KR20110139184A - 에너지 공급 시스템 - Google Patents

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KR20110139184A
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마사타카 오제키
요시카즈 다나카
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파나소닉 주식회사
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Abstract

전력 및/또는 열의 공급을 행하는 에너지 공급 장치(1a)와, 복수개의 제 2 소정 기간을 갖는 제 1 소정 기간에 있어서 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치인 제 1 최대 운전 시간을 설정함과 아울러, 제 1 소정 기간 내의 에너지 공급 장치의 운전 시간이 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 제 1 소정 기간에 속하는 제 2 소정 기간의 각각에 대하여, 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한 목표치인 제 2 목표 최대 운전 시간을 연산에 의해 구하는 것으로 설정하고, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 에너지 공급 장치가 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정하는 제어 장치(6)를 구비하는, 에너지 공급 시스템.

Description

에너지 공급 시스템{ENERGY SUPPLY SYSTEM}
본 발명은, 전력이나 열 등을 공급하는 에너지 공급 시스템에 관한 것이다.
에너지 공급 시스템으로서는, 종래로부터 가스 엔진 발전기나 가스 엔진 코제네레이션(cogeneration) 시스템이 알려져 있지만, 특히 최근 주목을 받고 있는 것으로, 연료 전지를 이용하여 전력과 열을 함께 공급하는 연료 전지 코제네레이션 시스템이 있다.
연료 전지 코제네레이션 시스템은, 전력 부하(전력 소비 에너지)나 열 부하(급탕(給湯) 등에 의한 열 소비 에너지)를 계측하는 수단과, 이 계측기에 의해 검지된 과거의 부하 이력으로부터 이들의 장래 수요를 예측하는 수요 예측기와, 수요 예측기에 의한 장래의 급탕 수요에 근거하여 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 패턴을 생성하는 운전 계획기를 갖고, 시스템을 설치한 대상에 있어서의 소비 에너지 삭감량이나 이산화탄소 배출 삭감량을 최대로 하도록 운전을 행하는 연료 전지 코제네레이션 시스템이 이미 개발되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 종래예의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 의하면, 소비 에너지 삭감량이나, 이산화탄소 배출 삭감량을 최대로 하도록 연료 전지 코제네레이션 시스템의 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 결정하고 있다.
그리고, 연료 전지 코제네레이션 시스템은 결정된 기동 시각에 기동한 후, 전력 부하에 따라 시스템의 발전 전력을 차례로 변경하면서 운전을 행하고, 정지 시각에 운전을 정지한다고 하는 동작을 행한다.
내용(耐用) 운전 기간에 근거하여 연료 전지의 운전 계획을 작성하는 연료 전지의 운전 방법도 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).
과거의 부하 실적으로부터 부하를 예측하고, 이것에 근거하여 운전 시간대를 결정하는 코제네레이션 장치의 운전 계획 방법도 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 3 참조).
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 공보 제 2007-309598 호
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 공보 제 2007-323843 호
(특허 문헌 3) 일본 특허 공개 공보 제 2003-61245 호
종래의 연료 전지나 코제네레이션 장치에서는, 운전 계획의 입안 단계에서는 최적화가 어느 정도 고려되고 있지만, 실제의 운전 상황에 따라서는, 오히려 운전 계획이 실정에 맞지 않아, 부적절한 운전이 행해질 가능성이 있었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황, 장치의 동작 보장 기간, 운전 시간 수명 등에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있는 에너지 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 행했다. 그 결과, 이하의 의견을 얻었다.
즉, 예컨대 연료 전지를 이용한 에너지 공급 시스템에 있어서, 운전 전에 입안된 운전 계획에 따라 운전이 행해지면, 실제의 운전 상황에 따라서는, 필요하지 않은 시간에 운전이 행해지거나, 원래 필요한 시간에 운전을 행할 수 없는 경우가 생길 수 있다.
구체적으로는, 예컨대 저탕기(貯湯器)에 뜨거운 물이 충분히 남아 있기 때문에 뜨거운 물을 생성할 필요가 없는 경우에는, 시스템을 정지시켜야 한다. 그와 같은 상황에서도 사전에 입안된 운전 계획에 따라 무리하게 운전을 행하면, 에너지 효율은 저하된다.
또한, 예컨대 뜨거운 물의 소비량이 많아, 통상 이상으로 뜨거운 물을 생성할 필요가 있는 경우에는, 유연하게 시스템을 운전하여, 뜨거운 물을 생성하여야 한다. 그와 같은 상황에서도 사전에 입안된 운전 계획에 따라 경직적으로 운전을 정지하면, 에너지 효율은 저하된다.
그래서 본 발명자들은, 에너지 공급 시스템의 운전 기간에 관하여, 제 1 소정 기간과, 거기에 포함되는 복수개의 제 2 소정 기간을 설정하고, 제 1 소정 기간에 있어서는 최대 운전 시간 이상은 운전하지 않는 것으로 하면서, 동일한 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 사이에서는, 목표 운전 시간을 서로 융통하는 것에 생각이 미쳤다. 이러한 구성에서는, 실제의 운전 상황에 따른 유연한 운전이 가능해져, 운전 계획을 최적화할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 전력 및 열 중 적어도 어느 한쪽의 공급을 행하는 에너지 공급 장치와, 복수개의 제 2 소정 기간을 갖는 기간인 제 1 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치인 제 1 최대 운전 시간을 설정함과 아울러, 상기 설정된 제 1 최대 운전 시간에 근거하여, 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간이 상기 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 상기 제 1 소정 기간에 속하는 상기 제 2 소정 기간의 각각에 대하여, 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치의 목표치인 제 2 목표 최대 운전 시간을 연산에 의해 구하는 것으로 설정하고, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치가 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정하도록 구성된 제어 장치를 구비한다.
이러한 구성에서는, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있다.
본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징, 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여, 이하의 바람직한 실시 형태의 상세한 설명으로부터 분명해진다.
본 발명의 에너지 공급 시스템에 의하면, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 코제네레이션 시스템의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 실시의 형태 1에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 실시의 형태 1에 의한 코제네레이션 시스템의 운전 이력의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 의한 코제네레이션 시스템의 운전 이력의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시의 형태 1의 변형예 1에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 실시의 형태 1의 변형예 2에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 실시의 형태 1의 변형예 3에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 실시의 형태 2에 의한 코제네레이션 시스템의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 9는 실시의 형태 2에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 실시의 형태 3에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 11은 실시의 형태 4에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 12는 실시의 형태 5에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
본 발명의 실시의 형태의 에너지 공급 시스템은, 전력 및 열 중 적어도 어느 한쪽의 공급을 행하는 에너지 공급 장치(예컨대, 도 1의 연료 전지 유닛(1a))와, 복수개의 제 2 소정 기간을 갖는 기간인 제 1 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치인 제 1 최대 운전 시간을 설정함과 아울러, 상기 설정된 제 1 최대 운전 시간에 근거하여, 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간이 상기 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 상기 제 1 소정 기간에 속하는 상기 제 2 소정 기간의 각각에 대하여, 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치의 목표치인 제 2 목표 최대 운전 시간을 연산에 의해 구하는 것으로 설정하고, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치가 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정하도록 구성된 제어 장치(예컨대, 도 1의 제어 장치(6))를 구비한다.
이러한 구성에서는, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 제 1 소정 기간은 상기 에너지 공급 장치의 동작 보증 기간보다 짧은 기간이며, 상기 제어 장치는, 상기 동작 보증 기간보다 전에 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간 수명에 달하지 않도록 상기 제 1 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있더라도 좋다.
이러한 구성에서는, 동작 보증 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이할 가능성을 저감하면서, 장치의 수명을 길게 할 수 있다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수를 미리 정해진 패턴에 따라 변화시키더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수가 일정치라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제 1 소정 기간은, 1년 이하의 기간이더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제 2 소정 기간은, 1개월 이하의 기간이더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 단위 운전 시간당 에너지 비용 삭감량이 최대가 되도록, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 에너지 공급 장치의 에너지 소비량이 최소가 되도록, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 에너지 공급 장치는, 전력과 열을 공급하는 열전 병급 장치(熱電倂給裝置)로서, 열전 병급 시스템에서 발생하는 열을 축적하는 축열기를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 축열기가 축적하는 열이 최대가 되도록 운전을 행하도록 구성되어 있더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템은, 에너지 공급 장치의 기동 시각 및 정지 시각을 입력하기 위한 조작기(예컨대, 도 8의 리모컨(7))를 갖더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 환경 조건에 따라 변화시키더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수를 환경 조건에 따라 변화시키더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 조건은, 계절 정보와, 달력 정보와, 외기 온도와, 시수(市水) 온도로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 에너지 공급 장치의 누적 운전 시간에 근거하여 상기 제 1 최대 운전 시간을 갱신하도록 구성되어 있더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간이 상기 제 1 최대 운전 시간에 달하지 않는 경우에, 상기 제 1 최대 운전 시간과 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 차이를 연산하여 이것을 누적하여 누적 잉여 운전 시간으로서 기억하도록 구성되어 있더라도 좋다.
상기 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 누적 잉여 운전 시간이, 미리 설정된 제 3 소정 기간이 된 경우에, 상기 제 1 최대 운전 시간을 재설정하도록 구성되어 있더라도 좋다.
(실시의 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 의한 코제네레이션(열전 병급) 시스템의 구성예를 나타낸 블록도이며, 여기서의 코제네레이션 시스템의 일례로서 연료 전지 코제네레이션 시스템을 나타낸다.
본 실시의 형태의 코제네레이션 시스템(1)은, 연료 전지에 의해 발전을 행하는 연료 전지 유닛(1a)과, 연료 전지 유닛(1a)의 연료 전지의 발전에 의해 동시에 발생하는 열을 이용하여, 시수를 온수로 승온하여 비축하는 저탕(貯湯) 유닛(1b)을 구비하고, 연료 전지 유닛(1a)에서 발전한 전력은 전력 계통(2)으로부터의 전력과 함께 전력 소비 기기(3)에 공급된다.
전력 소비 기기(3)에서 소비되는 전력 부하량은 전력계(4)에서 계측되어, 제어 장치(6)에 있는 기억기(6a)에 차례로 축적된다.
또한, 저탕 유닛(1b)에 비축된 온수는, 수도의 수도꼭지 등으로부터 온수로서 공급되고, 온수로서 이용되는 열 부하량은 열량계(5)에 의해 계측되어, 제어 장치(6)에 있는 기억기(6a)에 차례로 축적된다.
열량계(5)는, 예컨대, 시수 온도를 계측하는 온도 센서(도시하지 않음)와, 저탕 유닛(1b)으로부터 공급되는 온수의 온도를 계측하는 온도 센서(도시하지 않음)와, 저탕 유닛(1b)으로부터 공급되는 온수의 유량을 계측하는 유량계(도시하지 않음)로 이루어지고, 시수와 온수의 온도 차이와 온수의 유량의 곱에 의해, 온수로서 이용되는 열 부하량을 연산하는 것이다.
또한 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에는, 저탕 유닛(1b) 내에 온수가 없어진 경우에도 온수를 공급할 수 있도록, 백업 급탕기(도시하지 않음)가 장비되어 있다.
제어 장치(6)는, 연료 전지 유닛(1a) 및 에너지 공급 시스템(1)의 운전을 제어한다.
제어 장치(6)는, 또한, 기억기(6a)에 축적된 전력 부하와 열 부하의 발생 이력으로부터 장래의 전력 부하와 열 부하가 발생하는 시계열 패턴을 예측하는 수요 예측기(6b)와, 수요 예측기(6b)에 의해 예측된 전력 부하와 열 부하가 발생하는 시계열 패턴의 예측치에 근거하여, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 기동 시각과 정지 시각을 결정하는 운전 계획기(6c)와, 소정 기간에 있어서의 최대 운전 시간을 설정하는 최대 운전 시간 설정기(6d)와, 소정 기간을 설정하는 기간 설정기(6e)를 갖는다.
수요 예측기(6b)는, 기억기(6a)에 기억된 일정 기간(예컨대, 1년간)의 열 부하 수요의 발생 이력 및 전력 부하 수요의 발생 이력을 판독하고, 그 이력을 기초로 하여 장래의 소정 기간(예컨대, 1일)의 시간 추이와 함께 변하는 전력 부하의 예측 수요 및 장래의 소정 기간(예컨대, 1일)의 시간 추이와 함께 변하는 열 부하의 예측 수요(이하, 이들을, 「전력 부하 예측 수요」 및 「열 부하 예측 수요」라고 줄임)를 추정 연산하고, 이들의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 기억기(6a)에 차례로 기억한다.
또, 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요의 추정에 필요한 과거의 전력 부하 및 열 부하의 열 소비 이력의 축적 기간은, 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템이 설치된 대상에서의 전력과 열의 소비 사이클을 시스템이 적절히 파악 가능한 기간이 바람직하고, 예컨대 연료 전지 코제네레이션 시스템이 일반 가정에 설치된 경우이면, 수일~수개월 정도이다.
또한, 전력 부하 및 열 부하의 발생 이력으로부터, 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 추정하는 수법은 이미 여러 가지 제안되어 있고, 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
운전 계획기(6d)는, 연료 전지 유닛(1a)의 동작 보증 기간(예컨대, 10년)보다 전에 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간 수명(예컨대, 4만 시간)에 달하지 않도록 동작 보증 기간보다 짧은 제 1 소정 기간(예컨대, 일주일)에 있어서 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간의 상한치인 제 1 최대 운전 시간을 설정함과 아울러, 설정된 제 1 최대 운전 시간에 근거하여, 제 1 소정 기간 내의 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간이 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록 제 1 소정 기간보다 짧은 제 2 소정 기간(예컨대, 1일)에 있어서의 연료 전지 유닛(1a)의 목표 운전 시간의 상한치인 제 2 목표 최대 운전 시간을 연산에 의해 구하는 것으로 설정한다.
또, 제 1 소정 기간에 있어서의 제 1 최대 운전 시간의 설정은, 반드시 연료 전지 유닛(1a)의 동작 보증 기간이나 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간 수명을 고려하지 않더라도 좋다. 단, 이들을 고려하면, 동작 보증 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이할 가능성을 저감하는 것과, 장치 수명의 저하를 억제하는 것을 동시에 실현할 수 있다.
제어 장치(6)는, 제 2 소정 기간에 있어서의 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간이 원칙적으로 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 연료 전지 유닛(1a)을 운전한다. 구체적으로는, 예컨대, 제 2 소정 기간에 있어서의 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 연료 전지 유닛(1a)의 기동 시각 및 정지 시각을 하나씩 설정한다. 즉, 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 예정 운전 시간이 되고, 이것이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘지 않도록 하면 된다. 이때 예컨대, 후술하는 에너지 비용 삭감량이 최대가 되도록, 또한, 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간이 되도록, 제 2 소정 기간에 있어서, 기동 시각과 정지 시각을 결정하더라도 좋다. 기동 시각과 정지 시각을 결정하는 구체적인 방법에 대해서는, 후술하는 변형예 등도 적절히 참조할 수 있다.
일례로서, 동작 보증 기간(상품수명)을 10년, 운전 시간 수명(내구 시간)을 4만 시간으로 하고, 제 1 소정 기간을 일주일, 제 2 소정 기간을 1일로 한다. 이때, 제 1 최대 운전 시간은, 예컨대, 10년=521.4주간이므로, 4만 시간÷521.4주간=76.7시간/주로 할 수 있다. 또한, 제 2 목표 최대 운전 시간은, 예컨대, 7.7시간 이상 20시간 이하의 소정의 시간으로 할 수 있다. 효율을 고려하여, 제 2 목표 최대 운전 시간은, 일정한 하한치(예컨대, 7.7시간) 이상이도록 설정되는 것이 바람직하다.
제 1 최대 운전 시간은, 조작자에 의해 입력됨으로써, 제어 장치(6)의 도시되지 않는 기억부에 기억되더라도 좋고, 제어 장치(6)가 자동적으로 구하더라도 좋다. 구체적으로는 예컨대, 동작 보증 기간과 운전 시간 수명과 제 1 소정 기간에 근거하는 연산에 의해, 제어 장치(6)가 자동적으로 구하더라도 좋다. 단, 제 1 최대 운전 시간의 연산에 이용되는 파라미터는 특별히 한정되지 않고, 다른 파라미터이더라도 좋다.
동작 보증 기간과 운전 시간 수명과 제 1 소정 기간은, 예컨대 조작자에 의해 입력됨으로써, 제어 장치(6)의 도시되지 않는 기억부에 기억되더라도 좋다. 제 1 최대 운전 시간은, 예컨대 이하의 식 (1)에서 구할 수 있다.
제 1 최대 운전 시간=운전 시간 수명/(동작 보증 기간/제 1 소정 기간) … (1)
제 2 목표 최대 운전 시간은, 설정된 제 1 최대 운전 시간에 근거하는 연산에 의해, 제어 장치(6)가 자동적으로 구할 수 있다.
표 1은, 제 1 소정 기간을 일주일, 제 2 소정 기간을 1일로 하고, 제 1 최대 운전 시간을 76.7시간으로 한 경우의, 제어 장치(6)에 의해 설정된 제 2 목표 최대 운전 시간의 일례를 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1의 예에서는, 제 1 소정 기간을 복수의 제 2 소정 기간으로 구분하고, 각각의 제 2 소정 기간에 대한 제 2 목표 최대 운전 시간이, 동일 제 1 소정 기간에 속하는 모든 제 2 소정 기간의 제 2 목표 최대 운전 시간의 합계가 해당 제 1 소정 기간에 있어서의 제 1 최대 운전 시간 이하가 되도록 설정되어 있다. 또, 표 1에 있어서의 제 2 소정 기간은, 각 1일에 대하여, 오전 0시(심야)를 기점으로 하고, 익일의 오전 0시(심야)를 종점으로 하는 24시간을 말하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다.
제어 장치(6)는 연료 전지 유닛(1a)의 기동 정지를 행하지만, 이때, 원칙적으로, 제 2 소정 기간의 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간이 되도록, 연료 전지 유닛(1a)을 기동 정지한다. 단, 예컨대 조작자 등에 의한 개입이 있으면, 정지하거나, 다시 기동하거나 하는 것으로 하더라도 좋다. 혹은 예컨대, 저탕 유닛(1b)에 축적된 온수가 적어지고 있는 한편으로, 목욕의 시간이 가까워지는 등 뜨거운 물의 소비량이 많아질 것이 예측되어, 온수 부족이 생길 가능성이 높다고 판단되는 경우에는, 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘어 운전이 행해지더라도 좋다. 반대로, 저탕 유닛(1b)에 대량의 온수가 축적되고어 있고, 수 시간 이내에 예측되는 온수의 소비량을 고려하더라도 온수 부족이 생기지 않을 가능성이 높다고 판단되는 경우에는, 제 2 목표 최대 운전 시간이 경과하기 전에 운전이 정지되더라도 좋다. 이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간은 어디까지나 목표이고, 실제의 운전이 이것에 절대적으로 구속되는 것이 아니다.
제어 장치(6)는 제 2 소정 기간에 있어서의 기동 정지의 횟수를 소정 횟수 미만(3회 미만, 즉 2회 이하)으로 제한하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기동 정지의 지나친 반복에 의한 장치 수명의 저하를 보다 확실히 억제할 수 있다.
이와 같이, 최대 운전 시간의 설정과 기동 정지의 횟수 제한을 관련시키는 것에 의해, 동작 보증 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이할 가능성을 저감하는 것과, 장치 수명의 저하를 억제하는 것을 동시에, 또한 보다 확실히 실현할 수 있다.
제 1 소정 기간은, 복수의 제 2 소정 기간을 갖는 기간이다. 예컨대, 상술한 예에서는, 제 1 소정 기간은 n개의 제 2 소정 기간으로 이루어지고, n은 7이다. 복수의 제 2 소정 기간의 각각은, 같은 기간(예컨대, 모두 1일)이더라도 좋고, 서로 다르더라도 좋다(예컨대, 첫 번째 제 2 소정 기간은 2일, 두 번째 제 2 소정 기간은 1일, 등). 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 합계 시간이 제 1 소정 기간보다 짧더라도 좋다. 이 경우에는 잉여 시간이 생기지만, 그와 같은 경우라도 본 실시 형태에 있어서의 효과가 얻어지는 것은 말할 필요도 없다.
제 2 소정 기간에 있어서의 기동 정지의 횟수는 1회로 제한하는 것이 보다 바람직하다. 즉, 제어 장치(6)는, 제 2 소정 기간에 있어서, 연료 전지 유닛(1a)의 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘지 않는 한도에서, 한번만 연료 전지 유닛(1a)을 기동하고, 한번만 연료 전지 유닛(1a)을 정지하는 것이 바람직하다. 어떤 제 2 소정 기간과, 다음 제 2 소정 기간의 사이는 반드시 연료 전지 유닛(1a)이 정지되어 있는 것으로 하더라도 좋고, 정지되어 있을 필요는 없는 것으로 하더라도 좋다. 후자의 경우에는, 복수의 제 2 소정 기간에 걸쳐 운전이 계속될 수 있기 때문에, 운전 계획의 유연성이보다 높아진다. 또한, 예컨대 어떤 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 24시간으로 하는 것을 허용하더라도 좋다. 이 경우, 그 제 2 소정 기간이 개시되기 전부터, 그 제 2 소정 기간이 종료된 후까지, 연속하여 운전이 계속되게 된다.
제어 장치(6)는, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서 연료 전지 유닛(1a)이 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정한다. 이하, 본 실시 형태에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간의 재설정 방법에 대하여 설명한다.
제 1 경우로서, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는, 어떤 제 2 소정 기간에 있어서의 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간보다 짧은 경우를 생각한다. 상술한 예로 말하면, 예컨대, 어떤 일주일간의 최초의 제 2 소정 기간(일요일)의 제 2 목표 최대 운전 시간은 16시간임에도 불구하고, 일요일이 종료된 시점에서, 당일의 운전 시간이 14시간인 경우를 생각한다. 그와 같은 경우란, 예컨대, 전날(토요일)의 온수의 사용량이 적었기 때문에 온수가 남아 있어, 많은 온수를 생성하지 않더라도 온수의 수요를 만족시킬 수 있었다고 하는 케이스가 생각된다. 이 경우, 실운전 시간(실제로 연료 전지 유닛(1a)이 운전된 시간)은, 표 2와 같게 된다.
[표 2]
Figure pct00002
제 2 목표 최대 운전 시간이 16시간인데, 실운전 시간이 14시간이었다는 것은, 그 일주일간의 제 1 최대 운전 시간은 변하지 않기 때문에, 그 일주일간에 있어서의 운전 시간에는 2시간의 여유가 생긴 것이 된다. 제어 장치(6)는, 남은 2시간을 어떻게 남은 요일에 할당하는 것이 최적인지를 연산에 의해 결정하여, 각 요일의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정한다. 재설정을 행한 결과의 예를, 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00003
표 3의 예에서는, 남은 2시간은 목요일에 할당되고, 목요일의 제 2 목표 최대 운전 시간이 9시간으로부터 11시간으로 변경되어 있다.
제 2 경우로서, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는, 어떤 제 2 소정 기간에 있어서의 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간보다 긴 경우를 생각한다. 상술한 예로 말하면, 예컨대, 어떤 일주일간의 2번째의 제 2 소정 기간(월요일)의 제 2 목표 최대 운전 시간은 10시간임에도 불구하고, 월요일이 종료된 시점에서, 당일의 운전 시간이 14시간인 경우를 생각한다. 그와 같은 경우란, 예컨대, 전날(일요일)의 온수의 사용량이 많았기 때문에 월요일이 된 시점에서 예비의 온수가 남아있지 않아, 통상보다 많은 양의 온수를 생성하지 않으면 온수의 수요를 만족시킬 수 없었다고 하는 케이스가 생각된다. 이 경우, 실운전 시간(실제로 연료 전지 유닛(1a)이 운전된 시간)은, 표 4와 같게 된다.
[표 4]
Figure pct00004
제 2 목표 최대 운전 시간이 10시간인데, 실운전 시간이 14시간이었다는 것은, 그 일주일간의 제 1 최대 운전 시간은 변하지 않기 때문에, 그 일주일간에 있어서의 운전 시간에는 4시간의 부족이 생긴 것이 된다. 제어 장치(6)는, 부족한 4시간을 어떤 요일의 제 2 목표 최대 운전 시간으로부터 조달하는 것이 최적인지를 연산에 의해 결정하여, 각 요일의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정한다. 재설정을 한 결과의 예를, 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00005
표 5의 예에서는, 부족한 4시간은 토요일부터 조달되고, 토요일의 제 2 목표 최대 운전 시간이 14시간으로부터 10시간으로 변경되어 있다.
제 2 목표 최대 운전 시간의 재설정은, 상술한 예에서는, 제 2 소정 기간 각각이 경과한 시점에서 행해졌지만, 다른 타이밍에 행해지더라도 좋다. 예컨대, 매주 수요일의 정오에만 재설정이 행해지더라도 좋고, 매일, 정오의 시점에서, 전날까지의 실운전 시간에 근거하여 재설정이 행해지더라도 좋다.
재설정의 구체적인 방법은 특별히 한정되지 않고, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서 연료 전지 유닛(1a)이 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정하는 것이면, 어떠한 방법이더라도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 제 1 소정 기간에 있어서 제 1 최대 운전 시간을 넘어 운전이 행해지지는 않는다. 따라서, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서의 실제의 운전 시간과, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간의 합계는, 제 1 최대 운전 시간과 같아지도록 재설정이 행해지는 것이 바람직하다.
제어 장치(6)가 제 1 최대 운전 시간 및/또는 제 2 목표 최대 운전 시간을 설정하거나, 혹은 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정함에 있어서는, 부하 수요의 예측이나 에너지 비용 삭감량 등, 다양한 요소를 고려하는 것이 가능하다.
또 재설정은, 에너지 비용 삭감량이 최대가 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 이하, 에너지 비용 삭감량을 최대로 하는 경우의 최대 운전 시간의 설정 방법 및 재설정 방법에 대하여 설명한다.
우선, 이하의 조건이 성립하고 있는 것으로 한다. 여기서 「연료 전지의 발전 효율」이란, 연료 전지에 공급된 가스의 에너지(열량)에 대한, 발전에 의해 얻어지는 전력의 에너지(열량)의 비율을 말한다. 「연료 전지의 급탕 효율」이란, 연료 전지에 공급된 가스의 에너지(열량)에 대한, 발전에 의해 부생성물로서 얻어지는 온수의 에너지(열량)의 비율을 말한다.
가스 요금 : A[엔/kWh]
전기 요금 : B[엔/kWh]
가정에서 소비되는 온수의 열량 C[kWh]
연료 전지의 발전 효율 : α
연료 전지의 급탕 효율 : β
종래의 급탕기 효율 : γ
열량 C(온수와 시수[수돗물]의 온도 차이와 용적으로부터 구해지는, 급탕을 위해 필요한 열량을 말함)만큼 온수를 공급하기 위해, 연료 전지에서 소비되는 가스의 양은, C/β[kWh]가 된다. 가스 요금은, A×C/β[엔]가 된다. 이때 연료 전지에서는, 소비된 가스량에 따라 발전이 행해진다. 발전량은, α×C/β[kWh]가 된다. 따라서, 본 실시 형태의 에너지 공급 시스템(1)의 경우, 열량 C[kWh]의 온수와, 전력 α×C/β[kWh]가, A×C/β[엔]의 비용으로 얻어지게 된다.
한편, 종래와 같이, 온수는 가스 급탕기로 생성하고, 전력은 계통으로부터 구입하는 경우를 생각한다. 온수의 생성 비용은, A×C/γ[엔], 전력의 구입 비용은, B×α×C/β[엔]가 된다. 비용의 합계는, A×C/γ+B×α×C/β[엔]가 된다.
생성되는 온수의 양은 같고, 또한 연료 전지에 의해 발전된 전력은 모두 가정에서 소비된다고 가정하면, 에너지 공급 시스템(1)을 이용한 경우의 에너지 비용 삭감량은 이하의 식 (2)로부터 구해진다.
에너지 비용 삭감량=([종래의 비용]-[에너지 공급 시스템(1)의 비용])=(A×C/γ+B×α×C/β-A×C/β) … (2)
또, 이상의 계산 방법은 어디까지나 일례이며, 다른 방법을 이용하여 에너지 비용 삭감량이 연산되더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
제어 장치(6)는, 예컨대, 실제로 에너지 공급 시스템(1)이 설치된 가정에서의 전력 소비량 및 온수 소비량의 시간 경과에 따른 변화(예컨대, 시간대나 요일에 따른 변화)를 기억해 두고, 이에 근거하여, 전력 및 온수가 필요하게 되는 시간대나 요일, 및 필요한 전력량 및 온수량을 예측하더라도 좋다. 예컨대, 과거 10주간분(제 1 소정 기간의 10배)의 전력 소비량 및 온수 소비량의 시간 경과에 따른 변화에 근거하여, 다음 일주간에 있어서의 각 요일(제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 각각) 및 각 시간대의 전력 소비량 및 온수 소비량이 예측된다. 그 예측 결과에 근거하여, 각 요일에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간이, 예컨대, 제 1 소정 기간을 통한 제 2 목표 최대 운전 시간의 합계가 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 또한, 단위 시간당(예컨대, 제 1 소정 기간당) 에너지 비용 삭감량이 최대가 되도록, 연산에 의해 결정된다. 연산 결과에 근거하여, 각 요일의 제 2 목표 최대 운전 시간이 설정되거나, 혹은 재설정된다.
제어 장치(6)는, 1개의 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 개수를 미리 정해진 패턴에 따라 변화시키더라도 좋다. 미리 정해진 패턴으로서는, 예컨대, 연료 전지 시스템의 사용 연수가 적은 동안은 1개의 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 개수를 많게 하고, 사용 연수가 많아짐에 따라 1개의 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 개수를 적게 하는 것 등을 생각할 수 있다. 혹은, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수를 환경 조건에 따라 변화시키더라도 좋다. 환경 조건은, 달력 정보, 계절 정보, 외기 온도, 및 시수 온도 중 적어도 어느 하나이더라도 좋다. 단, 1개의 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 개수를 불변의 일정치(상수)로 하더라도 좋다. 또, 이상의 경우에 있어서 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간은 모두 같고 또한 불변의 일정치인 것이 바람직하다. 이 경우에는 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 제 2 소정 기간의 개수가 많아질수록, 제 1 소정 기간은 길어진다.
제 1 소정 기간은 1년 이하의 기간인 것이 바람직하다. 제 2 소정 기간은 1개월 이하의 기간인 것이 바람직하다. 이와 같이 소정 기간을 설정하는 것으로, 보다 적절한 운전 계획의 설정이 가능해진다.
제 1 최대 운전 시간 및/또는 제 2 목표 최대 운전 시간은 일정치이더라도 좋지만, 제어 장치(6)는, 제 1 최대 운전 시간 및/또는 제 2 목표 최대 운전 시간을 환경 조건에 따라 변화시키더라도 좋다. 환경 조건은, 달력 정보, 계절 정보, 외기 온도, 및 시수 온도 중 적어도 어느 하나이더라도 좋다.
달력 정보에 근거하는 제어의 예로서는, 소비 온수량이 평일보다 축제일 쪽이 많은 경우에, 평일의 제 2 목표 최대 운전 시간을 짧게 하고, 축제일의 제 2 목표 최대 운전 시간을 길게 하는 것이 생각된다.
계절 정보에 근거하는 제어의 예로서는, 소비 온수량이 여름보다 겨울 쪽이 많은 경우에, 하계(6-9월)의 제 1 최대 운전 시간을 짧게 하고, 동계(12-3월)의 제 1 최대 운전 시간을 길게 하는 것이 생각된다.
외기 온도 혹은 시수 온도에 근거하는 제어의 예로서는, 외기 온도 혹은 시수 온도가 소정의 역치 온도보다 낮은 날에 소비 온수량이 많은 경우에, 외기 온도 혹은 시수 온도가 소정의 역치 온도 이상이 된 날의 제 2 목표 최대 운전 시간을 짧게 하고, 외기 온도 혹은 시수 온도가 소정의 역치 온도 미만이 된 날의 제 2 목표 최대 운전 시간을 길게 하는 것이 생각된다.
제어 장치는, 미리 정해진 패턴에 따라 제 1 소정 기간이나 제 2 소정 기간을 변화시키더라도 좋다. 예컨대, 누적 사용 기간이 길어짐에 따라 제 1 소정 기간이나 제 2 소정 기간을 짧게 하여 가더라도 좋다.
연료 전지 유닛(1a)의 기동 시각 및 정지 시각을 입력하기 위한 리모컨(7)(예컨대, 도 8 참조)을 구비하더라도 좋다. 이때 제어 장치(6)는, 리모컨(7)을 통해 입력된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘지 않는 경우는, 리모컨(7)을 통해 입력된 기동 시각 및 정지 시각을, 연료 전지 유닛(1a)의 기동 시각 및 정지 시각인 장치 기동 시각 및 장치 정지 시각으로서 설정함과 아울러, 리모컨(7)을 통해 입력된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘는 경우는, 리모컨(7)을 통해 입력된 기동 시각 및 정지 시각을, 장치 기동 시각 및 장치 정지 시각으로서 설정하지 않도록 구성되어 있더라도 좋다.
제어 장치(6)는, 장치 기동 시각에 있어서 연료 전지 유닛(1a)을 기동하고, 장치 정지 시각에 있어서 연료 전지 유닛(1a)을 정지시킨다.
리모컨(7)을 통해 입력된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간(예정 운전 시간)이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘는 경우에, 예정 운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간을 넘어 있는 취지를 통지하도록 구성된 경보기를 구비하더라도 좋다. 경보기는 리모컨(7)과 일체화되고, 화면상에 통지용의 메시지가 표시되는 구성으로 하더라도 좋다.
제어 장치(6)는, 연료 전지 유닛(1a)의 누적 운전 시간에 근거하여 제 1 최대 운전 시간을 갱신하더라도 좋다. 이 경우, 일례로서, 제어 장치(6)는, 시각을 부여하는 캘린더 회로(도시하지 않음)와 메모리(도시하지 않음)를 구비하고, 캘린더 회로(예컨대, 후술하는 리얼타임 카운터)를 통해 취득한 기동 시각과 정지 시각에 근거하여 현실에서 연료 전지 유닛(1a)을 운전한 시간인 실운전 시간을 연산하고, 이것을 메모리에 기억된 누적 운전 시간에 가산하여, 합을 다시 누적 운전 시간으로서 메모리에 기억함으로써, 누적 운전 시간을 적산하는 것으로 할 수 있다.
실제로 설정된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간보다 짧거나, 조작자에 의해 강제적으로 운전이 종료되거나, 발전하더라도 가정 내에서 소비되지 않는 상태가 장시간 계속된 결과, 효율이 과도히 저하된 경우에는, 어떤 제 1 소정 기간의 완료시에 있어서, 그 제 1 소정 기간에 있어서의 제 1 최대 운전 시간에 달하지 않는 동안에, 연료 전지 유닛(1a)의 운전이 정지되는 경우가 있다. 이러한 경우, 연료 전지 유닛(1a)은 예정되어 있던 시간보다 짧은 시간밖에 운전되고 있지 않기 때문에, 장래, 필요에 따라 그만큼 운전을 행했다고 해도, 동작 보증 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이할 가능성은 커지지 않는다고 생각된다. 그래서, 실제의 운전 시간이 예정보다 짧은 경우에는, 짧은 만큼만 이것을 「저금」하여, 장래의 운전에 보낼 수 있으면 유리하다.
그래서 제어 장치(6)는, 제 1 소정 기간이 경과한 후, 그 제 1 소정 기간 내의 연료 전지 유닛(1a)의 실운전 시간이 제 2 목표 최대 운전 시간에 달하지 않는 경우에, 제 1 최대 운전 시간과 그 실운전 시간의 차이를 연산하여 이것을 누적하여 누적 잉여 운전 시간으로서 기억하더라도 좋다.
동작 보증 기간도 운전 시간 수명도, 특별한 사정이 없는 한 변경되지 않는다. 한편, 누적 잉여 운전 시간이 증가하면, 종전의 최대 운전 시간을 넘어 운전하더라도, 동작 보증 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이하기 어렵게 된다. 그래서, 누적 잉여 운전 시간이 일정 정도 축적되면, 제 1 최대 운전 시간을 늘려, 에너지 공급 시스템(1)의 운전상의 자유도를 높이는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대, 제어 장치(6)는, 누적 잉여 운전 시간이, 미리 설정된 제 3 소정 기간(예컨대, 100시간)이 된 경우에, 제 1 최대 운전 시간을 갱신하도록 구성되어 있더라도 좋다. 갱신에 있어서는, 그 시점으로부터 판매시에 있어서의 보증 기간의 종료까지의 시간을 새로운 동작 보증 기간으로 하고, 누적 잉여 운전 시간을 운전 시간 수명으로 하여, 이것을 상기 식 (1)에 대입하는 것으로 다시, 제 1 최대 운전 시간을 구할 수 있다.
후술하는 실시의 형태나 변형예와 같이, 소정의 조건이 만족된 경우에는, 최대 운전 시간에 의한 제한(제 1 최대 운전 시간 및/또는 제 2 목표 최대 운전 시간의 설정)을 행하지 않는 것으로 하더라도 좋다.
[변형예]
다음으로, 이상에서 말한 열 부하 예측 수요 및 전력 부하 예측 수요를 기초로 한, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 제어 장치(6)의 동작의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 실시의 형태에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
우선, 제어 장치(6)의 운전 계획기(6c)는, 기억기(6a)에 기억된, 소정 기간(예컨대, 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득한다(단계 S1).
이 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)이 설치된 가정으로의 거치시에 기억기(6a)에 미리 기억된 대표적인 전력 부하의 전력 소비 이력 및 열 부하의 열 소비 이력에 근거한 예측 수요이더라도 좋고, 각 가정의 생활 사이클에 적합하도록, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 경과에 따라 수요 예측기(6b)에 의해 개변된 전력 부하의 전력 소비 이력 및 열 부하의 열 소비 이력에 근거한 예측 수요이더라도 좋다.
다음으로, 최대 운전 시간 설정기(6d)는, 소정 기간(예컨대, 1일) 중 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 설정한 후(단계 S2), 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 다수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중 하나를, 임시의 기동 시각 및 정지 시각으로 설정한다(단계 S3).
계속해서, 운전 계획기(6c)는, 단계 S3에서 임시 설정된 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각 및 정지 시각, 및 기억기(6a)에서 취득한 소정 기간(예컨대, 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요에 근거하여, 이 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 사이에 코제네레이션 시스템을 운전한다고 상정한 경우의 운전 기간 중에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 의해 발전되는 발전량 및 저탕 유닛(1b)에 공급되는 열량(이 열에 상당하는 온수량; 이하, 「저탕 유닛 공급 온수량」이라고 함)의 총계를 연산함과 아울러, 이 연산에 있어서 예측한 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이를 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 기억기(6a)에서 취득한 열 부하 예측 수요 및 이 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이의 예측 데이터에 근거하여, 저탕 탱크에 온수가 있는 한은 열 부하 예측 수요를 공급하도록 열 부하에 대하여 급탕한다고 하는 전제로, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 축적되는 저탕 유닛(1b)의 온수량(이하, 「저탕 유닛 온수량」이라고 함)의 시간 추이를 예측하고, 이 예측 데이터를 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합과 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 운전 계획기(6c)는, 운전 기간 중에 있어서의 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 총량의 생성에 필요한, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지(B)를 연산한다(단계 S4).
이 소비 에너지(B)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감의 기준이 되는 것이며, 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 생성했을 때의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 가동에 필요한 원재료 에너지(연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 가동에 의해 소비되는 원료 가스나 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가동하는 전력 등의 총 에너지)를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S3에서 운전 계획기(6c)에 의해 예측된 임시 설정된 운전 기간 중(기동 시각과 정지 시각의 사이)의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 이용하여 소비 에너지(A)를 연산한다(단계 S5).
이 소비 에너지(A)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감량의 기준이 되는 것이며, 운전 계획기(6c)에 예측되는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 모두를, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)이 아닌 전력 회사 내지 가스 회사의 기존 인프라로부터 공급된 전력 및 가스로 조달했다고 가정한 경우의 총 에너지를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S5의 소비 에너지(A)로부터 단계 S3의 소비 에너지(B)를 뺀 값(A-B)을 연산하고, 이것을 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지 삭감량으로 간주하여, 이 수치(A-B)를 단계 S3에서 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각이 조합에 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다(단계 S6).
여기서 운전 계획기(6c)는, 모든 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대하여, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 끝냈는지 여부를 판정하여(단계 S7), 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 모두 끝냈지 않다면(단계 S7에 있어서 「아니오」), 단계 S3, 단계 S4, 단계 S5 및 단계 S6의 처리를 반복하고, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 모두 끝냈으면(단계 S7에 있어서 「예」), 다음 단계로 진행한다.
또한, 운전 계획기(6c)는, 단계 S6에 있어서, 기억기(6a)에 기억된 복수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중, 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 기억기(6a)로부터 판독하여 설정한다(단계 S8).
그 후, 운전 계획기(6c)는, 단계 S8에서 설정된 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동정지 시각 중에서, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 시간을 Mh으로 제한했을 때에 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동정지 시각을 재설정한 뒤에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한다(단계 S9).
도 3에 있는 일례의 전력 부하와 열 부하에 대하여, 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템을 운전한 경우의 발전 전력 이력과 저탕 유닛 온수량 이력의 일례를 나타낸다.
도 3에서 가로축은 시각(1~24시)을 나타내고 있고, 위의 도면의 세로축은 전력, 아래의 도면의 세로축은 온수량을 나타내고 있다.
본 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 코제네레이션 시스템은, 시스템의 기동으로부터 발전 개시까지 1시간이 필요하고, 기동으로부터 발전까지의 사이는 동일한 기동 에너지(예컨대 500W)를 소비한다.
이 예에 있어서는, 도 2의 흐름도에 나타내는 단계 S2에 있어서의 소정 기간(예컨대 1일) 중 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 13시간으로 설정하고 있고, 단계 S8에서는, 기동 시각은 4시, 정지 시각은 21시이므로 운전 시간으로서 17시간이 된 결과를 나타낸다.
4시부터 21시 중에서 13시간의 운전을 행하기 위해서는, 기동 시각은 4시부터 8시의 사이에 한정되고, 마찬가지로 정지 시각도 기동 시각에 연동하여 17시~21시로 한정되지만, 도 2의 흐름도에 나타내는 단계 S9에 있어서, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되도록 기동 시각을 재설정함에 있어서, 이번의 예에 있어서는 기동 시각이 7시일 때가 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 결과를 나타내고 있다.
도 3에 있어서 본 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 코제네레이션 시스템이 7시에 기동한 결과, 7시의 단계에서는 기동 에너지를 소비할 뿐 발전 전력이 마이너스로 되어 있다.
또한 도 3에 있어서 본 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 코제네레이션 시스템은 20시에 정지하고 있어, 기동으로부터 정지가 13시간으로 되어 있는 것을 알 수 있다.
이때, 도 3의 아래의 도면을 보면 20시에 발생한 큰 급탕 부하에 의해 저탕 유닛의 온수량은 제로로 되어 있어 낭비가 없는 연료 전지 코제네레이션 시스템 운전이 실시된 것을 알 수 있다.
또한, 이때의 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 단위 시간당 발전 전력량은 약 583Wh라는 결과로 되어 있다.
여기서 비교로서, 도 4에, 도 3과 동일한 전력 부하와 열 부하에 대하여, 종래의 기술을 이용한 연료 전지 코제네레이션 시스템을 운전한 경우의 발전 전력 이력과 저탕 유닛 온수량 이력을 나타낸다.
도 4에서 가로축은 시각(1~24시)을 나타내고 있고, 위의 도면의 세로축은 전력, 아래의 도면의 세로축은 온수량을 나타내고 있다.
종래의 기술의 연료 전지 코제네레이션 시스템도, 본 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 코제네레이션 시스템과 마찬가지로, 시스템의 기동으로부터 발전 개시까지 1시간이 필요하고, 기동으로부터 발전까지의 사이는 동일한 기동 에너지(예컨대, 500W)를 소비한다.
운전 시간 제한을 행하지 않는 종래의 기술의 연료 전지 코제네레이션 시스템에서는, 4시에 기동하고 있어 4시의 시점에서는 기동 에너지를 소비하고 있어 발전 전력이 마이너스로 되어 있다.
그 후, 종래의 기술의 연료 전지 코제네레이션 시스템은 5시부터 발전을 행하여 21시에 정지할 때까지 16시간의 발전을 행한 결과, 21시의 시스템 정지에 있어서도 저탕 유닛 내에 온수가 잔존하는 결과로 되어 있다.
또한, 이때의 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 단위 시간당 발전 전력량은 약 556Wh라는 결과로 되어 있다.
이상과 같이 도 3에 나타내는 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템은, 도 4에 나타내는 종래의 기술을 이용한 연료 전지 코제네레이션 시스템에 비하여, 운전 시간이 짧지만 운전 단위 시간당 발전량이 커지고 있는 것을 알 수 있다.
운전 단위 시간당 발전 전력량이 클수록 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량도 커지는 것은 자명하다.
따라서, 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 의하면, 최대 운전 시간 설정기(6d)에 의해 시스템의 최대 운전 시간을 설정하고, 최대 운전 시간 내의 조건하에, 운전 계획기(6c)에서 시스템의 기동 시각, 정지 시각을 설정한 뒤에, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전을 행하는 것에 의해, 운전 시간을 억제하면서 시스템을 설치한 대상에서의 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해진다.
또 본 실시의 형태에 있어서 최대 운전 시간은 13시간으로 설명했지만, 연료 전지 코제네레이션 시스템을 설치하는 대상의 전력 부하, 열 부하에 따라, 알맞은 최대 운전 시간은 다른 경우도 있어, 본 실시의 형태와 다른 최대 운전 시간을 설정한 경우에도, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 연료 전지 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 엔진을 이용한 엔진 코제네레이션 시스템이나 가스로 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
〔변형예 1〕
본 실시의 형태에서는, 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S1에 있어서, 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득하는 소정 기간을, 기간 설정기(6e)에 의해 1일로 고정한 경우의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 계획예를 말했다.
그러나, 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득하는 소정 기간을 일정하게 하지 않고, 예컨대 계절에 따라 변경하더라도 좋다.
도 5에 나타내는 흐름도는 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S1 대신에 단계 S11을 행한다.
도 5에 나타내는 흐름도의 다른 단계에 대해서는, 도 2에 나타내는 흐름도와 같으며, 설명은 생략한다.
단계 S11에 있어서, 중간기(예컨대 3월부터 5월의 춘계와 9월부터 11월의 추계)의 소정 기간은, 기간 설정기(6e)에 의해 1일로 설정되고, 1일의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득하여, 1일의 기동 시각과 정지 시각을 설정한다.
동계(12월부터 다음해의 2월)에 있어서는, 열 부하가 큰 경향이 있기 때문에, 일반적으로는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 시간은 연장되는 경향이 있다. 그리고, 소비 에너지 삭감량(A-B)을 고려하면 하루 종일 운전하는 것이 바람직한 경우가 생기는 것도 생각된다. 그와 같은 경우에, 예컨대, 동계에, 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 2일로 설정하고, 2일분의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득한 뒤에, 2일분의 운전 계획을 연산하여 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각과 정지 시각을 설정한다.
하계(6월부터 8월)에 있어서는, 열 부하가 작은 경향이 있기 때문에, 일반적으로는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 시간은 짧은 경향이 있다. 그리고, 소비 에너지 삭감량(A-B)을 고려하면 기동 에너지를 사용하기까지 기동하지 않는 쪽이 좋은 경우가 발생하는 것이 생각된다. 그와 같은 경우에, 예컨대, 하계에, 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 2일로 설정하고, 2일분의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득한 뒤에, 2일분의 운전 계획을 연산하여 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각과 정지 시각을 설정한다.
이에 의해 계절 변화에 대해서도 유연하게 기동 시각과 정지 시각을 설정할 수 있게 된다.
〔변형예 2〕
본 실시의 형태에서는, 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S2에 있어서, 최대 운전 시간 설정기(6d)에 의해 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 일정치로 하는 운전 계획예를 말했다.
그러나, 최대 운전 시간 Mh를 일정치로 하지 않고, 예컨대 계절에 따라 변경하더라도 좋다.
도 6에 나타내는 흐름도는, 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S2 대신에 단계 S22를 행한다.
도 6에 나타내는 흐름도의 다른 단계에 대해서는, 도 2에 나타내는 흐름도와 같으며, 설명은 생략한다.
일반적으로 동계(12월부터 다음해의 2월)보다 중간기(예컨대 3월부터 5월의 춘계와 9월부터 11월의 추계) 쪽이 열 부하가 작은 경향이 있고, 중간기(예컨대 3월부터 5월의 춘계와 9월부터 11월의 추계)보다 하계(6월부터 8월) 쪽이 열 부하가 작은 경향이 있기 때문에, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한 경우의 소비 에너지 삭감량(A-B)은, 동계, 중간기, 하계의 순서로 작아지는 것이 일반적이다.
따라서, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 의해, 보다 많은 연간 소비 에너지 삭감량(A-B)을 얻기 위해서는, 하계는 비교적 짧은 시간으로 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 시간을 억제하고, 동계는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 비교적 긴 시간 운전하도록 하는 것이 바람직하다.
도 6의 단계 S22에 있어서는, 동계는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 설정기(6d)에 의해 최대 운전 시간 Mh를 16시간으로 설정하고, 중간기와 하계에는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 각각 12시간과 8시간으로 설정한다.
이에 의해 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 의해, 보다 많은 연간 소비 에너지 삭감량(A-B)을 얻을 수 있게 된다.
〔변형예 3〕
본 실시의 형태에서는, 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S9에 있어서, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동정지 시각을 재설정하는 운전 계획예를 말했지만, 기동정지 시각의 재설정에 있어서는, 소비 에너지(B)를 고려하더라도 좋다.
도 7에 나타내는 흐름도는 도 2에 나타내는 흐름도의 단계 S9 대신에 단계 S39를 행한다.
도 7에 나타내는 흐름도의 다른 단계에 대해서는, 도 2에 나타내는 흐름도와 같으며, 설명은 생략한다.
단계 S39에서는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간을 Mh로 제한했을 때에, 운전 계획기(6c)에 의해 소비 에너지(B)가 최소가 되는 기동 시각과 정지 시각을 재설정하여, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한다.
이때, 이미 단계 S8에 있어서 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동정지 시각이 설정되어 있는 것을 고려하여, 기동정지 시각의 재설정에 있어서는, 간이하게 소비 에너지(B)가 최소가 되는 기동정지 시각을 재설정하는 것으로도, 본 실시의 형태와 동등한 효과가 얻어진다.
(실시의 형태 2)
도 8은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 의한 코제네레이션(열전 병급)시스템의 구성예를 나타낸 블록도이며, 여기서의 코제네레이션 시스템의 일례로서 엔진 코제네레이션 시스템을 나타낸다.
도 8에 나타내는 본 실시의 형태에 의한 엔진 코제네레이션 시스템(11)은, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1에 의한 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 있어서의 연료 전지 유닛(1a) 대신에 엔진 유닛(11a)를 구비하고, 이용자가 임의로 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 기동 시각과 정지 시각을 설정할 수 있는 리모컨(7)을 더 구비하고 있지만, 그 이외의 구성 요소는 도 1과 같으며, 도 1과 같은 번호를 부여하고 있다.
본 실시의 형태의 코제네레이션 시스템(11)은, 엔진에 의해 발전을 행하는 유닛(11a)과, 엔진 유닛(11a)의 엔진의 발전에 의해 동시에 발생하는 열을 이용하여, 시수를 온수로 승온하여 비축하는 저탕 유닛(1b)을 구비하고, 엔진 유닛(11a)에서 발전한 전력은 전력 계통(2)으로부터의 전력과 함께 전력 소비 기기(3)에 공급된다.
전력 소비 기기(3)에서 소비되는 전력 부하량은 전력계(4)에서 계측되어, 제어 장치(6)에 있는 기억기(6a)에 차례로 축적된다.
또한, 저탕 유닛(1b)에 축적된 온수는, 수도의 수도꼭지 등으로부터 온수로서 공급되고, 온수로서 이용되는 열 부하량은 열량계(5)에 의해 계측되어, 제어 장치(6)에 있는 기억기(6a)에 차례로 축적된다.
열량계(5)는, 예컨대, 시수 온도를 계측하는 온도 센서(도시하지 않음)와, 저탕 유닛(1b)으로부터 공급되는 온수의 온도를 계측하는 온도 센서(도시하지 않음)와, 저탕 유닛(1b)으로부터 공급되는 온수의 유량을 계측하는 유량계(도시하지 않음)로 이루어지고, 시수와 온수의 온도 차이와 온수의 유량의 곱에 의해, 온수로서 이용되는 열 부하량을 연산하는 것이다.
또한 엔진 코제네레이션 시스템(11)에는, 저탕 유닛(1b) 내에 온수가 없어진 경우에도 온수를 공급할 수 있도록, 백업 급탕기(도시하지 않음)가 장비되어 있다.
리모컨(7)은, 이용자가 조작하는 것으로 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 기동 시각과 정지 시각을 설정하는 기능을 갖고, 설정된 기동 시각과 정지 시각은 기억기(6a)에 기억된다.
제어 장치(6)는, 또한, 기억기(6a)에 축적된 전력 부하와 열 부하의 발생 이력으로부터 장래의 전력 부하와 열 부하가 발생하는 시계열 패턴을 예측하는 수요 예측기(6b)와, 수요 예측기(6b)에 의해 예측된 전력 부하와 열 부하가 발생하는 시계열 패턴의 예측치에 근거하여, 리모컨(7)에 의해 설정된 기동 시각과 정지 시각의 사이에서, 엔진 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각과 정지 시각을 결정하는 운전 계획기(6c)를 갖는다.
수요 예측기(6b)는, 기억기(6a)에 기억된 일정 기간(예컨대, 1년간)의 열 부하의 발생 이력 및 전력 부하의 발생 이력을 판독하고, 그 이력을 기초로 하여 장래의 소정 기간(예컨대, 1일)의 시간 추이와 함께 변하는 전력 부하의 예측 수요 및 장래의 소정 시간(예컨대, 1일)의 시간 추이와 함께 변하는 열 부하의 예측 수요(이하, 이들을, 「전력 부하 예측 수요」 및 「열 부하 예측 수요」라고 줄임)를 추정 연산하여, 이들 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 기억기(6a)에 차례로 기억한다.
또, 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요의 추정에 필요한 과거의 전력 부하 및 열 부하의 열 소비 이력의 축적 기간은, 본 실시의 형태의 엔진 코제네레이션 시스템(1)이 설치된 대상에서의 전력과 열의 소비 사이클을 시스템이 적절히 파악 가능한 기간이 바람직하고, 예컨대 엔진 코제네레이션 시스템(1)이 일반 가정에 설치된 경우라면, 수일~수개월 정도이다.
도 9는 실시의 형태 2에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
우선, 제어 장치(6)의 운전 계획기(6c)는, 기억기(6a)에 기억된, 리모컨(7)으로 설정된 기동 시각 및 정지 시각을 취득한다(단계 S40).
다음으로, 최대 운전 시간 설정기(6d)는, 소정 기간(예컨대 1일) 중의 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 최대 운전 시간 Mh를 설정한 후(단계 S41), 운전 계획기(6c)는, 단계 S40에서 취득한 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간과 최대 운전 시간 Mh를 비교한다(단계 S42).
여기서, 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 최대 운전 시간보다 짧거나, 또한 같은 경우에는, 리모컨(7)으로 설정된 기동 시각 및 정지 시각으로 엔진 코제네레이션 시스템을 운전한다(단계 S43).
반대로 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 최대 운전 시간보다 긴 경우에, 상기 리모컨으로 의해 설정한 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 기간에 있어서, 최대 운전 시간이 Mh 이하가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 복수의 조합 중 하나의 조합을, 임시의 기동 시각 및 정지 시각으로 설정한다(단계 S44). 계속해서, 운전 계획기(6c)는, 단계 S44에서 임시 설정된 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 기동 시각 및 정지 시각, 및 기억기(6a)에서 취득한 소정 기간(예컨대, 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요에 근거하여, 이 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 사이에 코제네레이션 시스템을 운전한다고 상정한 경우의 운전 기간 동안에 엔진 코제네레이션 시스템(11)에 의해 발전되는 발전량 및 저탕 유닛(1b)에 공급되는 열량(이 열에 상당하는 온수량; 이하, 「저탕 유닛 공급 온수량」이라고 함)의 총계를 연산함과 아울러, 이 연산에 있어서 예측한 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이를 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 기억기(6a)에서 취득한 열 부하 예측 수요 및 이 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이의 예측 데이터에 근거하여, 저탕 탱크에 온수가 있는 한은 열 부하 예측 수요를 조달하도록 열 부하에 대하여 급탕한다고 하는 전제로, 엔진 코제네레이션 시스템(11)에 축적되는 저탕 유닛(1b)의 온수량(이하, 「저탕 유닛 온수량」이라고 함)의 시간 추이를 예측하고, 이 예측 데이터를 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합과 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 운전 계획기(6c)는, 운전 기간 동안에 있어서의 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 총량의 생성에 필요한, 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(B)를 연산한다(단계 S45).
이 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(B)는, 엔진 코제네레이션 시스템(11)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감의 기준이 되는 것이며, 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 생성했을 때의 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 가동에 필요한 원재료 에너지(엔진 코제네레이션 시스템(11)의 가동에 의해 소비되는 원료 가스나 엔진 코제네레이션 시스템(11)을 가동하는 전 력등의 총 에너지)를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S44에서 운전 계획기(6c)에 의해 예측된 임시 설정된 운전 기간 동안(기동 시각과 정지 시각의 사이)의 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 이용하여 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(A)를 연산한다(단계 S46).
이 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(A)는, 엔진 코제네레이션 시스템(11)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감량의 기준이 되는 것이며, 운전 계획기(6c)에 예측되는 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 모두를, 엔진 코제네레이션 시스템(11)이 아닌 전력 회사 내지 가스 회사의 기존 인프라로부터 공급된 전력 및 가스로 조달했다고 가정한 경우의 총 에너지를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S46의 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(A)로부터 단계 S44의 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지(B)를 뺀 값(A-B)을 연산하고, 이것을 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량으로 간주하여, 이 수치(A-B)를 단계 S44에서 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다(단계 S47).
여기서 운전 계획기(6c)는, 모든 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대하여, 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 끝냈는지 여부를 판정하여(단계 S48), 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈지 않다면(단계 S48에 있어서 「아니오」), 단계 S44, 단계 S45, 단계 S46 및 단계 S47의 처리를 반복하고, 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈으면(단계 S48에 있어서 「예」), 다음 단계로 진행한다.
또한, 운전 계획기(6c)는, 단계 S47에 있어서, 기억기(6a)에 기억된 복수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중에서, 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 기억기(6a)로부터 판독하여 설정한 뒤에, 엔진 코제네레이션 시스템(11)을 운전한다(단계 S49).
이상과 같이 실시의 형태 2의 엔진 코제네레이션 시스템에 의하면, 이용자에 의한 시스템의 기동 시각 및 정지 시각이 설정된 경우에도, 시스템의 운전 시간이 소정의 최대 운전 시간(실시의 형태 2의 예에서는 13시간)을 넘는 경우에는, 운전 계획기(6c)에 의해, 이용자에 의해 설정된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 기간에 있어서, 본 기간 중에서, 운전 시간이 최대 운전 시간 이하이면서, 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 재설정하는 것으로 이용자의 기동 정지 요망을 만족시키면서, 운전 시간의 억제와 소비 에너지 삭감량의 양립을 행하는 것이 가능해진다.
또 본 실시의 형태에 있어서 최대 운전 시간은 13시간으로 설명하고, 소비 에너지 삭감량을 연산하는 소정 기간을 1일로 설명했지만, 엔진 코제네레이션 시스템을 설치하는 대상의 전력 부하, 열 부하에 따라, 알맞은 최대 운전 시간이나 소비 에너지 삭감량을 연산하는 기간은 다른 경우도 있어, 본 실시의 형태와 다른 최대 운전 시간이나 소비 에너지 삭감량을 연산하는 기간을 설정한 경우에도, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 엔진 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 연료 전지를 이용한 연료 전지 코제네레이션 시스템이나 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
(실시의 형태 3)
본 발명의 제 3 실시의 형태에 의한 코제네레이션(열전 병급) 시스템은 실시의 형태 2와 마찬가지로, 도 8에 나타내는 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 구성으로 이루어지고, 실시의 형태 2와 같은 동작을 행하는 구성 요소에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시의 형태에 있어서의 리모컨(7)은, 이용자가 조작하는 것으로 저탕 유닛(1b)의 온수량에 근거하여 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 기동과 정지를 행하는 운전 모드(저탕 모드)가 설정 가능하게 되어 있다.
이 저탕 모드 설정시에 있어서의 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 동작을 이하에 설명한다.
리모컨(7)으로 저탕 모드가 설정된 경우에는, 리모컨(7)으로 최대 저탕 온수량과 최소 저탕 온수량의 설정이 가능하게 된다.
예컨대, 저탕 유닛에 연직 방향에 대하여 4등분한 위로부터, 가득참, 3/4, 1/2, 1/4, 0으로 저탕 온수량을 설정 가능한 경우에는, 리모컨(7)으로, 기동 저탕 온수량 1/2, 정지 저탕 온수량 가득참으로 설정하면, 저탕 온수량이 1/2까지 온수량이 줄면 시스템이 기동하여, 저탕 온수량 가득참이 되면 시스템이 정지한다.
도 10은 실시의 형태 3에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
또, 실시의 형태 2에 있어서의 도 9와 같은 조작을 행하는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여하고 있다.
우선, 제어 장치(6)의 운전 계획기(6c)는, 기억기(6a)에 기억된, 리모컨(7)으로 설정된 기동 저탕 온수량과 정지 저탕 온수량과 전력 부하의 예측 수요와 열 부하의 예측 수요로부터 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 기동 시각과 정지 시각을 예측한다.
다음으로, 최대 운전 시간 설정기(6d)는, 소정 기간(예컨대 1일) 중의 엔진 코제네레이션 시스템(11)의 최대 운전 시간 Mh를 설정한 후(단계 S41), 운전 계획기(6c)는, 단계 S50에서 예측한 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간과 최대 운전 시간 Mh를 비교한다(단계 S52).
여기서, 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 최대 운전 시간보다 짧거나, 또한 같은 경우에는, 저탕 온수량으로부터 예측한 기동 시각 및 정지 시각으로 엔진 코제네레이션 시스템을 운전한다(단계 S53).
반대로 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 시간이 최대 운전 시간보다 긴 경우에, 상기 저탕 모드로서 당초 예측된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 기간에 있어서, 운전 시간이 Mh 이하가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 복수의 조합 중 하나의 조합을, 임시의 기동 시각 및 정지 시각으로 설정한다(단계 S44).
계속되는 단계 S45로부터 단계 S49까지의 동작은 실시의 형태 2와 같기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
이상과 같이 실시의 형태 3의 엔진 코제네레이션 시스템에 의하면, 이용자가 저탕 온수량에 의한 시스템의 기동 및 정지를 행하도록 설정한 경우에도, 시스템의 운전 시간이 소정의 최대 운전 시간(실시의 형태 3의 예에서는 10시간)을 넘는 경우에는, 운전 계획기(6c)는, 저탕 모드로서 당초 예측된 기동 시각으로부터 정지 시각까지의 기간에 있어서, 본 기간 중에서, 운전 시간이 최대 운전 시간 이하이면서, 소정 기간(예컨대 1일)의 소비 에너지 삭감량이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 재설정하는 것으로, 이용자의 기동 정지 요망을 만족시키면서, 운전 시간의 억제와 소비 에너지 삭감량의 양립을 행하는 것이 가능해진다.
또 본 실시의 형태에 있어서 최대 운전 시간은 10시간으로 설명하고, 소비 에너지 삭감량을 연산하는 소정 기간을 1일로 설명했지만, 엔진 코제네레이션 시스템을 설치하는 대상의 전력 부하, 열 부하에 따라, 알맞은 최대 운전 시간이나 소비 에너지 삭감량을 연산하는 기간은 다른 경우도 있어, 본 실시의 형태와 다른 최대 운전 시간이나 소비 에너지 삭감량을 연산하는 기간을 설정한 경우에도, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 엔진 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 연료 전지를 이용한 연료 전지 코제네레이션 시스템이나 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
(실시의 형태 4)
본 발명의 제 4 실시의 형태에 의한 코제네레이션(열전 병급) 시스템은 실시의 형태 1과 같이, 도 1에 나타내는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 구성으로 이루어지고, 실시의 형태 1과 같은 동작을 하는 구성 요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 11은 본 실시의 형태에 의한 코제네레이션 시스템의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
우선, 제어 장치(6)의 운전 계획기(6c)는, 기억기(6a)에 기억된, 소정 기간(예컨대 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득한다(단계 S61).
다음으로, 최대 운전 시간 설정기(6c)는, 소정 기간(예컨대 1일) 중의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 설정한 후(단계 S62), 운전 계획기(6c)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 다수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합으로부터 최대 운전 시간이 Mh 이하가 되는 조합 중 하나를, 임시의 기동 시각 및 정지 시각을 설정한다(단계 S63).
계속해서, 운전 계획기(6c)는, 단계 S63에서 임시 설정된 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각 및 정지 시각, 및 기억기(6a)에서 취득한 소정 기간(예컨대, 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요에 근거하여, 이 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 사이에 코제네레이션 시스템을 운전한다고 상정한 경우의 운전 기간 동안에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 의해 발전되는 발전량 및 저탕 유닛(1b)에 공급되는 열량(저탕 유닛 공급 온수량)의 총계를 연산함과 아울러, 이 연산에 있어서 예측한 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이를 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 기억기(6a)에서 취득한 열 부하 예측 수요 및 이 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이의 예측 데이터에 근거하여, 저탕 탱크에 온수가 있는 한은 열 부하 예측 수요를 조달하도록 열 부하에 대하여 급탕한다고 하는 전제로, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 축적되는 저탕 유닛(1b)의 온수량(저탕 유닛 온수량)의 시간 추이를 예측하여, 이 예측 데이터를 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합과 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 운전 계획기(6c)는, 운전 기간 동안 에 있어서의 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 총량의 생성에 필요한, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지(B)를 연산한다(단계 S64).
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S63에서 운전 계획기(6c)에 의해 예측된 임시 설정된 운전 기간 동안(기동 시각과 정지 시각의 사이)의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 이용하여 소비 에너지(A)를 연산한다(단계 S65).
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S65의 소비 에너지(A)로부터 단계 S63의 소비 에너지(B)를 뺀 값(A-B)을 연산하고, 이것을 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지 삭감량이라고 간주하여, 이 수치(A-B)를 단계 S63에서 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다(단계 S66).
여기서 운전 계획기(6c)는, 운전 시간이 Mh 이하에서의 모든 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대하여, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 끝냈는지 여부를 판정하여 (단계 S67), 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈지 않다면(단계 S67에 있어서 「아니오」), 단계 S63, 단계 S64, 단계 S65 및 단계 S66의 처리를 반복하고, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈으면(단계 S67에 있어서 「예」), 다음 판정 단계로 진행한다.
또한, 운전 계획기(6c)는, 단계 S66에 있어서, 기억기(6a)에 기억된 복수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중에서, 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 기억기(6a)에서 판독하여 취득하고, 취득한 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)으로서 설정한 뒤에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한다(단계 S68).
이상과 같이 본 실시의 형태에 의하면, 도 11의 흐름도에 있어서의 단계 S63에 있어서, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 임시의 운전 시각 및 정지 시각의 조합을 선정할 때에, 운전 시간이 Mh 이하가 되는 조건하에 운전 시각 및 정지 시각의 조합을 선정하는 것으로, 실시의 형태 1의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 비하면, 단계 S64로부터 S66까지의 연산 반복 횟수가 적어도 된다는 메리트가 있고, 기억기(6a)의 용량도 비교적 적더라도 운전 시간의 억제와 소비 에너지 삭감량의 양립을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 방법에 의해 결정된 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 계획과 종래의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 있어서의 운전 계획의 차이는, 실시의 형태 1의 연료 전지 코제네레이션 시스템으로 예시한 도 3 및 도 4와 같다.
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템에서는, 시스템의 최대 운전 시간을 설정하는 것으로, 최대 운전 시간 내의 조건하에, 운전 계획기(6c)에서 시스템의 기동 시각, 정지 시각을 설정한 뒤에, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전을 행하는 것에 의해, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대로 하는 연료 전지 코제네레이션 시스템을 제공할 수 있다.
또 본 실시의 형태에 있어서 최대 운전 시간은 13시간으로 설명했지만, 연료 전지 코제네레이션 시스템을 설치하는 대상의 전력 부하, 열 부하에 따라, 알맞은 최대 운전 시간은 다른 경우도 있어, 본 실시의 형태와 다른 최대 운전 시간을 설정한 경우에도, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 연료 전지 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 엔진을 이용한 엔진 코제네레이션 시스템이나 가스로 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
(실시의 형태 5)
본 발명의 제 5 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 시스템은 실시의 형태 1과 같은 구성 요소이며 도 1 및 도 8을 이용하여 설명하고, 그 설명을 생략한다.
다음으로, 도 12를 이용하여 본 실시의 형태에 있어서의 코제네레이션 시스템의 동작예를 설명한다.
우선, 제어 장치(6)의 운전 계획기(6c)는, 기억기(6a)에 기억된, 소정 기간(예컨대 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요를 취득한다(단계 S401).
이 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)이 설치된 가정으로의 거치시에 기억기(6a)에 미리 기억된 대표적인 전력 및 열 부하의 열 소비 이력에 근거하는 예측 수요이더라도 좋고, 각 가정의 생활 사이클에 적합하도록, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 경과에 따라 수요 예측기(6b)에 의해 개변된 전력 부하 및 열 부하의 열 소비 이력에 근거하는 예측 수요이더라도 좋다.
다음으로, 최대 운전 시간 설정기(6c)는, 소정 기간(예컨대 1일) 중의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 최대 운전 시간 Mh를 설정한 후(단계 S402), 운전 계획기(6c)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 다수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중 하나를, 임시의 기동 시각 및 정지 시각을 설정한다(단계 S403).
계속해서, 운전 계획기(6c)는, 단계 S403에서 임시 설정된 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동 시각 및 정지 시각, 및 기억기(6a)에서 취득한 소정 기간(예컨대, 1일)의 전력 부하 예측 수요 및 열 부하 예측 수요에 근거하여, 이 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 사이에 코제네레이션 시스템을 운전한다고 상정한 경우의 운전 기간 동안에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 의해 발전되는 발전량 및 저탕 유닛(1b)에 공급되는 열량(이 열에 상당하는 온수량; 이하, 「저탕 유닛 공급 온수량」이라고 함)의 총계를 연산함과 아울러, 이 연산에 있어서 예측한 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이를 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 기억기(6a)에서 취득한 열 부하 예측 수요 및 이 저탕 유닛 공급 온수량의 시간 추이의 예측 데이터에 근거하여, 저탕 탱크에 온수가 있는 한은 열 부하 예측 수요를 조달하도록 열 부하에 대하여 급탕한다고 하는 전제로, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)에 축적되는 저탕 유닛(1b)의 온수량(이하, 「저탕 유닛 온수량」이라고 함)의 시간 추이를 예측하고, 이 예측 데이터를 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다. 그리고, 운전 계획기(6c)는, 운전 기간 동안에 있어서의 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 총량의 생성에 필요한, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지(B)를 연산한다(단계 S404).
이 소비 에너지(B)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감의 기준이 되는 것이며, 상기 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 생성했을 때의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 가동에 필요한 원재료 에너지(연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 가동에 의해 소비되는 원료 가스나 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가동하는 전력 등의 총 에너지)를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S403에서 운전 계획기(6c)에 의해 예측된 임시 설정된 운전 기간 동안(기동 시각과 정지 시각의 사이)의 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량을 이용하여 소비 에너지(A)를 연산한다(단계 S405).
이 소비 에너지(A)는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 가정에 도입함에 있어서, 그 가정에서의 소비 에너지 삭감량의 기준이 되는 것이며, 운전 계획기(6c)에 예측되는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 발전량 및 저탕 유닛 공급 온수량의 모두를, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)이 아닌 전력 회사 내지 가스 회사의 기존 인프라로부터 공급된 전력 및 가스로 조달했다고 가정한 경우의 총 에너지를 가리킨다.
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 단계 S405의 소비 에너지(A)로부터 단계 S403의 소비 에너지(B)를 뺀 값(A-B)을 연산하고, 이것을 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 소비 에너지 삭감량이라고 간주하여, 이 수치(A-B)를 단계 S403에서 임시 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대응시켜 기억기(6a)에 기억한다(단계 S406).
여기서 운전 계획기(6c)는, 모든 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 대하여, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산을 끝냈는지 여부를 판정하여(단계 S407), 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈지 않다면(단계 S407에 있어서 「아니오」), 단계 S403, 단계 S404, 단계 S405 및 단계 S406의 처리를 반복하고, 소비 에너지 삭감량(A-B)의 연산 모두를 끝냈으면(단계 S407에 있어서 「예」), 다음 판정 단계로 진행한다.
또한, 운전 계획기(6c)는, 단계 S406에 있어서, 기억기(6a)에 기억된 복수의 기동 시각 및 정지 시각의 조합 중에서, 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동 시각 및 정지 시각의 조합을 기억기(6a)로부터 판독하여 설정한다(단계 S408).
다음으로, 운전 계획기(6c)는, 미리 정해진 조건에 의해 단계 S402에서 설정된 최대 운전 시간 Mh를 단계 S408에서 설정된 기동 시각 및 정지 시각의 조합에 적용할지 여부를 판단한다(단계 S488). 조건을 만족시키지 않은 경우(단계 S488에 있어서 「아니오」), 다음 판정 단계로 진행한다.
운전 계획기(6c)는, 단계 S408에서 설정된 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 기동정지 시각 중에서, 연료 전지 코제네레이션 시스템의 운전 시간을 Mh로 제한했을 때에 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량(A-B)이 최대가 되는 기동정지 시각을 재설정한 뒤에 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한다(단계 S409).
또한, 단계 S488에 있어서 조건을 만족시킨 경우(단계 S488에서 「예」), 단계 S408에서 설정된 기동정지 시각으로 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)을 운전한다(단계 S499).
상술한 바와 같이, 최대 운전 시간 Mh는, 전력 부하나 열 부하의 상황에 따라 설정하는 것이 바람직하고, 전력 부하가 대폭 증가하고 또한 열 부하가 큰 겨울철 등은, 최대 운전 시간의 설정은 소비 에너지 삭감을 효율적으로 하게 하는 운전 시간이 한정되게 되어, 기동 정지에 필요하게 된 에너지 손실의 단위 운전 시간당 차지하는 비율이 커지기 때문에, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키기 위해서는 바람직하지 않아, 상기 조건의 경우에는 최대 운전 시간을 비교적 길게 하는 것으로 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 최대 운전 시간이, 단계 S1에 있어서의 소정 기간 이상이 되는 경우, 최대 운전 시간에 의한 제한은 필요가 없어지기 때문에, 단계 S488에서 최대 운전 시간 Mh의 제한의 필요와 불필요를 판단한다.
전력 부하의 대소, 열 부하의 대소에 크게 관계되는 인자로서, 캘린더 등의 달력 정보나 달력을 정리한 계절 정보 등의 환경 조건에 근거하여, 최대 운전 시간에 의한 제한의 필요와 불필요를 설정하는 것이 바람직한다(예컨대, 12월, 1월, 2월의 3개월간은 최대 운전 시간에 의한 제한을 실시하지 않는 등). 도시는 행하고 있지 않지만, 캘린더 등의 달력, 계절 정보를 관리하는 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 단계 S488에서 제한의 유무를 판단한다. 또한 상술한 리얼타임 카운터는 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
또한, 전력 부하의 대소, 열 부하의 대소에 크게 관계되는 인자로서, 외기 온도나 시수 온도 등을 환경 조건으로서 이용하는 것도 유효하다. 도시는 행하고 있지 않지만, 외기 온도나 시수 온도를 관리 가능한 구성의 온도 센서는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 단계 S488에서 제한의 필요와 불필요를 판단한다(예컨대, 외기 온도가 10℃ 이하인 경우에는, 최대 운전 시간에 의한 제한을 실시하지 않는 등). 또한 상술한 온도 센서는 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 크게 관계되는 환경 조건(예컨대 계절 정보, 달력 정보, 외기 온도 정보, 시수 온도나 가족 구성 정보, 손님 정보 등의 에너지 소비 정보)을 사용자가 입력하는 것이 가능한 수단을 갖고, 사용자가 임의로 입력하는 것도 유효하다. 도시는 행하고 있지 않지만, 환경 조건 입력기는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 제어 장치(6)에서 발전 지령을 행한다. 또한 환경 조건 입력기는, 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
이상, 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 의하면, 여름철 등 시스템의 최대 운전 시간을 설정하여, 운전 시간을 억제하면서 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해지는 동시에, 겨울철 등 최대 운전 시간의 제한을 없애, 운전 시간을 억제하지 않는 것으로 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해진다.
또 본 실시의 형태에 있어서, 단계 S2에 있어서 최대 운전 시간 Mh를 설정하고, 단계 S488에 있어서 최대 운전 시간 Mh에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 구성으로 설명했지만, 단계 S2에 있어서 최대 운전 시간 Mh를 설정하는 시점에 제한의 필요와 불필요를 판단하는 구성으로 한 경우에도 같은 효과가 얻어져, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 연료 전지 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 엔진을 이용한 엔진 코제네레이션 시스템이나 가스로 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
〔변형예 4〕
본 실시의 형태에서는, 도 12에 나타내는 흐름도의 단계 S488에 있어서, 계절 정보, 달력 정보, 외기 온도나 시수 온도 정보 등의 환경 조건에 의해 최대 운전 시간 Mh에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 운전 계획예를 말했다.
그러나, 환경 조건뿐만 아니라, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 상태에 근거하여 제한의 유무를 판단하더라도 좋다. 도 12에 나타내는 흐름도의 단계 S488의 미리 정해진 조건이 다를 뿐이기 때문에, 그 밖의 단계에 대해서는 같으며, 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 최대 운전 시간 Mh는, 연료 전지 코제네레이션 시스템(1)의 상태에 따라 설정하는 것이 바람직하고, 시스템의 성능 열화가 발생하기 이전의 시스템 운전 효율이 높을 때에는, 최대 운전 시간의 설정은 소비 에너지 삭감을 효율적으로 하게 하는 운전 시간이 한정되게 되어, 기동 정지에 필요하게 된 에너지 손실의 단위 운전 시간당 차지하는 비율이 커지기 때문에, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키기 위해서는 바람직하지 않아, 상기 조건의 경우에는 최대 운전 시간을 비교적 길게 하는 것으로 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 최대 운전 시간이, 단계 S1에 있어서의 소정 기간 이상이 되는 경우, 최대 운전 시간에 의한 제한은 필요가 없어지기 때문에, 단계 S488에서 최대 운전 시간 Mh의 제한의 필요와 불필요를 판단한다.
시스템의 운전 효율에 크게 관계되는 인자로서, 총 통전 시간이나 총 발전 시간 등의 설치 후의 전원 투입으로부터의 시스템 동작 이력 정보에 근거하여, 최대 운전 시간에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 것이 바람직하다(예컨대, 총 발전 시간 2만 시간 미만에는 최대 운전 시간에 의한 제한을 실시하지 않는 등). 도시는 행하고 있지 않지만, 총 통전 시간이나 총 발전 시간 등 시스템 동작 이력 정보를 관리하는 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 단계 S488에서 제한의 필요와 불필요를 판단한다. 또한 상술한 리얼타임 카운터는 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
또한, 시스템의 운전 효율에 크게 관계되는 인자로서, 공장 생산 시점으로부터의 경과 시간에 근거하여, 최대 운전 시간에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 것이 바람직하다(예컨대, 공장 생산 시점으로부터 5년 미만에는 최대 운전 시간에 의한 제한을 실시하지 않는 등). 도시는 행하고 있지 않지만, 시스템의 생산 시점으로부터의 경과 시간을 관리하는 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 단계 S488에서 제한의 필요와 불필요를 판단한다. 또한 상술한 리얼타임 카운터는 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
또한, 시스템의 운전 효율을 직접 감시하여, 시스템의 운전 효율에 근거하여 최대 운전 시간에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 것이 바람직하다(예컨대, 운전 효율이 초기 효율로부터 30% 저하될 때까지 최대 운전 시간에 의한 제한을 실시하지 않는 등). 도시는 행하고 있지 않지만, 시스템의 운전 효율을 관리하는 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)의 내부에 있고, 그 정보에 근거하여 단계 S488에서 제한의 필요와 불필요를 판단한다. 또한 상술한 리얼타임 카운터는 도 8에 있어서의 리모컨(7)과 같이 연료 전지(1a) 내나 저탕 유닛(1b) 내나 별체의 기기로서 독립적으로 구성하더라도 좋고, 그 때는 제어 장치(6)와 통신 등의 수단을 통해 정보를 전달한다.
이상, 본 실시의 형태의 연료 전지 코제네레이션 시스템에 의하면, 시스템의 운전 효율이 저하되는 수명 후기에는 최대 운전 시간을 설정하여, 운전 시간을 억제하면서 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해지는 동시에, 시스템의 운전 효율이 저하되어 있지 않은 수명 초기에는 최대 운전 시간의 제한을 없애, 운전 시간을 억제하지 않는 것으로 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 공장 생산시로부터의 경과 시간에 있어서 최대 운전 시간에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 것으로, 생산 후의 재고 상태에 있어서의 운전 효율 열화도 고려하여, 보다 소비 에너지 삭감량을 크게 유지하는 것이 가능해진다.
또 본 실시의 형태에 있어서, 단계 S2에 있어서 최대 운전 시간 Mh를 설정하고, 단계 S488에 있어서 최대 운전 시간 Mh에 의한 제한의 필요와 불필요를 판단하는 구성으로 설명했지만, 단계 S2에 있어서 최대 운전 시간 Mh를 설정하는 시점에 제한의 필요와 불필요를 판단하는 구성으로 한 경우에도 같은 효과가 얻어져, 본 발명을 넘어서는 것이 아닌 것은 명백하다.
또한 에너지 공급 시스템의 예로서, 연료 전지 코제네레이션 시스템으로 설명했지만, 엔진을 이용한 엔진 코제네레이션 시스템이나 가스로 터빈을 돌려 발전을 행하는 터빈형 발전 시스템이라도 같은 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
(실시의 형태 6)
본 발명의 제 6 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 시스템은 실시의 형태 1, 2, 3, 4와 같은 구성 요소에 적용을 행했다. 대표예를 실시의 형태 1에 대하여 적용한 예를 도 1 및 도 8을 이용하여 설명하고, 그 설명을 생략한다.
상기 실시의 형태 1에 있어서, 기간 설정기(6e)에 의해 설정되는 소정 기간은, 사용하는 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
예컨대, 전력 부하 수요가 대폭 증가는 하지만 열 부하 수요가 크지 않은 여름철 등은, 소정 기간을 1일로 하면, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하여버리는 경우가 발생한다. 그 때문에 저탕 유닛의 축열 한계에 달하여, 연료 전지 발전 장치는 발전을 정지하고, 축열된 열 부하가 축열 한계를 하회한 단계에서, 다시 기동을 행하게 된다. 이때의 기동에 요하는 에너지 손실을 고려하면 여름철일 때는, 기간 설정기(6e)에 의해, 소정 기간을 복수일(예컨대, 2일간)로 설정하고, 이 소정 기간에 있어서 발생하는 열 부하 수요에 대하여 소비 에너지 삭감량을 크게 하도록 운전 계획하는 것이 가능해진다.
또한, 전력 부하 수요가 대폭 증가하고 또한 열 부하 수요가 큰 겨울철 등은, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하지 않아, 연속으로 운전을 행하고 있더라도 저탕 유닛의 축열 한계에 달하지 않기 때문에 연속의 운전이 가능해진다. 이 때문에 소정 기간을 1일로 한정한 경우, 필요가 없는 기동 정지를 행하게 되어, 그 때에 필요하게 되는 기동 정지에 요하는 에너지 손실을 고려하면 겨울철 등의 경우는, 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 복수일(예컨대 5일간)로 설정하고, 이 소정 기간에 있어서 발생하는 열 부하 수요를 서로 융통하면서 사용하는 쪽이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 조건에 없는 봄이나 가을 등의 중간기 등의, 전력 부하 수요, 열 부하 수요가 연료 전지 발전 장치의 전력/열 출력 비율과 비슷한 경우는, 소정 기간을 복수일 등으로 길게 하면 전력 부하 수요가 낮은 시간이 길어지고, 그 결과 기기 효율이 낮은 저출력의 운전 시간이 커진다. 그 때문에 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량이, 전력 부하 수요가 작은 시간의 운전을 정지했을 때에 비하여 작아진다. 그 때문에 소정 기간을 1일 등의 짧은 기간으로 설정하는 것으로 전력 부하 수요가 작은 기간의 운전을 운전 계획에서 제외하는 것이 가능해지고, 그 결과, 연료 전지 시스템의 운전 출력을 크게 하는 것이 가능해져, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
그 때문에, 전력 부하 수요의 대소, 열 부하 수요의 대소에 따라 기간 설정기(6e)에 의해 상기 소정 기간을 변화시키는 것이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효한 것을 알 수 있다.
그래서, 전력 부하 수요의 대소나 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 캘린더 등의 달력 정보나 달력을 정리한 계절 정보 등을 환경 조건으로 하여, 기간 설정기(6e)에 의해, 그에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 실시의 형태에서는, 기간 설정기(6e)에 의해 7월~9월의 소정 기간을 2일로 설정하고, 10월~11월 및 4월~6월의 소정 기간을 1일로 설정하고 11월~3월의 소정 기간을 7일로 둔 설정으로 했다. 소정 기간을 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 여름철에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 겨울철에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과로 되었다. 또, 본 실시의 형태에서는 7월~9월의 소정 기간을 2일로 설정하고, 10월~11월 및 4월~6월의 소정 기간을 1일로 설정하고 11월~3월의 소정 기간을 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 캘린더 등의 달력, 계절 정보를 관리하는 리얼타임 카운터를 제어 장치(6) 내에 가지고, 기간 설정기(6e)에서 그 정보에 근거하여 소정 기간을 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 5]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 외기 온도를 환경 조건으로 하여, 기간 설정기(6e)에 의해 그에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 변형예에서는 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 경우, 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 2일로 설정하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 초과~21℃ 미만인 경우, 소정 기간을 1일로 설정하고 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 경우, 소정 기간을 7일로 둔 설정으로 했다. 소정 기간을 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과로 되었다.
또, 본 변형예에서는 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 경우의 소정 기간을 2일로 설정하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 초과~21℃ 미만인 경우의 소정 기간을 1일로 설정하고 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 경우의 소정 기간을 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 외기 온도를 관리 가능한 구성의 온도 센서는 제어 장치(6) 내에 있고, 기간 설정기(6e)에서 그 정보에 근거하여 소정 기간을 수시 변경하여, 운전 계획기(6c)에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 온도 센서는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 6]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 시수 온도를 환경 조건으로 하여, 기간 설정기(6)에 의해 그에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다.
본 변형예에서는, 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 경우, 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 2일로 설정하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 초과~20℃ 미만인 경우, 소정 기간을 1일로 설정하고 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 경우, 소정 기간을 7일로 둔 설정으로 했다. 소정 기간을 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과로 되었다. 또, 본 변형예에서는 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 경우의 소정 기간을 2일로 설정하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 초과~20℃ 미만인 경우의 소정 기간을 1일로 설정하고 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 경우의 소정 기간을 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 시수 온도를 관리 가능한 구성의 시수 온도 센서는 제어 장치(6) 내에 있고, 기간 설정기(6e)에서 그 정보에 근거하여 소정 기간을 수시 변경하고, 운전 계획기(6c)에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 시수 온도 센서는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 7]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 그 값을 직접 좌우하는 에너지 공급을 행하는 대상의 에너지 소비량(소비 에너지 A)을 환경 조건으로 하여, 기간 설정기(6e)에 의해 그에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 변형예에서는, 기간 설정기(6e)가, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우, 소정 기간을 2일로 설정하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 이하 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 초과~21.3kwh 미만인 경우, 소정 기간을 1일로 설정하고 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우, 소정 기간을 7일로 둔 설정으로 했다. 소정 기간을 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우의 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우의 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과로 되었다.
또, 본 변형예에서는 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우, 소정 기간을 2일로 설정하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 이하 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 초과~21.3kwh 미만인 경우의 소정 기간을 1일로 설정하고 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우의 소정 기간을 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 예측부(6b) 및 기억부(6a)의 전력 부하 예측 수요와 열 부하 예측 수요로부터 산출되는 소비 에너지 A의 정보에 근거하여 소정 기간을 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
[변형예 8]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 조건, 예컨대 계절 정보, 달력 정보, 외기 온도 정보, 시수 온도나 가족 구성 정보, 손님 정보 등의 에너지 소비 정보 등을 환경 조건으로 하여, 사용자가 입력하는 것이 가능한 수단을 갖고, 사용자가 임의로 입력하는 것을 가능한 구성으로 하여, 기간 설정기(6)에 의해 그에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 도시는 행하고 있지 않지만, 환경 조건 입력 수단(예컨대 리모컨 등의 조작 기판)은 제어 장치(6) 내에 있고, 운전 계획기(6c)에서 그 정보에 근거하여 소정 기간을 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 환경 조건 입력 수단은 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
또, 여기에 있어서의 실시의 형태 6의 설명은 상술한 실시의 형태 1에 대하여 행했지만, 같은 효과는 상술한 실시의 형태 2, 3, 4에 대하여 적용하더라도 얻어지는 것은 자명하다.
또한, 상기 소정 기간이나 부하 예측 수요가 현재 어떤 레벨로 설정되어 있는지, 그 상태를 환경 조건 입력 수단이나 기기 본체 및 그 밖의 신호를 통한 표시기에 표시하는 것으로, 현재의 기기 운전 상태의 파악이 가능해져, 사용자가 기기의 운전 불량과 혼동하지 않게 되고, 그 상황에 맞는 생활을 주의하게 되어, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요와 실제로 사용되는 전력, 열의 부하에 오차가 적어져, 결과적으로 정확한 예측 부하 수요에 대한 운전 계획이 되기 때문에 소비 에너지 삭감량을 보다 많게 하는 효과가 나타났다.
(실시의 형태 7)
본 발명의 제 7 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 시스템은 실시의 형태 1, 2, 3, 4와 같은 구성 요소에 적용을 행했다. 대표예를 실시의 형태 1에 대하여 적용한 예를 도 1 및 도 8을 이용하여 설명하고, 그 설명을 생략한다.
상기 실시의 형태 1에 대하여, 상술한 최대 운전 시간 Mh는, 사용하는 전력 부하나 열 부하에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 종래의 연료 전지 발전 장치의 동작 판정에서는, 조금이라도 소비 에너지 삭감량이 생기는 경우에는 운전을 행하는 동작 판정을 지령한다. 연료 전지 발전 시스템은 상술한 바와 같이 높은 출력으로 운전시키는 쪽이 기기 효율을 높인 운전을 행하게 하는 것이 가능하고, 종래의 동작 판정에 근거한 운전에서는 기기 효율이 비교적 낮은 출력에서 운전이 계획되는 경우가 있어, 이 경우, 소정 기간 내에 생긴 소비 에너지 삭감량의 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량은 낮은 값이 되는 경우가 있다. 이 때문에 최대 운전 시간 Mh를 부하 상황에 따라 설정하는 것으로, 연료 전지 발전 시스템을 낮은 출력에서의 운전을 포함한 운전 계획으로부터 높은 출력의 운전이 많은 운전 계획으로 변경하는 것이 가능해져, 결과적으로 기기의 내구성으로부터 오는 생애 운전 가능 시간에 생기는 소비 에너지 삭감량을 최대화하는 것이 가능해진다.
그래서, 소정 기간 내에서 운전 합계 시간이 상술한 최대 운전 시간 Mh를 초과하지 않는 범위로 운전 계획(운전 개시 시각과 운전 정지 시각의 조합)을 여러 가지로 설정하고, 그동안에 예측되는 각각의 소비 에너지 삭감량을 산출하고, 소정 기간 내에 얻어지는 소비 에너지 삭감량의 합계를 소정 기간 내의 운전 합계 시간으로 나눈, 소정 기간 내의 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량이 최대가 되는 운전 계획을 설정하고, 그것을 연료 전지 발전 시스템에 출력하는 것으로, 그 기기가 생애동안 생기게 하는 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해졌다.
최대 운전 시간 Mh는, 전력 부하 수요 상황이나 열 부하 수요 상황에 따라 그에 적당한 길이로 설정하는 것으로 소비 에너지 삭감량이 커진다.
예컨대, 전력 부하 수요가 대폭으로 증가는 하지만 열 부하 수요가 크지 않은 여름철 등은, Mh를 소정 기간 내의 최대 운전 시간으로 하면, 전력 수요분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하여버리는 경우가 발생한다. 그 때문에 저탕 유닛의 축열 한계에 달하여, 연료 전지 발전 장치는 발전을 정지하고, 축열된 열 부하가 축열 한계를 하회한 단계에서, 다시 기동을 행하게 되어, 기기 출력이 큰 영역을 우선적으로 운전시키기 곤란해진다.
또한 여름철에 있어서의 전력 부하는 시간대에 따른 부하의 변동이 크고(주간과 야간의 차이 등) 평균적으로 전력 부하가 크지 않은 것도 기기를 출력이 높은 영역에서 운전시키는 것이 어렵다. 이때의 기동에 요하는 에너지 손실이나 소출력 영역을 가능한 한 회피하기 위해서는, 가능한 한 단기간의 Mh의 제약을 행함으로써, 소정 기간 내의 열 부하 수요 예측치를 만족시키도록 출력이 큰 사용 전력 예측치의 영역을 선택적으로 운전시키도록 운전 동작 판정을 행하여, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다.
또한, 전력 부하 수요가 대폭 증가하고 열 부하 수요가 큰 겨울철 등은, Mh를 1일 등으로 하면, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하지 않아, 연속으로 운전을 행하고 있어도 저탕 유닛의 축열 한계에 달하지 않는다. 또한 전력 부하 수요도 크고 출력도 크기 때문에 운전에 있어서 기기 효율도 높은 영역에서 운전하는 것이 가능해진다. 이 때문에 Mh를 소정 기간보다 대폭으로 짧게 설정한 경우, 소비 에너지 삭감량을 효율적으로 생기게 하는 운전 시간이 한정되게 되어, 기동 정지에 필요하게 된 에너지 손실의 단위 운전 시간당 차지하는 비율이 커져버려, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키기 위해서는 바람직하지 않아, 상기 조건의 경우에는 Mh는 비교적 길게 하는 것으로 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 조건에 없는 봄이나 가을 등의 중간기 등의, 전력 부하 수요, 열 부하 수요가 연료 전지 발전 장치의 전력/열 출력 비율과 비슷한 경우는, Mh를 길게 하면 전력 부하 수요가 낮은 시간이 길어지고, 그 결과 기기 효율이 낮은 저출력의 운전 시간이 커진다. 그 때문에 단위 시간당 소비 에너지 삭감량이, 전력 부하 수요가 낮은 시간의 운전을 정지했을 때에 비하여 낮아진다. 그 때문에 Mh는 상술한 여름이나 겨울 등에 비하여 그 중간적인 기간으로 설정하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 최대 운전 시간 Mh는, 소정 기간과 마찬가지로 최대 운전 시간 설정기(6d)에 의해 전력 부하 수요 상황이나 열 부하 수요 상황에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
그래서, 전력 부하 수요의 대소나 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 캘린더 등의 달력 정보나 달력을 정리한 계절 정보 등을 환경 조건으로 하여, 그에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 실시의 형태에서는 7월~9월의 Mh를 2일로 설정하고, 10월~11월 및 4월~6월의 Mh를 1일로 설정하고 11월~3월의 Mh를 7일로 둔 설정으로 했다. Mh를 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 여름철에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 겨울철에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과가 되었다. 또, 본 실시의 형태에서는 7월~9월의 Mh를 2일로 설정하고, 10월~11월 및 4월~6월의 Mh를 1일로 설정하고 11월~3월의 Mh를 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 캘린더 등의 달력, 계절 정보를 관리하는 리얼타임 카운터를 제어 장치(6) 내에 갖고, 운전 계획기(6c)에서 그 정보에 근거하여 Mh를 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 리얼타임 카운터는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 9]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 외기 온도를 환경 조건으로 하여, 그에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 변형예에서는 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 경우의 Mh를 2일로 설정하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 초과~21℃ 미만인 경우의 Mh를 1일로 설정하고 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 경우의 Mh를 7일로 둔 설정으로 했다. Mh를 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과가 되었다. 또, 본 변형예에서는 외기 온도의 1일 평균이 21℃ 이상인 경우의 Mh를 2일로 설정하고, 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 초과~21℃ 미만인 경우의 Mh를 1일로 설정하고 외기 온도의 1일 평균이 12℃ 이하인 경우의 Mh를 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 외기 온도를 관리 가능한 구성의 온도 센서는 제어 장치(6) 내에 있고, 운전 계획기(6c)에서 그 정보에 근거하여 Mh를 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 온도 센서는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 10]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 시수 온도를 환경 조건으로 하여, 그에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 변형예에서는 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 경우의 Mh를 2일로 설정하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 초과~20℃ 미만인 경우의 Mh를 1일로 설정하고 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 경우의 Mh를 7일로 둔 설정으로 했다. Mh를 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과가 되었다. 또, 본 변형예에서는 시수 온도의 1일 평균이 20℃ 이상인 경우의 Mh를 2일로 설정하고, 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 초과~20℃ 미만인 경우의 Mh를 1일로 설정하고 시수 온도의 1일 평균이 15℃ 이하인 경우의 Mh를 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 도시는 행하고 있지 않지만, 시수 온도를 관리 가능한 구성의 시수 온도 센서는 제어 장치(6) 내에 있고, 운전 계획기(6c)에서 그 정보에 근거하여 Mh를 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 시수 온도 센서는 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
[변형예 11]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 인자로서, 그 값을 직접 좌우하는 에너지 공급을 행하는 대상의 에너지 소비량(소비 에너지 A)을 환경 조건으로 하여, 그에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 변형예에서는 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우, 소정 기간을 2일로 설정하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 이하 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 초과~21.3kwh 미만인 경우, 소정 기간을 1일로 설정하고 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우, 소정 기간을 7일로 둔 설정으로 했다. 소정 기간을 일률적으로 1일로 한 경우와 비교하여, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우의 기간에는 열 과잉에 의한 기동 정지가 증대하고, 소비 에너지 삭감량은 감소하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우의 기간에는 기동 정지에 의한 에너지 손실분의 소비 에너지 삭감량이 감소한 결과가 되었다.
또, 본 변형예에서는, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 초과~17.2kwh 미만 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 미만인 경우, 소정 기간을 2일로 설정하고, 1일당 전력 부하 예측 수요가 10.7kwh 이하 혹은 열 부하 예측 수요가 10.6kwh 초과~21.3kwh 미만인 경우의 소정 기간을 1일로 설정하고 1일당 전력 부하 예측 수요가 17.2kwh 이상 혹은 열 부하 예측 수요가 21.3kwh 이상인 경우의 소정 기간을 7일로 둔 설정을 행했지만, 기기의 사용 환경(지역이나 가족 구성이나 기기의 출력)에 따라 이 값은 다르기 때문에, 알맞은 설정이 존재하고, 상황에 따라 설정은 다르다. 예측부(6b) 및 기억부(6a)의 전력 부하 예측 수요와 열 부하 예측 수요로부터 산출되는 소비 에너지 A의 정보에 근거하여 Mh를 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
[변형예 12]
또한, 사용 부하 전력의 대소, 열 부하 수요의 대소에 관계되는 조건, 예컨대 계절 정보, 달력 정보, 외기 온도 정보, 시수 온도나 가족 구성 정보, 손님 정보 등의 에너지 소비 정보 등을 환경 조건으로 하여, 사용자가 입력하는 것이 가능한 수단을 갖고, 사용자가 임의로 입력하는 것을 가능한 구성으로 하여, 그에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 도시는 행하고 있지 않지만, 환경 조건 입력 수단(예컨대 리모컨 등의 조작 기판)은 제어 장치(6) 내에 있고, 운전 계획기(6c)에서 그 정보에 근거하여 Mh를 수시 변경하여, 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 환경 조건 입력 수단은 제어 장치(6)에 구성하지 않더라도, 그 정보를 운전 계획기(6c)에 반영할 수 있으면 좋고, 정보 전달이 가능하면 어디에 구성하더라도 문제는 없다.
또, 여기에 있어서의 실시의 형태 7의 설명은 상술한 실시의 형태 1에 대하여 행했지만, 같은 효과는 상술한 실시의 형태 2, 3, 4에 대하여 적용하더라도 얻어지는 것은 자명하다.
또한, 상기 Mh나 부하 예측 수요가 현재 어떤 레벨로 설정되어 있는지, 그 상태를 환경 조건 입력 수단이나 기기 본체 및 그 밖의 신호를 통한 표시기에 표시하는 것으로, 현재의 기기 운전 상태의 파악이 가능해져, 사용자가 기기의 운전 불량과 혼동하지 않게 되고, 그 상황에 맞는 생활을 주의하게 되어, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요와 실제로 사용되는 전력, 열의 부하에 오차가 적어져, 결과적으로 정확한 예측 부하 수요에 대한 운전 계획이 되기 때문에 소비 에너지 삭감량을 보다 많게 하는 효과가 나타났다.
(실시의 형태 8)
본 발명의 제 8 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 시스템은 실시의 형태 1, 2, 3, 4와 같은 구성 요소에 적용을 행했다. 대표예를 실시의 형태 1에 대하여 적용한 예를 도 1 및 도 8을 이용하여 설명하고, 그 설명을 생략한다.
상기 실시의 형태 1에 대하여, 상술한 소정 기간은, 기간 설정기(6e)에 의해 사용하는 에너지 공급 장치의 운전 상태에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
예컨대, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요에 대하여, 소비 에너지 삭감량을 최대로 하는 경우, 상술한 소비 에너지 B를 연산할 필요가 있다. 이 연산에는 기기가 갖는 운전 효율(발전 효율과 열 회수 효율)이 필요하게 된다. 연료 전지 발전 장치의 경우, 이 발전 효율과 열 회수 효율은, 시간 경과에 따라 변화하여, 발전 효율은 저하되고, 반대로 열 회수 효율은 증가하는 경향을 갖는다. 이것은 연료 전지 발전 장치 내에 있는 수소 에너지를 전력 에너지로 변환하는 연료 전지(도시하지 않음)의 성능에 기인하는 바가 크고, 연료 전지의 전력 변환 효율이 시간에 따른 내부 셀(발전체)의 도전율의 상승에 의한 전력의 저항 손실 증대나 촉매의 열화에 의한 반응 속도 저하에 의한 기전력 저하에 의한 전력 손실에 의해 생긴다. 또한, 그 밖의 대표적인 시간에 따른 손실 증가 요인으로서 발전이나 열 회수에 필요한 유체(원료 가스나 냉각수 등)를 시스템 내에 흐르게 하는 액추에이터류(도시는 하지 않지만 펌프 등)의 마찰 손실 증가 등에 의한 전력 손실 증가가 있다. 또한 각 액추에이터를 제어하는 구동 회로 부분의 부품의 열화에 의한 시간에 따른 열화가 있어, 전력 손실로서 증가한다. 시간 경과에 따라 발전 효율이 저하된 만큼, 전력 변환 손실은 열 손실로 변환되고, 그 일부는 열로서 회수되어, 열 회수 효율은 향상하는 경향을 보인다.
이 때문에, 같은 전력 부하 예측 수요와 열 부하 예측 수요라도 설정하는 소정 기간의 대소에 따라 변화가 생긴다.
즉, 초기 발전 효율이 높고, 열 회수 효율이 낮은 상태의 기기(초기 상태 기기)에 대하여 발전 효율이 낮고, 열 회수 효율이 높은 상태로 변화된 기기(시간이 지난 상태의 기기)에서는, 소정 기간을 1일 등으로 하면, 전력 수요분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하여버리는 경우가 발생한다. 그 때문에 저탕 유닛의 축열 한계에 달하여, 연료 전지 발전 장치는 발전을 정지하고, 축열된 열 부하가 축열 한계를 하회한 단계에서, 다시 기동을 행하게 된다. 이때의 기동에 요하는 에너지 손실을 고려하면 시간이 지난 상태의 기기의 경우, 기간 설정기(6d)에 의해 소정 기간을 복수일(예컨대 2일간)로 하고, 이 복수일에 의해 발생하는 열 부하 수요를 이용하여 운전 계획하는 쪽이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 전력 부하 수요가 대폭으로 증가하고 열 부하 수요가 큰 겨울철 등은, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하지 않아, 연속으로 운전을 행하고 있어도 저탕 유닛의 축열 한계에 달하지 않기 때문에 연속 운전이 가능해진다. 이 때문에 소정 기간을 1일로 한정한 경우, 필요가 없는 기동 정지를 행하게 되고, 그때에 필요하게 되는 기동 정지에 요하는 에너지 손실을 고려하면, 겨울철 등의 경우는 시간이 지난 상태의 기기라도 기간 설정기(6e)에 의해 소정 기간을 초기 상태 기기와 동등한 복수일(예컨대 5일간)로 하여, 이 복수일에 발생하는 열 부하 수요를 서로 융통하면서 운전 계획하는 쪽이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 조건에 없는 봄이나 가을 등의 중간기 등에도, 전력 부하 수요, 열 부하 수요가 연료 전지 발전 장치의 전력/열 출력 비율이 초기 상태 기기와 시간이 지난 상태의 기기에서는 다르기 때문에, 그때의 기기 상태와 그때의 부하 상태에 맞춘 소정 기간의 설정을 하는 것으로 전력 부하 수요가 작은 기간의 운전을 운전 계획 중에서 제외하는 것이 가능해지고, 그 결과, 연료 전지 시스템의 운전 출력을 크게 하는 것이 가능해져, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
그 때문에, 기기의 운전 효율에 따라 상기 소정 기간을 변화시키는 것이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효한 것을 알 수 있다.
그래서, 기기의 운전 효율에 관계되는 인자로서, 소정의 부하시(본 실시의 형태에서는 500W로 설정했음)의 연료 전지 발전 장치의 소비 에너지량(원료 가스 유량)을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 소비 에너지량 계측부에서 계측하여 그 값을 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그 원료 가스 유량을 초기치와 비교하여 유량이 증가하고 있는 경우는, 그 값에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 소비 에너지 계측부는 본 실시의 형태에서는 원료 가스 유량을 계측했지만, 예컨대 압력 변화, 원료 가스 공급 장치의 소비 전력량 변화 등 소정 출력에 있어서의 원료 가스의 필요량을 계측할 수 있으면 되는 것은 말할 필요도 없다.
[변형예 13]
또한, 기기의 운전 상태에 관계되는 인자로서, 기기 정지시의 소비 에너지를 이용하는 것도 유효했다.
연료 전지 발전 장치에서는 정지시에도 대기 전력 등의 에너지를 소비한다. 그 때문에 소비 에너지 B의 산출에는, 정지시의 대기 전력도 중요한 요소가 된다. 정지시의 소비 에너지량(본 변형예에서는 대기 전력량을 계측했음)을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 소비 에너지량 계측부에서 계측하여 그 값을 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그 대기 전력량을 초기치와 비교하여 증가하고 있는 경우는, 그 값에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 일정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 소비 에너지 계측부는 기기의 정지시에 발생하는 소비 에너지량을 계측할 수 있는 것이면 무엇이나 좋은 것은 말할 필요도 없다.
[변형예 14]
또한, 기기의 운전 상태에 관계되는 인자로서, 에너지 공급 장치의 누계 운전 시간을 이용하는 것도 유효했다.
연료 전지 발전 장치에서는 상술한 기기의 운전 효율이나 정지시의 소비 에너지량은 시간 경과에 따라 변화된다. 그 때문에, 기기의 누계의 운전 시간을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 운전 시간 계측부(리얼타임 클록)에서 계측하여 그 값과 누계 운전 시간에 따른 기기의 시간 경과에 따른 파라미터를 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그때의 누계 운전 시간에 대응한 시간 경과에 따른 파라미터를 이용하여, 그 값에 대응한 소정 기간을 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 소정 기간을 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또한, 시간 경과에 따른 변화는 짧은 시간 변화에 대하여 기기의 상태 변화가 적기 때문에, 전회까지 산출한 소정 기간에 있어서의 누계 운전 시간을 이번의 누계 운전 시간으로서 사용하는 것이라도 동등한 결과를 얻는 것이 가능했다.
또, 여기에 있어서의 실시의 형태 8의 설명은 상술한 실시의 형태 1에 대하여 행했지만, 같은 효과는 상술한 실시의 형태 2, 3, 4에 대하여 적용하더라도 얻어지는 것은 자명하다.
또한, 상기 소정 기간이나 기기의 운전 상태가 현재 어떤 레벨로 설정되어 있는지, 그 상태를 환경 조건 입력 수단이나 기기 본체 및 그 밖의 신호를 통한 표시기에 표시하는 것으로, 현재의 기기 운전 상태의 파악이 가능해져, 사용자가 기기의 운전 불량과 혼동하지 않게 되고, 그 상황에 맞는 생활을 주의하게 되어, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요와 실제로 사용되는 전력, 열의 부하에 오차가 적어져, 결과적으로 정확한 예측 부하 수요에 대한 운전 계획이 되기 때문에 소비 에너지 삭감량을 보다 많게 하는 효과가 나타났다.
(실시의 형태 9)
본 발명의 제 9 실시의 형태에 있어서의 연료 전지 시스템은 실시의 형태 1, 2, 3, 4와 같은 구성 요소에 적용을 행했다. 대표예를 실시의 형태 1에 대하여 적용한 예를 도 1 및 도 8을 이용하여 설명하고, 그 설명을 생략한다.
상기 실시의 형태 1에 대하여, 상술한 최대 운전 시간 Mh는, 사용하는 에너지 공급 장치의 운전 상태에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 종래의 연료 전지 발전 장치의 동작 판정에서는, 조금이라도 소비 에너지 삭감량이 생기는 경우에는 운전을 행하는 동작 판정을 지령한다. 연료 전지 발전 시스템은 상술한 바와 같이 높은 출력으로 운전시키는 쪽이 기기 효율을 높인 운전을 행하게 하는 것이 가능하고, 종래의 동작 판정에 근거한 운전에서는 기기 효율이 비교적 낮은 출력으로 운전이 계획되는 경우가 있어, 이 경우, 소정 기간 내에 생긴 소비 에너지 삭감량의 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량은 낮은 값이 되는 경우가 있다. 이 때문에 최대 운전 시간 Mh를 부하 상황에 따라 설정하는 것으로, 연료 전지 발전 시스템을 낮은 출력에서의 운전을 포함한 운전 계획으로부터 높은 출력의 운전이 많은 운전 계획으로 변경하는 것이 가능해져, 결과적으로 기기의 내구성으로부터 오는 생애 운전 가능 시간에 생기는 소비 에너지 삭감량을 최대화하는 것이 가능해진다.
그래서, 소정 기간 내에서 운전 합계 시간이 상술한 최대 운전 시간 Mh를 초과하지 않는 범위로 운전 계획(운전 개시 시각과 운전 정지 시각의 조합)을 여러 가지로 설정하고, 그동안에 예측되는 각각의 소비 에너지 삭감량을 산출하여, 소정 기간 내에 얻어지는 소비 에너지 삭감량의 합계를 소정 기간 내의 운전 합계 시간으로 나눈, 소정 기간 내의 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량이 최대가 되는 운전 계획을 설정하고, 그것을 연료 전지 발전 시스템에 출력하는 것으로, 그 기기가 생애동안 생기게 하는 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해졌다.
최대 운전 시간 Mh는, 전력 부하 수요 상황이나 열 부하 수요 상황에 따라 그에 적당한 길이로 설정하는 것으로 소비 에너지 삭감량이 커진다.
예컨대, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요에 대하여, 소비 에너지 삭감량을 최대로 하는 경우, 상술한 소비 에너지 B를 연산할 필요가 있다. 이 연산에는 기기가 갖는 운전 효율(발전 효율과 열 회수 효율)이 필요하게 된다. 연료 전지 발전 장치의 경우, 이 발전 효율과 열 회수 효율은, 시간 경과에 따라 변화되어, 발전 효율은 저하되고, 반대로 열 회수 효율은 증가하는 경향을 갖는다. 이것은 연료 전지 발전 장치 내에 있는 수소 에너지를 전력 에너지로 변환하는 연료 전지(도시하지 않음)의 성능에 기인하는 바가 크고, 연료 전지의 전력 변환 효율이 시간 경과에 따른 내부 셀(발전체)의 도전율의 상승에 의한 전력의 저항 손실 증대나 촉매의 열화에 의한 반응 속도 저하에 의한 기전력 저하에 의한 전력 손실에 의해 생긴다. 또한, 그 밖의 대표적인 시간 경과에 따른 손실 증가 요인으로서 발전이나 열 회수에 필요한 유체(원료 가스나 냉각수 등)를 시스템 내에 흐르게 하는 액추에이터류(도시는 하지 않지만 펌프 등)의 마찰 손실 증가 등에 의한 전력 손실 증가가 있다. 또한 각 액추에이터를 제어하는 구동 회로 부분의 부품의 열화에 의한 시간 경과에 따른 열화가 있어, 전력 손실로서 증가한다. 시간 경과에 따라 발전 효율이 저하된 만큼, 전력 변환 손실은 열 손실로 변환되고, 그 일부는 열로서 회수되어, 열 회수 효율은 향상하는 경향을 보인다. 이 때문에, 같은 전력 부하 예측 수요와 열 부하 예측 수요라도 설정하는 Mh의 대소에 따라 변화가 생긴다.
즉, 초기 발전 효율이 높고, 열 회수 효율이 낮은 상태의 기기(초기 상태 기기)에 대하여 발전 효율이 낮고, 열 회수 효율이 높은 상태로 변화된 기기(시간이 지난 상태의 기기)에서는, Mh를 소정 기간 내 최대까지 등으로 하면, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하여버리는 경우가 발생한다. 그 때문에 저탕 유닛의 축열 한계에 달하여, 연료 전지 발전 장치는 발전을 정지하고, 축열된 열 부하가 축열 한계를 하회한 단계에서, 다시 기동을 행하게 되어, 기기 출력이 큰 영역을 우선적으로 운전시키는 것이 곤란해진다. 이때의 기동에 요하는 에너지 손실이나 소출력 영역을 가능한 한 회피하기 위해서는, 가능한 한 짧은 기간의 Mh의 제약을 행함으로써, 소정 기간 내의 열 부하 수요 예측치를 만족시키도록 출력이 큰 사용 전력 예측치의 영역을 선택적으로 운전시키도록 운전 동작 판정을 행하여, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다.
또한, 전력 부하 수요가 대폭으로 증가하고 열 부하 수요가 큰 겨울철 등은, Mh를 1일 등으로 하면, 사용 전력분을 조달한 발전 전력에 대응하는 열 부하가 열 부하 수요를 상회하지 않아, 연속으로 운전을 행하고 있더라도 저탕 유닛의 축열 한계에 달하지 않는다. 또한 전력 부하 수요도 크고 출력도 크기 때문에 운전에 있어서 기기 효율도 높은 영역에서 운전하는 것이 가능해진다. 이 때문에 Mh를 소정 기간보다 대폭으로 짧게 설정한 경우, 소비 에너지 삭감량을 효율적으로 생기게 하는 운전 시간이 한정되게 되어, 기동 정지에 필요하게 된 에너지 손실의 단위 운전 시간당 차지하는 비율이 커져버려, 단위 운전 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키기 위해서는 바람직하지 않아, 상기 조건의 경우에는 시간이 지난 상태의 기기라도 초기 상태 기기와 동등한 Mh는 비교적 길게 하는 것으로 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 최대화시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 조건에 없는 봄이나 가을 등의 중간기 등에도, 전력 부하 수요, 열 부하 수요가 연료 전지 발전 장치의 전력/열 출력 비율이 초기 상태 기기와 시간이 지난 상태의 기기에서는 다르기 때문에, 그때의 기기 상태와 그때의 부하 상태에 맞춘 Mh의 설정을 하는 것으로 전력 부하 수요가 작은 기간의 운전을 운전 계획 중에서 제외하는 것이 가능해지고, 그 결과, 연료 전지 시스템의 운전 출력을 크게 하는 것이 가능해져, 운전 단위 시간당 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것이 가능해진다.
그 때문에, 기기의 운전 효율에 따라 상기 Mh를 변화시키는 것이 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효한 것을 알 수 있다.
그래서, 기기의 운전 효율에 관계되는 인자로서, 소정의 부하시(본 변형예에서는 500W로 설정했음)의 연료 전지 발전 장치의 소비 에너지량(원료 가스 유량)을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 소비 에너지량 계측부에서 계측하여 그 값을 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그 원료 가스 유량을 초기치와 비교하여 유량이 증가하고 있는 경우는, 그 값에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 소비 에너지 계측부는 본 변형예에서는 원료 가스 유량을 계측했지만, 예컨대 압력 변화, 원료 가스 공급 장치의 소비 전력량 변화 등 소정 출력에 있어서의 원료 가스의 필요량을 계측할 수 있으면 좋은 것은 말할 필요도 없다.
[변형예 15]
또한, 기기의 운전 상태에 관계되는 인자로서, 기기 정지시의 소비 에너지를 이용하는 것도 유효했다.
연료 전지 발전 장치에서는 정지시도 대기 전력 등의 에너지를 소비한다. 그 때문에 소비 에너지 B의 산출에는, 정지시의 대기 전력도 중요한 요소가 된다. 정지시의 소비 에너지량(본 변형예에서는 대기 전력량을 계측했음)을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 소비 에너지량 계측부에서 계측하여 그 값을 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그 대기 전력량을 초기치와 비교하여 증가하고 있는 경우는, 그 값에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또, 상술한 소비 에너지 계측부는 기기의 정지시에 발생하는 소비 에너지량을 계측할 수 있는 것이면 무엇이나 좋은 것은 말할 필요도 없다.
[변형예 16]
또한, 기기의 운전 상태에 관계되는 인자로서, 에너지 공급 장치의 누계 운전 시간을 이용하는 것도 유효했다.
연료 전지 발전 장치에서는 상술한 기기의 운전 효율이나 정지시의 소비 에너지량은 시간 경과에 따라 변화된다. 그 때문에, 기기의 누계의 운전 시간을 도시는 하지 않지만 연료 전지 발전 장치 내에 갖는 운전 시간 계측부(리얼타임 클록)에서 계측하여 그 값과 누계 운전 시간에 따른 기기의 시간 경과에 따른 변화 파라미터를 기억부(6a)에 시간 경과에 따라 기억한다. 운전 계획시에 그때의 누계 운전 시간에 대응한 시간 경과에 따른 변화 파라미터를 이용하여, 그 값에 대응한 Mh를 수시 설정하는 구성을 들었다. 본 구성에 의해 운전 계획을 행하는 것으로 Mh를 전력 부하 수요나 열 부하 수요에 대응한 기간에 수시 대응시키는 것이 가능해져, 소비 에너지 삭감량을 크게 하는 것에 유효했다.
또한, 시간 경과에 따른 변화는 짧은 시간 변화에 대하여 기기의 상태 변화가 적기 때문에, 전회까지 산출한 Mh에 있어서의 누계 운전 시간을 이번의 누계 운전 시간으로서 사용하는 것이라도 동등한 결과를 얻는 것이 가능했다.
또, 여기에 있어서의 실시의 형태 8의 설명은 상술한 실시의 형태 1에 대하여 행했지만, 같은 효과는 상술한 실시의 형태 2, 3, 4에 대하여 적용하더라도 얻어지는 것은 자명하다.
또한, 상기 Mh나 기기의 운전 상태가 현재 어떤 레벨로 설정되어 있는지, 그 상태를 환경 조건 입력 수단이나 기기 본체 및 그 밖의 신호를 통한 표시기에 표시하는 것으로, 현재의 기기 운전 상태의 파악이 가능해져, 사용자가 기기의 운전 불량과 혼동하지 않게 되고, 그 상황에 맞는 생활을 주의하게 되어, 전력 부하 예측 수요나 열 부하 예측 수요와 실제로 사용되는 전력, 열의 부하에 오차가 적어져, 결과적으로 정확한 예측 부하 수요에 대한 운전 계획이 되기 때문에 소비 에너지 삭감량을 보다 많게 하는 효과가 나타났다.
(다른 형태)
상기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 이하의 형태를 채용할 수 있다.
본 발명의 에너지 공급 시스템은, 소정의 운전 패턴에 근거하여 전력 및 열 중 적어도 어느 한쪽의 공급을 행하는 에너지 공급 장치에 있어서, 소정 기간에 둘 수 있는 최대 운전 시간을 설정하는 최대 운전 시간 설정기를 구비하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
이와 같이 구성된 에너지 공급 시스템에 의하면, 동작 보장 기간 전에 운전 시간 수명을 맞이하지 않고서 운전을 계속히는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 최대 운전 시간이, 일정치인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 최대 운전 시간은 미리 정해진 패턴에 따라 변화되는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 소정 기간은 일정치인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 소정 기간은 미리 정해진 패턴에 따라 변화되는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 에너지 공급 장치의 운전에 따라 환경 부하를 연산하는 환경 부하 연산기와, 상기 에너지 공급 장치의 운전을 계획하는 운전 계획기를 갖고, 상기 운전 계획기는, 상기 소정의 운전 패턴에 의한 상기 에너지 공급 시스템의 상기 소정 기간에 있어서의 운전 시간이 상기 최대 운전 시간보다 긴 경우에는, 상기 환경 부하가 최소치가 되도록 상기 소정의 운전 패턴 중 상기 최대 운전 시간만 운전하도록 운전을 계획하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 부하 연산기는, 상기 에너지 공급 장치의 단위 운전 시간당 에너지 삭감량을 연산하고, 상기 운전 계획기는, 상기 단위 운전 시간당 에너지 삭감량이 최대가 되도록 상기 소정의 운전 패턴 중 상기 최대 운전 시간만 운전하도록 운전을 계획하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 부하 연산기는 상기 소정 기간의 단위 시간당 에너지 삭감량을 연산하고, 상기 운전 계획기는, 상기 단위 시간당 에너지 삭감량이 최대가 되도록 상기 소정의 운전 패턴 중 상기 최대 운전 시간만 운전하도록 운전을 계획하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 부하 연산기는 미리 정해진 기간의 에너지 삭감량을 연산하고, 상기 운전 계획기는, 상기 미리 정해진 기간의 에너지 삭감량이 최대가 되도록 상기 소정의 운전 패턴 중 상기 최대 운전 시간만 운전하도록 운전을 계획하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 부하 연산기는, 상기 에너지 공급 장치의 에너지 소비량을 연산하고, 상기 운전 계획기는, 상기 에너지 공급 장치의 에너지 소비량이 최소가 되도록 상기 소정의 운전 패턴 중 상기 최대 운전 시간만 운전하도록 운전을 계획하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 환경 부하 연산기는, 상기 에너지 공급을 행하는 대상의 소비 에너지 삭감량을 연산하고, 상기 운전 계획기는, 상기 소비 에너지 삭감량이 최대가 되도록 소정의 운전 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 소정의 시각에 기동하여, 소정의 시각에 정지하는 소정의 운전 패턴에 근거하여 운전을 행하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 에너지 공급 장치는, 전력과 열을 공급하는 열전 병급 장치로서, 열전 병급 시스템에서 발생하는 열을 축적하는 축열기를 구비하고, 상기 축열기가 축적하는 열이 최대가 되도록 운전을 행하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 소정의 운전 패턴을 외부로부터 설정하는 운전 패턴 설정기를 갖는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 최대 운전 시간 설정기는, 미리 정해진 조건을 만족시킨 경우에는 최대 운전 시간을 설정하지 않는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 달력 정보, 계절 정보, 및 외기 온도 중 적어도 어느 하나의 외적 정보에 근거하여 설정되는 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 상기 에너지 공급 장치의 상태에 근거하여 설정되는 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 상기 에너지 공급 장치의 처음 운전으로부터 미리 정해진 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 상기 에너지 공급 장치의 전원 투입 등의 기동시로부터 미리 정해진 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 상기 에너지 공급 장치가 고장으로부터 복귀했을 때로부터 미리 정해진 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이란, 상기 에너지 공급 장치의 운전 효율이 소정치 이상의 기간인 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 최대 운전 시간 설정기는, 상기 최대 운전 시간을 환경 조건에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 소정 기간을 설정하는 기간 설정기를 구비하고, 상기 기간 설정기는, 상기 소정 기간을 환경 조건에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 환경 조건으로서, 계절 정보, 달력 정보 중 적어도 한쪽을 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 환경 조건으로서 외기 온도를 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 환경 조건으로서, 시수 온도를 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 에너지 공급 장치가 에너지 공급을 행하는 대상의 에너지 소비량을 기억하는 에너지 소비 기억기를 구비하고, 상기 환경 조건으로서, 상기 에너지 소비량을 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 외부로부터 환경 조건을 입력하는 환경 조건 입력기를 구비하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상기 최대 운전 시간 설정기는, 상기 최대 운전 시간을 상기 에너지 공급 장치의 상태에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 소정 기간을 설정하는 기간 설정기를 구비하고, 상기 기간 설정기는, 상기 소정 기간을 상기 에너지 공급 장치의 상태에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 에너지 공급 장치의 상태로서, 상기 에너지 공급 장치의 운전 효율을 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 에너지 공급 장치의 상태로서, 상기 에너지 공급 장치의 운전시의 소비 에너지를 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 상기 에너지 공급 장치의 상태로서, 상기 에너지 공급 장치의 누계 운전 시간을 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 에너지 공급 시스템은 상기 에너지 공급 장치의 상태로서, 전회의 소정 기간에 있어서의 에너지 공급 장치의 누계 운전 시간을 이용하는 것을 특징으로 하더라도 좋다.
본 발명의 에너지 공급 시스템에 있어서, 상술한 각 실시 형태나 각 변형예에 기재한 요소나 사항은, 임의이고 또한 적당히 조합할 수 있다. 각각의 조합에 따라, 소망하는 효과가 얻어지는 것은 말할 필요도 없다.
상기 설명으로부터, 당업자에 있어서는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시 형태가 분명하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 일탈하지 않고서, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.
(산업상이용가능성)
본 발명의 에너지 공급 시스템은, 운전 계획이 입안되는 에너지 공급 시스템에 있어서, 실제의 운전 상황에 따라 운전 계획을 최적화할 수 있는 에너지 공급 시스템으로서 유용하다.
1 : 연료 전지 코제네레이션 시스템
1a : 연료 전지 유닛
1b : 저탕 유닛
2 : 전력 계통
3 : 전력 소비 기기
4 : 전력계
5 : 열량계
6 : 제어 장치
6a : 기억기
6b : 수요 예측기
6c : 운전 계획기
6d : 최대 운전 시간 설정기
6e : 기간 설정기
7 : 리모컨

Claims (16)

  1. 전력 및 열 중 적어도 어느 한쪽의 공급을 행하는 에너지 공급 장치와,
    복수개의 제 2 소정 기간을 갖는 기간인 제 1 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치인 제 1 최대 운전 시간을 설정함과 아울러, 상기 설정된 제 1 최대 운전 시간에 근거하여, 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간이 상기 제 1 최대 운전 시간을 넘지 않도록, 상기 제 1 소정 기간에 속하는 상기 제 2 소정 기간의 각각에 대하여, 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 상한치의 목표치인 제 2 목표 최대 운전 시간을 연산에 의해 구하는 것으로 설정하고, 어떤 제 1 소정 기간에 포함되는 과거의 제 2 소정 기간에 있어서 상기 에너지 공급 장치가 실제로 운전된 시간에 근거하여, 그 제 1 소정 기간에 포함되는 장래의 제 2 소정 기간에 있어서의 제 2 목표 최대 운전 시간을 재설정하도록 구성된 제어 장치
    를 구비하는 에너지 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 소정 기간은 상기 에너지 공급 장치의 동작 보증 기간보다 짧은 기간이며,
    상기 제어 장치는, 상기 동작 보증 기간보다 전에 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간 수명에 달하지 않도록 상기 제 1 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있는
    에너지 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수를 미리 정해진 패턴에 따라 변화시키는 에너지 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수가 일정치인 에너지 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 소정 기간은, 1년 이하의 기간인 에너지 공급 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소정 기간은, 1개월 이하의 기간인 에너지 공급 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 단위 운전 시간당 에너지 비용 삭감량이 최대가 되도록, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있는 에너지 공급 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 에너지 공급 장치의 에너지 소비량이 최소가 되도록, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 설정하도록 구성되어 있는 에너지 공급 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 장치는, 전력과 열을 공급하는 열전 병급 장치로서, 열전 병급 시스템에서 발생하는 열을 축적하는 축열기를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 축열기가 축적하는 열이 최대가 되도록 운전을 행하도록 구성되어 있는
    에너지 공급 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 장치의 기동 시각 및 정지 시각을 입력하기 위한 조작기를 갖는 에너지 공급 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 최대 운전 시간 및/또는 상기 제 2 목표 최대 운전 시간을 환경 조건에 따라 변화시키는 에너지 공급 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 1개의 상기 제 1 소정 기간에 포함되는 상기 제 2 소정 기간의 개수를 환경 조건에 따라 변화시키는 에너지 공급 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 환경 조건은, 계절 정보와, 달력 정보와, 외기 온도와, 시수 온도로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 에너지 공급 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 에너지 공급 장치의 누적 운전 시간에 근거하여 상기 제 1 최대 운전 시간을 갱신하도록 구성되어 있는 에너지 공급 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간이 상기 제 1 최대 운전 시간에 달하지 않는 경우에, 상기 제 1 최대 운전 시간과 상기 제 1 소정 기간 내의 상기 에너지 공급 장치의 운전 시간의 차이를 연산하여 이것을 누적하여 누적 잉여 운전 시간으로서 기억하도록 구성되어 있는 에너지 공급 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 누적 잉여 운전 시간이, 미리 설정된 제 3 소정 기간이 된 경우에, 상기 제 1 최대 운전 시간을 재설정하도록 구성되어 있는 에너지 공급 시스템.
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