JPH0666110A - 熱電併給システムにおけるヒートポンプの制御方法 - Google Patents

熱電併給システムにおけるヒートポンプの制御方法

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JPH0666110A
JPH0666110A JP4214256A JP21425692A JPH0666110A JP H0666110 A JPH0666110 A JP H0666110A JP 4214256 A JP4214256 A JP 4214256A JP 21425692 A JP21425692 A JP 21425692A JP H0666110 A JPH0666110 A JP H0666110A
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JP
Japan
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heat pump
thermoelectric
demand
electric
cogeneration system
Prior art date
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Pending
Application number
JP4214256A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Sato
政義 佐藤
Katsumi Suzuki
勝美 鈴木
Fumio Matsuoka
文雄 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
East Japan Railway Co
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
East Japan Railway Co
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, East Japan Railway Co filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4214256A priority Critical patent/JPH0666110A/ja
Publication of JPH0666110A publication Critical patent/JPH0666110A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン駆動・コジェネシステムに冷温水同
時取出し電気式ヒートポンプを連結させて、電力需要と
熱需要とに対し、最少燃料消費量で3形態のエネルギ需
要に対し十分な供給を行うことを目的とした。 【構成】 エンジン駆動・コジェネシステムと電気式ヒ
ートポンプの連結システムにおいて、熱電発生図中の熱
電発生直線aと所望熱電需要ポイントXを通り傾きが電
気式ヒートポンプの1/COPh となる熱電需要実現線
lとの交点Yを選択するように構成した。 【効果】 上記目的を達成すると共に、エンジン駆動コ
ジェネシステムの規模の小型化が実現できるという効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジン駆動・コジ
ェネレーションシステムに電気式ヒートポンプを組み合
わせた時のヒートポンプの制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は例えば、「コージェネレーショ
ン」vol.5,No.1,1990p18〜p23に
掲載された「チェンサイクル・システムの最適運用と経
済性評価」に示された従来のチェンサイクル方式コージ
ェネレーション・システムの機器構成を示す図であり、
図において、CCはチェンサイクルユニット、GTはガ
スタービン、BWは廃熱ボイラ、BAは補助ボイラ、C
E、CSは冷却塔、REは電動ターボ冷凍機、RSは蒸
気吸収冷凍機、HEは熱交換器である。
【0003】次に動作について説明する。チェンサイク
ルユニットCCとガスタービン発電機GTの発電電力お
よび買電により、電力需要およびシステム内の電動ター
ボ冷凍機REと各種補機電力が賄われる。チェンサイク
ルユニットCCおよびガスタービン発電機GTの運転に
より発生する蒸気は、補助ボイラBAからの蒸気と共に
蒸気吸収冷凍機RSおよび熱交換器HEへの入力とな
る。冷房需要は電動ターボ冷凍機REと蒸気吸収冷凍機
RSにより、また暖房および給湯需要は熱交換器HEに
よりそれぞれ賄われる。また、熱需要量に対し、発生蒸
気量が過剰となる場合を考え、これを余剰蒸気熱量とし
て考慮してある。システム最適運用計画法に関し、特に
チェンサイクル・ユニットの定式化に当り、中核となる
ガスタービンと廃熱ボイラからなるチェンサイクルユニ
ットの性能特性の定式化を行っており、定式化における
基本的な考え方は図4のA〜Cで示す3つの作動領域に
おける入出力関係を、それぞれ一次近似式で表現して線
形計画問題に帰着させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のチェンサイクル
・システムの運用方法は、以上のように構成されている
ので、熱需要と電力需要に対し、どちらか一方又は両方
に対し、余剰・不足を常に考慮せざるを得ず、更に電動
ターボ冷凍機と蒸気吸収冷凍機の成績係数COPが考慮
されておらず、従ってチェンサイクル・システムにおけ
る発電電力の何割を使えばいいのかが明確でなく、投入
燃量をいくらにすべきで、かつ、図4のA、B、Cゾー
ン内のどの点が最適運転ポイントかということも明確で
ないという問題点があった。
【0005】この第1の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、温水需要と電力需要の両
者に対し答えうるエンジン駆動コジェネレーションシス
テム(以下、コジェネシステムと称する)の運用と電気
式ヒートポンプの運用とを可能とし、更に全システムと
して小型化を実現するための制御方法を提供することを
目的とする。また、この第2の発明は、上記第1の発明
の目的に加え、温水需要と冷水需要及び電力需要の3者
に対し答えうる熱電併給システムにおける電気式ヒート
ポンプの制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この第1の発明に係る熱
電併給システムにおける電気式ヒートポンプの制御方法
は、エンジン駆動コジェネシステムの熱電発生図中の熱
電発生直線と、所望熱電需要点を通り、傾きが電気式ヒ
ートポンプの成績係数の逆数となる直線との交点でコジ
ェネシステムと電気式ヒートポンプの運転するようにし
たものである。
【0007】また、この第2の発明に係る熱電併給シス
テムにおける電気式ヒートポンプの制御方法は、エンジ
ン駆動コジェネシステムの熱電発生図中の熱電発生直線
と、所望熱電需要点を通り、傾きが電気式ヒートポンプ
の成績係数の逆数となる直線との交点で運転するととも
に、電気式ヒートポンプより供給される冷水が冷水需要
に満たない時は熱電需要を冷水需要をもとに新たに求
め、この熱電需要点をもとに熱電発生図中の熱電発生直
線と熱電需要実現線との交点とを求め、この交点でコジ
ェネシステムと電気式ヒートポンプの運転することを特
徴とする熱電併給システムにおける電気式ヒートポンプ
の制御方法するようにしたものである。
【0008】
【作用】この第1の発明における制御方法であれば、温
水需要と電力需要の2形態の需要に対し必要十分な量を
提供すると共に、エンジン駆動コジェネシステムの規模
の小型化を実現できるものである。また、この第2の発
明における制御方法であれば、温水需要、冷水需要及び
電力需要の3形態の需要に対し必要十分な需要量を提供
すると共に、エンジン駆動コジェネシステムの規模の小
型化を実現できるものである。
【0009】
【実施例】
実施例1.以下、この第1の発明の一実施例を図につい
て説明する。図2において、1はコジェネシステム、2
は電気式ヒートポンプであり一次燃料a〔kcal/
h〕を消費してエンジン駆動のコジェネシステム1を運
転する。そのうちp〔%〕を温水として取り出し、q
〔%〕を電力として取り出す。
【0010】更に電力出力のうちxを電気式ヒートポン
プ2の入力として使い、一次燃料に対するq・x〔%〕
を電気式ヒートポンプ2に投入するとq・x・COPh
としての温水出力を得る。電力出力のうちq・(1−
x)〔%〕は、そのまま電力需要に供する。以上のこと
を最少燃料ai で実現する方法が図1に示してある。
【0011】図1はエンジン駆動コジェネシステム1の
熱電発生図を示す。横軸が熱発生量Qh 〔kcal/
h〕を示し、縦軸が電力発生量W〔kcal/h〕を示
す。図中aは熱電発生直線を、Xは熱電需要点を示し、
Yは交点である。
【0012】図1と図2において、熱需要(p+q・x
・COPh )・a〔kcal/h〕と電力需要q・(1
−x)・a〔kcal/h〕が与えられてX点が熱電需
要として欲求された時、図1中のX点を通り傾きが1/
COPh となる直線lをひき、熱電発生図中の熱電発生
直線aとの交点Yを求める。Y点は熱電発生直線a上の
燃料消費量ai 〔kcal/h〕であり、エンジン駆動
コジェネシステム1における一次燃料投入量がエネルギ
換算でai 〔kcal/h〕と決定できる。
【0013】ここで取り出せる温水が図2のp〔%〕で
あり、図1のp・a〔kcal/h〕に相当する。電力
発生量は図2のq〔%〕であり、図1のq・a〔%〕に
相当する。発生電力のうちxが図1と図2において電気
式ヒートポンプ2に投入される。電気式ヒートポンプ2
からq・x・COPh ・a〔kcal/h〕の熱として
エネルギー変換されて、図1のX点である所望の熱電需
要に答えることが可能となり、かつ最少燃料消費で実現
可能となる。更にここで図3に示すように電気式ヒート
ポンプ2を使用しない場合の熱電負荷X点に対しコジェ
ネの規模の大きさがW1 であるのに対し、電気式ヒート
ポンプ2を連結させることによりW2 にまで縮少小型化
できる。
【0014】次に、この第2の発明の一実施例を図につ
いて説明する。図4において、1はエンジン駆動コジェ
ネシステム、3は電気式ヒートポンプであり一次燃料a
〔kcal/h〕を消費してエンジン駆動コジェネシス
テムを運転する。そのうちp〔%〕を温水として取り出
し、q〔%〕を電力として取り出す。更に電力のうちx
を電気式ヒートポンプ3の入力として使い、一次燃料に
対するq・x〔%〕を電気式ヒートポンプ3に投入する
とq・x・COPh としての温水出力とq・x・COP
h としての冷水出力を得る。電力出力のうちq・(1−
x)〔%〕は、そのまま電力需要に供する。以上のこと
を最少燃料ai で実現する方法が図1に示してある。
【0015】エンジン駆動コジェネシステム1の熱電発
生図第1の発明において示した図1同様横軸が熱発生量
h 〔kcal/h〕を示し、縦軸が電力発生量W〔k
cal/h〕を示す。図中aは熱電発生直線を、Xは熱
電需要点を示し、Yは交点である。
【0016】図1と図4において、熱需要(p+q・x
・COPh )・a〔kcal/h〕と電力需要q・(1
−x)・a〔kcal/h〕が与えられてX点が熱電需
要として欲求された時、図1中のX点を通り傾きが1/
COPh となる直線lをひき、熱電発生図中の熱電発生
直線aとの交点Yを求める。Y点は熱電発生直線a上の
燃料消費量ai 〔kcal/h〕であり、エンジン駆動
コジェネシステム1における一次燃料投入量がエネルギ
換算でai 〔kcal/h〕と決定できる。
【0017】ここで取り出せる温水が図4のp〔%〕で
あり、図1のp・a〔kcal/h〕に相当する。電力
発生量は図4のq〔%〕であり、図1のq・a〔kca
l/h〕に相当する。発生電力のうちxが図1と図4に
おいて電気式ヒートポンプ3に投入される。電気式ヒー
トポンプ3からq・x・COPh ・a〔kcal/h〕
の熱としてエネルギー変換されて、図1のX点である所
望の熱電需要に答えることが可能となり、かつ最少燃料
消費で実現可能となる。更にここで図3に示すように電
気式ヒートポンプ3を使用しない場合の熱電負荷X点に
対しコジェネ1の規模の大きさがW1 であるのに対し、
電気式ヒートポンプ3を連結させることによりW2 にま
で縮少小型化できる。ここで冷水需要に対して供給冷熱
量は自動的にq・x・COPC ・a〔kcal/h〕が
得られるが、この供給量QC =q・x・COPC ・aに
対し需要が多い場合は熱需要をQh =QC ×COPh
COPC として再度、熱電発生図で求め、温水余剰能力
は図5に示す補助熱交換器で処理する。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この第1の発明によれ
ば、エンジン駆動コジェネシステムの熱電発生図中の熱
電発生直線と、所望熱電需要ポイントを通り傾きが電気
式ヒートポンプの成績係数COPh の逆数となる直線と
の交点でエンジン駆動コジェネシステムと電気式ヒート
ポンプの運転方法を決定するように制御したので、最少
燃料消費量で任意の熱需要電力需要を必要かつ十分に賄
うことが可能となり、しかもエンジン駆動コジェネシス
テムの規模を小型化できるという効果がある。更に、こ
の第2の発明によれば、システムの電気式ヒートポンプ
に温水と冷水とを供給できて電気式ヒートポンプを使用
することで、第1の発明における最少燃料消費量で任意
の熱需要と電力需要を必要かつ十分に賄うことが可能と
なり、しかもエンジン駆動コジェネシステムの規模を小
型化できるという効果に加え、最少燃料消費量で任意の
温水需要、冷水需要、電力需要を必要かつ十分に賄うこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による熱電発生図である。
【図2】この第1の発明の対象となるエンジン駆動・コ
ジェネシステムに電気式ヒートポンプを適用した図であ
る。
【図3】この発明の一実施例によるエンジン駆動コジェ
ネシステムの小型化が可能なことを示す図である。
【図4】この第2の発明の対象となるエンジン駆動コジ
ェネシステムに電気式ヒートポンプを適用した図であ
る。
【図5】この第2の発明の一実施例による冷温水同時取
出し型電気式ヒートポンプを示す図である。
【図6】本発明の他の実施例3を示す構成図である。
【図7】従来のチェンサイクルの作動領域を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 コジェネシステム 2 電気式ヒートポンプ 3 電気式ヒートポンプ a 熱電発生直線 X 熱電需要点 Y エンジン駆動コジェネシステムの運転点 l 熱電需要実現線 COPh 電気式ヒートポンプの温水成績係数 Qh 熱発生量 W 電力発生量 x 発生電力中電気式ヒートポンプに投入する
電力比率 ai 一次燃料投入量 p 一次燃料投入量に対するコジェネシステム
の温水取り出し比率 q 一次燃料投入量に対するコジェネシステム
での電力発生比率 COPC 電気式ヒートポンプの冷水成績係数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 文雄 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機株式会社生活システム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン駆動により発電するとともに、
    排熱による温水を供給するコジェネレーションシステム
    と、上記発電された電力の一部により駆動し温水を供給
    する電気式ヒートポンプとによって構成された熱電併給
    システムにおいて、所望の熱電需要を満たす際、コジェ
    ネレーションシステムの熱電発生図中に示された熱電発
    生直線と、上記発生図中に与えられた上記所望熱電需要
    点を通り傾きが電気式ヒートポンプの成績係数の逆数と
    なる熱電需要実現線との交点で上記コジェネレーション
    システムと電気式ヒートポンプを運転することを特徴と
    する熱電併給システムにおけるヒートポンプの制御方
    法。
  2. 【請求項2】 エンジン駆動により発電するとともに、
    排熱による温水を供給するコジェネレーションシステム
    と、上記発電された電力の一部により駆動し温水ととも
    に冷水を供給する電気式ヒートポンプとによって構成さ
    れた熱電併給システムにおいて、所望の熱電需要を満た
    す際、コジェネレーションシステムの熱電発生図中に示
    された熱電発生直線と、上記発生図中に与えられた上記
    所望熱電需要点を通り傾きが上記電気式ヒートポンプの
    温水成績係数の逆数となる熱電需要実現線との交点でコ
    ジェネレーションシステムと電気式ヒートポンプとを運
    転し、且つ同時期に発生する冷水需要が満たされない時
    は、熱電需要を冷水需要をもとに新たに求め、この熱電
    需要点をもとに熱電発生図中の熱電発生直線と熱電需要
    実現線との交点とを求め、この交点でコジェネレーショ
    ンシステムと電気式ヒートポンプを運転することを特徴
    とする熱電併給システムにおけるヒートポンプの制御方
    法。
JP4214256A 1992-08-11 1992-08-11 熱電併給システムにおけるヒートポンプの制御方法 Pending JPH0666110A (ja)

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