(57)【要約】【課題】更なる省エネルギー化を実現す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。【解決手段】電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムを構成するに、運転制御部が、時系列的な電力負荷および熱負荷を管理するように構成され、電力負荷追従運転を行うことにより発生する、熱負荷に対する熱出力の過不足量に応じて、最小出力もしくは最大出力あるいはそれらの両方を設定して運転を行う構成とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱とを出力してその出力を調整可能な熱電併給装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段が、時系列的な電力負荷および熱負荷を管理するように構成され、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する、前記熱負荷に対する熱出力の過不足量に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定して運転を行うコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する熱が、前記熱負荷より大きく、熱が余る熱余り状態において、余剰熱を回収もしくは放熱する余剰熱処理機器を備え、
前記運転制御手段が、前記余剰熱処理機器の処理熱量あるいは前記処理熱量に対応する処理時間に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定する請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する熱が前記熱負荷より小さく、熱が不足する熱不足状態において、不足熱を補足する不足熱補足機器を備え、
前記運転制御手段が、前記不足熱補足機器の補足熱量あるいは前記補足熱量に対応する補足時間に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定する請求項１又は２記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
熱出力により水を加熱して湯を得る熱回収機器を備え、
前記運転制御手段が、加熱対象となる前記水の温度に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定する請求項１〜３のいずれか１項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記熱電併給装置が燃料電池である請求項１〜４のいずれか１項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記熱電併給装置が２４時間連続運転される２４時間運転装置であり、前記過不足量が所定期間毎に管理され、前記所定期間毎に前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方が設定される請求項１〜５のいずれか１項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
電力と熱とを出力してその出力を調整可能な熱電併給装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムの運転方法であって、
前記運転制御手段が、時系列的な電力負荷および熱負荷を管理するように構成され、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する、前記熱負荷に対する熱出力の過不足量に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定して、設定された前記最大出力と最小出力との範囲内で運転を行うコージェネレーションシステムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力と熱とを出力してその出力を調整可能な熱電併給装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
運転制御手段が、要求されている電力負荷を実質的に賄えるように、前記電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなコージェネレーションシステムは、例えば、熱電併給装置として燃料電池を備え、この熱電併給装置から出力される電力を消費可能とするとともに、出力される熱を、例えば、湯水として貯湯タンクに溜めるように構成されている。
【０００３】
上記のようなコージェネレーションシステムにおいては、従来、運転制御手段が、電力負荷を賄いながら、熱需要がある場合には熱消費に出力を回し、熱需要がない場合には熱回収を実行したり、放熱したりしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この様な電力負荷追従運転を実行する場合、予め設定されている最小出力から最大出力の範囲内で、要求されている電力負荷を賄えるように熱電併給装置の出力が調整される。
従来、この最小出力から最大出力は装置固有のものとされ、その値が変化されることはなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５８２９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコージェネレーションシステムでは、運転制御手段が電力負荷追従運転を行うことにより、電力負荷を賄うことができるものの、要求されている熱負荷には対応しておらず、現熱負荷に対して熱が余る熱余り状態や熱負荷を賄えない熱不足状態が発生する場合が多々ある。
【０００７】
すなわち、例えば、夏季などのように、電力負荷が大きくて熱負荷が小さい場合に、運転制御手段が電力負荷追従運転を行うと、現熱負荷に対して熱が余り、熱余り状態が発生する。
逆に、冬季などのように、熱負荷が大きい場合に、運転制御手段が電力負荷追従運転を行うと、熱負荷を賄うことができず、熱不足状態が発生する。
【０００８】
そして、熱余り状態が発生すると、余った熱が例えば貯湯タンク等に溜められるが、その貯湯タンクに溜められた熱は、使用されずにただ放熱するだけとなって、システムの効率が低下する。
また、熱不足状態が発生すると、熱負荷を賄うために補助加熱機構であるバーナ等を働かせることになるので、システムの効率が低下する。
【０００９】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、更なる省エネルギー化を実現す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点にある。また、この様な運転を実行できる運転方法を得ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、
電力と熱とを出力してその出力を調整可能な熱電併給装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、時系列的な電力負荷および熱負荷を管理するように構成され、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する、前記熱負荷に対する熱出力の過不足量に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定して運転を行う。
【００１１】
すなわち、運転制御手段は、時系列的な電力負荷、および、時系列的な熱負荷を管理しているので、時系列的な電力負荷に対して電力負荷追従運転を行うことにより、時系列的な熱出力と熱負荷との過不足量を捕らえることができる。
【００１２】
そして、運転制御手段は、電力負荷追従運転を行うことにより発生する熱負荷の過不足量に応じて、前記最大出力、最小出力あるいはそれらの両方を設定して運転を行う。
【００１３】
この結果、出力の変動範囲は、最大出力と最低出力との範囲内となることで、結果的に、熱負荷に応じて電力出力を制限することとなり、電力と熱とを考慮した総合効率的にみて、熱出力の無駄を低減し、システム効率の向上を図ることができる。
このような効果を得ようとすれば、例えば現熱負荷や将来の熱負荷予測に基づいて、熱電併給装置の出力自体を制御することも考えられるが、例えば、装置が燃料電池の場合、出力変更を短期に応答性良く行うには困難を伴うこともある。従って、オンタイム的に出力の熱負荷に応じた変更を行わず、最大出力、最小出力といった上下限設定の更新設定を実行することで、所定範囲を超える熱余り、熱不足状況を解消でき、良好に対応できる。
【００１４】
以上のことから、請求項１に記載の発明によれば、更なる省エネルギー化を実現することができるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００１５】
この場合、電力と熱とを出力してその出力を調整可能な熱電併給装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、電力負荷に応じて前記熱電併給装置の出力を、最小出力から最大出力の範囲内で調整する電力負荷追従運転を行うコージェネレーションシステムは、請求項７に記載されていうように、
前記運転制御手段が、時系列的な電力負荷および熱負荷を管理するように構成され、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する、前記熱負荷に対する熱出力の過不足量に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定して、設定された前記最大出力と最小出力との範囲内で運転を行うこととなる。
【００１６】
さて、請求項２に記載の発明によれば、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する熱が、前記熱負荷より大きく、熱が余る熱余り状態において、余剰熱を回収もしくは放熱する余剰熱処理機器を備え、
前記運転制御手段が、前記余剰熱処理機器の処理熱量あるいは前記処理熱量に対応する処理時間に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定する。
【００１７】
余剰熱処理機器の動作状態は、システムに備えられる熱電併給装置の運転が、熱余り状態で運転されている状態を代表するため、この機器による処理熱量あるいは処理時間に応じて、最大出力あるいは最小出力の両方を設定することで、熱余り状態の発生をできるだけ回避することができる。
この場合、処理熱量・時間が大きい程、最大出力は低く設定する。
この種の余剰熱には、放熱して捨てられる熱を主とするが、回収される熱の内、熱負荷との関係から利用できない回収熱も含まれる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、前記電力負荷追従運転を行うことにより発生する熱が前記熱負荷より小さく、熱が不足する熱不足状態において、不足熱を補足する不足熱補足機器を備え、
前記運転制御手段が、前記不足熱補足機器の補足熱量あるいは前記補足熱量に対応する補足時間に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定する。
【００１９】
不足熱補足機器の動作状態は、システムに備えられる熱電併給装置の運転が、熱不足状態で運転されている状態を代表するため、この機器による処理熱量あるいは処理時間に応じて、最大出力あるいは最小出力の両方を設定することで、熱不足状態の発生をできるだけ回避することができる。
この場合、処理熱量・時間が大きい程、最小出力は高く設定する。
【００２０】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、熱出力により水を加熱して湯を得る熱回収機器を備え、前記運転制御手段が、加熱対象となる前記水の温度に応じて、前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方を設定するものとする。
【００２１】
熱出力は、水を湯に変換することで利用できるが、熱回収機器において利用される熱需要（熱負荷）は、水温に大きく依存する。即ち、夏場の水温が高い状況では、熱余り状態が発生しやすく、冬場の水温が低い状況では、熱不足が発生しやすい。
この状況は、熱電併給装置側では、本願が問題とする熱出力側の制御を必要とする状況となる。従って、水温に従って、最大出力もしくは最小出力あるいはそれらの両方を設定することにより、追従制御の上限と下限を設定して、熱出力の無駄をなくすることができる。
この場合、水温が高い程、最大出力は低く、最小出力も低く設定する。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、前記熱電併給装置が２４時間連続運転される２４時間運転装置であり、前記過不足量が所定期間毎に管理され、前記所定期間毎に前記最小出力もしくは前記最大出力あるいはそれらの両方が設定される。
本願は、熱負荷に適切に対応しようとするものであるが、例えば各家庭の熱需要をみると、一日単位あるいは時間帯で熱需要量に大きな変動がある。
さらに、例えば、毎日、入浴する家庭と、隔日に入浴する家庭とでは、熱需要パターンは大きく異なる。
一方、燃料電池のような電力需要に対応すべき装置では、２４時間連続運転され電力負荷に対応するため、電力負荷と熱負荷との間にアンバランスを発生しやすい。そこで、基本的に電主運転の形態を取る熱電併給装置の運転において、状況に応じて設定される期間に応じた熱負荷への適切な配慮が必要となる。
【００２３】
そして、例えば、各家庭の生活パターンに対応した所定期間を個別に設定するとともに、この所定期間内の熱側の過不足量に応じて、最大出力と最小出力を設定して、熱電併給装置の運転を行うようにすると、結果的に、効果的な効率のより運転状況を実現できる。従って、その期間毎に適切な少エネルギー効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明にかか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。
〔システム〕
コージェネレーションシステムは、図１および図２に示すように、熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１にて出力される熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯タンク２への貯湯および熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯ユニット４と、燃料電池１および貯湯ユニット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。
【００２５】
〔電力系統〕
前記燃料電池１は、電力と熱とを出力してその出力を調整可能に構成され、その燃料電池１の電力出力側には、系統連係用のインバータ６が設けられ、インバータ６は、燃料電池１の電気出力を商用系統７から供給される電力と同じ電圧および同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン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。
【００２６】
また、インバータ６は、コージェネ用供給ライン１０を介して商業用電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力をインバータ６およびコージェネ用供給ライン１０を介して電力負荷９に供給するように構成されている。
【００２７】
前記商業用電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１１が設けられている。この電力負荷計測手段１１は、商業用電力供給ライン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から商業用電力供給ライン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。
【００２８】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路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、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が切り換えられるように構成されている。
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。
【００２９】
〔熱系統〕
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貯湯タンク２、湯水循環路１６を通して貯湯タンク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の燃焼により貯湯タンク２内から取り出した湯水および熱源用循環路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。
【００３０】
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、貯湯タンク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、貯湯タンク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。
【００３１】
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にて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、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、補助加熱機構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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、貯湯タンク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。
【００３６】
〔運転制御部〕
１  貯湯ユニットに備えられる機器の運転制御
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の運転および冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御するとともに、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、貯湯タンク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。
【００３７】
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タンク２から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯タンク２から取り出した湯水を補助加熱機構Ｍにて加熱したり、貯湯タンク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。
【００３８】
２  電力負荷・熱負荷の管理
運転制御部５は、時系列的な電力負荷、および、時系列的な熱負荷を管理するように構成されている。
【００３９】
前記運転制御部５は、例えば、設定周期を１日とし、設定時間帯を１時間とし、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷として、設定時間帯当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実端末熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段１１およびインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、および、端末熱負荷計測手段３２にて計測する。
そして、運転制御部５は、電力負荷計測手段１１およびインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、および、端末熱負荷計測手段３２にて計測された値を記憶することにより、時系列的な電力負荷および時系列的な熱負荷を設定周期内において設定時間帯ごとに管理するように構成されている。
【００４０】
また、運転制御部５は、実際の使用状況に応じて時系列的な電力負荷および時系列的な熱負荷を更新する場合には、電力負荷計測手段１１およびインバータ６の出力値、給湯熱負荷計測手段３１、および、端末熱負荷計測手段３２にて計測された値と、既に記憶されている値とを所定の割合で足し合わせ、その足し合わせた値を記憶するように構成されている。
【００４１】
３  燃料電池の基本的な運転制御
以下、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、現在要求されている現電力負荷を賄えるように、燃料電池１の出力を調整する電力負荷追従運転を行い、その電力負荷追従運転において、最小出力から最大出力の範囲内で現電力負荷に応じて燃料電池１の出力を調整する。
【００４２】
実際の運転状態に関して説明を加えると、運転制御部５は、電力負荷計測手段１１の計測値およびインバータ６の出力値に基づいて、現電力負荷を求めて、その現電力負荷よりもα（例えば、１００Ｗ）だけ小さい出力になるように、燃料電池１の出力を調整するように構成されている。
【００４３】
例えば、図３（イ）のＴｎで示す時間帯のように、現電力負荷（実線で示す）が時間経過に伴って推移すると、現電力負荷よりもα（例えば、１００Ｗ）だけ小さい出力（一転鎖線で示す）にて、現電力負荷の推移に応じて燃料電池１の出力を調整するようにしている。ちなみに、運転制御部５は、現電力負荷の設定時間（例えば、５分）の平均値に基づいて、燃料電池１の出力を変更するように構成されている。
【００４４】
この運転状態は、Ｔｎで示すようなノーマルな時間帯、出力が最大出力Ｐｍａｘと最小出力Ｐｍｉｎとの間に収まっている場合であり、現電力負荷に対して、これを賄うように求められる出力が、最大出力Ｐｍａｘを上回っていたり、最小出力Ｐｍｉｎを下回る場合は、これらの規制をうける。図３（イ）のＴａで示す時間帯にあっては、電力負荷が最大出力を上回っており、出力に最大側の規制が掛かっている。この場合の電力の不足分は、商用系統によることとなる。
【００４５】
さて、本願にあっては、熱余り、熱不足状況に従って、最大出力Ｐｍａｘと最小出力Ｐｍｉｎとが変更されるが、図３（ロ）に、この種の出力規制が一日毎に掛かる場合の設定例を示した。この例は、各家庭において入浴がされる日（図中「入浴日」と記載）とされない日（図中「非入浴日」と記載）との設定変更の例を示したものである。
【００４６】
〔熱余り・熱不足状態の管理〕
上述のようにして管理される電力負荷、熱負荷に対して、熱余り状態が発生する場合は、余剰熱処理機器であるラジエータ１９等を働かせ、熱不足状態が発生する場合は、前記不足熱補足機器である補助加熱機器Ｍを働かせる。
【００４７】
ここで、熱余り状態とは、例えば、貯湯タンク２内に貯湯されている湯水が満杯であり、更なる燃料電池１の運転により余剰熱が発生し、ラジエター１９を作動させて放熱を要する状態や、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、さらに、貯湯タンク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、余剰熱を放熱する状態である。
【００４８】
一方、熱不足状態とは、例えば、貯湯タンク２内に湯水が貯湯されておらず、不足熱補足機器である補助加熱機構Ｍを作動させる状態である。
【００４９】
このような、余剰熱処理機器、不足熱補足機器の運転状態は、運転制御部側で、例えば、最大出力、最小出力を設定する周期である設定周期が１日で、熱余り、熱不足を検出するための積算単位時間としてしての設定時間帯が１時間であるとして、１日（２４時間）単位で、管理されている。
即ち、余剰熱の放熱量、あるいは放熱している時間を日単位で積算し、一日あたりの放熱処理量Ｑｒあるいは放熱処理時間Ｔｒとして換算管理されている。同様に不足熱の補足処理量、あるいは補足処理している時間も管理される。
【００５０】
これら管理の形態としては、通常一日単位で求め、たとえば前日、前週の同一曜日、前週一週間の一日平均、等を基本として管理してもよい。また、風呂湯はりが隔日とされているような家庭の場合は、複数日を単位として一日平均を求め、その複数日単位における一日当たりの値として管理してもよい。
【００５１】
〔最大出力・最小出力の設定〕
前記熱余り状態あるいは熱不足状態を解消すべく、本願にあっては、運転制御部５が、追従制御の出力制限値となる燃料電池の最大出力、最小出力を設定するように構成されている。
即ち、上記管理されている、熱側の過不足状態から、最大出力Ｐｍａｘあるいは最小出力Ｐｍｉｎを設定するように構成されている。
【００５２】
さらに具体的には、先に説明した処理熱量Ｑｒあるいは処理時間Ｔｒと燃料電池の出力との関係指標を備えている。
図４に、この指標の例を示した。同図は、横軸が１日当たりの処理熱量Ｑｒ（もしくは処理時間Ｔｒ）を、縦軸が出力Ｐを示している。
【００５３】
ここで、処理熱量（もしくは処理時間）がプラス側に位置する状態にあっては、実際にシステムが熱を放熱している熱余り状態に対応しており、マイナス側に位置する状態にあっては、システムが熱の補足を受けている熱不足状態に対応している。
【００５４】
従来は、実質的に、放熱・受熱が無いＱｒ（Ｔｒ）＝０の状態で、通常運転されてきた。
本願の制御が働く状態にあっては、燃料電池１の出力は最大出力Ｐｍａｘと最小出力Ｐｍｉｎとの間の斜線で示した範囲内で選択される。
【００５５】
具体的な例として、定格での電気出力１ｋＷおよび熱出力１ｋＷ、最小出力時は、電気出力０．２５ｋＷ、熱出力０．２５ｋＷの燃料電池システムを例にとって説明する。
【００５６】
図４に示すように、縦軸より右側の熱余り状態では、最大出力Ｐｍａｘは１ｋＷから０．３ｋＷまで変更され、熱余り側の処理熱量（処理時間）の最小値Ｑｒ＝０ｋＷｈ（Ｔｒ＝０ｈ）に対してＰｍａｘ＝１ｋＷ、最大値Ｑｒ＝２４ｋＷｈ（Ｔｒ＝２４ｈ）に対してＰｍａｘ＝０．３ｋＷとされている。
一方、縦軸より左側の熱不足状態においては、最小出力Ｐｍｉｎは０．９５ｋＷから０．２５ｋＷまで変更され、熱不足側の処理熱量（処理時間）のマイナス側の最小値Ｑｒ＝０ｋＷｈ（Ｔｒ＝０ｈ）に対してＰｍｉｎ＝０．２５ｋＷ、マイナス側の最大値Ｑｒ＝２４ｋＷｈ（Ｔｒ＝２４ｈ）に対してＰｍｉｎ＝０．９５ｋＷとされている。
【００５７】
従って、動作制御手段側で管理されている、日毎の処理熱量（時間）Ｑｒ（Ｔｒ）が特定の日に対して固定されると、この指標に従って、図４に示す最大出力Ｐｍａｘ、最小出力Ｐｍｉｎが決定される。図４において、処理熱量が１０ｋＷｈの場合を矢印によって示した。
【００５８】
先に説明した図３（イ）には、電力負荷追従運転において、現電力負荷が最大出力Ｐｍａｘを超える場合の例を示したが、最大出力Ｐｍａｘが低下設定される場合は、図７（イ）に示すように、追従出力がＰｍａｘの規制を受ける状態となる。この結果、熱出力が減少することになり、熱余り状態に対して有効な運転となる。逆に、最小出力Ｐｍｉｎが上昇し、現電力負荷を超える電力が発生される場合は、図７（ロ）に示すように、電気ヒータによる回収分が発生し、この余剰分が熱として回収され、熱不足状態に対して有効に利用されることとなる。
【００５９】
結果、本願のコジェネレーションシステムでは、熱負荷状態に応じて動作制御手段側で設定される最大出力Ｐｍａｘ・最小出力Ｐｍｉｎの範囲内で、電力負荷に応じた追従制御を行うこととなるため、電力負荷と熱負荷とのバランスの取れたエネルギー効率のよい運転を実現できる。
【００６０】
〔別実施の形態〕
以下、本願の別実施例に関して説明する。
（１）  上記の実施の形態では、図４に示すように、処理熱量（処理時間）の変化に対して最大出力、最小出力が変化するものとしたが、この種の変化領域の両端部に、値が変化しない領域を設けてもよい。
この例を、図４に対応させて、図５に示した。このようにすると、一定値領域ｆが備えられることで、システムの安定運転化を図ることが可能となる。
【００６１】
（２）  上記の実施の形態では、熱余り・熱不足の状況を検知するのに、余剰熱処理機器、不足熱処理機器の運転状況を基礎とする場合を示したが、熱出力を利用するための水の温度に基づいて、最大出力等を設定するものとしてもよい。
【００６２】
燃料電池システムが燃料電池である場合、その排熱回収温度が一定であるため、夏季のように水温が上昇すると、熱回収機器としての貯湯タンクの熱容量が実質的に低下するので、水温が低い冬季に比較して、余剰熱を放熱することが多くなる。
【００６３】
従って、図６に図５に対応させて、水温に応じてＰｍａｘを制限する場合の指標を示した。この構成を取ることで、不要な放熱を減少させることができる。
図６において、横軸は水温（℃）であり、縦軸が最大出力Ｐｍａｘを示している。
【００６４】
（３）上記の実施形態では、最大出力・最小出力の設定を実施する設定周期を１日、熱余り・不足を検出するための積算単位時間である設定時間帯を１時間とした例を示したが、設定周期および設定時間帯ともに、どのように設定するかについては適宜変更が可能である。
例えば、設定周期については、１週間を設定周期と設定することも可能であり、設定時間帯についても、６時間や１２時間の一定時間を設定時間帯と設定したり、深夜時間帯（０時〜６時）、朝時間帯（６時〜１１時）、昼時間帯（１１時〜１７時）、夜時間帯（１７時〜２４時）などのように、異なる長さの時間帯を設定時間帯と設定することが可能である。
【００６５】
本願の場合、夏場と冬場との関係で、エネルギー削減効果が大きく出るので、春・夏・秋・冬といった四季の各季節単位で設定周期とすることとしてもよい。この場合、設定時間帯は１週間程度が適切である。
【００６６】
（４）上記の実施形態では、運転制御部５が、電力負荷追従運転において、最大出力と最小出力の範囲内で、現電力負荷よりもα（例えば、１００Ｗ）だけ小さい出力になるように、燃料電池１の出力を調整するように構成されているが、運転制御部５を、電力負荷追従運転において、現電力負荷と同じまたはほぼ同じ出力になるように、燃料電池１の出力を調整するように構成して実施することも可能である。
【００６７】
（５）上記の実施形態では、貯湯タンク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。
【００６８】
（６）上記の実施形態では、電気ヒータ１２が燃料電池１の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ１２にて貯湯タンク２内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
【００６９】
（７）上記の実施形態では、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装置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装置とを組み合わせたものなどを適応することも可能である。
【００７０】
ちなみに、熱電併給装置として、例えば、燃料電池あるいは、ガスエンジンと発電装置とを組み合わせたものを適応するものでは、ラジエター１９の設置位置を冷却水循環路１３の流路中としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図２】運転制御部の機能ブロック図
【図３】電力負荷追従運転における説明図
【図４】処理熱量・処理時間に対する最大出力及び最小出力の設定状態を示す図
【図５】処理熱量・処理時間に対する最大出力及び最小出力の、別実施の設定状態を示す図
【図６】水温に対する最大出力の設定状態を示す図
【図７】最大出力の低下・最小出力の上昇に伴う本願システムの運転状況を示す図
【符号の説明】
１              熱電併給装置
２              貯湯タンク
５              運転制御部
Ｍ              補助加熱機構
【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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