(57)【要約】【課題】排熱回収効率を向上させることができるコージェネレーションシステムを提供すること。【解決手段】発電機２と貯湯タンク４とを排熱回収ライン５で接続し、前記発電機２が発電時に発生する熱で加熱した湯を貯湯タンク４に貯湯するコージェネレーションシステム１において、前記貯湯タンク４に回収する湯の温度を測定する排熱回収温度測定手段９と、前記排熱回収ライン５に循環させる循環水の流量を調整する流量調整手段６と、前記排熱回収温度測定手段９が測定した測定温度を、排熱回収温度の設定値に調整するように、前記流量調整手段６を制御する流量制御手段３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と貯湯タンクとを排熱回収ラインで接続し、前記発電機が発電時に発生する熱で加熱した湯を貯湯タンクに貯湯するコージェネレーションシステムにおいて、
前記貯湯タンクに回収する湯の温度を測定する排熱回収温度測定手段と、
前記排熱回収ラインに循環させる循環水の流量を調整する流量調整手段と、
前記排熱回収温度測定手段が測定した測定温度を、排熱回収温度の設定値に調整するように、前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、
を有することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
過去の運転実績を記憶する運転実績記憶手段と、
前記運転実績記憶手段が記憶している運転実績及び予測対象日の運転条件に基づいて、予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定する排熱回収温度設定手段と、
を有することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項３】
請求項２に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
排熱回収時に発生する放熱率を水温又は外気温と排熱回収温度とに関連付けて記憶する放熱率記憶手段を有し、
前記排熱回収温度設定手段は、前記予測対象日の水温又は外気温と排熱回収温度に合致する放熱率を前記放熱率記憶手段から抽出し、抽出した放熱率を含めて前記予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定する
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
予測対象日の熱負荷を予測する熱負荷予測手段と、
前記熱負荷予測手段が予測した熱負荷が、予測対象日当日に発生した熱負荷と乖離する場合に、乖離を検出した時間帯以降の熱負荷を予測し直し、前記排熱回収温度の設定値を補正する排熱回収温度補正手段と、
を有することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項５】
請求項４に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
前記貯湯タンクの上部温度を測定する貯湯温度測定手段と、
前記排熱回収温度補正手段は、予測対象日の排熱回収温度の設定値を、前記貯湯温度測定手段が検出する前記貯湯タンクの上部温度以上の値に補正する
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載するコージェネレーションシステムにおいて、
前記排熱回収ライン上に設置され、前記発電機が発生した余剰電力で発熱する余剰電力ヒータを有する
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項７】
請求項６に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
予測対象日の電力負荷と熱負荷を予測する電力負荷・熱負荷予測手段と、
前記予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで前記発電機を運転する場合に発生する熱量と、前記電力負荷・熱負荷予測手段が予測した熱負荷とを比較して、湯切れが生じる時間帯を抽出する湯切れ時間抽出手段と、
前記湯切れ時間抽出手段が抽出した時間帯の前に前記発電機の前記発電出力を増加させた場合に消費する一次エネルギーと、前記予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで前記発電機を運転する場合に消費する一次エネルギーとを比較し、前者の場合が後者の場合より一次エネルギーが小さい場合には、発電機の発電出力を増加させ、発電出力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を前記余剰電力ヒータの使用時間として決定する余剰電力ヒータ使用時間決定手段と、
を有することを特徴とする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、発電機と貯湯タンクとを排熱回収ラインで接続し、発電機が発電時に発生する熱で加熱した湯を貯湯タンクに貯湯するコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コージェネレーションシステムが家庭用や業務用向けに開発されている。当該システムは、ガスエンジンや燃料電池などの発電機を需要家に設置し、その発電機が都市ガスなどの一次エネルギーを供給されて発電する電気によって需要家の電力需要を賄うとともに、発電機が発電と同時に発生する熱を利用して貯湯タンクに湯を貯め、貯めた湯によって需要家の給湯・暖房需要を賄う。そのため、コージェネレーションシステムは、商用電力使用量や都市ガス使用量などの一次エネルギー消費量を減少させ、経済性や省エネ性の向上を図る点で優れている。近年、コージェネレーションシステムの経済性及び省エネ性をより一層向上させるため、各種提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１記載のシステムは、発電機と貯湯タンクとを接続し、発電機が発生した排熱を回収した湯を貯湯タンクに供給する排熱回収ラインの他に、排熱回収した湯を貯湯タンクに供給する前に再度発電機に戻して再循環させる再循環ラインを設け、排熱回収ラインと再循環ラインとを三方弁により切り換えるようになっている。
【０００４】
特許文献１記載のシステムは、低温モードの温度とそれよりも高温の高温モードの温度とを設定する湯温設定手段を備え、例えば、低温モードの温度で貯湯タンクに湯を貯めているときに、浴槽への湯張り時のように、給湯需要量が貯湯可能量より多くなる場合には、排熱回収温度を低温モードの温度から高温モードの温度に切り換えて貯湯を行う。このとき、排熱回収温度が高温モードの温度より低い場合には、三方弁によって排熱回収した湯を再循環ラインに循環させ、高温の湯を貯湯タンクに供給する。
【０００５】
これにより、特許文献１記載のシステムは、貯湯タンクに貯められる熱量が低温モード時より増加し、低温モード時と比べて給湯需要に不足する熱量が減少するので、ガスボイラーなどで追い炊きする機会が減り、一次エネルギー消費量を低減して経済性・省エネ性の向上を図ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２２７３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、従来のコージェネレーションシステムは、排熱回収温度を変更することにより経済性及び省エネ性の向上を図るものの、一度排熱を回収した湯を再循環ラインに再循環させて排熱を回収させるため、放熱率が多く、排熱回収効率が悪かった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、排熱回収効率を向上させることができるコー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】
【０００９】
本発明に係るコージェネレションシステムは、次のような構成を有している。
（１）発電機と貯湯タンクとを排熱回収ラインで接続し、前記発電機が発電時に発生する熱で加熱した湯を貯湯タンクに貯湯するコージェネレーションシステムにおいて、前記貯湯タンクに回収する湯の温度を測定する排熱回収温度測定手段と、前記排熱回収ラインに循環させる循環水の流量を調整する流量調整手段と、前記排熱回収温度測定手段が測定した測定温度を、排熱回収温度の設定値に調整するように、前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、を有する。
尚、「発電機」には、ガスエンジンや燃料電池など電力を発電する各種機器を含む。
また、「流量調整手段」は、ポンプや流量調整弁を含む。
【００１０】
（２）（１）に記載の発明において、過去の運転実績を記憶する運転実績記憶手段と、前記運転実績記憶手段が記憶している運転実績及び予測対象日の運転条件に基づいて、予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定する排熱回収温度設定手段と、を有する。
「過去の運転実績」には、水温、外気温、熱負荷、電力負荷、排熱回収温度、放熱率、発電機の運転特性など、過去にコージェネレーションシステムを運転した際に得られた各種値を含む。
また、「予測対象日の運転条件」には、予測対象日の蓄熱量、外気温、水温、発電機の運転状態など、排熱回収温度設定時に予測される予測対象日の条件を含む。
【００１１】
（３）（２）に記載の発明において、排熱回収時に発生する放熱率を水温又は外気温と排熱回収温度とに関連付けて記憶する放熱率記憶手段を有し、前記排熱回収温度設定手段は、前記予測対象日の水温、外気温又は排熱回収温度に合致する放熱率を前記放熱率記憶手段から抽出し、抽出した放熱率を含めて前記予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定する。
【００１２】
（４）（２）又は（３）に記載の発明において、予測対象日の熱負荷を予測する熱負荷予測手段と、前記熱負荷予測手段が予測した熱負荷が、予測対象日当日に発生した熱負荷と乖離する場合に、乖離を検出した時間帯以降の熱負荷を予測し直し、前記排熱回収温度の設定値を補正する排熱回収温度補正手段と、を有する。
【００１３】
（５）（４）に記載の発明において、前記貯湯タンクの上部温度を測定する貯湯温度測定手段と、前記排熱回収温度補正手段は、予測対象日の排熱回収温度の設定値を、前記貯湯温度測定手段が検出する前記貯湯タンクの上部温度以上の値に補正する。
【００１４】
（６）（１）乃至（５）の何れか一つに記載の発明において、前記排熱回収ライン上に設置され、前記発電機が発生した余剰電力で発熱する余剰電力ヒータを有する。
【００１５】
（７）（６）に記載の発明において、予測対象日の電力負荷と熱負荷を予測する電力負荷・熱負荷予測手段と、前記予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで前記発電機を運転する場合に発生する熱量と、前記電力負荷・熱負荷予測手段が予測した熱負荷とを比較して、湯切れが生じる時間帯を抽出する湯切れ時間抽出手段と、前記湯切れ時間抽出手段が抽出した時間帯の前に前記発電機の前記発電出力を増加させた場合に消費する一次エネルギーと、前記予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで前記発電機を運転する場合に消費する一次エネルギーとを比較し、前者の場合が後者の場合より一次エネルギーが小さい場合には、発電機の発電出力を増加させ、発電出力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を前記余剰電力ヒータの使用時間として決定する余剰電力ヒータ使用時間決定手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有するコージェネレーションシステムは、排熱回収ラインに循環させる循環水の流量を調整することにより、貯湯タンクに回収する湯の温度を排熱回収温度の設定値に調整するので、排熱回収温度を変更しても放熱ロスが少なく、熱回収効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明のコージェネレーションシステムは、過去の運転実績と予測対象日の運転条件に基づいて、予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定するので、予測対象日の排熱回収温度の設定値を需要家の電力需要や熱負荷需要、システムや外部の条件に合わせて最適に設定することができる。
【００１８】
本発明のコージェネレーションシステムは、予測対象日の水温又は外気温と排熱回収温度に合致する放熱率を放熱率記憶手段から抽出し、抽出した放熱率を含めて予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定するので、システムの設置状況や外部環境によって異なる放熱ロスを踏まえ、予測対象日の条件により適した排熱回収温度の設定値を設定することができる。
【００１９】
本発明のコージェネレーションシステムは、予測した熱負荷が予測対象日当日に発生した熱負荷と乖離する場合に、乖離を検出した時間帯以降の熱負荷を予測し直し、排熱回収温度の設定値を補正するので、予測外れした場合でも、排熱回収温度の設定値を予測対象日の条件に合わせることができる。
【００２０】
本発明のコージェネレーションシステムは、排熱回収温度の設定値を補正する場合に、補正した排熱回収温度が貯湯タンクの上部温度以上の値であるので、貯湯タンクの上部温度より低い温度で排熱回収して貯湯タンクの成層崩れを生じ、貯湯タンクの蓄熱密度を低下させない。
【００２１】
本発明のコージェネレーションシステムは、排熱回収ライン上に設置された余剰電力ヒータが、発電機が発生した余剰電力で発熱し、排熱回収温度を調整することが可能なので、余剰電力の染みだしを防ぎ、省エネ性・経済性の向上を図ることができる。
【００２２】
本発明のコージェネレーションシステムは、湯切れが生じる時間帯がある場合に、湯切れが生じる時間帯に発電機の発電出力を増加させた場合に消費する一次エネルギーと、予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで発電機を運転する場合に消費する一次エネルギーとを比較し、前者が後者より一次エネルギーが小さい場合には、発電機の発電出力を増加させ、発電出力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を余剰電力ヒータの使用時間として決定するので、発電機の発電出力を敢えて電力需要よりつり上げて余剰電力ヒータによる熱回収量を増加させ、熱需要に備えることが可能になる。よって、本発明のコージェネレーションシステムは、余剰電力ヒータを用いた熱回収を併用して、排熱回収温度を最適な値に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
＜全体構成＞
図１は、コージェネレーションシステム１の概略構成図である。
コージェネレーションシステム１は、「発電機」の一例である燃料電池２と、貯湯ユニット３とから構成される。
【００２５】
貯湯ユニット３は、貯湯タンク４を中心に構成されている。貯湯タンク４は、上部と下部に排熱回収ライン５が接続している。排熱回収ライン５は、「流量調整手段」の一例であるポンプ６が設けられ、排熱回収ライン５に循環させる循環水の流量が調整される。ポンプ６は、貯湯タンク４の下部にある循環水を燃料電池２へ送り出し、燃料電池２が発生した熱を回収した湯を貯湯タンク４の上部に供給する原動力になる。燃料電池２と貯湯タンク４との間には、燃料電池２が発生した電力で発熱する余剰電力ヒータ７が配置されている。燃料電池２と余剰電力ヒータ７との間には、出口温度センサ８が設置され、燃料電池２から出力される湯の温度を検出している。
【００２６】
また、余剰電力ヒータ７と貯湯タンク４との間には、貯湯タンク４に回収する湯の温度（排熱回収温度）を測定する「排熱回収温度測定手段」の一例である排熱温度センサ９が配置されている。更に、排熱回収ライン５は、ポンプ６の上流側に、貯湯タンク４に回収する湯の量を検出する排熱回収流量センサ１０が配置されている。貯湯タンク４の側面には、「貯湯温度測定手段」の一例である貯湯センサ１１が設置され、貯湯量や貯湯温度を測定している。
【００２７】
貯湯タンク４の下部には、水道水を供給するための水道ライン１２が接続している。水道ライン１２には、水温計１３が配置され、水道水の温度を測定している。
【００２８】
水道ライン１２は、混合器１４に接続する。混合器１４は、給湯ライン１５を介して、暖房器具や風呂、洗面台、台所の蛇口などの熱機器１６に接続する。混合器１４は、出湯ライン２４を介して貯湯タンク４の上部に接続し、貯湯タンク４の貯湯水と水道ライン１２の水道水とを混合して適温に調整した給湯水を熱機器１６に供給する。給湯ライン１５には、ガスや電気をエネルギー源として貯湯水を追い炊きする給湯器等の熱源機１７が設けられている。熱源機１７は、熱機器１６に供給した湯量（換言すれば、熱機器１６が消費した湯量（熱負荷））を測定する流量計１８を内蔵している。
【００２９】
一方、燃料電池２は、都市ガスを供給されて発電する。燃料電池２は、電力供給制御装置１９と電力量計測計２２を内蔵する。電力供給制御装置１９は、商用電源２０に接続し、燃料電池２が発電した発電電力又は商用電源２０に供給される商用電力を、電力量計測計２２を介して家電製品などの電力機器２１に供給する。このとき、電力量計測計２２が、電力機器２１に供給した電力量（換言すれば、電力機器２１が消費した電力量（電力負荷））を測定する。
【００３０】
かかるコージェネレーションシステム１は、コントローラ３０によって動作を制御されている。尚、コントローラ３０には、コージェネレーションシステム１の被覆ケース（図示せず）に取り付けて外気温を測定する外気温センサ２３が接続している。
【００３１】
＜コントローラの電気ブロック構成＞
図２は、図１に示すコントローラ３０の電気ブロック構成を示す図である。
コントローラ３０は、ＣＰＵ３１に、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、ハード・ディスク・ドライブ（以下「ＨＤＤ」という。）３４と、燃料電池２と、ポンプ６と、余剰電力ヒータ７と、混合器１４と、熱源機１７と、電力供給制御装置１９と、出口温度センサ８、排熱温度センサ９、排熱回収流量センサ１０、貯湯センサ１１、水温計１３と、流量計１８と、電力量計測計２２と、外気温センサ２３とが、バス３５を介して接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ３１は、データの加工・演算を行うものであり、コージェネレーションシステム１の動作を司る。
ＲＯＭ３２は、読み出し専用不揮発性メモリであって、各種データやプログラムを記憶する。
ＲＡＭ３３は、読み書き可能な揮発性メモリであって、各種データやプログラムを記憶する。
【００３３】
ＨＤＤ３４は、読み書き可能な不揮発性メモリであって、各種データやプログラムを記憶する。本実施形態では、運転計画プログラム４１と運転制御プログラム４２とをＨＤＤ３４に格納している。また、ＨＤＤ３４には、放熱率記憶手段４３、水温記憶手段４４、外気温記憶手段４５、電力負荷・偏差記憶手段４６、熱負荷・偏差記憶手段４７、排熱回収温度記憶手段４８、排熱回収量記憶手段４９、電力負荷予測方法記憶手段５０の各記憶領域が設けられている。
【００３４】
運転計画プログラム４１は、水温、外気温、過去の電力負荷、過去の熱負荷、過去の排熱回収量などの過去の運転実績及び予測対象日の運転条件に基づいて予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定するものである。また、運転計画プログラム４１は、予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで消費される一次エネルギーを考慮して燃料電池２の発電出力を増加させ、発電出力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を余剰電力ヒータ７の使用時間として決定する。運転計画プログラム４１の具体的処理は、図３〜図６に示す通りであり、これについては後述する。
【００３５】
運転制御プログラム４２は、予測対象日当日に、排熱回収温度を監視してフィードバック制御しながら、コージェネレーションシステム１を運転するものである。具体的には、運転制御プログラム４２は、排熱回収温度センサ９が測定する測定温度を、予測対象日の排熱回収温度の設定値に調整するようにポンプ６を制御する。そして、予測した熱負荷が、予測対象日当日の熱負荷と乖離する場合に、乖離を検出した時間帯以降の熱負荷を予測し直し、予測対象日の排熱回収温度の設定値を補正するものである。運転制御プログラム４２の具体的処理は、図８に示す通りであり、これについては後述する。
【００３６】
放熱率記憶手段４３は、排熱回収時に発生する放熱率を定期的に算出し、水温又は外気温と排熱回収温度に関連付けて記憶するデータベースである。水温は、外気温を反映するため、外気温の代わりにコージェネレーションシステム１の外部条件を把握する基準になり得る。排熱回収温度と外気温（水温）との温度差が大きい場合には、排熱回収ライン５の配管から放熱しやすく、排熱回収温度と外気温（水温）との温度差が小さい場合には、排熱回収ライン５の配管から放熱しにくいため、放熱率は、水温又は外気温と排熱回収温度とを関連付けて管理するのが妥当である。
【００３７】
放熱率は、貯湯センサ１１が検出した貯湯タンク４の上部温度から、出口温度センサ８が検出した燃料電池２の出口温度を減算した値に、排熱回収流量センサ１０が測定した排熱回収流量をかけることにより算出される（放熱率＝（貯湯タンク４の上部温度−燃料電池２の出口温度）×排熱回収流量）。算出された放熱率は、例えば図７に示すように、外気温と排熱回収温度とに関連付けて記憶される。放熱率は、排熱回収温度が一定であっても、発電出力や排熱回収流量の変化に伴って変化するので、発電出力や排熱回収流量のレンジごとに、例えば図７に示す形式で放熱率記憶手段４３に記憶される。
【００３８】
尚、放熱率は、図７に示すように外気温と排熱回収温度とによる整理だけでなく、発電出力や排熱回収流量と関連付けて放熱率を整理し、放熱率算出精度を向上させてもよい。
【００３９】
水温記憶手段４４は、水温計１３が測定した水温を所定間隔の積算（平均）データとして、日時に関連付けて記憶するデータベースである。
外気温記憶手段４５は、外気温センサ２３が測定した外気温を所定間隔の積算（平均）データとして、日時に関連付けて記憶するデータベースである。
電力負荷・偏差記憶手段４６は、電力量計測計２２が測定した電力負荷及びその偏差を所定間隔の積算（平均）データとして、日時に関連付けて記憶するデータベースである。
熱負荷・偏差記憶手段４７は、流量計１８が測定した熱負荷及びその偏差を所定間隔の積算（平均）データとして、日時に関連付けて記憶するデータベースである。
【００４０】
排熱回収温度記憶手段４８は、排熱温度センサ９が検出した排熱回収温度を日時に関連付けて記憶するデータベースである。
排熱回収量記憶手段４９は、排熱回収流量センサ１０が測定した流量を所定間隔の積算（平均）データとして、日時に関連付けて記憶するデータベースである。
【００４１】
本実施形態では、放熱率記憶手段４３、水温記憶手段４４、外気温記憶手段４５、電力負荷・偏差記憶手段４６、熱負荷・偏差記憶手段４７、排熱回収温度記憶手段４８、排熱回収量記憶手段４９によって、「運転実績記憶手段」の一例を構成する。
【００４２】
電力負荷予測方法記憶手段５０は、予測対象日の電力負荷を予測する場合に使用した電力負荷予測方法を日時に関連付けて記憶するデータベースである。電力負荷予測方法は、同曜日の加重平均、１週間の加重平均、前日のデータの何れかから選択される。電力負荷は、例えば季節の変わり目であっても、熱負荷と比べて、外気温や水温の影響を受けて日毎に大きく変動しないため、電力負荷予測方法は上記選択肢から選択される。
【００４３】
＜動作説明：運転計画＞
次に、上記構成を有するコージェネレーションシステム１の動作について説明する。先ず、予測対象日の運転計画を作成する場合について説明する。
予測対象日の運転計画は、例えば、ＣＰＵ３１が予測対象日前日に運転計画プログラム４１を読み出して実行することにより行われる。
【００４４】
図３は、図２に示す運転計画プログラム４１のフローチャートである。図４は、図３に示す運転計画プログラム４１に続くフローチャートである。
ＣＰＵ３１は、図３のステップ１（以下「Ｓ１」と略す。）において、熱負荷予測ロジックを実行する。図５は、図３に示す熱負荷予測ロジック（Ｓ１）のサブフローチャートである。熱負荷予測ロジックでは、例えば夏場は給湯温度が低くて湯の使用量が少なく、また、冬場は給湯温度が高くて湯の使用量が多いなど、熱負荷が外気温の影響を受けやすいため、外気温や外気温に伴って変動する水温の影響を考慮して、予測対象日の熱負荷を時間帯別に予測する。
【００４５】
具体的には、図５のＳ１０１において、予測対象日と同曜日の熱負荷データ、水温データ（過去４〜１２週分）を、熱負荷・偏差記憶手段４７と水温記憶手段４３とから読み込む。そして、Ｓ１０２において、予測対象日の喫緊の水温データ（過去３日分〜１週間分）を、水温記憶手段４３から読み込む。そして、Ｓ１０３において、Ｓ１０１で読み込んだ熱負荷データと水温データから最小二乗法を用いて当該時間帯の相関式（熱負荷＝ａ×水温＋ｂ）を算出する。
【００４６】
そして、Ｓ１０４において、当該時間帯の決定係数が所定値以上であるか否かを判断する。当該時間帯の決定係数が所定値以上でない場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、過去４〜１２週分の予測対象日と同曜日の熱負荷データと水温データとが同様の傾向にあるので、Ｓ１０１で読み込んだ熱負荷データと水温データを平均処理して、予測対象日の当該時間帯の熱負荷データと水温データとする。その後、Ｓ１０７に進む。
【００４７】
一方、当該時間帯の決定係数が所定値以上である場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、過去４〜１２週分の予測対象日と同曜日の熱負荷データと水温データとが同様の傾向にないので、これを平均処理しても、予測対象日の熱負荷と水温を精度良く予測できない。そこで、Ｓ１０５において、予測対象日の水温として、Ｓ１０２で取得した喫緊の水温データを平均化したものを使用する。そして、Ｓ１０６において、Ｓ１０３で算出した相関式と、Ｓ１０５で平均化した予測対象日の水温から、予測対象日の当該時間帯の熱負荷を算出する。その後、Ｓ１０７に進む。
【００４８】
Ｓ１０７では、予測対象日の最終時刻まで相関式を算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで相関式を算出していない場合には（Ｓ１０７：ＮＯ）、予測対象日の全時間帯について熱負荷を予測していないことを意味するので、Ｓ１０３に戻り、予測対象日における次の時間帯の熱負荷を予測する。一方、予測対象日の最終時刻まで相関式を算出した場合には（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、予測対象日の全時間帯について熱負荷を予測したことを意味するので、図３のＳ１に戻る。
【００４９】
尚、上記熱負荷ロジックの説明では、水温データと熱負荷データに基づいて予測対象日の熱負荷を予測したが、外気温記憶手段４５の外気温データを水温データに代えて使用し、予測対象日の熱負荷を予測しても良い。このようにＳ１は、予測対象日の熱負荷を予測するので、「熱負荷予測手段」の一例になり得る。
【００５０】
その後、図３のＳ２において、発電出力算出ロジックを実行する。図６は、図３に示す発電出力算出ロジック（Ｓ２）のサブフローチャートである。発電出力算出ロジックは、過去の電力負荷に基づいて、予測対象日の電力負荷と発電出力を時間帯別に予測する。
【００５１】
具体的には、図６のＳ２０１において、最新１週間の電力負荷予測方法を電力負荷予測方法記憶手段５０から読み込む。そして、Ｓ２０２において、最新１週間で読み込んだ予測方法の中で最多数のものを翌日電力負荷予測方法とする。そして、Ｓ２０３において、Ｓ２０２で決定した予測方法に基づき予測対象日の電力負荷と電力負荷偏差を電力負荷・偏差記憶手段４６から読み込み、予測対象日の電力負荷を予測する。そして、Ｓ２０４において、算出した電力負荷と電力負荷偏差、すなわち予測対象日に予測される電力負荷から燃料電池２の発電出力を算出する。その後、図３のＳ２に戻る。
【００５２】
従って、図３のＳ１，２の処理により予測対象日の熱負荷と電力負荷が予測される。よって、Ｓ１，２の処理は、「電力負荷・熱負荷予測手段」の一例になり得る。
【００５３】
そして、図３のＳ３〜Ｓ１２において、Ｓ１，Ｓ２で算出した熱負荷、電力負荷、発電出力をもとに、最も省エネとなる予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定する。この意味で、Ｓ３〜Ｓ１２の処理は、「排熱回収温度設定手段」の一例になり得る。
【００５４】
具体的には、Ｓ３において、Ｘを５０℃、Ｙを０：００と仮定する。そして、Ｓ４において、排熱回収温度をＸ℃とする。そして、排熱回収温度がＸ℃のときの貯湯タンク４の満蓄熱量を算出する。ここでは、排熱回収温度が５０℃であるときの貯湯タンク４の満蓄熱量を算出する。これにより、排熱回収温度Ｘ℃（ここでは５０℃）下における貯湯タンク４の最大蓄熱密度が把握される。
【００５５】
そして、Ｓ５において、燃料電池２の運転方法は連続負荷追従運転とし、Ｓ２で算出したＹ時の電力負荷からＹ時の発電出力を減算することによりＹ時に商用電源２０から受電する受電量を算出する。また、燃料電池２が運転時に消費する都市ガスの消費量（燃料電池ガス消費量）を算出する。また、Ｓ１で算出した熱負荷から貯湯タンク４の蓄熱量を減算し、湯切れ時に熱源機１７が動作して湯を加熱する場合に消費する都市ガスの消費量（湯切れガス消費量）を算出する。また、Ｙ時に燃料電池２を運転したときに貯湯タンク４に回収される排熱回収熱量を算出する。貯湯タンク満蓄時は、排熱回収量を０とする。さらに、放熱率記憶手段４３に記憶されているグラフから予測対象日の条件に合致するグラフを抽出し、グラフの横軸の外気温に予測対象日の外気温をあてはめ、縦軸の排熱回収温度に排熱回収温度Ｘ℃をあてはめて、それらが交わる放熱率を算出する。
【００５６】
そして、Ｓ６において、一次エネルギーを算出する。一次エネルギーは、Ｓ５で算出した受電量と燃料電池ガス消費量と湯切れガス消費量とを加算して算出する。これにより、Ｙの時間帯に消費される一次エネルギーが算出される。尚、放熱率が高い場合には、燃料電池ガス消費量や湯切れガス消費量が増加傾向になり、放熱率が低い場合には、燃料電池ガス消費量や湯切れガス消費量が減少傾向になるため、算出した一次エネルギーには、Ｓ５で算出した放熱率が反映される。
【００５７】
そして、Ｓ７において、予測対象日の最終時刻まで一次エネルギーを算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで一次エネルギーを算出していない場合には（Ｓ７：ＮＯ）、Ｓ８において、Ｙに１を加算して予測対象日の時刻を１時間進めた後、Ｓ５に戻る。そして、Ｓ５以降の処理において上記と同様にして、次の時刻の一次エネルギーを算出する。
【００５８】
Ｓ５〜Ｓ８の処理を繰り返し、予測対象日の最終時刻まで一次エネルギーを算出したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、Ｓ９において、Ｓ５〜Ｓ８の処理を繰り返して算出した予測対象日の各時間帯の一次エネルギーを加算し、予測対象日の１日分の一次エネルギーを算出する。
【００５９】
そして、Ｓ１０において、排熱回収温度Ｘが８５℃であるか否かを判断する。判断基準値の「８５℃」は、燃料電池２から回収できる排熱回収温度の最高値である。よって、判断基準値は、発電機の種類によって設定変更可能である。この時点では、排熱回収温度Ｘが５０℃であって、判断基準値の８５℃より低いので（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１１において、Ｘに１を加算して、排熱回収温度Ｘを１℃上げる。ここでは、排熱回収温度が５１℃に設定される。また、予測対象日の時刻Ｙを０：００に設定する。その後、Ｓ４に戻る。そして、Ｓ４〜Ｓ９の処理を行うことにより、排熱回収温度を５１℃にした場合における予測対象日１日分の一次エネルギーを算出する。
【００６０】
このようにＳ４〜Ｓ１１の処理を繰り返して、５０〜８５℃の各排熱回収温度毎に予測対象日１日分の一次エネルギーを算出したら、Ｓ１２において、予測対象日１日分の一次エネルギーが最も小さくなる排熱回収温度Ｘを予測対象日の排熱回収温度の設定値に設定する。尚、上述したように、各時間帯の一次エネルギーには、放熱率記憶手段４３に記憶している放熱率が反映され、それらを合算した予測対象日１日分の一次エネルギーにも上記放熱率が当然反映されている。従って、予測対象日の排熱温度の設定値は、熱回収温度と外気温度の各条件における放熱ロス量をもとに設定され、熱回収効率が最も高くなる。
【００６１】
それから、図４のＳ１３〜Ｓ２３の処理において、上記で設定した排熱回収温度Ｘに基づいて、余剰電力ヒータ７を使用する時間帯を決定する。
【００６２】
具体的には、Ｓ１３において、図３のＳ１２で設定した予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとにおいて算出された予測対象日１日分の一次エネルギーを従来値とする。そして、Ｓ１４において、予測対象日の排熱回収温度の設定値もとで燃料電池２を連続負荷追従運転した場合に、貯湯タンク４に蓄熱される熱量と、図３のＳ１で予測した熱負荷とを比較し、湯切れとなる時間帯を調べる。そして、湯切れとなる時間帯をＺ時とする。この意味で、Ｓ１４の処理は、「湯切れ時間抽出時間」の一例になり得る。
【００６３】
そして、Ｓ１５において、湯切れとなる時間帯Ｚの１時間前の発電出力を増加させる。湯切れ前に貯湯タンク４に蓄熱するためである。但し、発電出力の値は、総合効率が３８％より大きくなる値とする。３８％を判断基準値とする理由は、火力平均の発電効率であり、３８％を超える値とすることによりコージェネレーションシステム１の経済性及び省エネ性を活かせるからである。
【００６４】
そして、Ｓ１６において、発電出力を増加させたときの一次エネルギーを算出し、予測対象日の１日分の一次エネルギーを算出し直す。算出し直した値を「今回計算値」とする。そして、Ｓ１７において、従来値が今回計算値より大きいか否かを判断する。すなわち、何れの一次エネルギーが小さく、経済的で省エネであるかを判断する。
【００６５】
従来値が今回計算値より大きい場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、今回計算値が従来値より高い経済性・省エネ性を有するので、Ｓ１８において、発電出力をＳ１６のように増加させる。その後、Ｓ２０へ進む。一方、従来値が今回計算値以下である場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、従来値が今回計算値と同レベル又はそれ以上の経済性・省エネ性を有するので、Ｓ１９において、発電出力を増加させない。その後、Ｓ２０へ進む。
【００６６】
Ｓ２０においては、Ｚから１を減算して、湯切れに対する発電出力の変更を確認する時間帯を１時間早くする。そして、Ｓ２１において、その早くした時間帯が、０であって、予測対象日の開始時刻か否かを判断する。予測対象日の開始時刻でない場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ１５に戻る。そして、Ｓ１５〜Ｓ２０の処理において、Ｓ１４で特定した湯切れとなる時間帯より２時間前の発電出力を増加させ、従来値より発電出力を増加させるか否かを判断する。
【００６７】
このようにＳ１５〜Ｓ２１の処理を繰り返し、湯切れとなる時間帯Ｚから予測対象日の開始時刻まで遡って、従来値の範囲内で一次エネルギーを増加させないように発電出力を適宜増加させたら（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２２において、発電出力と電力負荷とを比較して余剰電力が発生する時間帯を調べる。そして、余剰電力が発生した時間帯を余剰電力ヒータ７を使用する時間帯とする。
【００６８】
従って、Ｓ１５〜Ｓ２２の処理を実行することにより、湯切れとなる時間帯の前に発電出力を増加させた場合に消費する一次エネルギーと、予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで燃料電池２を運転する場合に消費する一次エネルギーとを比較し、前者の場合が後者の場合より一次エネルギーが小さい場合には、燃料電池２の発電出力を増加させ、発電電力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を余剰電力ヒータ７の使用時間として決定する。この意味で、Ｓ１５〜Ｓ２２の処理は、「余剰電力ヒータ使用時間決定手段」の一例になり得る。
【００６９】
そして、Ｓ２３において、余剰電力ヒータ７の使用により増加する蓄熱量を算出する。そして、Ｓ２４において、Ｓ２３で算出した増加蓄熱量を含めて貯湯タンク４の蓄熱量を算出し直し、貯湯タンク４の蓄熱量とＳ１で算出した熱負荷とを比較して湯切れとなる他の時間帯を調べる。そして、Ｓ２５において、湯切れとなる他の時間帯があるか否かを判断する。湯切れとなる他の時間帯がある場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、Ｓ１４に戻り、Ｓ１４〜Ｓ２４の処理を繰り返して、湯切れとなる時間帯から遡って発電出力を増加させる時間帯を特定し、余剰電力が発生する時間帯に余剰電力ヒータ７を使用するようにする。これに対して、湯切れとなる時間帯が他にない場合には（Ｓ２５：ＮＯ）、処理を終了する。
【００７０】
＜運転制御＞
次に、予測対象日当日にコージェネレーションシステム１の運転を制御する場合について説明する。運転制御は、ＣＰＵ３１が、ＨＤＤ３４から運転制御プログラム４２を読み出して実行することにより行われる。図８は、図２に示す運転制御プログラム４２のフローチャートである。ＣＰＵ３１は、排熱回収温度を予測対象日の排熱回収温度の設定値に調整するように排熱回収ライン５に循環させる循環水の流量を調整しながら、予測対象日の熱負荷や電力負荷、水温等の予測が予測対象日当日の実際値と乖離するか否かを監視し、予測対象日の熱負荷や電力負荷、水温等の予測が予測対象日当日の実際値と乖離した場合に、排熱回収温度を補正して最適運転を行うものである。
【００７１】
具体的には、図８のＳ３１において、予測対象日の開始時刻か否かを判断する。予測対象日の開始時刻でない場合には（Ｓ３１：ＮＯ）、予測対象日の開始時刻まで待機する。予測対象日の開始時刻である場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、Ｓ３２において、制御時刻Ｔを０に設定し、予測対象日の運転制御時刻をリセットする。そして、Ｓ３３において、予測対象日の運転計画に従ってコージェネレーションシステム１の運転制御を開始する。すなわち、燃料電池２やポンプ６などの動作を開始する。
【００７２】
そして、Ｓ３４において、排熱温度センサ９により排熱回収温度を測定する。そして、Ｓ３５において、排熱温度センサ９が測定した排熱回収温度（測定排熱回収温度）が、予測対象日の排熱回収温度の設定値より高いか否かを判断する。測定排熱回収温度が、設定値より高くない場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、Ｓ３７へ進む。一方、測定排熱回収温度が設定値より高い場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、Ｓ３６において、ポンプ６が排熱回収ライン５へ送り出す流量を増加させるように、ポンプ６の動作を変更する。流量増加によりレイノルズ数が小さくなり、排熱回収率が低下し、排熱回収温度を下げられるからである。その後、Ｓ３７へ進む。
【００７３】
Ｓ３７においては、測定排熱回収温度が設定値より低いか否かを判断する。測定排熱回収温度が設定値より低くない場合には（Ｓ３７：ＮＯ）、Ｓ３９へ進む。一方、測定排熱回収温度が設定値より低い場合には（Ｓ３７：ＹＥＳ）、Ｓ３８において、ポンプ６が排熱回収ライン５へ送り出す流量を減少させるように、ポンプ６の動作を変更する。流量減少によりレイノルズ数が大きくなり、排熱回収率が向上し、排熱回収温度を上げられるからである。その後、Ｓ３９へ進む。
【００７４】
従って、Ｓ３５〜Ｓ３８の処理により、ポンプ６が排熱回収ライン５に送り出す循環水の流量を調整し、貯湯タンク４に供給する湯を排熱回収温度に調整する。よって、Ｓ３５〜Ｓ３８の処理は、「流量調整手段」の一例になり得る。
【００７５】
それから、Ｓ３９において、予測した電力負荷及び熱負荷が、予測対象日当日に実際に消費する実電力負荷及び実熱負荷から乖離しているか否かを判断する。予測した電力負荷及び熱負荷が実電力負荷及び実熱負荷から乖離していない場合には（Ｓ３９：ＮＯ）、Ｓ４３へ進む。
【００７６】
予測した電力負荷及び熱負荷が実電力負荷及び実熱負荷から乖離している場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、Ｓ４０において、運転制御している時刻Ｔ以降の熱負荷パターンを修正する。そして、Ｓ４１において、貯湯センサ１１の測定結果に基づいて貯湯タンク４に実際に蓄熱されている実蓄熱量を調べる。そして、貯湯タンク４の実蓄熱量と貯湯タンク４に回収される排熱回収量とによりＳ４０で修正した熱負荷パターンを賄うように、排熱回収温度の設定値を補正する。この意味で、Ｓ３９〜Ｓ４１の処理は、「排熱回収温度補正手段」の一例になり得る。
【００７７】
そして、Ｓ４２において、貯湯タンク４の上部の温度を貯湯センサ１１により測定し、補正した排熱回収温度が、貯湯タンク４の上部温度より低いか否かを判断する。補正した排熱回収温度が貯湯タンク４の上部温度より低いと、補正した排熱回収温度に従って排熱回収した場合に貯湯タンク４の成層崩れを招くからである。補正した排熱回収温度が、貯湯タンク４の上部温度より低い場合には（Ｓ４２：ＹＥＳ）、Ｓ４１に戻り、排熱回収温度を設定し直し、再補正する。一方、補正した排熱回収温度が、貯湯タンク４の上部温度より低くない場合には（Ｓ４２：ＮＯ）、Ｓ４３に進む。
【００７８】
そして、Ｓ４３において、Ｔに１を加算して、制御時刻Ｔを１時間進める。そして、Ｓ４４において、制御対象時刻が予測対象日の最終時刻になったか否かを判断する。制御時刻Ｔが予測対象日の最終時刻でない場合には（Ｓ４４：ＮＯ）、Ｓ４５において、制御時刻Ｔが経過したか否かを判断する。制御時刻Ｔが経過していない場合には（Ｓ４５：ＮＯ）、そのまま待機する。
【００７９】
制御時刻Ｔが経過した場合には（Ｓ４５：ＹＥＳ）、Ｓ３４に戻る。そして、Ｓ３４〜Ｓ４４の処理を繰り返し、排熱温度センサ９が予測対象日の排熱回収温度を測定するように、ポンプ６が排熱回収ライン５へ送り出す循環水の流量を調整し、排熱回収温度をフィードバック制御する。また、電力負荷及び熱負荷が実際の電力負荷及び熱負荷と乖離するときには、排熱回収温度を補正する。
【００８０】
予測対象日の最終時刻になったら（Ｓ４４：ＹＥＳ）、Ｓ４６において、予測対象日の運転制御を終了し、処理を終了する。
【００８１】
＜作用効果＞
従って、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、排熱回収ライン５に循環させる循環水の流量を調整することにより、貯湯タンク４に回収する湯の温度を排熱回収温度の設定値に調整するので（図８のＳ３４〜Ｓ３８参照）、排熱回収温度を変更しても放熱ロスが少なく、熱回収効率を向上させることができる。
【００８２】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、過去の運転実績と予測対象日の運転条件に基づいて、予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定するので（図３のＳ１〜Ｓ１２参照）、予測対象日の排熱回収温度の設定値を需要家の電力需要や熱負荷需要、システムや外部の条件に合わせて最適に設定することができる。
【００８３】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、予測対象日の水温又は外気温と排熱回収温度に合致する放熱率を放熱率記憶手段４３から抽出し、抽出した放熱率を含めて予測対象日の排熱回収温度の設定値を設定するので（図３のＳ１２参照）、システムの設置状況や外部環境によって異なる放熱ロスを踏まえ、予測対象日の条件により適した排熱回収温度の設定値を設定することができる。
【００８４】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、予測した熱負荷が予測対象日当日に発生した熱負荷と乖離する場合に、乖離を検出した時間帯以降の熱負荷を予測し直し、排熱回収温度の設定値を補正するので（図８のＳ３９：ＹＥＳ、Ｓ４０、Ｓ４１参照）、排熱回収温度の設定値が予測外れして予測対象日当日の条件に合致しない場合でも、排熱回収温度の設定値を予測対象日の条件に合わせることができる。
【００８５】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、排熱回収温度の設定値を補正する場合に、補正した排熱回収温度が貯湯タンクの上部温度以上の値であるので（図８のＳ４２：ＮＯ参照）、貯湯タンク４の上部温度より低い温度で排熱回収して貯湯タンク４の成層崩れを生じ、貯湯タンク４の蓄熱密度を低下させることがない。
【００８６】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、排熱回収ライン５上に設置された余剰電力ヒータ７が、燃料電池２が発生した余剰電力で発熱し、排熱回収温度を調整することが可能なので（図１参照）、余剰電力が発生して商用電源２０側に流れること（所謂、余剰電力の染みだし）を防ぎ、省エネ性・経済性の向上を図ることができる。
【００８７】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、湯切れが生じる時間帯がある場合に、湯切れが生じる時間帯に燃料電池２の発電出力を増加させた場合に消費する一次エネルギーと、予測対象日の排熱回収温度の設定値のもとで燃料電池２を運転する場合に消費する一次エネルギーとを比較し、前者が後者より一次エネルギーが小さい場合には、燃料電池２の発電出力を増加させ、発電出力の増加に伴って余剰電力が発生する時間帯を余剰電力ヒータ７の使用時間として決定するので、燃料電池２の発電出力を敢えて電力需要よりつり上げて余剰電力ヒータ７による熱回収量を増加させ、熱需要に備えることが可能になる。よって、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、余剰電力ヒータ７を用いた熱回収を併用して、排熱回収温度を最適な値に設定することができる。
【００８８】
＜実施例＞
例えば、夏場にコージェネレーションシステム１を運用する場合において、電力負荷が２０ｋＷ、熱負荷が２０ＭＪ、燃料電池の発電量が６００Ｗで一定、発電効率が３５％の条件下で、流量を絞って排熱回収温度を８０℃に設定したときと、流量を大きくして排熱回収温度を６０℃に設定したときとを比較する。排熱回収温度を８０℃に設定した場合には、排熱効率が３０％であるのに対して、排熱回収温度を６０℃に設定した場合には、排熱効率が４０％であるとする。
【００８９】
この条件下で、排熱回収温度が８０℃の場合には、省エネ率が１１．４％であるのに対して、排熱回収温度が６０℃の場合には、省エネ率が９．０％であり、排熱回収温度を８０℃にする方が、省エネ率が２．４％増加する。従って、夏場は、排熱回収温度を６０℃から８０℃に変更することにより、経済性・省エネ性を向上させることができる。
【００９０】
この理由には以下のことが考えられる。
排熱回収温度が高く設定されているときに、流量を絞ると、熱回収率が向上する。そして、排熱回収ライン５を取り巻く外気温は、夏場高く、排熱回収温度が高くても、燃料電池２から貯湯タンク４に湯が流れる間に放熱ロスが生じにくい。夏場は、熱負荷が２０ＭＪと少ない上に、給水温が冬場より低いため、高温の湯を貯湯タンク４を貯めておけば、貯湯タンク４の湯を水道水と混合して適温に調整して熱負荷を賄うことが可能である。しかも、夏場は、クーラーなどの電力負荷が多いため、余剰電力が発生しにくい。よって、余剰電力ヒータ７を使用せずに、燃料電池２の排熱回収のみで高温の湯を貯湯タンク４に貯めて殆どの熱負荷を賄うことになり、熱回収効率が良い。
【００９１】
また、排熱回収温度が高いと、貯湯タンク４の蓄熱密度が大きくなるため、貯湯タンク４が満蓄になりにくく、熱回収時間を長くできる。そのため、燃料電池２を定格連続運転して電力負荷を賄える量が増え、商用電力の消費量を低減できる。
【００９２】
これに対して、例えば、冬場にコージェネレーションシステム１を運用する場合において、電力負荷が１５ｋＷ、熱負荷が７０ＭＪ、燃料電池の発電量が６００Ｗで一定、発電効率が３５％の条件下で、流量を絞って排熱回収温度を８０℃に設定したときと、流量を大きくして排熱回収温度を６０℃に設定したときとを比較する。排熱回収温度を８０℃に設定した場合には、排熱効率が３０％であるのに対して、排熱回収温度を６０℃に設定した場合には、排熱効率が４０％であるとする。
【００９３】
この条件下で、排熱回収温度が８０℃の場合には、省エネ率が１９．７％であるのに対して、排熱回収温度が６０℃の場合には、省エネ率が２６．２％であり、排熱回収温度を６０℃にする方が、省エネ率が６．５％増加する。従って、冬場は、排熱回収温度を８０℃から６０℃に変更することにより、経済性・省エネ性を向上させることができる。
【００９４】
この理由には以下のことが考えられる。
排熱回収温度が低く設定されているときに、流量を多くすると、熱回収率が低下する。そして、排熱回収ライン５を取り巻く外気温は、冬場低く、排熱回収温度が低いことによって、燃料電池２から貯湯タンク４に湯が流れる間に生じる放熱ロスが小さくて済む。熱負荷は、７０ＭＪと夏場より多いが、６０℃の湯を熱回収流量を増やして貯湯タンク４に貯めることにより、貯湯タンク４から供給した熱量を早く貯湯タンク４に補充することができる。よって、低温（６０℃）の湯を大流量で長時間にわたって貯湯タンク４に貯めることにより、熱源機１７の使用頻度を減らし、一次エネルギー消費量を低減させることができる。
【００９５】
ここで、排熱回収温度が低いと、貯湯タンク４の蓄熱密度が小さくなる。しかし、冬場は熱負荷が大きいため、貯湯タンク４が満蓄になりにくく、排熱回収温度を低く設定しても、燃料電池２の停止を極力回避できる。
【００９６】
また、冬場は、夏場に比べて電力負荷が少なく、余剰電力が発生する可能性が高い。しかし、余剰電力によって余剰電力ヒータ７を加熱して貯湯タンク４の蓄熱密度を高くすれば、余剰電力の染みだしを防ぎつつ、熱負荷をコージェネレーションシステム１で賄うことができる。
【００９７】
従って、コージェネレーションシステム１は、季節の変わり目によって変動する需要家の熱負荷や電力負荷を、過去の熱負荷や電力負荷などの過去の運転実績や、外気温・水温などの運転条件に基づいて予測して予測対象日の排熱回収温度を変化させ、さらには、予測対象日当日に排熱回収温度を適宜補正して変化させるので、経済性と省エネ性が飛躍的に向上する。特に、コージェネレーションシステム１は、排熱回収温度を流量調整して変動させ、放熱ロスが少ないので、熱回収効率が良く、経済性と省エネ性を無駄なく向上させることができる。
【００９８】
＜変形例＞
以上、本発明の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ことなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、「発電機」の一例として燃料電池２を挙げたが、燃料電池２に代えてガスエンジンを用いてもよい。
例えば、上記実施形態では、「流量調整手段」の一例としてポンプを挙げたが、ポンプ６に代えて流量調整弁を使用してもよい。或いは、ポンプ６の二次側に別途流量調整弁を設け、より厳密な流量調整を行い排熱回収温度を細かく設定できるようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、ポンプ６の上流側に排熱回収流量センサ１０を配置して熱回収流量を測定するようにした。これに対して、ポンプ６の制御値を流量値で代替することで流量測定するようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、熱源機１７に流量計１８を内蔵し、熱負荷を測定した。これに対して、流量計に代えて、例えば熱量計を熱源機１７に内蔵してもよい。熱量計を使用する場合には、熱量計が測定した熱量から温度差を除して流量（熱負荷）を算出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示すコントローラの電気ブロック構成を示す図である。
【図３】図２に示す運転計画プログラムのフローチャートである。
【図４】図３に示す運転計画プログラムに続くフローチャートである。
【図５】図３に示す熱負荷予測ロジックのサブフローチャートである。
【図６】図３に示す発電出力算出ロジックのサブフローチャートである。
【図７】図２に示す放熱率記憶手段に記憶されている放熱率の一例を示す図である。
【図８】図２に示す運転制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１  コージェネレーションシステム
２  燃料電池（発電機）
４  貯湯タンク
５  排熱回収ライン
６  ポンプ（流量調整手段）
７  余剰電力ヒータ
９  排熱温度センサ（排熱回収温度測定手段）
１１  貯湯センサ（貯湯温度測定手段）
３０  コントローラ（運転実績記憶手段、流量調整手段、排熱温度設定手段、熱負荷予測手段、排熱回収温度補正手段、電力負荷・熱負荷予測手段、湯切れ時間抽出手段、余剰電力ヒータ使用時間決定手段）
４３  放熱率記憶手段
【図１】
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【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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