(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱サイクルプロセスを制御するための方法であって、熱サイクルプロセスは動的熱源と関連して動作媒体により動作し、本方法は、
（ａ）熱サイクルプロセスの入力パラメータの値または複数の入力パラメータのそれぞれの値からの、熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の決定と、
（ｂ）プロセス変数の決定されたセットポイント値を制御のターゲット変数とした、熱サイクルプロセスの制御と、
（ｃ）入力パラメータのうちの少なくともひとつ値が変化する場合の、ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）の繰り返し実行と、を含み、
熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の前記決定は、所定の関数からのセットポイント値の計算を含み、入力パラメータはその関数に変数として入力されるか、または、熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の前記決定は、熱サイクルプロセスの入力パラメータの値または複数の入力パラメータのそれぞれの値に依存した、所定のテーブルからのセットポイント値の読み出しを含み、
試行によるおよび／またはモデル式からの、プロセス変数のセットポイント値を計算するための関数の指定、または試行によるおよび／またはモデル方程式からの、プロセス変数のセットポイント値を決定するためのテーブルの指定、という追加的なステップがステップ（ａ）の前に実行され、
プロセス変数のセットポイント値を計算するための関数の前記指定は、熱源からサイクルプロセスへの熱伝導の効率とサイクルプロセスの効率との積の最大化を含むか、または、プロセス変数のセットポイント値を決定するためのテーブルの前記指定は、熱源からサイクルプロセスへの熱伝導の効率とサイクルプロセスの効率との積の最大化を含む、方法。
【請求項２】
少なくともひとつのさらなるプロセス変数が同様に制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ひとつ以上のプロセス変数は、動作媒体の気化温度または気化圧力および／または熱サイクルプロセスのコンデンサ内の凝縮温度または凝縮圧力および／または熱サイクルプロセスの膨張機器の出口における蒸気温度または蒸気圧力である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ひとつ以上の入力パラメータは、熱源からのガスのマスフローまたはこのマスフローを表す量および／または排気の温度および／または外気の温度および／またはサイクルプロセスの動作媒体の凝縮温度を含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
熱サイクルプロセスの前記制御は、モデル予測制御（ＭＰＣ）によって実行される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
熱サイクルプロセスの前記制御は、入力ポンプの回転速度および／または膨張機器の回転速度および／またはコンデンサのファンの回転速度を設定することにより生じる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記制御は、プロセス変数の実際の値とセットポイント値とを繰り返しまたは連続的に比較することを含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ひとつ以上の熱源から熱サイクルプロセスの動作媒体へ熱を伝えるためのひとつ以上の熱交換器を伴う熱サイクルプロセスと、
熱サイクルプロセスを制御するための請求項１から７のいずれかに記載の方法を実行するマイクロプロセッサと、を備えるデバイス。
【請求項９】
コンピュータによって実行可能なインストラクションを伴うコンピュータ読み取り可能な媒体であって、インストラクションは、コンピュータの動作中に請求項１から７のいずれかに記載の方法のステップを実行するためのものである、媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクルプロセス、特にＯＲＣシステムを制御するための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、水蒸気以外の動作媒体によって蒸気力プロセスを動作させるための方法である。低い気化温度を有する有機流体が動作媒体として使用される。特に、水蒸気によって駆動されるタービンの動作にとって、熱源とヒートシンクとの間の利用可能な温度勾配が小さすぎる場合、この方法が使用される。例えば、地熱エネルギによって電気を生成する場合や熱併給火力発電の場合や太陽熱発電および海洋熱エネルギ発電の場合、これが当てはまる。有機ランキンサイクルはクラウジウスランキンサイクルとよく似ている。クラウジウスランキンサイクルは発電所技術においてよく知られており、蒸気力プロセスにおけるスタンダードなサイクルである。有機ランキンサイクルにおいて動作媒体として使用される有機物質は、熱源の温度に対するサイクルの非常に良好な調整を可能とする。温度レベルに応じて異なる動作媒体が使用される。例えば、炭化水素、フッ素化炭素（炭化水素）（例えば、テトラフルオロエチレン）、芳香族炭化水素、またはシリコンオイルである。
【０００３】
ポンプは、流体動作媒体に動作圧力を与えると共に、それによって移転動作および膨張または圧縮動作を提供する。流体動作媒体が気化器を通じて流れるとき、等温エネルギが熱の形で気化器に入力される。気化器の前段において、動作媒体はプレヒータのなかで沸点まで昇温されてもよい。気化器の後段において、動作媒体の蒸気はさらに過熱されてもよい。しかしながら、熱力学的理由により、空間集約的な過熱を除去することができる。この場合、あるとしても数ケルビン程度の非常にわずかな過熱が選択される。プレヒータ、気化器および過熱器等の対応するコンポーネントを単一の熱交換コンポーネントに統一することができる。この熱交換器では、入力された熱は、プレ加熱および気化の両方並びに適用される場合は過熱のために使用されうる。
【０００４】
燃焼機関などの上流機器からのプロセス熱または廃熱は気化プロセスのための熱源として使用される。エネルギを与えることで、動作媒体は完全にまたはほぼ完全に気化する。気化器の出口において飽和蒸気が形成される。動作媒体は部分的に気化した状態で出てきてもよい。飽和蒸気またはわずかに過熱された蒸気として出てくるのが現実的である。
【０００５】
動作媒体の蒸気は気化器から流れ出て、圧力パイプを通ってＯＲＣ膨張器（例えば、スクリュー膨張器またはタービン）に入る。ＯＲＣ膨張器では、この動作媒体はポリトロピックに膨張してその圧力は低下する。その結果、仕事が行われ、その仕事は例えばタービンの羽根によって機械的エネルギに変換される。理想的なスタンダードサイクル、すなわち損失も不可逆性もないサイクルにおいては、膨張は等エントロピー的である。膨張器／タービンと結合された発電機は、機械的エネルギを電気エネルギに変換する。これの代替として、機械的エネルギは直接使用されてもよい。例えば、機械的エネルギは車両の駆動システムと（機械的に）結合されていてもよい。あるいは、機械的エネルギは水力エネルギに変換され、水力システムに入力されてもよい。
【０００６】
これの次に、蒸気は下流のコンデンサを通じて流れる。コンデンサにおいて、蒸気は凝縮熱を放出する。また、適用可能な場合は、蒸気は過熱戻し（desuperheating）により、冷却媒体流を伴う冷却回路へかなりの熱を放出する。動作媒体は凝縮し、物質の液体状態になる。特徴的な熱力学的特徴により、通常、動作媒体は膨張機器を過熱状態で出る。そしてその動作媒体はコンデンサにおいて最初過熱戻しされ、次に凝縮される。回路に依存して、動作媒体のわずかな過冷却が得られうる。飽和流体またはわずかに過冷却された動作媒体は一時的に例えば貯蔵容器に保持される。ポンプは飽和したまたは（わずかに）過冷却された動作媒体を貯蔵容器から取り出して動作圧力まで戻す。こののようにしてサイクルは閉じる。
【０００７】
現状の技術
本発明を説明する前に、発電分野および廃熱利用分野における現状の技術を語る必要がある。
【０００８】
これまでの、ネットワークにおける発電所の制御
電力供給ネットワークにおいては、発電エネルギと需要エネルギとのバランスが常に優先されなければならない。電力供給が大きすぎるまたは電力需要が小さすぎる場合、システム周波数が上昇する。一方、電力供給が小さすぎるまたは電力需要が大きすぎる場合、その逆が成り立つ。発電エネルギと需要エネルギとのバランスをとるために、システム周波数が参照値として使用される。周波数の逸脱が発生した場合、まず一次制御が実行される。秒単位のリザーブを起動することによって、０秒から３０秒以内に発電所において自動的に規定の電力リザーブが実行される。これは例えばタービンのサプライラインにおける生蒸気の絞りを除去することによって行われる。二次制御の場合、セットポイント出力値を上昇させ、燃料マスフローが調整される。しかしながら、火力発電所の場合、火力発電所の応答は非常に緩慢なので、これらの負荷変化は１５分より長い範囲でのものとなる。ガスタービン発電所はより迅速に応答する。ガスタービン発電所では、燃料マスフローの増加はほぼ即座に出力増加につながるからである（離陸時の飛行機のエンジンを参照）。
【０００９】
これらの発電所の場合、動作点の固定的な最適化を仮定することができる。動作パラメータは広い範囲では変動しないので、動作パフォーマンスの連続的な最適化は必要ではない。
【００１０】
廃熱回収ボイラ（複合サイクル）におけるガスタービン廃熱の利用は、ＯＲＣによる廃熱の利用に似ている。最近、電力供給システムに入力される電気エネルギの変動が増大しているので、このタイプの発電所は制御のタスクをますます引き受けなければならず、また素早い負荷変化を実行しなければならない。
【００１１】
ここで、例えば温度変化によるコンポーネントへの熱負荷を低減するために、固定的な生蒸気温度がセットポイント値として仮定されている。
【００１２】
これまでの、廃熱回収ボイラの制御
廃熱回収ボイラの制御の改良に関する調査研究において、強制流式廃熱回収ボイラの動作において生じる大きな挑戦は、出口における固定的な蒸気の質の調整である。燃料ガスのマスフローは固定されているので、蒸発されるべき水のマスフローを調整するための唯一の可能な手段は、入力ポンプの回転速度によることである。特に起動時において、システムの慣性に起因する問題が生じる。その結果、例えば、システムのダウンタイムが制御に干渉する可能性があり、また熱容量がこの制御に悪影響を与える可能性がある。この場合、熱交換器が「食わされすぎる（overfed）」こともしばしばである。すなわち、蒸発器の終端において液体の水が依然として存在する。このため、いわゆるスタートアップベッセルである水セパレータが使用される。
【００１３】
制御態様を改善するための設計上の手法に加えて、プロセス制御のベースとしていわゆるモデル予測方法を適用することができる。モデル予測制御（ＭＰＣ）はモデル方程式を使用して制御対象のシステムを表す。ＭＰＣでは、システムの現在の状態の考慮に加えて、システムの将来の状態の計算が存在する。この将来の状態は所望の状態と比較される。具体的な例では、蒸発器のエネルギバランスが設定された。そして所定の蒸気の質を達成可能とするためにはどのようなマスフローが生じなければならないかの計算が存在した。この目的のために、水のマスフローおよびパラメータに加えて、熱源のマスフローおよびパラメータも考慮に入れなければならない。さらに、パイプシステムの熱容量に起因するフィードインおよびフィードアウト効果をも考慮に入れなければならない。
【００１４】
このタイプの制御の場合、コントローラはもはや参照値の変化を待つ必要はなく、むしろ参照値に基づいて、新たなセットポイント値（例えば、他の生蒸気温度）を得るためにはどのような訂正値が必要であるかを計算することができる。しかしながら、これらの調査研究は効率の最適化に対する動作パラメータの調整を考慮していない。達成されることとなる固定的な蒸気パラメータが訂正値として適用されていた。これらの蒸気パラメータはあったとしても高レベル制御によって規定されたものであり、秒単位または分単位で変化する異なる負荷に対する動的な調整は提供されていない。
【００１５】
これまでの、ＯＲＣシステムの制御
ＯＲＣシステムは現在のところ、動的廃熱源と共に使用されてはいない。動的でないソースからの廃熱の使用の場合、ＯＲＣについての最適な動作パラメータを一回指定すれば、そのパラメータを制御のためのセットポイント量として特定することができる。この制御戦略は、発電所セクタにおいて適用されている固定的圧力レギュレーションに似ている。発電所技術において周知の可変圧力（スライディング圧力とも称される）制御は、蒸気が高温のとき、圧力の変化に起因する部分的負荷の場合に比較的一定の蒸気温度が得られるという利点を有する。これは熱的に誘起される張力からコンポーネントを保護することに寄与する。しかしながら、廃熱利用における温度は低いので、これは有機ランキンサイクルについてはあてはまらない。
【００１６】
例えば可変回転速度を有する膨張機器によって、上記の固定的圧力制御が生蒸気を絞ることなく実行される場合、動的熱源（温度および熱容量のレートが可変）の場合に熱サイクル効率は一定になる。しかしながら、熱伝導効率は考慮されず、その結果システム効率は最適ではなくなる（すなわち、以下で提案される本発明の場合よりも１０％程度まで悪くなる）。ＯＲＣの発電電力と熱源の熱出力との商はシステム効率と称される。熱源の熱出力は熱源を雰囲気温度レベルまで完全に冷却した場合に対するものである。システム効率は、熱伝導効率と熱サイクル効率との積に対応する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
現状の技術の不利な点に鑑み、本発明は、（好適には任意の時点において）動作をシステム効率に対して最適化されるよう調整できる熱サイクルプロセス、特にＯＲＣの制御を提供するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
指摘された課題は、請求項１に記載の方法、請求項１１に記載のデバイスおよび請求項１２に記載のコンピュータプログラム製品によって解決される。さらなる有利な改良物が従属項に規定されている。
【００１９】
方法は、熱サイクルプロセス、特に有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を制御するための方法である。熱サイクルプロセスは動的熱源と関連して動作媒体により動作する。本方法は、（ａ）熱サイクルプロセスの入力パラメータの値または複数の入力パラメータのそれぞれの値からの、熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の決定と、（ｂ）プロセス変数の決定されたセットポイント値を制御のターゲット変数とした、熱サイクルプロセスの制御と、（ｃ）入力パラメータのうちの少なくともひとつ値が変化する場合の、ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）の繰り返し実行と、を含む。
【００２０】
熱源の熱出力は熱を保持するマスフローの変化および／または温度の変化および／または熱容量の変化に起因して変動し、そのような熱源は動的廃熱源として理解される。したがって、熱サイクルプロセスは動的熱源からエネルギを取得する。すなわち、単位時間間隔ごとにサイクルプロセスに入力される熱量は可変である。これは、その熱量は時間変化可能であることを意味する。
【００２１】
プロセス変数のセットポイント値はひとつ以上の入力パラメータの測定値に依存して決定される。そのために、プロセス変数のセットポイント値とひとつ以上の入力パラメータの値との間の関係は前もって一回指定されている。この所定の関係（入力パラメータの値とプロセス変数の値との間の所定の組み合わせまたは数学的マッピング）は、システムの改善されたエネルギ収率（システム効率）に対して最適化されている。熱サイクルプロセスの動作中にモデル方程式を解くための複雑なプロセスは必要ではない。これは有利である。プロセス変数のセットポイント値が決定されることにより、熱サイクルプロセスは、プロセス変数の値がセットポイント値に向けて近づくように制御される。例えば、ひとつ以上のプロセス変数のセットポイント値を素早くかつ信頼性高く達成することができるように、入力ポンプ、膨張機器およびコンデンサのファンの回転速度を所定の値にしたがって設定することにより、これが実現されうる。
【００２２】
入力パラメータの値の変化が生じた場合、セットポイント値を決定するステップおよびそれに続く制御ステップを再度実行することにより、素早く応答することができる。
【００２３】
本発明に係る方法のさらなる改良は、熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の決定は、所定の関数からのセットポイント値の計算を含んでもよく、所定の関数は特に多項式関数であり、入力パラメータはその関数に変数として入力されること、に存する。
【００２４】
他のさらなる改良は、ステップ（ａ）の前のさらなるステップとして、試行によっておよび／またはモデル方程式から、プロセス変数のセットポイント値を計算するための関数の指定が実行されうることに存する。
【００２５】
他のさらなる改良は、プロセス変数のセットポイント値を計算するための関数の指定は、熱源からサイクルプロセスへの熱伝導の効率とサイクルプロセスの効率との積の最大化を含みうることに存する。
【００２６】
本発明に係る方法の他のさらなる改良は、熱サイクルプロセスのプロセス変数のセットポイント値の決定は、熱サイクルプロセスの入力パラメータの値または複数の入力パラメータのそれぞれの値に依存した、所定のテーブルからのセットポイント値の読み出しにより生じてもよく、適用可能であればテーブル値間を内挿してもよいことに存する。
【００２７】
他のさらなる改良は、ステップ（ａ）の前のさらなるステップとして、試行によっておよび／またはモデル方程式から、プロセス変数のセットポイント値を計算するためのテーブルの指定が実行されうることに存する。
【００２８】
他のさらなる改良は、プロセス変数のセットポイント値を計算するためのテーブルの指定は、熱源からサイクルプロセスへの熱伝導の効率とサイクルプロセスの効率との積の最大化を含みうることに存する。
【００２９】
他のさらなる改良は、少なくともひとつのさらなるプロセス変数が本発明に係る方法にしたがって制御されることに存する。
【００３０】
他のさらなる改良は、ひとつ以上のプロセス変数は、動作媒体の気化温度または気化圧力および／または熱サイクルプロセスのコンデンサ内の凝縮温度または凝縮圧力および／または熱サイクルプロセスの膨張機器の出口における蒸気温度または蒸気圧力であってもよいことに存する。
【００３１】
他のさらなる改良は、ひとつ以上の入力パラメータは、熱源からのガスのマスフローまたはこのマスフローを表す量および／または排気の温度および／または外気の温度および／またはサイクルプロセスの動作媒体の凝縮温度を含んでもよいことに存する。
【００３２】
他のさらなる改良は、熱サイクルプロセスの制御は、モデル予測制御（ＭＰＣ）によって実行されうることに存する。
【００３３】
他のさらなる改良は、熱サイクルプロセスの制御は、入力ポンプの回転速度および／または膨張機器の回転速度および／またはコンデンサのファンの回転速度を設定することにより生じうることに存する。
【００３４】
他のさらなる改良は、制御は、プロセス変数の実際の値とセットポイント値とを繰り返しまたは連続的に比較することを含んでもよいことに存する。
【００３５】
上述の本発明の目的は、本発明に係るまたは本発明のさらなる改良に係る方法を実行するマイクロプロセッサを含む熱サイクルプロセス、特にＯＲＣ、を制御するためのデバイスと、ひとつ以上の熱源から熱サイクルプロセスの動作媒体へ熱を伝えるためのひとつ以上の熱交換器を伴う熱サイクルプロセス、特にＯＲＣ、と、によって解決される。
【００３６】
同様に、上述の本発明の目的は、コンピュータによって実行可能なインストラクションを伴うコンピュータ読み取り可能な少なくともひとつの媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、インストラクションは、コンピュータの動作中に本発明に係るまたは本発明のさらなる改良に係る方法のステップを実行するためのものである、コンピュータプログラム製品によって解決される。
【００３７】
異なるさらなる改良は互いに独立にまたは互いに組み合わされて使用されうる。
【００３８】
本発明のさらなる好適な実施の形態は以下に図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ＯＲＣシステムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は有機ランキンサイクル１００を含むシステムを模式的に示す。
【００４１】
ポンプ／入力ポンプ１０は流体動作物質を動作圧力まで昇圧する。流体動作媒体が気化器２０を通じて流れるとき、熱源３０からの熱が動作媒体に入力される。エネルギを与えることで、動作媒体は予備加熱され、部分的にまたは完全に気化し、適用可能であれば過熱される。概して、気化器２０の出力において飽和蒸気またはウェット蒸気または過熱蒸気が形成される。動作媒体の蒸気は気化器２０から流れ出て、圧力パイプを通って膨張機器４０に入る。膨張機器４０では、この動作媒体は膨張してその圧力は低下する。その結果、仕事が行われ、その仕事は膨張機器４０によって機械的エネルギに変換される。次に例えば膨張機器４０と結合される発電機によって、機械的エネルギはさらに電気エネルギに変換されるか、または例えば機械的消費機器の直接駆動または水力ポンプの直接駆動によって他の形態で使用される。蒸気はコンデンサ５０を通じて流れ、コンデンサ５０において蒸気は冷却媒体流を伴う冷却サイクルへかなりの熱および凝縮熱を放出する。動作媒体は凝縮し、物質の液体状態に完全に変化する。飽和流体または過冷却された動作媒体は一時的に貯蔵容器６０に保持される。ポンプ１０は飽和動作媒体を貯蔵容器６０から取り出して動作圧力まで戻す。こののようにしてサイクルは閉じる。
【００４２】
本発明のアプローチ
本発明の目的は、有機ランキンサイクル１００または高度に動的な廃熱源３０に関連する他のサイクルプロセスを制御するためのコンセプトである。熱源の熱出力は熱を保持するマスフローの変化および／または温度の変化および／または熱容量の変化に起因して時間変化し、そのような熱源は動的廃熱源として非常に広義に理解される。例えば、動的または高度に動的と特に称される熱源は、時刻ｔ１における熱出力Ｈ１が時刻ｔ２における熱出力Ｈ２に対して熱出力Ｈ１の２５％以上、５０％以上または７５％以上変化する熱源であり、ここで時間差ｔ２−ｔ１は１時間以下であり、１０分以下であり、１分以下であり、１秒以下であり、または０．１秒以下である。
【００４３】
ＯＲＣシステムは効率に対して異なる影響を及ぼす異なるコンポーネントからなる。その結果、部分的負荷の場合に、コンポーネントは異なる、通常は非線形な効率に対する影響を有し、いくつかの訂正値は効率に対して相反する影響を有する。ここで例として挙げるのはコンデンサ５０である。コンデンサ５０がより高い気流速度によってより良く冷やされる場合、サイクルプロセスの効率は上昇する。すなわち、より多くのエネルギ（Ｐｅｌ，ｇｒｏｓｓ）を変換することが可能である。しかしながら、対照的に、補助的電力（Ｐｅｌ，ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ｐｏｗｅｒ）は増大する。これは、ファンのために消費されるエネルギを含む。さらなる非常に重要なコンポーネントは熱交換機／蒸発器２０である。そこでは、廃熱がＯＲＣ動作媒体に伝達される。入力ポンプ／ポンプ１０および膨張機器４０における制御調停により、熱交換器２０によって廃熱源３０からＯＲＣ１００へ伝達される熱出力
【数１】
0005462979.tif 000002
はかなり変化する。
【００４４】
本発明に係る制御コンセプトはＯＲＣ１００を最適な動作点で駆動することを可能にする。最適化基準はいわゆるシステム効率ηＳｙｓｔｅｍであり、これは熱伝達の効率ηＨＴおよびＯＲＣ１００のサイクル効率ηｔｈ，ｎｅｔからなる。これら２つの部分効率は互いに独立ではない。その結果、サイクル効率を増大させると、２つの効率の積
【数２】
0005462979.tif 000003
が低減される程度にまで熱伝達効率が悪化する可能性がある。
【００４５】
本発明によると、熱サイクルプロセスの制御、特にモデルベースの制御を伴うＯＲＣの制御は、システム効率について最適化された動作が生じるように実行される。本発明によって解決される課題分野のひとつは、オンライン最適化計算を十分なスピードで行うことができないことである。この計算は多くのパラメータを考慮しなければならないからである。
【００４６】
入力量として利用可能なものは、熱源からの排ガスのマスフロー（または、燃焼エンジンの回転速度などのマスフローの指定を可能とする他の量）およびその温度並びに外気の温度である。入力ポンプの回転速度、コンデンサのファンモータの回転速度および膨張機器の回転速度は可変である。その変化の影響はある程度複雑であり（例えば、熱伝導、気化が生じる圧力状態の変化、予備加熱および気化の領域変化）、多くの場合反復的にのみ計算されうる。
【００４７】
本発明によると、コントローラはＯＲＣの動作中、所与の負荷ポイントについての最適化を実行すべきではない。むしろ、コントローラは、保持されるデータに基づいて、熱源の現在のパラメータで最大のエネルギ収率を得るためには個々のアセンブリがどの回転速度で動作すべきかを既に「知っている」べきである。アプローチは以下のようなものである。すなわち、システムはシミュレーション環境にマッピングされる。そこでは、負荷が変化した場合のコンポーネントの実際の振る舞いがマッピングされる。コンポーネントの振る舞いを試行から導くことができる。またはコンポーネントの振る舞いを文献（モデル方程式、相関）から知ることができる。
【００４８】
例えば、最適な気化温度を、熱源のマスフローおよび温度並びに凝縮温度に依存して計算することができる。見出された最適な気化温度に対する平滑化関数（例えば、多項式）が定められる。この平滑化関数は、熱流のパラメータおよび凝縮のパラメータから、個々のコンポーネントについてのモデル方程式を使用せずに直接、気化温度を決めることを可能にする。このように計算された気化温度はＭＰＣのための訂正値として使用されうる。
【００４９】
制御コンセプトは入力パラメータの値とプロセス変数の値との間の所定の組み合わせまたは数学的マッピングと共に作用する。第１ステップにおいて、制御コンセプトは、ひとつ以上のプロセス変数（セットポイント値）をどのような値にすれば最適化動作が可能となるかを計算し、入力ポンプ、膨張機器およびコンデンサのファンの回転速度をこれらのプロセス変数が素早くかつ信頼性高く得られるように調整する。セットポイント値と実際の状態との連続的な比較により、ここでの反応は素早くなる。なお、将来の実際の状態もまた制御の際に考慮される。平均相対システム効率は、固定的気化温度を有する従来の制御の場合と比べて１０％程度大きくなる。
【００５０】
まとめると、現状の技術に係る、固定的セットポイント値を伴うモデル予測制御（例えば、固定圧力制御）は迅速な制御を可能とするが、この制御では動作点の最適化は行われないことが記録されうる。加えて、オンライン最適化は非常に計算集約的であり、高度に過渡的なプロセスについては遅すぎる。対照的に、本発明における最適なプロセス変数の前もっての指定および入力パラメータに依存してプロセス変数を計算するための関数の決定は、速く経済的である。これら２つのコンセプトを組み合わせることによりシンプルで経済的な制御が可能となる。この制御はシステム効率について最適化される。この制御はまた、追加的なコストをかけずに、従来のコンセプトのエネルギ収率よりも約１０％大きなエネルギ収率を可能とする。
【図１】
0005462979.tif 000004