JP6969329B2 - コージェネレーションシステム適正台数決定装置および電力融通システム - Google Patents

Description

本発明は、利用者が異なる複数の専有部を有すると共に電力系統からの電力を低圧一括受電する建造物に設置されるコージェネレーションシステムの適正台数を決定するためのコージェネレーションシステム適正台数決定装置およびこれを用いた電力融通システムに関する。

従来より、低圧一括受電契約を行なう複合需要家施設に適用される電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。電力供給システムは、系統から電力の供給を受ける一括受電盤と、複合需要家施設による消費電力量を測定する上位メータ装置と、一括受電盤に受電された電力を複数の需要家施設（複数の契約者の専有部）に供給する分電盤と、複数の需要家施設のそれぞれの消費電力量を測定する下位メータ装置と、複数の需要家施設に電力を供給する燃料電池などの分散型電源と、を備える。この電力供給システムでは、一括受電盤に受電した系統からの電力を分電盤によって複数の需要家施設のそれぞれに供給すると共に、必要に応じて分散型電源からの電力を複数の需要家施設にそれぞれ供給する。

特開２０１７−１７７７９号公報

低圧一括受電を行なう建造物の共有設備としてコージェネレーションシステムを備え、当該コージェネレーションシステムで発電した電力と排熱とを複数戸で融通する電力融通システムにおいては、複数戸で電力需要を平準化させることができるため、コージェネレーションシステムを長時間に亘って発電効率の高い定格出力で運転することも可能となり、省エネルギ化を図ることができる。しかしながら、コージェネレーションシステムの導入台数が過剰になると、発電電力が複数戸の電力需要を上回り、稼働率が低下するため、その適正台数を適切に決定する必要がある。

本発明は、利用者が異なる複数の専有部を有すると共に電力系統からの電力を低圧一括受電する建造物に設置されるコージェネレーションシステムの適正台数をより適切に決定して、低コストで省エネルギ性の高い電力融通システムを構築可能とすることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置は、
利用者が異なる複数の専有部を有すると共に電力系統からの電力を低圧一括受電する建造物に設置されるコージェネレーションシステムの適正台数を決定するためのコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
評価対象のコージェネレーションシステムの定格発電効率を取得する定格発電効率取得手段と、
前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に前記コージェネレーションシステムの発電効率を予測する発電効率予測手段と、
前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に前記建造物全体の一次エネルギ消費量を予測する一次エネルギ消費量予測手段と、
前記発電効率と前記定格発電効率との乖離が所定範囲内にあると予測される導入台数のうち、前記一次エネルギ消費量の削減効果が上位に属する導入台数を適正台数として決定する適正台数決定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置は、集合住宅やテナント等の利用者が異なる複数の専有部を有すると共に電力系統からの電力を低圧一括受電する建造物に設置されるコージェネレーションシステムの適正台数を決定するものである。この適正台数決定装置は、導入台数毎にコージェネレーションシステムの発電効率と建造物全体の一次エネルギ消費量とを予測し、発電効率と定格発電効率との乖離が所定範囲内にあると予測される導入台数のうち一次エネルギ消費量の削減効果が上位に属する導入台数を適正台数として決定する。これにより、コージェネレーションシステムの発電効率と建造物全体の一次エネルギ消費量とを考慮して導入台数を最適化することができ、低コストで省エネルギ性の高い電力供給システムを構築することが可能となる。

こうした本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置において、前記発電効率予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、季節毎および時間帯毎の前記コージェネレーションシステムの発電量およびガス消費量をそれぞれ予測し、季節毎および時間帯毎の前記発電量および前記ガス消費量をそれぞれ単位期間に亘って積算し、前記発電量および前記ガス消費量の各積算値に基づいて前記コージェネレーションシステムの発電効率を予測するものとしてもよい。こうすれば、コージェネレーションシステムの発電効率を導入台数毎により正確に予測することができる。

また、本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置において、前記一次エネルギ消費量予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、季節毎および時間帯毎の前記建造物全体のガス消費量を予測すると共に季節毎および時間帯毎の前記電力系統からの受電に基づく電気消費量を予測し、季節毎および時間帯毎の前記建造物全体のガス消費量を単位期間に亘って積算すると共に季節毎および時間帯毎の前記電気消費量を前記単位期間に亘って積算し、前記建造物全体のガス消費量の積算値と前記電気消費量の積算値とに基づいて前記建造物全体の一次エネルギ消費量を予測するものとしてもよい。こうすれば、建造物全体の一次エネルギ消費量を導入台数毎により正確に予測することができる。

更に、本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置において、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、前記建造物に供給するガスおよび電気の事業者利益を予測する事業者利益予測手段を備え、前記適正台数決定手段は、前記記一次エネルギ消費量の削減効果が上位に属する導入台数が複数存在する場合には、当該複数の導入台数のうち前記事業者利益が最も高い導入台数を前記適正台数として決定するものとしてもよい。これは、事業者によっては、事業者利益が大きいほど、光熱費を削減できる料金設定が可能となることに基づく。この場合、前記事業者利益予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、単位期間に亘る前記建造物全体のガス消費量と前記単位期間に亘る前記電力系統からの受電に基づく電気消費量を予測し、前記建造物全体のガス消費量と前記電気消費量とに基づいて前記事業者利益を予測するものとしてもよい。

本発明の電力融通システムは、上述した各態様の本発明のコージェネレーションシステム適正台数決定装置により決定された台数のコージェネレーションシステムを備え、該コージェネレーションシステムで発電した電力を前記建造物の複数の専有部に融通することを要旨とするものである。

建造物に設置されるコージェネレーションシステムは上記コージェネレーションシステム適正台数決定装置によって導入台数が最適化されているから、低コストで省エネルギ性の高い電力融通システムを構築することが可能である。

コージェネレーションシステム１０が設置された集合住宅１の概略構成図である。 コージェネレーションシステム１０の適正台数決定装置２０の概略構成図である。 最適台数決定処理の一例を示すフローチャートである。 コージェネ発電量やコージェネガス消費量、一次エネルギ消費量の各計算概念を示す概念図である。 年間発電効率算出処理の一例を示すフローチャートである。 一次エネルギ消費量算出処理の一例を示すフローチャートである。 事業者利益算出処理の一例を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、コージェネレーションシステム１０が設置された集合住宅１の概略構成図であり、図２は、コージェネレーションシステム適正台数決定装置２０の概略構成図である。コージェネレーションシステム適正台数決定装置２０は、集合住宅やテナント等の利用者が異なる複数の占有部を有すると共に商用電力系統１００から一括受電して各専有部に給電する建造物において設置されるコージェネレーションシステム１０の適正台数を決定するための装置である。この適正台数決定装置２０は、例えば、戸数が比較的少ない小規模の建造物において、建造物全体で電気事業者４１と低圧一括受電契約（例えば、契約電力が５０ｋＷ未満の一括受電契約）を結び、各占有部利用者が一括受電契約者との間で個別の低圧受電契約を結ぶものに好適に適用することができる。

コージェネレーションシステム１０は、図１に示すように、例えば複数の住戸２ａ〜２ｄ（例えば、４戸）を有する集合住宅１に設置され、各住戸間で電力と熱（湯水）とを融通可能なシステム（電力融通システム）として構成される。このコージェネレーションシステム１０は、ガス供給管を介して供給される燃料ガス（例えば、都市ガス）により発電すると共に発電した電力を商用電力系統１００と連系して各住戸２ａ〜２ｄにそれぞれ設置された家庭負荷３に給電ライン５を介して分配する発電ユニット１１と、発電に伴って発生する熱を湯水として蓄える貯湯タンク１２を有し蓄えた湯水を給湯ライン６を介して各住戸２ａ〜２ｄの給湯器４へ分配する給湯ユニットと、を備える。給湯ユニットから給湯器４へ供給された湯水は、当該湯水の温度が出湯に要求される要求温度よりも低いときには給湯器４において要求温度にまで加熱されてから出湯され、湯水の温度が要求温度よりも高いときには図示しない混合弁を介して上水が混合されてから出湯される。なお、発電ユニット１１は、例えば、燃料ガスを改質ガスに改質すると共に改質ガス中に含まれる水素とエアに含まれる酸素とに基づいて化学反応により発電する燃料電池により構成されてもよいし、燃料ガスの燃焼により動力を出力する原動機と原動機からの動力により発電する発電機との組み合わせにより構成されてもよい。

コージェネレーションシステム適正台数決定装置２０は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤなどを含む本体２１と、ディスプレイ２６と、キーボードやマウスなどの入力デバイス２７とを有する汎用のコンピュータである。この適正台数決定装置２０は、その機能ブロックとしては、コージェネレーションシステム１０の導入台数ｎ毎の年間発電効率を算出する年間発電効率算出部２２と、コージェネレーションシステム１０の導入台数ｎ毎の集合住宅１全体での年間の一次エネルギ消費量を算出する一次エネルギ消費量算出部２３と、コージェネレーションシステム１０の導入台数ｎ毎の事業者利益を算出する事業者利益算出部２５と、各算出部で算出されたパラメータを用いてコージェネレーションシステム１０の最適台数を決定する最適台数決定部２５と、を備える。年間発電効率算出部２２，一次エネルギ消費量算出部２３，事業者利益算出部２４および最適台数決定部２５は、本体２１（ＨＤＤ）にインストールされた処理プログラムを実行することによって機能する。

図３は、最適台数決定部２５により実行される最適台数決定処理の一例を示すフローチャートである。図４は、コージェネレーションシステム１０の発電量（コージェネ発電量）やコージェネレーションシステム１０での燃料ガスの消費量（コージェネガス消費量）、集合住宅１全体の一次エネルギ消費量の各計算概念を示す概念図である。以下、図３の最適台数決定処理を、図４を参照しながら説明する。

最適台数決定処理が実行されると、最適台数決定部２５は、まず、評価対象のコージェネレーションシステム１０の定格発電効率Ｅｒ［%］や、各住戸２ａ〜２ｄの仕様設定データ、集合住宅１のガス・電気料金設定データなどの処理に必要なデータを入力デバイス２７を介して入力する（Ｓ１００）。定格発電効率Ｅｒは、評価対象のコージェネレーションシステム１０の仕様値を用いることができる。各住戸２ａ〜２ｄの仕様設定データには、給湯器４の種類や住戸数ｍ、コージェネレーションシステム売電設定、太陽光発電設定、床暖房設定（床暖房の有無）、地域設定、住宅負荷設定、時間ずれ量設定などが含まれる。ここで、コージェネレーションシステム売電設定は、売電の有無や売電価格が含まれる。太陽光発電設定には、設置の有無や公称最大出力、売電価格が含まれる。更に、地域設定は、予め定められた複数の地域の中から一の地域の選択することにより行なわれ、地域が設定されると、その地域に対応する季節毎および時間帯毎の「外気温データ」，「水温データ」，「斜面日射量データ」および「平面日射量データ」（図４参照）が生成される。住宅負荷設定は、季節毎および時間帯毎の想定される「冷暖房負荷量」，「家電・照明負荷量」，「調理負荷量」および「給湯負荷量」（図４参照）に対して何倍の負荷にするかを倍率（「負荷調整率」）をもって調整するものであり、各負荷量に対してそれぞれ異なる倍率を設定することができる。時間ずれ量設定は、「家電・照明負荷量」および「給湯負荷量」について「基準時間」から負荷をどれだけずらすかを調整するものであり、それぞれ「±ｙ時間」、例えば−１２時間〜＋１２時間の範囲で設定することができる。季節毎および時間帯毎の「冷暖房負荷量」は、季節毎および時間帯毎の「平面日射量データ」や「外気温データ」などに基づいて冷房日，暖房日を設定し、冷房日，暖房日について「基準冷暖房負荷量」を算出し、「基準冷暖房負荷量」を「負荷調整率」で調整することにより算出される。季節毎および時間帯毎の「家電・照明負荷量」は、季節毎および時間帯毎の「家電・照明負荷量データ」（図４参照）を予め取得し、取得した「家電・照明負荷量データ」を入力した「±ｙ時間」だけシフトし、シフトした「家電・照明負荷量データ」を「負荷調整率」で調整することにより算出される。季節毎および時間帯毎の「調理負荷量」は、季節毎および時間帯毎の「調理負荷データ」（図４参照）を予め取得し、取得した「調理負荷データ」を入力した「±ｙ時間」だけシフトし、シフトした「調理負荷データ」を「負荷調整率」で調整することにより算出される。「給湯負荷量」は、季節毎および時間帯毎の「給湯量データ」（図４参照）を予め取得し、取得した「給湯量データ」を「±ｙ時間」だけシフトし、シフトした「給湯量データ」を「負荷調整率」で調整した上で「給湯量データ」と「水温データ」とに基づいて算出される。また、ガス・電気料金設定データには、ガス料金表や電気料金表、託送料金表などが含まれる。

こうして必要なデータを入力すると、導入台数ｎを値１に初期化し（Ｓ１０５）、ｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間発電効率Ｅ（ｎ）［％］を年間発電効率算出部２２から取得する（Ｓ１１０）。図５は、年間発電効率算出部２２により実行される年間発電効率算出処理の一例を示すフローチャートである。

年間発電効率算出処理が実行されると、年間発電効率算出部２２は、ｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間発電量Ｑｅ（ｎ）［ｋＷｈ］を算出する（Ｓ２００）。この処理は、コージェネレーションシステム１０の売電設定が売電ありの場合には、定格発電出力で常時運転するものと仮定して年間発電量Ｑｅ（ｎ）を算出する。一方、コージェネレーションシステム１０の売電設定が売電なしの場合には、単位時間あたりの全住戸（集合住宅１全体）の「電力負荷量」（図４参照）が所定負荷量ｓ未満のときには全住戸の「電力負荷量」を導入台数ｎで割った値から商用電力系統１００への逆潮流を防止するためのマージン（逆潮流防止マージンｘ）を減じた出力で運転し、単位時間あたりの全住戸の「電力負荷量」が所定負荷量ｓ以上のときには定格発電出力で運転するものと仮定して、季節毎および時間帯毎に１台のコージェネレーションシステム１０の単位時間あたりの発電量Ｑｅ’（「コージェネ発電量」（図４参照）を算出し、算出した発電量Ｑｅ’を１年間に亘って積算することにより年間発電量Ｑｅ（ｎ）を算出する。ここで、所定負荷量ｓは、定格発電出力に逆潮流防止マージンｘを加えた値に導入台数ｎを乗じることにより算出される。全住戸の「電力負荷量」は、基本的には、「冷暖房負荷量」を冷暖房機器のエネルギー消費効率で割った値に住戸数ｍを乗じて得られる冷暖房電力負荷量と、「家電・照明負荷量」に住戸数ｍを乗じて得られる家電・照明電力負荷量との和により算出される。なお、床暖房設定として床暖房ありが設定されているときには、「冷暖房負荷量」は、「床暖房負荷量」（図４参照）にも振り分けられる。

次に、ｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）［ｍ³］を算出する（Ｓ２１０）。この処理は、次式（１）により季節毎および時間帯毎のコージェネレーションシステム１０の消費ガス量Ｑｇ’を算出し、算出した消費ガス量Ｑｇ’を１年間に亘って積算することにより年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）を算出する。ここで、式（１）中の「Ｑｅ’」は、Ｓ２００において季節毎および時間帯毎に算出した１台のコージェネレーションシステム１０の単位時間あたりの発電量（「コージェネ発電量」）を示し、「ｎ」は導入台数を示し、「Ｅ’」は、発電量Ｑｅ’でのコージェネレーションシステム１０の発電効率を示し、「Ｈｇ」は、コージェネレーションシステム１０で使用する燃料ガスの発熱量（低位発熱量）［ＭＪ／ｍ³］を示し、「３６００」は、時間の単位を時から秒に換算する換算係数を示し、「１０００」は、発熱量の単位をＭＪからＧＪに換算する換算係数を示す。

Qg'=Qe'×n/m/E'/Hg×3600/1000 …（１）

そして、年間発電量Ｑ（ｎ）［ｋＷｈ］と年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）［ｍ³］とに基づいて次式（２）によりｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間発電効率Ｅ（ｎ）［％］を算出して（Ｓ２２０）、年間発電効率算出処理を終了する。

E(n)=Qe(n)/[Qg(n)×Hg/1000] …（２）

図３の最適台数決定処理に戻って、こうしてｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間発電効率Ｅ（ｎ）［％］を取得すると、Ｓ１００で入力した定格発電効率Ｅｒから年間発電効率Ｅ（ｎ）を減じることにより発電効率差ΔＥを算出する（Ｓ１１５）。

次に、ｎ台導入時の集合住宅１全体の一次エネルギ消費量Ｃ（ｎ）［ＧＪ］を一次エネルギ消費量算出部２３から取得する（Ｓ１２０）。図６は、一次エネルギ消費量算出部２３により実行される一次エネルギ消費量算出処理の一例を示すフローチャートである。一次エネルギ消費量算出処理では、一次エネルギ消費量算出部２３は、まず、ｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）を算出する（Ｓ３００）。この処理は、上述したＳ２１０と同一の処理により行なうことができる。なお、Ｓ２１０で算出された年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）を年間発電効率算出部２２から取得してもよい。

続いて、各住戸２ａ〜２ｄに設置されたガス機器（給湯器４やガスコンロ）の年間消費ガス量Ｑｇｏ（ｎ）［ｍ³］を算出する（Ｓ３１０）。この処理は、図４に示すように、例えば、季節毎および時間帯毎に「給湯器暖房ガス量」，「調理ガス量」および「給湯器給湯ガス量」（図４参照）を算出し、各ガス量の和（季節毎および時間帯毎のガス機器の消費ガス量）を１年間に亘って積算することにより年間消費ガス量Ｑｇｏ（ｎ）を算出する。ここで、「給湯器暖房ガス量」は、「床暖房負荷量」（床暖房ありの場合）と給湯器４の暖房効率と燃料ガスの発熱量（高位発熱量）［ＭＪ／ｍ³］とに基づいて算出される。「調理ガス量」は、年間調理熱負荷量［ＭＪ／年］とガスコンロ熱効率と燃料ガスの発熱量（高位発熱量）とに基づいて算出される。「給湯器給湯ガス量」は、「給湯負荷量」［ｋＷｈ］と「給水余熱負荷量」［ｋＷｈ］（図４参照）と給湯器４の給湯効率と燃料ガスの発熱量（高位発熱量）とに基づいて算出される。なお、「給水余熱負荷量」は、発電ユニット１１の排熱との熱交換により加熱された貯湯タンク１２内の湯水を用いて給湯する場合の給湯水の余熱に用いられる負荷量である。この「給水余熱負荷量」は、１台のコージェネレーションシステム１０の単位時間あたりの発電量Ｑｅ’（［コージェネ発電量」）に排熱回収効率と導入台数ｎとを乗じて算出される「排熱回収量」，「水温データ」，配管の放熱量（「コージェネ配管放熱量」），貯湯タンク１２の放熱量（「タンク放熱量」）および給湯や暖房に使用されない余剰の熱量（「余剰熱量」）（図４参照）などに基づいて算出される。

次に、ｎ台導入時の年間買電量Ｑｐ（ｎ）［ｋＷｈ］を算出する（Ｓ３２０）。年間買電量Ｑｐ（ｎ）は、商用電力系統１００からの受電に基づく電気の消費量に相当するものであり、季節毎および時間帯毎に、全住戸の「電力負荷量」［ｋＷｈ］からｎ台全てのコージェネレーションシステム１０の総発電量（１台のコージェネレーションシステム１０の単位時間あたりの発電量Ｑｅ’に導入台数ｎを乗じて得られる発電量）および「太陽光発電自家消費量」（太陽光設置ありの場合）の和を減じた値（季節毎および時間帯毎の買電量）を１年間に亘って積算することにより算出される。なお、「太陽光発電自家消費量」は、「太陽光発電量」と全住戸の「電力負荷量」とｎ台全てのコージェネレーションシステム１０の総発電量とに基づいて算出される。具体的には、「太陽光発電量」と、全住戸の「電力負荷量」からｎ台全てのコージェネレーションシステム１０の総発電量を減じた値とのうち小さい方を「太陽光発電自家消費量」に設定することにより行なう。なお、「太陽光発電量」は、「斜面日射量データ」や公称最大出力に基づいて推定されるパネル面積、パネルの変換効率、パワーコンディショナの変換効率などに基づいて算出される。

続いて、ｎ台導入時の年間売電量Ｑｓ（ｎ）［ｋＷｈ］を算出する（Ｓ３３０）。年間売電量Ｑｓ（ｎ）は、コージェネレーションシステム１０の年間売電量Ｑｃｓ（ｎ）（コージェネ売電設定で売電ありの場合）と太陽光発電の年間売電量Ｑｓｓ（ｎ）（太陽光発電ありの場合）との和により算出される。コージェネレーションシステム１０の年間売電量Ｑｃｓ（ｎ）の算出は、全住戸の「電力負荷量」とｎ台全てのコージェネレーションシステム１０の総発電量とに基づいて行なう。具体的には、季節毎および時間帯毎のｎ台全てのコージェネレーションシステム１０の総発電量から全住戸の「電力負荷量」を減じて季節毎および時間帯毎の余剰電力量を算出し、正の値の余剰電力量を１年間に亘って積算することにより行なう。太陽光発電の年間売電量Ｑｓｓ（ｎ）の算出は、「太陽光発電量」と「太陽光発電自家消費量」とに基づいて行なう。具体的には、季節毎および時間帯毎の「太陽光発電量」から「太陽光発電自家消費量」を減じて季節毎および時間帯毎の太陽光発電の売電量を算出し、正の値の売電量を１年間に亘って積算することにより行なう。

そして、次式（３）〜（５）により一次エネルギ消費量Ｃ（ｎ）［ｍ³］を算出して（Ｓ３４０）、一次エネルギ消費量算出処理を終了する。式（３）中の「Ｃ１（ｎ）」は、ｎ台導入時の燃料ガスの消費に基づく一次エネルギ消費量を示し、「Ｃ２（ｎ）」は、ｎ台導入時の電気の消費に基づく一次エネルギ消費量を示す。式（４）は、集合住宅１全体の消費ガス量を、ガス発熱量Ｈｇ（低位発熱量）［ＭＪ／ｍ³］によって一次エネルギ消費量に換算したものである。式（５）は、集合住宅１全体の消費電力量を、電力受電端効率α［％］によって一次エネルギ消費量に換算したものである。なお、式（５）中の「１００００００」は、一次エネルギ消費量の単位をｋＪからＧＪに換算するための換算係数である。

C(n)=C1(n)+C2(n) …（３）
C1(n)=[Qg(n)+Qgo(n)]×Hg/1000 …（４）
C2(n)=[Qp(n)-Qs(n)]×3600/(α×1000000) …（５）

図３の最適台数決定処理に戻って、次に、コージェネレーションシステム１０の未導入時の一次エネルギ消費量Ｃ（０）を一次エネルギ消費量算出部２３から取得し（Ｓ１２５）、未導入時の一次エネルギ消費量Ｃ（０）からｎ台導入時の一次エネルギ消費量Ｃ（ｎ）を減じて一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）を算出する（Ｓ１３０）。なお、未導入時の一次エネルギ消費量Ｃ（０）は、導入台数ｎを値０として、図６の一次エネルギ消費量算出処理を実行することにより算出される。

続いて、ｎ台導入時の電気事業者およびガス事業者の事業者利益Ｂ（ｎ）を事業者利益算出部２４から取得する（Ｓ１３５）。図７は、事業者利益算出処理の一例を示すフローチャートである。事業者利益算出処理では、事象者利益算出部２４は、まず、ｎ台導入時のコージェネレーションシステム１０の各月の月間消費ガス量と年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）とを算出すると共に（Ｓ４００）、ガス機器の各月の月間消費ガス量と年間消費ガス量Ｑｇｏ（ｎ）とを算出する（Ｓ３１０）。コージェネレーションシステム１０の年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）およびガス機器の年間消費ガス量Ｑｇｏ（ｎ）は、それぞれ上述したＳ２１０またはＳ３００，Ｓ３１０と同一の処理により算出することができる。なお、Ｓ２１０またはＳ３００で算出された年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ）を年間発電効率算出部２２または一次エネルギ消費量算出部２３から取得し、Ｓ３１０で算出された年間消費ガス量Ｑｇｏ（ｎ）を一次エネルギ消費量算出部２３から取得してもよい。また、コージェネレーションシステム１０の各月の月間消費ガス量は、Ｓ２１０において季節毎および時間帯毎に算出されるコージェネレーションシステム１０の消費ガス量Ｑｇ’を月毎に積算することにより算出することができる。また、ガス機器の各月の月間消費ガス量は、Ｓ３１０において算出される季節毎および時間帯毎のガス機器の消費ガス量を月毎に積算することにより算出することができる。

続いて、算出したコージェネレーションシステム１０の各月の月間消費ガス量とガス機器の各月の月間消費ガス量との和からガス料金表により定まる各月の月間ガス料金を算出すると共に算出した各月の月間ガス料金を１年間に亘って積算することにより年間ガス料金Ｆｇ（ｎ）を算出する（Ｓ４２０）。

そして、年間ガス料金Ｆｇ（ｎ）と年間消費ガス量Ｑｇ（ｎ），Ｑｇｏ（ｎ）とに基づいて次式（６）によりｎ台導入時のガス事業者のガス事業益Ｂｇ（ｎ）を算出する（Ｓ４３０）。式（６）中、「β」は原料調達価格を示す。

Bg(n)=Fg(n)-[Qg(n)+Qgo(n)]×β …（６）

次に、ｎ台導入時の各月の月間買電量と年間買電量Ｑｐ（ｎ）とを算出する（Ｓ４４０）。年間買電量Ｑｐ（ｎ）は、上述したＳ３２０と同一の処理により算出することができる。なお、Ｓ３２０で算出された年間買電量Ｑｐ（ｎ）を一次エネルギ消費量算出部２３から取得してもよい。また、各月の月間買電量は、Ｓ３２０において季節毎および時間帯毎に算出される買電量を月毎に積算することにより算出することができる。そして、算出した各月の月間買電量から電気料金表により定まる各月の月間電気料金を算出すると共に算出した各月の月間電気料金を１年間に亘って積算することにより年間電気料金Ｆｅ（ｎ）を算出する（Ｓ４５０）。

次に、ｎ台導入時の各月の月間売電量［ｋＷｈ］とコージェネレーションシステム１０の年間売電量Ｑｃｓ（ｎ）［ｋＷｈ］と太陽光発電の年間売電量Ｑｓｓ（ｎ）［ｋＷｈ］とを算出する（Ｓ４６０）。各月の月間売電量［ｋＷｈ］は、Ｓ３３０において季節毎および時間帯毎に算出されるコージェネレーションシステム１０の余剰電力量（正の値）と季節毎および時間帯毎に算出される太陽光発電の売電量との和を月毎に積算することにより算出することができる。また、コージェネレーションシステム１０の年間売電量Ｑｃｓ（ｎ）と太陽光発電の年間売電量Ｑｓｓ（ｎ）は、それぞれＳ３３０において算出される年間売電量Ｑｃｓ（ｎ），Ｑｓｓ（ｎ）を用いることができる。

更に、ｎ台導入時において、各月の月間売電量から電気料金表により定まる託送料金Ｆｗ（ｎ）と、コージェネレーションシステム１０の年間売電量Ｑｃｓ（ｎ）から電気料金表により定まる年間売電料金Ｆｃ（ｎ）と、太陽光発電の年間売電量Ｑｓｓ（ｎ）から電気料金表により定まる年間売電料金Ｆｓ（ｎ）とを算出する（Ｓ４７０）。

ｎ台導入時における年間買電量Ｑｐ（ｎ）と年間電気料金Ｆｅ（ｎ）と託送料金Ｆｗ（ｎ）とコージェネレーションシステム１０の年間売電料金Ｆｃ（ｎ）と太陽光発電の年間売電料金Ｆｓ（ｎ）とを算出すると、これらに基づいて次式（７）により電気事業者の電気事業益Ｂｅ（ｎ）を算出する（Ｓ４８０）。式（７）中、「δ」は電気調達価格を示す。

Be(n)=Fe(n)-Fw(n)-Fc(n)-Fs(n)-Qp(n)×δ …（７）

こうしてガス事業益Ｂｇ（ｎ）および電気事業益Ｂｅ（ｎ）を算出すると、両者の和により事業者利益Ｂ（ｎ）を算出して（Ｓ４９０）、事業者利益算出処理を終了する。

図３の最適台数決定処理に戻って、ｎ台導入時の事業者利益Ｂ（ｎ）を取得すると、導入台数ｎを値１（１台）インクリメントすると共に（Ｓ１４０）、導入台数ｎが住戸数よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１４５）。導入台数ｎが住戸数よりも大きくない、すなわち住戸数以下と判定すると、Ｓ１１０に戻って、１台増やした導入台数ｎについて、発電効率差ΔＥ（ｎ）と一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）と事業者利益Ｂ（ｎ）とをそれぞれ算出するＳ１１０〜Ｓ１３５の処理を繰り返す。このように、コージェネレーションシステム１０を１台から住戸数と同じ台数まで導入台数を変更しながら、各導入台数について発電効率差ΔＥ（ｎ）と一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）と事業者利益Ｂ（ｎ）とを算出する。

Ｓ１４５で導入台数ｎが住戸数よりも大きいと判定すると、これまでに算出した各導入台数の中から発電効率差ΔＥ（ｎ）が閾値（例えば、１％や２％、３％など）未満であった導入台数を抽出し、抽出した導入台数の中から一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）が上位に属する導入台数（一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）が最も高い導入台数およびこれと同水準にある導入台数）を抽出する（Ｓ１５０）。そして、一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）が上位に属する導入台数が１つの場合には（Ｓ１５５の「ＹＥＳ」）、その１つの導入台数を最適台数に決定する（Ｓ１６０）。一方、一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）が上位に属する導入台数が複数あった場合には（Ｓ１５５の「ＮＯ」）、その複数の導入台数のうち事業者利益Ｂ（ｎ）が最も高い導入台数を最適台数に決定する（Ｓ１６５）。そして、決定した最適台数をディスプレイ２６に出力して（Ｓ１７０）、最適台数決定処理を終了する。

以上説明した本実施形態のコージェネレーションシステム適正台数決定装置２０では、導入台数ｎを変更しながら各導入台数についてコージェネレーションシステム１０の年間発電効率Ｅ（ｎ）と建造物全体の一次エネルギ消費量Ｃ（ｎ）とを予測し、年間発電効率Ｅ（ｎ）と予め取得したコージェネレーションシステム１０の定格発電効率Ｅｒとの差（発電効率差ΔＥ（ｎ））が閾値未満にあると予測される導入台数のうち、一次エネルギ削減効果（ΔＣ（ｎ））が上位に属する導入台数を適正台数として決定する。これにより、コージェネレーションシステム１０の発電効率と建造物全体の一次エネルギ消費量とを考慮して導入台数を最適化することができ、低コストで省エネルギ性の高い電力供給システムを構築することが可能となる。

また、本実施形態のコージェネレーションシステム適正台数決定装置２０では、一次エネルギ消費量削減効果ΔＣ（ｎ）が上位に属する導入台数ｎが複数存在する場合には、これらのうち事業者利益Ｂ（ｎ）が最も高い導入台数を適正台数として決定する。これにより、一括受電契約者は、光熱費を削減できる料金設定が可能となるため、一括受電契約者に高いメリットを提供することができる。

本実施形態のコージェネレーションシステム適正台数決定装置２０では、一次エネルギ削減効果ΔＣ（ｎ）が上位に属する導入台数ｎが複数存在する場合には、事業者利益Ｂ（ｎ）が最も高い導入台数を適正台数として決定とするものとした。しかし、この場合には、当該複数の導入台数を適正台数として決定するものとしてもよいし、当該複数の導入台数のうち台数が少ない方を適正台数として決定してもよい。後者の場合、コージェネレーションシステム１０の導入費を低く抑えることができる。

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、集合住宅１が「建造物」に相当し、住戸２ａ〜２ｄが「占有部」に相当し、コージェネレーションシステム１０が「コージェネレーションシステム」に相当し、最適台数決定処理のＳ１００の処理を実行する最適台数決定部２５が「定格発電効率取得手段」に相当し、年間発電効率算出部２２が「発電効率予測手段」に相当し、一次エネルギ消費量算出部２３が「一次エネルギ消費量予測手段」に相当し、最適台数決定処理のＳ１０５〜Ｓ１７０の処理を実行する最適台数決定部２５が「最適台数決定手段」に相当する。また、事業者利益算出部２４が「事業者利益予測手段」に相当する。

本実施形態は、コージェネレーションシステム適正台数決定装置２０の形態としたが、コージェネレーションシステム適正台数決定装置２０により決定された台数のコージェネレーションシステム１０を備えて当該コージェネレーションシステム１０により発電した電力を各住戸（複数の専有部）に融通する電力融通システムの形態としてもよい。

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、コージェネレーションシステムや適正台数決定装置の製造産業などに利用可能である。

１ 集合住宅、２ａ〜２ｄ 住戸、３ 家庭負荷、４ 給湯器、５ 給電ライン、６ 給湯ライン、１０ コージェネレーションシステム、１１ 発電ユニット、１２ 貯湯タンク、２０ コージェネレーションシステム適正台数決定装置、２１ 本体、２２ 年間発電効率算出部、２３ 一次エネルギ消費量算出部、２４ 事業者利益算出部、２５ 最適台数決定部、２６ ディスプレイ、２７ 入力デバイス、１００ 商用電力系統。

Claims (6)

1. 利用者が異なる複数の専有部を有すると共に電力系統からの電力を低圧一括受電する建造物に設置されるコージェネレーションシステムの適正台数を決定するためのコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
   評価対象のコージェネレーションシステムの定格発電効率を取得する定格発電効率取得手段と、
   前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に前記コージェネレーションシステムの発電効率を予測する発電効率予測手段と、
   前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に前記建造物全体の一次エネルギ消費量を予測する一次エネルギ消費量予測手段と、
   前記発電効率と前記定格発電効率との乖離が所定範囲内にあると予測される導入台数のうち、前記一次エネルギ消費量の削減効果が上位に属する導入台数を適正台数として決定する適正台数決定手段と、
   を備えるコージェネレーションシステム適正台数決定装置。
2. 請求項１に記載のコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
   前記発電効率予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、季節毎および時間帯毎の前記コージェネレーションシステムの発電量およびガス消費量をそれぞれ予測し、季節毎および時間帯毎の前記発電量および前記ガス消費量をそれぞれ単位期間に亘って積算し、前記発電量および前記ガス消費量の各積算値に基づいて前記コージェネレーションシステムの発電効率を予測する、
   コージェネレーションシステム適正台数決定装置。
3. 請求項１または２に記載のコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
   前記一次エネルギ消費量予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、季節毎および時間帯毎の前記建造物全体のガス消費量を予測すると共に季節毎および時間帯毎の前記電力系統からの受電に基づく電気消費量を予測し、季節毎および時間帯毎の前記建造物全体のガス消費量を単位期間に亘って積算すると共に季節毎および時間帯毎の前記電気消費量を前記単位期間に亘って積算し、前記建造物全体のガス消費量の積算値と前記電気消費量の積算値とに基づいて前記建造物全体の一次エネルギ消費量を予測する、
   コージェネレーションシステム適正台数決定装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載のコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
   前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、前記建造物に供給するガスおよび電気の事業者利益を予測する事業者利益予測手段を備え、
   前記適正台数決定手段は、前記記一次エネルギ消費量の削減効果が上位に属する導入台数が複数存在する場合には、当該複数の導入台数のうち前記事業者利益が最も高い導入台数を前記適正台数として決定する、
   コージェネレーションシステム適正台数決定装置。
5. 請求項４に記載のコージェネレーションシステム適正台数決定装置であって、
   前記事業者利益予測手段は、前記コージェネレーションシステムの導入台数毎に、単位期間に亘る前記建造物全体のガス消費量と前記単位期間に亘る前記電力系統からの受電に基づく電気消費量を予測し、前記建造物全体のガス消費量と前記電気消費量とに基づいて前記事業者利益を予測する、
   コージェネレーションシステム適正台数決定装置。
6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のコージェネレーションシステム適正台数決定装置により決定された台数のコージェネレーションシステムを備え、該コージェネレーションシステムで発電した電力を前記建造物の複数の専有部に融通する電力融通システム。

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