(57)【要約】  【課題】  発電ユニットの排ガスの顕熱と残存酸素を有効利用して熱効率を大幅に向上させ、吸収式冷温水機のあらゆる空調負荷領域において安定した冷温水を建物に供給する。  【解決手段】  ハイブリッド熱電供給システム１は、燃料を燃焼させて発電する発電ユニット２、発電ユニット２の排ガスの残存酸素を燃焼用空気として燃料を燃焼させる再燃バーナ３１、再燃バーナ３１を有すると共に吸収液から冷媒を分離させる再生器と冷媒を蒸発させる蒸発器とを有し且つ冷水又は温水を生成して建物に循環供給する吸収式冷温水機３を備え、吸収式冷温水機３の再燃バーナ３１の排ガスを再生器に供給して、発電ユニット２で発電された電力を発電ユニット２と吸収式冷温水機３の駆動電力とし使用し、発電ユニット２と再燃バーナ３１に供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機３の空調負荷と発電ユニット２に対する電力要求の少なくとも１つに基づいて配分する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体又は液体の燃料を燃焼させて発電する発電ユニットと、発電ユニットの排ガスの残存酸素を燃焼用空気として気体又は液体の燃料を燃焼させる再燃バーナと、この再燃バーナを有すると共に吸収液から冷媒を分離させる再生器と冷媒を蒸発させる蒸発器とを有し且つ冷水又は温水を生成して建物に循環供給する吸収式冷温水機とを備えたハイブリッド熱電供給システムであって、
前記吸収式冷温水機の再燃バーナの排ガスを再生器に供給すると共に、発電ユニットで発電された電力を発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用するように構成し、
前記発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機の空調負荷と前記発電ユニットに対する電力要求の少なくとも１つに基づいて配分するように構成したことを特徴とするハイブリッド熱電供給システム。
【請求項２】
前記発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部と、変換された直流電力を前記駆動電力とし使用するために所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部とを有する電力変換装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項３】
前記発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部を有する電力変換装置を備え、この直流電力変換部で変換した直流電力を、所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部を備えた交流駆動機器、或いは、直流駆動機器へ供給することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項４】
前記吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷時の再燃バーナの始動／停止に起因する吸収式冷温水機の冷温水出口温度の変動を抑制するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項５】
前記再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項６】
前記発電ユニットの発電電力を最大化するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項７】
外部の電力供給系から電力供給を受けずに電力的に自立して運転可能なように、前記電力変換装置の電力出力量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項８】
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの発電量を抑制するように構成したことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項９】
前記吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したことを特徴とする請求項４又は８に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１０】
前記発電ユニットはガスタービンを備え、
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制するように構成したことを特徴とする請求項４、８、９の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１１】
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したことを特徴とする請求項４、８、９、１０の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１２】
前記発電ユニットはガスタービンを備え、
前記統合制御装置は、再燃バーナの排ガス中の酸素濃度に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制し、前記酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にするように構成したことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１３】
前記統合制御装置は、発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したことを特徴とする請求項５又は１２に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１４】
前記吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１５】
前記吸収式冷温水機には吸収液と冷媒を冷却する冷却水が供給され、
前記統合制御装置は、前記発電ユニットの発電電力を最大化する為に吸収式冷温水機の冷却水入口温度を上げるように構成したことを特徴とする請求項６又は１４に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１６】
前記発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器を選択するように構成したことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１７】
前記発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、
前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、インバータ駆動方式の機器に供給する駆動電力を抑制するように構成したことを特徴とする請求項７又は１６に記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１８】
前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量とに基づいて演算されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項１９】
前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の再生器の温度と冷温水出口温度と冷却水入口温度とに基づいて演算されることを特徴とする８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【請求項２０】
前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の再燃バーナの燃焼量に基づいて演算されることを特徴とする８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかに記載のハイブリッド熱電供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式冷温水機の再燃バーナにより発電ユニットの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させ、その再燃バーナの排ガスを再生器に供給すると共に、発電ユニットで発電された電力を、発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用するように構成したハイブリッド熱電供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビル等の建物内の空調用に冷水又は温水を建物に循環供給する吸収式冷温水機は、地球環境負荷の低減へ向けた脱フロン化の空調装置として注目されている。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）と冷媒（例えば、水）との一連の吸収サイクルを利用して、冷水又は温水を生成して建物に循環供給するものであり、冷水を供給する場合の吸収サイクルでは、ほぼ真空状態に維持された蒸発器において、冷媒が水（循環水）から熱を奪って蒸発し、蒸発した冷媒は吸収液に吸収され、この吸収液が再生器で加熱されて、吸収液から冷媒が蒸気となって分離され、その冷媒が凝縮器で凝縮され再び蒸発器に送られる。
【０００３】
ここで、再生器においては、吸収液から冷媒を分離するために十分な熱量を与える必要がある。そこで、都市ガス等の燃料を単にバーナで燃焼させて熱量を供給してもよいが、近年では、比較的小型のガスタービンやガスエンジン等を備えた発電ユニットを並設し、発電ユニットの高温の排ガスにより再生器で吸収液を加熱して、排ガスの保有熱（顕熱）を有効利用するようにした技術が実用に供されている。こうした技術では、発電ユニットで発電された電力を、冷温水を建物に循環させるポンプや吸収液を循環させるポンプ等々、発電ユニットと吸収式冷温水機の種々の機器の駆動電力として使用可能となる。
【０００４】
例えば、再生器として低温再生器と高温再生器とを設け、ガスタービン式の発電ユニットの排ガスを高温再生器に供給し、高温再生器において、排ガスと吸収液との間で熱交換を行い、排ガスの顕熱を回収するようにした排熱有効利用型の吸収式冷温水機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ガスタービン発電機の排熱を冷温水機の駆動熱源として使用し、ガスタービン発電機の発電電力を冷温水機やその周辺機器の駆動電力として使用する技術も実用化されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、本願出願人は、排熱有効利用型の吸収式冷温水機において、発電ユニットの排ガスの更なる有効利用を図るために、再燃バーナを設け、この再燃バーナにより、発電ユニットの排ガス中の残存酸素を燃焼用空気として燃料を燃焼させるシステムを提案し実用化しつつあるが、吸収式冷温水機の空調負荷、発電ユニットに対する発電要求に応じて、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を適切に配分し、吸収式冷温水機のあらゆる空調負荷領域において安定した冷水又は温水を供給可能にすることが要求される。
【０００６】
ここで、従来、再燃バーナの燃焼用空気として、他の熱源機器から供給される高温排ガスと通常の送風機から供給される空気とを、吸収式冷温水機の空調負荷に応じて切換え可能にし、空調低負荷時には、再燃バーナに空気を供給し、空調高負荷時には、再燃バーナに高温排ガスを供給するようにした技術が実用に供されている（例えば、特許文献３参照）。但し、電力要求をも考慮した制御については何ら記載されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３０４２７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４８６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１９５５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
先ず、従来の吸収式冷温水機において、再生器において単にバーナで燃料を燃焼させて吸収液を加熱する場合には、バーナに吸込まれる燃焼用空気の温度は外気温度に等しく高温でないため、バーナでの燃料の燃焼中に燃焼用空気の温度を上昇させるのに熱量の一部が費やされるため、その分熱効率は低くなる。また、特許文献１に記載の吸収式冷温水機では、排ガスの顕熱を回収するだけであり、一般的には、熱効率の大幅な向上は期待できないし、排ガス中に残存する酸素や未燃焼ガスを高温状態で大気へ放出してしまうことにもなり、燃焼効率の向上もあまり期待できない。
【０００９】
そこで、高温排ガスの残存酸素を燃焼用空気として、吸収式冷温水機の再燃バーナで燃料を燃焼させ、排ガス中の残存酸素を有効利用することが考えられる。しかし、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を適切に配分しなければ、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合に、再燃バーナの始動／停止が頻繁に起こって吸収式冷温水機の冷温水出口温度が変動して安定しないこと、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制できずに燃焼条件を最適化できなこと、更には、冷温水出口温度を安定させて、発電ユニットの発電電力を最大化できないこと、等の虞がある。
【００１０】
即ち、吸収式冷温水機の空調負荷と発電ユニットに対する電力要求に応じて、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を適切に配分することで、吸収液冷温水機のあらゆる空調負荷領域において安定した冷温水を建物に供給可能にすることが要求される。
本発明の目的は、発電ユニットの排ガスの顕熱と残存酸素を有効利用して熱効率を大幅に向上させると共に、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機の空調負荷と発電ユニットに対する電力要求の少なくとも１つに基づいて適切に配分するように構成して、吸収式冷温水機のあらゆる空調負荷領域において安定した冷温水を建物に供給可能に構成したハイブリッド熱電供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のハイブリッド熱電供給システムは、気体又は液体の燃料を燃焼させて発電する発電ユニットと、発電ユニットの排ガスの残存酸素を燃焼用空気として気体又は液体の燃料を燃焼させる再燃バーナと、この再燃バーナを有すると共に吸収液から冷媒を分離させる再生器と冷媒を蒸発させる蒸発器とを有し且つ冷水又は温水を生成して建物に循環供給する吸収式冷温水機とを備えたハイブリッド熱電供給システムであって、前記吸収式冷温水機の再燃バーナの排ガスを再生器に供給すると共に、発電ユニットで発電された電力を発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用するように構成し、前記発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機の空調負荷と前記発電ユニットに対する電力要求の少なくとも１つに基づいて配分するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
このハイブリッド熱電供給システムでは、発電ユニットにより、気体又は液体の燃料が燃焼されて発電され、その電力が発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用される。吸収式冷温水機においては、再燃バーナにより、発電ユニットの排ガスの残存酸素を燃焼用空気として気体又は液体の燃料が燃焼され、発電ユニットの排ガスの保有熱と再燃バーナの燃焼熱とを熱源として吸収式冷温水機が駆動される。即ち、再燃バーナの排ガスが再生器に供給され、再生器において、その高温の排ガスにより吸収液が加熱されて吸収液から冷媒が分離し、その冷媒が凝縮された後に蒸発器に供給され、蒸発器において、冷媒が水（循環水）から熱を奪って蒸発して、冷水が生成されて建物に循環供給される。暖房用に使用する場合、吸収液から分離した高温の冷媒を再生器に直接供給することにより、その高温冷媒が水（循環水）を加熱して、温水が生成されて建物に循環供給される。
【００１３】
請求項２のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１の発明において、前記発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部と、変換された直流電力を前記駆動電力とし使用するために所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部とを有する電力変換装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
このハイブリッド熱電供給システムでは、発電ユニットで発電された交流電力が、電力変換装置において、直流電力変換部（コンバータ）により直流電力に変換された後、交流電力変換部（インバータ）により所定周波数の交流電力に変換され、その交流電力が発電ユニットと吸収式冷温水機の種々の機器に供給されて駆動電力として使用される。発電ユニットの発電電力が不足する場合に、外部の電力供給系から供給された交流電力が、電力変換装置において、直流電力変換部（整流器）により整流されて直流電力に変換された後、交流電力変換部（インバータ）により所定周波数の交流電力に変換され、その交流電力が発電ユニットと吸収式冷温水機の種々の機器に補給電力として供給され使用される。
【００１５】
請求項３のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１の発明において、前記発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部を有する電力変換装置を備え、この直流電力変換部で変換した直流電力を、所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部を備えた交流駆動機器、或いは、直流駆動機器へ供給することを特徴とするものである。
【００１６】
このハイブリッド熱電供給システムでは、発電ユニットで発電された交流電力が、電力変換装置において、直流電力変換部（コンバータ）により直流電力に変換されて、交流駆動機器に供給され、その交流駆動機器において、交流電力変換部（インバータ）により所定周波数の交流電力に変換され、或いは、直流電力変換部（コンバータ）により変換された直流電力が直流駆動機器に供給され、駆動電力として使用される。発電ユニットの発電電力が不足する場合に、外部の電力供給系から供給された交流電力が、電力変換装置において、直流電力変換部（整流器）により整流されて直流電力に変換されて、交流駆動機器に供給され、その交流駆動機器において、交流電力変換部（インバータ）により所定周波数の交流電力に変換され、或いは、直流電力変換部（整流器）により変換された直流電力が直流駆動機器に供給され、補給電力として使用される。
【００１７】
請求項４のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１〜３の何れかの発明において、前記吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷時の再燃バーナの始動／停止に起因する吸収式冷温水機の冷温水出口温度の変動を抑制するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機による過冷却を防止するために、再燃バーナの始動／停止が頻繁に発生する虞があり、この再燃バーナの始動／停止に起因する吸収式冷温水機の冷温水出口温度の変動を抑制するように、統合制御装置により、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量が適切に配分される。
【００１８】
請求項５のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１〜３の何れかの発明において、前記再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とするものである。再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するように、統合制御装置により、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量が適切に配分される。
【００１９】
請求項６のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１〜３の何れかの発明において、前記発電ユニットの発電電力を最大化するように、前記発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低い場合、再燃バーナへの燃料供給を停止したとしても、発電ユニットの排ガスの顕熱により所要加熱量を超えることが想定されるが、統合制御装置により、これを防止して、発電ユニットの発電電力を最大化するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量が適切に配分される。
【００２０】
請求項７のハイブリッド熱電供給システムは、請求項１又は２の発明において、外部の電力供給系から電力供給を受けずに電力的に自立して運転可能なように、前記電力変換装置の電力出力量を決定する統合制御装置を設けたことを特徴とするものである。外部の電力供給系から電力供給を受けずに電力的に自立して運転できるように、統合制御装置により電力変換装置の電力出力量が決定される。それ故、外部の電力供給系から電力供給を受けることができない場合でも電力的に自立して運転することができる。尚、発電ユニットの発電量に対する駆動電力の一時的な過不足については、バッテリを設け、そのバッテリで吸収（充電、補給）することができる。
【００２１】
請求項８のハイブリッド熱電供給システムは、請求項４の発明において、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの発電量を抑制するように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、発電ユニットの発電量を抑制することにより、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができ、その結果、再燃バーナの始動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００２２】
請求項９のハイブリッド熱電供給システムは、請求項４又は８の発明において、前記吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせることで、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができ、その結果、再燃バーナの起動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００２３】
請求項１０のハイブリッド熱電システムは、請求項４、８、９の何れかの発明において、前記発電ユニットはガスタービンを備え、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制するように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、ガスタービンのタービン回転数を抑制することで、ガスタービン出口の排ガス流量を減らすことができる。それ故、ガスタービン出口温度が一定である場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができるため、再燃バーナの起動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００２４】
請求項１１のハイブリッド熱電システムは、請求項４、８、９、１０の何れかの発明において、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞ることで、ガスタービン出口の排ガス流量を減らすことができる。それ故、ガスタービン出口温度が一定である場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができるため、再燃バーナの起動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００２５】
請求項１２のハイブリッド熱電供給システムは、請求項５の発明において、前記発電ユニットはガスタービンを備え、前記統合制御装置は、再燃バーナの排ガスの酸素濃度に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制し、前記酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にするように構成したことを特徴とするものである。再燃バーナの排ガスの酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にすることで、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化し、燃焼効率を高めることが可能となる。
【００２６】
請求項１３のハイブリッド熱電供給システムは、請求項５又は１２の発明において、前記統合制御装置は、発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したことを特徴とするものである。発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞ることで、再燃バーナへの排ガス供給量を抑え、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化し、燃焼効率を高めることが可能となる。
【００２７】
請求項１４のハイブリッド熱電供給システムは，請求項６の発明において、前記吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したことを特徴とするものである。吸吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせることで、吸収式冷温水機の冷却性能を抑制して、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合でも、発電ユニットによる発電量を最大化することができる。つまり、発電ユニットによる発電量を最大化しても、吸収式冷温水機の冷却性能を高め過ぎないように調節することができる。
【００２８】
請求項１５のハイブリッド熱電供給システムは、請求項６又は１４の発明において、前記吸収式冷温水機には吸収液と冷媒を冷却する冷却水が供給され、前記統合制御装置は、前記発電ユニットの発電電力を最大化する為に吸収式冷温水機の冷却水入口温度を上げるように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の冷却水入口温度を上げることで、吸収式冷温水機の冷却性能を抑制して、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合でも、発電ユニットによる発電量を最大化することができる。つまり、発電ユニットによる発電量を最大化しても、吸収式冷温水機の冷却性能を高め過ぎないように調節することができる。
【００２９】
請求項１６のハイブリッド熱電システムは、請求項７の発明において、前記発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器を選択するように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷に応じて発電ユニットの発電許容量が決定され、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に供給される駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器が選択される。
【００３０】
請求項１７のハイブリッド熱電システムは、請求項７又は１６の発明において、前記発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、前記統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、インバータ駆動方式の機器に供給する駆動電力を抑制するように構成したことを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷に応じて発電ユニットの発電許容量が決定され、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に供給される駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、インバータ駆動方式の機器に供給する駆動電力が抑制される。
【００３１】
請求項１８のハイブリッド熱電供給システムは、請求項８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかの発明において、前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量とに基づいて演算されることを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量とに基づいて容易に演算して使用することができる。
【００３２】
請求項１９のハイブリッド熱電供給システムは、請求項８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかの発明において、前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の再生器温度と冷温水出口温度と冷却水入口温度とに基づいて演算されることを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の再生器温度と冷温水出口温度と冷却水入口温度とに基づいて容易に演算して使用することができる。
【００３３】
請求項２０のハイブリッド熱電供給システムは、請求項８、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７の何れかの発明において、前記吸収式冷温水機の空調負荷は、吸収式冷温水機の再燃バーナの燃焼量に基づいて演算されることを特徴とするものである。吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の再燃バーナの燃焼量に容易に演算して使用することができる。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１のハイブリッド熱電供給システムによれば、発電ユニットにより、気体又は液体の燃料を燃焼して発電し、その電力を発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用することができ、吸収式冷温水機においては、再燃バーナにより、発電ユニットの排ガスの残存酸素を燃焼用空気として気体又は液体の燃料を燃焼し、その再燃バーナの高温の排ガスを再生器に供給することができる。つまり、発電ユニットの排ガスの保有熱と残存酸素とを有効に利用できるため、熱効率を大幅に向上させると共に、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機の空調負荷と発電ユニットに対する電力要求の少なくとも１つに基づいて適切に配分して、吸収式冷温水機のあらゆる空調負荷領域において安定した冷温水を建物に供給可能になる。
【００３５】
請求項２のハイブリッド熱電供給システムによれば、発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部と、変換された直流電力を前記駆動電力とし使用するために所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部とを有する電力変換装置を備えたので、発電ユニットと吸収式冷温水機の種々の機器等に、発電ユニットで発電された交流電力を電力変換装置により所定周波数の交流電力に変換して供給することができ、発電ユニットの発電電力が不足する場合でも、外部の電力供給系から供給された交流電力を電力変換装置により所定周波数の交流電力に変換して供給することができる。
【００３６】
請求項３のハイブリッド熱電供給システムによれば、発電ユニットで発電された交流電力を直流電力に変換すると共に、外部の電力供給系から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電力変換部を有する電力変換装置を備え、この直流電力変換部で変換した直流電力を、所定周波数の交流電力に変換する交流電力変換部を備えた交流駆動機器、或いは、直流駆動機器へ供給するので、発電ユニットと吸収式冷温水機の種々の交流駆動機器或いは直流駆動機器に、発電ユニットで発電された交流電力を電力変換装置により直流電力に変換して供給することができ、発電ユニットの発電電力が不足する場合でも、外部の電力供給系から供給された交流電力を電力変換装置により直流電力に変換して供給することができる。
【００３７】
請求項４のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷時の再燃バーナの始動／停止に起因する吸収式冷温水機の冷温水出口温度の変動を抑制するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたので、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機による過冷却を防止するために、再燃バーナの始動／停止が頻繁に発生する虞があるが、この再燃バーナの始動／停止に起因する吸収式冷温水機の冷温水出口温度の変動を抑制するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量を適切に配分することができる。
【００３８】
請求項５のハイブリッド熱電供給システムによれば、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたので、再燃バーナの燃焼効率を高めることができる。
【００３９】
請求項６のハイブリッド熱電供給システムによれば、発電ユニットの発電電力を最大化するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量の配分量を決定する統合制御装置を設けたので、吸収式冷温水機の空調負荷が低い場合、再燃バーナへの燃料供給を停止したとしても、発電ユニットの排ガスの顕熱により所要加熱量を超えることが想定されるが、これを防止して、発電ユニットの発電電力を最大化するように、発電ユニットと再燃バーナへの燃料供給量を適切に配分することができる。
【００４０】
請求項７のハイブリッド熱電供給システムによれば、外部の電力供給系から電力供給を受けずに電力的に自立して運転可能なように、電力変換装置の電力出力量を決定する統合制御装置を設けたので、外部の電力供給系から電力供給を受けることができない場合でも電力的に自立して運転することができる。
【００４１】
請求項８のハイブリッド熱電供給システムによれば、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの発電量を抑制するように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えて、再燃バーナの始動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制できる。
【００４２】
請求項９のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えて、再燃バーナの始動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００４３】
請求項１０のハイブリッド熱電システムによれば、発電ユニットはガスタービンを備え、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制するように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、ガスタービンのタービン回転数を抑制することで、ガスタービン出口の排ガス流量を減らすことができ、ガスタービン出口温度が一定である場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができるため、再燃バーナの起動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００４４】
請求項１１のハイブリッド熱電システムによれば、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合、発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞ることで、ガスタービン出口の排ガス流量を減らすことができ、ガスタービン出口温度が一定である場合、吸収式冷温水機の冷却性能を抑えることができるため、再燃バーナの起動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制することができる。
【００４５】
請求項１２のハイブリッド熱電供給システムによれば、発電ユニットはガスタービンを備え、統合制御装置は、再燃バーナの排ガスの酸素濃度に応じてガスタービンのタービン回転数を抑制し、酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にするように構成したので、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化して、燃焼効率を高めることが可能となる。
【００４６】
請求項１３のハイブリッド熱電供給システムによれば、統合制御装置は、発電ユニットの燃焼器に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したので、再燃バーナへの排ガス供給量を抑え、再燃バーナの排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化して、燃焼効率を高めることが可能となる。
【００４７】
請求項１４のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機は吸収液を蒸発器へバイパスする為のバイパス通路を備え、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路から蒸発器へバイパスさせるように構成したので、吸収式冷温水機の冷却性能を抑制して、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合でも、発電ユニットによる発電量を最大化することができる。
【００４８】
請求項１５のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機には吸収液と冷媒を冷却する冷却水が供給され、統合制御装置は、発電ユニットの発電電力を最大化する為に吸収式冷温水機の冷却水入口温度を上げるように構成したので、吸収式冷温水機の冷却性能を抑制して、吸収式冷温水機の空調負荷が低負荷の場合でも、発電ユニットによる発電量を最大化することができる。
【００４９】
請求項１６のハイブリッド熱電システムによれば、発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器を選択するように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷に応じて発電ユニットの発電許容量を決定して、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に供給される駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器を選択することができる。
【００５０】
請求項１７のハイブリッド熱電システムによれば、発電ユニットは、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、統合制御装置は、吸収式冷温水機の空調負荷に対する発電ユニットの発電許容量に応じて、駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、インバータ駆動方式の機器に供給する駆動電力を抑制するように構成したので、吸収式冷温水機の空調負荷に応じて発電ユニットの発電許容量を決定して、発電ユニットと吸収式冷温水機の機器に供給される駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、インバータ駆動方式の機器に供給する駆動電力を抑制することができる。
【００５１】
請求項１８のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量とに基づいて演算して容易に求めて使用することができる。
【００５２】
請求項１９のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の再生器温度と冷温水出口温度と冷却水入口温度とに基づいて演算して容易に求めて使用することができる。
【００５３】
請求項２０のハイブリッド熱電供給システムによれば、吸収式冷温水機の空調負荷を、吸収式冷温水機の再燃バーナの燃焼量に基づいて演算して容易に求めて使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本実施形態のハイブリッド熱電供給システムは、吸収式冷温水機の再燃バーナにより発電ユニットの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させ、その再燃バーナの排ガスを再生器に供給すると共に、発電ユニットで発電された電力を、発電ユニットと吸収式冷温水機の駆動電力として使用するように構成したものであり、特に、発電ユニットと再燃バーナに供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機の空調負荷と発電ユニットに対する電力要求の少なくとも１つに基づいて適切に配分するように構成したものである。
【実施例１】
【００５５】
図１に示すように、ハイブリッド熱電供給システム１（以下、熱電供給システム１という）は、燃料ガス（例えば、都市ガス）を燃焼させて発電するガスタービン式発電ユニット２（以下、発電ユニット２という）と、発電ユニット２の排ガスの残存酸素を燃焼用空気として燃料ガス（例えば、都市ガス）を燃焼させる再燃バーナ３１と、この再燃バーナ３１を有すると共に吸収液（例えば、臭化リチウム溶液）から冷媒（例えば、水）を分離させる再生器３６，３７と冷媒を蒸発させる蒸発器３３（図３参照）とを有し且つ冷水又は温水を生成してビル等の建物に循環供給する吸収式冷温水機３を備え、吸収式冷温水機３の再燃バーナ３１の排ガスを再生器３７に供給すると共に、発電ユニット２で発電された電力を発電ユニット２と吸収式冷温水機３の種々の機器等の駆動電力として使用するように構成したものである。
【００５６】
また、図１、図２に示すように、熱電供給システム１は、発電ユニット２と吸収式冷温水機３の種々の機器等に電力を供給すると共に、発電ユニット２と吸収式冷温水機３の駆動機器等を制御する統合制御装置である動力制御盤４と、電力変換装置７０とを備え、この電力変換装置７０は、発電ユニット２で発電された高周波の交流電力を直流電力に変換するコンバータ７１（直流電力変換部）と、外部の電力供給系の商用電源６０から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する整流器７２（直流電力変換部）と、変換された直流電力を前記駆動電力として使用するために所定周波数（例えば、５０Hz又は６０Hz）の交流電力に変換するインバータ７３（交流電力変換部）とを有し、インバータ７３で変換された交流電力が発電ユニット２と吸収式冷温水機３の種々の機器に供給される。
【００５７】
発電ユニット２について説明する。
図１に示すように、発電ユニット２は、発電機１０と、発電機１０を駆動するガスタービン１１と、燃料ガスを加圧してガスタービン１１の燃焼器１９に供給する燃料ガス圧縮機１２と、制御ユニット１３等を備え、その発電容量は３０kw程度の比較的小型のものである。発電機１０はガスタービン１１の出力軸１４に直結され、燃料ガス圧縮機１２で圧縮された燃焼ガスと圧縮機１８で圧縮された燃焼用空気とが燃焼器１９で燃焼され、その高温の燃焼排ガスが膨張機２０で膨張され、その膨張エネルギーが出力軸１４から取出される。尚、図４、図５に示すように、燃焼機１９に導入する燃焼用空気量を調節する吸気調節弁１９ａが設けられている。出力軸１４には、ガスタービン１１の回転数を検出するタービン回転数センサ２１（ロータリーエンコーダ）が設けられ、燃焼器１９には燃焼器１９内のガス圧を検出するガス圧センサ２９が設けられている。
【００５８】
燃焼器１９には、燃料ガスを供給するガス供給管２２が接続され、このガス供給管２２に、燃料ガス圧縮機１２と、燃料ガスの流量を検出する燃料ガス流量センサ２３と、燃料ガスの流量を調節する燃料ガス流量調節弁２４が設けられている。この発電ユニット２には、燃料ガス圧縮機１２を冷却する冷却ファン２５も設けられている。膨張器２０で膨張した排ガスが、排ガスダクト２６を通って吸収式冷温水機３の再燃バーナ３１に送られ、再燃バーナ３１によりこの排ガスを燃焼用空気として燃料ガスが燃焼される。排ガスダクト２６には、排ガス中のO2濃度を検出する排ガスO2濃度センサ２７と、排ガスの温度を検出する排ガス温度センサ２８が設けられている。
【００５９】
制御ユニット１３は動力制御盤４に電気的に接続されており、この制御ユニット１３に、動力制御盤４からの信号の他、タービン回転数センサ２１、燃料ガス流量センサ２３、ガス圧センサ２９等からの信号が入力されると共に、制御ユニット１３は、入力された必要な信号に基づいて、燃料ガス圧縮機１２、燃料ガス流量調節弁２４、冷却ファン２５等を制御し、また、入力された必要な信号を動力制御盤４へ逐次出力する。尚、図４には、動力制御盤４と制御ユニット１３，３２を纏めて制御装置８０とした場合の制御系のブロック図を示しており、実際このように制御装置８０を纏めて構成することも可能である。
【００６０】
吸収式冷温水機３について説明する。
図１、図４に示すように、吸収式冷温水機３は、冷温水機本体３０と、再燃バーナ３１と、制御ユニット３２等を備え、図３に示すように、冷温水機本体３０には、蒸発器３３、吸収器３４、凝縮器３５、低温再生器３６、高温再生器３７、低温熱交換器３８、高温熱交換器３９等が設けられている。
【００６１】
この吸収式冷温水機３から冷水を建物に供給する場合の、冷温水機本体３０での吸収液及び冷媒の一連の吸収サイクルについて説明すると、先ず、ほぼ真空状態に保持された蒸発器３３に冷媒が冷媒ポンプ４０で送られ、蒸発器３３内において、冷媒が蒸発して冷媒蒸気（水蒸気）となり、このとき空調用の循環水が熱を奪われて冷やされる。蒸発器３３で蒸発した冷媒蒸気は、吸収器３４で吸収液が冷却水で冷やされる際に吸収液に吸収される。吸収器３４で冷媒を吸収した低濃度（例えば、濃度５６％）の吸収液は、第１吸収液ポンプ４１により低温熱交換器３８を通って低温再生器３６に送られ、低温熱交換器３８において環流する吸収液との間で熱交換され加熱された後に、低温再生器３６で加熱されて吸収液から冷媒の一部が分離回収される。
【００６２】
低温再生器３６で冷媒の一部が分離されたやや高濃度（例えば、濃度５８％）の吸収液は、第２吸収液ポンプ４２により高温熱交換器３９を通って高温再生器３７に送られ、高温熱交換器３９で環流する吸収液との間で熱交換され加熱された後に、高温再生器３７で加熱されて吸収液から更に冷媒が分離回収される。高温再生器３７には、再燃バーナ３１の高温（例えば、１０００℃）の排ガスが導入され、この排ガスにより吸収液が加熱される。低温再生器３６又は高温再生器３７で分離回収された冷媒は凝縮器３５で凝縮されてから再び蒸発器３３に送られる。高温再生器３７で分離した冷媒は、低温再生器３６を通って凝縮器３５へ送られ、低温再生器３６では、この高温の冷媒により吸収液が加熱される。高温再生器３７で冷媒が分離された高濃度（例えば、濃度６３％）の吸収液は、高温熱交換機３９と低温熱交換機３８で、夫々中間濃度の吸収液との間で熱交換された後に、吸収器３４内に散布されて再び冷媒蒸気を吸収する。
【００６３】
ところで、第１吸収液ポンプ４１から低温熱交換器３８へ延びる吸収液通路９０と蒸発器３３とはパイパス通路９１で接続されており、このパイパス通路９１には制御装置３２で制御されるバイパス弁９２が設けられている。一方、吸収式冷温水機３から建物に温水を供給するために、低温再生器３６から凝縮器３５へ延びる冷媒通路９３と蒸発器３３とが冷暖切換通路９４で接続されており、この冷暖切換通路９４には制御装置３２で制御される冷暖切換弁９５が設けられている。この冷暖切換弁９５を開いて、冷媒通路９３の比較的高温（例えば、７０〜８０℃）の冷媒を冷暖切換通路９４から蒸発器３３に導入することにより、蒸発器３３において循環水が加熱される。
【００６４】
ここで、図１に示すように、冷温水機本体３０に接続された冷温水循環通路には、冷温水機本体３０（吸収式冷温水機３）への冷温水の入口温度を検出する冷温水入口温度センサ４７と、冷温水機本体３０（吸収式冷温水機３）からの冷温水の出口温度を検出する冷温水出口温度センサ４８と、冷温水の流量を検出する冷温水流量センサ４９と、冷温水を循環させる冷温水ポンプ５１が設けられている。また、冷温水機本体３０には冷却水通路が接続され、この冷却水通路に冷却塔５０が接続されている。冷却塔５０には冷却ファン５０ｂが設けられ、冷却水通路には、冷却水を循環させる冷却水ポンプ５０ａと、冷温水機本体３０（吸収式冷温水機３）への冷却水の入口温度を検出する冷却水入口温度センサ５０ｃが設けられている。
【００６５】
図１に示すように、再燃バーナ３１には、燃料ガスを供給するガス供給管４３が接続されており、このガス供給管４３には、燃料ガスの流量を検出する燃料ガス流量センサ４４と、燃料ガスの流量を調節する燃料ガス流量調節弁４５が設けられている。ここで、ガスタービン１１の排ガスは高温（例えば、約６００℃）であり、しかも、多くの酸素が残存し（例えば、残留酸素濃度薬１８％）、しかも、未燃焼ガスも含まれている。従って、再燃バーナ３１とガスタービン１１の膨張器２０とを排ガスダクト２６で接続し、再燃バーナ３１に発電ユニット２の排ガス全量を導入して、その排ガス中の残留酸素及び未燃焼ガス及び排ガスの保有熱を有効に利用してシステム全体の熱効率を向上させている。
【００６６】
つまり、再燃バーナ３１は、発電ユニット２からの排ガスと燃料ガスの供給を受け、追い焚き用の燃料ガスを、排ガス中の残存酸素と排ガスの保有熱を利用して燃焼させることができる。尚、再燃バーナ３１に、外気から燃焼用空気を導入する為の吸気ファン４６を設け、排ガスO2濃度センサ２７で検出された排ガス中の残留酸素が所定濃度（例えば、１０％）以下の場合に、不足する酸素を補うために、動力制御盤４により吸気ファン４６を駆動制御して、再燃バーナ３１に燃焼用空気を供給することもできる。
【００６７】
一方、再燃バーナ３１からの排ガスは、高温再生器３７で吸収液との間で熱交換された後に、排ガスダクト５２を通って外気へ放出され、この排ガスダクト５２には排ガスO2濃度センサ５３が設けられている。尚、発電ユニット２と再燃バーナ３１を含む吸収式冷温水機３はユニット化され、排ガスダクト２６の長さを短くでき、発電ユニット２の排ガスの外部への熱損失を極力抑えることができる。
【００６８】
制御ユニット３２は動力制御盤４に電気的に接続されており、この制御ユニット３３には、動力制御盤４からの信号の他、冷温水入口温度センサ４７、冷温水出口温度センサ４８、冷温水流量センサ４９、排ガスO2センサ５３、冷却水入口温度センサ５０ｃ等からの信号が入力されると共に、制御ユニット３２は、入力された必要な信号に基づいて、燃料ガス流量調節弁４５、冷媒ポンプ４０、吸収液ポンプ４１，４２、冷暖切換弁９５、冷温水ポンプ５１、冷却水ポンプ５０ａ，冷却ファン５０ｂ、バイパス弁９２を制御し、また、入力された必要な信号を動力制御盤４へ逐次出力する。
【００６９】
次に、動力制御盤４について説明する。
動力制御盤４は、前述のように、発電ユニット２と吸収式冷温水機３等に電力を供給する機能と、発電ユニット２と吸収式冷温水機３等を制御する機能とを兼ね備えている。発電ユニット２と吸収式冷温水機３等に電力を供給する動力制御盤４の給電装置としての構成については、電力変換装置７０から所定周波数の交流電力を、発電ユニット２の種々の機器（燃料ガス圧縮機１２等）と吸収式冷温水機３の種々の機器（冷媒ポンプ４０や吸収液ポンプ４１，４２等）に夫々供給する。
【００７０】
尚、図２に示すように、発電ユニット２の発電機１０には、タービン回転数調節機１０ａ（図４参照）が付設されており、電力変換装置７０が、動力制御盤４から受けるタービン回転数の信号に応じたＰＷＭ信号をガスタービン回転数調節機１０ａに出力することにより、このガスタービン回転数調節機１０ａにより、ガスタービン１１を前記回転数に拘束し調整できるようになっている。尚、電力変換装置７０には、充放電コントローラ６２を介して太陽電池６３と蓄電池６４が夫々接続されている。蓄電池６４には、太陽電池６３からの電力、又は商用電源から受電して電力変換装置７０で変換された直流電力を充電することができる。
【００７１】
ここで、発電ユニット２が、発電ユニット２と吸収式冷温水機３等の所要電力とほぼ同じ電力を発電するようにした場合、通常、動力制御盤４は、商用電源６０からの電力や蓄電池６４からの電力を受電する必要はない。しかし、吸収式冷温水機３の起動／停止時や、吸収式冷温水機３の空調負荷によってガスタービン１１の回転数を制御する場合には、発電ユニット２からの発電量だけでは電力不足になることがある。この場合、その不足電力については、蓄電池６４の蓄電量が所定量よりも大きい場合には、蓄電池６４から電力を補給し、また、蓄電池６４の蓄電量が所定量以下の場合には、商用電源６０から電力を補給すると共に、商用電源６０からの電力を蓄電池６４に充填するようにしてもよい。
【００７２】
次に、発電ユニット２と吸収式冷温水機３等を制御する動力制御盤４の制御装置としての構成については、動力制御盤４に、制御ユニット１３，３２からの信号、排ガスO2センサ２７，５３からの信号、排ガス温度センサ２８からの信号等が入力され、これらの必要な信号に基づいて、動力制御盤４は、直接若しくは制御ユニット１３，３２を介して、発電ユニット２や吸収式冷温水機３の種々の機器を制御する。
【００７３】
ここで、本発明では、動力制御盤４により、発電ユニット２のガスタービン１１と再燃バーナ３１に供給する燃料ガスの燃料供給量を、吸収式冷温水機３の空調負荷と発電ユニット２に対する電力要求の少なくとも一方に基づいて適切に配分するように構成してある。この燃料供給量の適切な配分については、動力制御盤４が以下の［１］、［２］、［３］に示す３つの目的に応じた演算を行って達成される。
【００７４】
［１］吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷時の再燃バーナ３１の発停（始動／停止）に起因する吸収式冷温水機３の冷温出口温度の変動抑制。
［２］再燃バーナ３１の排ガスのCO,NO X の排出抑制による燃焼条件の最適化。
［３］発電ユニット２の発電電力の最大化。
【００７５】
［１］吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷時の再燃バーナ３１の発停（始動／停止）に起因する吸収式冷温水機３の冷温出口温度の変動を抑制するために、具体的には、（１）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の発電量を抑制すること、（２）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすること、（３）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じてガスタービン１１のタービン回転数を抑制すること、（４）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の燃焼器１９に供給する燃焼用空気量を絞ること、の少なくとも１つを実施する。
【００７６】
［２］再燃バーナ３１の排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するために、具体的には、（１）再燃バーナ３１の排ガスの酸素濃度に応じてガスタービン１１のタービン回転数を抑制し、前記酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にすること、（２）発電ユニット２の燃焼器１９に供給する燃焼用空気量を絞ること、の少なくとも１つを実施する。
【００７７】
［３］発電ユニット２の発電電力を最大化するために、具体的には、（１）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすること、（２）吸収式冷温水機３の冷却水入口温度を上げること、の少なくとも１つを実施する。
【００７８】
ここで、図５等を参考にしながら、熱電供給システム１の基本的な制御を説明し、それに適宜関連付けて、上記［１］［２］［３］について説明する。尚、図５中の［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］は発電ユニット２の為の制御及び演算、［Ｄ］［Ｅ］［Ｆ］は吸収式冷温水機３の為の制御及び演算を示している。尚、これら制御及び演算は、統合制御盤４が実施するが、制御装置１３，３２に実施させるようにしてもよい。
【００７９】
先ず、発電ユニット２では、ガスタービン１１の排ガス温度、ガスタービン１１のタービン回転数、電力変換装置７０の直流部電圧に対して演算及び制御を行う。ガスタービン１１の排ガス温度と電力変換装置７０の直流部電圧に対しては、図５［Ｃ］に示すように、燃料ガス圧縮機１２から供給される燃料ガス流量を操作量として、ガスタービン出口温度制御によりガスタービン１１の排ガス温度の測定値と目標値（例えば、６００℃）とからＰＩＤ制御演算により算出した燃料流量要求と、電力変換装置直流部電圧制御により直流部電圧の測定値と目標値（例えば、３３０Ｖ）から同様に算出した燃料流量要求から、最小信号選択回路によりローセレクトを行い、ガスタービン燃料流量制御により燃料要求指令を行って、ローセレクトによる燃料流量要求に応じた燃料供給量をガスタービン１１の燃焼器１９に供給するように、燃料ガス圧縮機１２（場合によっては、燃料ガス圧縮機１２と燃料流量調節弁２４）を制御する。
【００８０】
尚、電力変換装置７０の直流部電圧が設定電圧（例えば、２９０Ｖ）よりも低下した場合には、商用電源６０から電力が補給される。また、ガスタービン１１のタービン回転数に対しては、図５［Ａ］に示すように、ガスタービン１１のタービン回転数の目標値からタービン回転数が演算され、電力変換装置７０を制御して、そのタービン回転数に応じたＰＷＭ信号を電力変換装置７０のコンバータ７１が生成してタービン回転数調節機１０ａに出力して、タービン回転数調節機１０ａによりガスタービン１１が前記タービン回転数となるように電気的に拘束し調節する。また、図５［Ｂ］に示すように、ガスタービン吸気弁開度の目標値からガスタービン吸気弁開度が演算され、その開度となるようにガスタービン吸気調節弁１９ａを制御して、燃焼器１９へ供給する燃焼用空気量を調節する。
【００８１】
例えば、電力変換装置７０から発電ユニット２と吸収式冷温水機３等へ供給する電力が増加した場合、発電ユニット２の発電量の増加或いは商用電源６０からの電力補給量の増加がなければ、電力変換装置７０の直流部電圧が低下するので、電圧低下が生じないようにガスタービン１１への燃料供給を増加させる。燃料増加によっても電圧降下が抑えきれない場合に、商用電源６０から電力が補給される。逆に、電力変換装置７０から発電ユニット２と吸収式冷温水機３等へ供給する電力が低下した場合、電力変換装置７０の直流部電圧の上昇を抑えるように、ガスタービン１１への燃料供給量を減少させる。また、ガスタービン１１の出口の排ガス温度が低下した場合には、ガスタービン１１への燃料供給量を増加させ、逆に、ガスタービン１１の出口の排ガス温度が上昇した場合には、ガスタービン１１への燃料供給量を減少させる。ここで、燃料供給は両制御出力のローセレクトとなっているため、より少ない燃料流量要求が燃料ガス圧縮機１２への運転指令として出力される。
【００８２】
一方、吸収式冷温水機３では、冷温水出口温度に対して演算及び制御を行う。この冷温水出口温度に対しては、図５［Ｄ］に示すように、冷温水出口温度制御により、再燃バーナ３１への燃料供給量を操作量として、冷温水出口温度の測定値と目標値とからＰＩＤ制御演算により、再燃バーナ３１に供給する燃料流量を算出し、その燃料流量となるように、燃料ガス流量調節弁４５を制御する。例えば、冷房運転する場合、冷温水出口温度が低下した場合には、再燃バーナ３１への燃料供給量を減少させ、逆に、冷温水出口温度が増加した場合には、再燃バーナ３１への燃料供給量を増加させるように、燃料ガス流量調節弁４５を制御する。
【００８３】
ところで、吸収式冷温水機３の空調負荷の急減や再生器３６，３７の過加熱によって冷却能力が過剰になった場合、吸収式冷温水機３を循環している冷媒（水）が凍結する虞があるため、冷温水出口温度が設定温度（制御温度）よりも大幅に低下した（例えば、５．５℃になった）場合、再燃バーナ３１の燃焼を強制的に停止し、更に低下した（例えば、５．０℃になった）場合には、蒸発器３３へ冷媒を散布する冷媒ポンプ４０を一定期間停止して冷却能力を抑制するようにしてある。
【００８４】
このようなオン／オフロジックが動作した場合、冷温水出口温度が大きく変動して空調性能を低下させる一因となる。特に、この熱電供給システム１では発電ユニット２の排ガスの顕熱を吸収式冷温水機３で利用しているため、吸収式冷温水機３の空調負荷が低いときに再燃バーナ３１の能力が過剰になり、再燃バーナ３１の発停（始動／停止）を繰り返し頻繁に起こり易くなるだけでなく、これに起因して冷温水温度制御が不安定になることにより、冷媒ポンプ４０の発停を起こし易くなることが想定されることから、これを改善するために、前記［１］の対策が有効となる。
【００８５】
また、冷温水出口温度の変動抑制のため実施する再燃バーナ３１の燃焼量の変化に対しては、発電ユニット２から供給される燃焼排ガス（高温高残存酸素の燃焼用空気）流量は一定（タービン回転数設定が一定の場合）のため、再燃バーナ３１の燃焼に対する空気比を一定に保つことが困難である。特に、再燃バーナ３１の燃焼量が小さい場合（例えば、再燃焼後の排ガス中の酸素濃度が１０％以上の場合）にCO,NO X 等の排出を抑制することが困難になることから、これを改善するために、前記［２］の対策が有効となる。
【００８６】
また、この熱電供給システム１を発電設備として重視する場合、システム設置の費用対策効果を考慮すると、吸収式冷温水機３の空調負荷に関わらず発電ユニット２を最大能力で運転することが望ましい。しかし、吸収式冷温水機３の空調負荷が非常に低い場合には、再燃バーナ３１への燃料供給を停止したとしても、ガスタービン１１からの排ガスの顕熱のみで所要加熱量を超えることが想定されることから、これを改善するために、前記［３］の対策が有効となる。尚、図５に、［１］−（１）（２）（３）（４）、［２］−（１）（２）、［３］−（１）（２）の制御と他の制御の関連について表している。
【００８７】
さて、［１］吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷時の再燃バーナ３１の発停（始動／停止）に起因する吸収式冷温水機３の冷温出口温度の変動を抑制するために、吸収式冷温水機３の運転状態から空調負荷を演算し推定したうえで、その空調負荷が再燃バーナ３１の発停領域に近づいた時点で、ガスタービン１１から吸収式冷温水機３への入熱を減少させるか、吸収式冷温水機３の熱効率を低下させることで対応することが有効である。発電ユニット２からの入熱を減少させるためには、ガスタービン１１からの排ガスの流量か温度を低下させる必要があり、これは、（１）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の発電量を抑制することで実現することができ、（３）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じてガスタービン１１のタービン回転数を抑制することで実現でき、（４）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の燃焼器１９に供給する燃焼用空気量を絞ることで実現できる。また、吸収式冷温水機３の熱効率を低下させるためには、（２）吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすることで実現することができる。但し、（２）についてはサイクル理論上、暖房運転時の効果は期待できない。
【００８８】
ここで、具体的な数値を示して上記制御による効果を示す。試算に用いる機器条件は次の通りである。発電ユニット２においては、最大発電量；１８．５［ｋＷ］、燃料消費量；１５．１［Ｎｍ3 ／ｈ］（１３Ａガス、外気温；２５℃、最大発電運転時）、タービン回転数；９６０００［ｒｐｍ］、燃焼ガス圧縮機消費電力；２．０［ｋＷ］（一定と仮定）、インバータ給電量；２２．０［ｋＷ］（冷温水機本体＋冷温水ポンプ、燃料ガス圧縮機のみ給電）（空調負荷率１００％）、補充電力量；３．５［ｋＷ］（商用電源から補給、インバータ給電量−発電量）であり、吸収式冷温水機３においては、定格冷凍能力；２１０［ＵＳＲＴ］、再燃バーナ燃料消費量３２．２［Ｎｍ3 ／ｈ］（再燃バーナ消費分、１３Ａガス、外気温；２５℃、最大発電運転時）、冷温水機本体＋冷温水ポンプ消費電力；２０［ｋＷ］（空調負荷率１００％運転時、電力変換装置のインバータより給電）（空調負荷の２乗に比例し、５０％以下は一定と仮定）、冷却水ポンプ＋冷却塔消費電力；２３［ｋＷ］（空調負荷率１００％運転時、商用電源から直接給電）（空調負荷の２乗に比例し、５０％以下は一定と仮定）。
【００８９】
上記機器条件において、空調負荷率に対する燃料配分（燃料消費量）、発電／受電／給電状況（電力量）を図６と図７に示す。ここで、空調負荷率とは、吸収式冷温水機３の定格冷凍能力発揮時の空調負荷に対する割合であり、一般空調等に使用される吸収式冷温水機の場合、部分負荷（例えば、４０〜６０％）で運転されることが多いが、春夏等の中間期ではより低い負荷で運転されることが多い。
【００９０】
図６の空調負荷率−燃料消費率グラフでは、空調負荷率に対してガスタービン１１と再燃バーナ３１で夫々消費する燃料流量とその総燃料消費量を示している。ここで、発電ユニット２は電力変換装置７０のインバータ７３からの給電対象機器の電力消費に応じて燃料流量が操作され、再燃バーナ３１の燃料消費量は、当該空調負荷率での必要燃料量から発電ユニット２での燃料消費量を差し引いた値に等しい（燃焼ロス等は無視）。但し、再燃バーナ３１への燃料供給量が少ない領域ではバーナ燃焼が不安定になるため、ここでは定格燃焼量の２０％をターンダウン点とし、空調負荷が１７．５〜３１．４％の領域では再燃バーナ３１の発停が頻発し、冷温水出口温度が不安定になることが予想される。
【００９１】
また、図７の空調負荷率−電力量グラフでは、空調負荷率に対して発電ユニット２における発電量、補充電力量（商用電源から補充される電力量）、インバータ給電量（電力変換装置７０のインバータ７３から種々の機器に供給する電力量）、直接給電電力（電力変換装置７０を介さずに商用電源６０から直接供給する電力量）、受電量（商用電源から受電する総電力量）を示している。空調負荷率に応じて冷温水機本体３０と冷温水ポンプ５１へ供給するインバータ給電量が変化しており、発電ユニット２はインバータ給電量と同量の電力を発電しようとするため補充電力は０となる。但し、空調負荷率が９１％以上の高負荷領域では給電量が最大発電量を超えるため、電力補充が必要となっているほか、１７．５％以下の低負荷領域ではガスタービン１１からの排ガス顕熱を抑える必要があるため、発電ユニット２の発電電力を抑えるため、商用電源６０から電力補充が必要となる。尚、ガスタービン１１のタービン回転数は一定としている。
【００９２】
［１］吸収式冷温水機３が低負荷時の再燃バーナ３１の発停に起因する吸収式冷温水機３の冷温水出口温度の変動の抑制を目的とした制御では、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の発電量を抑制することにより、ガスタービン１１の排ガスによる持込顕熱を抑制できる。図８と図９は先の図６と図７と同様のグラフであるが、図９の空調負荷率−電力量グラフに示すように、空調負荷率が５０％以下の領域で発電ユニット２の発電量を抑制することにより、ガスタービン１１の燃焼器１９に供給される燃料ガス流量を抑制し、その抑制分を補うために再燃バーナ３１への燃焼量が増加し、結果として、図８の空調負荷率−燃料消費量グラフに示すように、バーナ発停領域を１２．３〜２６．２％と、低負荷率側へ移動させることができる。
【００９３】
更なる制御として、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすることを併用することにより、再燃バーナ３１の発停領域をより低負荷率側へ移動させることが期待できる。図１０と図１１は、先の図６と図７と同様のグラフであり、発電ユニット２の発電量の抑制に加えて、吸収液の蒸発器３３へバイパスを追加したものである。空調負荷率が４０％以下の領域で吸収液のバイパスを間欠的に行うことにより、結果として、図１０の空調負荷率−燃料消費量グラフに示すように、バーナ発停領域を９．８〜２０．１％と、より低負荷側へ移動させることができる。尚、ここでは吸収液のバイパスの実施により、空調負荷率が４０％以下の領域で同一燃料量に対する空調能力を２割減として試算した。尚、バイパス通路９１から蒸発器３３への吸収液の一部をバイパスするだけでも、バーナの頻繁な発停を抑制して、吸収式冷温水機３の冷温水出口温度の変動を抑制することは可能である。
【００９４】
次に、［２］再燃バーナ３１の排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化することを目的とした制御では、吸収式冷温水機３の出口の排ガス中の残存酸素量を計測し、CO,NO X が少ない燃焼条件を保つ必要がある。図１２と図１３は、再燃バーナ３１の排ガス中の酸素比（吸収式冷温水機出口の排ガス中の酸素濃度より推定）に対するCO及びNOX 濃度の特性グラフである。図１２のグラフに示すように、特にCOについては高酸素領域において急激に発生濃度が上昇することから、また、NOX も高酸素濃度領域の方が高くなることから、燃焼条件としては酸素濃度を１％〜１０％（望ましくは、１〜５％）の範囲に制御することが望ましい。また、再燃バーナ入口高温排ガスの残存酸素を有効活用するために、出口酸素濃度を可能な範囲でできるだけ低く保つように制御することが望ましい。再燃バーナ３１への燃焼供給量は冷温水出口温度制御で優先されていることから、ここでの制御操作はガスタービン１１からの排ガス流量、即ちガスタービン１１のタービン回転数、或いは、発電ユニット２の燃焼器１９へ供給する燃焼用空気の吸気絞り（吸気調節弁１９ａの開度）を利用することが有効である。
【００９５】
次に、［３］ガスタービン１１の発電電力を最大化することを目的とした制御では、特に吸収式冷温水機３の低空調負荷時にガスタービン１１の排ガス顕熱により、吸収式冷温水機３が過冷却とならないように配慮する必要がある。また、このような条件では、図１４と図１５に示すように、バーナ発停領域が２６．１〜４０％となる再燃バーナ３１の発停が頻発することが想定される。そこで、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて、吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすることと、冷却水入口温度を上昇させることの何れか一方により、バーナ発停領域をより低負荷率側へ移動させることができ、且つ、冷温水機３の過冷却を避けることが期待できる。
【００９６】
尚、上記の発電ユニット２の発電量の抑制、及び、吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスすること或いは冷却水入口温度を上げること、を行うためには、吸収式冷温水機３の内部情報及び冷温水温度及び冷却水温度などから空調負荷を推定する必要がある。この推定については、吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量に基づく演算、吸収式冷温水機の高温再生器温度と冷温水出口温度と冷却水入口温度に基づく演算、吸収式冷温水機の再燃バーナ３１の燃焼量に基づく演算、の中の１つ、或いは、複数の組み合わせにより行うことが有効である。
【００９７】
吸収式冷温水機の冷温水出口温度と冷温水入口温度と冷温水流量に基づく演算では、吸収式冷温水機３により冷却（或いは加熱）した熱量を直接計測することから、最も簡便且つ確実な空調負荷推定処理であり、その計算式は、空調負荷推定＝［（｜冷温水入口温度−冷温水出口温度｜÷定格温度（例えば、５℃））×（冷温水流量÷定格流量（例えば、２１００ＵＳＲＴ））である。この計算式で冷温水出入口温度差を算出する場合、特に冷温水流量が少ない場合には、冷温水が吸収式冷温水機３内を通過する平均時間を考慮しておく必要がある。その平均通過時間Δｔ＝（冷温水流量÷定格流量）×定格通過時間とすると、空調負荷推定値（ｔ）＝（｜冷温水入口温度（ｔ−Δｔ）−冷温水出口温度（ｔ）｜÷定格温度×（冷温水流量（ｔ−Δｔ／２）÷定格流量）となる。
【００９８】
次に、吸収式冷温水機３の高温再生器温度と冷温水出口温度と冷温水入口温度に基づく演算では、空調能力試験等により計測した運転データから推定した実験式である。冷房時においては、空調負荷推定値＝（Ａ×（高温再生器温度−冷却水入口温度）−Ｂ）×（冷水出口温度÷Ｃ）1/2 であり、暖房時にはおいては、空調負荷推定値＝Ｄ×高温再生器温度−Ｅである。尚、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、実験により得られたパラメータである。
【００９９】
次に、吸収式冷温水機３の再燃バーナ３１の燃焼量に基づく演算では、ガスタービン１１の排ガス顕熱による効果を考慮していないため、再燃バーナ３１の負荷を推定していることになる。しかし、推定した値を、低負荷時の再燃バーナ３１の発停に起因する吸収式冷温水機３の冷温水出口温度変動の抑制に使用する場合には有効である。この空調負荷推定値＝Ｆ＊再燃バーナ燃料弁開度＋Ｇとなる。但し、この式は燃料弁開度と空調負荷の関係を１次線型特性とした場合であり、Ｆ、Ｇはパラメータである。尚、特性式は、非線型関数或いはテーブルなどでもかまわない。
【０１００】
以上の空調負荷推定値は何れも瞬時値（一部過去の瞬時値）により演算を行っているので、一時的な負荷変動や計測ノイズにより外乱要素となる虞がある。それ故、何れの演算値についても移動平均演算（１０〜２０分程度）等により推定値の平滑化を図ったうえで、制御に利用することが望ましい。
【０１０１】
以上の制御による効果を確認するために、動特性シミュレーションを実施した例を示す。尚、シミュレーション実施にあたっては、熱物質収支式を中心としたガスタービン１１及び吸収式冷温水機３の数式モデルを使用した。尚、この計算では、先のガスタービン発電量の抑制を用いて、低負荷時の再燃バーナ３１の発停に起因する吸収式冷温水機３の冷温水出口温度変動の抑制の確認を行ったものである。
【０１０２】
空調負荷の変化に対して、図１６は基本制御ロジックのみで運転した場合の複数のグラフであり、図１７は発電ユニット２の発電量の抑制を加えて運転を行った場合の複数のグラフである。尚、発電ユニット２の発電量の抑制は、先の吸収式冷温水機３の再燃バーナ３１の燃焼量による演算を用いた空調負荷推定演算により、ガスタービン１１の出口温度制御の設定値を補正することで実現している。このシミュレーションにより得た図１６、図１７の複数のグラフからも分かるように、本発明の技術では、熱電供給システム１への電力要求と熱要求に応じて適切な燃料配分を行うと共に、あらゆる空調負荷領域において安定した冷水（又は温水）が提供可能な機能を備えることが可能となる。
【０１０３】
ここで、本発明では、前述のように、動力制御盤４により、発電ユニット２のガスタービン１１と再燃バーナ３１に供給する燃料ガスの燃料供給量を、吸収式冷温水機３の空調負荷と発電ユニット２に対する電力要求の少なくとも一方に基づいて適切に配分するように構成してあるが、更に、［４］動力制御盤４は外部の商用電源６０から電力供給を受けずに電力的に自立して運転可能なように、電力変換装置７０の電力出力量を決定するように構成してある。それ故、外部の商用電源６０から電力供給を受けることができない場合でも電力的に自立して運転することができる。発電ユニット２の発電量に対する駆動電力の一時的な過不足については、蓄電池６４により吸収（充電、補給）することができる。
【０１０４】
これを実現するために、発電ユニット２は、発電ユニット２と吸収式冷温水機３の機器に駆動電力の全部又は一部を供給し、［４］−（１）統合制御装置４は、吸収式冷温水機２の空調負荷に対する発電ユニット２の発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、駆動電力を供給する機器を選択するように構成し、また、［４］−（２）統合制御装置４は、吸収式冷温水機３の空調負荷に対する発電ユニット２の発電許容量に応じて、前記駆動電力の合計が発電許容量以内となるように、（インバータ駆動方式の）機器に供給する駆動電力を抑制するように構成してある。これにより、例えば、図７に示すように、補充電力量（商用電源６０から電力変換装置７０を介して補充される電力量であり、空調負荷が１７．５％以下或いは９１％以上では、商用電力６０から電力補充を受けている）を常に０とし、即ち、商用電源６０から独立した自立型の発電システムとして運用することが可能となる。
【０１０５】
尚、以上説明した熱電供給システム１の一例として、２１０ＲＴ（冷凍トン）の能力の吸収式冷温水機３を備えた熱電供給システム１における熱量及び電力のバランスについて、図１８を参照して説明する。尚、以下の説明では、熱量と及び電力の各値について、吸収式冷温水機３の冷熱又は温熱（吸収熱量）の最大負荷に対する割合もカッコ書きする。
図１８に示すように、この吸収式冷温水機３における、吸収熱量の最大負荷は３８６．７kW（１００％）である。これに対して、吸収式冷温水機３を単独で使用した場合に、最大負荷を吸収式冷温水機３から供給するために必要な熱量は、４２３．１kW（１０９．４％）となる。
【０１０６】
一方、吸収式冷温水機３を発電ユニット２と組み合わせた熱電供給システム１においては、ガスタービン１１の燃焼器１９に供給する燃料ガスの発熱量１７４．９kW（４５．２％）に対して、発電ユニット２で発電される電力は１５０．４kW（３８．９％）である。この排ガスとともに、２７４．３kW（７０．９％）の発熱量分の追い焚き用燃料ガスが再燃バーナ３１に供給されて、排ガスの残存酸素と保有熱を利用して再燃バーナ３１で追い焚きを行うことで、吸収式冷温水機３から最大負荷状態での吸収熱量３８６．７kW（１００％）が供給されることになる。
【０１０７】
つまり、この熱電供給システム１に供給された燃料ガスの発熱量の総量は４４９．２kW（１１６．１％）となる。従って、吸収式冷温水機３を単独で使用した場合に対して、（１１６．１−１０９．４）＝６．７％だけ余分に燃料ガスを供給したことになる。この余分に供給された燃料ガスに対する発電量４．７％との比（発電効率）を求めると、７０．１％となる。このことは、この熱電供給システム１において、吸収式冷温水機３の熱効率が従来の単独使用の場合と同じであると仮定した場合、発電ユニット２での発電効率が７０．１％になるということう意味する。一般的なガスタービン式発電ユニットの発電効率が１０〜２０％程度であることを考えると、この熱電供給システム１では、全体の熱（発電）効率が格段に向上していることがわかる。
【０１０８】
以上のように、この熱電供給システム１によれば、発電ユニット２により、燃料ガスを燃焼して発電し、その電力を発電ユニット２と吸収式冷温水機３の駆動電力として使用することができ、吸収式冷温水機３においては、再燃バーナ３１により、発電ユニット２の排ガスの残存酸素を燃焼用空気として燃料ガスを燃焼し、その再燃バーナ３１の高温の排ガスを再生器に供給することができる。つまり、発電ユニット２の排ガスの保有熱と残存酸素とを有効に利用できるため、熱効率を大幅に向上させると共に、発電ユニット２と再燃バーナ３１に供給する燃料供給量を、吸収式冷温水機３の空調負荷と発電ユニット２に対する電力要求の少なくとも１つに基づいて適切に配分して、吸収式冷温水機３のあらゆる空調負荷領域において安定した冷温水を建物に供給可能になる。
【０１０９】
発電ユニット２で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ７１、外部の商用電力６０から供給される交流電力を直流電力に変換する整流器７２、変換された直流電力を駆動電力とし使用するために所定周波数の交流電力に変換するインバータ７３を有する電力変換装置７０を設けたので、発電ユニット２と吸収式冷温水機３の種々の機器等に、発電ユニット２で発電された交流電力を所定周波数の交流電力に変換して供給することができ、発電ユニット２の発電電力が不足する場合でも、商用電力６０から供給された交流電力を所定周波数の交流電力に変換して供給することができる。
【０１１０】
吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷時の再燃バーナ３１の始動／停止に起因する吸収式冷温水機３の冷温水出口温度の変動を抑制するように、発電ユニット２と再燃バーナ３１への燃料供給量の配分量う決定する動力制御盤４を設けたので、吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機３による過冷却を防止するために、再燃バーナ３１の始動／停止が頻繁に発生する虞があるが、この再燃バーナ３１の始動／停止に起因する吸収式冷温水機３の冷温水出口温度の変動を抑制するように、発電ユニット２と再燃バーナ３１への燃料供給量を適切に配分することができる。
【０１１１】
この場合、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて発電ユニット２の発電量を抑制するように構成し、更には、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスさせるように構成したので、吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷の場合、吸収式冷温水機３の冷却性能を抑えて、再燃バーナ３１の始動／停止が頻繁に起こることを極力防止して、冷温水出口温度の変動を抑制できる。
【０１１２】
また、動力制御盤４は、再燃バーナ３１の排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化するように、発電ユニット２と再燃バーナ３１への燃料供給量の配分量を決定するので、再燃バーナ３１の燃焼効率を高めることができる。この場合、再燃バーナ３１の排ガスの酸素濃度に応じてガスタービン１１のタービン回転数を抑制して、酸素濃度を所定酸素濃度範囲内にするように構成し、更には、発電ユニット２の燃焼器１９に供給する燃焼用空気量を絞るように構成したので、再燃バーナ３１の排ガスのCO,NO X の排出を抑制して燃焼条件を最適化して、燃焼効率を高めることができる。
【０１１３】
また、動力制御盤４は、発電ユニット２の発電電力を最大化するように、発電ユニット２と再燃バーナ３１への燃料供給量の配分量を決定するので、吸収式冷温水機３の空調負荷が低い場合、再燃バーナ３１への燃料供給を停止したとしても、発電ユニット２の排ガスの顕熱により所要加熱量を超えることが想定されるが、これを防止して、発電ユニット２の発電電力を最大化するように、発電ユニット２と再燃バーナ３１への燃料供給量を適切に配分することができる。この場合、吸収式冷温水機３の空調負荷の低下に応じて吸収液の一部をバイパス通路９１から蒸発器３３へバイパスさせるように構成し、更には、吸収式冷温水機３の冷却水入口温度を上げるように構成したので、吸収式冷温水機３の冷却性能を抑制して、吸収式冷温水機３の空調負荷が低負荷の場合でも、発電ユニットによる発電量を最大化できる。
【実施例２】
【０１１４】
図１９に示すように、このハイブリッド熱電システム１Ａは、実施例１の電力変換装置７０の代わりに、発電ユニット２で発電された高周波の交流電力を直流電力に変換するコンバータ７１Ａ（直流電力変換部）と、外部の電力供給系の商用電源６０から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する整流器７２Ａ（直流電力変換部）とを有する電力変換装置７０Ａを備え、このコンバータ７１Ａ又は整流器７２Ａで変換した直流電力を、所定周波数（例えば、５０Hz又は６０Hz）の交流電力に変換するインバータ７３Ａを備えた交流駆動機器（例えば、冷温水ポンプ５１）、或いは、直流駆動機器へ供給するように構成したものである。
【０１１５】
つまり、発電ユニット２と吸収式冷温水機３の種々の交流駆動機器或いは直流駆動機器に、発電ユニット２で発電された交流電力を電力変換装置７０Ａにより直流電力に変換して供給することができ、発電ユニット２の発電電力が不足する場合でも、商用電源６０から供給された交流電力を電力変換装置７０Ａにより直流電力に変換して供給することができる。その他の構成・作用・効果は実施例１と基本的に同じである。
【０１１６】
その他、前記実施例においては、次のように変更してもよい。
１］ガスタービン１１の代わりに、ガスエンジン、燃料電池を適用してもよい。
２］低温再生器３６を省略することも可能である。この場合、熱交換機３９や第２吸収液ポンプ４２も省略され、熱交換器３８から延びる吸収液通路が高温再生器３６に接続される。また、この高温再生器３６への吸収液通路と蒸発器３３を接続するようにバイパス通路９１を設ける等、適宜構成が変更される。
３］ガスタービン１１の圧縮機１８への吸気流量を調節可能な吸気ダンパを設け、圧縮機１８へ吸入させる吸気流量を変化させて、再燃バーナ３１に供給する排ガス流量を変化させるようにしてもよい。
４］前記実施形態では、主に冷房運転について説明したが、本発明（請求項１〜８、１０〜１３、１６〜２０）は、暖房運転においても有効であり適用可能である。
５］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を付加して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド熱電供給システムの構成図である。
【図２】ハイブリッド熱電供給システムの一部の構成図である。
【図３】冷温水機本体の構成図である。
【図４】ハイブリッド熱電供給システムの制御系のブロック図である。
【図５】ハイブリッド熱電供給システムの制御に関する説明図である。
【図６】空調負荷率−燃料消費量の特性図である。
【図７】空調負荷率−電力量の特性図である。
【図８】空調負荷率−燃料消費量の特性図である。
【図９】空調負荷率−電力量の特性図である。
【図１０】空調負荷率−燃料消費量の特性図である。
【図１１】空調負荷率−電力量の特性図である。
【図１２】バーナ出口温度−CO濃度の特性図である。
【図１３】バーナ出口温度−NOX 濃度の特性図である。
【図１４】空調負荷率−燃料消費量の特性図である。
【図１５】空調負荷率−電力量の特性図である。
【図１６】空調負荷等に関する複数のグラフである。
【図１７】本発明を適用した場合の空調負荷等に関する複数のグラフである。
【図１８】熱電供給システムにおける熱量電力バランスの説明図である。
【図１９】実施例２に係るハイブリッド熱電供給システムの一部の構成図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１，１Ａ      ハイブリッド熱電供給システム
２            発電ユニット
３          吸収式冷温水機
４          動力制御盤
１１        ガスタービン
１３，３２    制御装置
３１          再燃バーナ
３３          蒸発器
３７          高温再生器
７０，７０Ａ  電力変換装置
７１，７１Ａ  コンバータ
７２，７２Ａ  整流器
７３，７３Ａ  インバータ
９１          バイパス通路
【図１】
2005105866.tif 000003
【図２】
2005105866.tif 000004
【図３】
2005105866.tif 000005
【図４】
2005105866.tif 000006
【図５】
2005105866.tif 000007
【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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