JPH11155244A - 自己完結型熱電併給システムおよび自己完結型熱電併給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム全体の効率を図るとともに、設備容
量を低減することができる自己完結型熱電併給システム
および自己完結型熱電併給方法を提供することである。 【解決手段】 電力負荷１０に供給される交流電力を生
成する交流発電機２と、交流発電機２を駆動するガスタ
ービン３と、ガスタービン３の排熱を回収する排熱回収
手段２２と、電力を蓄える蓄電池４と、交流発電機２か
らの交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２と、
蓄電池４からの直流電力を交流電力に変換するインバー
タ１４と、インバータ１４およびコンバータ１２を制御
する制御手段とを含む自己完結型熱電併給システムおよ
びこのシステムを用いる自己完結型熱電併給方法。制御
手段は、電力負荷１０の消費電力が交流発電機２の特定
出力より小さいとき交流発電機２からの余剰電力を蓄電
池４に蓄え、電力負荷１０の電力消費量が前記特定出力
を超えると不足電力を蓄電池４に蓄えられた電力で補給
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、熱電併給システム
（一般にはコージェネシステムともいう）において、他
から電力の供給を受けない自己完結型熱電併給システム
および自己完結型熱電併給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電併給システムは、発電に際して発生
する排熱を有効に利用するシステムとして最近注目され
ている。熱電併給システムにおいては、発電機を駆動す
る熱機関から排出される排ガスの保有する熱エネルギが
排熱として回収されて有効に利用されるので、エネルギ
の利用効率が高い。

【０００３】従来用いられている熱電併給システムは、
電力負荷の消費電力に応じて発電機を稼動しているた
め、最大の消費電力に対応した大容量発電機を設けてい
る。そして消費電力が少ないときには、発電機は少ない
負荷で運転される。発電機を駆動する熱機関、たとえば
燃料ガスを利用するガスタービンは、特定出力で運転さ
れるとき最も効率がよく、低負荷運転では効率が低下す
る。さらに極端な低負荷では運転はできない。そのため
電力負荷の消費電力が一定量を超えたときは買電を併用
し、また電力負荷の消費電力が極端に低い深夜などは、
発電機を停止し買電に切替えている。

【０００４】また、近年、独立形態の電力供給システム
の導入が検討されている。これは、電気事業法の規制緩
和に伴い、一般電気事業者以外のものの電気事業への参
入が認められたことによる。このような電気事業への参
入形態として、たとえば、電気を供給する地域を限定し
た特定地点供給が挙げられる。このような場合には、電
気を供給する供給業者は、事故または定期点検などのバ
ックアップのとき以外は一般電気事業者からの電気供給
を受けることはできない。それゆえに、その特定地域の
電気供給業者は、電気需要に応じて全て供給する義務が
あり、したがってこのようなシステムを提供しようとす
る業者は、故障等の特別な場合を除いて商用電源からの
電力を受けなくて運転される形態の電源供給システム、
すなわち自己完結型のシステムを採用する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような自己完結型
システムの場合、平常時に商用電力を使用しないため、
システム全体の供給能力（発電能力）を最大消費電力に
合わせなければならない。しかしながら、消費電力は、
たとえば、春夏秋冬の季節によって変動（季節変動）
し、また一日のうち昼と夜によって変動（昼夜変動）す
る。それゆえに、自己完結型システムの発電能力をこれ
らの変動の最大消費電力に合わせた場合、発電設備が非
常に大型化し、その設備のための投資も多額となる問題
がある。また発電設備は、大部分の時間効率の悪い低負
荷で運転しなければならないという問題がある。

【０００６】本発明の課題は、システム全体の効率の向
上を図るとともに、設備容量を低減して、コンパクトに
することができる自己完結型熱電併給システムおよび自
己完結型熱電併給方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電力負荷に電
力を供給する発電機と、発電機を駆動する熱機関と、熱
機関で発生する排熱を回収する排熱回収手段とを有する
自己完結型熱電併給システムにおいて、電力を蓄える蓄
電池と、電力負荷の消費電力が発電機の特定出力未満の
とき、発電機からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷
の消費電力が発電機の特定出力を超えるとき、不足電力
を蓄電池から供給する制御手段とを含むことを特徴とす
る自己完結型熱電併給システムである。

【０００８】また本発明は、電力負荷に供給される電力
を発生する発電機を熱機関の軸出力によって駆動し、熱
機関からの排熱を排熱回収手段によって回収する自己完
結型熱電併給方法において、電力負荷の消費電力が発電
機の特定出力未満のとき、発電機からの余剰電力を蓄電
池に蓄え、電力負荷の消費電力が発電機の特定出力を超
えるとき、不足電力を蓄電池から供給することを特徴と
する自己完結型熱電併給方法である。

【０００９】ここで用いる特定出力とは、一般に最大出
力未満であって最も効率のよい定格出力を云うが、これ
に限るものではない。また特定出力は時間とともに変化
しない一定値に設定する場合が多いが、これに限らず特
定出力が時間とともに変化するように設定することもで
きる。

【００１０】本発明に従う自己完結型熱電併給システム
には蓄電池が設けられる。このため発電機は、常に特定
出力で運転され、余剰電力が生じたときは、蓄電池に蓄
えられ、電力が不足したときは蓄電池に蓄えられた電力
が補給される。このため最大消費電力を賄う大容量の発
電機およびこれを駆動する大容量の熱機関を必要とせ
ず、設備容量を低減でき、全体の熱電併給システムをコ
ンパクト化できる。また常に特定出力で発電機が運転さ
れるので、熱機関および発電機の効率を高くすることが
でき、排熱回収手段を含めて高効率でエネルギが変換さ
れる。また本システムを用いれば電力負荷が極端に少な
い深夜などは、発電機を停止して、蓄電池のみの電力供
給も可能である。

【００１１】また本発明は、前記発電機が交流発電機ま
たは直流発電機であることを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、電力負荷に用いられる照
明機器、ＡＶ機器、厨房機器、空調機器などに市販の交
流機器を用いる場合、交流発電機で発電されるので発電
された交流電力がそのまま電力負荷に供給される。なお
交流発電機で発電された交流電力はコンバータによって
直流電力にされ、蓄電池に蓄えられ、蓄電池に蓄えられ
た直流電力はインバータによって電力負荷に変換されて
電力負荷に供給される。また直流発電機が用いられると
きは、コンバータなしで蓄電池に蓄えられ、蓄電池に蓄
えられた電力は、発電機からの電力と併せてインバータ
によって交流に変換され電力負荷に供給される。さらに
直流の電力負荷に対しては、インバータも不要になる。

【００１３】また本発明は、前記熱機関が燃料ガスを利
用するガスタービンであることを特徴とする。

【００１４】本発明に従う熱機関は、ガスタービンであ
る。ガスタービンは、燃料ガスとして安定供給される都
市ガスが用いられ、またガスタービンは構成が簡単で使
い易い。

【００１５】また本発明は、電力負荷に電力を供給する
燃料電池と、燃料電池で発生する排熱を回収する排熱回
収手段とを有する自己完結型熱電併給システムにおい
て、電力を蓄える蓄電池と、電力負荷の消費電力が燃料
電池の特定出力未満のとき、燃料電池からの余剰電力を
蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出
力を超えるとき、不足電力を蓄電池から供給する制御手
段とを含むことを特徴とする自己完結型熱電併給システ
ムである。

【００１６】また本発明は、電力負荷に供給される電力
を発生する燃料電池を稼動し、燃料電池からの排熱を排
熱回収手段によって回収する自己完結型熱電併給方法に
おいて、電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力未満
のとき、燃料電池からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力
負荷の消費電力が燃料電池の特定出力を超えるとき、不
足電力を蓄電池から供給することを特徴とすることを特
徴とする自己完結型熱電併給方法である。

【００１７】本発明に従えば、電力負荷に供給される電
力は燃料電池によって発電される。燃料電池も特定出力
で運転される。余剰電力は蓄電池に蓄えられ、不足電力
は蓄電池から供給される。燃料電池による発電は、ガス
タービンなどの熱機関で発電機を駆動する発電に比し、
可動部分が少なく騒音の発生が少ない。またエネルギの
変換効率も高い。なお燃料電池で発生する電力は直流電
力であるので、直流発電機の場合と同様コンバータは不
要である。

【００１８】また本発明は、前記排熱回収手段が、吸収
式冷凍機と温水ボイラとを含み、吸収式冷凍機で得られ
た冷水と、温水ボイラで得られた温水とを用いて空調を
行うことを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、排熱回収が冷房を必要と
する期間は吸収式冷凍機で行われ、ここで得られた冷水
は冷房に用いられる。また暖房を必要とする期間は排熱
回収が温水ボイラで行われ、ここで得られた温水は暖房
に用いられる。これによって空調機器などに使う電力負
荷は、冷温水の送水用ポンプ、換気ファンなど僅かなも
のになる。なお吸収式冷凍機や温水ボイラの排ガスはさ
らに給湯機などで熱回収することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態で
ある自己完結型の熱電併給システム１のブロック図であ
る。本システム１は、電力負荷１０にライン８２を介し
て電力を供給する交流発電機２と、交流発電機２を駆動
するガスタービン３と、蓄電池４と排熱回収手段２２と
を含む。交流発電機２で発電された電力は、商用電力と
実質上同一の電圧、周波数でよく、たとえば１００Ｖ，
６０Ｈｚである。燃料ガスは、燃料ガス供給源５から管
路８４を介して供給され、流量制御装置６でその流量が
制御され、燃焼器７で燃焼される。高温の燃焼ガスはタ
ービン８を駆動する。タービン８には、交流発電機２と
圧縮機９とが直結され、圧縮機９では空気が加圧され、
燃焼器７に送られ燃焼用空気となる。交流発電機２は、
回転数を一定にすることによって一定の周波数の交流を
発電する。このためガスタービン３は、回転数を一定に
し、出力トルクに応じて燃料ガスの流量が流量制御装置
６で制御される。タービン８の排ガスは、管路８６を介
して排熱回収手段２２で排熱が回収される。

【００２１】蓄電池４は、たとえば鉛蓄電池、リチウム
イオン蓄電池等でよく、この蓄電池４と電力負荷１０と
の間にコンバータ１２およびインバータ１４が配設され
ている。コンバータ１２は、交流電力を直流電力に変換
するものであり、電力負荷１０に供給される交流電力の
一部を蓄電池４に蓄えるときに作動される。また、イン
バータ１４は、直流電力を交流電力に変換するものであ
り、蓄電池４に蓄えた電力を電力負荷１０に供給すると
きに作動される。

【００２２】発電機２と電力負荷１０との間には、同期
投入装置１６によって投入される第１の開閉スイッチ１
８が設けられる。またインバータ１４と電力負荷１０と
の間には、同期投入装置１６によって投入される第２の
開閉スイッチ２０が配設されている。同期投入装置１６
は、交流発電機２から電力負荷１０に電力を供給してい
るときにさらにインバータ１４からの交流電力を負荷１
０に供給するとき、あるいはインバータ１４から電力負
荷１０に電力を供給しているときにさらに交流発電機２
からの交流電力を負荷１０に供給するときに作動され
る。この同期投入装置１６は、交流発電機２からの交流
電力とインバータ１４からの交流電力の電圧、周波数お
よび位相を検出してそれらがほぼ一致したときに第１の
開閉スイッチ１８（インバータ１４からの電力に加えて
交流発電機２からの電力を供給するとき）または第２の
開閉スイッチ２０（交流発電機２からの電力に加えてイ
ンバータ１４からの電力を供給するとき）を閉（ＯＮ）
にする。

【００２３】本システム１は、制御手段４２によって作
動制御される。図２に示すように電力負荷１０の消費電
力Ｌが電力計４４によって検出され、制御手段４２に送
給される。制御手段４２は、この電力計４４からの信号
に応じて、交流発電機２、流量制御装置６、コンバータ
１２、インバータ１４および同期投入装置１６を作動制
御する。すなわち、制御手段４２は、交流発電機２に関
連して、これを作動させるときには作動信号を生成し、
また流量制御装置６に関連し、交流発電機２の出力を大
きくするときには増加信号を、交流発電機２の出力を小
さくするときには減少信号をそれぞれ生成する。さら
に、この制御手段４２は、コンバータ１２に関連して、
発電機２からの交流電力を蓄電池４に蓄えるときには貯
蔵信号を生成し、蓄電池４とコンバータ１２との間にあ
る接点２５が可動片２３によって蓄電池４に接続され
る。またインバータ１４に関連して、蓄電池４に蓄えら
れた電力を電力負荷１０に送給するときには送給信号を
生成し、蓄電池４とインバータとの間にある接点２１が
可動片２３によって蓄電池４に接続される。さらにま
た、発電機２からの電力に加えて蓄電池４からの電力を
電力負荷１０に供給するとき、または蓄電池４からの電
力に加えて発電機２からの電力を負荷１０に供給すると
きには、制御手段４２は投入信号を生成し、同期投入装
置１６に送給する。

【００２４】かくのとおり本システム１は、自己完結型
システムとして用いられるが、システムの点検、故障等
の通常運転が不可能な場合には、図示していないが、一
般の商用電源に電気的に接続され、商用電源からの電力
が電力負荷１０に供給されることも考えられる。

【００２５】次に、図３に示すフローチャートに従って
制御手段４２による制御について説明する。本実施の形
態では、交流発電機２は通常は特定出力で運転され、電
力負荷１０の消費電力が交流発電機２の特定出力より小
さいとき、交流発電機２からの余剰電力が蓄電池４に蓄
えられ、電力負荷１０の消費電力が特定出力を超えると
蓄電池４からの電力が負荷１０に供給される。したがっ
て、通常、第１の開閉スイッチ１８は閉状態に維持され
る。

【００２６】詳述すると、ステップａ２で電力負荷１０
の電力消費Ｌが交流発電機２の特定出力Ｗと等しい場合
には、交流発電機２にて発生する電力と電力負荷１０の
電力消費とが等しいので、発電機２からの電力は全て電
力負荷１０に供給され、電力負荷１０にて消費される。
それゆえに、制御手段４２は貯蔵信号および送給信号を
生成することなく、ステップａ３で第１の開閉スイッチ
１８が閉状態となり、第２、第３の開閉スイッチ２０，
２４が開状態となり、コンバータ１２およびインバータ
１４は非作動状態にある。

【００２７】ステップａ２でＬ≠Ｗの場合、ステップａ
５でＬ＜ＷかＬ＞Ｗかが判断され、Ｌ＜Ｗのときステッ
プａ６でＬ≦Ｗ０かＬ＞Ｗ０かが判断される。Ｌ＜Ｗは
夜間の電力小使用期間であり、Ｌ≦Ｗ０は深夜の電力極
小使用期間に相当する。Ｗ＞Ｌ＞Ｗ０のとき、ステップ
ａ７に進み、第３の開閉スイッチ２４を閉じ、ステップ
ａ８に進み、制御手段４２は貯蔵信号を生成してコンバ
ータ１２に送給する。かくすると、コンバータ１２が作
動し、発電機２からの電力のうち余剰の交流電力が直流
電力に変換され、変換された電力が蓄電池４に充電され
る。ステップａ９で蓄電池４が充電完了か否かが蓄電池
の温度などで判断され、充電が完了すると、蓄電池４か
ら充満電信号が制御手段４２に送給され、この充満電信
号に基づいて制御手段４２は貯蔵信号の生成を終了し、
これによって蓄電池４への充電が停止する。蓄電池４へ
の充電が完了した後は、ステップａ１０に進み、第２の
開閉スイッチ２４が開き、ステップａ１１に進み、電力
負荷１０の増減に応じて（この増減は発電機２の特定出
力より小さい範囲内における増減である）制御手段４２
は増加信号、減少信号を生成する。増加信号（または減
少信号）が生成されると、流量制御装置６によるガスの
送給量が増加（または減少）し、交流発電機２の発電量
が増大（または減少）し、交流発電機２は負荷１０の電
力消費量に対応した電力発生する。

【００２８】ステップａ５でＬ＞Ｗと判断される。すな
わち電力負荷１０の消費電力が交流発電機２の特定出力
より大きくなる（たとえば昼間の電力大使用期間にな
る）と、ステップａ１２に進み、制御手段４２は、送給
信号を生成してインバータ１４に送給する。かくする
と、インバータ１４が作動され、蓄電池４からの直流電
力が交流電力に変換され、ステップａ１３に進み、制御
手段４２は、投入信号を生成し、この投入信号を同期投
入装置１６に送給する。かくすると、同期投入装置１６
が作動し、交流発電機２からの交流電力とインバータ１
４からの交流電力の電圧、周波数および位相を検出して
これらが一致すると第２の開閉スイッチ２０を閉にする
（この第２の開閉スイッチ２０は、インバータ１４から
の電力の供給が停止すると開（ＯＦＦ）になる）。第２
の開閉スイッチ２０が閉になると、交流発電機２からの
電気回路とインバータ１４からの電気回路とが電気的に
接続され、交流発電機２からの交流電力に加えてインバ
ータ１４からの交流電力が電力負荷１０に送給され、発
電機２の不足電力が蓄電池４からの電力によって補充さ
れる。かくして、発電機２と蓄電池４を組合わせて発電
機２の能力不足分を蓄電池４によって補充するようにし
ているので、発電機２自体の能力、すなわち発電機およ
びそれに関連する設備を小さくすることができ、システ
ム全体のコストダウンを図ることができる。

【００２９】システムをより効率的に運用するには、次
のとおりにするのが好ましい。すなわち、ステップａ６
でＬ≦Ｗ０と判断されたとき（たとえば深夜の電力極小
使用期間になる）には、交流発電機２を停止して蓄電池
４から電力を供給する。ステップａ１５では、交流発電
機２からの交流電力が第１および第３の開閉スイッチ１
８，２４が閉じて、電力負荷１０とコンバータ１２を介
して蓄電池４に供給されていることが確認される。ステ
ップａ１６では制御手段４２は、貯蔵信号の生成を停止
し、送給信号を生成してインバータ１４に送給する。こ
れによってインバータ１４が作動され、蓄電池４からの
直流電力が交流電力に変換される。ステップａ１７に進
み、制御手段４２は投入信号を生成し、この投入信号を
同期投入装置１６に送給する。かくすると同期投入装置
１６が作動し、これによって同期投入装置１６は、交流
発電機２からの交流電力とインバータ１４からの交流電
力の電圧、周波数および位相がほぼ一致したとき、第２
開閉スイッチが閉じ、ステップａ１８で第１および第３
開閉スイッチ１８，２４が開く。これで瞬間停電を生じ
ることなく、電力負荷１０に供給される電力が交流発電
機２の電力から蓄電池４からインバータ１４を介した電
力に切換わる。次にステップａ１９で制御手段４２は、
作動信号の生成を停止する。作動信号が生成されなくな
ると、交流発電機２の作動が停止し、燃料ガスの供給が
流量制御装置６で停止される。この状態はステップａ２
０でＬ≦Ｗ０の間継続される。

【００３０】前記の状態から電力負荷１０の消費電力が
増大して、ステップａ２０でＬ≦Ｗ０が否定されると、
ステップａ２１に進み、制御手段４２は作動信号を生成
し、これによって流量制御装置６はガス供給源８から燃
料ガスを交流発電機２の駆動のために燃焼器７に供給
し、交流発電機２が作動して交流電力を生成する。次に
ステップａ２２に進み投入信号が生成される。これによ
って同期投入装置１６は、交流発電機２からの交流電力
とインバータ１４からの交流電力の電圧、周波数および
位相がほぼ一致したとき第１の開閉スイッチ１８を閉に
し、交流発電機２にて発生した交流電力が負荷１０に送
給される。次にステップａ２３に進み送給信号を停止す
る。これによってインバータ１４が非作動状態となり、
これに伴って第２の開閉スイッチ２０が開（ＯＦＦ）に
なり、蓄電池４からの電力の供給が終了する。次にステ
ップａ２４に進み制御手段２２で貯蔵信号が生成され、
コンバータ１２が作動され、発電機２からの交流電力の
一部が蓄電池４に蓄えられる。したがって電力負荷１０
の消費電力が極小から小に増大すると、蓄電池４に代え
て交流発電機２により電力が供給される。

【００３１】図４は交流発電機２の特定出力と電力負荷
１０の消費電力とが等しいステップａ３の電流の状態を
示す図であり、図５は交流発電機２の特定出力が電力負
荷１０の消費電力を超えるステップａ１０（たとえば夜
間）の電流の状態を示す図であり、図６は交流発電機の
特定出力が電力負荷未満であるステップａ１４（たとえ
ば昼間）の電流の状態を示す図であり、図７は電力負荷
１０の消費電力が極端に小さいステップａ２１（たとえ
ば深夜）の電流の状態を示す図である。

【００３２】本実施の形態における交流発電機２の特定
出力は、最も効率のよい運転が可能となる出力である。
これは交流発電機２の最大出力の７０〜８０％のことが
多い。したがって電力負荷１０の消費電力と交流発電機
２の特定出力とが等しい場合として、特定出力と最大出
力との間の消費電力としてもよい。この場合は、電力負
荷の増減に応じて（この増減は発電機２の特定出力と最
大出力との間における増減である）制御手段４２は増加
信号または減少信号を生成し、流量制御装置６による燃
料ガスの送給量が増加または減少し、交流発電機２は負
荷１０の電力消費量に対応した電力を発生する。

【００３３】排熱回収手段２２は、ガスタービン３の排
ガスを管路８６を介して受入れ、その排熱を回収するも
のであり、吸収式冷凍機１９、温水ボイラ２６、給湯器
２８などから成る。タービン８の排ガスは、冷房を必要
とするときは、バルブＶ１から吸収式冷凍機１９の再生
器に供給され、冷水を発生する。暖房を必要とするとき
は、バルブＶ２から温水ボイラ２６に供給され温水を発
生する。これらで発生した冷温水は、バルブＶ３〜Ｖ６
を切換えることによって管路８８を介して空調装置３０
に送られ、空調装置３０からの冷温水は管路９０を介し
て吸収式冷凍機１９または温水ボイラ２６に戻される。
冷温水が排熱回収手段２２から供給されるので、空調装
置３０の電力負荷は、吸収式冷凍機１９の運転に必要な
ものおよび冷温水の送水ポンプ、換気ファンなど僅かで
ある。吸収式冷凍機１９または温水ボイラ２６から排ガ
スは給湯器２８に導かれ、さらに排熱を回収されて大気
中へ放出される。冷暖房を必要としないときは、タービ
ン８からの排ガスは直接バルブＶ７から給湯器２８に導
かれる。給湯器２８で得られた温水は、風呂などの給湯
負荷３２に供給される。

【００３４】図８は、本発明の第２の実施の形態の自己
完結型熱電併給システム５１のブロック図である。本実
施の形態では先の実施の形態の交流発電機２の代わりに
直流発電機５２が設けられている。直流発電機５２で
は、直流電力が得られるので蓄電池４に蓄えるときにコ
ンバータ１２は不要である。また直流発電機５２からの
電力は、単独でまたは蓄電池４からの電力と併せてイン
バータ１４で交流電力に変換されて電力負荷に供給され
るので同期投入装置１６も不要である。先の実施例の第
１〜第３開閉スイッチ１８，２０，２４は、開閉スイッ
チ１８ａ，２０ａ，２４ａの位置に配置され、緊急遮断
用スイッチ５４が設けられる。その他の構成は先の実施
の形態と類似しており、同一の機器には同一の符号を付
す。

【００３５】図９は、本発明の第３の実施の形態の自己
完結型熱電併給システム６１のブロック図である。本実
施の形態では先の実施の形態の直流発電機５２およびガ
スタービン３の代わりに燃料電池６２が用いられてい
る。燃料ガスは改質装置６３で触媒によって水素に改質
され、燃料電池６２ではこの水素と空気中の酸素とが反
応して水ができ、この際に直流電力が発生する。この直
流電力は、先の実施の形態と同様に直接蓄電池４に蓄え
られ、また単独でまたは蓄電池４からの直流電力と併せ
てインバータ１４で交流に変換されて電力負荷に供給さ
れる。その他の構成は先の実施の形態と類似しており、
同一の機器には同一の符号を付す。

【００３６】図１０は、本発明の第４の実施の形態の自
己完結型電熱併給システム７１のブロック図である。本
実施の形態では電力負荷１１に直流の電気機器が用いら
れる。したがって直流発電機５２および蓄電池４と電力
負荷１１との間にはインバータ１４は不要である。その
他の構成は先の実施の形態と類似しており、同一の機器
には同一の符号を付す。

【００３７】図１１は、本発明の第５の実施の形態の自
己完結型熱電併給システム８１のブロック図である。本
実施の形態では直流発電機５２およびガスタービン３の
代りに改質装置６３を含む燃料電池６２が用いられる。
その他の構成は先の実施の形態と類似しており、同一の
機器には同一の符号を付す。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、本発明の
課題を充分に達成することができた。すなわち、発電機
または燃料電池は特定出力で運転され、電力の使用が少
なく、電力に余剰があるときには、余剰電力が蓄電池に
蓄えられ、電力の使用量が多く不足しているときには、
不足電力が蓄電池から負荷に供給されるため、最大消費
電力を賄う大型の発電機または燃料電池を必要とせず、
設備容量を低減し、全体の熱電併給システムをコンパク
ト化するとともに発電機または燃料電池を最も効率のよ
い状態で運転できる。また発電機を駆動する熱機関また
は燃料電池の排熱も有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の自己完結型熱電併給シ
ステム１のブロック図である。

【図２】制御手段４２のブロック図である。

【図３】制御手段４２のフローチャートである。

【図４】交流発電機２の特定出力が電力負荷１０の消費
電力と等しいときの電流の状態図である。

【図５】交流発電機２の特定出力が電力負荷１０の消費
電力より大きいときの電流の状態図である。

【図６】交流発電機２の特定出力が電力負荷１０の消費
電力より小さいときの電流の状態図である。

【図７】電力負荷１０の消費電力が極端に少ないときの
電流の状態図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の自己完結型熱電併
給システム５１のブロック図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の自己完結型熱電併
給システム６１のブロック図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の自己完結型熱電
併給システム７１のブロック図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の自己完結型熱電
併給システム８１のブロック図である。

【符号の説明】

１，５１，６１，７１，８１ 自己完結型熱電併給シス
テム ２ 交流発電機 ３ ガスタービン ４ 蓄電池 ６ 流量制御装置 １０，１１ 電力負荷 １２ コンバータ １４ インバータ １６ 同期投入装置 １９ 吸収式冷凍機 ２２ 排熱回収手段 ２６ 温水ボイラ ２８ 給湯器 ３０ 空調装置 ３２ 給湯負荷 ５２ 直流発電機 ６２ 燃料電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊田 治夫 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 佐藤 富徳 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力負荷に電力を供給する発電機と、発
   電機を駆動する熱機関と、熱機関で発生する排熱を回収
   する排熱回収手段とを有する自己完結型熱電併給システ
   ムにおいて、 電力を蓄える蓄電池と、 電力負荷の消費電力が発電機の特定出力未満のとき、発
   電機からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電
   力が発電機の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電池
   から供給する制御手段とを含むことを特徴とする自己完
   結型熱電併給システム。
2. 【請求項２】 前記発電機が交流発電機または直流発電
   機であることを特徴とする請求項１記載の自己完結型併
   給システム。
3. 【請求項３】 前記熱機関が燃料ガスを利用するガスタ
   ービンであることを特徴とする請求項１または２記載の
   自己完結型熱電併給システム。
4. 【請求項４】 電力負荷に電力を供給する燃料電池と、
   燃料電池で発生する排熱を回収する排熱回収手段とを有
   する自己完結型熱電併給システムにおいて、 電力を蓄える蓄電池と、 電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力未満のとき、
   燃料電池からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消
   費電力が燃料電池の特定出力を超えるとき、不足電力を
   蓄電池から供給する制御手段とを含むことを特徴とする
   自己完結型熱電併給システム。
5. 【請求項５】 前記排熱回収手段が、吸収式冷凍機と温
   水ボイラとを含み、吸収式冷凍機で得られた冷水と、温
   水ボイラで得られた温水とを用いて空調を行うことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自己完結型熱
   電併給システム。
6. 【請求項６】 電力負荷に供給される電力を発生する発
   電機を熱機関の軸出力によって駆動し、熱機関からの排
   熱を排熱回収手段によって回収する自己完結型熱電併給
   方法において、 電力負荷の消費電力が発電機の特定出力未満のとき、発
   電機からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電
   力が発電機の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電池
   から供給することを特徴とする自己完結型熱電併給方
   法。
7. 【請求項７】 電力負荷に供給される電力を発生する燃
   料電池を稼動し、燃料電池からの排熱を排熱回収手段に
   よって回収する自己完結型熱電併給方法において、 電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力未満のとき、
   燃料電池からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消
   費電力が燃料電池の特定出力を超えるとき、不足電力を
   蓄電池から供給することを特徴とすることを特徴とする
   自己完結型熱電併給方法。
8. 【請求項８】 電力負荷に供給される交流電力を発生す
   る交流発電機と、電力を蓄える蓄電池と、交流発電機か
   らの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記
   蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータ
   と、前記インバータおよび前記コンバータを制御する制
   御手段とを含み、 前記制御手段は、電力負荷の消費電力が交流発電機の特
   定出力未満のとき交流発電機からの交流電力の一部を前
   記蓄電池に蓄えるために前記コンバータを作動させ、電
   力負荷の消費電力が前記特定出力を超えるとき前記蓄電
   池に蓄えられた電力を電力負荷に供給するために前記イ
   ンバータを作動させることを特徴とする電力貯蔵装置。
9. 【請求項９】 電力負荷に供給される電力を発生する直
   流発電機と、電力を蓄える蓄電池と、前記直流発電機お
   よび前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するイ
   ンバータと、 電力負荷の消費電力が直流発電機の特定出力未満のと
   き、直流発電機からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負
   荷の消費電力が直流発電機の特定出力を超えるとき、不
   足電力を蓄電池から供給する制御手段とを含むことを特
   徴とする電力貯蔵装置。
10. 【請求項１０】 直流の電力負荷に供給される電力を発
    生する直流発電機と、電力を蓄える蓄電池と、電力負荷
    の消費電力が直流発電機の特定出力未満のとき、直流発
    電機からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電
    力が直流発電機の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄
    電池から供給する制御手段とを含むことを特徴とする電
    力貯蔵装置。
11. 【請求項１１】 電力負荷に供給される電力を発生する
    燃料電池と、電力を蓄える蓄電池と、前記燃料電池およ
    び前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するイン
    バータと、 電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力未満のとき、
    燃料電池からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消
    費電力が燃料電池の特定出力を超えるとき、不足電力を
    蓄電池から供給する制御手段を含むことを特徴とする電
    力貯蔵装置。
12. 【請求項１２】 直流の電力負荷に供給される電力を発
    生する燃料電池と、電力を蓄える蓄電池と、電力負荷の
    消費電力が燃料電池の特定出力未満のとき、燃料電池か
    らの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電力が燃
    料電池の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電池から
    供給する制御手段を含むことを特徴とする電力貯蔵装
    置。