JP5507615B2 - Cogeneration system - Google Patents
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Description
本発明は、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、運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
運転形態判定対象期間の全時間帯にお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、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として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。
The present invention is provided with a combined heat and power device that generates both electric power and heat, hot water storage means for storing hot water in a hot water storage tank with heat generated by the combined heat and power supply device, and operation control means for controlling operation,
The operation control means, at the start of the operation mode determination target period,
Based on the time-series predicted power load, the time-series predicted heat load, the energy consumed by the operation of the cogeneration device, and the energy consumption at the time of starting the cogeneration device,
Merits of continuous operation when it is assumed that the heat and power combined device is continuously operated in all time zones of the operation mode determination target period, and the heat and power combined device using a part of the operation mode determination target period as the operation time zone In the case of assuming intermittent operation, seek the intermittent operation merit when assuming the operation time period as the time period when the operation merit is high,
The present invention relates to a cogeneration system configured to determine an operation mode of the combined heat and power supply device as either a continuous operation mode or an intermittent operation mode based on the obtained continuous operation merit and intermittent operation merit.
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置して、熱電併給装置の発電電力を電気機器等にて消費し、熱電併給装置から発生する熱にて貯湯槽に貯湯して、その貯湯槽に貯湯されている湯水を台所や風呂等にて消費するものである。ちなみに、熱電併給装置は、燃料電池やエンジン駆動式の発電機等にて構成される。 Such a cogeneration system is installed in a general household, etc., consumes the electric power generated by the combined heat and power supply equipment with electrical equipment, etc., stores hot water in the hot water storage tank with the heat generated from the combined heat and power supply apparatus, and stores the hot water in the hot water storage tank. Consumed hot water is consumed in the kitchen or bath. Incidentally, the combined heat and power device is composed of a fuel cell, an engine-driven generator, and the like.
このようなコージェネレーションシステムにおいては、運転制御手段により、上述のように連続運転メリット及び断続運転メリットを求め、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、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て、その定めた運転形態にて熱電併給装置を運転するようになっている。 In such a cogeneration system, the operation control means obtains the continuous operation advantage and the intermittent operation advantage as described above, and based on the obtained continuous operation advantage and the intermittent operation advantage, the operation mode of the combined heat and power supply device is continuously set. The operation mode and the intermittent operation mode are determined, and the combined heat and power supply apparatus is operated in the determined operation mode.
例えば、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を熱電併給装置の運転形態として定めることにより、運転メリットを向上させるようにしたり、あるいは、連続運転メリットが所定の値以上のときは、連続運転形態を断続運転形態よりも優先して熱電併給装置の運転形態として定め、連続運転メリットが所定の値よりも小さいときは、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を熱電併給装置の運転形態として定めることにより、運転メリットを向上させながらも、熱電併給装置の起動及び停止を抑制して耐久性を向上させるようにしてある。 For example, it is possible to improve the operation merit by setting the operation mode corresponding to the higher operation merit among the continuous operation merit and the intermittent operation merit as the operation mode of the cogeneration device, or the continuous operation merit is predetermined. When the value is equal to or greater than the value, the continuous operation mode is given priority over the intermittent operation mode as the operation mode of the combined heat and power device, and when the continuous operation merit is smaller than the predetermined value, the continuous operation merit and the intermittent operation merit By setting the operation mode corresponding to the one with higher operation merit as the operation mode of the combined heat and power device, the start and stop of the combined heat and power device is suppressed and the durability is improved while improving the operation merit is there.
ちなみに、運転メリットとしては、熱電併給装置を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、熱電併給装置を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、又は、熱電併給装置を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等がある。 By the way, as operation merits, energy savings shown by the energy reduction amount by operating the combined heat and power unit, economic efficiency shown by energy cost reduction cost by operating the combined heat and power unit, etc. There are environmental characteristics indicated by the amount of carbon dioxide reduction by operating the co-feeding device.
そして、このようなコージェネレーションシステムにおいて、従来は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理するように構成されて、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は、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとする形態で、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、その最初の運転周期について求めるように構成されていた。
又、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットは、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で求めるように構成されていた。
In such a cogeneration system, conventionally, it is configured to manage the predicted power load and the predicted heat load by dividing into each of a plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, and the combined heat and power supply The merit of continuous operation when assuming that the device is continuously operated is that when the combined heat and power device is in operation at the start of the operation type determination target period, it is assumed that the energy consumption at startup is not consumed and the combined heat and power device is stopped In the form of consuming energy at start-up, the first operation cycle is determined based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle among the plurality of operation cycles.
In addition, the intermittent driving merit when assuming the time zone where the driving merit is the highest as the driving time zone is the driving merit when the driving time zone is assumed as the driving time zone following the start point of the operation mode judgment target period. It is configured such that the energy consumption at startup is not consumed when the combined heat and power device is in operation at the start of the determination target period, and the energy consumption at startup is consumed when the combined heat and power device is stopped. It had been.
ちなみに、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるに当たって、運転形態判定対象期間の開始時点から時間間隔を隔てた時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットは、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるのは、勿論である。 By the way, when calculating the intermittent driving merit when assuming the time zone where the driving merit is highest as the driving time zone, when assuming the time zone separated from the starting point of the driving mode judgment target period as the driving time zone Of course, the driving merit is determined in the form of consuming energy at startup.
更に、断続運転メリットとしては、最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを求めるように構成されていた(例えば、特許文献1参照。)。 Further, as an intermittent operation merit, the operation merit obtained based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle is the highest in the form of setting one operation time zone within the first operation cycle. The operation merit for the operation time zone defined within the first operation cycle, and the predicted power load and predicted heat load of the first operation cycle and the operation cycle subsequent to the first operation cycle of the plurality of operation cycles It was configured to obtain the higher operation merit of the operation merit for the operation time zone determined in the first operation cycle so that the operation merit obtained based on the heat load was the highest (for example, patent Reference 1).
つまり、夏期等、熱負荷が小さい場合や、コージェネレーションシステムの設置箇所の熱負荷が小さい場合は、例えば運転周期を1日に設定すると、1日目に定めた運転時間帯において熱電併給装置を運転することにより、その運転により貯湯槽に貯湯される湯水にて2日目、あるいは、2日目及び3日目等の熱負荷を賄うことができる場合がある。
そこで、運転周期を1日に定めて、運転形態判定対象期間を複数(例えば、2、3回)の運転周期にて構成し、予測電力負荷及び予測熱負荷を前記複数の運転周期の夫々に区分けして管理して、上述のように、断続運転メリットを最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷のみならず、最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷をも鑑みて求めるように構成されていた。
In other words, when the heat load is small, such as in the summer, or when the heat load at the location where the cogeneration system is installed is small, for example, if the operation cycle is set to one day, By operating, the hot load stored in the hot water storage tank by the operation may be able to cover the second day, the second day, the third day, or the like.
Therefore, the operation cycle is set to one day, the operation mode determination target period is configured with a plurality of (for example, two or three) operation cycles, and the predicted power load and the predicted heat load are respectively set to the plurality of operation cycles. As described above, the intermittent operation merit is obtained in consideration of not only the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle but also the predicted heat load of the operation cycle subsequent to the first operation cycle. It was configured as follows.
ちなみに、従来では、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして予測電力負荷及び予測熱負荷を管理して、上述のように、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める場合、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新するように構成して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び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ように構成されていた。 Incidentally, conventionally, when the predicted power load and the predicted heat load are managed by dividing into each of a plurality of operation cycles constituting the operation form determination target period, as described above, the continuous operation merit and the intermittent operation merit are obtained. The operation mode determination target period configured by a plurality of operation cycles is updated at each start point of the operation cycle, and the continuous operation advantage and the intermittent operation advantage are obtained at each start point of the operation cycle. Based on the obtained continuous operation merit and intermittent operation merit, the operation mode of the combined heat and power supply apparatus is determined to be either the continuous operation mode or the intermittent operation mode.
かかるコージェネレーションシステムにおいて、連続運転メリットや断続運転メリットは、設置箇所の電力消費状況や熱消費状況に応じて変化することはもちろんであるが、運転形態判定対象期間の開始時点において求める連続運転メリットや断続運転メリットは、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価するものではなく、その運転形態判定対象期間に続く運転形態判定対象期間をも含めた状態において、連続運転形態と断続運転形態とのうちの適正な運転形態を選択するのに好都合な運転メリットを評価する値として求められる必要があるが、従来では、運転形態判定対象期間の開始時点において、連続運転メリットや断続運転メリットが、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価する値として求められるものであり、改善する必要がある。 In such a cogeneration system, the benefits of continuous operation and intermittent operation change depending on the power consumption status and heat consumption status of the installation location, but of course, the continuous operation merit required at the start of the operation mode judgment target period The intermittent operation merit does not merely evaluate the driving merit for the operation form determination target period, but includes the continuous operation form and the intermittent operation in a state including the operation form determination target period following the operation form determination target period. It is necessary to be calculated as a value that evaluates the driving merit that is convenient for selecting an appropriate driving mode, but in the past, at the start of the driving mode determination target period, continuous driving merit and intermittent driving merit However, it is a value that simply evaluates the driving merit for that period Are those that are required, there is a need to improve.
以下、運転形態判定対象期間を複数の運転周期にて構成して、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新し、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求め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ように構成する場合を対象にして、説明を加える。 Hereinafter, the operation mode determination target period is configured with a plurality of operation cycles, and the operation mode determination target period configured with a plurality of operation cycles is updated for each start time of the operation cycle. In addition, a description will be given for a case where the operation form of the combined heat and power supply device is determined to be either the continuous operation form or the intermittent operation form in order to obtain the continuous operation advantage and the intermittent operation advantage.
起動時消費エネルギは、運転周期を例えば1日に設定する場合においては、一般家庭の通常の電力負荷及び熱負荷を対象として求められる1日分の連続運転メリットと同等となる、又は、1日分の断続運転メリットよりも大きくなる等、かなり大きいので、運転メリットを、起動時消費エネルギを消費するとして求めるか消費しないとして求めるかにより、求められる運転メリットはかなり大きく異なる。 For example, when the operation cycle is set to one day, the startup energy consumption is equivalent to one day of continuous operation merits required for ordinary household electric power load and heat load. Therefore, the required driving merit differs considerably depending on whether the driving merit is determined to be consumed or not consumed.
ところで、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、運転周期(例えば1日)当たりのものとして、電気負荷を設定量とした状態で、一般家庭における想定される熱負荷の発生範囲において熱負荷に応じて試算すると、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費するとして求めた場合、並びに、起動時消費エネルギを消費しないとして求めた場合のいずれの場合でも、例えば熱負荷が小さい場合等、負荷の状況によっては、熱負荷の発生範囲の略全体にわたって、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなる傾向となる。 By the way, the continuous operation merit and the intermittent operation merit are assumed to be per operation cycle (for example, one day), and the electric load is set as a set amount, and the heat load is determined within the assumed heat load generation range in a general household. When the calculation is calculated, the continuous operation advantage and the intermittent operation advantage are calculated as consuming energy at startup, and when the energy consumption at startup is determined not to be consumed. Depending on the load conditions, the intermittent operation merit tends to be higher than the continuous operation merit over substantially the entire heat load generation range.
つまり、断続運転メリットは、運転周期のうちの熱電併給装置を運転すると運転メリットにおいて有利となる時間帯に運転時間帯を定めることにより求めるものであるので、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、起動時消費エネルギを消費するかしないかを同様に扱って運転周期当たりで求めると、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなる傾向となるのである。 That is, since the intermittent operation merit is obtained by determining the operation time zone in a time zone that is advantageous in the operation merit when the cogeneration device is operated in the operation cycle, each of the continuous operation merit and the intermittent operation merit is obtained. When the energy consumption at start-up is handled in the same manner and obtained per operation cycle, the intermittent operation merit tends to be higher than the continuous operation merit.
説明を加えると、図8において、連続運転メリット(具体的には、熱電併給装置を運転することによる一次エネルギ削減量)を起動時消費エネルギ及び熱電併給装置を停止するときの停止時消費エネルギを消費するとして求めた場合の熱負荷との関係をLc2にて示し、断続運転メリット(具体的には、熱電併給装置を運転することによる一次エネルギ削減量)を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めた場合の熱負荷との関係をLi2にて示すように、熱負荷の発生範囲の全体にわたって、Li2がLc2に対して運転メリットが高い側(一次エネルギ削減量が多い側)に位置するものとなり、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費するとして求めると、熱負荷の発生範囲の全体にわたって断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなることが分かる。
又、図8において、連続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めた場合の熱負荷との関係をLc1にて示し、断続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めた場合の熱負荷との関係をLi1にて示すように、熱負荷の発生範囲の全体にわたって、Li1がLc1に対して運転メリットが高い側に位置するものとなり、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費しないとして求めると、熱負荷の発生範囲の全体にわたって断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなることが分かる。
In addition, in FIG. 8, the continuous operation merit (specifically, the primary energy reduction amount by operating the combined heat and power supply device) is the energy consumption during start-up and the energy consumption during stoppage when stopping the combined heat and power supply device. The relationship with the heat load when it is determined to be consumed is indicated by Lc2, and the intermittent operation merit (specifically, the amount of primary energy reduced by operating the combined heat and power unit) is the energy consumption at start-up and energy consumption at stop-time. As Li2 indicates the relationship with the heat load when it is determined that the energy is consumed, Li2 has a higher operating merit than Lc2 over the entire heat load generation range (the side with a large primary energy reduction amount). If you calculate the benefits of continuous operation and intermittent operation as consuming energy at start-up, the entire heat load generation range will be Intermittent operation merit is can be seen that higher than continuous operation benefits over.
Further, in FIG. 8, the relationship with the thermal load when the continuous operation merit is determined not to consume the energy consumption at start-up and the energy consumption at stop is indicated by Lc1, and the merit of intermittent operation is indicated as energy consumption at start-up and energy consumption at stop-time. As Li1 indicates the relationship with the thermal load when it is determined that energy is not consumed, Li1 is located on the higher operating merit with respect to Lc1 over the entire thermal load generation range. If each of the merit and intermittent operation merit is determined as not consuming energy at startup, it can be seen that the intermittent operation merit is higher than the continuous operation merit over the entire heat load generation range.
尚、図8において、予測熱負荷や予測エネルギ削減量は、1運転周期当たりに換算した値である。例えば、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットを、断続運転メリットとして求めた場合、予測熱負荷や予測エネルギ削減量は、1運転周期当たりに換算してある。 In FIG. 8, the predicted heat load and the predicted energy reduction amount are values converted per one operation cycle. For example, the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, and the predicted heat of the operation cycle subsequent to the first operation cycle of the plurality of operation cycles. When the operation merit for the operation time zone determined in the first operation cycle is calculated as the intermittent operation merit so that the operation merit obtained based on the load becomes the highest, the predicted heat load and the predicted energy reduction amount are 1 Converted per operation cycle.
次に、図9に基づいて、熱電併給装置を連続運転形態にて運転する場合及び断続運転形態にて運転する場合の夫々における起動時消費エネルギの消費形態について説明する。
図9において、熱電併給装置をその発電電力を電力負荷に追従させる状態で運転するとして、運転形態判定対象期間を例えば3回の運転周期にて構成する場合に、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の熱電併給装置の発電電力の経時変化を、(イ)にて示し、3回の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の熱電併給装置の発電電力の経時変化を、(ロ)にて示す。
図9から分かるように、運転形態判定対象期間を構成する各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、各運転周期において起動時消費エネルギが消費され、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、少なくとも2回目以降の運転周期では、起動時消費エネルギが消費されることがない。
Next, based on FIG. 9, the consumption form of the energy consumption at the start-up in each of the case where the cogeneration apparatus is operated in the continuous operation mode and in the intermittent operation mode will be described.
In FIG. 9, assuming that the combined heat and power unit is operated in a state in which the generated power follows the power load, when the operation mode determination target period is configured with, for example, three operation cycles, the intermittent operation mode is set in each operation cycle. The change with time of the generated power of the combined heat and power unit when the combined heat and power unit is operated is shown in (a), and the combined heat and power when the combined heat and power unit is operated in a continuous operation mode over three operating cycles. The change with time of the generated power of the apparatus is indicated by (B).
As can be seen from FIG. 9, when the combined heat and power device is operated in the intermittent operation mode in each operation cycle constituting the operation mode determination target period, the startup energy consumption is consumed in each operation cycle, and the operation mode determination target period. If the combined heat and power supply device is operated in a continuous operation mode over a plurality of operation cycles that constitutes, energy consumption at startup is not consumed in at least the second and subsequent operation cycles.
従って、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、運転周期当たりのものとして、起動時消費エネルギを消費するとして求めた場合、あるいは、起動時消費エネルギを消費しないとして求めた場合に、断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなる場合でも、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合がある。 Therefore, when the continuous operation merit and the intermittent operation merit are determined as consumption per start cycle and the consumption energy is consumed at start-up, or when the energy consumption during start-up is obtained not consumed, the intermittent operation merit is obtained. Even if it becomes higher than the continuous operation merit, if the operation merit is evaluated over the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, the case where the combined heat and power unit is operated in the continuous operation mode over the plurality of operation cycles However, the operation merit may be higher than in the case where the combined heat and power device is operated in the intermittent operation mode in each operation cycle.
しかしながら、従来では、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとする形態で求め、断続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求めることに起因して、以下に説明するように、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を適切に行うことができないという問題があった。 However, conventionally, the continuous operation merit is that when the combined heat and power device is in operation at the start of the operation mode determination target period, the start-up energy consumption is not consumed and when the combined heat and power device is stopped, The combined heat and power supply device calculates the operation merit when assuming the time zone following the start time of the operation mode determination target period as the operation time zone at the start time of the operation mode determination target period. Due to the fact that the energy consumption at startup is not consumed during operation and that the energy consumption at startup is consumed when the combined heat and power unit is stopped, as described below, It is possible to appropriately determine the operation mode as either a continuous operation mode or an intermittent operation mode. There is a problem that does not.
即ち、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める場合に、運転周期の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときには、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、起動時消費エネルギを消費するものとして求め、運転周期の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには、連続運転メリットは起動時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転メリットについては、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを起動時消費エネルギを消費しないとして求めることになるので、運転周期の開始時点毎に、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなるように求められ易い傾向となり、運転形態判定対象期間を構成する各運転周期において熱電併給装置が断続運転形態にて運転され易くなる。 That is, for each start point of the operation cycle, when the operation form determination target period composed of a plurality of operation cycles is updated and the continuous operation merit and the intermittent operation merit are obtained for each start point of the operation cycle, When the combined heat and power unit is stopped at the start of the cycle, both the continuous operation advantage and the intermittent operation advantage are calculated as consuming energy at startup, and the combined heat and power unit is operating at the start of the operation cycle. In some cases, the continuous operation merit is calculated as not consuming energy at start-up, and the intermittent operation merit is the time period following the start of the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. Because the driving merit when assuming as the driving time zone will be calculated as not consuming energy at startup, At each starting point of the rolling cycle, the intermittent operation merit tends to be easily determined to be higher than the continuous operation merit, and the combined heat and power unit is in the intermittent operation mode in each operation cycle constituting the operation mode determination target period. It becomes easy to drive.
つまり、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合でも、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される虞があり、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を適切に行うことができないのである。 In other words, when the operation merit is evaluated over the entire plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, intermittent operation is performed in each operation cycle when the combined heat and power device is operated in a continuous operation mode over a plurality of operation cycles. Even if the operation merit becomes higher than when the combined heat and power unit is operated in the form, there is a possibility that the combined heat and power unit may be operated in the intermittent operation mode in each operation cycle, and the continuous operation of the combined operation mode It is not possible to properly determine the mode or the intermittent operation mode.
ちなみに、運転周期そのものを運転形態判定対象期間とする場合について、簡単に説明すると、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときには、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、起動時消費エネルギを消費するものとして求め、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには、連続運転メリットは起動時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転メリットについては、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを起動時消費エネルギを消費しないとして求めることになるので、運転周期そのものを運転形態判定対象期間とする場合においても、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなるように求められ易い傾向となり、以降の運転形態判定対象期間では、熱電併給装置が断続運転形態にて運転され易くなる。
従って、運転メリットを複数の運転形態判定対象期間全体にわたって評価すると、複数の運転形態判定対象期間にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転形態判定対象期間において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合でも、各運転形態判定対象期間において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される虞があり、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を適切に行うことができないのである。
By the way, the case where the operation cycle itself is the operation mode determination target period will be briefly described. When the combined heat and power device is stopped at the start of the operation mode determination target period, both the continuous operation merit and the intermittent operation merit are When the combined heat and power unit is operating at the start of the operation mode determination target period, the continuous operation merit is calculated as not consuming the start-up energy consumption, and the intermittent operation merit is Since the driving merit when assuming the time zone following the start point of the driving mode determination target period as the driving time zone is determined as not consuming the energy consumption at startup, the driving cycle itself is set as the driving mode determination target period. In some cases, the advantage of intermittent operation is more than the advantage of continuous operation. Becomes high so as to sought tendency, the driving mode judging period after, cogeneration device is easily operated in intermittent operation mode.
Therefore, when the operation merit is evaluated over a plurality of operation mode determination target periods, the case where the cogeneration device is operated in a continuous operation mode over a plurality of operation mode determination target periods is intermittent in each operation mode determination target period. Even if the operation merit becomes higher than when the combined heat and power unit is operated in the operation mode, there is a possibility that the combined heat and power unit may be operated in the intermittent operation mode in each operation mode determination target period. It is not possible to appropriately determine the form as either a continuous operation form or an intermittent operation form.
要するに、従来では、運転形態判定対象期間の開始時点において、連続運転メリットや断続運転メリットが、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価する値として求められるものであるため、その運転形態判定対象期間に続く運転形態判定対象期間をも含めた状態においては、連続運転形態の方を選択すべきであるにも拘わらず断続運転が選択される傾向となるものであり、改善する必要がある。 In short, conventionally, at the start of the operation mode determination target period, the continuous operation merit and the intermittent operation merit are obtained as values for simply evaluating the operation merit for the operation mode determination target period. In the state including the operation mode determination target period following the determination target period, the intermittent operation tends to be selected even though the continuous operation mode should be selected, and needs to be improved. is there.
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、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適切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にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cogeneration system capable of operating a combined heat and power supply apparatus by appropriately setting the operation mode to either a continuous operation mode or an intermittent operation mode. There is.
本発明のコージェネレーションシステムの第1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、運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
運転形態判定対象期間の全時間帯にお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、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として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、
前記運転制御手段が、
前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、
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を、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期については、前記運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費する形態で、且つ、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの2番目以降の運転周期については、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期についての運転メリットを求めて、前記複数の運転周期の夫々についての運転メリットの総和を前記運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数で除する形態で求めるように構成されている点を特徴とする。
The first characteristic configuration of the cogeneration system of the present invention is:
A combined heat and power device that generates electric power and heat, a hot water storage device that stores hot water in a hot water storage tank using heat generated by the combined heat and power device, and an operation control device that controls operation, are provided.
The operation control means, at the start of the operation mode determination target period,
Based on the time-series predicted power load, the time-series predicted heat load, the energy consumed by the operation of the cogeneration device, and the energy consumption at the time of starting the cogeneration device,
Merits of continuous operation when it is assumed that the heat and power combined device is continuously operated in all time zones of the operation mode determination target period, and the heat and power combined device using a part of the operation mode determination target period as the operation time zone In the case of assuming intermittent operation, seek the intermittent operation merit when assuming the operation time period as the time period when the operation merit is high,
Based on the obtained continuous operation merit and intermittent operation merit, a cogeneration system configured to determine the operation mode of the combined heat and power supply device as either a continuous operation mode or an intermittent operation mode,
The operation control means is
The operation mode determination target period is divided into each of a plurality of operation cycles, and is configured to manage the predicted power load and the predicted heat load, and
The continuous operation merit when assuming that the combined heat and power supply device is operated continuously is the first operation cycle of the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period at the start of the operation mode determination target period. When the combined heat and power unit is in operation, the start-up energy consumption is not consumed, or the temporary start-up energy consumption set as a value smaller than the start-up energy consumption is consumed, and the combined heat and power unit is stopped. In some cases, the startup energy consumption is consumed, and the startup energy consumption is not consumed for the second and subsequent operation cycles of the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. form, seeking operation benefits for a plurality of operating cycles that constitute the driving mode judging period, the plurality It characterized that it is configured to determine a sum of the operating benefits of the respective operation cycle in the form of dividing the number of operating cycles that constitute the driving mode judging period.
即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理する。
そして、運転制御手段は、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を、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとし又は起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとする形態で、かつ、前記複数の運転周期の夫々についての運転メリットの総和を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数で除する形態で求める。
That is, the operation control means manages the predicted power load and the predicted heat load by dividing each of a plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period.
And, the operation control means, the continuous operation merit when assuming that the combined heat and power device is operated continuously, the consumption energy at start-up is not consumed when the combined heat and power device is operating at the start of the operation mode determination target period or In the form of consuming temporary startup energy consumption set as a value smaller than the startup energy consumption, and consuming startup energy consumption when the combined heat and power unit is stopped, and each of the plurality of operating cycles Is obtained by dividing the sum of the driving merits by the number of driving cycles constituting the driving mode determination target period.
つまり、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期については、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとし又は起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとして、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの2番目以降の運転周期については、起動時消費エネルギを消費しないとして、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々についての運転メリットを求めて、それら求めた複数の運転周期の夫々の運転メリットの総和を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数で除することにより、連続運転メリットを求めることから、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転されると仮定して、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとして求め又は運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギとして1回分に相当する分よりも小さいエネルギ量を消費するとして求めることができる。 In other words, regarding the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, it is assumed that the startup energy consumption is not consumed when the combined heat and power device is operating at the start of the operation mode determination target period. Or, if the energy consumption during temporary startup set as a value smaller than the energy consumption during start-up is consumed, and when the combined heat and power device is stopped, the energy consumption during start-up is consumed, a plurality of times constituting the operation form determination target period Regarding the second and subsequent operation cycles of the operation cycles, it is assumed that energy consumption at startup is not consumed, and the driving merit for each of the plurality of driving cycles constituting the driving mode determination target period is obtained, and the obtained plurality of driving cycles are determined. By dividing the sum of the driving merits of each driving cycle by the number of driving cycles that make up the operation mode determination target period. Since the continuous operation merit is obtained, it is assumed that the combined heat and power device is operated in the continuous operation mode over a plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. When the combined heat and power device is operating at the start time, it is determined that the energy consumption at startup is not consumed, or when the combined heat and power device is stopped at the start time of the operation mode determination target period, it corresponds to one time as startup energy consumption It can be determined that an energy amount smaller than a minute is consumed.
そして、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転されると仮定して求めることにより、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定められるようにすることが可能となり、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適切に定めることが可能となる。 Then, the operation merit is configured in the operation mode determination target period by obtaining the continuous operation merit on the assumption that the combined heat and power device is operated in the continuous operation mode over a plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. When evaluating over a plurality of operation cycles, the case where the combined heat and power device is operated in the continuous operation mode over the plurality of operation cycles is more than the case where the combined heat and power device is operated in the intermittent operation mode in each operation cycle. However, when the operation merit becomes high, it becomes possible to set the operation mode of the combined heat and power device to the continuous operation mode, and the operation mode of the combined heat and power supply device is suitable for either the continuous operation mode or the intermittent operation mode. Can be determined.
従って、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適切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。 Therefore, it has become possible to provide a cogeneration system capable of operating the combined heat and power supply apparatus by appropriately setting the operation mode to either the continuous operation mode or the intermittent operation mode.
第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている点を特徴とする。
In addition to the first feature configuration, the second feature configuration is
The operation control means is
The operation merit when assuming the time zone following the start time of the operation mode determination target period as the operation time zone, the energy consumption at startup when the combined heat and power device is operating at the start time of the operation mode determination target period. The time period during which the driving merit is high is calculated in such a manner that the consumption energy at the time of temporary startup is consumed and the energy consumption at the time of startup is consumed when the combined heat and power supply device is stopped. It is characterized by being configured to obtain the intermittent operation merit when assumed as a belt.
即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとし又は仮起動時消費エネルギを消費するとし、かつ、熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求める。 In other words, the operation control means provides the operation merit when assuming the time zone following the start time of the operation mode determination target period as the operation time zone, and when the cogeneration device is operating at the start time of the operation mode determination target period. A time period during which the operating merit is high in a form that does not consume energy at startup or consumes energy at temporary startup, and requires that energy consumption at startup be consumed when the combined heat and power unit is stopped. The merit of intermittent operation is obtained when assuming as an operation time zone.
つまり、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときに運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として設定したとき、及び、運転形態判定対象期間の開始時点から時間間隔を隔てた時間帯を運転時間帯として設定したとき夫々の断続運転メリットは、起動時消費エネルギを一回分消費するとして求めたものであり、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときの連続運転メリットは、上記の第1特徴構成について説明したように、起動時消費エネルギとして1回分に相当する分よりも小さいエネルギ量を消費するとして求めたものであるので、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に一層定められ易いようにすることが可能となる。
従って、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一層適切に定めることができるようになった。
That is, when the time zone following the start time of the operation mode determination target period is set as the operation time zone when the combined heat and power device is stopped at the start time of the operation mode determination target period, and When setting a time zone that is separated from the start time as the operation time zone, each intermittent operation merit is obtained by consuming energy at startup once, and at the start of the operation mode judgment target period The continuous operation merit when the combined heat and power unit is stopped is obtained as a consumption amount of energy smaller than the amount corresponding to one time as the energy consumption at start-up as described in the first characteristic configuration above . Therefore, when the driving merit is evaluated over the plurality of driving cycles constituting the driving mode determination target period, Therefore, when the operation merit becomes higher when the combined heat and power device is operated in the continuous operation mode than when the combined heat and power device is operated in the intermittent operation mode in each operation cycle, It becomes possible to make it easier to determine the operation mode as a continuous operation mode.
Therefore, the operation mode can be determined more appropriately as one of the continuous operation mode and the intermittent operation mode.
第3特徴構成は、上記第2特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成され、且つ、
前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯を前記断続運転形態の運転時間帯に定める又は前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯の開始時点を前記断続運転形態の運転開始タイミングとして定めるように構成されている点を特徴とする。
The third feature configuration is in addition to the second feature configuration,
The operation control means is
In the form of setting one operation time zone in the first operation cycle, the first operation cycle has a higher operation merit obtained based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle. Based on the operation merit for the determined operation time period, the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, and the predicted heat load of the operation cycle subsequent to the first operation cycle of the plurality of operation cycles Assuming that the driving merit of the higher driving merit for the driving time zone determined in the first driving cycle is the driving time zone when the driving merit is higher It is configured to be calculated as a merit for intermittent operation, and
The operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit is set as the operation time zone of the intermittent operation mode, or the start point of the operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit is the intermittent operation mode It is characterized in that it is configured to be determined as the operation start timing.
即ち、運転制御手段は、前記最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求める。
又、運転制御手段は、その断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯を断続運転形態の運転時間帯に定める、又は、断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯の開始時点を断続運転形態の運転開始タイミングとして定める。
That is, the operation control means sets one operation time zone within the first operation cycle so that the operation merit obtained based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle is high. The operation merit for the operation time period determined within the first operation cycle, the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, and the operation following the first operation cycle of the plurality of operation cycles The higher operating merit of the operating merit for the operating time zone defined in the first operating cycle so that the operating merit obtained based on the predicted thermal load of the cycle is higher, the time zone during which the operating merit is higher It is calculated as an intermittent operation merit when assuming as an operation time zone.
In addition, the operation control means determines the operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit as the operation time zone of the intermittent operation mode, or the operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit. The start time is determined as the operation start timing of the intermittent operation mode.
つまり、断続運転メリットを、最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷のみならず、最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷をも鑑みて、運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットとして求めることにより、熱負荷が比較的小さいときには、断続運転メリットを熱余りが生じない又は熱余りが極力少なくなる状態で求めることができるようになるので、熱負荷が比較的小さいときには、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められ易いようにすることが可能となる。
従って、熱負荷が小さいときには、連続運転形態に比べて熱余りを抑制して運転メリットを向上するように運転可能な断続運転形態に定められるようにすることが可能となる。
要するに、熱負荷の大小に拘わらず、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適切に定めて熱電併給装置を運転することができるようになった。
That is, the merit of intermittent operation is a mode in which one operation time zone is set within the first operation cycle, and not only the predicted power load and predicted heat load of the first operation cycle, but also the operation cycle subsequent to the first operation cycle. In view of the predicted heat load, when the heat load is relatively small, by obtaining the operation merit for the operation time zone determined within the first operation cycle so that the operation merit becomes high, the intermittent operation merit Therefore, when the heat load is relatively small, the operation mode of the combined heat and power supply device can be easily determined as the intermittent operation mode. Become.
Therefore, when the heat load is small, it is possible to set the intermittent operation mode that can be operated so as to improve the operation merit by suppressing the heat surplus compared to the continuous operation mode.
In short, the combined heat and power supply apparatus can be operated with the operation mode appropriately determined as either the continuous operation mode or the intermittent operation mode regardless of the heat load.
第4特徴構成は、上記第1〜第3特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新するように構成されている点を特徴とする。
In addition to any of the first to third feature configurations described above, the fourth feature configuration is
The operation control unit is configured to update an operation mode determination target period configured with a plurality of operation cycles at each start point of the operation cycle.
即ち、運転制御手段は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び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る。
そして、ある運転周期の開始時点において、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めると、それ以降の運転周期においても熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定め易くなり、複数の運転周期にわたって熱電併給装置が連続運転形態にて運転され易くなるので、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定められるようにすることが可能となり、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適切に定めることが可能となる。
That is, the operation control means updates the operation mode determination target period constituted by a plurality of operation cycles for each start point of the operation cycle, and provides continuous operation advantage and intermittent operation advantage for each start point of the operation cycle. Thus, based on the obtained continuous operation merit and intermittent operation merit, the operation mode of the combined heat and power supply apparatus is determined to be either the continuous operation mode or the intermittent operation mode.
And, at the start of a certain operation cycle, if the operation mode of the combined heat and power device is set to the continuous operation mode, it becomes easy to determine the operation mode of the combined heat and power supply device to the continuous operation mode even in the subsequent operation cycle, and multiple operation cycles Therefore, when the operation merit is evaluated over a plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, the heat and power supply device is continuously operated over a plurality of operation cycles. In the case of operation, when the operation merit becomes higher than the case where the combined heat and power device is operated in the intermittent operation mode in each operation cycle, the operation mode of the combined heat and power device can be set to the continuous operation mode. It is possible to determine the operation mode of the combined heat and power supply device as either a continuous operation mode or an intermittent operation mode. It made.
ところで、運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して、実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動する場合がある。
そのような場合は、複数の運転周期から構成される運転形態判定対象期間の予測電力負荷及び予測熱負荷を対象にして定めた運転形態にて熱電併給装置を運転しているときに、複数の運転周期のうちの最初の運転周期において、その最初の運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動すると、先に定めた運転形態にて熱電併給装置の運転を継続すると、運転メリットを向上するように運転することができなくなる虞がある。
By the way, the actual power load and the actual heat load may fluctuate with respect to the predicted power load and the predicted heat load of the operation cycle.
In such a case, when operating the combined heat and power device in the operation mode determined for the predicted power load and the predicted heat load in the operation mode determination target period configured from a plurality of operation cycles, If the actual power load or actual heat load fluctuates with respect to the predicted power load or predicted heat load of the first operation cycle in the first operation cycle, the combined heat and power supply in the operation mode defined above If the operation of the apparatus is continued, there is a possibility that the operation cannot be performed so as to improve the operation merit.
そこで、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び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ようにすることにより、最初の運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動しても、次の運転周期の開始時点になると、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、その更新した運転形態判定対象期間の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、新たに連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて、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ができる。
従って、予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動しても、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適切に定めて熱電併給装置を運転することができるようになった。
Therefore, by updating the operation mode determination target period composed of a plurality of operation cycles for each start point of the operation cycle, the continuous operation merit and the intermittent operation merit are obtained for each start point of the operation cycle, and the determination is made. Based on the merit of continuous operation and intermittent operation, the operation mode of the combined heat and power supply device is determined to be either the continuous operation mode or the intermittent operation mode. On the other hand, even if the actual power load or the actual heat load fluctuates, when the next operation cycle starts, the operation mode determination target period composed of a plurality of operation cycles is updated, and the updated operation is performed. Based on the predicted power load and predicted heat load during the form determination target period, a new continuous operation merit and intermittent operation merit are obtained, and the operation mode of the combined heat and power device is changed to the continuous operation mode and the intermittent operation mode. It can be determined in any of the state.
Therefore, even if the actual power load or the actual heat load fluctuates with respect to the predicted power load or the predicted heat load, the operation mode is appropriately determined as either the continuous operation mode or the intermittent operation mode, and the cogeneration device is operated. I was able to do that.
第5特徴構成は、上記第1〜第4特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を待機形態、前記連続運転形態及び前記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点を特徴とする。
In addition to any of the first to fourth feature configurations described above, the fifth feature configuration is
The operation control means manages the standby merit when assuming that the combined heat and power supply device is stopped and waits for the operation in all time periods of the operation mode determination target period, and the standby merit managed and the continuous Based on the operation merit and the intermittent operation merit, it is characterized in that the operation mode of the combined heat and power supply apparatus is set to any one of a standby mode, the continuous operation mode, and the intermittent operation mode.
即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間の全時間帯において熱電併給装置を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理する。
そして、運転制御手段は、そのように管理している待機メリット、並びに、予測電力負荷、予測熱負荷、熱電併給装置の運転による消費エネルギ及び起動時消費エネルギにより求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を待機形態、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定める。
That is, the operation control means manages the standby merit when it is assumed that the combined heat and power supply apparatus is stopped and the operation is made to stand by in the entire time period of the operation mode determination target period.
And the operation control means is the standby merit managed in that way, and the predicted power load, the predicted heat load, the energy consumed by the operation of the combined heat and power unit, and the continuous operation merit obtained from the start-up energy consumption and the intermittent operation merit Based on the above, the operation mode of the combined heat and power supply apparatus is defined as one of the standby mode, the continuous operation mode, and the intermittent operation mode.
つまり、例えば予測電力負荷や予測熱負荷が小さい場合は、熱電併給装置を連続運転形態又は断続運転形態で運転するよりも、運転形態判定対象期間の全時間帯において熱電併給装置を停止させて運転を待機させる方が運転メリットが高くなる場合がある。
そこで、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めるのに加えて、待機メリットを管理して、それら待機メリット、連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を待機形態、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することにより、熱電併給装置を連続運転形態又は断続運転形態で運転するよりも、熱電併給装置の運転を待機させる方が運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転を待機させることが可能となる。
従って、運転メリットをより一層向上するように熱電併給装置を運転することができるようになった。
That is, for example, when the predicted power load or the predicted heat load is small, rather than operating the combined heat and power supply device in a continuous operation mode or an intermittent operation mode, the combined heat and power supply device is stopped during the entire operation mode determination target period. There is a case where the merit of driving becomes higher when waiting.
Therefore, in addition to seeking the benefits of continuous operation and intermittent operation, the standby merit is managed, and based on these standby merit, continuous operation merit and intermittent operation merit, the operation mode of the combined heat and power unit is set to the standby mode and continuous operation. When the operation merit becomes higher when waiting for the operation of the combined heat and power device than when operating the combined heat and power device in the continuous operation mode or the intermittent operation mode Can wait for the operation of the combined heat and power supply apparatus.
Therefore, the combined heat and power device can be operated so as to further improve the operation merit.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の参考の実施形態である第1実施形態を説明する。
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。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment which is a reference embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the cogeneration system recovers the heat generated by the
前記燃料電池1は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池1は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
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。
Since the
The fuel gas generation unit includes a desulfurizer for desulfurizing a hydrocarbon-based raw fuel gas such as a supplied city gas (for example, a natural gas-based city gas), a desulfurized raw fuel gas supplied from the desulfurizer, A reformer that generates a reformed gas mainly composed of hydrogen by reforming reaction with steam supplied separately, and carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reformer with carbon dioxide. A carbon monoxide remover that selectively oxidizes carbon monoxide in the reformed gas supplied from the transformer with selective oxidation air supplied separately. The reformed gas reduced by the shift treatment and the selective oxidation treatment is supplied to the cell stack as the fuel gas.
そして、前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池1の発電電力を調節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。
And it is comprised so that the electric power generated of the said
A
The
The
前記受電電力供給ライン8には、電力負荷9の負荷電力を計測する電力負荷計測手段11が設けられ、この電力負荷計測手段11は、受電電力供給ライン8を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出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、発電電力の余剰電力は、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。
The received
The electric power supplied from the
前記電気ヒータ12は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ15の作動により冷却水循環路13を通流する燃料電池1の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ6の出力側に接続された作動スイッチ14によりON/OFFが切り換えられている。
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。
The
The
The configuration for adjusting the power consumption of the
前記貯湯ユニット4は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯槽2、湯水循環路16を通して貯湯槽2内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ17、熱源用循環路20を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ21、熱媒循環路22を通して熱媒を前記熱消費端末3に循環供給させる熱媒循環ポンプ23、前記湯水循環路16を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器24、前記熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器25、前記熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器26、前記貯湯槽2から取り出されて給湯路27を通流する湯水及び前記熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱器28などを備えて構成されている。
The hot
前記湯水循環路16は、前記貯湯槽2の底部と頂部とに接続されて、前記湯水循環ポンプ17により、貯湯槽2の底部から取り出した湯水を貯湯槽2の頂部に戻す形態で貯湯槽2の湯水を湯水循環路16を通して循環させ、そのように湯水循環路16を通して循環される湯水を前記貯湯用熱交換器24にて加熱することにより、貯湯槽2に温度成層を形成する状態で湯水が貯湯されるように構成されている。
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。
The hot
The hot
前記給湯路27は、前記湯水循環路16における前記貯湯用熱交換器24よりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽2に接続され、その給湯路27を通して前記貯湯槽2内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのように給湯されるのに伴って、貯湯槽2に給水すべく、給水路29が貯湯槽2の底部に接続されている。
The hot
前記熱源用循環路20は、前記給湯路27の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路20には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁40が設けられている。
The heat
前記補助加熱器28は、前記給湯路27における前記熱源用循環路20との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器28a、その補助加熱用熱交換器28aを加熱するバーナ28b、そのバーナ28bに燃焼用空気を供給するファン28c、補助加熱器28の運転を制御する燃焼制御部(図示省略)等を備えて構成され、その燃焼制御部により、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ28bへのガス燃料の供給量を調節するように構成されている。
The
前記冷却水循環路13は、貯湯用熱交換器24側と熱源用熱交換器25側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器24側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器25側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁30が設けられている。
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。
The cooling
The
前記貯湯用熱交換器24においては、燃料電池1の発生熱を回収した冷却水循環路13の冷却水を通流させることにより、湯水循環路16を通流する湯水を加熱させるように構成されている。前記熱源用熱交換器25においては、燃料電池1の発生熱を回収した冷却水循環路13の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させ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。
The hot water
In the
前記給湯路27には、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段31が設けられ、又、前記熱消費端末3での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段32も設けられている。尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段31及び端末熱負荷計測手段32は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
The hot
前記湯水循環路16における前記貯湯用熱交換器24よりも下流側の箇所に、前記貯湯用熱交換器24にて加熱されて貯湯槽2に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサShが設けられている。
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。
A hot water storage temperature sensor Sh that detects the temperature of hot water that is heated by the hot water
The hot
前記運転制御部5による前記貯湯槽2の貯湯熱量の演算方法について、説明する。
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とし、エネルギ量の単位をワットとカロリー間で変換するための係数をα(例えば「860」に設定される)とすると、貯湯熱量(W)は、下記の(式1)にて演算することができる。
A method of calculating the amount of stored hot water in the hot
The temperatures of the hot water in the
The weighting coefficient in the upper layer part is A1, the weighting coefficient in the middle layer part is A2, the weighting coefficient in the lower layer part is A3, and the coefficient for converting the unit of energy between watts and calories is α ( For example, the hot water storage amount (W) can be calculated by the following (Equation 1).
貯湯熱量={(A1×T1+(1−A1)×T2−Ti)×V
+(A2×T2+(1−A2)×T3−Ti)×V
+(A3×T3+(1−A3)×T4−Ti)×V}÷α……………(式1)
Hot water storage heat amount = {(A1 × T1 + (1-A1) × T2-Ti) × V
+ (A2 * T2 + (1-A2) * T3-Ti) * V
+ (A3 × T3 + (1-A3) × T4-Ti) × V} ÷ α (equation 1)
重み係数A1、A2、A3は、貯湯槽2の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、A1、A2、A3としては、例えば、A1=A2=0.2、A3=0.5である。A1=A2=0.2とは、上層部においては温度T2の影響が温度T1の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の8割の部分は温度T2に近く、2割の部分は温度T1に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度T3とT4の影響が同じであることを示す。
The weighting factors A1, A2, A3 are empirical values considering past temperature distribution data in each layer of the
前記運転制御部5は、前記燃料電池1の運転中には前記冷却水循環ポンプ15を作動させる状態で、燃料電池1の運転を制御し、並びに、前記湯水循環ポンプ17、前記熱源用循環ポンプ21、前記熱媒循環ポンプ23、前記分流弁30及び前記熱源用断続弁40夫々の作動を制御することによって、貯湯槽2内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末3に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
The
前記運転制御部5は、熱消費端末3用の端末用リモコン(図示省略)から運転の指令がされない状態では、前記貯湯運転を行い、その貯湯運転では、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且つ熱源用断続弁40を閉弁した状態で、前記貯湯温度センサShの検出情報に基づいて、前記貯湯槽2に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度(例えば60°C)になるように湯水循環量を調節すべく、前記湯水循環ポンプ17の作動を制御するように構成されている。そして、この貯湯運転により、目標貯湯温度の湯が貯湯槽2に貯湯されることになる。
The
又、前記運転制御部5は、前記端末用リモコンから運転が指令されると、前記熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁40を開弁し、熱源用循環ポンプ21を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、前記熱消費端末3での端末熱負荷に応じた量の冷却水を前記熱源用熱交換器25に通流させるように前記分流弁30を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁30が貯湯用熱交換器24側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ17の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。
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。
In addition, when the operation is commanded from the terminal remote controller, the
When the
そして、前記給湯路27を通して前記貯湯槽2の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、前記熱媒供給運転の実行中は、前記補助加熱器28の前記燃焼制御部は、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水の温度が前記目標出湯温度よりも低いときは、補助加熱用熱交換器28aに供給される湯水を前記目標出湯温度に加熱して出湯すべく、前記バーナ28bへのガス燃料の供給量を調節することになる。
When the hot water in the hot
更に、前記運転制御部5は、前記貯湯運転の実行中に、前記下端温度センサS4の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽2の底部にまで貯湯されて、貯湯槽2の貯湯量が満杯になったとして、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に三方弁18を切り換えると共に、ラジエータ19を作動させて、貯湯槽2の下部から取り出した湯水をラジエータ19にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器24を通過させて加熱して、貯湯槽2に供給するように構成されている。
Further, the
次に、運転制御部5による燃料電池1の運転の制御について説明する。
運転制御部5は、運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記燃料電池1の運転による消費エネルギ(以下、運転時消費エネルギと記載する場合がある)、燃料電池1を起動するときの起動時消費エネルギ、及び、燃料電池1を停止するときの停止時消費エネルギに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池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、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として燃料電池1を断続運転すると仮定する場合において最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求める運転メリット演算処理を実行して、その運転メリット演算処理にて求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、選択条件により、燃料電池1の運転モード(運転形態に相当する)を連続運転モード(連続運転形態に相当する)及び断続運転モード(断続運転形態に相当する)のいずれかに定める運転モード設定処理を実行するように構成されている。
そして、運転制御部5は、その運転モード設定処理にて定めた運転モードにて燃料電池1を運転するように構成されている。
Next, control of the operation of the
The
The
この第1実施形態では、前記選択条件が、燃料電池1の運転モードを連続運転メリット及び断続運転メリットのうちの運転メリットが高い方に対応する運転モードに定める条件に設定されている。
In this 1st Embodiment, the said selection conditions are set to the conditions which determine the operation mode of the
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る。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。
The start-up energy consumption includes energy required to warm up the reformer, the transformer, and the like constituting the fuel gas generation unit to temperatures set so as to enable processing in each. The energy consumption during stoppage is energy required when purging purge gas (raw fuel gas or inert gas) into the gas flow path of the fuel gas generator when the
この第1実施形態では、運転周期が1日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する2回の運転周期にて構成され、又、運転周期が複数の単位時間にて構成され、その単位時間が1時間に設定されている。
又、運転メリットとしては、燃料電池1を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。
In the first embodiment, the operation cycle is set to one day, the operation mode determination target period is configured by two consecutive operation cycles, and the operation cycle is configured by a plurality of unit times. The unit time is set to 1 hour.
Further, as an operation merit, an energy reduction amount by operating the
そして、この第1実施形態では、運転制御部5が、前記運転メリット演算処理において、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を、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている。
In the first embodiment, the
又、運転制御部5が、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、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を、前記停止時消費エネルギを消費しないとする形態で、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めるように構成され、且つ、前記最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成されている。
The
更に、運転制御部5が、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1の運転形態を前記断続運転モードに定めたときは、その断続運転モードの運転時間帯を設定する運転時間帯設定処理を実行するように構成され、その運転時間帯設定処理においては、前記断続運転モードの運転時間帯を前記最初の運転周期内に1つ設定するように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとしかつ燃料電池1が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を前記断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成されている。
Further, when the
つまり、断続運転モードの運転時間帯は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に1つ設定されることから、断続運転モードでは、運転形態判定対象期間の間に燃料電池1が1回停止されることになるので、断続運転メリットは、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求められることになる。
That is, since the operation time zone in the intermittent operation mode is set to one in the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, in the intermittent operation mode, the operation mode determination target period is set. Since the
尚、断続運転モードにおいて、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、1日毎断続運転モードと記載し、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、2日毎断続運転モードと記載する場合がある。 In the intermittent operation mode, a mode in which the operation time zone is determined within the first operation cycle so that the operation merit obtained based on the predicted power load and predicted heat load of the first operation cycle is the highest is intermittent every day. The operation merit obtained based on the predicted power load and predicted heat load of the first operation cycle and the predicted heat load of the operation cycle subsequent to the first operation cycle among the plurality of operation cycles is described as the operation mode. A mode in which an operation time zone is determined within the first operation cycle so as to be higher may be described as an intermittent operation mode every two days.
更に、運転制御部5は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。
Further, the
更に、運転制御部5は、運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池1を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池1の運転形態を待機モード(待機形態に相当する)、前記連続運転モード及び前記断続運転モードのいずれかに定めるように構成されている。
Further, the
以下、前記運転モード設定処理について説明を加える。
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での端末熱負荷とを合わせたものとして求められる。
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し、その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の管理データに基づいて、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして管理するように構成されている。
Hereinafter, the operation mode setting process will be described.
First, time-series past power load data and time-series past heat load data are managed, and time-series predicted power load data and time-series predicted heat load data are obtained based on the management data. A description of the data management process will be added. Incidentally, the heat load is obtained as a combination of the hot water supply heat load when hot water is supplied to the hot water supply destination and the terminal heat load at the
The
但し、この第1実施形態では、予測電力負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の最初の運転周期についてのみ管理し、予測熱負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の全てについて、運転周期に区分けして管理するように構成されている。
ちなみに、実電力負荷は、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され、実給湯熱負荷は前記給湯熱負荷計測手段31にて計測され、実端末熱負荷は前記端末熱負荷計測手段32にて計測される。
However, in the first embodiment, the predicted power load data is managed only for the first operation cycle of the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period, and the predicted heat load data constitutes the operation mode determination target period. All of the plurality of operation cycles to be performed are divided into operation cycles and managed.
Incidentally, the actual power load is measured based on the measured value of the power load measuring means 11 and the output value of the
そして、前記運転制御部5は、運転形態判定対象期間の開始時点(各運転周期の開始時点(例えば午前3時)に相当する)において、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の管理データに基づいて、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の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並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期(以下、2回目の運転周期を記載する場合がある)の時系列的な予測熱負荷データを夫々単位時間毎に求めて、メモリ34に記憶するように構成されている。
例えば、図3に示すように、運転形態判定対象期間の開始時点において、最初の運転周期の予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを単位時間毎に求めるように構成されている。
And the said
For example, as shown in FIG. 3, at the start of the operation mode determination target period, the predicted power load data and the predicted heat load data of the first operation cycle are obtained every unit time.
次に、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量を演算する前記運転メリット演算処理について、説明する。
前記連続運転モード時の予測エネルギ削減量として、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、及び、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
前記負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において、燃料電池1の発電電力を予測電力負荷に対して追従させる電主運転を実行すると仮定したときの予測エネルギ削減量であり、前記抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を実行すると仮定したときに、予測熱負荷に対して燃料電池1の発生熱が余る熱余り状態が予測される場合に、運転形態判定対象期間の一部の時間帯において燃料電池1の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定すると仮定したときの予測エネルギ削減量である。
Next, the operation merit calculation process for calculating the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode as the continuous operation merit and the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode as the intermittent operation merit will be described.
As the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode, a predicted energy reduction amount in the load following continuous operation mode and a predicted energy reduction amount in the suppressed continuous operation mode are obtained.
The predicted energy reduction amount in the load following continuous operation mode is based on the assumption that the main operation for causing the generated power of the
運転制御部5は、燃料電池1を運転するときには、1分以下等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、現在要求されている現電力負荷を求め、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の発電電力をその決定した電主出力に調整する形態で、現電力負荷に追従させる電主運転を実行する。
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。
When the
The current power load is measured based on the measured value of the power load measuring means 11 and the output value of the
ちなみに、熱余り状態とは、例えば、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ19を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池1から出力される熱が熱消費端末3で要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ19を作動させる状態である。
熱余り状態の予測について説明を加える。
前記運転制御部5は、運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対応して連続的に電主運転を実行することを想定して、燃料電池1の発生熱が予測熱負荷に対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求める。
Incidentally, the excess heat state means, for example, that hot water stored in the hot
An explanation will be given for the prediction of the excess heat state.
The
又、前記運転制御部5は、前記断続運転モードにおいては、燃料電池1を運転するときには前記電主運転を実行する。
Further, in the intermittent operation mode, the
運転制御部5は、ある燃料電池1の仮運転パターンに対して、予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されている。
つまり、運転制御部5は、予め設定された仮運転パターンにおける運転時間帯において燃料電池1を運転する形態で予測電力負荷に対して電主運転を実行すると仮定して、燃料電池1の時系列的な予測発電電力及び予測発生熱を演算する。
そして、運転制御部5は、下記の式2に示すように、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池1を前記仮運転パターンで運転した場合のエネルギ消費量の削減量を、前記予測エネルギ削減量として演算する。
The
That is, the
Then, the
予測エネルギ削減量P=燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1−燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2……………(式2)
Predicted energy reduction amount P = energy consumption amount E1 when the
前記燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1は、下記の式3に示すように、前記予測電力負荷の全てを商用電源7からの受電電力で補う場合の商用電源7におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
The energy consumption amount E1 when the
E1=予測電力負荷/商用電源7の発電効率+予測熱負荷/補助加熱器28の発熱効率……………(式3)
E1 = predicted power load / power generation efficiency of
一方、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2は、前記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の消費エネルギである運転時消費エネルギと、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からの受電電力で補う場合の商用電源7におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷から予測発生熱のうちの予測熱負荷として利用される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消費量との和に、起動時消費エネルギを消費するとする場合は、その起動時消費エネルギを加え、停止時消費エネルギを消費するとする場合は、その停止時消費エネルギを加えて求められる。
On the other hand, the energy consumption E2 when the
つまり、この第1実施形態では、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとし、且つ、停止時消費エネルギは消費しないとする形態で求めるので、連続運転モードにて燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2は、下記の式4に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加えない起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求められる。
That is, in the first embodiment, the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode as the continuous operation merit is, as described above, whether or not the
E2=運転時消費エネルギ+不足電力負荷/商用電源7の発電効率+不足熱負荷/補助加熱器28の発熱効率……………(式4)
E2 = Energy consumption during operation + Insufficient power load / Power generation efficiency of
又、この第1実施形態では、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず起動時消費エネルギを消費するとし、且つ、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求めるので、断続運転モードにて燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2は、下記の式5に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加える起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式にて求められる。
Further, in the first embodiment, as described above, the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode as an advantage of the intermittent operation is whether or not the
E2=運転時消費エネルギ+不足電力負荷/商用電源7の発電効率+不足熱負荷/補助加熱器28の発熱効率+起動時消費エネルギ+停止時消費エネルギ……………(式5)
E2 = Energy consumption during operation + Insufficient power load / Power generation efficiency of
ちなみに、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に固有のものであり、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。
Incidentally, the starting energy consumption and the stopping energy consumption of the
For example, the starting energy consumption is set to 1900 Wh, and the stopping energy consumption is set to 200 Wh.
上記のような予測エネルギ削減量Pを求める方法について説明を加える。
図5に示すように、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する仮運転パターンの全てがメモリ34に記憶されている。
例えば、運転形態判定対象期間の開始時点を午前3時とすると、午前3時〜午前4時の時間(単位時間1)から運転を開始させるパターンとして、午前3時〜午前4時の時間(単位時間「1」)を運転時間帯とするパターン1(起動時刻が午前3時、停止時刻が午前4時)や、午前3時〜午前5時の時間帯(単位時間「1」及び「2」)を運転時間帯とするパターン2(起動時刻が午前3時、停止時刻が午前5時)、午前3時〜午前6時の時間帯(単位時間「1」、「2」及び「3」)を運転時間帯とするパターン3・・・午前3時〜次の日の午前3時の時間帯(単位時間「1」〜「24」)を運転時間帯とするパターン24の24種類がある。また、午前4時〜午前5時の時間(単位時間「2」)から運転開始させるパターンとして、この単位時間「2」を運転時間帯とするパターン25、午前4時〜午前6時の時間帯(単位時間「2」及び「3」)を運転時間帯とするパターン26・・・午前4時〜次の日の午前3時の時間帯(単位時間「2」〜「24」)を運転時間帯とするパターン47の23種類がある。このように、運転周期の最後の午前2時〜午前3時の時間帯(単位時間「24」)を運転時間帯とするパターン300まで、仮運転パターンは、パターン1からパターン300までの300種類のものがある。
A description will be given of a method for obtaining the predicted energy reduction amount P as described above.
As shown in FIG. 5, all of the temporary operation patterns in which one operation time zone is set within the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation form determination target period are stored in the
For example, if the start time of the driving mode determination target period is 3:00 am, the pattern of starting operation from 3:00 am to 4:00 am (unit time 1) is the time from 3:00 am to 4:00 am (unit Pattern 1 (start time is 3:00 am, stop time is 4:00 am), and time zone from 3:00 am to 5:00 am (unit time “1” and “2”) ) Is a driving time zone 2 (starting time is 3 am, stopping time is 5 am), time zone from 3 am to 6 am (unit time “1”, “2” and “3”) There are 24 types of
図4に示すように、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期における24の単位時間夫々について、予測電力負荷(a)及び予測熱負荷(m)を求め、更に、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期に後続する運転周期における夫々の単位時間について、予測熱負荷(m)を求め、仮運転パターンにおいて設定される運転時間帯に含まれる単位時間の夫々について、燃料電池1の電主出力(b)をその予測電力負荷(a)に対して追従する形態で求める。尚、この際に、予測電力負荷が燃料電池1の最小出力以下である場合には、電主出力(b)はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量(i)として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池1の最大出力以上である場合には、電主出力(b)はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量(c)として求められる。
As shown in FIG. 4, the predicted power load (a) and the predicted heat load (m) are obtained for each of 24 unit times in the first operation cycle in the operation mode determination target period, and further, the operation mode determination target period. The predicted thermal load (m) is obtained for each unit time in the operation period subsequent to the first operation period, and the
運転時間帯に含まれる夫々の単位時間において、電主出力(b)を燃料電池1の発電効率(e)にて除することにより、燃料電池1の一次エネルギ消費量である運転時消費エネルギ(g)を求めると共に、その運転時消費エネルギ(g)と燃料電池1の発熱効率(f)を乗ずることにより燃料電池1の発生熱量(d)を求める。
運転時間帯以外の夫々の単位時間においては、電主出力(b)は0に設定されるので、運転時消費エネルギ(g)、発生熱量(d)は0となる。
By dividing the main output (b) by the power generation efficiency (e) of the
In each unit time other than the operation time zone, the main output (b) is set to 0, so the energy consumption during operation (g) and the amount of generated heat (d) are 0.
更に、最初の運転周期の夫々の単位時間において、貯湯槽2の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量(d)から排熱ロス(h)を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量(i)から求めた電気ヒータ12の発生熱量を加えたものから、貯湯槽2において放熱される貯湯放熱量(l)と、予測熱負荷(m)として利用された予測利用熱量(n)と、を差し引いた分を、貯湯槽2に貯えられる貯湯熱量(k)として求め、更に、貯湯槽2の最大容量を超える分の熱量をラジエータ19で放熱される余剰熱量(j)として求める。但し、運転形態判定対象期間の開始時点における貯湯熱量は、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及び給水温度センサSi夫々の検出温度に基づいて、上記の式1に基づいて求められる。
Furthermore, in each unit time of the first operation cycle, within the range not more than the maximum capacity of the
又、最初の運転周期に後続する運転周期の夫々の単位時間については、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量(k)が継続して予測熱負荷(m)として利用される状態を想定して、前の単位時間の貯湯熱量(k)から、貯湯放熱量(l)と、予測熱負荷(m)として利用された予測利用熱量(n)とを差し引いた分を、次の単位時間の貯湯熱量(k)として求める。 In addition, for each unit time of the operation cycle subsequent to the first operation cycle, a state in which the amount of stored hot water (k) in the final unit time in the first operation cycle is continuously used as the predicted heat load (m). Assuming that the amount of hot water stored in the previous unit time (k) is subtracted from the amount of heat released from the hot water (l) and the predicted amount of heat used (n) used as the predicted heat load (m), the next unit Calculated as the amount of hot water stored in time (k).
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
先ず、負荷追従連続運転モードにて燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2は、運転周期の全時間帯にわたって予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、最初の運転周期における運転時消費エネルギ(g)の合計と、不足電力量(c)の合計と、予測熱負荷(m)と予測利用熱量(n)との差として求められる不足熱負荷の合計とを、前記式4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより求める。
又、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2に代入することにより、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pを求める。
The predicted energy reduction amount P in the load following continuous operation mode is obtained as follows.
First, the energy consumption amount E2 when the
Further, based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
Then, by substituting the energy consumption amount E1 when the
抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
先ず、抑制連続運転モードにて燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を、以下のようにして求める。
最初の運転周期内において前記熱余り時間帯以前に、燃料電池1の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制時間帯を1つ設定する形態で、複数段階に設定した抑制出力、抑制時間帯を異ならせて形成される全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように、運転時消費エネルギ(g)の合計と、不足電力量(c)の合計と、予測熱負荷(m)と予測利用熱量(n)との差として求められる不足熱負荷の合計とを求めて、前記式4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより、抑制用仮運転パターンの夫々について、エネルギ消費量E2を求めると共に、熱余り状態が発生する熱余り時間帯が生じるか否かを判断する。
又、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、熱余り時間帯が生じない全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうちの最大のものを抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとする。
The predicted energy reduction amount P in the suppressed continuous operation mode is obtained as follows.
First, the energy consumption E2 when the
In the form of setting one suppression time zone in which the output of the
Further, based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
The energy consumption amount E1 when the
断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を、最初の運転周期における運転時消費エネルギ(g)の合計と、不足電力量(c)の合計と、予測熱負荷(m)と予測利用熱量(n)との差として求められる不足熱負荷の合計とを、前記式5の起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式に代入することにより求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうちの最大のものを1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量とする。
The predicted energy reduction amount P in the intermittent operation mode is obtained as follows.
For each of all the temporary operation patterns stored in the
Based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
For each of the temporary operation patterns, by substituting the energy consumption amount E1 when the
又、メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Pに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量(n)の合計を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である2で割ることにより1運転周期(1日)当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとする。
そして、1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量P及び2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pのうち、大きい方を断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。
In addition, for each of all the temporary operation patterns stored in the
Then, the larger one of the predicted energy reduction amount P in the daily intermittent operation mode and the predicted energy reduction amount P in the 2-day intermittent operation mode is obtained as the predicted energy reduction amount P in the intermittent operation mode.
ところで、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待機時消費エネルギZとして、予め実験等により求めてある。
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が、負の値として求められる場合がある。
そして、例えば、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギZの負の値よりも大きい場合は、燃料電池1を負荷追従連続運転モードにて運転した方が運転を待機させるよりも省エネルギとなり、逆に、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギZの負の値よりも小さい場合は、燃料電池1を負荷追従連続運転モードにて運転するよりも運転を待機させる方が省エネルギとなるので、待機時消費エネルギZを待機メリットとして用いることが可能である。
そこで、運転制御部5のメモリ34に、待機メリットとして待機時消費エネルギZを記憶させてある。つまり、運転制御部5が、待機メリットとして待機時消費エネルギZを管理するように構成されている。
By the way, even if the
The predicted energy reduction amount in the load following continuous operation mode, the predicted energy reduction amount in the suppression continuous operation mode, and the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode may be obtained as negative values.
For example, when the predicted energy reduction amount in the load following continuous operation mode obtained as a negative value is larger than the negative value of the standby energy consumption Z, the
Therefore, the standby energy consumption Z is stored in the
ちなみに、待機時消費エネルギZは、例えば下記の式にて求めることができる。
Z=待機時の消費電力×待機時間/商用電源7の発電効率
Incidentally, the standby energy consumption Z can be obtained by the following equation, for example.
Z = power consumption during standby × standby time / power generation efficiency of
そして、運転制御部5は、上述のように求めた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値よりも大きい場合は、それら負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が最大のものに対応する運転モードに、燃料電池1の運転モードを定め、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値以下の場合は、燃料電池1の運転モードを待機モードに定める。
Then, the
図8に、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量の夫々を、電気負荷を設定量とした状態で、熱負荷に応じて求めた結果を示す。
図8において、Lc1は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Lc2は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。
又、図8において、Li1は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Li2は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。
FIG. 8 shows the results of obtaining the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode and the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode in accordance with the thermal load in a state where the electric load is the set amount.
In FIG. 8, Lc1 is obtained by calculating the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode as not consuming the starting energy consumption and the stopping energy consumption, and Lc2 is activated the estimated energy reduction amount in the continuous operation mode. This is obtained by consuming the time consumption energy and the stop time energy consumption.
In FIG. 8, Li1 is a predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode obtained as not consuming start-up energy consumption and stop-time energy consumption, and Li2 is a predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode. Is calculated as consuming energy consumption at start-up and energy consumption at stop.
図8のLc1、Li2に示すように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、予測熱負荷がQ以上のときは、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量以上になって、燃料電池1の運転モードが連続運転モードに定められ、予測熱負荷がQよりも小さいときは、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が連続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなって、燃料電池1の運転モードが断続運転モードに定められるようになる。
しかしながら、図8のLc1、Lc2、Li1、Li2から分かるように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求める場合及び消費しないとして求める場合のいずれと比較しても、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなることがなく、燃料電池1の運転モードが連続運転モードに定められることがない。
As shown by Lc1 and Li2 in FIG. 8, the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode is obtained as not consuming the starting energy consumption and the stopping energy consumption, and the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode is calculated as the starting energy consumption. When the predicted heat load is Q or more, the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode becomes equal to or more than the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode. When the operation mode is set to the continuous operation mode and the predicted heat load is smaller than Q, the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode is larger than the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode, and the
However, as can be seen from Lc1, Lc2, Li1, and Li2 in FIG. 8, when the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode is determined as consuming the energy consumption at startup and the energy consumption at stop, the predicted energy in the intermittent operation mode is obtained. Regardless of whether the energy consumption at startup and energy consumption at stop are calculated or not, the predicted energy reduction in the continuous operation mode is the predicted energy reduction in the intermittent operation mode. The operation mode of the
従って、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を、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるようにすることにより、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池1の運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池1の運転モードを連続運転モードに定められるようにすることができるようになり、燃料電池1の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに適切に定めることができる。
Therefore, the continuous operation merit when assuming that the
ちなみに、図8のLc1は、連続運転メリットを停止時消費エネルギを消費しないとして求め、Li2は断続運転メリットを停止時消費エネルギを消費するとして求めた結果を示すものであるが、起動時消費エネルギに対して停止時消費エネルギがかなり小さくて、停止時消費エネルギを消費するかしないかにより、運転メリットの演算値に与える影響は小さいので、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を求めるに当たって、停止時消費エネルギの扱いを変えたとしても、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めた連続運転メリットと、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めた断続運転メリットとの関係は、図8のLc1とLi2との関係に類似したものとなり、上述のように、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池1の運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池1の運転モードを連続運転モードに定められるようにすることができるものとなる。
Incidentally, Lc1 in FIG. 8 shows the result of obtaining the continuous operation merit as not consuming energy at stop, and Li2 shows the result of obtaining the intermittent operation merit as consuming energy at stop. However, the energy consumption during stoppage is considerably small, and the effect on the calculated value of operation merit is small depending on whether or not the energy consumption during stoppage is consumed. The relationship between the benefits of continuous operation calculated in the form of not consuming energy at startup even when the handling of energy consumption at startup is changed, and the intermittent operation advantage calculated in the form of consuming energy at
次に、燃料電池1の運転モードを断続運転モードに定めたときに実行する前記運転時間帯設定処理について、説明を加える。
即ち、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求める演算式として、下記の式6に示すように、起動時消費エネルギを加えず且つ停止時消費エネルギを加える起動時非消費/停止時消費用の演算式が設定されている。
Next, the operation time zone setting process executed when the operation mode of the
That is, as an arithmetic expression for obtaining the energy consumption amount E2 when the
E2=運転時消費エネルギ+不足電力負荷/商用電源7の発電効率+不足熱負荷/補助加熱器28の発熱効率+停止時消費エネルギ……………(式6)
E2 = Energy consumption during operation + Insufficient power load / Power generation efficiency of
そして、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、メモリ34に記憶されている仮運転パターンにおいて設定数N1(例えば2個)以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンのうち、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定する仮運転パターン夫々については、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6の起動時非消費/停止時消費用の演算式により求め、その他の仮運転パターン夫々については、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5の起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
又、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、メモリ34に記憶されている仮運転パターンにおいて設定数N1以上の単位時間を運転時間帯とする全ての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5の起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
When the
Further, when the
Based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
そして、設定数N1以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうち最大の仮運転パターンの運転時間帯を1日毎断続運転モードの運転時間帯とする。
When the
又、設定数N1以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Pに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量(n)の合計を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である2で割ることにより1運転周期当たりの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2日毎断続運転モードの運転時間帯とする。
そして、1日毎断続運転モードの運転時間帯及び2日毎断続運転モードの運転時間帯のうち、予測エネルギ削減量Pが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定する。
In addition, for each of all the temporary operation patterns in which the unit time of the set number N1 or more is an operation time zone, the predicted energy reduction amount P obtained for each is added to the predicted use heat amount (n in the operation cycle subsequent to the first operation cycle). ) Is added to the amount of energy consumed when the heat generated by the
Of the operation time zone in the daily intermittent operation mode and the operation time zone in the 2-day intermittent operation mode, the operation time zone with the larger predicted energy reduction amount P is set as the operation time zone in the intermittent operation mode.
尚、上述のように断続運転モードの運転時間帯を設定するに当たっては、メモリ34に記憶されている仮運転パターンの全てについて、上述のように予測エネルギ削減量Pを求めることにより、1日毎断続運転モードの運転時間帯及び2日毎断続運転モードの運転時間帯を求めて、予測エネルギ削減量Pが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成しても良い。
しかしながら、運転時間帯が短過ぎる仮運転パターンは、エネルギ消費量の削減の上でメリットが得られ難く、又、耐久性の面でも好ましくないので、上述のように、設定数N1以上の単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンに限って、予測エネルギ削減量Pを求めて、1日毎断続運転モードの運転時間帯及び2日毎断続運転モードの運転時間帯を求め、予測エネルギ削減量Pが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成することにより、断続運転モードの運転時間帯を耐久性に悪影響を与えない範囲で予測エネルギ削減量Pが最大となるように設定することができる。
Note that when setting the operation time zone in the intermittent operation mode as described above, the estimated energy reduction amount P is obtained as described above for all the temporary operation patterns stored in the
However, the temporary operation pattern in which the operation time zone is too short is difficult to obtain merit in reducing energy consumption, and is not preferable in terms of durability. Therefore, as described above, the unit time of the set number N1 or more. Only in the temporary operation pattern in which the operation time zone is, the predicted energy reduction amount P is obtained, the operation time zone in the daily intermittent operation mode and the operation time zone in the 2-day intermittent operation mode are obtained, and the predicted energy reduction amount P is By configuring the larger operation time zone as the operation time zone of the intermittent operation mode, the predicted energy reduction amount P is maximized within a range that does not adversely affect the durability of the operation time zone of the intermittent operation mode. Can be set as follows.
以下、図6に示すフローチャートに基づいて、前記運転モード選択処理について説明する。
運転制御部5は、運転周期の開始時点(例えば、午前3時)になる毎に、運転形態判定対象期間を、その開始時点から引き続く2回の運転周期にて構成するように更新して、運転モード選択処理を実行する。
つまり、運転周期の開始時点になる毎に、上述のよう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、上述のように運転メリット演算処理を実行して、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piを演算し、それらのうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値「−Z」よりも大きいか否かを判断することにより、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのうちのいずれか1つを実行した方が、運転周期の全時間帯において燃料電池1を停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する(ステップ#1〜4)。
Hereinafter, based on the flowchart shown in FIG. 6, the said operation mode selection process is demonstrated.
The
In other words, each time the operation cycle starts, the data management process is executed as described above to obtain the predicted power load data and the predicted heat load data, and the operation merit calculation process is executed as described above to perform load tracking. The predicted energy reduction amount Pc1 in the continuous operation mode, the predicted energy reduction amount Pc2 in the suppression continuous operation mode, and the predicted energy reduction amount Pi in the intermittent operation mode are calculated, and the largest one of them is consumed during standby. By determining whether or not the energy Z is larger than the negative value “−Z”, it is possible to operate one of the load following continuous operation mode, the suppression continuous operation mode, and the intermittent operation mode. It is determined whether or not energy is saved as compared with executing the standby mode in which the
つまり、負荷追従連続運転モードや抑制連続運転モードや断続運転モードを実行したときのエネルギ消費量が燃料電池1を運転しないときのエネルギ消費量よりも多くなって、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1や、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2や、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piが負の値として求められる場合があるが、それらの正負に拘らず、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値「−Z」よりも大きいときは、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになる。
That is, the energy consumption amount when the load following continuous operation mode, the suppression continuous operation mode, and the intermittent operation mode are executed is larger than the energy consumption amount when the
そして、ステップ#4にて、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになると判断したときは、ステップ#5にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piが最大か否かを判断し、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piが最大でない場合は、燃料電池1の運転モードを、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1及び抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2のうちエネルギ削減量が大きい方に対応する運転モードに設定する、つまり、連続運転モードに設定することになる(ステップ#6)。
When it is determined in
又、詳細は後述するが、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piが最大であると判断すると、燃料電池1の運転モードを断続運転モードに設定することになり、前記選択条件が、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モードに定める条件に定められている。
Although details will be described later, among the predicted energy reduction amount Pc1 in the load following continuous operation mode, the predicted energy reduction amount Pc2 in the suppression continuous operation mode, and the predicted energy reduction amount Pi in the intermittent operation mode, in the intermittent operation mode. If the predicted energy reduction amount Pi is determined to be the maximum, the operation mode of the
ステップ#5において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piが最大であると判断すると、ステップ#7において、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率U/Lを求め、ステップ#8では、その求めた熱負荷賄い率U/Lと下位設定値Kとを比較して、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値Kよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値K以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
In
ちなみに、熱負荷賄い率U/LのLは、最初の運転周期の各単位時間の予測熱負荷(m)を合計することにより求めた最初の運転周期の予測熱負荷である。
又、熱負荷賄い率U/LのUは、燃料電池1の発生熱量(d)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、最初の運転周期の開始時点が、図4の(b)にて示す運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Lは、図4の(b)に示す如き、運転周期の全単位時間(時間0〜23)の予測熱負荷(m)を合計した値となり、Uは、図4の(b)に示す如き、運転周期の全単位時間(時間0〜23)の予測利用熱量(n)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。
Incidentally, L of the thermal load coverage ratio U / L is the predicted heat load of the first operation cycle obtained by summing the predicted heat loads (m) of each unit time of the first operation cycle.
Moreover, U of the thermal load coverage rate U / L can be covered by the amount of stored hot water at the start of the first operation cycle out of the predicted heat load of the first operation cycle, with the generated heat amount (d) of the
For example, assuming that the start point of the first operation cycle is in the state of the start point of the operation cycle shown in FIG. 4B, L is the entire operation cycle as shown in FIG. The predicted heat load (m) of the unit time (
The lower set value K is set to 0.4, for example.
つまり、貯湯槽2からは放熱があることから、最初の運転周期の開始時点における貯湯槽2の貯湯熱量にて最初の運転周期における予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率を求めるに当たっては、最初の運転周期の開始時点の貯湯槽2の貯湯熱量そのものを用いるよりも、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Uを用いる方が、貯湯槽2からの放熱を考慮することができるので、熱負荷賄賄い率を適切に求めることができる。
That is, since there is heat radiation from the
そして、ステップ#8で待機条件を満たさないと判断したときは、燃料電池1の運転モードを断続運転モードに設定し、上述したように運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する(ステップ#9,10)。
When it is determined in
又、ステップ#8で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ#11で、燃料電池1が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ#12にて、熱負荷賄い率U/Lが前記下位設定値Kよりも大きい上位設定値M(例えば0.9)よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ#13において、燃料電池1の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。
If it is determined in
つまり、メモリ34に記憶されている仮運転パターンのうち、開始時点に引き続き且つ個数が1〜設定数N2(例えば10個)の単位時間からなる時間帯を運転時間帯として仮定する全ての仮運転パターンの夫々について、運転時間帯に予測電力負荷に追従させる電主運転を実行したとして、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になるか否かを判断し、その貯湯熱量が0になる仮運転パターンが存在するときは、最初の運転周期の最終の単位時間の貯湯熱量が0よりも大きくなる熱余り状態になることなく、燃料電池1の運転を継続することが可能であり、運転継続条件を満たすと判断し、その貯湯熱量が0になる仮運転パターンが存在しないときは、運転継続条件を満たさないと判断する。
That is, all the temporary operation patterns that are assumed to be the operation time zone from the temporary operation patterns stored in the
そして、ステップ#13において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ#14において、燃料電池1の運転モードを、その燃料電池1の運転を運転継続時間継続する運転継続モードに設定し、ステップ#15において、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
If it is determined in
前記運転継続時間設定処理では、ステップ#13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うち、予測エネルギ削減量Pが最大となる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、ステップ#13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6の起動時非消費/停止時消費用の演算式により求めて、その求めたエネルギ消費量E2及び前記式3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2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。
In the operation continuation time setting process, the temporary operation pattern in which the predicted energy reduction amount P is the maximum among the temporary operation patterns determined in
In other words, the energy consumption E2 when the
ステップ#4にて、待機モードを実行した方が省エネルギになると判断したとき、ステップ#11にて、燃料電池1が停止中であると判断したとき、ステップ#12にて、熱負荷賄い率U/Lが上位設定値Mよりも大きいと判断したとき、ステップ#13にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する。
When it is determined in
運転制御手段5は、前記運転モード設定処理にて、燃料電池1の運転モードを負荷追従連続運転モードに設定したときは、運転周期の全時間帯にわたって現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、抑制連続運転モードに設定したときは、運転周期のうちで抑制時間帯においては燃料電池1の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の時間帯では現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、断続運転モードに設定したときは、運転時間帯設定処理にて設定した運転時間帯において現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、運転継続モードに設定したときは、運転継続時間設定処理にて設定した運転継続時間の間現電力負荷に追従させる電主運転を実行する形態で、燃料電池1の運転を継続し、待機モードに設定したときは、次の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池1の運転を停止させる。
When the operation mode setting process sets the operation mode of the
つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転モード設定処理を実行し、その運転モード実行処理では、上述のように、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値Kよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池1が停止中であると判断した場合、燃料電池1が運転中で且つ熱負荷賄い率U/Lが上位設定値Mよりも大きいと判断した場合、及び、燃料電池1が運転中で且つ熱負荷賄い率U/Lが上位設定値M以下で且つ運転継続条件を満たさないと判断した場合のいずれかの場合では、待機モードに設定するように構成されているので、先の運転モード設定処理にて2日毎断続運転モードに設定されて、今回の運転モード設定処理を行う時点が2日毎断続運転モードにおける2回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転モード判定処理にて前述のように待機モードに設定されると、その2日毎断続運転モードにおける2回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池1が停止されることになり、2日毎断続運転モードが実行される。
That is, the operation mode setting process is executed every time the operation cycle starts, and in the operation mode execution process, as described above, the thermal load coverage ratio U / L is larger than the lower set value K and the standby condition is set. When it is determined that the
又、2日毎断続運転モードにおいてその1回目の運転周期における実際の熱負荷が予測熱負荷よりも多くなって、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値K以下で待機条件を満たさないと判断されると、新たに、断続運転モードに設定されることになる。 Also, in the intermittent operation mode every two days, the actual thermal load in the first operation cycle is larger than the predicted thermal load, and it is determined that the thermal load coverage ratio U / L is lower than the lower set value K and does not satisfy the standby condition. Then, the intermittent operation mode is newly set.
又、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値Kよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池1が運転中で且つ熱負荷賄い率U/Lが上位設定値M以下で且つ運転継続条件を満たすと判断されると、最初の運転周期における最終の単位時間になっても熱余り状態にならないように燃料電池1の運転が継続されるので、起動時消費エネルギを消費することなく、最初の運転周期の熱負荷を十分に賄うことが可能となり、省エネルギ性を一段と向上することができる。
Further, when it is determined that the thermal load coverage rate U / L is larger than the lower set value K and the standby condition is satisfied, the
以下、本発明の第2〜第4の各実施形態を説明するが、第2〜第4の各実施形態は、運転制御部5の運転モード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の運転モード選択処理における制御動作について説明する。
Hereinafter, although the second to fourth embodiments of the present invention will be described, each of the second to fourth embodiments will describe another embodiment of the control operation in the operation mode setting process of the
〔第2実施形態〕
以下、本発明の参考の実施形態である第2実施形態を説明するが、この第2実施形態は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量に基づいて燃料電池1の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めるための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り、又、燃料電池1の運転形態を断続運転モードに定めたときに運転時間帯設定処理を実行する点も、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、運転メリット演算処理及び運転時間帯設定処理の説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment which is a reference embodiment of the present invention will be described. This second embodiment is based on the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode and the predicted energy reduction amount in the intermittent operation mode. Another embodiment of the selection condition for determining the operation mode of the
又、この第2実施形態でも、第1実施形態と同様に、運転周期が1日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する2回の運転周期にて構成され、運転メリットとしては、燃料電池1を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。
更に、第1実施形態と同様に、運転制御部5は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the operation cycle is set to one day, the operation mode determination target period is constituted by two continuous operation cycles, and the operation merit is as follows: The amount of energy reduction by operating the
Further, similarly to the first embodiment, the
この第2実施形態では、前記選択条件が、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量が設定削減量G(例えば580Wh)以上のときは、燃料電池1の運転モードを断続運転モードよりも優先して連続運転モードに定め、且つ、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が設定削減量Gよりも小さいときは、燃料電池1の運転モードを連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちのエネルギ削減量が大きい方に対応する運転モードに定める条件に設定されている。
In the second embodiment, when the selection condition is that the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode as the continuous operation merit is equal to or greater than the set reduction amount G (for example, 580 Wh), the operation mode of the
以下、図7に示すフローチャートに基づいて、運転モード設定処理について説明する。
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、第1実施形態と同様に運転メリット演算処理を実行して、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piを演算する(ステップ#21〜23)。
The operation mode setting process will be described below based on the flowchart shown in FIG.
Every time the operation cycle starts, data management processing is executed in the same manner as in the first embodiment to obtain predicted power load data and predicted heat load data, and operation merit calculation processing is executed in the same manner as in the first embodiment. Thus, the predicted energy reduction amount Pc1 in the load following continuous operation mode, the predicted energy reduction amount Pc2 in the suppression continuous operation mode, and the predicted energy reduction amount Pi in the intermittent operation mode are calculated (steps # 21 to 23).
続いて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1が設定削減量G以上か否かを判断して、設定削減量G以上のときは、運転モードを負荷追従連続運転モードに設定し、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1が設定削減量Gよりも小さいときは、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2が設定削減量G以上か否かを判断して、設定削減量G以上のときは、運転モードを抑制連続運転モードに設定する(ステップ#24〜26)。 Subsequently, it is determined whether or not the predicted energy reduction amount Pc1 in the load following continuous operation mode is equal to or larger than the set reduction amount G. When the predicted energy reduction amount Pc1 is equal to or larger than the set reduction amount G, the operation mode is set to the load following continuous operation mode. When the predicted energy reduction amount Pc1 in the load following continuous operation mode is smaller than the set reduction amount G, it is determined whether or not the predicted energy reduction amount Pc2 in the suppression continuous operation mode is equal to or larger than the set reduction amount G. When the amount is G or more, the operation mode is set to the suppression continuous operation mode (steps # 24 to # 26).
続いて、ステップ#24、#26にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc及び抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2のいずれも設定削減量G以上でないと判断すると、ステップ#27で、第1実施形態と同様に、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率U/Lを求め、ステップ#28では、その求めた熱負荷賄い率U/Lと下位設定値Kとを比較して、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値Kよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率U/Lが下位設定値K以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
Subsequently, when it is determined in
ステップ#28で、待機条件を満たさないと判断したときは、ステップ#29において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値「−Z」よりも小さいか否かを判断することにより、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのうちのいずれか1つを実行した方が、前記運転周期の全時間帯において燃料電池1を停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する。
If it is determined in
そして、ステップ#29にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値「−Z」よりも小さくないと判断したときは、ステップ#30において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうち最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piであるか否かを判断する。
In
そして、ステップ#30において、最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piでないと判断すると、負荷追従連続運転モード及び抑制連続運転モードのうちの予測エネルギ削減量が大きい方に運転モードを設定し(ステップ#25)、最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piであると判断すると、燃料電池1の運転モードを断続運転モードに設定し、第1実施形態と同様に運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する(ステップ#31,32)。
In
又、ステップ#28で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ#33で、燃料電池1が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ#34にて、熱負荷賄い率U/Lが前記下位設定値Kよりも大きい上位設定値Mよりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ#35において、第1実施形態と同様に、燃料電池1の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断し、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ#36において、燃料電池1の運転モードを運転継続モードに設定し、ステップ#37において、第1実施形態と同様に、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する(ステップ#37)。
If it is determined in
ステップ#29にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc1、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pc2、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Piのうちの最大のものが待機時消費エネルギZの負の値「−Z」よりも小さいと判断したとき、ステップ#33にて、燃料電池1が停止中であると判断したとき、ステップ#34にて、熱負荷賄い率U/Lが上位設定値Mよりも大きいと判断したとき、ステップ#35にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する(ステップ#38)。
In
そして、第1実施形態と同様に、運転制御手段5は、前記運転モード設定処理にて、燃料電池1の運転モードを負荷追従連続運転モードに設定したときは、運転周期の全時間帯にわたって現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、抑制連続運転モードに設定したときは、運転周期のうちで抑制時間帯においては燃料電池1の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の時間帯では現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、断続運転モードに設定したときは、運転時間帯設定処理にて設定した運転時間帯において現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、運転継続モードに設定したときは、運転継続時間設定処理にて設定した運転継続時間の間現電力負荷に追従させる電主運転を実行する形態で、燃料電池1の運転を継続し、待機モードに設定したときは、次の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池1の運転を停止させる。
As in the first embodiment, when the operation mode of the
〔第3実施形態〕
以下、本発明の実施形態である第3実施形態を説明するが、この第3実施形態は、運転メリット演算処理の別の実施形態を示すものであり、それに伴って、データ管理処理が第1実施形態と異なり、更に、第1実施形態において実行した運転時間帯設定処理を実行しない点で第1実施形態と異なるが、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量に基づいて燃料電池1の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めるための選択条件は、第1実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, although 3rd Embodiment which is embodiment of this invention is described, this 3rd Embodiment shows another embodiment of driving merit calculation processing, and data management processing is 1st in connection with it. Unlike the first embodiment, it further differs from the first embodiment in that the operation time zone setting process executed in the first embodiment is not executed, but the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode and the predicted energy reduction in the intermittent operation mode. The selection conditions for determining the operation mode of the
又、この第3実施形態でも、第1実施形態と同様に、運転周期が1日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する2回の運転周期にて構成され、運転メリットとしては、燃料電池1を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。
更に、第1実施形態と同様に、運転制御部5は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the operation cycle is set to one day, the operation mode determination target period is configured with two continuous operation cycles, and the operation merit is as follows: The amount of energy reduction by operating the
Further, similarly to the first embodiment, the
運転制御部5は、データ管理処理においては、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は第1実施形態と同様に管理するが、そのような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の管理データに基づいて、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データの両方を、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の全てについて運転周期毎に区分けして管理するように構成されている。
In the data management process, the
運転制御部5は、前記運転メリット演算処理において、前記燃料電池1を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとしかつ燃料電池1が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するとする形態で、かつ、前記複数の運転周期の夫々についての運転メリットの総和を前記運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数で除する形態で求めるように構成されている。
更に、運転制御部5は、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとしかつ燃料電池1が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている。
The
Further, the
更に、運転制御部5は、前記最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成され、且つ、前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯を、前記断続運転モードの運転時間帯に定めるように構成されている。
Further, the
以下、運転メリット演算処理について、説明を加える。
運転制御部5は、第1実施形態と同様に、前記式2に基づいて、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量の削減量を、予測エネルギ削減量として演算するように構成されているが、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量の求め方が第1実施形態と異なる。
Hereinafter, the driving merit calculation process will be described.
As in the first embodiment, the
連続運転モードは、運転形態判定対象期間を構成する2回の運転周期にわたって実行するとする。
そして、連続運転モードにおいて最初の運転周期における燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量は、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、起動時消費エネルギを消費しないとし且つ停止時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、起動時消費エネルギを消費するとし且つ停止時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、連続運転モードにおいて2回目の運転周期における燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量は、起動時消費エネルギを消費しないとし且つ停止時消費エネルギを消費しないとする形態で求めることになる。
The continuous operation mode is assumed to be executed over two operation cycles constituting the operation form determination target period.
The energy consumption when the
又、上記の第1実施形態と同様に、断続運転モードの運転時間帯は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に1つ設定されることから、断続運転モードでは、運転形態判定対象期間の間に燃料電池1が1回停止されることになるので、断続運転メリットは、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求められることになる。
つまり、断続運転モードにおける燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量は、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、起動時消費エネルギを消費しないとし且つ停止時消費エネルギを消費するとする形態で求め、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、起動時消費エネルギを消費するとし且つ停止時消費エネルギを消費するとする形態で求めることになる。
Further, as in the first embodiment, the operation time zone in the intermittent operation mode is set as one in the first operation cycle among the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. In the intermittent operation mode, since the
That is, when the
従って、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を求めるための演算式として、第1実施形態における式4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式、式5の起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式、及び、式6の起動時非消費/停止時消費用の演算式に加えて、下記の式7に示すように、起動時消費エネルギを加え且つ停止時消費エネルギを加えない起動時消費/停止時非消費用の演算式が設定されている。
Accordingly, as a calculation formula for obtaining the energy consumption amount E2 when the
E2=運転時消費エネルギ+不足電力負荷/商用電源7の発電効率+不足熱負荷/補助加熱器28の発熱効率+起動時消費エネルギ……………(式7)
E2 = Energy consumed during operation + Insufficient power load / Power generation efficiency of
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
先ず、最初の運転周期の全時間帯にわたって予測電力負荷に追従させる電主運転を実行するとして、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、前記式4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求め、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、前記式7の起動時消費/停止時非消費用の演算式にて求め、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求め、そのように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2に代入することにより、最初の運転周期の予測エネルギ削減量Pを求める。
The predicted energy reduction amount P in the load following continuous operation mode is obtained as follows.
First, assuming that the main operation is performed to follow the predicted power load over the entire time period of the first operation cycle, the energy consumption E2 when the
次に、2回目の運転周期の全時間帯にわたって予測電力負荷に追従させる電主運転を実行するとして、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4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求め、2回目の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求め、そのように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2に代入することにより、2回目の運転周期の予測エネルギ削減量Pを求める。
そして、上述のように求めた最初の運転周期の予測エネルギ削減量Pと2回目の運転周期の予測エネルギ削減量Pとを加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である2で割って1運転周期当たりの予測エネルギ削減量としたものを、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。
Next, assuming that the main operation is performed to follow the predicted power load over the entire time period of the second operation cycle, the energy consumption amount E2 when the
Then, the value obtained by adding the predicted energy reduction amount P of the first operation cycle obtained as described above and the predicted energy reduction amount P of the second operation cycle is the number of operation cycles constituting the operation form determination target period. A predicted energy reduction amount per one operation cycle divided by 2 is obtained as a predicted energy reduction amount P in the load following continuous operation mode.
抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
先ず、最初の運転周期の予測エネルギ削減量Pを以下のようにして求める。
熱余り時間帯以前に、燃料電池1の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制時間帯を1つ設定する形態で、複数段階に設定した抑制出力、抑制時間帯を異ならせて形成される全ての抑制用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、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、前記式4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求め、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、前記式7の起動時消費/停止時非消費用の演算式にて求める。
又、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうちの最大のものを最初の運転周期の予測エネルギ削減量Pとする。
The predicted energy reduction amount P in the suppressed continuous operation mode is obtained as follows.
First, the predicted energy reduction amount P in the first operation cycle is obtained as follows.
In the form of setting one suppression time zone in which the output of the
Further, based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
For each of the suppression temporary operation patterns, the energy consumption amount E1 when the
次に、2回目の運転周期の予測エネルギ削減量Pを以下のようにして求める。
熱余り時間帯以前に、燃料電池1の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制時間帯を1つ設定する形態で、複数段階に設定した抑制出力、抑制時間帯を異ならせて形成される全ての抑制用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4の起動時/停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求める。
又、2回目の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうちの最大のもの2回目の運転周期の予測エネルギ削減量Pとする。
Next, the predicted energy reduction amount P for the second operation cycle is obtained as follows.
In the form of setting one suppression time zone in which the output of the
Further, based on the predicted power load and predicted heat load of the second operation cycle, the energy consumption E1 when the
For each of the suppression temporary operation patterns, the energy consumption amount E1 when the
そして、上述のように求めた最初の運転周期の予測エネルギ削減量Pと2回目の運転周期の予測エネルギ削減量Pとを加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である2で割って1運転周期当たりの予測エネルギ削減量としたものを、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。 Then, the value obtained by adding the predicted energy reduction amount P of the first operation cycle obtained as described above and the predicted energy reduction amount P of the second operation cycle is the number of operation cycles constituting the operation form determination target period. A predicted energy reduction amount per one operation cycle divided by 2 is obtained as a predicted energy reduction amount P in the suppression continuous operation mode.
断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pは、以下のようにして求める。
メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中のときは、前記式6の起動時非消費/停止時消費用の演算式にて求め、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が停止中のときは、前記式5の起動時/停止時両エネルギ消費用の演算式にて求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式3により、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1を求める。
そして、仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量E1及び燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2を前記式2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のうちの最大のものを1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量とする。
The predicted energy reduction amount P in the intermittent operation mode is obtained as follows.
For each of all the temporary operation patterns stored in the
Based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, the energy consumption E1 when the
For each of the temporary operation patterns, by substituting the energy consumption amount E1 when the
又、メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Pに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量(n)の合計を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である2で割ることにより1運転周期当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとする。
そして、1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量P及び2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pのうち、大きい方を断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。
In addition, for each of all the temporary operation patterns stored in the
Then, the larger one of the predicted energy reduction amount P in the daily intermittent operation mode and the predicted energy reduction amount P in the 2-day intermittent operation mode is obtained as the predicted energy reduction amount P in the intermittent operation mode.
又、断続運転モードとしては、上述のように求めた1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量P及び2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pにおいて、1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pの方が大きいときは、その1日毎断続運転モードにて設定されている運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯に定め、一方、2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pの方が大きいときは、その2日毎断続運転モードにて設定されている運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯に定める。
つまり、断続運転モードとして、1日毎断続運転モード及び2日毎断続運転モードのうち、予測エネルギ削減量Pが大きい方に設定する。
As the intermittent operation mode, the predicted energy reduction amount P in the daily intermittent operation mode and the predicted energy reduction amount P in the 2-day intermittent operation mode obtained as described above are used as the predicted energy in the daily intermittent operation mode. When the reduction amount P is larger, the operation time zone set in the daily intermittent operation mode is set as the operation time zone of the intermittent operation mode, while the predicted energy reduction amount P in the 2-day intermittent operation mode is set. When is larger, the operation time zone set in the intermittent operation mode every two days is determined as the operation time zone of the intermittent operation mode.
That is, as the intermittent operation mode, the one with the larger predicted energy reduction amount P is set between the daily intermittent operation mode and the 2-day intermittent operation mode.
そして、運転制御部5は、上述のように求めた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量に基づいて、前記選択条件により、それら負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が最も大きいものに対応する運転モードに、燃料電池1の運転モードを定める。
Then, the
この第3実施形態において、運転モード設定処理における全体の制御動作については、ステップ#10の運転時間帯設定処理を省略した以外は、上記の第1実施形態において図6に示すフローチャートを用いて説明した制御動作と同様であるので、フローチャートを用いた説明は省略する。
ちなみに、この第3実施形態においては、断続運転モードの運転時間帯は、上述したように、1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量P及び2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pのうち、エネルギ削減量が大きい方のモードにおいて設定されている運転時間帯に定める。
In the third embodiment, the entire control operation in the operation mode setting process is described using the flowchart shown in FIG. 6 in the first embodiment, except that the operation time zone setting process in
Incidentally, in the third embodiment, as described above, the operation time zone in the intermittent operation mode includes the predicted energy reduction amount P in the daily intermittent operation mode and the predicted energy reduction amount P in the 2-day intermittent operation mode. Of these, the operating hours are set in the mode with the larger energy reduction amount.
〔第4実施形態〕
以下、本発明の実施形態である第4実施形態を説明するが、この第4実施形態は、運転メリット演算処理、及び、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量に基づいて燃料電池1の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めるための選択条件について、別の実施形態を示すものであり、それに伴って、データ管理処理が第1実施形態と異なり、更に、第1実施形態において実行した運転時間帯設定処理を実行しない点で第1実施形態と異なる。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, although 4th Embodiment which is embodiment of this invention is described, this 4th embodiment is the operation merit calculation process, the predicted energy reduction amount in the continuous operation mode, and the predicted energy reduction in the intermittent operation mode. Another embodiment of the selection condition for determining the operation mode of the
つまり、データ管理処理及び運転メリット演算処理は、上記の第3実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
又、前記選択条件は、上記の第2実施形態と同様である。
That is, since the data management process and the driving merit calculation process are the same as those in the third embodiment, the description thereof is omitted.
The selection conditions are the same as those in the second embodiment.
又、この第4実施形態でも、第1実施形態と同様に、運転周期が1日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する2回の運転周期にて構成され、運転メリットとしては、燃料電池1を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。
更に、第1実施形態と同様に、運転制御部5は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。
Also in the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the operation cycle is set to one day, the operation mode determination target period is constituted by two continuous operation cycles, and the operation merit is as follows: The amount of energy reduction by operating the
Further, similarly to the first embodiment, the
この第4実施形態において、運転モード設定処理における全体の制御動作については、ステップ#32の運転時間帯設定処理を省略した以外は、上記の第2実施形態において図7に示すフローチャートを用いて説明した制御動作と同様であるので、フローチャートを用いた説明は省略する。
ちなみに、この第4実施形態においては、断続運転モードの運転時間帯は、第3実施形態と同様に、1日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量P及び2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pのうち、エネルギ削減量が大きい方のモードにおいて設定されている運転時間帯に定める。
In the fourth embodiment, the entire control operation in the operation mode setting process is described using the flowchart shown in FIG. 7 in the second embodiment, except that the operation time zone setting process in
Incidentally, in the fourth embodiment, the operation time zone in the intermittent operation mode is the predicted energy reduction amount P in the daily intermittent operation mode and the predicted energy reduction in the 2-day intermittent operation mode, as in the third embodiment. The amount P is determined in the operation time zone set in the mode with the larger energy reduction amount.
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 運転形態判定対象期間を複数の運転周期にて構成する場合、その運転形態判定対象期間を構成する運転周期の個数は、上記の各実施形態において例示した2個に限定されるものではなく、3個以上でも良い。
例えば、運転形態判定対象期間を3個の運転周期にて構成する場合、断続運転モードとしては、上記の各実施形態において説明した1日毎断続運転モードに加えて、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目の運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定める2日毎断続運転モード、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに2回目及び3回目の運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定める3日毎断続運転モードが含まれる。
この場合、メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Pに、2回目の運転周期における予測利用熱量(n)の合計を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を2で割ることにより1運転周期当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを2日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。
又、メモリ34に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Pに、2回目及び3回目の運転周期における予測利用熱量(n)の合計を補助加熱器28の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を3で割ることにより1運転周期当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを3日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Pとして求める。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(A) When the operation mode determination target period is configured with a plurality of operation cycles, the number of operation cycles constituting the operation mode determination target period is not limited to the two illustrated in the above embodiments. There may be three or more .
For example, when configuring the operation mode determination period at three operating cycles, the intermittent operation mode, in addition to 1 day for each intermittent operation mode described in the above embodiments, the prediction power of the first operation cycle 2-day intermittent operation mode in which the operation time zone is determined within the first operation cycle and the first operation so that the operation merit obtained based on the load and the predicted heat load and the predicted heat load of the second operation cycle is the highest. Intermittent operation every 3 days to determine the operation time zone within the first operation cycle so that the operation merit obtained based on the predicted power load and predicted heat load of the cycle and the predicted heat load of the second and third operation cycles is the highest Mode is included.
In this case, for each of all the temporary operation patterns stored in the
Further, for each of all the temporary operation patterns stored in the
(ロ) 上記の各実施形態においては、断続運転形態の運転時間帯を運転形態判定対象期間内に1回のみを設定する場合について例示したが、運転形態判定対象期間内に複数回設定しても良い。 (B) In each of the above embodiments, the operation time zone of the intermittent operation mode is illustrated as being set only once within the operation mode determination target period, but it is set multiple times within the operation mode determination target period. Also good.
(ハ) 上記の各実施形態においては、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を、停止時消費エネルギを消費するかしないかのいずれかに定めることにより、停止時消費エネルギを考慮して求める場合について例示したが、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、停止時消費エネルギを消費しないとして、停止時消費エネルギを考慮することなく求めるように構成しても良い。 (C) In each of the above-described embodiments, when each of the continuous operation merit and the intermittent operation merit is determined by deciding whether or not to consume the energy consumption at the time of stoppage, the energy consumption at the time of stoppage is taken into consideration. However, both the continuous operation merit and the intermittent operation merit may be obtained without considering the stop energy consumption, assuming that the stop energy consumption is not consumed.
(ニ) 断続運転メリットを求めるときには、燃料電池1を運転した場合のエネルギ消費量E2をコージェネレーションシステムを待機させるときに消費する待機電力を含める状態で求めるようにしても良い。
(D) When obtaining the intermittent operation merit, the energy consumption E2 when the
(ホ) 上記の第3及び第4の各実施形態において、連続運転メリットを求めるに当たっては、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるように構成したが、前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるように構成しても良い。
同じく、上記の第3及び第4の各実施形態において、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの断続運転メリットを求めるに当たっては、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるように構成したが、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池1が運転中であるときには、前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるように構成しても良い
ちなみに、前記仮起動時消費エネルギとしては、例えば、0に近い小さい値に設定する。
In the third and fourth embodiments of the (e) above reporting, when obtaining the continuous operation benefits, the
Similarly, in each of the above-described third and fourth embodiments, in obtaining the intermittent operation merit when assuming the time zone following the start time of the driving mode determination target period as the driving time zone, the driving mode determination target period When the
(ヘ) 上記の第3及び第4の各実施形態においては、前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯を、前記断続運転モードの運転時間帯に定めるように構成する場合について例示したが、前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯の開始時点を断続運転モードの運転開始タイミングとして定めるように構成しても良い。
上記の別実施形態においても、例えば、前記運転時間帯にわたって燃料電池1を運転することにより貯湯槽2に貯湯されると予測される予測貯湯熱量を求めておいて、前記運転開始タイミングで燃料電池1が発電を開始した後、貯湯槽2の実際の貯湯熱量が前記予測貯湯熱量に達すると燃料電池1を停止させるように構成する。
In the third and fourth embodiments of the (f) above SL, the operation time zone corresponding to the operation benefits obtained as the intermittent operation benefits, if configured to determine the operating time period of the intermittent operation mode However, the start point of the operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit may be determined as the operation start timing in the intermittent operation mode.
Also in the above-described another embodiment, for example, a predicted amount of stored hot water that is predicted to be stored in the
(ト) 運転メリットとしては、上記の各実施形態において例示した予測エネルギ削減量等の省エネルギ性に限定されるものではなく、例えば、予測エネルギコスト削減額等の経済性や、予測二酸化炭素削減量等の環境性を用いても良い。
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。
(G) The driving merit is not limited to the energy saving such as the predicted energy reduction amount exemplified in each of the above embodiments. For example, the economics such as the predicted energy cost reduction amount and the predicted carbon dioxide reduction Environmental properties such as quantity may be used.
Incidentally, the predicted energy cost reduction amount can be obtained by subtracting the energy cost when the
The energy cost when the
On the other hand, the energy cost when the
又、予測二酸化炭素削減量は、燃料電池1を運転させない場合の二酸化炭素発生量から、燃料電池1を運転したときの二酸化炭素発生量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。
The predicted carbon dioxide reduction amount can be obtained by subtracting the carbon dioxide generation amount when the
The amount of carbon dioxide generated when the
On the other hand, the amount of carbon dioxide generated when the
(チ) 運転メリットを求めるに当たって、燃料電池1を運転しない場合のエネルギ消費量等は、予測電力負荷の全てを商用電源7からの受電電力で賄い、予測熱負荷の全てを前記補助加熱器28とは異なる一般的な給湯器にて賄うとして求めるように構成しても良い。
(H) In determining the operation merit, the energy consumption, etc. when the
(リ) 上記の各実施形態においては、熱消費端末3を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとしたが、熱消費端末3を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。又、燃料電池1から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末3において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末3が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとする。
(L) In each of the above embodiments, the case where the
(ヌ) 運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして、上記の各実施形態においては、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯とするときの運転メリットを求める場合について例示したが、例えば、2番目又は3番目に運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯とするときの運転メリットを求めるように構成する等、運転メリットが高くなる条件は種々に変更可能である。 (Nu) As an intermittent operation merit when assuming a time zone when the driving merit is high as the driving time zone, in each of the above embodiments, the driving merit when the time zone when the driving merit is the highest is the driving time zone However, there are various conditions for increasing the driving merit, such as a configuration in which the driving merit is determined when the driving time zone is the second or third time when the driving merit is highest. It can be changed.
(ル) 上記の各実施形態においては、燃料電池1を運転するときは、現電力負荷に対応して電主運転を実行する場合について例示したが、燃料電池1を運転するときに、燃料電池1の出力をある一定の出力に設定する定格運転を実行するように構成しても良い。
(L) In each of the above embodiments, when the
(ヲ) 熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池1を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。
(V) Although the
1 熱電併給装置
2 貯湯槽
4 貯湯手段
5 運転制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記運転制御手段が、運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
運転形態判定対象期間の全時間帯にお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、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として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、
前記運転制御手段が、
前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、
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を、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期については、前記運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費する形態で、且つ、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの2番目以降の運転周期については、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で、前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期についての運転メリットを求めて、前記複数の運転周期の夫々についての運転メリットの総和を前記運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数で除する形態で求めるように構成されているコージェネレーションシステム。 A combined heat and power device that generates electric power and heat, a hot water storage device that stores hot water in a hot water storage tank using heat generated by the combined heat and power device, and an operation control device that controls operation, are provided.
The operation control means, at the start of the operation mode determination target period,
Based on the time-series predicted power load, the time-series predicted heat load, the energy consumed by the operation of the cogeneration device, and the energy consumption at the time of starting the cogeneration device,
Merits of continuous operation when it is assumed that the heat and power combined device is continuously operated in all time zones of the operation mode determination target period, and the heat and power combined device using a part of the operation mode determination target period as the operation time zone In the case of assuming intermittent operation, seek the intermittent operation merit when assuming the operation time period as the time period when the operation merit is high,
Based on the obtained continuous operation merit and intermittent operation merit, a cogeneration system configured to determine the operation mode of the combined heat and power supply device as either a continuous operation mode or an intermittent operation mode,
The operation control means is
The operation mode determination target period is divided into each of a plurality of operation cycles, and is configured to manage the predicted power load and the predicted heat load, and
The continuous operation merit when assuming that the combined heat and power supply device is operated continuously is the first operation cycle of the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period at the start of the operation mode determination target period. When the combined heat and power unit is in operation, the start-up energy consumption is not consumed, or the temporary start-up energy consumption set as a value smaller than the start-up energy consumption is consumed, and the combined heat and power unit is stopped. In some cases, the startup energy consumption is consumed, and the startup energy consumption is not consumed for the second and subsequent operation cycles of the plurality of operation cycles constituting the operation mode determination target period. form, seeking operation benefits for a plurality of operating cycles constituting the operation mode judging period, the plurality Cogeneration system configured to determine a sum of the operating benefits of the respective operation cycle in the form of dividing the number of operating cycles that constitute the driving mode judging period.
運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている請求項1記載のコージェネレーションシステム。 The operation control means is
The operation merit when assuming the time zone following the start time of the operation mode determination target period as the operation time zone, the energy consumption at startup when the combined heat and power device is operating at the start time of the operation mode determination target period. The time period during which the driving merit is high is calculated in such a manner that the consumption energy at the time of temporary startup is consumed and the energy consumption at the time of startup is consumed when the combined heat and power supply device is stopped. The cogeneration system according to claim 1, wherein the cogeneration system is configured to obtain an intermittent operation merit when assumed as a belt.
前記最初の運転周期内に運転時間帯を1つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成され、且つ、
前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯を前記断続運転形態の運転時間帯に定める又は前記断続運転メリットとして求めた運転メリットに対応する運転時間帯の開始時点を前記断続運転形態の運転開始タイミングとして定めるように構成されている請求項2記載のコージェネレーションシステム。 The operation control means is
In the form of setting one operation time zone in the first operation cycle, the first operation cycle has a higher operation merit obtained based on the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle. Based on the operation merit for the determined operation time period, the predicted power load and the predicted heat load of the first operation cycle, and the predicted heat load of the operation cycle subsequent to the first operation cycle of the plurality of operation cycles Assuming that the driving merit of the higher driving merit for the driving time zone determined in the first driving cycle is the driving time zone when the driving merit is higher It is configured to be calculated as a merit for intermittent operation, and
The operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit is set as the operation time zone of the intermittent operation mode, or the start point of the operation time zone corresponding to the operation merit obtained as the intermittent operation merit is the intermittent operation mode The cogeneration system according to claim 2, wherein the cogeneration system is configured to be determined as an operation start timing.
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