画器６ｃは、運転期間中における上記発電量および貯湯ユニット供給湯量の総量の生成に必要な、燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー（Ｂ）を演算する（ステップＳ４）。
【０１０３】
この消費エネルギー（Ｂ）は、燃料電池コージェネレーションシステム１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減の目安となるものであり、上記発電量および貯湯ユニット供給湯量を生成した際の燃料電池コージェネレーションシステム１の稼働に必要な原材料エネルギー（燃料電池コージェネレーションシステム１の稼働により消費される原料ガスや燃料電池コージェネレーションシステム１を稼働電力等のトータルエネルギー）を指す。
【０１０４】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ３で運転計画器６ｃにより予測された仮設定された運転期間中（起動時刻と停止時刻の間）の燃料電池コージェネレーションシステム１の発電量および貯湯ユニット供給湯量を用いて消費エネルギー（Ａ）を演算する（ステップＳ５）。
【０１０５】
この消費エネルギー（Ａ）は、燃料電池コージェネレーションシステム１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減量の基準になるものであり、運転計画器６ｃに予測される燃料電池コージェネレーションシステム１の発電量および貯湯ユニット供給湯量の全てを、燃料電池コージェネレーションシステム１ではなく電力会社乃至ガス会社の既存インフラから供給された電力およびガスで賄ったと仮定した場合のトータルエネルギーを指す。
【０１０６】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ５の消費エネルギー（Ａ）からステップＳ３の消費エネルギー（Ｂ）を差し引いた値（Ａ−Ｂ）を演算し、これを燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー削減量と見做して、この数値（Ａ−Ｂ）をステップＳ３で仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせに対応付けて記憶器６ａに記憶する（ステップＳ６）。
【０１０７】
ここで運転計画器６ｃは、全ての起動時刻および停止時刻の組み合わせについて、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算を終えたか否かを判定して（ステップＳ７）、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていなければ（ステップＳ７において「Ｎｏ」）、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ６の処理を繰り返し、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていれば（ステップＳ７において「Ｙｅｓ」）、次のステップに進む。
【０１０８】
さらに、運転計画器６ｃは、ステップＳ６において、記憶器６ａに記憶された複数の起動時刻および停止時刻の組み合わせの中から、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動時刻および停止時刻の組み合わせを記憶器６ａから読み出して設定する（ステップＳ８）。
【０１０９】
その後、運転計画器６ｃは、ステップＳ８で設定された燃料電池コージェネレーションシステム１の起動・停止時刻の中で、燃料電池コージェネシステムの運転時間をＭｈに制限したときに運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動・停止時刻を再設定した上で燃料電池コージェネレーションシステム１を運転する（ステップＳ９）。
【０１１０】
図３にある一例の電力負荷と熱負荷に対して、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムを運転した場合の発電電力履歴と貯湯ユニット湯量履歴の一例を示す。
【０１１１】
図３で横軸は時刻（１〜２４時）を示しており、上図の縦軸は電力、下図の縦軸は湯量を示している。
【０１１２】
本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムは、システムの起動から発電開始まで１時間を要し、起動から発電までの間は同一の起動エネルギー（例えば５００Ｗ）を消費する。
【０１１３】
この例においては、図２のフローチャートに示すステップＳ２における所定期間（例えば一日）の中の燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを１３時間と設定しており、ステップＳ８では、起動時刻は４時、停止時刻は２１時で運転時間として１７時間となった結果を示す。
【０１１４】
４時から２１時の中で１３時間の運転を行うためには、起動時刻は４時から８時の間に限られ、同様に停止時刻も起動時刻に連動して１７時〜２１時に限定されるが、図２のフローチャートに示すステップＳ９において、運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大になるように起動時刻を再設定するに当たり、今回の例においては起動時刻が７時のときが運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大になる結果を示している。
【０１１５】
図３において本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムが７時に起動して結果、７時の段階では起動エネルギーを消費するのみで発電電力がマイナスになっている。
【０１１６】
また図３において本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムは２０時で停止しており、起動から停止が１３時間になっていることが分かる。
【０１１７】
この時、図３の下図を見ると２０時に発生した大きな給湯負荷により貯湯ユニットの湯量はゼロになっており無駄のない燃料電池コージェネレーションシステム運転が実施されたことが分かる。
【０１１８】
また、この時の燃料電池コージェネレーションシステムの運転単位時間当たりの発電電力量は約５８３Ｗｈという結果になっている。
【０１１９】
ここで比較として、図４に、図３と同一の電力負荷と熱負荷に対して、従来の技術を用いた燃料電池コージェネレーションシステムを運転した場合の発電電力履歴と貯湯ユニット湯量履歴を示す。
【０１２０】
図４で横軸は時刻（１〜２４時）を示しており、上図の縦軸は電力、下図の縦軸は湯量を示している。
【０１２１】
従来の技術の燃料電池コージェネレーションシステムも、本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムと同様に、システムの起動から発電開始まで１時間を要し、起動から発電までの間は同一の起動エネルギー（例えば、５００Ｗ）を消費する。
【０１２２】
運転時間制限を行わない従来の技術の燃料電池コージェネレーションシステムでは、４時に起動しており４時の時点では起動エネルギーを消費しており発電電力がマイナスになっている。
【０１２３】
その後、従来の技術の燃料電池コージェネレーションシステムは５時から発電を行い２１時に停止するまで１６時間の発電を行った結果、２１時のシステム停止においても貯湯ユニット内に温水が残存する結果となっている。
【０１２４】
また、この時の燃料電池コージェネレーションシステムの運転単位時間当たりの発電電力量は約５５６Ｗｈという結果になっている。
【０１２５】
以上のように図３に示す本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムは、図４に示す従来の技術を用いた燃料電池コージェネレーションシステムに比べて、運転時間が短いものの運転単位時間あたりの発電量が大きくなっていることが分かる。
【０１２６】
運転単位時間当たりの発電電力量が大きいほど運転単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量も大きくなることは自明である。
【０１２７】
よって、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、最大運転時間設定器６ｄによりシステムの最大運転時間を設定し、最大運転時間内の条件下で、運転計画器６ｃにてシステムの起動時刻、停止時刻を設定した上で、燃料電池コージェネレーションシステムの運転を行う事により、運転時間を抑えながらシステムを設置した対象での消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となる。
【０１２８】
なお本実施の形態において最大運転時間は１３時間で説明したが、燃料電池コージェネレーションシステムを設置する対象の電力負荷、熱負荷によって、最適な最大運転時間は異なることもあり、本実施の形態と異なる最大運転時間を設定した場合でも、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０１２９】
またエネルギー供給システムの例として、燃料電池コージェネレーションシステムで説明したが、エンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムやガスでタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０１３０】
〔変形例１〕
本実施の形態では、図２に示すフローチャートのステップＳ１において、電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得する所定期間を、期間設定器６ｅにより一日と固定された場合の燃料電池コージェネレーションシステム１の運転計画例を述べた。
【０１３１】
しかし、電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得する所定期間は一定とはせず、例えば季節によって変更しても良い。
【０１３２】
図５に示すフローチャートは図２に示すフローチャートのステップＳ１の変わりにステップ１１を行う。
【０１３３】
図５に示すフローチャートの他のステップについては、図２に示すフローチャートと同じであり、説明は省略する。
【０１３４】
ステップＳ１１において、中間期（例えば３月から５月の春季と９月から１１月の秋季）の所定期間は、期間設定器６ｅにより一日と設定され、一日の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得し、一日の起動時刻と停止時刻とを設定する。
【０１３５】
冬季（１２月から翌年の２月）においては、熱負荷が大きい傾向になるために、一般的には燃料電池コージェネレーションシステム１の運転時間は延びる傾向になる。そして、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）を考慮すると１日中運転することが望ましい場合が生じることも考えられる。そのような場合に、例えば、冬季において、期間設定器６ｅにより所定期間を２日と設定し、２日分の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得した上で、２日分の運転計画を演算し燃料電池コージェネレーションシステム１の起動時刻と停止時刻とを設定する。
【０１３６】
夏季（６月から８月）においては、熱負荷が小さい傾向になるため、一般的には燃料電池コージェネレーションシステム１の運転時間は短い傾向になる。そして、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）を考慮すると起動エネルギーを使ってまで起動しない方が良い場合が発生することが考えられる。そのような場合に、例えば、夏季において、期間設定器６ｅにより所定期間を２日と設定し、２日分の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得した上で、２日分の運転計画を演算し燃料電池コージェネレーションシステム１の起動時刻と停止時刻とを設定する。
【０１３７】
これにより季節変化に対しても柔軟に起動時刻と停止時刻を設定できるようになる。
【０１３８】
〔変形例２〕
本実施の形態では、図２に示すフローチャートのステップＳ２において、最大運転時間設定器６ｄにより燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを一定値とする運転計画例を述べた。
【０１３９】
しかし、最大運転時間Ｍｈを一定値とはせず、例えば季節によって変更しても良い。
【０１４０】
図６に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートのステップＳ２の変わりにステップ２２を行う。
【０１４１】
図６に示すフローチャートの他のステップについては、図２に示すフローチャートと同じであり、説明は省略する。
【０１４２】
一般的に冬季（１２月から翌年の２月）より中間期（例えば３月から５月の春季と９月から１１月の秋季）の方が熱負荷が小さい傾向にあり、中間期（例えば３月から５月の春季と９月から１１月の秋季）より夏季（６月から８月）の方が熱負荷が小さい傾向にあるため、燃料電池コージェネレーションシステム１を運転した場合の消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）は、冬季、中間期、夏季の順に小さくなるのが一般的である。
【０１４３】
よって、燃料電池コージェネレーションシステム１によって、より多くの年間消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）を得るためには、夏季は比較的短い時間に燃料電池コージェネレーションシステム１の運転時間を抑え、冬季は燃料電池コージェネレーションシステム１を比較的長い時間運転するようにすることが望ましい。
【０１４４】
図６のステップＳ２２においては、冬季は燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間設定器６ｄにより最大運転時間Ｍｈを１６時間と設定し、中間期と夏季とには燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを各々１２時間と８時間とに設定する。
【０１４５】
これにより燃料電池コージェネレーションシステム１によって、より多くの年間消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）を得ることができるようになる。
【０１４６】
〔変形例３〕
本実施の形態では、図２に示すフローチャートのステップＳ９において、運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動・停止時刻を再設定する運転計画例を述べたが、起動・停止時刻の再設定においては、消費エネルギー（Ｂ）を考慮しても良い。
【０１４７】
図７に示すフローチャートは図２に示すフローチャートのステップＳ９の変わりにステップ３９を行う。
【０１４８】
図７に示すフローチャートの他のステップについては、図２に示すフローチャートと同じであり、説明は省略する。
【０１４９】
ステップＳ３９では、燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間をＭｈに制限したときに、運転計画器６ｃにより消費エネルギー（Ｂ）が最小となる起動時刻と停止時刻とを再設定して、燃料電池コージェネレーションシステム１を運転する。
【０１５０】
このとき、すでにステップＳ８において消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動・停止時刻が設定されていることを考慮して、起動・停止時刻の再設定においては、簡易的に消費エネルギー（Ｂ）が最小となる起動・停止時刻を再設定することでも、本実施の形態と同等の効果が得られる。
【０１５１】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態によるコージェネレーション（熱電併給）システムの構成例を示したブロック図であり、ここでのコージェネレーションシステムの一例としてエンジンコージェネレーションシステムを示す。
【０１５２】
図８に示す本実施の形態によるエンジンコージェネレーションシステム１１は、図１に示す実施の形態１による燃料電池コージェネレーションシステム１における燃料電池ユニット１ａに代えてエンジンユニット１１ａを備え、さらに利用者が任意にエンジンコージェネレーション１１の起動時刻と停止時刻を設定できるリモコン７を備えているが、それ以外の構成要素は図１と同じであり、図１と同じ番号を付与している。
【０１５３】
本実施の形態のコージェネレーションシステム１１は、エンジンにより発電を行うユニット１１ａと、エンジンユニット１１ａのエンジンの発電により同時に発生する熱を用いて、市水を温水に昇温して貯える貯湯ユニット１ｂとを備え、エンジンユニット１１ａにて発電した電力は電力系統２からの電力と共に電力消費機器３へ供給される。
【０１５４】
電力消費機器３で消費される電力負荷量は電力計４にて計測され、制御装置６にある記憶器６ａにて逐次蓄積される。
【０１５５】
また、貯湯ユニット１ｂに貯えられた温水は、水道の蛇口などから温水として供給され、温水として利用される熱負荷量は熱量計５によって計測され、制御装置６にある記憶器６ａにて逐次蓄積される。
【０１５６】
熱量計５は、例えば、市水温度を計測する温度センサ（図示せず）と、貯湯ユニット１ｂから供給される温水の温度を計測する温度センサ（図示せず）と、貯湯ユニット１ｂから供給される温水の流量を計測する流量計（図示せず）からなり、市水と温水の温度差と温水の流量との積により、温水として利用される熱負荷量を演算するものである。
【０１５７】
またエンジンコージェネレーションシステム１１には、貯湯ユニット１ｂ内に温水がなくなった場合にも温水が供給できるように、バックアップ給湯器（図示せず）が装備されている。
【０１５８】
リモコン７は、利用者が操作することでエンジンコージェネレーションシステム１１の起動時刻と停止時刻を設定する機能を有し、設定された起動時刻と停止時刻は記憶器６ａに記憶される。
【０１５９】
制御装置６は、さらに、記憶器６ａに蓄積された電力負荷と熱負荷との発生履歴から将来の電力負荷と熱負荷とが発生する時系列パターンを予測する需要予測器６ｂと、需要予測器６ｂにより予測された電力負荷と熱負荷とが発生する時系列パターンの予測値に基づいて、リモコン７によって設定された起動時刻と停止時刻との間で、エンジンコージェネレーションシステム１の起動時刻と停止時刻を決定する運転計画器６ｃを有する。
【０１６０】
需要予測器６ｂは、記憶器６ａに記憶された一定期間（例えば、１年間）の熱負荷の発生履歴および電力負荷の発生履歴を読み出し、当該履歴を基にして将来の所定期間（例えば、１日）の時間推移とともに変わる電力負荷の予測需要および将来の所定時間（例えば、一日）の時間推移とともに変わる熱負荷の予測需要（以下、これらを、「電力負荷予測需要」および「熱負荷予測需要」と略す）を推定演算して、これらの電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を記憶器６ａに逐次記憶する。
【０１６１】
なお、電力負荷予測需要および熱負荷予測需要の推定に必要な過去の電力負荷および熱負荷の熱消費履歴の蓄積期間は、本実施の形態のエンジンコージェネレーションシステム１が設置された対象での電力と熱との消費サイクルをシステムが適切に把握可能な期間が望ましく、例えばエンジンコージェネレーションシステム１が一般家庭に設置された場合であれば、数日〜数ヶ月程度である。
【０１６２】
図９は、実施の形態２によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【０１６３】
まず、制御装置６の運転計画器６ｃは、記憶器６ａに記憶された、リモコン７で設定された起動時刻および停止時刻を取得する（ステップＳ４０）。
【０１６４】
次に、最大運転時間設定器６ｄは、所定期間（例えば一日）の中のエンジンコージェネレーションシステム１１の最大運転時間Ｍｈを設定した後（ステップＳ４１）、運転計画器６ｃは、ステップ４０で取得した起動時刻から停止時刻までの時間と最大運転時間Ｍｈ比較する（ステップＳ４２）。
【０１６５】
ここで、起動時刻から停止時刻までの時間が最大運転時間より短い、また同じ場合には、リモコン７で設定された起動時刻および停止時刻でエンジンコージェネレーションシステムを運転する（ステップＳ４３）。
【０１６６】
逆に起動時刻から停止時刻までの時間が最大運転時間より長い場合に、上記リモコンにより設定した起動時刻から停止時刻までの期間において、最大運転時間がＭｈ以下になる起動時刻及び停止時刻の複数の組み合わせのうちの一つの組み合わせを、仮の起動時刻および停止時刻を設定する（ステップＳ４４）。続いて、運転計画器６ｃは、ステップＳ４４で仮設定されたエンジンコージェネレーションシステム１１の起動時刻および停止時刻、並びに記憶器６ａより取得した所定期間（例えば、１日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要に基づいて、この仮設定された起動時刻および停止時刻の間にコージェネレーションシステムを運転すると想定した場合の運転期間中にエンジンコージェネレーションシステム１１により発電される発電量および貯湯ユニット１ｂに供給される熱量（この熱に相当する湯量；以下、「貯湯ユニット供給湯量」という）の総計を演算するとともに、この演算に際して予測した貯湯ユニット供給湯量の時間推移を記憶器６ａに記憶する。そして、記憶器６ａより取得した熱負荷予測需要およびこの貯湯ユニット供給湯量の時間推移の予測データに基づいて、貯湯タンクに湯がある限りは熱負荷予測需要を賄うよう熱負荷に対して給湯するという前提で、エンジンコージェネレーションシステム１１に貯えられる貯湯ユニット１ｂの湯量（以下、「貯湯ユニット湯量」という）の時間推移を予測し、この予測データを仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせと対応付けて記憶器６ａに記憶する。そして、運転計画器６ｃは、運転期間中における上記発電量および貯湯ユニット供給湯量の総量の生成に必要な、エンジンコージェネレーションシステム１１の所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ｂ）を演算する（ステップＳ４５）。
【０１６７】
この所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ｂ）は、エンジンコージェネレーションシステム１１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減の目安となるものであり、上記発電量および貯湯ユニット供給湯量を生成した際のエンジンコージェネレーションシステム１１の稼働に必要な原材料エネルギー（エンジンコージェネレーションシステム１１の稼働により消費される原料ガスやエンジンコージェネレーションシステム１１を稼働電力等のトータルエネルギー）を指す。
【０１６８】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ４４で運転計画器６ｃにより予測された仮設定された運転期間中（起動時刻と停止時刻の間）のエンジンコージェネレーションシステム１１の発電量および貯湯ユニット供給湯量を用いて所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ａ）を演算する（ステップＳ４６）。
【０１６９】
この所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ａ）は、エンジンコージェネレーションシステム１１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減量の基準になるものであり、運転計画器６ｃに予測されるエンジンコージェネレーションシステム１１の発電量および貯湯ユニット供給湯量の全てを、エンジンコージェネレーションシステム１１ではなく電力会社乃至ガス会社の既存インフラから供給された電力およびガスで賄ったと仮定した場合のトータルエネルギーを指す。
【０１７０】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ４６の所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ａ）からステップＳ４４の所定期間（例えば１日）の消費エネルギー（Ｂ）を差し引いた値（Ａ−Ｂ）を演算し、これをエンジンコージェネレーションシステム１１の所定期間（例えば１日）の消費エネルギー削減量と見做して、この数値（Ａ−Ｂ）をステップＳ４４で仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせに対応付けて記憶器６ａに記憶する（ステップＳ４７）。
【０１７１】
ここで運転計画器６ｃは、全ての起動時刻および停止時刻の組み合わせについて、所定期間（例えば１日）の消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算を終えたか否かを判定して（ステップＳ４８）、所定期間（例えば１日）の消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていなければ（ステップＳ４８において「Ｎｏ」）、ステップＳ４４、ステップＳ４５、ステップＳ４６およびステップＳ４７の処理を繰り返し、所定期間（例えば１日）の消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていれば（ステップＳ４８において「Ｙｅｓ」）、次のステップに進む。
【０１７２】
さらに、運転計画器６ｃは、ステップＳ４７において、記憶器６ａに記憶された複数の起動時刻および停止時刻の組み合わせの中から、所定期間（例えば１日）の所定期間（例えば１日）の消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動時刻および停止時刻の組み合わせを記憶器６ａから読み出し設定した上で、エンジンコージェネレーションシステム１１を運転する（ステップＳ４９）。
【０１７３】
以上のように実施の形態２のエンジンコージェネレーションシステムによれば、利用者によるシステムの起動時刻および停止時刻が設定された場合でも、システムの運転時間が所定の最大運転時間（実施の形態２の例では１３時間）を超えるような場合には、運転計画器６ｃにより、利用者によって設定された起動時刻から停止時刻までの期間において、本期間のなかで、運転時間が最大運転時間以下であるとともに、所定期間（たとえば１日）の消費エネルギー削減量が最大となる起動時刻及び停止時刻の組み合わせを再設定することで利用者の起動停止要望を満たしながら、運転時間の抑制と消費エネルギー削減量との両立を行うことが可能となる。
【０１７４】
なお本実施の形態において最大運転時間は１３時間で説明したが、消費エネルギー削減量を演算する所定期間を１日で説明したが、エンジンコージェネレーションシステムを設置する対象の電力負荷、熱負荷によって、最適な最大運転時間や消費エネルギー削減量を演算する期間は異なることもあり、本実施の形態と異なる最大運転時間や消費エネルギー削減量を演算する期間を設定した場合でも、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０１７５】
またエネルギー供給システムの例として、エンジンコージェネレーションシステムで説明したが、燃料電池を用いた燃料電池コージェネレーションシステムやタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０１７６】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態によるコージェネレーション（熱電併給）システムは実施の形態２と同様、図８に示すエンジンコージェネレーションシステム１１の構成からなり、実施の形態２と同様の動作を行う構成要素については説明を省略する。
【０１７７】
本実施の形態におけるリモコン７は、利用者が操作することで貯湯ユニット１ｂの湯量に基づいてエンジンコージェネレーションシステム１１の起動と停止を行う運転モード（貯湯モード）が設定可能となっている。
【０１７８】
この貯湯モード設定時におけるエンジンコージェネレーションシステム１１の動作を以下に説明する。
【０１７９】
リモコン７にて貯湯モードが設定された場合には、リモコン７にて最大貯湯湯量と最小貯湯湯量の設定が可能になる。
【０１８０】
例えば、貯湯ユニットに鉛直方向に対して４等分した上から、満タン、３／４、１／２、１／４、０と貯湯湯量設定可能な場合には、リモコン７にて、起動貯湯湯量１／２、停止貯湯湯量満タンと設定すると、貯湯湯量が１／２まで湯量が減ったらシステムが起動し、貯湯湯量満タンになったらシステムが停止する。
【０１８１】
図１０は実施の形態３によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【０１８２】
なお、実施の形態２における図９と同じ操作を行う構成要素については、同一の番号を付与している。
【０１８３】
まず、制御装置６の運転計画器６ｃは、記憶器６ａに記憶された、リモコン７で設定された起動貯湯湯量と停止貯湯湯量と電力負荷の予測需要と熱負荷の予測需要とからエンジンコージェネレーションシステム１１の起動時刻と停止時刻とを予測する。
【０１８４】
次に、最大運転時間設定器６ｄは、所定期間（例えば一日）の中のエンジンコージェネレーションシステム１１の最大運転時間Ｍｈを設定した後（ステップＳ４１）、運転計画器６ｃは、ステップ５０で予測した起動時刻から停止時刻までの時間と最大運転時間Ｍｈ比較する（ステップＳ５２）。
【０１８５】
ここで、起動時刻から停止時刻までの時間が最大運転時間より短い、また同じ場合には、貯湯湯量から予測した起動時刻および停止時刻でエンジンコージェネレーションシステムを運転する（ステップＳ５３）。
【０１８６】
逆に起動時刻から停止時刻までの時間が最大運転時間より長い場合に、上記貯湯モードとして当初予測された起動時刻から停止時刻までの期間において、運転時間がＭｈ以下になる起動時刻及び停止時刻の複数の組み合わせのうちの一つの組み合わせを、仮の起動時刻および停止時刻を設定する（ステップＳ４４）。
【０１８７】
続くステップＳ４５からステップＳ４９までの動作は実施の形態２と同様であるためここでの説明は省略する。
【０１８８】
以上のように実施の形態３のエンジンコージェネレーションシステムによれば、利用者が貯湯湯量によるシステムの起動および停止を行うように設定した場合でも、システムの運転時間が所定の最大運転時間（実施の形態３の例では１０時間）を超えるような場合には、運転計画器６ｃは、貯湯モードとして当初予測された起動時刻から停止時刻までの期間において、本期間の中で、運転時間が最大運転時間以下であるとともに、所定期間（たとえば１日）の消費エネルギー削減量が最大となる起動時刻及び停止時刻の組み合わせを再設定することで、利用者の起動停止要望を満たしながら、運転時間の抑制と消費エネルギー削減量との両立を行うことが可能となる。
【０１８９】
なお本実施の形態において最大運転時間は１０時間で説明したが、消費エネルギー削減量を演算する所定期間を１日で説明したが、エンジンコージェネレーションシステムを設置する対象の電力負荷、熱負荷によって、最適な最大運転時間や消費エネルギー削減量を演算する期間は異なることもあり、本実施の形態と異なる最大運転時間や消費エネルギー削減量を演算する期間を設定した場合でも、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０１９０】
またエネルギー供給システムの例として、エンジンコージェネレーションシステムで説明したが、燃料電池を用いた燃料電池コージェネレーションシステムやタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０１９１】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態によるコージェネレーション（熱電併給）システムは実施の形態１と同様、図１に示す燃料電池コージェネレーションシステム１の構成からなり、実施の形態１と同様の動作を行う構成要素については説明を省略する。
【０１９２】
図１１は、本実施の形態によるコージェネレーションシステムの動作例を示したフローチャートである。
【０１９３】
まず、制御装置６の運転計画器６ｃは、記憶器６ａに記憶された、所定期間（例えば一日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得する（ステップＳ６１）。
【０１９４】
次に、最大運転時間設定器６ｃは、所定期間（例えば一日）の中の燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを設定した後（ステップＳ６２）、運転計画器６ｃは、燃料電池コージェネレーションシステム１の多数の起動時刻および停止時刻の組み合わせから最大運転時間がＭｈ以下になる組み合わせのうちの一つを、仮の起動時刻および停止時刻を設定する（ステップＳ６３）。
【０１９５】
続いて、運転計画器６ｃは、ステップＳ６３で仮設定された燃料電池コージェネレーションシステム１の起動時刻および停止時刻、並びに記憶器６ａより取得した所定期間（例えば、１日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要に基づいて、この仮設定された起動時刻および停止時刻の間にコージェネレーションシステムを運転すると想定した場合の運転期間中に燃料電池コージェネレーションシステム１により発電される発電量および貯湯ユニット１ｂに供給される熱量（貯湯ユニット供給湯量）の総計を演算するとともに、この演算に際して予測した貯湯ユニット供給湯量の時間推移を記憶器６ａに記憶する。そして、記憶器６ａより取得した熱負荷予測需要およびこの貯湯ユニット供給湯量の時間推移の予測データに基づいて、貯湯タンクに湯がある限りは熱負荷予測需要を賄うよう熱負荷に対して給湯するという前提で、燃料電池コージェネレーションシステム１に貯えられる貯湯ユニット１ｂの湯量（貯湯ユニット湯量）の時間推移を予測し、この予測データを仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせと対応付けて記憶器６ａに記憶する。そして、運転計画器６ｃは、運転期間中における上記発電量および貯湯ユニット供給湯量の総量の生成に必要な、燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー（Ｂ）を演算する（ステップＳ６４）。
【０１９６】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ６３で運転計画器６ｃにより予測された仮設定された運転期間中（起動時刻と停止時刻の間）の燃料電池コージェネレーションシステム１の発電量および貯湯ユニット供給湯量を用いて消費エネルギー（Ａ）を演算する（ステップＳ６５）。
【０１９７】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ６５の消費エネルギー（Ａ）からステップＳ６３の消費エネルギー（Ｂ）を差し引いた値（Ａ−Ｂ）を演算し、これを燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー削減量と見做して、この数値（Ａ−Ｂ）をステップＳ６３で仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせに対応付けて記憶器６ａに記憶する（ステップＳ６６）。
【０１９８】
ここで運転計画器６ｃは、運転時間がＭｈ以下での全ての起動時刻および停止時刻の組み合わせについて、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算を終えたか否かを判定して（ステップＳ６７）、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていなければ（ステップＳ６７において「Ｎｏ」）、ステップＳ６３、ステップＳ６４、ステップＳ６５およびステップＳ６６の処理を繰り返し、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていれば（ステップＳ６７において「Ｙｅｓ」）、次の判定ステップに進む。
【０１９９】
さらに、運転計画器６ｃは、ステップＳ６６において、記憶器６ａに記憶された複数の起動時刻および停止時刻の組み合わせの中から、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動時刻および停止時刻の組み合わせを記憶器６ａから読み出して取得し、取得した起動時刻および停止時刻の組み合わせを燃料電池コージェネレーションシステム１として設定した上で燃料電池コージェネレーションシステム１を運転する（ステップＳ６８）。
【０２００】
以上のように本実施の形態によれば、図１１のフローチャートにおけるステップＳ６３において、燃料電池コージェネレーションシステムの仮の運転時刻および停止時刻の組み合わせを選定する際に、運転時間がＭｈ以下になる条件下で運転時刻および停止時刻の組み合わせを選定することで、実施の形態１の燃料電池コージェネレーションシステムに比べると、ステップＳ６４からＳ６６までの演算繰り返し回数が少なくて済むメリットがあり、記憶器６ａの容量も比較的少なくても運転時間の抑制と消費エネルギー削減量との両立を行うことが可能となる。
【０２０１】
また、上記方法により決定された本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムの運転計画と従来の燃料電池コージェネレーションシステムにおける運転計画の相違は、実施の形態１の燃料電池コージェネレーションシステムで例示した図３及び図４と同様である。
【０２０２】
以上から分かるように本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムでは、システムの最大運転時間を設定することで、最大運転時間内の条件下で、運転計画器６ｃにてシステムの起動時刻、停止時刻を設定した上で、燃料電池コージェネレーションシステムの運転を行う事により、運転単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量を最大とする燃料電池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。
【０２０３】
なお本実施の形態において最大運転時間は１３時間で説明したが、燃料電池コージェネレーションシステムを設置する対象の電力負荷、熱負荷によって、最適な最大運転時間は異なることもあり、本実施の形態と異なる最大運転時間を設定した場合でも、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０２０４】
またエネルギー供給システムの例として、燃料電池コージェネレーションシステムで説明したが、エンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムやガスでタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０２０５】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態における燃料電池システムは実施の形態１と同様の構成要素であり図１および図８を用いて説明し、その説明を省略する。
【０２０６】
次に、図１２を用いて本実施の形態におけるコージェネレーションシステムの動作例を説明する。
【０２０７】
まず、制御装置６の運転計画器６ｃは、記憶器６ａに記憶された、所定期間（例えば一日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要を取得する（ステップＳ４０１）。
【０２０８】
この電力負荷予測需要および熱負荷予測需要は、燃料電池コージェネレーションシステム１が設置された家庭への据え置き時に記憶器６ａに予め記憶された代表的な電力および熱負荷の熱消費履歴に基づく予測需要であっても良く、各家庭の生活サイクルに適合するよう、燃料電池コージェネレーションシステム１の運転経過に伴い需要予測器６ｂにより改変された電力負荷および熱負荷の熱消費履歴に基づく予測需要であっても良い。
【０２０９】
次に、最大運転時間設定器６ｃは、所定期間（例えば一日）の中の燃料電池コージェネレーションシステム１の最大運転時間Ｍｈを設定した後（ステップＳ４０２）、運転計画器６ｃは、燃料電池コージェネレーションシステム１の多数の起動時刻および停止時刻の組み合わせのうちの一つを、仮の起動時刻および停止時刻を設定する（ステップＳ４０３）。
【０２１０】
続いて、運転計画器６ｃは、ステップＳ４０３で仮設定された燃料電池コージェネレーションシステム１の起動時刻および停止時刻、並びに記憶器６ａより取得した所定期間（例えば、１日）の電力負荷予測需要および熱負荷予測需要に基づいて、この仮設定された起動時刻および停止時刻の間にコージェネレーションシステムを運転すると想定した場合の運転期間中に燃料電池コージェネレーションシステム１により発電される発電量および貯湯ユニット１ｂに供給される熱量（この熱に相当する湯量；以下、「貯湯ユニット供給湯量」という）の総計を演算するとともに、この演算に際して予測した貯湯ユニット供給湯量の時間推移を記憶器６ａに記憶する。そして、記憶器６ａより取得した熱負荷予測需要およびこの貯湯ユニット供給湯量の時間推移の予測データに基づいて、貯湯タンクに湯がある限りは熱負荷予測需要を賄うよう熱負荷に対して給湯するという前提で、燃料電池コージェネレーションシステム１に貯えられる貯湯ユニット１ｂの湯量（以下、「貯湯ユニット湯量」という）の時間推移を予測し、この予測データを仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせと対応付けて記憶器６ａに記憶する。そして、運転計画器６ｃは、運転期間中における上記発電量および貯湯ユニット供給湯量の総量の生成に必要な、燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー（Ｂ）を演算する（ステップＳ４０４）。
【０２１１】
この消費エネルギー（Ｂ）は、燃料電池コージェネレーションシステム１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減の目安となるものであり、上記発電量および貯湯ユニット供給湯量を生成した際の燃料電池コージェネレーションシステム１の稼働に必要な原材料エネルギー（燃料電池コージェネレーションシステム１の稼働により消費される原料ガスや燃料電池コージェネレーションシステム１を稼働電力等のトータルエネルギー）を指す。
【０２１２】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ４０３で運転計画器６ｃにより予測された仮設定された運転期間中（起動時刻と停止時刻の間）の燃料電池コージェネレーションシステム１の発電量および貯湯ユニット供給湯量を用いて消費エネルギー（Ａ）を演算する（ステップＳ４０５）。
【０２１３】
この消費エネルギー（Ａ）は、燃料電池コージェネレーションシステム１を家庭に導入するに際して、当該家庭における消費エネルギー削減量の基準になるものであり、運転計画器６ｃに予測される燃料電池コージェネレーションシステム１の発電量および貯湯ユニット供給湯量の全てを、燃料電池コージェネレーションシステム１ではなく電力会社乃至ガス会社の既存インフラから供給された電力およびガスで賄ったと仮定した場合のトータルエネルギーを指す。
【０２１４】
次に、運転計画器６ｃは、ステップＳ４０５の消費エネルギー（Ａ）からステップＳ４０３の消費エネルギー（Ｂ）を差し引いた値（Ａ−Ｂ）を演算し、これを燃料電池コージェネレーションシステム１の消費エネルギー削減量と見做して、この数値（Ａ−Ｂ）をステップＳ４０３で仮設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせに対応付けて記憶器６ａに記憶する（ステップＳ４０６）。
【０２１５】
ここで運転計画器６ｃは、全ての起動時刻および停止時刻の組み合わせについて、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算を終えたか否かを判定して（ステップＳ４０７）、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていなければ（ステップＳ４０７において「Ｎｏ」）、ステップＳ４０３、ステップＳ４０４、ステップＳ４０５およびステップＳ４０６の処理を繰り返し、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）の演算全てを終えていれば（ステップＳ４０７において「Ｙｅｓ」）、次の判定ステップに進む。
【０２１６】
さらに、運転計画器６ｃは、ステップＳ４０６において、記憶器６ａに記憶された複数の起動時刻および停止時刻の組み合わせの中から、消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動時刻および停止時刻の組み合わせを記憶器６ａから読み出して設定する（ステップＳ４０８）。
【０２１７】
次に、運転計画器６ｃは、予め定められた条件によりステップＳ４０２で設定された最大運転時間ＭｈをステップＳ４０８で設定された起動時刻および停止時刻の組み合わせに適用するか否かを判断する（ステップＳ４８８）。条件を満たさなかった場合（ステップＳ４８８において「Ｎｏ」）、次の判定ステップに進む。
【０２１８】
運転計画器６ｃは、ステップＳ４０８で設定された燃料電池コージェネレーションシステム１の起動・停止時刻の中で、燃料電池コージェネシステムの運転時間をＭｈに制限したときに運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量（Ａ−Ｂ）が最大となる起動・停止時刻を再設定した上で燃料電池コージェネレーションシステム１を運転する（ステップＳ４０９）。
【０２１９】
また、ステップＳ４８８において条件を満たした場合（ステップＳ４８８にて「Ｙｅｓ」）、ステップＳ４０８で設定された起動・停止時刻で燃料電池コージェネレーションシステム１を運転する（ステップＳ４９９）。
【０２２０】
前述のように、最大運転時間Ｍｈは、電力負荷や熱負荷の状況によって設定することが望ましく、電力負荷が大幅に増加し且つ熱負荷が大きい冬場等は、最大運転時間の設定は消費エネルギー削減を効率的に生じさせる運転時間が限られることとなり、起動停止に必要となったエネルギー損失の単位運転時間あたりに占める割合が大きくなるため、単位運転時間あたりの消費エネルギー削減量を最大化させるには望ましくなく、上記条件の場合には最大運転時間を比較的長くすることで単位時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。そのため、最大運転時間が、ステップＳ１における所定期間以上になる場合、最大運転時間による制限は必要がなくなるため、ステップＳ４８８にて最大運転時間Ｍｈの制限の要否を判断する。
【０２２１】
電力負荷の大小、熱負荷の大小に大きくかかわる因子として、カレンダー等の暦情報や暦をまとめた季節情報などの環境条件に基づいて、最大運転時間による制限の要否を設定することが望ましい（例えば、１２月、１月、２月の３ヶ月間は最大運転時間による制限を実施しないなど）。図示は行っていないが、カレンダー等の暦、季節情報を管理するリアルタイムカウンターは制御装置６の内部にあり、その情報に基づきステップＳ４８８にて制限の有無を判断する。さらに上述のリアルタイムカウンターは図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２２２】
また、電力負荷の大小、熱負荷の大小に大きくかかわる因子として、外気温度や市水温度などを環境条件として用いることも有効である。図示は行っていないが、外気温度や市水温度を管理可能な構成の温度センサーは制御装置６の内部にあり、その情報に基づきステップＳ４８８にて制限の要否を判断する（例えば、外気温度が１０℃以下の場合には、最大運転時間による制限を実施しないなど）。さらに上述の温度センサーは図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２２３】
また、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小に大きくかかわる環境条件（たとえば季節情報、暦情報、外気温度情報、市水温度や家族構成情報、来客情報等のエネルギー消費情報）を使用者が入力することが可能な手段を有して、使用者が任意に入力することも有効である。図示は行っていないが、環境条件入力器は制御装置６の内部にあり、その情報に基づき制御装置６で発電指令を行う。さらに環境条件入力器は、図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２２４】
以上、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、夏場などシステムの最大運転時間を設定し、運転時間を抑えながら消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となると同時に、冬場など最大運転時間の制限をなくし、運転時間を抑えないことで消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となる。
【０２２５】
なお本実施の形態において、ステップＳ２において最大運転時間Ｍｈを設定し、ステップＳ４８８において最大運転時間Ｍｈによる制限の要否を判断する構成で説明したが、ステップＳ２において最大運転時間Ｍｈを設定する時点で制限の要否を判断するような構成とした場合でも同様の効果が得られ、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０２２６】
またエネルギー供給システムの例として、燃料電池コージェネレーションシステムで説明したが、エンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムやガスでタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０２２７】
〔変形例４〕
本実施の形態では、図１２に示すフローチャートのステップＳ４８８において、季節情報、暦情報、外気温度や市水温度情報などの環境条件により最大運転時間Ｍｈによる制限の要否を判断する燃料電池コージェネレーションシステム１の運転計画例を述べた。
【０２２８】
しかし、環境条件だけでなく、燃料電池コージェネレーションシステム１の状態に基づいて制限の有無を判断しても良い。図１２に示すフローチャートのステップＳ４８８の予め定められた条件が異なるだけであるので、その他のステップについては同じであり、説明は省略する。
【０２２９】
前述のように、最大運転時間Ｍｈは、燃料電池コージェネレーションシステム１の状態によって設定することが望ましく、システムの性能劣化が発生する以前のシステム運転効率が高い時には、最大運転時間の設定は消費エネルギー削減を効率的に生じさせる運転時間が限られることとなり、起動停止に必要となったエネルギー損失の単位運転時間あたりに占める割合が大きくなるため、単位運転時間あたりの消費エネルギー削減量を最大化させるには望ましくなく、上記条件の場合には最大運転時間を比較的長くすることで単位時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。そのため、最大運転時間が、ステップＳ１における所定期間以上になる場合、最大運転時間による制限は必要がなくなるため、ステップＳ４８８にて最大運転時間Ｍｈの制限の要否を判断する。
【０２３０】
システムの運転効率に大きくかかわる因子として、総通電時間や総発電時間などの設置後の電源投入からのシステム動作履歴情報に基づいて、最大運転時間による制限の要否を判断することが望ましい（例えば、総発電時間２万時間未満では最大運転時間による制限を実施しないなど）。図示は行っていないが、総通電時間や総発電時間などシステム動作履歴情報を管理するリアルタイムカウンターは制御装置６の内部にあり、その情報に基づきステップＳ４８８にて制限の要否を判断する。さらに上述のリアルタイムカウンターは図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２３１】
また、システムの運転効率に大きくかかわる因子として、工場生産時点からの生涯年月に基づいて、最大運転時間による制限の要否を判断することが望ましい（例えば、工場生産時点から５年未満では最大運転時間による制限を実施しないなど）。図示は行っていないが、システムの生涯年月を管理するリアルタイムカウンターは制御装置６の内部にあり、その情報に基づきステップＳ４８８にて制限の要否を判断する。さらに上述のリアルタイムカウンターは図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２３２】
また、システムの運転効率を直接監視し、システムの運転効率に基づいて最大運転時間による制限の要否を判断することが望ましい（例えば、運転効率が初期効率から３０％低下するまで最大運転時間による制限を実施しないなど）。図示は行っていないが、システムの運転効率を管理するリアルタイムカウンターは制御装置６の内部にあり、その情報に基づきステップＳ４８８にて制限の要否を判断する。さらに上述のリアルタイムカウンターは図８におけるリモコン７のように燃料電池１ａ内や貯湯ユニット１ｂ内や別体の機器として独立して構成してもよく、その際は制御装置６と通信等の手段を介して情報を伝達する。
【０２３３】
以上、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、システムの運転効率が低下する寿命後期には最大運転時間を設定し、運転時間を抑えながら消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となると同時に、システムの運転効率が低下していない寿命初期には最大運転時間の制限をなくし、運転時間を抑えないことで消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となる。
【０２３４】
さらに、工場生産時からの生涯年月において最大運転時間による制限の要否を判断することで、生産後の在庫状態における運転効率劣化も考慮し、より消費エネルギー削減量を大きく維持することが可能となる。
【０２３５】
なお本実施の形態において、ステップＳ２において最大運転時間Ｍｈを設定し、ステップＳ４８８において最大運転時間Ｍｈによる制限の要否を判断する構成で説明したが、ステップＳ２において最大運転時間Ｍｈを設定する時点で制限の要否を判断するような構成とした場合でも同様の効果が得られ、本発明を超えるものではないことは明白である。
【０２３６】
またエネルギー供給システムの例として、燃料電池コージェネレーションシステムで説明したが、エンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムやガスでタービンを回して発電を行うタービン型発電システムでも同様な効果が得られることは明らかである。
【０２３７】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態における燃料電池システムは実施の形態１、２、３、４と同様の構成要素に適用を行った。代表例を実施の形態１に対して適用した例を図１および図８を用いて説明し、その説明を省略する。
【０２３８】
前記実施の形態１において、期間設定器６ｅにより設定される所定期間は、使用する電力負荷需要や熱負荷需要によって設定することが望ましい。
【０２３９】
例えば、電力負荷需要が大幅に増加はするが熱負荷需要が大きくない夏場等は、所定期間を１日にすると、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ってしまうことが発生する。そのため貯湯ユニットの蓄熱限界に達し、燃料電池発電装置は発電を停止し、蓄熱された熱負荷が蓄熱限界を下回った段階で、再度起動を行うこととなる。このときの起動に要するエネルギー損失を考慮すると夏場のときは、期間設定器６ｅにより、所定期間を複数日（例えば、２日間）で設定し、この所定期間において発生する熱負荷需要に対して消費エネルギー削減量を大きくするよう運転計画することが可能となる。
【０２４０】
さらに、電力負荷需要が大幅に増加し且つ熱負荷需要が大きい冬場等は、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ることがなく、連続で運転を行っていても貯湯ユニットの蓄熱限界に達しないため連続の運転が可能となる。このため所定期間を１日に限定した場合、必要のない起動停止を行うことになり、その際に必要となる起動停止に要するエネルギー損失を考慮すると冬場等の場合は、期間設定器６ｅにより所定期間を複数日（たとえば５日間）で設定し、この所定期間において発生する熱負荷需要を融通しあいながら使用するほうが消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０２４１】
また、上記条件にない春や秋等の中間期等の、電力負荷需要、熱負荷需要が燃料電池発電装置の電力／熱出力比率に似通っている場合は、所定期間を複数日等長くすると電力負荷需要が低い時間が長くなり、その結果機器効率の低い低出力の運転時間が大きくなる。そのため運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量が、電力負荷需要が小さい時間の運転をやめたときに比べ小さくなる。そのため所定期間を１日等の短い期間に設定することで電力負荷需要が小さい期間の運転を運転計画の中から除外することが可能となり、その結果、燃料電池システムの運転出力を大きくすることが可能となり、運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０２４２】
そのため、電力負荷需要の大小、熱負荷需要の大小に応じて期間設定器６ｅにより上記所定期間を変化させることが消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であることがわかる。
【０２４３】
そこで、電力負荷需要の大小や熱負荷需要の大小にかかわる因子として、カレンダー等の暦情報や暦をまとめた季節情報等を環境条件として、期間設定器６ｅにより、それに対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本実施の形態では、期間設定器６ｅにより7月〜9月の所定期間を２日と設定し、１０月〜１１月および４月〜６月の所定期間を１日と設定し１１月〜３月の所定期間を７日とおいた設定とした。所定期間を一律の１日とした場合と比較し、夏場では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、冬場では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。尚、本実施の形態では７月〜９月の所定期間を２日と設定し、１０月〜１１月および４月〜６月の所定期間を１日と設定し１１月〜３月の所定期間を７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、カレンダー等の暦、季節情報を管理するリアルタイムカウンターを制御装置６内に持ち、期間設定器６ｅにてその情報に基づき所定期間を随時変更し、運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２４４】
尚、上述のリアルタイムカウンターは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２４５】
［変形例５］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、外気温度を環境条件として、期間設定器６ｅによりそれに対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本変形例では外気温の一日平均が２１℃以上の場合、期間設定器６ｅにより所定期間を２日と設定し、外気温の一日平均が１２℃超え〜２１℃未満の場合、所定期間を１日と設定し外気温の一日平均が１２℃以下の場合、所定期間を７日とおいた設定とした。所定期間を一律の１日とした場合と比較し、外気温の一日平均が２１℃以上の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、外気温の一日平均が１２℃以下の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。
【０２４６】
尚、本変形例では外気温の一日平均が２１℃以上の場合の所定期間を２日と設定し、外気温の一日平均が１２℃超え〜２１℃未満の場合の所定期間を１日と設定し外気温の一日平均が１２℃以下の場合の所定期間を７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、外気温度を管理可能な構成の温度センサーは制御装置６内にあり、期間設定器６ｅにてその情報に基づき所定期間を随時変更し、運転計画器６ｃにより運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２４７】
尚、上述の温度センサーは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２４８】
［変形例６］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、市水温度を環境条件として、期間設定器６によりそれに対応した所定期間を随時設定する構成をとった。
【０２４９】
本変形例では、市水温度の一日平均が２０℃以上の場合、期間設定器６ｅにより所定期間を２日と設定し、市水温度の一日平均が１５℃超え〜２０℃未満の場合、所定期間を１日と設定し市水温度の一日平均が１５℃以下の場合、所定期間を７日とおいた設定とした。所定期間を一律の１日とした場合と比較し、市水温度の一日平均が２０℃以上の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、市水温度の一日平均が１５℃以下の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。尚、本変形例では市水温度の一日平均が２０℃以上の場合の所定期間を２日と設定し、市水温度の一日平均が１５℃超え〜２０℃未満の場合の所定期間を１日と設定し市水温度の一日平均が１５℃以下の場合の所定期間を７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、市水温度を管理可能な構成の市水温度センサーは制御装置６内にあり、期間設定器６ｅにてその情報に基づき所定期間を随時変更し、運転計画器６ｃにより運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２５０】
尚、上述の市水温度センサーは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２５１】
［変形例７］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、その値を直接左右するエネルギー供給を行う対象のエネルギー消費量（消費エネルギーＡ）を環境条件として、期間設定器６ｅによりそれに対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本変形例では、期間設定器６ｅが、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合、所定期間を２日と設定し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈ以下あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ超え〜２１．３ｋｗｈ未満の場合、所定期間を１日と設定し１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合、所定期間を７日とおいた設定とした。所定期間を一律の１日とした場合と比較し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。
【０２５２】
尚、本変形例では１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合、所定期間を２日と設定し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈ以下あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ超え〜２１．３ｋｗｈ未満の場合の所定期間を１日と設定し１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合の所定期間を７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、予測部６ｂおよび記憶部６ａの電力負荷予測需要と熱負荷予測需要から算出される消費エネルギーＡの情報に基づき所定期間を随時変更し、運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２５３】
［変形例８］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる条件、たとえば季節情報、暦情報、外気温度情報、市水温度や家族構成情報、来客情報等のエネルギー消費情報等を環境条件として、使用者が入力することが可能な手段を有して、使用者が任意に入力することを可能な構成とし、期間設定器６によりそれに対応した所定期間を随時設定する構成をとった。図示は行っていないが、環境条件入力手段（たとえばリモコン等の操作基板）は制御装置６内にあり、運転計画器６ｃにてその情報に基づき所定期間を随時変更し、運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２５４】
尚、上述の環境条件入力手段は制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２５５】
尚、ここにおける実施の形態６の説明は前述の実施の形態１に対して行ったが、同様の効果は前述の実施の形態２，３、４に対して適用しても得られることは自明である。
【０２５６】
また、上記所定期間や負荷予測需要が現在どのレベルに設定されているか、その状態を環境条件入力手段や機器本体およびその他の信号を介した表示機に表示することで、現在の機器運転状態の把握が可能となり、使用者が機器の運転不具合と間違うことがなくなると共に、その状況に則した生活を心がけることになり、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要と実際に使用される電力、熱の負荷に誤差が少なくなり、結果として正確な予測負荷需要に対する運転計画となるため消費エネルギー削減量をより多くする効果が現れた。
【０２５７】
（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態における燃料電池システムは実施の形態１、２、３、４と同様の構成要素に適用を行った。代表例を実施の形態１に対して適用した例を図１および図８を用いて説明し、その説明を省略する。
【０２５８】
前記実施の形態１に対して、前述の最大運転時間Ｍｈは、使用する電力負荷や熱負荷によって設定することが望ましい。
【０２５９】
つまり、従来の燃料電池発電装置の動作判定では、少しでも消費エネルギー削減量が生じる場合には運転を行う動作判定を指令する。燃料電池発電システムは前述のように高い出力で運転させるほうが機器効率を高めた運転を行わせることが可能であり、従来の動作判定に基づいた運転では機器効率の比較的低い出力で運転を計画される場合があり、この場合、所定期間内で生じた消費エネルギー削減量の運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量は低い値となることがある。このため最大運転時間Ｍｈを負荷状況に応じて設定することで、燃料電池発電システムを低い出力での運転を含んだ運転計画から高い出力の運転が多い運転計画に変更することが可能となり、結果として機器の耐久性からくる生涯運転可能時間で生じる消費エネルギー削減量が最大化することが可能となる。
【０２６０】
そこで、所定期間内で運転合計時間が前述の最大運転時間Ｍｈを越えない範囲で運転計画（運転開始時刻と運転停止時刻の組み合わせ）を様々に設定し、その間に予測されるそれぞれの消費エネルギー削減量を算出し、所定期間内で得られる消費エネルギー削減量の合計を所定期間内の運転合計時間で割った、所定期間内の単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量が最大になるような運転計画を設定し、それを燃料電池発電システムに出力することで、その機器が生涯生じさせる消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となった。
【０２６１】
最大運転時間Ｍｈは、電力負荷需要状況や熱負荷需要状況によってそれに見合った長さに設定することで消費エネルギー削減量が大きくなる。
【０２６２】
たとえば、電力負荷需要が大幅に増加はするが熱負荷需要が大きくない夏場等は、Ｍｈを所定期間内の最大運転時間にすると、電力需要分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ってしまうことが発生する。そのため貯湯ユニットの蓄熱限界に達し、燃料電池発電装置は発電を停止し、蓄熱された熱負荷が蓄熱限界を下回った段階で、再度起動を行うこととなり、機器出力の大きい領域を優先的に運転させることが困難になる。
【０２６３】
さらに夏場における電力負荷は時間帯による負荷の変動が大きく（昼間と夜間の差等）平均的に電力負荷が大きくないことも機器を出力の高い領域で運転させることが難しい。このときの起動に要するエネルギー損失や小出力領域をできるだけ回避するためには、できるだけ短期間のＭｈの制約を行うことで、所定期間内の熱負荷需要予測値を満たすよう出力の大きい使用電力予測値の領域を選択的に運転させるように運転動作判定を行い、単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。
【０２６４】
さらに、電力負荷需要が大幅に増加し且つ熱負荷需要が大きい冬場等は、Ｍｈを１日等にすると、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ることがなく、連続で運転を行っていても貯湯ユニットの蓄熱限界に達しない。さらに電力負荷需要も大きく出力も大きいため運転において機器効率も高い領域で運転することが可能となる。このためＭｈを所定期間よりも大幅に短く設定した場合、消費エネルギー削減量を効率的に生じさせる運転時間が限られることとなり、起動停止に必要となったエネルギー損失の単位運転時間あたりに占める割合が大きくなってしまい、単位運転時間あたりの消費エネルギー削減量を最大化させるには望ましくなく、上記条件の場合にはＭｈは比較的長くすることで単位時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。
【０２６５】
また、上記条件にない春や秋等の中間期等の、電力負荷需要、熱負荷需要が燃料電池発電装置の電力／熱出力比率に似通っている場合は、Ｍｈを長くすると電力負荷需要が低い時間が長くなり、その結果機器効率の低い低出力の運転時間が大きくなる。そのため単位時間当たりの消費エネルギー削減量が、電力負荷需要が低い時間の運転をやめたときに比べ低くなる。そのためＭｈは上述の夏や冬等に比べその中間的な期間に設定することが望ましい。
【０２６６】
そのため、最大運転時間Ｍｈは、所定期間同様、最大運転時間設定器６ｄにより電力負荷需要状況や熱負荷需要状況によって設定することが望ましい。
【０２６７】
そこで、電力負荷需要の大小や熱負荷需要の大小にかかわる因子として、カレンダー等の暦情報や暦をまとめた季節情報等を環境条件として、それに対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本実施の形態では7月〜9月のＭｈを２日と設定し、１０月〜１１月および４月〜６月のＭｈを１日と設定し１１月〜３月のＭｈを７日とおいた設定とした。Ｍｈを一律の１日とした場合と比較し、夏場では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、冬場では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。尚、本実施の形態では７月〜９月のＭｈを２日と設定し、１０月〜１１月および４月〜６月のＭｈを１日と設定し１１月〜３月のＭｈを７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、カレンダー等の暦、季節情報を管理するリアルタイムカウンターを制御装置６内に持ち、運転計画器６ｃにてその情報に基づきＭｈを随時変更し、運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２６８】
尚、上述のリアルタイムカウンターは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２６９】
［変形例９］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、外気温度を環境条件として、それに対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本変形例では外気温の一日平均が２１℃以上の場合のＭｈを２日と設定し、外気温の一日平均が１２℃超え〜２１℃未満の場合のＭｈを１日と設定し外気温の一日平均が１２℃以下の場合のＭｈを７日とおいた設定とした。Ｍｈを一律の１日とした場合と比較し、外気温の一日平均が２１℃以上の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、外気温の一日平均が１２℃以下の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。尚、本変形例では外気温の一日平均が２１℃以上の場合のＭｈを２日と設定し、外気温の一日平均が１２℃超え〜２１℃未満の場合のＭｈを１日と設定し外気温の一日平均が１２℃以下の場合のＭｈを７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、外気温度を管理可能な構成の温度センサーは制御装置６内にあり、運転計画器６ｃにてその情報に基づきＭｈを随時変更し、運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２７０】
尚、上述の温度センサーは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２７１】
［変形例１０］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、市水温度を環境条件として、それに対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本変形例では市水温度の一日平均が２０℃以上の場合のＭｈを２日と設定し、市水温度の一日平均が１５℃超え〜２０℃未満の場合のＭｈを１日と設定し市水温度の一日平均が１５℃以下の場合のＭｈを７日とおいた設定とした。Ｍｈを一律の１日とした場合と比較し、市水温度の一日平均が２０℃以上の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、市水温度の一日平均が１５℃以下の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。尚、本変形例では市水温度の一日平均が２０℃以上の場合のＭｈを２日と設定し、市水温度の一日平均が１５℃超え〜２０℃未満の場合のＭｈを１日と設定し市水温度の一日平均が１５℃以下の場合のＭｈを７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。図示は行っていないが、市水温度を管理可能な構成の市水温度センサーは制御装置６内にあり、運転計画器６ｃにてその情報に基づきＭｈを随時変更し、運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２７２】
尚、上述の市水温度センサーは制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２７３】
［変形例１１］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる因子として、その値を直接左右するエネルギー供給を行う対象のエネルギー消費量（消費エネルギーＡ）を環境条件として、それに対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本変形例では１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合、所定期間を２日と設定し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈ以下あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ超え〜２１．３ｋｗｈ未満の場合、所定期間を１日と設定し１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合、所定期間を７日とおいた設定とした。所定期間を一律の１日とした場合と比較し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合の期間では熱あまりによる起動停止が増大し、消費エネルギー削減量は減少し、１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合の期間では起動停止によるエネルギー損失分の消費エネルギー削減量が減少した結果となった。
【０２７４】
尚、本変形例では、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈを超え〜１７．２ｋｗｈ未満あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ未満の場合、所定期間を２日と設定し、１日あたりの電力負荷予測需要が１０．７ｋｗｈ以下あるいは熱負荷予測需要が１０．６ｋｗｈ超え〜２１．３ｋｗｈ未満の場合の所定期間を１日と設定し１日あたりの電力負荷予測需要が１７．２ｋｗｈ以上あるいは熱負荷予測需要が２１．３ｋｗｈ以上の場合の所定期間を７日とおいた設定を行ったが、機器の使用環境によって（地域や家族構成や機器の出力）によってこの値は異なるため、最適な設定が存在し、状況に応じて設定は異なる。予測部６ｂおよび記憶部６ａの電力負荷予測需要と熱負荷予測需要から算出される消費エネルギーＡの情報に基づきＭｈを随時変更し、運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２７５】
［変形例１２］
さらに、使用負荷電力の大小、熱負荷需要の大小にかかわる条件、たとえば季節情報、暦情報、外気温度情報、市水温度や家族構成情報、来客情報等のエネルギー消費情報等を環境条件として、使用者が入力することが可能な手段を有して、使用者が任意に入力することを可能な構成とし、それに対応したＭｈを随時設定する構成をとった。図示は行っていないが、環境条件入力手段（たとえばリモコン等の操作基板）は制御装置６内にあり、運転計画器６ｃにてその情報に基づきＭｈを随時変更し、運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２７６】
尚、上述の環境条件入力手段は制御装置６に構成しなくても、その情報を運転計画器６ｃに反映できればよく、情報伝達が可能であればどこに構成しても問題はない。
【０２７７】
尚、ここにおける実施の形態７の説明は前述の実施の形態１に対して行ったが、同様の効果は前述の実施の形態２，３、４に対して適用しても得られることは自明である。
【０２７８】
また、上記Ｍｈや負荷予測需要が現在どのレベルに設定されているか、その状態を環境条件入力手段や機器本体およびその他の信号を介した表示機に表示することで、現在の機器運転状態の把握が可能となり、使用者が機器の運転不具合と間違うことがなくなると共に、その状況に則した生活を心がけることになり、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要と実際に使用される電力、熱の負荷に誤差が少なくなり、結果として正確な予測負荷需要に対する運転計画となるため消費エネルギー削減量をより多くする効果が現れた。
【０２７９】
（実施の形態８）
本発明の第８の実施の形態における燃料電池システムは実施の形態１、２、３、４と同様の構成要素に適用を行った。代表例を実施の形態１に対して適用した例を図１および図８を用いて説明し、その説明を省略する。
【０２８０】
前記実施の形態１に対して、前述の所定期間は、期間設定器６ｅにより使用するエネルギー供給装置の運転状態によって設定することが望ましい。
【０２８１】
たとえば、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要に対して、消費エネルギー削減量を最大にする場合、前述の消費エネルギーＢを演算する必要がある。この演算には機器が持つ運転効率（発電効率と熱回収効率）が必要となる。燃料電池発電装置の場合、この発電効率と熱回収効率は、経時的に変化し、発電効率は低下し、逆に熱回収効率は増加する傾向を有する。これは燃料電池発電装置内にある水素エネルギーを電力エネルギーに変換する燃料電池（図示せず）の性能に起因するところが大きく、燃料電池の電力変換効率が経時的な内部セル（発電体）の導電率の上昇による電力の抵抗損失増大や触媒の劣化による反応速度低下による起電力低下による電力損失によって生じる。また、そのほかの代表的な経時的な損失増加要因として発電や熱回収に必要な流体（原料ガスや冷却水等）をシステム内に流すアクチュエーター類（図示はしないがポンプ等）の摩擦損失増加等による電力損失増加がある。さらに各アクチュエーターを制御する駆動回路部分の部品の劣化による経年劣化があり、電力損失として増加する。経時的に発電効率が低下した分、電力変換損失は熱損失に変換され、その一部は熱として回収され、熱回収効率は向上する傾向をしめす。
【０２８２】
このため、同じ電力負荷予測需要と熱負荷予測需要でも設定する所定期間の大小によって変化が生じる。
【０２８３】
すなわち、初期発電効率が高く、熱回収効率が低い状態の機器（初期状態機器）に対して発電効率が低く、熱回収効率が高い状態に変化した機器（経年状態機器）では、所定期間を１日等にすると、電力需要分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ってしまうことが発生する。そのため貯湯ユニットの蓄熱限界に達し、燃料電池発電装置は発電を停止し、蓄熱された熱負荷が蓄熱限界を下回った段階で、再度起動を行うこととなる。このときの起動に要するエネルギー損失を考慮すると経年状態機器の場合、期間設定器６ｄにより所定期間を複数日（たとえば２日間）とし、この複数日によって発生する熱負荷需要を用いて運転計画するほうが消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０２８４】
さらに、電力負荷需要が大幅に増加し且つ熱負荷需要が大きい冬場等は、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ることがなく、連続で運転を行っていても貯湯ユニットの蓄熱限界に達しないため連続の運転が可能となる。このため所定期間を１日に限定した場合、必要のない起動停止を行うことになり、その際に必要となる起動停止に要するエネルギー損失を考慮すると、冬場等の場合は経年状態機器でも期間設定器６ｅにより所定期間を初期状態機器と同等の複数日（たとえば５日間）として、この複数日で発生する熱負荷需要を融通しあいながら運転計画するほうが消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０２８５】
また、上記条件にない春や秋等の中間期等でも、電力負荷需要、熱負荷需要が燃料電池発電装置の電力／熱出力比率が初期状態機器と経年状態機器では異なるため、その時の機器状態とそのときの負荷状態に合わせた所定期間の設定をすることで電力負荷需要が小さい期間の運転を運転計画の中から除外することが可能となり、その結果、燃料電池システムの運転出力を大きくすることが可能となり、運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０２８６】
そのため、機器の運転効率に応じて前記所定期間を変化させることが消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であることがわかる。
【０２８７】
そこで、機器の運転効率にかかわる因子として、所定の負荷時（本実施の形態では５００Ｗに設定した）の燃料電池発電装置の消費エネルギー量（原料ガス流量）を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する消費エネルギー量計測部で計測しその値を記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にその原料ガス流量を初期値と比較し流量が増加している場合は、その値に対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２８８】
尚、上述の消費エネルギー計測部は本実施の形態では原料ガス流量を計測したが、たとえば圧力変化、原料ガス供給装置の消費電力量変化等所定出力における原料ガスの必要量を計測できればいいことは言うまでもない。
【０２８９】
［変形例１３］
さらに、機器の運転状態にかかわる因子として、機器停止時の消費エネルギーを用いることも有効であった。
【０２９０】
燃料電池発電装置では停止時も大気電力等のエネルギーを消費する。そのため消費エネルギーＢの算出には、停止時の待機電力も重要な要素となる。停止時の消費エネルギー量（本変形例では待機電力量を計測した）を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する消費エネルギー量計測部で計測しその値を記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にその待機電力量を初期値と比較し増加している場合は、その値に対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことで一定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２９１】
尚、上述の消費エネルギー計測部は機器の停止時に発生する消費エネルギー量を計測できるものならばなんでもよいことは言うまでもない。
【０２９２】
［変形例１４］
さらに、機器の運転状態にかかわる因子として、エネルギー供給装置の累計運転時間を用いることも有効であった。
【０２９３】
燃料電池発電装置では前述した機器の運転効率や停止時の消費エネルギー量は経年的に変化する。そのため、機器の累計の運転時間を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する運転時間計測部（リアルタイムクロック）で計測しその値と累計運転時間に応じた機器の経年変化パラメーターを記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にそのときの累計運転時間に対応した経年変化パラメーターを用いて、その値に対応した所定期間を随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことで所定期間を電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０２９４】
また、経年変化は短い時間変化に対して機器の状態変化が少ないため、前回までに算出した所定期間における累計運転時間を今回の累計運転時間として、使用することでも同等の結果を得ることが可能であった。
【０２９５】
尚、ここにおける実施の形態８の説明は前述の実施の形態１に対して行ったが、同様の効果は前述の実施の形態２，３、４に対して適用しても得られることは自明である。
【０２９６】
また、上記所定期間や機器の運転状態が現在どのレベルに設定されているか、その状態を環境条件入力手段や機器本体およびその他の信号を介した表示機に表示することで、現在の機器運転状態の把握が可能となり、使用者が機器の運転不具合と間違うことがなくなると共に、その状況に則した生活を心がけることになり、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要と実際に使用される電力、熱の負荷に誤差が少なくなり、結果として正確な予測負荷需要に対する運転計画となるため消費エネルギー削減量をより多くする効果が現れた。
【０２９７】
（実施の形態９）
本発明の第９の実施の形態における燃料電池システムは実施の形態１、２、３、４と同様の構成要素に適用を行った。代表例を実施の形態１に対して適用した例を図１および図８を用いて説明し、その説明を省略する。
【０２９８】
前記実施の形態１に対して、前述の最大運転時間Ｍｈは、使用するエネルギー供給装置の運転状態によって設定することが望ましい。
【０２９９】
つまり、従来の燃料電池発電装置の動作判定では、少しでも消費エネルギー削減量が生じる場合には運転を行う動作判定を指令する。燃料電池発電システムは前述のように高い出力で運転させるほうが機器効率を高めた運転を行わせることが可能であり、従来の動作判定に基づいた運転では機器効率の比較的低い出力で運転を計画される場合があり、この場合、所定期間内で生じた消費エネルギー削減量の運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量は低い値となることがある。このため最大運転時間Ｍｈを負荷状況に応じて設定することで、燃料電池発電システムを低い出力での運転を含んだ運転計画から高い出力の運転が多い運転計画に変更することが可能となり、結果として機器の耐久性からくる生涯運転可能時間で生じる消費エネルギー削減量が最大化することが可能となる。
【０３００】
そこで、所定期間内で運転合計時間が前述の最大運転時間Ｍｈを越えない範囲で運転計画（運転開始時刻と運転停止時刻の組み合わせ）を様々に設定し、その間に予測されるそれぞれの消費エネルギー削減量を算出し、所定期間内で得られる消費エネルギー削減量の合計を所定期間内の運転合計時間で割った、所定期間内の単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量が最大になるような運転計画を設定し、それを燃料電池発電システムに出力することで、その機器が生涯生じさせる消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となった。
【０３０１】
最大運転時間Ｍｈは、電力負荷需要状況や熱負荷需要状況によってそれに見合った長さに設定することで消費エネルギー削減量が大きくなる。
【０３０２】
たとえば、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要に対して、消費エネルギー削減量を最大にする場合、前述の消費エネルギーＢを演算する必要がある。この演算には機器が持つ運転効率（発電効率と熱回収効率）が必要となる。燃料電池発電装置の場合、この発電効率と熱回収効率は、経時的に変化し、発電効率は低下し、逆に熱回収効率は増加する傾向を有する。これは燃料電池発電装置内にある水素エネルギーを電力エネルギーに変換する燃料電池（図示せず）の性能に起因するところが大きく、燃料電池の電力変換効率が経時的な内部セル（発電体）の導電率の上昇による電力の抵抗損失増大や触媒の劣化による反応速度低下による起電力低下による電力損失によって生じる。また、そのほかの代表的な経時的な損失増加要因として発電や熱回収に必要な流体（原料ガスや冷却水等）をシステム内に流すアクチュエーター類（図示はしないがポンプ等）の摩擦損失増加等による電力損失増加がある。さらに各アクチュエーターを制御する駆動回路部分の部品の劣化による経年劣化があり、電力損失として増加する。経時的に発電効率が低下した分、電力変換損失は熱損失に変換され、その一部は熱として回収され、熱回収効率は向上する傾向をしめす。このため、同じ電力負荷予測需要と熱負荷予測需要でも設定するＭｈの大小によって変化が生じる。
【０３０３】
すなわち、初期発電効率が高く、熱回収効率が低い状態の機器（初期状態機器）に対して発電効率が低く、熱回収効率が高い状態に変化した機器（経年状態機器）では、Ｍｈを所定期間内最大まで等にすると、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ってしまうことが発生する。そのため貯湯ユニットの蓄熱限界に達し、燃料電池発電装置は発電を停止し、蓄熱された熱負荷が蓄熱限界を下回った段階で、再度起動を行うこととなり、機器出力の大きい領域を優先的に運転させることが困難になる。このときの起動に要するエネルギー損失や小出力領域をできるだけ回避するためには、できるだけ短期間のＭｈの制約を行うことで、所定期間内の熱負荷需要予測値を満たすよう出力の大きい使用電力予測値の領域を選択的に運転させるように運転動作判定を行い、単位運転時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。
【０３０４】
さらに、電力負荷需要が大幅に増加し且つ熱負荷需要が大きい冬場等は、Ｍｈを１日等にすると、使用電力分をまかなった発電電力に対応する熱負荷が熱負荷需要を上回ることがなく、連続で運転を行っていても貯湯ユニットの蓄熱限界に達しない。さらに電力負荷需要も大きく出力も大きいため運転において機器効率も高い領域で運転することが可能となる。このためＭｈを手低期間よりも大幅に短く設定した場合、消費エネルギー削減量を効率的に生じさせる運転時間が限られることとなり、起動停止に必要となったエネルギー損失の単位運転時間あたりに占める割合が大きくなってしまい、単位運転時間あたりの消費エネルギー削減量を最大化させるには望ましくなく、上記条件の場合には経年状態機器でも初期状態機器と同等のＭｈは比較的長くすることで単位時間当たりの消費エネルギー削減量を最大化させることが可能となる。
【０３０５】
また、上記条件にない春や秋等の中間期等でも、電力負荷需要、熱負荷需要が燃料電池発電装置の電力／熱出力比率が初期状態機器と経年状態機器では異なるため、その時の機器状態とそのときの負荷状態に合わせたＭｈの設定をすることで電力負荷需要が小さい期間の運転を運転計画の中から除外することが可能となり、その結果、燃料電池システムの運転出力を大きくすることが可能となり、運転単位時間当たりの消費エネルギー削減量を大きくすることが可能となる。
【０３０６】
そのため、機器の運転効率に応じて前記Ｍｈを変化させることが消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であることがわかる。
【０３０７】
そこで、機器の運転効率にかかわる因子として、所定の負荷時（本変形例では５００Ｗに設定した）の燃料電池発電装置の消費エネルギー量（原料ガス流量）を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する消費エネルギー量計測部で計測しその値を記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にその原料ガス流量を初期値と比較し流量が増加している場合は、その値に対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０３０８】
尚、上述の消費エネルギー計測部は本変形例では原料ガス流量を計測したが、たとえば圧力変化、原料ガス供給装置の消費電力量変化等所定出力における原料ガスの必要量を計測できればいいことは言うまでもない。
【０３０９】
［変形例１５］
さらに、機器の運転状態にかかわる因子として、機器停止時の消費エネルギーを用いることも有効であった。
【０３１０】
燃料電池発電装置では停止時も大気電力等のエネルギーを消費する。そのため消費エネルギーＢの算出には、停止時の待機電力も重要な要素となる。停止時の消費エネルギー量（本変形例では待機電力量を計測した）を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する消費エネルギー量計測部で計測しその値を記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にその待機電力量を初期値と比較し増加している場合は、その値に対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０３１１】
尚、上述の消費エネルギー計測部は機器の停止時に発生する消費エネルギー量を計測できるものならばなんでもよいことは言うまでもない。
【０３１２】
［変形例１６］
さらに、機器の運転状態にかかわる因子として、エネルギー供給装置の累計運転時間を用いることも有効であった。
【０３１３】
燃料電池発電装置では前述した機器の運転効率や停止時の消費エネルギー量は経年的に変化する。そのため、機器の累計の運転時間を図示はしないが燃料電池発電装置内に有する運転時間計測部（リアルタイムクロック）で計測しその値と累計運転時間に応じた機器の経年変化パラメーターを記憶部６ａに経時的に記憶する。運転計画時にそのときの累計運転時間に対応した経年変化パラメーターを用いて、その値に対応したＭｈを随時設定する構成をとった。本構成により運転計画を行うことでＭｈを電力負荷需要や熱負荷需要に対応した期間に随時対応させることが可能となり、消費エネルギー削減量を大きくすることに有効であった。
【０３１４】
また、経年変化は短い時間変化に対して機器の状態変化が少ないため、前回までに算出したＭｈにおける累計運転時間を今回の累計運転時間として、使用することでも同等の結果を得ることが可能であった。
【０３１５】
尚、ここにおける実施の形態８の説明は前述の実施の形態１に対して行ったが、同様の効果は前述の実施の形態２，３、４に対して適用しても得られることは自明である。
【０３１６】
また、上記Ｍｈや機器の運転状態が現在どのレベルに設定されているか、その状態を環境条件入力手段や機器本体およびその他の信号を介した表示機に表示することで、現在の機器運転状態の把握が可能となり、使用者が機器の運転不具合と間違うことがなくなると共に、その状況に則した生活を心がけることになり、電力負荷予測需要や熱負荷予測需要と実際に使用される電力、熱の負荷に誤差が少なくなり、結果として正確な予測負荷需要に対する運転計画となるため消費エネルギー削減量をより多くする効果が現れた。
【０３１７】
（他の形態）
上記説明から理解される通り、本発明のエネルギー供給システムは、以下の形態を採り得る。
【０３１８】
本発明のエネルギー供給システムは、所定の運転パターンに基づいて電力及び熱の少なくともいずれか一方の供給を行うエネルギー供給装置において、所定期間に置ける最大運転時間を設定する最大運転時間設定器を備えることを特徴としてもよい。
【０３１９】
このように構成されたエネルギー供給システムによれば、動作保障期間前に運転時間寿命を迎えることなく運転を継続することが可能になる。
【０３２０】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記最大運転時間が、一定値であることを特徴としてもよい。
【０３２１】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記最大運転時間は予め定められたパターンに応じて変化することを特徴としてもよい。
【０３２２】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記所定期間は一定値であることを特徴としてもよい。
【０３２３】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記所定期間は予め定められたパターンに応じて変化することを特徴としてもよい。
【０３２４】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記エネルギー供給装置の運転に伴い環境負荷を演算する環境負荷演算器と、前記エネルギー供給装置の運転を計画する運転計画器とを有し、前記運転計画器は、前記所定の運転パターンによる前記エネルギー供給システムの前記所定期間における運転時間が前記最大運転時間より長い場合には、前記環境負荷が最小値となるように前記所定の運転パターン中の前記最大運転時間だけ運転するよう運転を計画することを特徴としてもよい。
【０３２５】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記環境負荷演算器は、前記エネルギー供給装置の単位運転時間当たりのエネルギー削減量を演算し、前記運転計画器は、前記単位運転時間当たりのエネルギー削減量が最大となるように前記所定の運転パターン中の前記最大運転時間だけ運転するよう運転を計画することを特徴としてもよい。
【０３２６】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記環境負荷演算器は前記所定期間の単位時間当たりのエネルギー削減量を演算し、前記運転計画器は、前記単位時間当たりのエネルギー削減量が最大となるように前記所定の運転パターン中の前記最大運転時間だけ運転するよう運転を計画することを特徴としてもよい。
【０３２７】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記環境負荷演算器は予め定められた期間のエネルギー削減量を演算し、前記運転計画器は、前記予め定められた期間のエネルギー削減量が最大となるように前記所定の運転パターン中の前記最大運転時間だけ運転するよう運転を計画することを特徴としてもよい。
【０３２８】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記環境負荷演算器は、前記エネルギー供給装置のエネルギー消費量を演算し、前記運転計画器は、前記エネルギー供給装置のエネルギー消費量が最小となるように前記所定の運転パターン中の前記最大運転時間だけ運転するよう運転を計画することを特徴としてもよい。
【０３２９】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記環境負荷演算器は、前記エネルギー供給を行う対象の消費エネルギー削減量を演算し、前記運転計画器は、前記消費エネルギー削減量が最大になるように所定の運転パターンを決定することを特徴としてもよい。
【０３３０】
また、本発明のエネルギー供給システムは、所定の時刻に起動して、所定の時刻に停止する所定の運転パターンに基づいて運転を行うことを特徴としてもよい。
【０３３１】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記エネルギー供給装置は、電力と熱を供給する熱電併給装置であって、熱電併給システムにて発生する熱を蓄える蓄熱器を備え、前記蓄熱器が蓄える熱が最大になるように運転を行うことを特徴としてもよい。
【０３３２】
また、本発明のエネルギー供給システムは、所定の運転パターンを外部から設定する運転パターン設定器を有することを特徴としてもよい。
【０３３３】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記最大運転時間設定器は、予め定められた条件を満たした場合には最大運転時間を設定しないことを特徴としてもよい。
【０３３４】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、暦情報、季節情報、及び外気温の少なくともいずれかの外的情報に基づいて設定される期間であることを特徴としてもよい。
【０３３５】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、前記エネルギー供給装置の状態に基づいて設定される期間であることを特徴としてもよい。
【０３３６】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、前記エネルギー供給装置の初めて運転から予め定められた期間であることを特徴としてもよい。
【０３３７】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、前記エネルギー供給装置の電源投入などの起動時から予め定められた期間であることを特徴としてもよい。
【０３３８】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、前記エネルギー供給装置が故障から復帰した時から予め定められた期間であることを特徴としてもよい。
【０３３９】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記予め定められた条件とは、前記エネルギー供給装置の運転効率が所定値以上の期間であることを特徴としてもよい。
【０３４０】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記最大運転時間設定器は、前記最大運転時間を環境条件に応じて変化させることを特徴としてもよい。
【０３４１】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記所定期間を設定する期間設定器を備え、前記期間設定器は、前記所定期間を環境条件に応じて変化させることを特徴としてもよい。
【０３４２】
また、本発明のエネルギー供給システムは、環境条件として、季節情報、暦情報の少なくとも一方を用いることを特徴としてもよい。
【０３４３】
また、本発明のエネルギー供給システムは、環境条件として外気温度を用いることを特徴としてもよい。
【０３４４】
また、本発明のエネルギー供給システムは、環境条件として、市水温度を用いることを特徴としてもよい。
【０３４５】
また、本発明のエネルギー供給システムは、エネルギー供給装置がエネルギー供給を行う対象のエネルギー消費量を記憶するエネルギー消費記憶器を備え、前記環境条件として、前記エネルギー消費量を用いることを特徴としてもよい。
【０３４６】
また、本発明のエネルギー供給システムは、外部から環境条件を入力する環境条件入力器を備えることを特徴としてもよい。
【０３４７】
また、本発明のエネルギー供給システムにおいて、前記最大運転時間設定器は、前記最大運転時間を前記エネルギー供給装置の状態に応じて変化させることを特徴としてもよい。
【０３４８】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記所定期間を設定する期間設定器を備え、前記期間設定器は、前記所定期間を前記エネルギー供給装置の状態に応じて変化させることを特徴としてもよい。
【０３４９】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記エネルギー供給装置の状態として、前記エネルギー供給装置の運転効率を用いることを特徴としてもよい。
【０３５０】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記エネルギー供給装置の状態として、前記エネルギー供給装置の運転時の消費エネルギーを用いることを特徴としてもよい。
【０３５１】
また、本発明のエネルギー供給システムは、前記エネルギー供給装置の状態として、前記エネルギー供給装置の累計運転時間を用いることを特徴としてもよい。
【０３５２】
また、本発明のエネルギー供給システムは前記エネルギー供給装置の状態として、前回の所定期間におけるエネルギー供給装置の累計運転時間を用いることを特徴としてもよい。
【０３５３】
本発明のエネルギー供給システムにおいて、上述の各実施形態や各変形例に記載した要素や事項は、任意かつ適宜に組み合わせることができる。それぞれの組合せに応じて、所望の効果が得られることは言うまでもない。
【０３５４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０３５５】
本発明のエネルギー供給システムは、運転計画が立案されるエネルギー供給システムにおいて、実際の運転状況に応じて運転計画を最適化できるエネルギー供給システムとして有用である。
【符号の説明】
【０３５６】
１ 燃料電池コージェネレーションシステム
１ａ 燃料電池ユニット
１ｂ 貯湯ユニット
２ 電力系統
３ 電力消費機器
４ 電力計
５ 熱量計
６ 制御装置
６ａ 記憶器
６ｂ 需要予測器
６ｃ 運転計画器
６ｄ 最大運転時間設定器
６ｅ 期間設定器
７ リモコン

Claims (16)

1. 電力及び熱の少なくともいずれか一方の供給を行うエネルギー供給装置と、
   複数個の第２所定期間を有する期間である第１所定期間において前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値である第１最大運転時間を設定すると共に、前記設定された第１最大運転時間に基づいて、前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間が前記第１最大運転時間を超えないように、前記第１所定期間に属する前記第２所定期間のそれぞれについて、前記エネルギー供給装置の運転時間の上限値の目標値である第２目標最大運転時間を演算により求めることで設定し、ある第１所定期間に含まれる過去の第２所定期間において前記エネルギー供給装置が実際に運転された時間に基づいて、その第１所定期間に含まれる将来の第２所定期間における第２目標最大運転時間を再設定するように構成された制御装置とを備える、エネルギー供給システム。
2. 第１所定期間は前記エネルギー供給装置の動作保証期間よりも短い期間であり、
   前記制御装置は、前記動作保証期間より前に前記エネルギー供給装置の運転時間寿命に達することのないように前記第１最大運転時間を設定するように構成されている、請求項１記載のエネルギー供給システム。
3. 前記制御装置は、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数を予め定められたパターンに応じて変化させる、請求項１記載のエネルギー供給システム。
4. １個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数が一定値である、請求項１記載のエネルギー供給システム。
5. 前記第１所定期間は、１年以下の期間である、請求項１記載のエネルギー供給システム。
6. 前記第２所定期間は、１月以下の期間である、請求項１記載のエネルギー供給システム。
7. 前記制御装置は、単位運転時間当たりのエネルギーコスト削減量が最大となるように、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を設定するように構成されている、請求項１記載のエネルギー供給システム。
8. 前記制御装置は、前記エネルギー供給装置のエネルギー消費量が最小となるように、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を設定するように構成されている、請求項１記載のエネルギー供給システム。
9. 前記エネルギー供給装置は、電力と熱を供給する熱電併給装置であって、熱電併給システムにて発生する熱を蓄える蓄熱器を備え、
   前記制御装置は、前記蓄熱器が蓄える熱が最大になるように運転を行うように構成されている、請求項１記載のエネルギー供給システム。
10. 前記エネルギー供給装置の起動時刻及び停止時刻を入力するための操作器を有する、請求項１記載のエネルギー供給システム。
11. 前記制御装置は、前記第１最大運転時間および／または前記第２目標最大運転時間を環境条件に応じて変化させる、請求項１記載のエネルギー供給システム。
12. 前記制御装置は、１個の前記第１所定期間に含まれる前記第２所定期間の個数を環境条件に応じて変化させる、請求項１記載のエネルギー供給システム。
13. 前記環境条件は、季節情報と、暦情報と、外気温度と、市水温度とからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む、請求項１２記載のエネルギー供給システム。
14. 前記制御装置は、前記エネルギー供給装置の累積運転時間に基づき前記第１最大運転時間を更新するように構成されている、請求項１記載のエネルギー供給システム。
15. 前記制御装置は、前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間が前記第１最大運転時間に満たない場合に、前記第１最大運転時間と前記第１所定期間内の前記エネルギー供給装置の運転時間との差を演算してこれを累積して累積余剰運転時間として記憶するように構成されている、請求項１４に記載のエネルギー供給システム。
16. 前記制御装置は、前記累積余剰運転時間が、予め設定された第３所定期間となった場合に、前記第１最大運転時間を再設定するように構成されている、請求項１４に記載の電池のエネルギー供給システム。