(57)【要約】【課題】  熱電併給装置の運転条件をその熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じて適切に設定し得るコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  運転制御手段５が、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに熱電併給装置１の発電効率及び排熱効率に基づいて熱電併給装置１の運転条件を設定して、その設定運転条件にて熱電併給装置１を運転するように構成され、時間経過又は気温の変化に伴って変化する、熱電併給装置１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率又は排熱効率との効率対出力関係を時間経過又は気温の変化に伴って求める効率取得手段５０が設けられ、運転制御手段５が、効率取得手段５０にて求めた効率対出力関係から発電効率又は排熱効率を求めるように構成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに前記熱電併給装置の発電効率及び排熱効率に基づいて前記熱電併給装置の運転条件を設定して、その設定運転条件にて前記熱電併給装置を運転するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
時間経過又は気温の変化に伴って変化する、前記熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との効率対出力関係を時間経過又は気温の変化に伴って求める効率取得手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記効率取得手段にて求めた前記効率対出力関係から前記発電効率又は前記排熱効率を求めるように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記効率取得手段が、設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記効率取得手段が、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている請求項２記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置を前記設定運転条件にて運転する通常運転モードと、発電出力を複数の効率取得用設定出力の夫々に効率取得用設定運転時間の間維持するように前記熱電併給装置を運転する効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成され、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段による前記効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との関係を示す効率曲線に変曲点が存在するときは、前記効率取得用運転モードにおいては、前記変曲点に対応する変曲点対応発電出力、その変曲点対応発電出力に対して発電出力増加側に離間した大側発電出力、及び、前記変曲点対応発電出力に対して発電出力減少側に離間した小側発電出力を前記複数の効率取得用設定出力とするように構成されている請求項４記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記効率取得手段が、前記運転制御手段による前記通常運転モードの実行により得られる複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率曲線を求めて、その求めた効率曲線に前記変曲点が存在するか否かを判別するように構成されている請求項５記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記運転制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記熱電併給装置の発電出力を前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持したときは、前記効率取得用運転モードにおいては、前記通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持した前記効率取得用設定出力での前記熱電併給装置の運転を省略するように構成され、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段の前記通常運転モードの実行中に、前記熱電併給装置の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されるときには、そのときの前記発電効率又は前記排熱効率を前記効率取得用設定出力の前記発電効率又は前記排熱効率として求めるように構成されている請求項４〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記効率取得手段が、前記運転制御手段により前記熱電併給装置が前記設定運転条件にて運転される通常運転モードにおいて、複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率対出力関係を求めるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項９】
前記効率取得手段が、前記熱電併給装置の積算運転時間に対応する積算運転時間関連情報に基づいて、予め設定された初期設定効率対出力関係を補正することにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに前記熱電併給装置の発電効率及び排熱効率に基づいて前記熱電併給装置の運転条件を設定して、その設定運転条件にて前記熱電併給装置を運転するように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されるものであり、熱電併給装置にて発電される電力を使用できると共に、熱電併給装置から発生する熱を熱源として貯湯槽に貯湯してその貯湯槽の湯水を使用できるように構成されたものであり、省エネルギ化を図るように構成されている。ちなみに、熱電併給装置は、燃料電池を備えて構成されたり、発電機とその発電機を駆動するエンジンとを備えて構成される。
【０００３】
そして、このようなコージェネレーションシステムでは、運転制御手段により、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに熱電併給装置の発電効率及び排熱効率に基づいて熱電併給装置の運転条件を設定して、その設定運転条件にて熱電併給装置を運転するように構成されている。
例えば、前記設定運転条件としては、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに熱電併給装置の発電効率及び排熱効率に基づいて、電力負荷追従運転、熱負荷追従運転、複数台定格運転及び１台部分負荷運転等の複数の運転方式夫々についてのエネルギシミュレーションを行うことにより、複数の運転方式夫々のエネルギ消費量を算出して、複数の運転方式から最も省エネとなる運転方式を選択する条件に設定されている。
【０００４】
前記熱電併給装置の発電効率及び排熱効率夫々は、一般には、熱電併給装置の発電出力に応じて変化するものであり、前記設定運転条件を設定するための発電効率及び排熱効率としては、熱電併給装置の発電出力調節範囲における互いに異なる複数の発電出力の夫々に対応して、夫々、一定に設定される値が用いられていた。
説明を加えると、前記複数の発電出力の夫々に対応させて、エンジン等の原動機の効率を予め設定して記憶させておく。そして、前記複数の発電出力の夫々に対応する発電効率及び排熱効率夫々を、前述のように予め設定された原動機の設定効率に基づいて導出するように構成されていた（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
尚、前記特許文献１には、熱電併給装置の発電出力に対応する発電効率及び排熱効率を原動機の設定効率に基づいて求めるための方法については、具体的に記載されていないが、前記複数の発電出力の夫々に対応して予め設定された演算式に基づいて、導出するものであると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−８６２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、熱電併給装置の発電効率及び排熱効率は、熱電併給装置の発電出力に応じて変化すると共に、時間経過又は気温の変化に伴って変化するものである。
このため、熱電併給装置の運転条件を、前記複数の発電出力の夫々に対応して夫々時間経過又は気温の変化に拘らず一定に設定される発電効率及び排熱効率を用いて設定すると、その熱電併給装置の運転条件を熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じて適切に設定することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電併給装置の運転条件をその熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じて適切に設定し得るコージェネレーションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに前記熱電併給装置の発電効率及び排熱効率に基づいて前記熱電併給装置の運転条件を設定して、その設定運転条件にて前記熱電併給装置を運転するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、時間経過又は気温の変化に伴って変化する、前記熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との効率対出力関係を時間経過又は気温の変化に伴って求める効率取得手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記効率取得手段にて求めた前記効率対出力関係から前記発電効率又は前記排熱効率を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００１０】
即ち、効率取得手段により、時間経過又は気温の変化に伴って変化する、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率又は排熱効率との効率対出力関係（以下、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係と記載する場合がある）が、時間経過又は気温の変化に伴って求められ、運転制御手段により、効率取得手段にて求められた発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係から発電効率又は排熱効率が求められる。
【００１１】
つまり、効率取得手段により求められる発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係は、熱電併給装置の運転時間の経過又は気温の変化に伴って変化したものであって、熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じたものであるので、そのような熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じた発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係に基づいて、熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じ且つ変更調節される熱電併給装置の発電出力に対応する発電効率又は排熱効率を求めることが可能となる。
そして、熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じ且つ変更調節される熱電併給装置の発電出力に対応する発電効率又は排熱効率を用いて、熱電併給装置の運転条件を設定するので、熱電併給装置の運転条件を、熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に拘らず適切に設定することが可能となる。
要するに、熱電併給装置の運転条件をその熱電併給装置の運転時間の経過又は気温に応じて適切に設定し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
【００１２】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記効率取得手段が、設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００１３】
即ち、効率取得手段により、設定時間間隔が経過する毎に、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる。
【００１４】
つまり、設定時間間隔が経過する毎に、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められるように構成することにより、不必要に頻繁になることなく、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めることが可能となる。
【００１５】
尚、前記設定時間間隔としては、発電効率又は排熱効率の変化の程度が熱電併給装置の運転条件の設定に影響するのを抑制可能な範囲に止まる状態で、極力長い時間間隔に設定するのが好ましい。又、前記設定時間間隔を例えば９０日に設定すると、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を季節に応じて求めることが可能となる。
従って、時間経過に伴って変化する発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、運転時間の経過に応じた熱電併給装置の運転条件の適切な設定を可能にしながら、不必要に頻繁になることなく求めることができるようになった。
【００１６】
第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記効率取得手段が、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている点を特徴とする。
【００１７】
即ち、設定時間間隔が経過する毎に、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる場合に、それが求められる毎に、今回求められた発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係と前回求められた発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係との差異が求められる。ちなみに、前記差異としては、例えば、前回求めた値に対する今回求めた値の比率や、今回求めた値から前回求めた値を減じて得られる差を用いることができる。
そして、今回求められた差異が前回求められた差異よりも大きくなるほど、設定時間間隔が短くされるので、発電効率又は排熱効率の変化の程度が熱電併給装置の運転条件の設定への影響を十分に抑制可能な範囲に止まる状態で、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めることが可能となる。
従って、不必要に頻繁になるのを回避しながら、時間経過に伴って変化する発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過に応じてより一層適切に設定可能なように求めることができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置を前記設定運転条件にて運転する通常運転モードと、発電出力を複数の効率取得用設定出力の夫々に効率取得用設定運転時間の間維持するように前記熱電併給装置を運転する効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成され、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段による前記効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００１９】
即ち、運転制御手段により、発電出力を複数の効率取得用設定出力の夫々に、順次、効率取得用設定運転時間の間維持するように熱電併給装置を運転する効率取得用運転モードが実行され、効率取得手段により、運転制御手段による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、複数の効率取得用設定出力夫々に対応する発電効率又は排熱効率が求められることにより、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる。
【００２０】
つまり、熱電併給装置が、その発電出力が複数の効率取得用設定出力の夫々に、順次、効率取得用設定運転時間の間維持される状態で運転されることにより、運転状態が安定した状態での実運転データに基づいて、複数の効率取得用設定出力夫々に対応する発電効率又は排熱効率が求められるので、時間経過又は気温の変化に伴って変化した発電効率又は排熱効率を複数の効率取得用設定出力夫々に対応して精度良く求めることができる。
そして、そのように求めた複数の効率取得用設定出力夫々に対応する発電効率又は排熱効率により、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めるので、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、時間経過又は気温の変化に応じた状態で精度良く求めることが可能となる。
従って、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を精度良く求めることが可能となるので、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過又は気温の変化に応じてより一層適切に設定することができるようになった。
【００２１】
第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との関係を示す効率曲線に変曲点が存在するときは、前記効率取得用運転モードにおいては、前記変曲点に対応する変曲点対応発電出力、その変曲点対応発電出力に対して発電出力増加側に離間した大側発電出力、及び、前記変曲点対応発電出力に対して発電出力減少側に離間した小側発電出力を前記複数の効率取得用設定出力とするように構成されている点を特徴とする。
【００２２】
即ち、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率又は排熱効率との関係を示す効率曲線（以下、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線と記載する場合がある）に変曲点が存在するときは、運転制御手段により、効率取得用運転モードにおいては、熱電併給装置の発電出力が、前記変曲点に対応する変曲点対応発電出力、その変曲点対応発電出力に対して発電出力増加側に離間した大側発電出力、及び、前記変曲点対応発電出力に対して発電出力減少側に離間した小側発電出力の夫々に前記効率取得用設定時間の間維持される。
【００２３】
つまり、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在すると、その効率曲線における発電出力の変化に対する発電効率又は排熱効率の変化の状態は、変曲点対応発電出力及びその付近でそれ以外の出力電力範囲と異なる。
そこで、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在するときに、熱電併給装置をその発電出力を前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に効率取得用設定時間の間維持するように運転して、その運転実データに基づいて、前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に対応する発電効率又は排熱効率を求めて、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めることにより、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在するにも拘らず、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を精度良く求めることが可能となる。
又、前記大側発電出力及び前記小側発電出力のいずれか一方又は両方を複数に設定することにより、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在するにも拘らず、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を一層精度良く求めることが可能となる。
従って、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在する場合でも、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を精度良く求めることが可能となるので、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過又は気温の変化に応じてより一層適切に設定することができるようになった。
【００２４】
第６特徴構成は、上記第５特徴構成に加えて、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段による前記通常運転モードの実行により得られる複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率曲線を求めて、その求めた効率曲線に前記変曲点が存在するか否かを判別するように構成されている点を特徴とする。
【００２５】
即ち、効率取得手段により、運転制御手段による通常運転モードの実行により得られる複数の時点での実運転データに基づいて、複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する発電効率又は排熱効率が求められ、その求められたデータに基づいて効率曲線が求められて、その求められた効率曲線に変曲点が存在するか否かが判別される。
そして、効率取得手段により効率曲線に変曲点が存在すると判別されると、運転制御手段により、熱電併給装置の発電出力が前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に維持される形態で効率取得用運転モードが実行されることになり、その運転実データに基づいて、効率取得手段により、前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に対応する発電効率又は排熱効率が求められて、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる。
【００２６】
つまり、熱電併給装置の運転当初は発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在しなくても、時間経過又は気温の変化に伴って存在するようになる場合や、発電効率又は排熱効率に関する効率曲線において変曲点となる発電出力が、時間経過又は気温の変化に伴って変動する場合がある。
そこで、運転制御手段による通常運転モードの実行により得られる複数の時点での実運転データに基づいて、効率取得手段により発電効率又は排熱効率に関する効率曲線を求めてその求めた効率曲線に変曲点が存在するか否かを判別するようにすることにより、熱電併給装置の運転当初は変曲点が存在しない場合に、時間経過又は気温の変化に伴って存在するようになっても、その変曲点の存在を知ることが可能となり、又、時間経過又は気温の変化に伴って変曲点となる発電出力が変動する場合でも、その変曲点対応発電出力を特定することが可能となる。
従って、時間経過又は気温の変化に伴って発電効率又は排熱効率に関する効率曲線に変曲点が存在するようになる場合や、その効率曲線における変曲点となる発電出力が変動する場合でも、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、通常の運転ができなくなる時間を短縮しながら、精度良く求めることが可能となるので、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過又は気温の変化に応じてより一層適切に設定することができるようになった。
【００２７】
第７特徴構成は、上記第４〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記熱電併給装置の発電出力を前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持したときは、前記効率取得用運転モードにおいては、前記通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持した前記効率取得用設定出力での前記熱電併給装置の運転を省略するように構成され、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段の前記通常運転モードの実行中に、前記熱電併給装置の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されるときには、そのときの前記発電効率又は前記排熱効率を前記効率取得用設定出力の前記発電効率又は前記排熱効率として求めるように構成されている点を特徴とする。
【００２８】
即ち、運転制御手段により、通常運転モードにおいて、熱電併給装置の発電出力が複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に効率取得用設定運転時間の間維持されると、効率取得用運転モードにおいては、前記通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持された前記効率取得用設定出力での熱電併給装置の運転が省略され、効率取得手段により、前記運転制御手段の前記通常運転モードの実行中に、熱電併給装置の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されるときには、そのときの発電効率又は排熱効率が前記効率取得用設定出力の発電効率又は排熱効率として求められる。
【００２９】
つまり、通常運転モードにおいて、熱電併給装置の発電出力が複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に効率取得用設定運転時間の間維持されると、そのときの発電効率又は排熱効率が前記効率取得用設定出力の発電効率又は排熱効率として求められて、効率取得用運転モードにおいては、前記通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持された前記効率取得用設定出力での熱電併給装置の運転が省略されるので、その効率取得用運転モードの実行に要する時間が短縮される。
従って、熱電併給装置の発電出力調節範囲における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、通常の運転ができなくなる時間を短縮しながら、精度良く求めることが可能となった。
【００３０】
第８特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記効率取得手段が、前記運転制御手段により前記熱電併給装置が前記設定運転条件にて運転される通常運転モードにおいて、複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率対出力関係を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００３１】
即ち、効率取得手段により、運転制御手段により熱電併給装置が設定運転条件にて運転される通常運転モードにおいて、複数の時点での実運転データに基づいて、それら複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する発電効率又は排熱効率が求められ、その求められたデータに基づいて発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる。
【００３２】
つまり、通常運転モードにおける複数の時点での実運転データには、熱電併給装置における異なる発電出力に関する実運転データが含まれるので、複数の時点での実運転データに基づいて、それら複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する発電効率又は排熱効率が求めることにより、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めることが可能となる。
そして、そのように通常運転モードにおける複数の時点での実運転データに基づいて発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めるようにすることにより、その効率対出力関係を、それを求めるために熱電併給装置を通常運転モードとは異なる条件にて運転することなく求めることが可能となる。
従って、熱電併給装置の通常の運転を所望通りに実行しながら、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過又は気温に応じて適切に設定することができるようになった。
【００３３】
第９特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記効率取得手段が、前記熱電併給装置の積算運転時間に対応する積算運転時間関連情報に基づいて、予め設定された初期設定効率対出力関係を補正することにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００３４】
即ち、効率取得手段により、熱電併給装置の積算運転時間に対応する積算運転時間関連情報に基づいて、予め設定された初期設定効率対出力関係が補正されることにより、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係が求められる。
【００３５】
つまり、熱電併給装置の積算運転時間関連情報が例えば熱電併給装置の積算運転時間である場合は、その積算運転時間が長くなるに伴って、熱電併給装置の発電効率は低下し、熱電併給装置の排熱効率は上昇する等、熱電併給装置の発電効率及び排熱効率は、熱電併給装置の積算運転時間関連情報に応じて変動するものであるので、初期設定効率対出力関係を熱電併給装置の積算運転時間関連情報に基づいて補正することにより、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めることが可能である。
そして、そのように、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、初期設定効率対出力関係を熱電併給装置の積算運転時間関連情報に基づいて補正して求めるようにすることにより、その効率対出力関係を、それを求めるために熱電併給装置を通常運転モードとは異なる条件にて運転することなく求めることが可能となる。
従って、熱電併給装置の通常の運転を所望通りに実行しながら、熱電併給装置の運転条件をその運転時間の経過に応じて適切に設定することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係るコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。
【００３７】
前記燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池１は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
【００３８】
前記燃料電池１の前記燃料ガス生成部へ原燃料ガスを供給する燃料供給路４１には、原燃料ガスの供給を断続する燃料供給断続弁４２、原燃料ガスの供給量を調節する燃料供給量調節弁４３、及び、原燃料ガスの供給量を計測する燃料流量センサ４４が設けられている。
そして、燃料供給量調節弁４３により前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池１の発電電力を調節するように構成されている。
【００３９】
前記燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷９に供給されるように構成されている。
【００４０】
前記受電電力供給ライン８には、この受電電力供給ライン８にて供給される商業用電力を計測する商用電力計測部Ｐ１が設けられ、前記発電電力供給ライン１０には、前記燃料電池１の発電電力を計測する発電電力計測部Ｐ２が設けられ、前記商用電力計測部Ｐ１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。
【００４１】
前記燃料電池１の前記セルスタックに冷却水を循環させるように、冷却水循環路１３が設けられると共に、その冷却水循環路１３に冷却水循環ポンプ１５が設けられている。
そして、冷却水循環ポンプ１５の作動により、冷却水循環路１３を通じて燃料電池１に冷却水を循環供給することにより、燃料電池１から発生する熱を冷却水に回収するように構成されている。
【００４２】
又、前記燃料電池１から発生する発生熱量を計測する発生熱量計測部Ｑが設けられている。
その発生熱量計測部Ｑは、前記冷却水循環路１３を通じて燃料電池１に流入する冷却水の流入温度を検出する冷却水流入温度センサ４５、冷却水循環路１３を通じて燃料電池１から流出する冷却水の流出温度を検出する冷却水流出温度センサ４６、及び、前記冷却水循環路１３を通流する冷却水の流量を検出する冷却水流量センサ４７とから構成されている。
つまり、冷却水流出温度センサ４６にて検出される流出温度と冷却水流入温度センサ４５にて検出される流入温度との差、及び、冷却水流量センサ４７にて検出される冷却水の流量から、燃料電池１の発生熱量が計測されるように構成されている。
【００４３】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、前記冷却水循環ポンプ１５の作動により前記冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、前記インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００４４】
前記貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯槽２、湯水循環路１６を通して貯湯槽２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を前記熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器２５、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、ファン２７を作動させた状態でのバーナ２８の燃焼により貯湯槽２内から取り出した湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器２９などを備えて構成されている。
【００４５】
前記湯水循環路１６は、その一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所に三方弁１８が設けられており、分岐された一方側の流路には、ラジエター１９が設けられている。
そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエター１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエター１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。
【００４６】
前記貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１から出力される熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
前記熱源用熱交換器２５においては、燃料電池１が発生する熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
そして、補助加熱手段Ｍが、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成されている。
また、熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁４０が設けられている。
【００４７】
前記冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられている。
そして、分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。
【００４８】
前記熱媒加熱用熱交換器２６においては、熱源用熱交換器２５や補助加熱用熱交換器２９にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記熱消費端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【００４９】
また、貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、熱消費端末３での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００５０】
前記運転制御部５は、燃料電池１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転及び冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御すると共に、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
【００５１】
ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁４０を閉弁した状態で貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯槽２から取り出した湯水を補助加熱手段Ｍにて加熱したり、貯湯槽２から取り出した湯水に水を混合させて、図外のリモコンにて設定されている給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
したがって、貯湯槽２では、貯湯槽２の容量の範囲内で、燃料電池１の出力に応じて追加された湯水から、給湯用として取り出された湯水を差し引いた分の湯水が貯湯されていることになる。
【００５２】
次に、このコージェネレーションシステムの制御構成について説明を加える。
先ず、前記運転制御部５による燃料電池１の運転の制御について説明を加える。
運転制御部５は、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求め、その求めた予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに前記燃料電池１の発電効率及び排熱効率に基づいて燃料電池１の運転条件を設定して、その設定運転条件にて燃料電池１を運転するように構成されている。
【００５３】
図２に示すように、本発明では、時間経過に伴って変化する、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との効率対出力関係を時間経過に伴って求める効率取得手段としての効率取得部５０が設けられ、運転制御部５が、効率取得部５０にて求めた前記効率対出力関係から前記発電効率又は前記排熱効率を求めるように構成されている。
そして、効率取得部５０は、運転制御部５を用いて構成されている。
【００５４】
この第１実施形態では、前記運転制御部５は、前記燃料電池１の発電電力を、現在要求されている現電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を行うように構成され、更に、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに燃料電池１の発電効率及び排熱効率に基づいて、予測電力負荷データに対して電主運転制御を行うことにより予測熱負荷データに対して熱が不足する熱不足状態が予測されるか、熱が余る熱余り状態が予測されるかを判別するように構成されている。
【００５５】
そして、この第１実施形態では、前記設定運転条件として、前記熱不足状態が予測される場合には、所定の出力上昇対象時間帯において、現電力負荷よりも大きい出力側に燃料電池１の発電電力を調整する出力上昇運転を行い、且つ、前記熱余り状態が予測される場合には、所定の出力下降対象時間帯において、現電力負荷よりも小さい出力側に燃料電池１の出力を調整する出力下降運転を行う条件に設定されている。
【００５６】
ちなみに、前記熱不足状態とは、例えば、貯湯槽２内に湯水が貯湯されておらず、補助加熱手段Ｍを作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱だけでは熱消費端末３で要求されている端末熱負荷を賄えない状態である。
また、熱余り状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が熱消費端末３で要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態である。
【００５７】
又、この第１実施形態では、運転制御部５が、前記燃料電池１を前記設定運転条件にて運転する通常運転モードと、発電出力を複数の効率取得用設定出力の夫々に効率取得用設定運転時間の間維持するように燃料電池１を運転する効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成され、前記効率取得部５０が、運転制御部５による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
【００５８】
更に、前記運転制御部５は、設定時間間隔が経過する毎に、前記効率取得用運転モードを実行するように構成され、又、前記効率取得部５０は、設定時間間隔が経過する毎の、運転制御部５による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
つまり、この第１実施形態では、前記効率取得部５０が、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
【００５９】
更に、前記効率取得部５０が、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている。
【００６０】
更に、前記運転制御部５が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池１の発電出力を前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持したときは、効率取得用運転モードにおいては、通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持した前記効率取得用設定出力での燃料電池１の運転を省略するように構成され、前記効率取得部５０が、運転制御部５の通常運転モードの実行中に、燃料電池１の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されるときには、そのときの前記発電効率又は前記排熱効率を前記効率取得用設定出力の前記発電効率又は前記排熱効率として求めるように構成されている。
【００６１】
先ず、前記電主運転制御について説明を加える。
運転制御部５は、電主運転制御において、５分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、前記現電力負荷を求め、最小出力（例えば２５０Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、図３（ａ）に示すように連続的に、又は、図３（ｂ）に示すように段階的に、上記現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の出力（発電電力）をその決定した電主出力に設定する。
尚、上記最小出力は、許容範囲内で０Ｗ又はそれに近い極めて小さい出力に設定しても構わない。
【００６２】
尚、上記現電力負荷は、商用電力計測部Ｐ１の計測値及び発電電力計測部Ｐ２の計測値に基づいて求められ、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期における電力負荷の平均値として求められる。
また、燃料電池１の出力として設定される電主出力は、現電力負荷に対して少なくとも所定の余裕分小さく設定されている。
【００６３】
次に、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データを管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求めるデータ管理処理について説明を加える。
前記運転制御部５は、例えば、設定周期を１日とし、単位時間を１時間とし、熱負荷を給湯熱負荷と暖房熱負荷として、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実暖房熱負荷の夫々を、商用電力計測部Ｐ１、発電電力計測部Ｐ２、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測する。
そして、運転制御部５は、商用電力計測部Ｐ１、発電電力計測部Ｐ２、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測された値を設定周期及び単位時間に対応付けて記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、設定周期毎に単位時間毎に対応付けて管理するように構成されている。
【００６４】
そして、前記運転制御部５は、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データの管理データに基づいて、設定周期内において単位時間ごとの時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を予測して、時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データを求めるように構成されている。
例えば、設定周期が１日で、単位時間が１時間である場合を例に挙げて説明を加えると、図４に示すように、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷及び熱負荷があるかを予測するようにしている。
以下では、設定周期を１日として、単位時間を１時間として説明する。
【００６５】
前記運転制御部５による前記効率取得用運転モードについて、説明を加える。
尚、前記燃料電池１の定格出力が１０００Ｗであるとすると、この第１実施形態では、前記複数の効率取得用設定出力として、例えば、２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗが設定されている。又、前記効率取得用設定運転時間は、例えば６０分間に設定され、前記設定時間間隔の初期値として、例えば９０日間に設定されている。
【００６６】
図５に示すように、通常運転モードの実行中に、設定時間間隔が経過すると、運転制御部５は、効率取得用運転モードを実行し、その効率取得用運転モードでは、発電出力を複数の効率取得用設定出力である２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗの夫々に、効率取得用設定時間である６０分間ずつ維持するように、燃料電池１を運転する。
具体的には、運転制御部５は、前記発電電力計測部Ｐ２の計測電力が効率取得用設定出力になるように、前記燃料供給量調節弁４３の開度を調節する。
【００６７】
前記効率取得部５０が前記効率対出力関係を求める効率対出力関係導出処理について、説明する。
前記効率取得部５０は、燃料電池１の発電出力が各効率取得用設定出力に前記効率取得用設定時間維持されている状態において、効率導出用設定時間（例えば１分間）毎に、実運転データに基づいて、発電効率及び排熱効率を求め、それら効率導出用設定時間毎の発電効率の平均値を前記効率取得用設定出力に対応する発電効率とし、効率導出用設定時間毎の排熱効率の平均値を前記効率取得用設定出力に対応する排熱効率として求める。
【００６８】
具体的には、前記実運転データとして、前記燃料流量センサ４４にて計測される前記燃料電池１への原燃料ガス供給量、即ち、燃料電池１の燃料消費量、前記発電電力計測部Ｐ２にて計測される発電電力、及び、前記発生熱量計測部Ｑにて計測される発生熱量を読み込んで、それら読み込んだ実運転データにより、発電効率ηｐ、排熱効率ηｈをそれぞれ以下の［数１］、［数２］にて求める。
そして、効率導出用設定時間毎に［数１］により求めた発電効率を平均して、前記効率取得用設定出力に対応する発電効率とし、並びに、効率導出用設定時間毎に［数２］により求めた排熱効率を平均して、前記効率取得用設定出力に対応する排熱効率とする。
【００６９】
［数１］
発電効率ηｐ＝発電電力／燃料消費量
【００７０】
［数２］
排熱効率ηｈ＝発生熱量／燃料消費量
【００７１】
そして、２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗ夫々に対応して求めた発電効率により、図６の（イ）に示すように、２５０Ｗに対応する点と５００Ｗに対応する点とを結ぶ直線と、７５０Ｗに対応する点と１０００Ｗに対応する点とを結ぶ直線とにより、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を近似することにより、発電効率に関する効率対出力関係を求める。
又、２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗ夫々に対応して求めた排熱効率により、図６の（ロ）に示すように、２５０Ｗに対応する点と５００Ｗに対応する点とを結ぶ直線と、７５０Ｗに対応する点と１０００Ｗに対応する点とを結ぶ直線とにより、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を近似することにより、排熱効率に関する効率対出力関係を求める。
【００７２】
つまり、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を示す発電効率に関する効率曲線、及び、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を示す排熱効率に関する効率曲線の夫々には、通常、５００Ｗと７５０Ｗとの間の発電出力の領域に変曲点が存在する。
そして、図６に示すように、２５０Ｗに対応する点と５００Ｗに対応する点とを結ぶ直線と、７５０Ｗに対応する点と１０００Ｗに対応する点とを結ぶ直線は、５００Ｗと７５０Ｗとの間で交わり、その交点又はその交点の近傍に、効率曲線の変曲点が位置するものであると考えられる。
【００７３】
従って、図６に示すように、発電効率及び排熱効率夫々に関する効率対出力関係を、２５０Ｗに対応して求めた点と５００Ｗに対応して求めた点とを結ぶ直線と、７５０Ｗに対応して求めた点と１０００Ｗに対応して求めた点とを結ぶ直線とにより近似することにより、発電効率及び排熱効率夫々に関する効率曲線に変曲点が存在する場合でも、その変曲点に対応する発電出力の発電効率及び排熱効率を求めることなく、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電効率及び排熱効率夫々に関する効率対出力関係を求めることができる。
【００７４】
前記効率取得部５０が前記設定時間間隔を更新する設定時間間隔更新処理について、説明する。
例えば、２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗ夫々に対応する発電効率及び排熱効率のうち、時間経過に伴う変化が比較的大きいと予測される１つ（例えば、５００Ｗに対応する発電効率）を代表させて、前回求めた値に対する今回求めた値の変化率である効率変化率Δηを、下記の［数３］により求める。
【００７５】
［数３］
Δη＝（ηn-1−ηn）／ηn-1
但し、ηnは今回求めた値であり、ηn-1は前回求めた値である。
【００７６】
そして、上述のように求めた効率変化率Δηに基づいて、下記の［数４］により、設定時間間隔Ｔの補正値ΔＴを求めると共に、求めた補正値ΔＴに基づいて、下記の［数５］により、設定時間間隔Ｔを補正することにより、設定時間間隔Ｔを更新する。
【００７７】
［数４］
ΔＴ＝Ｋ×｜Δη｜
但し、Ｋは、正の定数であり、｜Δη｜は、Δηの絶対値である。
【００７８】
［数５］
Ｔ←Ｔ−ΔＴ
【００７９】
次に、図７及び図８に示すフローチャートに基づいて、前記効率対出力関係を求めるための効率取得制御における前記運転制御部５及び前記効率取得部５０夫々の制御動作について、説明を加える。
図７に示すように、ステップ＃３，４，５，６，１００，２００の処理による通常運転モードの実行中に、ステップ＃１にて、設定時間間隔Ｔが経過したか否かを判別して、設定時間間隔Ｔが経過する毎に、効率取得制御が実行される（ステップ＃３００）。
【００８０】
その効率取得制御では、図８に示すように、前記運転制御部５により前記効率取得用運転モードが実行されると共に、効率取得部５０により前記効率対出力関係導出処理が実行されて効率対出力関係が求められ（ステップ＃３０１）、続いて、効率取得部５０により、記憶部に記憶されている効率対出力関係をステップ＃３０１にて求められた効率対出力関係に更新する効率更新処理が実行され（ステップ＃３０２）、続いて、効率取得部５０により、前記設定時間間隔Ｔを更新する前記設定時間間隔更新処理が実行されて（ステップ＃３０３）、リターンする。
【００８１】
次に、図７、図９、図１０及び図１１〜図１５に基づいて、運転制御部５による通常運転モードについて説明を加える。
なお、図７、図９、図１０は、本実施形態の処理フローを示す図であり、図１１〜図１５において、（イ）は、各単位時間（ｉ）における貯湯槽２に貯えられるべき熱量（以下、「予測貯熱量」と呼ぶ。）の演算条件としての各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を示す図、及び、（ロ）は、その演算条件下での演算結果である各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を示す図である。なお、図１１〜図１５において、単位時間（ｉ＝０）に相当する貯熱量Ｔ（０）は、現時点で貯湯槽２に貯えられている熱量を示すものである。
【００８２】
図７に示すように、運転制御部５は、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ＃３）。
【００８３】
具体的には、運転制御部５は、上記ステップ＃３において、まず、各単位時間（ｉ）において予測される予測電力負荷及び予測熱負荷等から、各単位時間（ｉ）において貯湯槽２に追加される熱量（以下、「追加熱量」と呼ぶ。）を求める。この追加熱量は、その単位時間（ｉ）内において、燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）に応じて出力される発生熱量と余剰電力に応じて電気ヒータ１２から出力される熱との和から熱負荷を差し引いたものとなり、その追加熱量が正の場合には、貯湯槽２に貯えられる熱量が増加し、その追加熱量が負の場合には、貯湯槽２に貯えられる熱量が減少することになる。
【００８４】
具体的に説明すると、燃料電池１を予測電力負荷に対して電主運転するように運転するとして、そのときの発電出力に対応する発電効率及び排熱効率を、上述のように効率取得制御にて更新して記憶部に記憶している発電効率及び排熱効率の夫々の効率対出力関係から求める。
つまり、予測電力負荷に追従する電主出力を、最小出力（例えば２５０Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、図３（ａ）に示すように連続的に又は図３（ｂ）に示すように段階的に決めて、そのように決めた電主出力に対応する発電効率及び排熱効率を、前記記憶部に記憶している発電効率及び排熱効率の夫々の効率対出力関係から求めるのである。
【００８５】
そして、求めた発電効率に基づいて、燃料電池１により予測電力負荷に対して電主運転するための燃料消費量を求めると共に、その求めた燃料消費量にて得られる燃料電池１の発生熱量を、前述のように求めた排熱効率に基づいて求めるのである。
【００８６】
つまり、前記効率対出力関係導出処理においては、例えば２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ及び１０００Ｗの効率取得用設定出力の夫々に対応する発電効率及び排熱効率を求めると共に、その求めたデータに基づいて、燃料電池１の発電出力調節範囲の全域にわたる発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係（具体的には、近似式）を求める。
そして、そのように求めた発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係から、前記効率取得用設定出力やそれ以外の出力に種々に設定される前記電主出力に対応する発電効率及び排熱効率夫々を求めるのである。
【００８７】
次に、運転制御部５は、最早の単位時間（ｉ＝１）から順に選択する状態で、各単位時間（ｉ）において、前の単位時間（ｉ−１）が経過したときに貯湯槽２に貯えられている熱量（最早の単位時間（ｉ＝１）においては現在貯湯槽２に貯えられている熱量）に上記のように求めた追加熱量を加えた熱量を、上記予測貯熱量Ｔ（ｉ）として求めるのである。
【００８８】
なお、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、貯湯槽２に貯えることができる最大貯熱量ｔｍａｘを超える場合、即ち、ラジエター１９を作動させる必要がある場合には、その単位時間（ｉ）を熱余り状態が予測される単位時間（ｉ＝ｆｕｌ）と特定でき、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、貯湯槽２に貯えるべき最小貯熱量ｔｍｉｎ（例えば、０）を下回る場合、即ち、補助加熱手段Ｍを作動させる必要がある場合には、その単位時間（ｉ）を熱不足状態が予測される単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）と特定できる。
また、各単位時間（ｉ）において貯湯槽２に使用可能な状態で有効に貯えられる熱量（以下、「有効貯熱量」と呼ぶ。）Ｔ’（ｉ）は、上記予測貯熱量Ｔ（ｉ）が貯湯槽２に貯えることができる最小貯熱量ｔｍｉｎ以上且つ最大貯熱量ｔｍａｘ以下の範囲内であれば、予測貯熱量Ｔ（ｉ）とされるが、その予測貯熱量Ｔ（ｉ）が貯湯槽２に貯えることができる最大貯熱量ｔｍａｘを超える場合には最大貯熱量ｔｍａｘとされ、その予測貯熱量が貯湯槽２に貯えるべき最小貯熱量ｔｍｉｎを下回る場合には最小貯熱量ｔｍｉｎとされる。
【００８９】
次に、運転制御部５は、上記のようにステップ＃３で求めた各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、熱余り状態又は熱不足状態となる単位時間を特定し、最初に熱余り状態となるか否か、さらには、最初に熱不足状態となるか否かを判定する（ステップ＃４，５）。
【００９０】
そして、先に熱余り状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うか否かを判定するための出力下降運転判定処理（ステップ＃１００）を実行し、先に熱不足状態となる場合には、詳細については後述するが、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うか否かを判定するための出力上昇運転判定処理（ステップ＃２００）を実行し、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において電主運転制御を行うことを決定する（ステップ＃６）。
【００９１】
以下、最早の単位時間（ｉ＝１）で電主運転制御を行うことを決定する場合について、図１１に基づいて説明を加える。
図１１（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１１（ロ）に示すように、各単位時間（ｉ）において予測貯熱量Ｔ（ｉ）が、最小貯熱量ｔｍｉｎ以上且つ最大貯熱量ｔｍａｘ以下の範囲内となる場合、即ち、熱余り状態及び熱不足状態にならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において電主運転制御を行うように決定されるのである。
【００９２】
なお、上記出力上昇運転判定処理及び上記出力下降運転判定処理を行うことなく、上記図７のステップ＃３で求めた各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、先に熱余り状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを決定し、先に熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを決定するように構成しても構わない。
【００９３】
次に、出力下降運転判定処理について、図９に基づいて説明する。
運転制御部５は、出力下降運転判定処理において、先ず、最早の単位時間（ｉ＝１）における燃料電池１の出力Ｆ（１）を出力下降運転時に設定される出力ｆｍｉｎとし、その他の単位時間（ｉ＝２〜２４）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ＝２〜２４）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ＃１０１）。
そして、このように求めた予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行った場合に、熱不足状態となるか否かを判定し（ステップ＃１０２）、熱不足状態とならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを決定し（ステップ＃１０３）、一方、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電主運転制御を行うことを決定する（ステップ１０４）。
【００９４】
以下、出力下降運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電主運転制御を行うことを決定する場合について、図１２及び図１３に基づいて説明を加える。
図１２（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１２（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１７）の貯熱量Ｔ（１７）のように、先に熱余り状態となる場合に、出力下降運転判定処理が行われる。
そして、出力下降運転判定処理において、図１３（イ）に示すように、最早の単位時間（ｉ＝１）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を出力下降運転時に設定される出力ｆｍｉｎとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１３（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１９，２０）の貯熱量Ｔ（１９），Ｔ（２０）のように、熱不足状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）においては、出力下降運転を行うことを禁止して、電主運転制御を行うように決定されるのである。
【００９５】
なお、出力下降運転判定処理のステップ＃１０２において、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行った場合に熱不足状態となる単位時間が、各単位時間（ｉ）において電主運転制御を行った場合に熱余り状態となった単位時間（ｉ＝ｆｕｌ）の前にあるときのみ、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力下降運転を行うことを禁止して電主運転制御を行うことを決定するように構成しても構わない。
【００９６】
次に、出力上昇運転判定処理について、図１０に基づいて説明する。
運転制御部５は、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）から電主運転制御を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）までの燃料電池１の出力Ｆ（１〜ｅｍｐ）を出力上昇運転時に設定される出力ｆｍａｘとし、その他の単位時間（ｉ＝ｅｍｐ＋１〜２４）における燃料電池１の出力Ｆ（ｅｍｐ＋１〜２４）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求める（ステップ＃２０１）。
そして、このように求めた予測貯熱量Ｔ（ｉ）を参照して、最早の単位時間（ｉ＝１）から電主運転制御を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）まで出力上昇降運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が、各単位時間（ｉ）において電主運転制御を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にあるか否かを判定する（ステップ＃２０２）。
そして、単位時間（ｉ＝１〜ｅｍｐ）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを決定し（ステップ＃２０３）、一方、単位時間（ｉ＝１〜ｅｍｐ）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝ｅｍｐ）の前にある場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において電主運転制御を行うことを決定する（ステップ＃２０４）。
【００９７】
以下、出力上昇運転判定処理において、最早の単位時間（ｉ＝１）で電主運転制御を行うことを決定する場合について、図１４及び図１５に基づいて説明を加える。
図１４（イ）に示すように、各単位時間（ｉ）における燃料電池１の出力Ｆ（ｉ）を電主運転制御時に設定される出力ｆとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１４（ロ）に示す単位時間（ｉ＝１９，２０）の貯熱量Ｔ（１９），Ｔ（２０）のように、先に熱不足状態となる場合に、出力上昇運転判定処理が行われる。
そして、出力上昇運転判定処理において、図１５（イ）に示すように、最早の単位時間（ｉ＝１）から各単位時間（ｉ）で電主運転制御を行った場合に熱不足状態となった単位時間（ｉ＝１９）までの燃料電池１の出力Ｆ（１）〜Ｆ（１９）を出力上昇運転時に設定される出力ｆｍａｘとする条件で、各単位時間（ｉ）における予測貯熱量Ｔ（ｉ）を求めた結果、図１５（ロ）に示す単位時間（ｉ＝５）の貯熱量Ｔ（５）等のように、単位時間（ｉ＝１〜１９）において出力上昇運転を行った場合に熱余り状態となる単位時間（ｉ＝５）が熱不足状態であった単位時間（ｉ＝１９）の前にある場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）においては、出力上昇運転を行うことを禁止して、電主運転制御を行うように決定されるのである。
【００９８】
なお、出力上昇運転判定処理のステップ＃２０２において、単位時間（ｉ＝１〜ｅｍｐ）において出力上昇運転を行った場合に、熱余り状態となるか否かを判定し、熱余り状態とならない場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において出力上昇運転を行うことを決定し、一方、熱余り状態となる場合には、最早の単位時間（ｉ＝１）において電主運転制御を行うことを決定するように構成しても構わない。
【００９９】
又、前記運転制御部５は、上述のように通常運転モードを実行している間に、前記設定時間間隔が経過する直前のデータ充当許容用設定期間の間に、前記燃料電池１の発電出力を前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持したときは、前記効率取得用運転モードにおいては、通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持した前記効率取得用設定出力での燃料電池１の運転を省略する。
【０１００】
そして、前記効率取得部５０は、運転制御部５の通常運転モードの実行中における前記データ充当許容用設定期間に、燃料電池１の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されたときは、そのときの前記発電効率及び前記排熱効率を前記効率取得用設定出力の前記発電効率及び前記排熱効率として求める。
ちなみに、前記データ充当許容用設定期間は、前記設定時間間隔の初期値が前述のように９０日に設定される場合、例えば３日間程度に設定される。
【０１０１】
以下、本発明の第２ないし第５実施形態を説明するが、各実施形態においては、前記運転制御部５及び前記効率取得部５０の構成が上記の第１実施形態と異なり、コージェネレーションシステムを構成する構成要素は図１及び図２を用いて説明した第１実施形態と同様であるので、前記運転制御部５及び前記効率取得部５０の構成について説明する。
【０１０２】
〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、運転制御部５による通常運転モードが第１実施形態と異なり、その他の運転制御部５及び効率取得部５０夫々の制御構成は第１実施形態と同様である。
即ち、運転制御部５は、第１実施形態と同様に効率取得用運転モードを実行するように構成され、効率取得部５０は、第１実施形態と同様に効率対出力関係導出処理、効率更新処理及び設定時間間隔更新処理を実行するように構成されている。
【０１０３】
以下、運転制御部５による通常運転モードについて説明する。
この第２実施形態においては、前記運転制御部５は、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ並びに燃料電池１の発電効率及び排熱効率に基づいて、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データについてのエネルギ削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されている。そして、予測エネルギ削減量を演算するための燃料電池１の発電効率及び排熱効率を、前記効率取得制御にて更新して記憶部に記憶している発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係から求めるように構成されている。
【０１０４】
更に、運転制御部５は、予測エネルギ削減量として、連続稼動モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Ｐｃと、断続稼動モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Ｐｉとを演算するように構成されている。
そして、前記設定運転条件として、連続稼動モードの予測エネルギ削減量Ｐｃと断続稼動モードの予測エネルギ削減量Ｐｉとを比較して、連続稼動モードの予測エネルギ削減量Ｐｃの方が優れている場合には連続稼動モードを選択し、断続稼動モードの予測エネルギ削減量Ｐｉの方が優れている場合には断続稼動モードを選択する条件に設定されている。
【０１０５】
説明を加えると、運転制御部５は、所定の判定時点において、所定の稼動モード選択処理を実行して、所定の連続稼動モードと断続稼動モードとから選択した一の稼動モードで、燃料電池１を稼動させるように構成されている。
【０１０６】
上記連続稼動モードは、判定時点からの上述した出力調整周期よりも長い２４時間等の判定対象期間において、燃料電池１を連続的に稼動させる稼動モードである。
即ち、運転制御部５は、連続稼動モードが選択された判定対象期間においては、燃料電池１を停止することなく連続的に稼動させ、その稼動時に上述した電主運転制御を実行する。
【０１０７】
一方、上記断続稼動モードは、判定対象期間において、燃料電池１を断続的に稼動させる稼動モードである。
即ち、運転制御部５は、断続稼動モードが選択された判定対象期間においては、燃料電池１の起動及び停止を行って断続的に稼動させ、その稼動時に上述した電主運転制御を実行する。
【０１０８】
前記予測エネルギ削減量の演算方法について、説明を加える。
運転制御部５は、先ず、時系列的な過去電力負荷データ及び過去熱負荷データに基づいて、図４に示すような、判定時点以降の時系列的な予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを予測するように構成されている。
【０１０９】
次に、運転制御部５は、予め設定された仮運転パターンにおける稼動時間帯において燃料電池１を稼動させる形態で上記予測電力負荷データに対して電主運転制御を実行すると仮定して、燃料電池１の時系列的な予測発電電力及び予測発生熱量を演算する。
【０１１０】
そして、運転制御部５は、下記の［数６］に示すように、燃料電池１を稼動しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池１を上記仮運転パターンで稼動させた場合のエネルギ消費量の削減量を、上記予測エネルギ削減量として演算することができる。
【０１１１】
［数６］
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を稼動しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を稼動した場合のエネルギ消費量Ｅ２
【０１１２】
尚、上記燃料電池１を稼動しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、下記の［数７］に示すように、上記予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷の全てを補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
【０１１３】
［数７］
Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源７の発電効率＋予測熱負荷／補助加熱手段Ｍの発熱効率
【０１１４】
一方、燃料電池１を稼動した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の［数８］に示すように、上記予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱量で補う場合の燃料電池１におけるエネルギ消費量（燃料消費量）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷から予測発生熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
【０１１５】
［数８］
Ｅ２＝燃料電池１を稼動したときの燃料消費量＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱手段Ｍの発熱効率
【０１１６】
また、上記燃料電池１を稼動した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める場合には、それに燃料電池１の起動時のエネルギロスや想定される待機時間等を加えることが望ましい。
【０１１７】
上記のような燃料電池１を稼動した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める際の実施例について説明を加える。
【０１１８】
図１６（ａ）に示すように、午前０時の判定時点から２４時間の判定対象期間における１時間毎の夫々の時間において、予測電力負荷（ａ）及び予測熱負荷（ｍ）を求め、稼動時間帯を設定した仮運転パターンにおいて設定される稼動時間帯において設定される燃料電池１の電主出力（ｂ）を、その予測電力負荷（ａ）に対して追従する形態で求める。
尚、この際に、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力以下である場合には、電主出力（ｂ）はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量（ｉ）として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池１の最大出力以上である場合には、電主出力（ｂ）はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量（ｃ）として求められる。
【０１１９】
夫々の時間において、電主出力（ｂ）と前記発電効率に関する効率対出力関係から求めた燃料電池１の発電効率（ηｐ）から、燃料電池１の一次エネルギ消費量である燃料消費量（ｇ）を求めると共に、その燃料消費量（ｇ）と前記排熱効率に関する効率対出力関係から求めた燃料電池１の排熱効率（ηｈ）から燃料電池１の発生熱量（ｄ）を求める。
【０１２０】
更に、夫々の時間において、貯湯槽２の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量（ｄ）から排熱ロス（ｈ）を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量を加えたものから、貯湯槽２において放熱される貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）と、を差し引いた分を、貯湯槽２に貯えられる貯湯熱量（ｋ）として求め、更に、貯湯槽２の最大容量を超える分の熱量をラジエター１９で放熱される余剰熱量（ｊ）として求める。
【０１２１】
そして、判定対象期間における上記燃料消費量（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、貯湯熱量（ｋ）が予測利用熱量（ｎ）よりも小さい場合にその差として求められる不足熱負荷の合計とを、上記［数８］に代入することにより、上記のような燃料電池１を稼動した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることができる。
【０１２２】
尚、上記燃料電池１の発生熱量（ｄ）の合計と、余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量の合計との和が、燃料電池１の総発生熱量と認識することができ、更に、排熱ロス（ｈ）と余剰熱量（ｊ）と貯湯放熱量（ｌ）の夫々の合計の和に好ましくは起動ロスとを加えたものが、燃料電池１の総熱ロスと認識することができる。そして、この総発熱量から総熱ロスを差し引いた熱量の全てを熱負荷として利用できた場合には、予測エネルギ削減量は最大となり、このような予測エネルギ削減量を最大とする利用熱量をピーク利用熱量と呼ぶ。
また、判定時点における貯湯熱量（ｋ）即ち初期貯湯熱量を考慮するために、上記［数６］において、その初期貯量熱量を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量（初期貯湯熱量／補助加熱手段Ｍの発熱効率）を加算して予測エネルギ削減量を求めても構わない。また、この場合、上記のように求めたピーク利用熱量も、上記のような初期貯量熱量を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量が加算された値として求められる。
【０１２３】
運転制御部５は、図１７のフロー図に示すように、午前０時等の判定時点であるか否かを判定し（ステップ＃１１）、判定時点になると、後述する稼動モード選択処理（ステップ＃１２〜ステップ＃１５）を実行し、設定時間間隔Ｔが経過したか否かを判別し（ステップ＃１６）、設定時間間隔Ｔが経過すると効率取得制御を実行する（ステップ＃３００）。尚、前記効率取得制御は、図８に基づいて上記第１実施形態にて説明したのと同様に実行するので、説明を省略する。
【０１２４】
詳しくは、この稼動モード選択処理においては、先ず、連続稼動モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Ｐｃと、断続稼動モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量Ｐｉとを演算し（ステップ＃１２）、夫々の予測エネルギ削減量Ｐｃ，Ｐｉのうちどちらの方が優れているか即ち大きいかを判定し（ステップ＃１３）、予測エネルギ削減量Ｐｃの方が優れている場合には、連続稼動モードを選択し（ステップ＃１４）、予測エネルギ削減量Ｐｉの方が優れている場合には、断続稼動モードを選択する（ステップ＃１５）。
尚、夫々の予測エネルギ削減量Ｐｃ，Ｐｉが等しい場合には、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を抑制する目的で、連続稼動モードが選択される。
【０１２５】
そして、上記判定時点以降の判定対象期間においては、燃料電池１は、上記のように稼動モード選択処理で選択された稼動モードで稼動される。
即ち、断続稼動モードの方が連続稼動モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定時点における稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択され、それ以降の判定対象期間において燃料電池１が断続的に稼動されるので、熱余り状態が抑制され、省エネルギ性の向上が図られる。
一方、連続稼動モードの方が断続稼動モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定時点における稼動モード選択処理により連続稼動モードが選択され、それ以降の判定対象期間において燃料電池１が連続的に稼動されるので、熱不足状態が抑制されて高い省エネルギ性が確保されながら、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化が適切に抑制される。
【０１２６】
〔連続稼動モード〕
次に、連続稼動モードが選択された場合における運転制御部５による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
運転制御部５は、連続稼動モードにおいて、予測電力負荷データに対して電主運転制御を実行することにより、前記熱余り状態が予測される場合に、燃料電池１の出力を現電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定することにより、前記出力下降運転を実行可能に構成されている。
更に、運転制御部５は、連続稼動モードにおいて、予測電力負荷データに対して電主運転制御を実行することにより、前記熱不足状態が予測される場合に、燃料電池１の出力を現電力負荷に追従した電主出力よりも大きい強制出力に設定することにより、前記出力上昇運転を実行可能に構成されている。
【０１２７】
次に、熱余り状態及び熱不足状態の予測について説明を加える。
前記運転制御部５は、判定対象期間における予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、その予測電力負荷データに対して連続的に電主運転制御を実行することを想定して、燃料電池１の発生熱量が予測熱負荷データに対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求め、逆に、燃料電池１の発生熱量が予測熱負荷データに対して不足する熱不足状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱不足状態が発生する時間帯を熱不足時間帯として求める。
【０１２８】
予測電力負荷データに対して電主運転制御を実行すると想定したときに、燃料電池１から発生する発生熱量は、上記の第１実施形態と同様に、燃料電池１の発電電力に対応する発電効率及び排熱効率を発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係から求めて、その求めた発電効率と排熱効率とに基づいて求める。
【０１２９】
尚、熱不足状態や熱余り状態を予測する構成については、例えば、補助加熱手段Ｍを作動した状態での給湯量やラジエター１９における放熱量を積算し、その積算値が設定値以上となることにより、熱不足状態や熱余り状態を予測するなど、適宜変更が可能である。
【０１３０】
上記出力下降運転について説明を加えると、運転制御部５は、出力下降運転を実行する場合において、熱余り状態が予測される熱余り時間帯よりも前の時間帯でその熱余り状態が解消できるように設定された出力下降運転時間帯において、燃料電池１の出力を電主出力よりも小さい抑制出力に設定する。
【０１３１】
更に、上記抑制出力は、燃料電池１の出力を電主出力に設定したときの発電メリットよりも優れた発電メリットを発揮する出力のうちの上記電主出力以下の範囲内において発電メリットが最大になる出力に設定することが望ましい。
【０１３２】
即ち、運転制御部５は、現電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合のエネルギ消費量から、現電力負荷の少なくとも一部を燃料電池１の発電電力で補う場合のエネルギ消費量を差し引いた分に相当する上記発電メリットを、燃料電池１の出力を電主出力及びそれ以下に設定した場合について演算し、その発電メリットが燃料電池１の出力を電主出力に設定した場合よりも優れている出力のうちの発電メリットが最大になる出力を、上記抑制出力として設定する。
尚、上記発電メリットは、余剰電力の発生によるエネルギロスを差し引いた値とすることが望ましい。
【０１３３】
尚、上記抑制出力は、燃料電池１の最小出力や、電主出力から所定の設定量小さい出力としても構わない。
【０１３４】
上記出力上昇運転について説明を加えると、運転制御部５は、出力上昇運転を実行する場合において、熱不足状態が予測される熱不足時間帯よりも前の時間帯でその熱不足状態が解消できるように設定された出力上昇運転時間帯において、燃料電池１の出力を電主出力よりも大きい強制出力に設定する。
【０１３５】
更に、上記強制出力は、燃料電池１の出力を電主出力に設定したときの発熱メリットよりも優れた発熱メリットを発揮する出力のうちの上記電主出力以上の範囲内において発熱メリットが最大になる出力に設定することが望ましい。
【０１３６】
即ち、運転制御部５は、現熱負荷の全てを補助加熱手段Ｍによる発生熱で補う場合のエネルギ消費量から、現熱負荷の少なくとも一部を燃料電池１の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を差し引いた分に相当する上記発熱メリットを、燃料電池１の出力を電主出力及びそれ以上に設定した場合について演算し、その発熱メリットが燃料電池１の出力を電主出力に設定した場合よりも優れている出力のうちの発熱メリットが最大になる出力を、上記強制出力として設定する。
【０１３７】
尚、上記強制出力は、燃料電池１の最大出力や、電主出力から所定の設定量大きい出力としても構わない。
【０１３８】
また、上記抑制出力及び上記強制出力は、燃料電池１の出力を電主出力に設定したときの発電メリット及び発熱メリットの和である総合メリットよりも優れた総合発電メリットを発揮する出力として設定しても構わない。
【０１３９】
また、運転制御部５は、所定の判定時点において、所定の稼動モード選択処理を実行して、連続稼動モードを選択した場合において、上述した出力下降運転の実行を禁止するか否か、又は、上述した出力上昇運転の実行を禁止するか否かを、判定するように構成されており、その詳細について、以下に説明を加える。
【０１４０】
（出力下降運転の実行禁止の判定）
運転制御部５は、図１８に示すように、連続稼動モードが選択されたか否かを判定し（ステップ＃２１）、連続稼動モードが選択された場合に、予測利用熱量（Σｎ）及び出力下降禁止判定値（Ｎ１）を演算する（ステップ＃２２）。
【０１４１】
上記予測利用熱量（Σｎ）は、図１６（ａ）を用いて説明したように、貯湯槽２に貯えられた貯湯熱量（ｋ）に対して予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）の合計として求められる。
一方、上記出力下降禁止判定値（Ｎ１）は、燃料電池１を上記連続稼動モードで運転すると仮定したときの予測エネルギ削減量を最大とするピーク利用熱量Ｎｐと同じ又はそれに近似した値として設定され、図１６（ａ）を用いて説明したように、そのピーク利用熱量Ｎｐは総発熱量から総熱ロスを差し引いた熱量として求められる。
【０１４２】
そして、運転制御部５は、上記のように演算した予測利用熱量（Σｎ）が出力下降禁止判定値（Ｎ１）以上であるか否かを判定し（ステップ＃２３）、予測利用熱量（Σｎ）が出力下降禁止判定値（Ｎ１）以上である場合には、それ以降の判定対象期間において、出力下降運転の実行を禁止し（ステップ＃２４）、逆に、予測利用熱量（Σｎ）が出力下降禁止判定値（Ｎ１）よりも小さい場合には、それ以降の判定対象期間において、出力下降運転の実行を許可する（ステップ＃２５）。
【０１４３】
尚、実際の利用熱量が上記ピーク熱量以上となった場合に確実に出力下降運転の実行を禁止するべく、上記出力下降禁止判定値（Ｎ１）は、予測利用熱量（Σｎ）の実際の利用熱量に対する予測誤差を見込んで、ピーク利用熱量Ｎｐよりも所定の誤差分小さい値に設定することが望ましい。
【０１４４】
（出力上昇運転の実行禁止の判定）
運転制御部５は、図１９に示すように、連続稼動モードが選択されたか否かを判定し（ステップ＃３１）、連続稼動モードが選択された場合に、予測利用熱量（Σｎ）及び出力上昇禁止判定値（Ｎ２）を演算する（ステップ＃３２）。
【０１４５】
上記予測利用熱量（Σｎ）は、上述した出力下降運転禁止の判定と同様に求められる。
一方、上記出力上昇禁止判定値（Ｎ２）は、上述した出力下降禁止判定値（Ｎ１）と同様に、ピーク利用熱量Ｎｐと同じ又はそれに近似した値として設定される。
【０１４６】
そして、運転制御部５は、上記のように演算した予測利用熱量（Σｎ）が出力上昇禁止判定値（Ｎ２）以下であるか否かを判定し（ステップ＃３３）、予測利用熱量（Σｎ）が出力上昇禁止判定値（Ｎ２）以下である場合には、それ以降の判定対象期間において、出力上昇運転の実行を禁止し（ステップ＃３４）、逆に、予測利用熱量（Σｎ）が出力上昇禁止判定値（Ｎ２）よりも大きい場合には、それ以降の判定対象期間において、出力上昇運転の実行を許可する（ステップ＃３５）。
【０１４７】
尚、実際の利用熱量が上記ピーク熱量以下となった場合に確実に出力上昇運転の実行を禁止するべく、上記出力上昇禁止判定値（Ｎ２）は、予測利用熱量（Σｎ）の実際の利用熱量に対する予測誤差を見込んで、ピーク利用熱量Ｎｐよりも所定の誤差分大きい値に設定することが望ましい。
【０１４８】
（出力下降運転と出力上昇運転との実行禁止の判定）
更に、運転制御部５は、上述した出力下降運転の実行を禁止するか否かの判定と、上述した出力上昇運転の実行を禁止するか否かの判定との両方を実行するように構成する場合については、上記出力下降禁止判定値（Ｎ１）をピーク利用熱量Ｎｐに応じて設定された運転判定範囲の下限値として設定すると共に、上記出力上昇禁止判定値（Ｎ２）をピーク利用熱量Ｎｐに応じて設定された運転判定範囲の上限値として設定し、上述した出力下降運転の実行禁止の判定と、出力上昇運転の実行禁止の判定との両方を実行する。
【０１４９】
即ち、図２０に示すように、上記運転判定範囲をピーク利用熱量Ｎｐの誤差範囲として設定し、上述した予測利用熱量（Σｎ）がその出力下降禁止判定値（Ｎ１）以上且つ出力上昇禁止判定値（Ｎ２）以下の運転判定範囲内である場合に、出力下降運転と前記出力上昇運転との実行を禁止し、予測利用熱量（Σｎ）が出力上昇禁止判定値（Ｎ２）よりも大きい場合に、出力下降運転の実行を禁止すると共に、出力上昇運転の実行を許可し、予測利用熱量（Σｎ）が出力下降禁止判定値（Ｎ１）よりも小さい場合に、出力下降運転の実行を許可すると共に、出力上昇運転の実行を禁止する。
【０１５０】
〔断続稼動モード〕
次に、断続稼動モードが選択された場合における運転制御部５による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
この断続稼動モードは、判定対象期間において上述した予測エネルギ削減量が最大となるように、燃料電池１の稼動時間帯を設定する稼動モードである。
そして、その断続稼動モードは、下記に示す第１断続稼動モードと第２断続稼動モードが含まれ、運転制御部５は、稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択された場合には、例えば予測エネルギ削減量が優れている方の断続稼動モードで、燃料電池１を稼動させる。
【０１５１】
（第１断続稼動モード）
第１断続稼動モードは、２４時間等の判定対象期間において燃料電池１の稼動時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、判定対象期間における予測電力負荷と判定対象期間における予測熱負荷とに基づいて演算して、その予測エネルギ削減量が最大となるように、判定対象期間において燃料電池１の起動時間と停止時間を設定する断続稼動モードである。
【０１５２】
即ち、運転制御部５は、第１断続稼動モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、判定対象期間において燃料電池１の起動時間と停止時間との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その起動時間から停止時間までの稼動時間帯において燃料電池１に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を、上述した［数６］〜［数８］等を用いて、演算する。
【０１５３】
そして、その複数の仮運転パターンのうち、上記のように求めた予測エネルギ削減量が最も優れた即ち最大である仮運転パターンを、その判定対象期間における正式な運転パターンとして決定し、その運転パターンで定義される運転時間帯で燃料電池１を運転するように、判定時間帯における燃料電池１の起動時間と停止時間とを設定する。
【０１５４】
（第２断続稼動モード）
第２断続稼動モードは、２４時間等の判定対象期間において燃料電池１の稼動時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、判定対象期間における予測電力負荷と、判定対象期間よりも長い４８時間又は７２時間等の熱負荷判定対象期間における予測熱負荷とに基づいて演算して、予測エネルギ削減量が最大となるように、判定対象期間において燃料電池１の起動時間と停止時間を設定する断続稼動モードである。
【０１５５】
即ち、運転制御部５は、第２断続稼動モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、判定対象期間における燃料電池１の起動時間と停止時間との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その起動時間から停止時間までの稼動時間帯において燃料電池１に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を演算する。
【０１５６】
尚、この第２断続稼動モードで演算される予測エネルギ削減量は、例えば、図１６（ｂ）の判定対象期間以降の熱利用状態に示すように、その判定対象期間以降含む熱負荷判定対象期間において貯湯熱量（ｋ）が継続して予測熱負荷（ｍ）として利用された場合を想定して、上述した［数６］〜［数８］等を用いて演算された判定対象期間の予測電力負荷と予測熱負荷とに基づいて演算した予測エネルギ削減量に対して、その判定対象期間以降における予測利用熱量（ｎ）の合計から貯湯放熱量（ｌ）の合計を差し引いた分の熱量を、補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値として、求めることができる。
【０１５７】
尚、運転制御部５は、稼動モード選択処理により断続稼動モードが選択された場合に、上記第１断続稼動モードと上記第２断続稼動モードとのうち、予測エネルギ削減量が優れた方の断続稼動モードを選択して、燃料電池１を断続的に稼動させるのであるが、例えば、上記第２断続稼動モードを優先的に選択したい場合に、上記第２断続稼動モードの予測エネルギ削減量が、第１断続稼動モードの予測エネルギ削減量から一定量差し引いた分よりも大きい場合に、第２断続稼動モードを選択するように構成しても構わない。
また、上記第１断続稼動モードの予測エネルギ削減量の方が優れている場合において、その予測エネルギ削減量が負である場合には、燃料電池１を稼動させることによるエネルギの削減効果がないとして、何れの稼動モードも選択せずに、次の判定対象期間において燃料電池１を停止させても構わない。
【０１５８】
尚、断続稼動モードとしては、予測エネルギ削減量が最大となるように判定対象期間において燃料電池１の起動時間と停止時間を設定する稼動モードとするのではなく、例えば、燃料電池１の発生熱により熱負荷の全てを賄うように燃料電池１の起動時間と停止時間とを設定する稼動モードや、一定の出力調整周期毎に、予測エネルギ削減量を再計算して、燃料電池１を起動するか停止するかを判定する形態の稼動モード等のように、別の断続稼動モードを採用しても構わない。
【０１５９】
また、断続稼動モードにおける上記燃料電池１の稼動時間帯は、判定対象期間において夫々１回のみではなく、複数回設定しても構わない。
【０１６０】
〔第３実施形態〕
この第３実施形態では、前記運転制御部５が、前記燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との関係を示す効率曲線に変曲点が存在するときは、前記効率取得用運転モードにおいては、前記変曲点に対応する変曲点対応発電出力、その変曲点対応発電出力に対して発電出力増加側に離間した大側発電出力、及び、前記変曲点対応発電出力に対して発電出力減少側に離間した小側発電出力を前記複数の効率取得用設定出力とするように構成されている。
又、前記効率取得部５０は、前記運転制御部５による前記通常運転モードの実行により得られる複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率曲線を求めて、その求めた効率曲線に前記変曲点が存在するか否かを判別するように構成されている。
そして、この第３実施形態では、前記運転制御部５及び前記効率取得部５０は、上述のように構成されている点以外は、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に構成されている。
【０１６１】
尚、前記通常運転モードとしては上記の第１又は第２実施形態のいずれかの通常運転モードを実行するように、運転制御部５が構成される。
【０１６２】
即ち、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、前記運転制御部５は、前記通常運転モードと効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成され、又、設定時間間隔が経過する毎に、前記効率取得用運転モードを実行するように構成されている。
前記効率取得部５０も、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、設定時間間隔が経過する毎の、運転制御部５による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されて、前記効率取得部５０が、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
又、前記効率取得部５０は、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている。
【０１６３】
更に、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、前記運転制御部５は、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池１の発電出力を前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持したときは、効率取得用運転モードにおいては、通常運転モードにて前記効率取得用設定運転時間の間維持した前記効率取得用設定出力での燃料電池１の運転を省略するように構成され、前記効率取得部５０が、運転制御部５の通常運転モードの実行中に、燃料電池１の発電出力が前記複数の効率取得用設定出力のうちのいずれかの効率取得用設定出力に前記効率取得用設定運転時間の間維持されるときには、そのときの前記発電効率又は前記排熱効率を前記効率取得用設定出力の前記発電効率又は前記排熱効率として求めるように構成されている。
【０１６４】
以下、前記運転制御部５及び前記効率取得部５０夫々の構成において、上記の第１及び第２の各実施形態と異なる点について説明を加える。
先ず、前記効率取得部５０が効率曲線を求めてその求めた効率曲線に変曲点が存在するか否かを判別するための制御構成について説明する。
前記効率取得部５０は、前記設定時間間隔が経過する直前の設定周期（この実施形態では１日）において、運転制御部５による前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、効率導出用設定時間（例えば１分間）毎に、上記の［数１］により発電効率を求めると共に、求めた効率導出用設定時間毎の発電出力とそれに対応する発電効率の夫々を、平均用設定時間（例えば２０分間）毎に平均し、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する平均発電効率のデータに基づいて、図２１の（イ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を示す効率曲線を求め、その求めた効率曲線に変曲点が存在するか否かを判別する。
【０１６５】
前記効率取得部５０は、前記設定時間間隔が経過する直前の設定周期において、運転制御部５による前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、前記効率導出用設定時間毎に、上記の［数２］により排熱効率を求めると共に、求めた効率導出用設定時間毎の発電出力とそれに対応する排熱効率の夫々を、前記平均用設定時間毎に平均し、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する平均排熱効率のデータに基づいて、図２１の（ロ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を示す効率曲線を求め、その求めた効率曲線に変曲点が存在するか否かを判別する。
【０１６６】
尚、前記効率取得部５０により、前記通常運転モードの実行中の実運転データに基づいて発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率曲線を求める方法としては、上述の方法以外に、例えば以下の方法を採用しても良い。
【０１６７】
即ち、前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、前記平均用設定時間毎に、平均発電電力及び平均燃料消費量を求めると共に、それら平均発電電力及び平均燃料消費量により上記の［数１］に基づいて発電効率を求め、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する発電効率のデータに基づいて、図２１の（イ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を示す効率曲線を求める。
【０１６８】
又、前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、前記平均用設定時間毎に、上記の平均発電電力及び平均燃料消費量に加えて、平均発生熱量を求めると共に、求めた平均発生熱量及び平均燃料消費量により上記の［数２］に基づいて排熱効率を求め、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する排熱効率のデータに基づいて、図２１の（ロ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を示す効率曲線を求める。
【０１６９】
例えば、前記効率取得部５０により、図２１に示す如き発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率曲線が求められて、夫々の効率曲線において、６００Ｗの点で変曲点が存在すると判別されたとする。
【０１７０】
前記運転制御部５は、前記効率取得部５０により効率曲線に変曲点が存在しないと判別されたときは、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、発電出力を予め設定された複数の効率取得用設定出力の夫々に前記効率取得用設定運転時間の間維持するように燃料電池１を運転する通常時の効率取得用運転モードを実行し、前記効率取得部５０により効率曲線に変曲点が存在すると判別されたときは、発電出力を前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に前記効率取得用設定運転時間の間維持するように燃料電池１を運転する変曲点存在時の効率取得用運転モードを実行する。
【０１７１】
そして、効率取得部５０は、前記運転制御部５により変曲点存在時の効率取得用運転モードが実行されたときは、その実行により得られる実運転データに基づいて、上記の第１実施形態と同様に、前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に対応する発電効率及び排熱効率を求めることにより、発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係を求める。
【０１７２】
例えば、前記小側発電出力が２５０Ｗ、前記大側発電出力が１０００Ｗに夫々設定され、前記変曲点が前述のように６００Ｗに存在すると判別されたときは、２５０Ｗ，６００Ｗ及び１０００Ｗ夫々に対応して求めた発電効率により、図２２の（イ）に示すように、２５０Ｗと６００Ｗとの間、及び、６００Ｗと１０００との間のデータを直線にて近似することにより、発電効率に関する効率対出力関係を求める。
又、２５０Ｗ，６００Ｗ及び１０００Ｗ夫々に対応して求めた排熱効率により、図２２の（ロ）に示すように、２５０Ｗと６００Ｗとの間、及び、６００Ｗと１０００との間のデータを直線にて近似することにより、排熱効率に関する効率対出力関係を求める。
【０１７３】
〔第４実施形態〕
この第４実施形態では、前記運転制御部５は上記の第１及び第２の各実施形態のように通常運転モードと効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成されず、前記通常運転モードのみを実行するように構成され、前記効率取得部５０は、前記通常運転モードにおいて、複数の時点での実運転データに基づいて、前記複数の時点夫々の発電出力とそれに対応する前記発電効率及び前記排熱効率を求め、その求めたデータに基づいて前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
尚、前記通常運転モードとしては上記の第１又は第２実施形態のいずれかの通常運転モードを実行するように、運転制御部５が構成される。
【０１７４】
又、前記効率取得部５０が、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
又、前記効率取得部５０は、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている。
【０１７５】
以下、前記効率取得部５０の構成において、上記の第１及び第２の各実施形態と異なる点について説明を加える。
前記効率取得部５０は、前記設定時間間隔が経過する毎に、運転制御部５による前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、効率導出用設定時間（例えば１分間）毎に、上記の［数１］により発電効率を求めると共に、求めた効率導出用設定時間毎の発電出力とそれに対応する発電効率の夫々を、平均用設定時間（例えば２０分間）毎に平均し、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する平均発電効率のデータに基づいて、図２３の（イ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を示す効率曲線の近似式を発電効率に関する効率対出力関係として求める。
【０１７６】
並びに、前記効率取得部５０は、前記効率導出用設定時間毎に、運転制御部５による前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、上記の［数２］により排熱効率を求めると共に、求めた効率導出用設定時間毎の発電出力とそれに対応する排熱効率の夫々を、前記平均用設定時間毎に平均し、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する平均排熱効率のデータに基づいて、図２３の（ロ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を示す効率曲線の近似式を発電効率に関する効率対出力関係として求める。
【０１７７】
前記効率取得部５０により、前記通常運転モードの実行中の複数の時点での実運転データに基づいて発電効率及び排熱効率の夫々に関する効率対出力関係を求める方法としては、上述の方法以外に、例えば以下の方法を採用しても良い。
【０１７８】
即ち、前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、前記平均用設定時間毎に、平均発電電力及び平均燃料消費量を求めると共に、それら平均発電電力及び平均燃料消費量により上記の［数１］に基づいて発電効率を求め、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する発電効率のデータに基づいて、図２３の（イ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率との関係を示す効率曲線の近似式を発電効率に関する効率対出力関係として求める。
【０１７９】
又、前記通常運転モードの実行中の実運転データにより、前記平均用設定時間毎に、上記の平均発電電力及び平均燃料消費量に加えて、平均発生熱量を求めると共に、求めた平均発生熱量及び平均燃料消費量により上記の［数２］に基づいて排熱効率を求め、そのように得られる複数の平均発電電力とそれに対応する排熱効率のデータに基づいて、図２３の（ロ）の如き燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と排熱効率との関係を示す効率曲線の近似式を発電効率に関する効率対出力関係として求める。
【０１８０】
〔第５実施形態〕
この第５実施形態では、前記運転制御部５は上記の第１及び第２の各実施形態のように通常運転モードと効率取得用運転モードとに切り換え自在に構成されず、前記通常運転モードのみを実行するように構成され、前記効率取得部５０は、前記燃料電池１の積算運転時間に対応する積算運転時間関連情報に基づいて、予め設定された初期設定効率対出力関係を補正することにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
【０１８１】
尚、前記通常運転モードとしては上記の第１又は第２実施形態のいずれかの通常運転モードを実行するように、運転制御部５が構成される。
【０１８２】
又、前記効率取得部５０が、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
又、前記効率取得部５０は、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、今回求めた効率対出力関係と前回求めた効率対出力関係との差異を、前記効率対出力関係を求める毎に求めるように構成され、且つ、今回求めた差異が前回求めた差異よりも大きくなるほど前記設定時間間隔を短くするように構成されている。
【０１８３】
以下、前記効率取得部５０の構成において、上記の第１及び第２の各実施形態と異なる点について説明を加える。
前記効率取得部５０は、前記燃料電池１の運転開始時点から運転時間を積算して、その積算運転時間Σｔを前記積算運転時間関連情報として求め、前記設定時間間隔が経過する毎に、下記の［数９］により、積算運転時間Σｔに基づいて、発電効率の補正値Δηｐを求め、求めた発電効率の補正値Δηｐに基づいて、下記の［数１０］により、予め設定されている発電効率に関する初期設定効率対出力関係である発電効率ηｐと発電電力Ｐとの関係を示す式ηｐ＝ｆ（Ｐ）を補正する。
【０１８４】
［数９］
Δηｐ＝Ｋｐ×Σｔ
但し、Ｋｐは正の定数。
【０１８５】
［数１０］
ηｐ＝ｆ（Ｐ）−Δηｐ
【０１８６】
又、前記効率取得部５０は、前記設定時間間隔が経過する毎に、下記の［数１１］により、積算運転時間Σｔに基づいて、排熱効率の補正値Δηｈを求め、求めた排熱効率の補正値Δηｈに基づいて、下記の［数１２］により、予め設定されている排熱効率に関する初期設定効率対出力関係である排熱効率ηｈと発電電力Ｐとの関係を示す式ηｈ＝ｇ（Ｐ）を補正する。
【０１８７】
［数１１］
Δηｈ＝Ｋｈ×Σｔ
但し、Ｋｈは正の定数。
【０１８８】
［数１２］
ηｈ＝ｇ（Ｐ）＋Δηｈ
【０１８９】
〔第６実施形態〕
この第６実施形態では、効率取得部５０の構成が異なる点、及び、気温を検出する気温センサ（図示省略）が設けられた点以外は、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に構成されている。
即ち、前記効率取得部５０は、気温の変化に伴って変化する、燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と発電効率又は排熱効率との効率対出力関係を気温の変化に伴って求めるように構成されている。
【０１９０】
又、効率対出力関係更新用設定温度が、例えば、−５°Ｃから３０°Ｃの範囲で、５°Ｃ間隔で段階的に設定され、前記効率取得部５０は、前記気温センサの検出気温が前記効率対出力関係更新用設定温度になる毎に前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
【０１９１】
説明を加えると、前記運転制御部５が、前記気温センサの検出気温が前記効率対出力関係更新用設定温度になる毎に、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に前記効率取得用運転モードを実行するように構成され、前記効率取得部５０は、前記気温センサの検出気温が前記効率対出力関係更新用設定温度になる毎の、運転制御部５による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記気温センサの検出気温が前記効率対出力関係更新用設定温度になる毎に、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、前記複数の効率取得用設定出力夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成されている。
【０１９２】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  上記の各実施形態では、効率取得部５０は、時間経過に伴って変化する発電効率に関する効率対出力関係及び時間経過に伴って変化する排熱効率に関する効率対出力関係の両方を時間経過に伴って求めるように構成したが、いずれか一方を求めるように構成しても良い。
この場合、発電効率に関する効率対出力関係及び排熱効率に関する効率対出力関係のうち、前記効率取得部５０にて求めない方は、予め設定したものを用いる。
【０１９３】
（ロ）  上記の各実施形態では、運転制御部５は、通常運転モードにおいて、燃料電池１の稼動時に電主運転制御を実行するように構成したが、別に、燃料電池１の稼動時に燃料電池１の出力を一定の定格出力に設定する定格運転制御を実行するように構成しても構わない。その場合は、前記効率取得部５０により、前記定格出力における発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求める。
【０１９４】
（ハ）  上記の各実施形態において、前記設定時間間隔更新処理を省略して、設定時間間隔を一定にしても良い。
【０１９５】
（ニ）  上記の第１及び第２の各実施形態において、前記複数の効率取得用設定出力の具体的な設定方法は、種々に変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、２５０Ｗ，５００Ｗ，７５０Ｗ，１０００Ｗの４種類の出力を設定したが、３種類又は２種類の出力を設定しても良く、あるいは、５種類以上の出力を設定しても良い。
【０１９６】
（ホ）  前記効率取得部５０により発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めるためのデータの取得方法は、上記の各実施形態において説明した方法に限定されるものではない。
例えば、複数の効率取得用設定出力夫々について、実運転データにより前回求めた発電効率又は排熱効率と今回求めた発電効率又は排熱効率との差異（例えば、差や比率）を求め、その求めた差異に基づいて、演算により、効率取得用設定出力以外の出力に対する発電効率又は排熱効率を求めても良い。
あるいは、通常運転モードにおいては、燃料電池１の発電出力が定格出力及び最小出力の夫々に前記効率取得用設定時間の間維持される場合が多いので、通常運転モードにおいて、燃料電池１の発電出力が定格出力や最小出力に前記効率取得用設定時間維持されると、そのときの実運転データにより、定格出力や最小出力についての発電効率又は排熱効率を求める。そして、定格出力及び最小出力の夫々について、前回求めた発電効率又は排熱効率と今回求めた発電効率又は排熱効率との差異を求め、その求めた差異に基づいて、演算により、定格出力及び最小出力以外の出力に対する発電効率又は排熱効率を求める。
この場合は、発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を求めるためのデータを取得するために、通常運転モードとは異なる特別な運転を行う必要がない。
【０１９７】
（ヘ）  上記の第３実施形態においては、前記小側発電出力及び前記大側発電出力を夫々一つずつ設定する場合について例示したが、前記小側発電出力及び前記大側発電出力のいずれか一方又は両方を複数に設定しても良い。例えば、前記変曲点が第３実施形態と同様に６００Ｗに存在するときは、前記小側発電出力として、２５０Ｗ，５００Ｗに設定し、前記大側発電出力として、７５０Ｗ、１０００Ｗに設定する。
【０１９８】
（ト）前記効率取得部５０により発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を時間経過又は気温の変化に伴って求めるための方法は、上記の各実施形態において説明した方法に限定されるものではない。
例えば、燃料電池１の積算運転時間、季節又は気温に対応付けて予め設定した発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を、テーブル等の形態にて記憶部に記憶させておいて、その記憶情報から、実際の積算運転時間、季節又は気温に対応する発電効率又は排熱効率に関する効率対出力関係を選択するように構成しても良い。
【０１９９】
（チ）  前記燃料電池１の発電出力調節範囲における発電出力と前記発電効率又は前記排熱効率との関係を示す効率曲線に変曲点が存在することが予め分かっているときは、上記の第３実施形態において、前記変曲点対応発電出力を予め固定的に設定しておくようにして、前記効率取得部５０により前記効率曲線を求めてその求めた効率曲線に前記変曲点が存在するか否かを判別する処理を省略してもよい。
この場合、前記運転制御部５は、前記設定時間間隔が経過する毎に、発電出力を前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に前記効率取得用設定運転時間の間維持する形態で、前記効率取得用運転モードを実行するように構成する。
又、前記効率取得部５０は、前記設定時間間隔が経過する毎の、前記運転制御部５による効率取得用運転モードの実行により得られる実運転データに基づいて、前記設定時間間隔が経過する毎に、前記変曲点対応発電出力、前記大側発電出力及び前記小側発電出力の夫々に対応する前記発電効率又は前記排熱効率を求めることにより、前記効率対出力関係を求めるように構成される。
【０２００】
（リ）  前記積算運転時間関連情報の具体例としては、上記の第５実施形態において例示した積算運転時間に限定されるものではなく、例えば、前記燃料電池１への原燃料ガスの供給量を積算した積算燃料供給量、あるいは、前記燃料電池１の発電電力を積算した積算発電電力でも良い。
【０２０１】
（ヌ）  上記の各実施形態では、貯湯槽２に加えて、熱消費端末３を設けて、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷としたコージェネレーションシステムを例示したが、熱消費端末３を設けずに、給湯熱負荷を熱負荷とするコージェネレーションシステムとしてもよい。
【０２０２】
（ル）上記の各実施形態では、熱電併給装置として、燃料電池１を例示したが、熱電併給装置として、例えば、ガスエンジンなどの内燃機関と発電機とを組み合わせたものや、スターリングエンジンなどの外燃機関と発電機とを組み合わせたものなどを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図２】コージェネレーションシステムの制御ブロック図
【図３】電主運転制御における説明図
【図４】予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを示す図
【図５】通常運転モード及び効率取得用運転モードにおける発電出力の経時変化を示す図
【図６】効率対出力関係を示す図
【図７】第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図８】第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図９】第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図１０】第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図１１】予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図
【図１２】予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図
【図１３】予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図
【図１４】予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図
【図１５】予測貯熱量の演算条件（イ）と演算結果（ロ）を示す図
【図１６】判定対象期間における予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態等を示す説明図
【図１７】第２実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図１８】第２実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図１９】第２実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図２０】出力下降運転及び出力上昇運転の実行禁止の判定処理状態を示す説明図
【図２１】効率対出力関係を示す図
【図２２】効率対出力関係を示す図
【図２３】効率対出力関係を示す図
【符号の説明】
【０２０４】
１    熱電併給装置
２    貯湯槽
４    貯湯手段
５    運転制御手段
５０  効率取得手段
【図１】
2006207894.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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