WO2007105677A1 - コジェネレーションシステム - Google Patents

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WO2007105677A1
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electric
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power
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Takeshi Ibuka
Manabu Hiwatari
Shungo Totsuka
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Eneos Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a cogeneration system.
  • a cogeneration system includes an electric heat generator that generates both electric power and heat.
  • the electric power generated by the electric heat generator is supplied to electrical equipment, and the heat generated by power generation is supplied to thermal equipment such as hot water supply and heating. According to the cogeneration system, it is possible to effectively use the heat generated by power generation, so that the energy cost at the installation site can be reduced.
  • Patent Document 1 describes a cogeneration system that operates by predicting economical driving patterns.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-283028
  • Patent Document 1 it should be specifically examined how to predict an economical driving pattern.
  • An object of the present invention is to provide a cogeneration system capable of improving the prediction accuracy of the amount of power and the amount of heat.
  • a cogeneration system is based on an electric heat generating device that generates electric power and heat, and an electric energy used and an electric energy used for a predetermined time period accumulated in advance. Then, based on the prediction value calculated by the electric heat prediction means and the electric heat prediction means for calculating the prediction value of the electric energy and heat quantity in the predetermined time zone on the prediction target day, the electric power and heat generated from the electric heat generator are calculated.
  • the electric heat prediction means calculates the electric energy and the heat amount in a predetermined time zone on the prediction target day based on the electric energy used and the heat consumption from one day to seven days before the prediction target date. Predict. In the forecasting, the weighting factors for power consumption and heat consumption 1 day before and 7 days before the target date are made heavier than the weighting factors for power consumption and heat consumption on other days other than 1 day and 7 days ago.
  • the natural environment such as temperature and weather is considered to be close to the natural environment of the forecasted day
  • the weighting factor given to the amount of electricity and heat the day before is increased, the day of the week is the same and the lifestyle is the day of the forecasted day
  • the electric heat prediction means predicts the electric energy and the heat amount for a predetermined time zone. By predicting the amount of power and heat for a predetermined time period, various conditions (for example, environmental conditions, living conditions, etc.) derived from the predetermined time period can be reflected in the predicted value.
  • the weighting coefficient is a coefficient that represents the ratio of each target data to the predicted value. That is, the coefficient indicates the degree of influence of each target data on the predicted value.
  • the electric heat prediction means multiplies each of the used electric energy and used heat amount for each day from 1 day before to 7 days before the prediction target date by a weighting coefficient corresponding to each used electric energy and used heat amount.
  • the predicted value is preferably calculated by adding the multiplied values. In this case, it is possible to easily predict the amount of power and heat for a predetermined time period.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cogeneration system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of an operation control unit of the cogeneration system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of an electric heat prediction unit of the cogeneration system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation of an operation control unit controlling electric power and heat generated in an electric heat generator.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of recording the amount of power used by the electrical equipment in the recording system.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation for recording the amount of heat used in a thermal device in a recording system.
  • water in the following description may include all water (hot water) that is in a liquid state such as hot water!
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cogeneration system 1 according to the embodiment.
  • the cogeneration system 1 includes a cogeneration unit 10, a hot water storage unit 20, a hot water heater 30, and a recording system 40.
  • Cogeneration system 1 is connected to commercial power system 50 and water supply system 60.
  • the cogeneration system 1 supplies the electric power generated by the cogeneration unit 10 to the electric device EI and stores the water heated by the heat generated by the power generation in the hot water storage unit 20 to the heat device HI. Supply.
  • the cogeneration unit 10 includes an electric heat generation device 11, a heat exchanger 12, and an operation control unit 13.
  • the electric heat generator 11 is a device that generates both electric power and heat, For example, a fuel cell or a combination of an internal combustion engine (for example, a gas engine) and a power generator driven by the internal combustion engine, or a combination of an external combustion engine and a power generator.
  • the electric heat generating device 11 outputs the generated electric power to the electric equipment EI through the power line 14, and outputs heat generated by the power generation to heat exchange.
  • the power line 14 is connected to a power line 51 that transmits power supplied from the commercial power system 50, and the power from the commercial power system 50 that is generated only by the power generated by the electric heat generator 11 is also an electrical device EI. To supply.
  • An ammeter 41 is installed on the power line 14 connected to the power line 51. Ammeter 41
  • the electric power supplied to the electric equipment EI from the electric heat generator 11 and the commercial power system 50 is measured as a current value.
  • the heat exchange recovers the heat generated in the electric heat generator 11 and circulates the water between the heat exchange ⁇ 12 and the hot water storage 20 to the water in the heat recovery pipes 2A and 2B. Transfers heat. More specifically, the heat exchanger 12 transfers heat to the water in the heat recovery pipe 2B that has flowed out of the hot water storage unit 20, and is transferred to the heat recovery pipe 2A that flows into the hot water storage unit 20. Pour water.
  • the operation control unit 13 is a means for controlling the operation of the electric heat generator 11, and is a means for controlling the operation of the electric heat generator 11 based on the electric energy and the predicted amount of heat described later. is there.
  • the hot water storage unit 20 includes a hot water storage tank 21 and a three-way valve 25, which supply hot water via a first hot water supply pipe 22, a pipe 23, a water supply pipe 24, and a second hot water supply pipe 26. Connected to vessel 30.
  • the hot water storage tank 21 is a tank for storing water that has been heat-transferred in the heat exchange 12.
  • the hot water tank 21 is connected to the heat recovery pipe 2A in the upper part, and is configured such that water transferred by heat exchange 12 can flow in through the heat recovery pipe 2 ⁇ .
  • the hot water storage tank 21 is connected to the heat recovery pipe 2 ⁇ at the lower part, so that the water stored in the lower part of the hot water storage tank 21 flows out and can flow into the heat exchanger 12.
  • the hot water storage tank 21 is further connected to the first hot water discharge pipe 22 at the upper part, so that the water stored in the upper part of the hot water storage tank 21 can be discharged.
  • the hot water tank 21 is connected to the pipe 23 at the lower part, and is configured to be able to supply tap water from the lower part of the hot water tank 21.
  • the tap water flows from the tap water pipe 24 into the pipe 23.
  • the three-way valve 25 is configured such that water that has flowed in from both the first hot water piping 22 and the tap water piping 24 can flow into the second hot water piping 26.
  • the water supply pipe 24 is connected to a water pipe 61 that supplies water from a commercial water supply system 60 to the hot water storage unit 20.
  • a thermometer 43 is installed on the water pipe 61 and measures the temperature of the water supplied to the hot water storage unit 20.
  • the second hot water piping 26 flows out water, which is a mixture of water carried by the first hot water piping 22 and water carried by the tap water piping 24, or one of the water into the water heater 30. .
  • a flow meter 42 is connected to the second hot water supply pipe 26, and the flow rate of water flowing into the hot water heater 30 is measured.
  • the water heater 30 supplies the water flowing in through the second hot water supply pipe 26 to the thermal equipment HI through the hot water supply pipe 3.
  • the water heater 30 heats the water flowing in through the second hot water outlet pipe 26 as necessary.
  • a thermometer 44 is installed on the piping 3 for hot water. The thermometer 44 measures the temperature of the water supplied from the water heater 30 to the heating device HI.
  • the recording system 40 records the measurement value of the ammeter 41, the measurement value of the flow meter 42, the measurement value of the thermometer 43, and the measurement value of the thermometer 44 together with the measurement date and the measurement time zone.
  • the measured value of the ammeter 41, the measured value of the flow meter 42, the measured value of the thermometer 43, and the measured value of the thermometer 44 are recorded in the required format when recording.
  • the recording system 40 calculates the amount of power in each time zone based on the measured value of the ammeter 41, for example, and records it on the built-in node disk together with the measurement date and measurement time. In addition, the recording system 40 calculates the amount of heat in each time zone based on the measured value of the flow meter 42, the measured value of the thermometer 43, and the measured value of the thermometer 44, for example, along with the measurement date and time. Record on the built-in memory disk.
  • FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the operation control unit 13.
  • the operation control unit 13 includes an electric heat prediction unit (electric heat prediction unit) 101 and an electric heat generation control unit (electric heat control unit) 102.
  • the electric heat prediction unit 101 calculates a predicted value of the electric energy and the amount of heat required in a predetermined time zone (that is, the prediction target time zone) of the prediction target date.
  • the electric heat generation control unit 102 is based on the electric energy and the predicted amount of heat calculated by the electric heat prediction unit 101. In 1, the power and heat generated are controlled.
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration of the electric heat prediction unit 101.
  • the electric heat prediction unit 101 includes a data acquisition unit 101A, a power amount prediction unit 101B, and a heat amount prediction unit 101C.
  • the data acquisition unit 101A acquires from the recording system 40 the amount of power used and the amount of heat used in a predetermined time period from one day before to seven days before the prediction target date.
  • the amount of power used and the amount of heat used represent the amount of power used and the amount of heat used in a predetermined time period, respectively.
  • the prediction target date is March 8, 2006
  • the prediction target time zone is a time zone from 18:00 to 19:00.
  • data on the amount of power used and the amount of heat used are stored in association with date information and time zone information, respectively.
  • the data acquisition unit 101A acquires from the recording system 40 data on the amount of power used and the amount of heat used in the time period from 18:00 to 19:00 on March 1.
  • the power amount prediction unit 101B calculates the power amount in the prediction target time zone based on the power consumption in the prediction target time zone from one day before to seven days before the prediction target date acquired by the data acquisition unit 101A. Calculate the predicted value.
  • the power consumption prediction unit 101B calculates the weighting coefficient for the power consumption in the prediction target time zone one day before the prediction target date and the power consumption in the prediction target time zone seven days before the prediction target time of the other day. It is heavier than the weighting factor for the power consumption in the band.
  • the power amount prediction unit 10 1B multiplies the power consumption amount for each day from 1 day before to 7 days before the prediction target date by a weighting coefficient corresponding to each power consumption amount.
  • the predicted value of electric energy is calculated by adding the multiplied values.
  • the weighting coefficient is a coefficient that represents the ratio of each target data (in this case, the data on the amount of power used from one day before to seven days ago) to the predicted value. That is, it is a coefficient indicating the degree of influence of each target data on the predicted value.
  • the prediction target date is March 8, 2006 and the prediction target time zone is one hour from 18:00 to 19:00 will be specifically described.
  • the energy consumption W from 18:00 to 19:00 on March 7, 2006 (one day ago) and 18:00 on March 1, 2006 (7 days ago) Weighting factor for both power consumption W at 19:00
  • multiply the weighted coefficient corresponding to the power consumption W to W from 18:00 to 19:00 on March 1, 2006 power until March 7, 2006 and add each multiplied value And calculate the predicted electric energy W.
  • W W X 4/13 + W X 1/13 + W X 1/13 + W X 1/13 +
  • Equation (1) shows a case where the weighting coefficient for each of the data one day before and seven days before the prediction target date is four times the weighting coefficient for the other days.
  • the heat quantity prediction unit 101C calculates the predicted value of the heat quantity in the prediction target time zone based on the heat usage in the prediction target time zone from 1 day before to 7 days before the prediction target date acquired by the data acquisition unit 101A. To do. In the prediction, the heat amount prediction unit 101C uses the weighting coefficient for the heat consumption in the prediction target time zone one day before the prediction target date and the heat consumption in the prediction target time zone seven days ago in the prediction target time zone on the other day. Make it heavier than the weighting factor for the amount of heat. Specifically, the heat amount prediction unit 101C, for example, multiplies the use heat amount for each day from 1 day before to 7 days before the prediction target date by a weighting coefficient corresponding to each use heat amount, Calculate the predicted value of heat by adding the values.
  • the prediction target date is March 8, 2006 and the prediction target time zone is one hour from 18:00 to 19:00 will be specifically described.
  • the heat of use from 18:00 to 19:00 on March 7, 2006 (one day ago) and 18:00 to 19:00 on March 1, 2006 (7 days ago) Weighting factors for both heat of use After that, multiplying the weighting coefficient corresponding to the use heat SJ to J from 18:00 to 19:00 until March 7, 2006, and adding the multiplied values, Calculate the predicted value W.
  • Equation (2) shows the case where the weighting coefficient for each of the data one day before and seven days before the prediction target date is four times the weighting coefficient for the other days.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation in which the operation control unit 13 controls the electric power and heat generated in the electric heat generator 11.
  • the timer built in the operation control unit 13 starts 10 minutes before the start of the prediction target time zone (for example, the time zone from 18:00 to 19:00) that is the predicted value calculation start time. Judgment is made on whether or not the force has reached (for example, 17:50) (Step Sl). If the operation control unit 13 determines that the predicted value calculation start time has been reached, the data acquisition unit 101A force included in the electric heat prediction unit 101 of the operation control unit 13 is predicted from 1 day to 7 days before the prediction target date. The amount of power used and the amount of heat used in the time zone are obtained from the recording system 40 (step S2).
  • the power amount prediction unit 101B and the heat amount prediction unit 101C included in the electric heat prediction unit 101 calculate predicted values of the power amount and the heat amount in the prediction target time zone (step S3).
  • the electric energy prediction unit 101B calculates the electric energy used in the prediction target time zone one day before the prediction target date and seven days.
  • the weighting factor for both power consumption in the previous forecast target time zone is made heavier than the weighting factor for the power usage amount in the forecast target time zone on other days, and then used in the forecast target time zone from one day before to seven days ago. Multiply the weighting factor corresponding to the amount of power, and add the multiplied values to calculate the predicted value of the amount of power.
  • the calorie prediction unit 101C calculates the weighting coefficient for both the heat consumption in the prediction target time zone one day before the prediction target date and the heat consumption in the prediction target time zone seven days ago in the prediction target time zone of the other day. After multiplying the weighting coefficient for the power consumption by using the weighting coefficient corresponding to the amount of heat used in the forecast time zone up to 7 days before the power of 1 day, the heat value is calculated by adding the multiplied values. Calculate the predicted value.
  • the electric heat generation control unit 102 of the operation control unit 13 controls the electric power and heat generated by the electric heat generation device 11 based on the electric power amount and the predicted heat amount calculated by the electric heat prediction unit 101 (steps). S4).
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation of recording the amount of power consumed by the electrical equipment EI in the recording system 40.
  • the ammeter 41 measures the current supplied from the electric heat generator 11 and the commercial power system 50 to the electric device EI (step Sl l).
  • the CPU built in the recording system 40 multiplies the measured current value by a voltage value (for example, 100V) to calculate electric power (step S12).
  • the CPU of the recording system 40 repeats the measurement of the current value and the calculation of power until it obtains power for a predetermined time (for example, 1 hour) corresponding to the measurement time zone (step S13).
  • the CPU of the recording system 40 calculates the amount of power in the measurement time period by integrating the power for a predetermined time (step S14).
  • the CPU of the recording system 40 records the amount of power obtained in step S14, for example, on a built-in node disk or the like in association with date information and measurement time zone information (step S15).
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation of recording the amount of heat used by the thermal apparatus HI in the recording system 40.
  • the flow meter 42 measures the flow rate F supplied from the hot water storage unit 20 to the water heater 30, the thermometer 43 measures the temperature T of clean water, and the thermometer 44 measures the water discharged from the water heater 30. Measure temperature T (step S21).
  • the CPU of the recording system 40 measures the flow rate F supplied from the hot water storage unit 20 to the water heater 30, the thermometer 43 measures the temperature T of clean water, and the thermometer 44 measures the water discharged from the water heater 30. Measure temperature T (step S21).
  • the CPU of the recording system 40 is a flowchart showing an operation of recording the amount of heat used by the thermal apparatus HI in the recording system 40.
  • the flow meter 42 measures the flow rate F supplied from the hot water storage unit 20 to the water heater 30, the thermometer 43 measures the temperature T of clean water, and the thermometer 44 measures the water discharged from the water heater 30. Measure temperature T (step S21).
  • the CPU of the recording system 40 measures the flow rate F and temperature T and T and calculates the instantaneous heat quantity ⁇ ⁇ until it obtains the instantaneous heat quantity H for a predetermined time (for example, 1 hour) corresponding to the measurement time zone.
  • step S23 The CPU of the recording system 40 calculates the amount of heat in the measurement time zone by multiplying the instantaneous amount of heat H for a predetermined time (step S24).
  • the CPU of the recording system 40 records the amount of heat obtained in step S24 in association with date information and measurement time zone information, for example, on an internal hard disk or the like (step S25).
  • the electric heat prediction unit 101 calculates a predicted value of the electric energy and the heat amount in the prediction target time zone based on the electric energy used and the heat usage from one day before to seven days before the prediction target date. To do.
  • the weighting factors for both power consumption and heat consumption one day before and seven days before the forecast date are made heavier than the weighting factors for power consumption and heat consumption for the forecast time zone of other days.
  • the day before the forecast date is the closest in time to the forecast date in the past seven days. Therefore, it is possible to reflect the natural environment such as temperature and weather in the predicted value by increasing the weighting coefficient for the data one day ago.
  • the day 7 days before the forecast date is the same day of the week as the forecast date.
  • the electric heat prediction unit 101 calculates a predicted value of the required electric energy and heat amount for the prediction target time zone.
  • Various conditions derived from each time zone for example, natural environment such as sunshine conditions and temperature conditions, lifestyle habits such as bathing hours, etc.
  • calculating the predicted value of electric energy and heat amount for each prediction target time zone Can be reflected in the predicted value.
  • the electric heat prediction unit 101 uses the power consumption and heat consumption for the prediction target time period from 1 day to 7 days before the prediction target date to weight the power consumption and heat consumption for the 1 day and 7 days ago. It is only necessary to calculate the predicted value of electric energy and heat amount with a heavy weight, as shown in the above embodiment, each of the electric energy used and the amount of heat used in each day from 1 day to 7 days before the prediction target day. On the other hand, it is not necessary to multiply the weighting coefficient corresponding to each power consumption and heat consumption and add the multiplied values.
  • the weighting coefficients for the power consumption and heat consumption one day before the prediction target date, and the power consumption and heat consumption seven days before the prediction target date may be different. For example, if the forecast target date is Monday, the day before is Sunday, and if the forecast date is Saturday, the day before is Friday. In this way, when the forecast target day is a weekday or holiday, but the day one day ago is a holiday or weekday, the weighting coefficient for the power consumption (or heat consumption) one day ago is 7 days before For power consumption (or heat consumption) The weighting coefficient may be increased.

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Abstract

　コジェネレーションシステム（１）は、電力及び熱を発生する電熱発生装置（１１）と、予め蓄積された所定の時間帯の使用電力量及び使用熱量に基づいて、予測対象日の所定の時間帯における電力量及び熱量の予測値を算出する電熱予測手段（１０１）と、電熱予測手段により算出された予測値に基づいて、電熱発生装置から発生させる電力及び熱を制御する電熱制御手段（１０２）と、を備える。電熱予測手段（１０１）は、予測対象日の１日前から７日前までの使用電力量及び使用熱量のうち、１日前及び７日前の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数を、他の日の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数よりも重くして、予測値を算出する。

Description

明 細 書
コジェネレーションシステム 技術分野
[0001] 本発明は、コジェネレーションシステムに関するものである。
背景技術
[0002] コジェネレーションシステムは、電力及び熱の双方を発生する電熱発生装置を備え る。電熱発生装置にて発生する電力は電気機器に供給され、発電に伴って発生する 熱は給湯、暖房等の熱機器に供給される。コジェネレーションシステムによれば発電 に伴って発生する熱の有効利用が可能となるため、導入場所でのエネルギコストの 低減を図ることができる。
[0003] 近年、コジェネレーションシステムのエネルギ利用効率を向上させるために、事前に 電力量及び熱量を予測し、予測された電力量及び熱量に基づいて電熱発生装置を 運転することが検討されている。例えば、特許文献 1には、経済的な運転パターンを 予測して運転するコジェネレーションシステムが記載されている。
特許文献 1：特開 2005 - 283028号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかし、特許文献 1では、経済的な運転パターンをどのように予測するかにっ 、て、 具体的に検討されて ヽな ヽ。
[0005] 本発明は、電力量及び熱量の予測精度を向上することができるコジェネレーション システムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] このような目的を達成するために、本発明によるコジェネレーションシステムは、電 力及び熱を発生する電熱発生装置と、予め蓄積された所定の時間帯の使用電力量 及び使用熱量に基づいて、予測対象日の所定の時間帯における電力量及び熱量 の予測値を算出する電熱予測手段と、電熱予測手段により算出された予測値に基づ いて、電熱発生装置から発生させる電力及び熱を制御する電熱制御手段と、を備え 、電熱予測手段は、予測対象日の 1日前から 7日前までの使用電力量及び使用熱量 のうち、 1日前及び 7日前の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数を、他 の日の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数よりも重くして、予測値を算 出することを特徴とする。
[0007] 上記コジェネレーションシステムでは、電熱予測手段が、予測対象日の 1日前から 7 日前までの使用電力量及び使用熱量に基づき、予測対象日の所定の時間帯におけ る電力量及び熱量を予測する。予測に際し、予測対象日の 1日前及び 7日前の使用 電力量及び使用熱量に対する重み付け係数を、 1日前及び 7日前以外の他の日の 使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数より重くする。気温や天候等の自 然環境が予測対象日の自然環境に近 、と考えられる 1日前の電力量及び熱量に付 与する重み付け係数を重くし、曜日が同じで生活習慣が予測対象日の生活習慣に 近いと考えられる 7日前の電力量及び熱量に付与する重み付け係数を重くすること によって、予測対象日のデータの予測精度を向上させることが可能となる。また、電 熱予測手段は、所定の時間帯に対する電力量及び熱量を予測する。所定の時間帯 に対して電力量及び熱量を予測することで、当該所定の時間帯に由来する種々の 条件 (例えば環境条件、生活条件など)を予測値に反映することが可能となる。なお、 重み付け係数とは、各対象データが予測値に対して占める割合を表す係数を 、う。 すなわち、予測値に対して各対象データが与える影響の度合 、を示す係数である。
[0008] 電熱予測手段は、予測対象日の 1日前から 7日前までの各日における使用電力量 及び使用熱量のそれぞれに対して、それぞれの使用電力量及び使用熱量に対応す る重み付け係数を乗算し、当該乗算された各値を加算することにより、予測値を算出 することが好ましい。この場合、所定の時間帯に対する電力量及び熱量を容易に予 柳』することができる。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、電力量及び熱量の予測精度を向上することができるコジエネレー シヨンシステムを提供することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]実施形態に係るコジェネレーションシステムの構成を示す図である。 [図 2]実施形態に係るコジェネレーションシステムの運転制御部の機能ブロック図であ る。
[図 3]実施形態に係るコジェネレーションシステムの電熱予測部の機能ブロック図であ る。
[図 4]電熱発生装置において発生する電力及び熱を運転制御部が制御する動作を 示すフロー図である。
[図 5]電気機器で使用された電力量を記録システムに記録する動作を示すフロー図 である。
[図 6]熱機器で使用された熱量を記録システムに記録する動作を示すフロー図である
符号の説明
1 コジェネレーションシステム
2A、2B 熱回収用配管
3 出湯用配管
10 コジェネレーションユニット
11
12 熱交換器
13 運転制御部
14、 51 電力線
20 貯湯ユニット
21 貯湯槽
22 第 1出湯用配管
23 配管
24 上水用配管
25 三方弁
26 第 2出湯用配管
30
40 記録システム 42 流量計
43、 44 温度計
50 商用電力系統
60 給水系統
61 水道管
EI 電気機器
HI 熱機器
101 電熱予測部
102 電熱発生制御部
101 A データ取得部
101B 電力量予測部
101C 熱量予測部
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる こととし、重複する説明は省略する。また、以下の説明における「水」とは、上水のよう に冷た!/、水だけではなぐ温度の高!、温水など液体の状態である水 (湯)をすベて含 み得る。
[0013] 図 1は実施形態に係るコジェネレーションシステム 1の構成を示す図である。図 1に 示すようにコジェネレーションシステム 1は、コジェネレーションユニット 10と、貯湯ュ- ット 20と、給湯器 30と、記録システム 40とを備える。コジェネレーションシステム 1は、 商用電力系統 50及び給水系統 60に接続している。
[0014] コジェネレーションシステム 1は、コジェネレーションユニット 10で発電した電力を電 気機器 EI〖こ供給するとともに、発電に伴って発生した熱で加熱した水を貯湯ユニット 20に貯めて熱機器 HIに供給する。
[0015] コジェネレーションユニット 10は、電熱発生装置 11と、熱交換器 12と、運転制御部 13とを有する。電熱発生装置 11は、電力及び熱の双方を発生する装置であって、 例えば燃料電池、又は内燃機関 (例えばガスエンジン)とこの内燃機関により駆動さ れる発電装置との組合せ、又は外燃機関と発電装置との組合せなどである。電熱発 生装置 11は、発生させた電力を電力線 14を介して電気機器 EIに出力し、発電に伴 つて発生する熱を熱交 に出力する。
[0016] 電力線 14は商用電力系統 50から供給される電力を送電する電力線 51と接続して おり、電熱発生装置 11において発生された電力だけでなぐ商用電力系統 50からの 電力も共に電気機器 EIに供給する。
[0017] 電力線 51と接続された電力線 14上には電流計 41が設置されている。電流計 41は
、電熱発生装置 11及び商用電力系統 50から電気機器 EIに供給される電力を電流 値として計測する。
[0018] 熱交 は、電熱発生装置 11で発生する熱を回収し、熱交^^ 12と貯湯ュ- ット 20との間で水を循環させる熱回収用配管 2A、 2B内の水に熱を伝達する。より具 体的には、熱交翻12は、貯湯ユニット 20から流出された熱回収用配管 2B内の水 に熱を伝達し、貯湯ユニット 20に流入する熱回収用配管 2A内に熱伝達された水を 流す。運転制御部 13は、電熱発生装置 11の運転を制御するための手段であり、後 述する電力量及び熱量の予測値に基づ 、て電熱発生装置 11の運転を制御するた めの手段である。
[0019] 貯湯ユニット 20は、貯湯槽 21と三方弁 25とを有し、これらは第 1出湯用配管 22、配 管 23、上水用配管 24、及び第 2出湯用配管 26を介して給湯器 30に接続している。 貯湯槽 21は、熱交翻12において熱伝達された水を貯えるタンクである。貯湯槽 2 1は、上部において熱回収用配管 2Aと接続しており、熱交 12で熱伝達された 水を熱回収用配管 2Αを介して流入可能な構成となっている。貯湯槽 21は、下部に おいて熱回収用配管 2Βと接続しており、貯湯槽 21の下部に貯えられた水を流出し、 熱交翻12に流入可能な構成となっている。
[0020] 貯湯槽 21は、上部においてさらに第 1出湯用配管 22と接続しており、貯湯槽 21の 上部に貯えられた水を出湯可能な構成となっている。貯湯槽 21は、下部において配 管 23と接続しており、貯湯槽 21の下部から上水を給水可能な構成となっている。配 管 23には、上水用配管 24から上水が流入する。 [0021] 三方弁 25は、第 1出湯用配管 22及び上水用配管 24の双方力も流入した水を第 2 出湯用配管 26に流出することが可能な構成になっている。上水用配管 24は、商用 の給水系統 60から上水を貯湯ユニット 20に供給する水道管 61と接続している。水道 管 61上には温度計 43が設置されており、貯湯ユニット 20に供給される上水の温度 を計測する。
[0022] 第 2出湯用配管 26は、第 1出湯用配管 22によって運ばれた水及び上水用配管 24 によって運ばれた水の双方を混合した水又は一方の水を給湯器 30へ流出する。第 2 出湯用配管 26には流量計 42が接続されており、給湯器 30に流入する水の流量を 計測する。
[0023] 給湯器 30は、第 2出湯用配管 26によって流入された水を、出湯用配管 3を介して 熱機器 HIに供給する。給湯器 30は、必要に応じて第 2出湯用配管 26によって流入 された水を加熱する。出湯用配管 3上には温度計 44が設置されている。温度計 44は 、給湯器 30から熱機器 HI〖こ供給される水の温度を計測する。
[0024] 記録システム 40は、電流計 41の測定値、流量計 42の測定値、温度計 43の測定値 、及び温度計 44の測定値を、測定日及び測定時間帯とともに記録する。電流計 41 の測定値、流量計 42の測定値、温度計 43の測定値、及び温度計 44の測定値は、 必要に応じて記録時に必要な形式に変更して記録される。
[0025] すなわち、記録システム 40は、例えば電流計 41の測定値に基づ 、て各時間帯の 電力量を算出し、測定日及び測定時間とともに内蔵されたノヽードディスクに記録する 。また、記録システム 40は、例えば流量計 42の測定値、温度計 43の測定値、及び 温度計 44の測定値に基づいて各時間帯の熱量を算出し、測定日及び測定時間とと もに内蔵されたノ、ードディスクに記録する。
[0026] 次に、図 2を参照して運転制御部 13の機能について説明する。図 2は、運転制御 部 13の機能構成を示す図である。図 2に示すように、運転制御部 13は、電熱予測部 (電熱予測手段） 101と、電熱発生制御部 (電熱制御手段） 102とを有する。
[0027] 電熱予測部 101は、予測対象日の所定の時間帯 (すわなち、予測対象時間帯）に おいて必要とされる電力量及び熱量の予測値を算出する。電熱発生制御部 102は、 電熱予測部 101が算出した電力量及び熱量の予測値に基づいて、電熱発生装置 1 1にお 、て発生させる電力及び熱を制御する。
[0028] 電熱予測部 101の機能について、図 3を用いてより具体的に説明する。図 3は、電 熱予測部 101の機能構成を示す図である。図 3に示すように、電熱予測部 101は、 データ取得部 101Aと電力量予測部 101Bと熱量予測部 101Cとを含む。
[0029] データ取得部 101Aは、予測対象日の 1日前から 7日前までの所定の時間帯にお ける使用電力量及び使用熱量を記録システム 40から取得する。使用電力量及び使 用熱量は、所定の時間帯において使用された電力量及び熱量をそれぞれ表す。
[0030] ここで、予測対象日が 2006年 3月 8日で、予測対象時間帯が 18時から 19時までの 時間帯である場合を考える。記録システム 40には、使用電力量及び使用熱量のデ ータがそれぞれ日付情報及び時間帯情報に対応付けられて蓄積されて 、る。この場 合、データ取得部 101Aは、 3月 1日の 18時から 19時までの時間帯における使用電 力量及び使用熱量のデータを記録システム 40から取得する。
[0031] 電力量予測部 101Bは、データ取得部 101 Aによって取得された予測対象日の 1 日前から 7日前までの予測対象時間帯における使用電力量に基づき、予測対象時 間帯における電力量の予測値を算出する。予測に際して電力量予測部 101Bは、予 測対象日の 1日前の予測対象時間帯における使用電力量及び 7日前の予測対象時 間帯における使用電力量に対する重み付け係数を、他の日の予測対象時間帯にお ける使用電力量に対する重み付け係数より重くする。具体的には、電力量予測部 10 1Bは例えば、予測対象日の 1日前から 7日前までの各日における使用電力量に対し て、それぞれの使用電力量に対応する重み付け係数を乗算し、当該乗算された各値 を加算することにより電力量の予測値を算出する。重み付け係数とは、各対象データ (ここでは 1日前から 7日前までの使用電力量のデータ）が予測値に対して占める割 合を表す係数をいう。すなわち、予測値に対して各対象データが与える影響の度合 いを示す係数である。
[0032] 例えば、予測対象日が 2006年 3月 8日で、予測対象時間帯が 18時から 19時まで の 1時間である場合について具体的に説明する。この場合、以下の式（1)に示すよう に、 2006年 3月 7日（1日前）の 18時〜 19時における使用電力量 W及び 2006年 3 月 1日（7日前）の 18時〜 19時における使用電力量 Wの双方に対する重み付け係 数を重くした上で、 2006年 3月 1日力 2006年 3月 7日までの 18時〜 19時における 使用電力量 W〜Wに対応する重み付け係数を乗算し、乗算された各値を加算して 電力量の予測値 Wを算出する。
W=W X 4/13 +W X 1/13+W X 1/13+W X 1/13 +
1 2 3 4
W X 1/13+W X 1/13+W X 4/13 …ひ）
5 6 7
W: 2006年 3月 8日の 18時〜 19時における電力量の予測値
W : 2006年 3月 7日（1日前）の 18時〜 19時における使用電力量
W : 2006年 3月 6日（2日前）の 18時〜 19時における使用電力量
2
W : 2006年 3月 5日（3日前）の 18時〜 19時における使用電力量
3
W : 2006年 3月 4日（4日前）の 18時〜 19時における使用電力量
4
W : 2006年 3月 3日（5日前）の 18時〜 19時における使用電力量
5
W : 2006年 3月 2日（6日前）の 18時〜 19時における使用電力量
6
W： 2006年 3月 1日（7日前）の 18時〜 19時における使用電力量
[0033] 式（1)の例は、予測対象日の 1日前及び 7日前のデータそれぞれに対する重み付 け係数を他の日に対する重み付け係数の 4倍にした場合を示す。
[0034] 熱量予測部 101Cは、データ取得部 101Aによって取得された予測対象日の 1日 前から 7日前までの予測対象時間帯における使用熱量に基づき、予測対象時間帯 における熱量の予測値を算出する。予測に際して熱量予測部 101Cは、予測対象日 の 1日前の予測対象時間帯における使用熱量及び 7日前の予測対象時間帯におけ る使用熱量に対する重み付け係数を、他の日の予測対象時間帯における使用熱量 に対する重み付け係数より重くする。具体的には、熱量予測部 101Cは例えば、予測 対象日の 1日前から 7日前までの各日における使用熱量に対して、それぞれの使用 熱量に対応する重み付け係数を乗算し、当該乗算された各値を加算することにより 熱量の予測値を算出する。
[0035] 例えば、予測対象日が 2006年 3月 8日で、予測対象時間帯が 18時から 19時まで の 1時間である場合について具体的に説明する。この場合、以下の式（2)に示すよう に、 2006年 3月 7日（1日前）の 18時〜 19時における使用熱 及び 2006年 3月 1 日（7日前）の 18時〜 19時における使用熱 の双方に対する重み付け係数を重く した上で、 2006年 3月 1日力 2006年 3月 7日までの 18時〜 19時における使用熱 SJ〜Jに対応する重み付け係数を乗算し、乗算された各値を加算して熱量の予測 値 Wを算出する。
J=J X 4/13+J X 1/13+J X 1/13+J X 1/13 +
1 2 3 4
J X 1/13+J X 1/13+J X 4/13 · ' · (2)
5 6 7
J : 2006年 3月 8日の 18時〜 19時における熱量の予測値
J : 2006年 3月 7日（1日前）の 18時〜 19時における使用熱量
J : 2006年 3月 6日（2日前）の 18時〜 19時における使用熱量
2
J : 2006年 3月 5日（3日前）の 18時〜 19時における使用熱量
3
J : 2006年 3月 4日（4日前）の 18時〜 19時における使用熱量
4
J : 2006年 3月 3日（5日前）の 18時〜 19時における使用熱量
5
J : 2006年 3月 2日（6日前）の 18時〜 19時における使用熱量
6
T : 2006年 3月 1日（7日前）の 18時〜 19時における使用熱量
[0036] 式（2)の例は、予測対象日の 1日前及び 7日前のデータそれぞれに対する重み付 け係数を他の日に対する重み付け係数の 4倍にした場合を示す。
[0037] 次に、本実施形態に係るコジェネレーションシステム 1の動作について、図 4〜図 6 を参照しながら説明する。
[0038] 図 4は、電熱発生装置 11において発生する電力及び熱を運転制御部 13が制御す る動作を示すフロー図である。図 4に示すように、まず、運転制御部 13に内蔵された タイマーが、予測値算出開始時間である予測対象時間帯 (例えば、 18時から 19時ま での時間帯）の開始 10分前 (例えば、 17時 50分）に達した力否かを判断する (ステツ プ Sl)。運転制御部 13が予測値算出開始時間に達していると判断した場合、運転 制御部 13の電熱予測部 101に含まれるデータ取得部 101A力 予測対象日の 1日 前から 7日前までの予測対象時間帯における使用電力量及び使用熱量をそれぞれ 記録システム 40から取得する (ステップ S 2)。
[0039] 電熱予測部 101に含まれる電力量予測部 101B及び熱量予測部 101Cは、予測対 象時間帯における電力量及び熱量の予測値を算出する (ステップ S3)。電力量予測 部 101Bは、予測対象日の 1日前の予測対象時間帯における使用電力量及び 7日 前の予測対象時間帯における使用電力量の双方に対する重み付け係数を他の日 の予測対象時間帯における使用電力量に対する重み付け係数より重くした上で、 1 日前から 7日前までの予測対象時間帯における使用電力量に対応する重み付け係 数を乗算し、乗算された各値を加算することによって電力量の予測値を算出する。
[0040] 一方、熱量予測部 101Cは、予測対象日の 1日前の予測対象時間帯における使用 熱量及び 7日前の予測対象時間帯における使用熱量の双方に対する重み付け係数 を他の日の予測対象時間帯における使用電力量に対する重み付け係数より重くした 上で、 1日前力 7日前までの予測対象時間帯における使用熱量に対応する重み付 け係数を乗算し、乗算された各値を加算することによって熱量の予測値を算出する。
[0041] 運転制御部 13の電熱発生制御部 102は、電熱予測部 101において算出された電 力量及び熱量の予測値に基づいて、電熱発生装置 11が発生する電力及び熱を制 御する (ステップ S4)。
[0042] その後、予測値算出開始時間になると、運転制御部 13は再びステップ S1〜S4の 動作を繰り返す。
[0043] 図 5は、電気機器 EIで消費された電力量を記録システム 40に記録する動作を示す フロー図である。電流計 41は、電熱発生装置 11及び商用電力系統 50から電気機 器 EIに供給される電流を測定する (ステップ Sl l)。記録システム 40に内蔵された CP Uは、測定された電流値に対し電圧値 (例えば 100V)を乗算し、電力を算出する (ス テツプ S 12)。
[0044] 記録システム 40の CPUは、測定時間帯に相当する所定時間（例えば 1時間）分の 電力を得るまで、電流値の測定及び電力の算出を繰り返す (ステップ S13)。記録シ ステム 40の CPUは、所定時間分の電力を積算して測定時間帯における電力量を算 出する（ステップ S 14)。記録システム 40の CPUは、ステップ S 14で得られた電力量 を、日付情報及び測定時間帯情報に対応付けて、例えば内蔵されたノヽードディスク などに記録する (ステップ S15)。
[0045] 図 6は、熱機器 HIで使用された熱量を記録システム 40に記録する動作を示すフロ 一図である。流量計 42は貯湯ユニット 20から給湯器 30に供給される流量 Fを測定し 、温度計 43は上水の温度 Tを測定し、温度計 44は給湯器 30から出湯される水の 温度 T を測定する（ステップ S21)。記録システム 40の CPUは、測定された流量 F out
及び温度 T 、T を用いて以下の式（3)から瞬時熱量 Ηを算出する (ステップ S22)
m out
Η= (Τ Τ ) X F - -- (3)
out in
[0046] 記録システム 40の CPUは、測定時間帯に相当する所定時間（例えば 1時間）分の 瞬時熱量 Hを得るまで、流量 F及び温度 T 、T の測定並びに瞬時熱量 Ηの算出を
m out
繰り返す (ステップ S23)。記録システム 40の CPUは、所定時間分の瞬時熱量 Hを積 算して測定時間帯における熱量を算出する (ステップ S24)。記録システム 40の CPU は、ステップ S 24で得られた熱量を、 日付情報及び測定時間帯情報に対応付けて、 例えば内蔵されたハードディスクなどに記録する (ステップ S25)。
[0047] コジェネレーションシステム 1では、電熱予測部 101が、予測対象日の 1日前から 7 日前までの使用電力量及び使用熱量に基づいて、予測対象時間帯における電力量 及び熱量の予測値を算出する。予測に際しては、予測対象日の 1日前及び 7日前の 使用電力量及び使用熱量の双方に対する重み付け係数を他の日の予測対象時間 帯の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数に比べ重くする。予測対象日 の 1日前は、過去 7日間の中で予測対象日に最も時間的に近い日である。そのため 、 1日前のデータに対する重み付け係数を重くすることで気温や天候等の自然環境 を予測値に反映することができる。また、予測対象日の 7日前は、予測対象日と同じ 曜日である。通常、曜日ごとにパターンィ匕されたサイクルで生活することが考えられる 。そのため、 7日前のデータに対する重み付け係数を重くすることで生活習慣を予測 値に反映することができる。このように、予測対象日の 1日前のデータ (使用電力量及 び使用熱量)及び 7日前のデータ (使用電力量及び使用熱量）に対する重み付け係 数を重くすることで、自然環境及び生活習慣の双方を反映した予測が可能となり、予 測精度を向上させることが可能となる。
[0048] 電熱予測部 101は、予測対象時間帯に対し、必要とされる電力量及び熱量の予測 値を算出する。予測対象時間帯ごとに電力量及び熱量の予測値を算出することで、 各時間帯に由来する種々の条件 (例えば、日照条件や温度条件などの自然環境、 入浴時間帯などの生活習慣など)を予測値に反映することが可能となる。 [0049] また、電熱予測部 101にお 、て電力量及び熱量を予測する方法として、例えば 1日 前のデータ (使用電力量及び使用熱量)及び 7日前のデータ (使用電力量及び使用 熱量)の双方に対する重み付け係数を重くした上で、予測対象日の 1日前から 7日前 までの各日における使用電力量及び使用熱量のそれぞれに対して、それぞれの使 用電力量及び使用熱量に対応する重み付け係数を乗算し、当該乗算された各値を 加算する方法が考えられる。この場合、容易に電力量及び熱量を予測することができ るため好ましい。
[0050] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に 限定されるものではなぐ様々な変形が可能である。例えば、電熱予測部 101は、予 測対象日の 1日前から 7日前までの予測対象時間帯の使用電力量及び使用熱量に 基づいて、 1日前及び 7日前の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数を 重くした上で電力量及び熱量の予測値を算出すればよぐ上記実施形態において例 示したように予測対象日の 1日前から 7日前までの各日における使用電力量及び使 用熱量のそれぞれに対して、それぞれの使用電力量及び使用熱量に対応する重み 付け係数を乗算し、当該乗算された各値を加算することにより求めなくてもよい。
[0051] また、電力量の予測値を算出する際に 1日前及び 7日前の使用電力量に適用する 重み付け係数と、熱量の予測値を算出する際に 1日前及び 7日前の使用熱量に適 用する重み付け係数とは異なっていてもよい。したがって、例えば、電力量の予測値 の算出においては、予測対象日の 1日前及び 7日前の使用電力量それぞれに対す る重み付け係数を他の日の使用電力量に対する重み付け係数の 4倍とし、熱量の予 測値の算出においては、予測対象日の 1日前及び 7日間の使用熱量それぞれに対 する重み付け係数を他の日の使用熱量に対する重み付け係数の 6倍としてもよい。
[0052] また、予測対象日の 1日前の使用電力量及び使用熱量、並びに予測対象日の 7日 前の使用電力量及び使用熱量に対する重み付け係数は、異なるものであってもよい 。例えば、予測対象日が月曜日の場合 1日前は日曜日であり、予測対象日が土曜日 の場合 1日前は金曜日である。このように、予測対象日が平日もしくは休日であるの に対し、 1日前の日が休日もしくは平日である場合には、 1日前の使用電力量 (又は 使用熱量)に対する重み付け係数よりも 7日前の使用電力量 (又は使用熱量)に対す る重み付け係数を重くしてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 電力及び熱を発生する電熱発生装置と、
予め蓄積された所定の時間帯の使用電力量及び使用熱量に基づいて、予測対象 日の前記所定の時間帯における電力量及び熱量の予測値を算出する電熱予測手 段と、
前記電熱予測手段により算出された前記予測値に基づいて、前記電熱発生装置 から発生させる電力及び熱を制御する電熱制御手段と、を備え、
前記電熱予測手段は、予測対象日の 1日前から 7日前までの前記使用電力量及び 前記使用熱量のうち、 1日前及び 7日前の前記使用電力量及び前記使用熱量に対 する重み付け係数を、他の日の前記使用電力量及び前記使用熱量に対する重み付 け係数よりも重くして、前記予測値を算出することを特徴とするコジェネレーションシス テム。
[2] 前記電熱予測手段は、前記予測対象日の 1日前から 7日前までの各日における前 記使用電力量及び前記使用熱量のそれぞれに対して、それぞれの前記使用電力量 及び前記使用熱量に対応する重み付け係数を乗算し、当該乗算された各値を加算 することにより、前記予測値を算出することを特徴とする請求項 1記載のコジエネレー シヨンシステム。
[3] 前記予測対象日が平日で当該予測対象日の 1日前の日力 S休日である場合、もしく は前記予測対象日が休日で当該予測対象日の 1日前の日が平日である場合には、 前記予測対象日の 1日前の前記使用電力量に対する重み付け係数よりも 7日前の前 記使用電力量に対する重み付け係数を重くすることを特徴とする請求項 1又は 2記 載のコジェネレーションシステム。
[4] 前記予測対象日が平日で当該予測対象日の 1日前の日力 S休日である場合、もしく は前記予測対象日が休日で当該予測対象日の 1日前の日が平日である場合には、 前記予測対象日の 1日前の前記使用熱量に対する重み付け係数よりも 7日前の前記 使用熱量に対する重み付け係数を重くすることを特徴とする請求項 1又は 2記載のコ ジェネレーションシステム。
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