(57)【要約】【課題】発電出力を精度良く予測し、省エネ性の高い運転を実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供すること。【解決手段】  電力機器１９に発電機８の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機８から発生する排熱を回収して熱機器１１に供給する家庭用コジェネシステム１であって、電力機器１９が消費する電力負荷及び熱機器１１が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて家庭用コジェネシステムの運転パターンを決定する家庭用コジェネシステム１の運転制御システムに、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の電力負荷偏差を演算する電力負荷処理手段２４と、電力負荷と電力負荷偏差を、回帰式ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１に当てはめることにより、発電出力ｙ１を演算する発電出力演算手段４１と、を設ける。  【選択図】    図２
2005223964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の電力負荷偏差を演算する電力負荷偏差演算手段と、
前記電力負荷と前記電力負荷偏差を、回帰式
ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１
に当てはめることにより、発電出力ｙ１を演算する発電出力演算手段と、
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の運転制御システム。
【請求項２】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の偏差を演算する電力負荷偏差演算手段と、
前記電力負荷が前記発電機の最小発電出力以下であるときに、前記電力負荷と前記電力負荷偏差とを、回帰式
ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２
に当てはめることにより、逆潮電力ｙ２を算出する逆潮電力演算手段と、
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の運転制御システム。
【請求項３】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記電力負荷から発電出力を演算する発電出力演算手段と、
前記コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と発電効率との関係を発電効率曲線として記憶する発電効率曲線記憶手段と、
前記発電出力演算手段が演算した発電出力を前記発電効率曲線記憶手段が記憶する発電効率曲線に当てはめることにより前記発電効率を算出する発電効率算出手段と、
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の運転制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記コージェネレーションシステムの運転時間を計測して記憶する運転時間計測手段と、
前記コージェネレーションシステムの起動・停止回数を計測して記憶する起動・停止回数計測手段と、を有し、
前記発電効率曲線は、回帰式
ｙ３＝ａ３×累積運転時間ｄ＋ｂ３×起動・停止回数ｅ＋ｃ３
により発電効率劣化係数ｙ３が設定されていること、を特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御システム。
【請求項５】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記電力負荷から発電出力を演算する発電出力演算手段と、
前記コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と熱回収効率との関係を熱回収効率曲線として記憶する熱回収効率曲線記憶手段と、
前記発電出力演算手段が演算した発電出力を前記熱回収効率曲線記憶手段が記憶する熱回収効率曲線に当てはめることにより前記熱回収効率を算出する熱回収効率算出手段と、
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の運転制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記コージェネレーションシステムの運転時間を計測して記憶する運転時間計測手段と、
前記コージェネレーションシステムの起動・停止回数を計測して記憶する起動・停止回数計測手段と、を有し、
前記熱回収効率曲線は、回帰式
ｙ４＝ａ４×累積運転時間ｆ＋ｂ４×起動・停止回数ｇ＋ｃ４
により熱回収効率劣化係数ｙ４が設定されていること、を特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御システム。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６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の運転制御システムにおいて、
前記発電出力演算手段は、
前記所定時間間隔でサンプリングした電力負荷の偏差を算出し、電力負荷と電力負荷偏差を回帰式
ｙ５＝ａ５×電力負荷＋ｂ５×電力負荷偏差＋ｃ５
に当てはめることにより発電出力ｙ５を演算すること、
を特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御システム。
【請求項８】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
コージェネレーションシステムが停止した後、次に起動するまでの停止経過時間を予測する停止後経過時間予測手段と、
外気温を測定する外気温測定手段と、
前記コージェネレーションシステムの停止経過時間を予め複数に区分し、各区分毎に外気温と前記コージェネレーションシステムの起動・停止エネルギーとの関係を関数マップとして記憶する起動・停止エネルギー関数マップ記憶手段と、
前記停止後経過時間予測手段が設定した停止経過時間から前記関数マップの区分を選択し、前記外気温測定手段が測定した外気温を選択した区分に当てはめて起動・停止エネルギーを算出する起動・停止エネルギー算出手段と、
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の運転制御システム。
【請求項９】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
前記発電機の排熱を回収する貯湯タンクに設けられた温度センサにより、前記貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算する温度分布計算手段と、
前記発電機の冷却水として使用される前記貯湯タンク内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク内位置を決定する上限温度位置決定手段と、
前記貯湯タンク内の前記上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、
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の運転制御システム。
【請求項１０】
電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、前記電力機器が消費する電力負荷及び前記熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて前記コージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、
運転パターン計画段階に、前記発電機の排熱を回収する貯湯タンクに設けられた温度センサにより、貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算する温度分布計算手段と、
前記発電機の冷却水として使用される前記貯湯タンク内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク内位置を決定する上限温度位置決定手段と、
前記貯湯タンク内の前記上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、
前記運転パターン計画段階に前記温度センサの計測結果をもとに前記貯湯タンクの残熱量を算出する残熱量算出手段と、
前記運転パターン計画段階での貯湯タンク残熱量と、前記発電機からの回収熱量とを別々にデータを保管し、所定時間帯に前記発電機からの回収熱量があった場合には、その回収熱量を前記発電機からの回収熱量に加算し、使用熱量があった場合は、その使用熱量を前記発電機の回収熱量から減算し、不足する場合に、前記運転パターン計画段階で前記貯湯タンク残熱量から減算する回収熱量増減手段と、
前記所定時間帯において前記発電機からの回収熱量が増加した場合に、回収熱量増加分から前記貯湯タンクの下部から回収水が循環して戻った水量を算出する回収熱量算出手段と、
前記所定時間帯において前記発電機からの回収熱量が減少した場合に、回収熱量減少分から前記貯湯タンクへ給水した水量を算出する第１給水量算出手段と、
前記所定時間帯において前記運転パターン計画段階の前記貯湯タンク残熱量が減少した場合に、前記運転パターン計画段階の前記貯湯タンク残熱量減少分から前記貯湯タンクへ給水した水量を算出する第２給水量算出手段と、
前記貯湯タンクからの放熱損による損失熱量から、新たに前記貯湯タンクに回収可能となる熱量を算出する放熱損算出手段と、を有し、
前記所定時間帯における前記回収可能熱量の増減を算出し、前記所定時間帯前の時間帯における前記回収可能熱量に回収可能熱量変化分を加減することによって、前記所定時間帯の回収可能熱量を算出することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーと電気エネルギーを発生して利用するコージェネレーションシステムの運転を制御するコージェネレーションシステムの運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムには、例えば、燃料電池などがあり、昨今、家庭向けに開発されている。この家庭用コージェネレーションシステム（以下、「家庭用コジェネシステム」という。）は、家庭毎に設置して、発電した電力を電力負荷に供給して電力負荷を賄うとともに、回収した排熱を熱機器に供給して熱負荷を賄うことから、次世代の省エネ機器として、その実用化・普及が期待されている。
コージェネレーションシステムについては、業務用・産業用など大規模のものは、すでに普及レベルにあるが、家庭用への導入に際しては、幾つかの障壁がある。すなわち、業務用・産業用コージェネレーションシステムは、使用者の負荷パターンを十分調査し、それに合わせた、システム構成やサイズ、運転パターンなどを設計する、いわゆるオーダーメードである。それに対し、家庭用コジェネシステムは、各家庭で消費エネルギー量がかなりバラツキがあるものの、現在のところ、１ｋＷの１機種或いは２機種程度のラインナップである。各家庭の電力負荷や熱負荷は、例えば、夜型と朝型の生活パターンや外出の多少などによって大きく異なり、使用者毎の負荷パターンを調査して家庭用コジェネシステムの出力サイズや構成を設計することは、コスト面から難しい。仮に家庭用コジェネシステムを個々に設計することが可能であっても、家庭用コジェネシステムは、新築あるいは増改築された新規物件に導入されることが多く、システム導入前に使用者の負荷パターンを把握することは困難であり、大きなコストもかかる。そうしたことから、家庭用コジェネシステムには、家庭の使用負荷パターンに応じ、自動に最適な運転パターンを模索・決定し、省エネ性、経済性を最大限に発揮できるような運転制御システムが求められている。
【０００３】
かかる家庭用コジェネシステムの運転制御システムとして、例えば、特許文献１に示すものがある。この家庭用コジェネシステムの運転制御システムによれば、１日間など、１周期となる所定時間の電力負荷と熱負荷の経時変化を電力負荷パターン及び熱負荷パターンとして記憶しておき、電力負荷パターンと熱負荷パターンとに基づいて発電機を運転した場合の省エネ性を求め、省エネ性の高い時間帯では、電力負荷を発電出力で賄い、省エネ性の低い時間帯では、電力負荷を商用電力で賄うように発電機の起動時刻と停止時刻を決定し、運転パターンを作成するので、発電効率を高めるとともに、余剰電力の発生を抑制し、発電効率を向上させることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３３０３号公報（段落００５５〜００７４、図８、図９参照。）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の家庭用コジェネシステムの運転制御システムは、一区間（例えば、特許文献１の実施例では３０分間）分の電力負荷データと熱負荷データを用いて、複数の計算式（例えば、特許文献１の実施例では数式５１〜６８、数式４５〜５０）を解くことにより、当該区間の運転状態と運転停止状態とにおける一次エネルギー換算値をそれぞれ算出しており、１日分の一次エネルギーを算出するためには、計算回数がかなり多くなってしまっていた（例えば、特許文献１の実施例では２の４８乗回）。そして、計算式によって得られた沢山の一次エネルギー換算値（例えば、特許文献１の実施例では、２の４８乗通り）を比較手段に入力し、順次比較して一次エネルギー換算値の小さいものを残し、最終的に一次エネルギーが最小となる運転状態と運転停止状態との組合せを最適運転状態として求めていた。そのため、従来の家庭用コジェネシステムの運転制御システムは、扱うデータや計算回数が多く、実際の制御装置での実用が難しかった。また、一区間、例えば、３０分間の平均的に処理された電力負荷データに対し、発電機のような電力負荷に追従可能な家庭用コジェネシステムを使用する場合、何Ｗｈ発電でき、何Ｗｈ熱回収できるかの重要なロジックがないため、現実的なものではなかった。
【０００６】
これに対して、出願人は、特願２００３−１９２７１２号において、家庭毎に異なる、あるいは1件の家庭でも季節などで異なる電力負荷と、その電力負荷の偏差（バラツキ）とから起動・停止時刻の異なる複数の運転パターンを作成し、消費エネルギーが最小となる運転パターンを選択する技術を提案した。この技術によれば、上記従来技術より簡易な判定ロジックで比較的少量のデータをもとに、家庭用コジェネシステムの省エネルギー性、経済性を向上させることができるという効果が得られた。
【０００７】
その後、出願人らは、発電機が、一般的にガスエンジンなどと発電特性が異なり、特有の運転特性パラメータを有することを鑑みて、上記出願に係る技術より省エネ性の高い家庭用コジェネシステムの運転パターンを決定するためには、予測発電出力の算出、逆潮電力の算出、起動・停止エネルギーの算出、発電効率・熱回収効率の算出、貯湯タンクへの回収可能熱量の算出に関わるパラメータを精度良く求めることが必要であることに気づいた。各パラメータの具体的必要性は以下の通りである。
【０００８】
（１）所定時間の平均発電出力は、一般的に所定時間の平均電力負荷から推定される。つまり、電力負荷が定格発電出力（例えば、１ｋＷ）の電力を超える場合には、発電出力が定格電力となり、電力負荷が定格電力より小さい場合には、発電出力がその電力負荷となる。しかし、発電機を使用する家庭用コジェネシステムの追従速度は家庭の電力負荷の変動速度より遅いため、追従遅れが発生し、発電量が小さくなる。また一般的に、コージェネレーションシステムは逆潮電力を発生させないために、一定量だけ電力負荷より小さい出力で発電させる。そのため、電力負荷の変動の割合（バラツキ具合）を考慮せずに、平均電力負荷から平均発電出力を推定するのでは、正確な発電出力を算出することができなかった。
【０００９】
（２）また、家庭用コジェネシステムは、家庭の電力負荷が最小発電出力以下になると追従運転ができなくなり、図１８に示すように逆潮電力が発生する。逆潮電力の発生によって省エネ性は大きく変化するため、その値を正確に算出する必要がある。逆潮電力は、所定時間の電力負荷平均値と発電出力平均値から算出することが可能であり、１時間内での電力負荷が発電出力以下の場合には、「逆潮電力＝発電出力−電力負荷」の式を用いて算出される。しかし、図１９に示すように、家庭の電力負荷は１時間内で大きく変動し、買電量が発生するため、「逆潮電力＝発電出力−電力負荷」の式では精度よく逆潮電力を計算することができなかった。
【００１０】
（３）また、家庭用コジェネシステムは、運転時間によらず発電効率を一定値とし、発電出力と発電効率とからガス量を計算していた。そして、求めたガス量と熱回収効率を乗じて回収熱量を計算していた。しかし、家庭用コジェネシステムは、運転時間や起動・停止回数にともないシステム各部が劣化し、発電効率や熱回収率が運転時間の経過に従って小さくなることが一般的である（熱回収効率は大きくなることもある。）。そのため、家庭用コジェネシステムは、発電効率や熱回収率が運転時間の経過とともに、運転パターンを決定する上で、実質に即した値から乖離していた。
【００１１】
（４）さらに、一般に家庭用コジェネシステムは、起動・停止エネルギーに多大なエネルギーを要する。起動・停止エネルギーは定数で与えられるが、使用状況や環境に応じて大きく変化し、また運転制御に大きな影響も与える。
【００１２】
（５）加えて、家庭用コジェネシステムの貯湯タンク内の水（もしくは湯）は、家庭側から見れば使用熱量である一方、発電機側から見れば発電機用冷却水の役割を持つ。コージェネレーションシステムを運転する一方で、貯湯タンクの湯が使われないと、貯湯タンク内の水が全て高温水に置き換わる。すなわち、発電機側から見れば、発電機用冷却水として機能せず、システムを停止するなどしないといけない。従来、回収可能熱量は、貯湯可能熱量から、その時の貯湯タンク残熱量を減算して求めていた。貯湯可能熱量とは、貯湯タンクがすべて熱回収された高温水に置き換わった状態の熱量をいう。しかし、実際には、発電機用冷却水として使用可能な上限温度を超えたと判断した際にシステムは運転を停止しており、従来の回収可能熱量の算出方法では実態と乖離し、運転パターン計画段階で想定した省エネ性が得られないことがあった。
【００１３】
このように、発電出力、逆潮電力、発電効率、起動・停止エネルギー及び貯湯タンクの回収可能熱量は、使用状況や外部環境などに応じて変化するものであり、省エネ性を決定する上で重要なパラメータであり、これらを精度良く算出することが望まれる。
【００１４】
そこで、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、発電出力を精度良く予測し、省エネ性の高い運転を実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、逆潮電力を精度良く予測し、省エネ性の高い運転を実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供することを第２の目的とする。
また、本発明は、発電効率を精度良く予測し、省エネ性の高い運転を実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供することを第３の目的とする。
さらに、本発明は、起動、停止エネルギーを精度良く予測し、省エネ性の高い運転を実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供することを第４の目的とする。
加えて、本発明は、貯湯タンクでの回収可能熱量を精度良く予測し、実態に即した運転パターンを計画し、実現できるコージェネレーションシステムの運転制御システムを提供することを第５の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るコージェネレーションシステムは、次のような構成を有している。
（１）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の電力負荷偏差を演算する電力負荷偏差演算手段と、電力負荷と電力負荷偏差を、回帰式ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１に当てはめることにより、発電出力ｙ１を演算する発電出力演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
（２）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の偏差を演算する電力負荷偏差演算手段と、電力負荷が発電機の最小発電出力以下であるときに、電力負荷と電力負荷偏差とを、回帰式ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２に当てはめることにより、逆潮電力ｙ２を算出する逆潮電力演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
（３）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、電力負荷から発電出力を演算する発電出力演算手段と、コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と発電効率との関係を発電効率曲線として記憶する発電効率曲線記憶手段と、発電出力演算手段が演算した発電出力を発電効率曲線記憶手段が記憶する発電効率曲線に当てはめることにより発電効率を算出する発電効率算出手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
（４）（３）に記載の発明において、コージェネレーションシステムの運転時間を計測して記憶する運転時間計測手段と、コージェネレーションシステムの起動・停止回数を計測して記憶する起動・停止回数計測手段と、を有し、発電効率曲線は、回帰式ｙ３＝ａ３×累積運転時間ｄ＋ｂ３×起動・停止回数ｅ＋ｃ３により発電効率劣化係数ｙ３が設定されていること、を特徴とする。
【００１９】
（５）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、電力負荷から発電出力を演算する発電出力演算手段と、コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と熱回収効率との関係を熱回収効率曲線として記憶する熱回収効率曲線記憶手段と、発電出力演算手段が演算した発電出力を熱回収効率曲線記憶手段が記憶する熱回収効率曲線に当てはめることにより熱回収効率を算出する熱回収効率算出手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】
（６）（５）に記載の発明において、コージェネレーションシステムの運転時間を計測して記憶する運転時間計測手段と、コージェネレーションシステムの起動・停止回数を計測して記憶する起動・停止回数計測手段と、を有し、熱回収効率曲線は、回帰式ｙ４＝ａ４×累積運転時間ｆ＋ｂ４×起動・停止回数ｇ＋ｃ４により熱回収効率劣化係数ｙ４が設定されていること、を特徴とする。
【００２１】
（７）（３）乃至（６）の何れか一つに記載の発明において、発電出力演算手段は、所定時間間隔でサンプリングした電力負荷の偏差を算出し、電力負荷と電力負荷偏差を回帰式ｙ５＝ａ５×電力負荷＋ｂ５×電力負荷偏差＋ｃ５に当てはめることにより発電出力ｙ５を演算すること、を特徴とする。
【００２２】
（８）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、コージェネレーションシステムが停止した後、次に起動するまでの停止経過時間を予測する停止後経過時間予測手段と、外気温を測定する外気温測定手段と、コージェネレーションシステムの停止経過時間を予め複数に区分し、各区分毎に外気温とコージェネレーションシステムの起動・停止エネルギーとの関係を関数マップとして記憶する起動・停止エネルギー関数マップ記憶手段と、停止後経過時間予測手段が設定した停止経過時間から関数マップの区分を選択し、外気温測定手段が測定した外気温を選択した区分に当てはめて起動・停止エネルギーを算出する起動・停止エネルギー算出手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
（９）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、発電機の排熱を回収する貯湯タンクに設けられた温度センサにより、貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算する温度分布計算手段と、発電機の冷却水として使用される貯湯タンク内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク内位置を決定する上限温度位置決定手段と、貯湯タンク内の上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、を有することを特徴とする。
【００２４】
（１０）電力機器に発電機の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムであって、電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいてコージェネレーションシステムの運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御システムにおいて、運転パターン計画段階に、発電機の排熱を回収する貯湯タンクに設けられた温度センサにより、貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算する温度分布計算手段と、発電機の冷却水として使用される貯湯タンク内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク内位置を決定する上限温度位置決定手段と、貯湯タンク内の上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、運転パターン計画段階に温度センサの計測結果をもとに貯湯タンクの残熱量を算出する残熱量算出手段と、運転パターン計画段階での貯湯タンク残熱量と、発電機からの回収熱量とを別々にデータを保管し、所定時間帯に発電機からの回収熱量があった場合には、その回収熱量を発電機からの回収熱量に加算し、使用熱量があった場合は、その使用熱量を発電機の回収熱量から減算し、不足する場合に、運転パターン計画段階で貯湯タンク残熱量から減算する回収熱量増減手段と、所定時間帯において発電機からの回収熱量が増加した場合に、回収熱量増加分から貯湯タンクの下部から回収水が循環して戻った水量を算出する回収熱量算出手段と、所定時間帯において発電機からの回収熱量が減少した場合に、回収熱量減少分から貯湯タンクへ給水した水量を算出する第１給水量算出手段と、所定時間帯において運転パターン計画段階の貯湯タンク残熱量が減少した場合に、運転パターン計画段階の貯湯タンク残熱量減少分から貯湯タンクへ給水した水量を算出する第２給水量算出手段と、貯湯タンクからの放熱損による損失熱量から、新たに貯湯タンクに回収可能となる熱量を算出する放熱損算出手段と、を有し、所定時間帯における回収可能熱量の増減を算出し、所定時間帯前の時間帯における回収可能熱量に回収可能熱量変化分を加減することによって、所定時間帯の回収可能熱量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
次に、上記構成を有するコージェネレーションシステムの作用効果について説明する。
コージェネレーションシステムは、発電機が発電した電気エネルギーと発電と同時に発生する熱エネルギーを電力機器（例えば、電化製品など）や熱機器（例えば、暖房器具など）に供給するようになっている。電力機器が消費する電力負荷及び熱機器が消費する電力負荷は、所定時間間隔でサンプリングされて積算される。コージェネレーションシステムの運転制御システムは、サンプリングした電力負荷及び熱負荷からコージェネレーションシステムの運転パターンを決定し、決定した運転パターンに従ってコージェネレーションシステムを運転する。
【００２６】
運転パターンは、省エネ性を向上するために、受電電力の発生をできるだけ抑制し、電力負荷をコージェネレーションシステムで賄うように運転できるよう決定することが望ましい。発電機は、電力負荷に対しどの程度発電し、発電時の排熱をどれだけ回収するかによって、発電効率、熱回収効率、熱回収量、電力負荷を賄うカバー率などが異なる。そのため、発電効率は、省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなる。そこで、本発明では、発電出力を次のようにして算出している。
【００２７】
発電機は、電力負荷の変動に追従して発電しうる特性を有するものがある。そこで、サンプリング値から電力負荷偏差を算出し、電力負荷積算値（電力負荷平均値）と電力負荷偏差とをもとに、平均処理した所定時間間隔の間における電力負荷の大きさ、バラツキを把握する。ここで、電力負荷偏差とともに電力負荷を把握するのは、電力負荷の増加とともに電力負荷偏差が大きくなるなどの傾向があり、電力負荷の大きさによって電力負荷偏差が変化することがあるからである。そして、電力負荷と電力負荷偏差とを回帰式（ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１）に当てはめて、発電出力ｙ１のバラツキ傾向を求める。これにより、例えば、電力負荷が急激に変動して、発電機が追従遅れした場合でも、追従遅れを考慮した発電出力が精度良く求められる。そして、このように精度良く求めた発電出力から発電効率、熱回収率、熱回収量、カバー率などを求め、省エネ性の高い運転パターンを作成する。
よって、本発明によれば、発電出力を精度良く予測することができ、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００２８】
また、コージェネレーションシステムは、電力負荷が発電機の最小発電出力以下になると、発電機が負荷追従運転できなくなり、コージェネレーションシステムの設置先で発電出力を消費しきれずに電力会社などに送電される逆潮電力が発生する。逆潮電力は、省エネ性を判断するために必要な買電量の算出などに用いられ、省エネ性に大きく影響する。そのため、逆潮電力は省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなり、本発明では逆潮電力を次のようにして算出する。
【００２９】
電力負荷が発電機の最小発電出力以下で発生する場合、逆潮電力は電力負荷が発電機の最小発電出力付近で発生するほどバラツキが大きくなる傾向がある。これは、買電量が発生するためである。そのため、発電出力平均値から電力負荷平均値を減算した計算上の逆潮電力は、実際の逆潮電力から乖離することがある。そこで、サンプリング値から算出した電力負荷積算値（電力負荷平均値）と電力負荷偏差をもとに、平均処理した所定時間間隔の間における電力負荷の大きさ、バラツキを把握する。電力負荷偏差とともに電力負荷を把握するのは、電力負荷の増加とともに電力負荷偏差が大きくなるなどの傾向があり、電力負荷の大きさによって電力負荷偏差が変化することがあるからである。そして、電力負荷と電力負荷偏差とを回帰式（ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２）に当てはめて、逆潮電力ｙ２のバラツキ傾向を求める。これにより、例えば、電力負荷が発電機の最小発電出力付近で小刻みに変動する場合でも、買電量などを考慮した逆潮電力が精度良く求められる。そして、このように精度良く求めた逆潮電力から買電量などを求め、省エネ性の高い運転パターンを作成する。
よって、本発明によれば、逆潮電力を精度良く予測することができ、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００３０】
ところで、コージェネレーションシステムは、運転時間が経過し、起動停止回数が増えるに従って、発電機のセルスタックなどシステム各部が劣化する。システム各部が劣化すると、コージェネレーションシステムの効率が運転初期時と比べて変化する。コージェネレーションシステムの効率は、省エネ性を判断するために必要な熱回収量、買電量などを算出する上で重要なパラメータとなる。そこで、本発明は、コージェネレーションシステムの効率を次のようにして算出している。
【００３１】
コージェネレーションシステムの累積運転時間及び累積発電時間を計測するとともに、コージェネレーションシステムが起動停止した回数を計測する。発電効率曲線記憶手段には、コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と発電効率との関係が記憶されており、サンプリングした電力負荷から発電出力を演算し、発電効率曲線に演算した発電出力を当てはめて発電効率を算出する。このように算出した発電効率を用いてガス量等を算出し、コージェネレーションシステムの劣化を反映した運転パターンを作成する。
よって、本発明によれば、コージェネレーションシステムの劣化に応じた発電効率を精度良く算出し、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００３２】
発電効率曲線記憶手段に記憶されている発電効率曲線は、計測した運転時間と起動停止回数を回帰式（ｙ３＝ａ３×累積運転時間ｄ＋ｂ３×起動停止回数ｅ＋ｃ３）に当てはめることにより発電効率劣化係数ｙ３が設定され、運転時間と起動停止回数により異なっている。そのため、発電効率曲線から発電出力に対応する効率を算出すれば、その発電効率は運転時間と起動停止回数を反映したものとなる。
よって、本発明によれば、システムの劣化を考慮して発電効率曲線を簡易に変更することができる。
【００３３】
また、前記と同様に、熱回収効率曲線記憶手段には、コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と熱回収効率との関係が記憶されており、サンプリングした電力負荷から発電出力を演算し、熱回収効率曲線に演算した発電出力を当てはめて熱回収効率を算出する。このように算出した熱回収効率を用いて熱回収量を算出し、コージェネレーションシステムの劣化を反映した運転パターンを作成する。
よって、本発明によれば、コージェネレーションシステムの劣化に応じた熱回収効率を精度良く算出し、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００３４】
熱回収効率曲線記憶手段に記憶されている熱回収効率曲線は、計測した運転時間と起動停止回数を回帰式（ｙ４＝ａ４×累積運転時間ｆ＋ｂ４×起動停止回数ｇ＋ｃ４）に当てはめることにより熱回収効率劣化係数ｙ４が設定され、運転時間と起動停止回数により異なっている。そのため、熱回収効率曲線から発電出力に対応する熱回収効率を算出すれば、その熱回収効率は運転時間と起動停止回数を反映したものとなる。
よって、本発明によれば、システムの劣化を考慮して熱回収効率曲線を簡易に変更することができる。
【００３５】
このとき、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の偏差を算出し、電力負荷と電力負荷偏差を回帰式（ｙ５＝ａ５×電力負荷＋ｂ５×電力負荷偏差＋ｃ５）に当てはめてバラツキ傾向を考慮した発電出力ｙ５を演算し、演算した発電出力を効率曲線に当てはめて効率を算出すれば、効率を精度良く算出することができる。
【００３６】
さらに、コージェネレーションシステムの運転パターンを決定する上で、起動・停止エネルギーを必要とする。起動・停止エネルギーは、その大きさが省エネ性に影響を及ぼし、省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなる。そこで、本発明では、次のように起動・停止エネルギーを算出している。
【００３７】
コージェネレーションシステムが停止した後、次に起動するまでの停止経過時間を予測するとともに、運転パターン計画段階等に計測する外気温もしくはそこから推測する起動時の外気温を予測する。コージェネレーションシステムは外気温や停止経過時間によって冷却度合いが異なり、起動・停止に要するエネルギー量にバラツキが生じるからである。起動・停止エネルギー関数マップには、外気温とコージェネレーションシステムの起動・停止エネルギーとの関係が関数マップとして記憶されている。関数マップは、停止経過時間によって複数に区分されている。そこで、予測設定した停止経過時間から関数マップの区分を選択し、選択した区分から測定もしくは推測した外気温に対応する起動・停止エネルギーを算出する。これにより、例えば、コージェネレーションシステムをコールドスタート、ホットスタートする場合に、停止時間と外気温を反映した起動・停止エネルギーを精度良く算出することができ、省エネ性の高い運転パターンが作成される。
よって、本発明によれば、使用状況や環境などの実態に即した起動・停止エネルギーを精度良く算出することができ、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００３８】
貯湯タンクの回収可能熱量は、貯湯タンクの温度センサにより、貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算することで、貯湯タンク内における効率的な運転を可能とする上限温度と同等温度の位置を決定し、当該温度以下の領域の水量を算出し、発電機の排熱をほぼ全部回収することができる効率的な運転が可能な範囲とそうでない範囲とを分けて扱う。そして、効率的な運転が可能な範囲の水量の回収可能熱量を算定して、運転パターンを決定する。
よって、本発明によれば、貯湯可能な熱量をもとに回収可能熱量を算出するのではなく、効率的な運転を可能とする上限温度をもとに実態に即した回収可能熱量を精度良く算出することができ、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【００３９】
運転パターン計画段階において、各時刻の貯湯タンクの回収可能熱量を予測する場合、まず、当該計画段階において、貯湯タンクの温度センサにより、貯湯タンク内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク内温度分布を計算することで、貯湯タンク内における効率的な運転を可能とする上限温度と同等温度の位置を決定し、当該温度以下の領域の水量を算出し、発電機の排熱をほぼ全部回収することができる効率的な運転が可能な範囲とそうでない範囲とを分けて扱う。そして、効率的な運転が可能な範囲の水量の回収可能熱量を算定して、運転パターンを決定する。
続いて、運転パターン計画段階に貯湯タンクの温度センサの計測結果をもとに貯湯タンクの残熱量を算出する。
続いて、前記計画段階での貯湯タンク残熱量と発電機からの回収熱量とを別々にデータを保管し、所定時間帯に発電機からの回収熱量があった場合には、その回収熱量を前記発電機からの回収熱量に加算し、使用熱量があった場合は、その使用熱量をまず前記発電機からの回収熱量から減算し、不足する場合に、前記計画段階での貯湯タンク残熱量から減算することとする。
さらに、所定時間帯において発電機からの回収熱量が増加した場合には、回収熱量増加分から貯湯タンクの下部から回収水が循環して戻った水量を算出する。所定時間帯において発電機からの回収熱量が減少した場合には、回収熱量減少分から貯湯タンクへ給水した水量を算出する。所定時間帯において計画段階の貯湯残熱量が減少した場合には、計画段階の貯湯残熱量減少分から貯湯タンクへ給水した水量を算出する。
加えて、貯湯タンクからの放熱損による損失熱量から、新たに貯湯タンクに回収可能となる熱量を算出する。
以上から、所定時間帯における回収可能熱量の増減を算出し、所定時間帯の前の時間帯における回収可能熱量に回収可能熱量変化分を加減することによって、所定時間帯の回収可能熱量を算出することが可能となる。
よって、本発明によれば、運転パターン計画段階において、効率的な運転を可能とする上限温度を考慮した回収可能熱量を精度良く算出することができ、省エネ性の高いコージェネレーションシステムの運転を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明のコージェネレーションシステムの運転制御システムについて、一実施の形態について図面を参照して説明する。
コージェネレーションシステムは、発電機の発電電力を電力機器に供給するとともに、発電時に発電機から発生する排熱を回収して熱機器に供給するものである。本実施の形態では、家庭用コジェネシステムをコージェネレーションシステムの一例として挙げ、説明する。
【００４１】
図１は、家庭用コジェネシステム１の概略構成図である。
家庭用コジェネシステム１は、発電機８で発電した電力を電力機器１９に供給するとともに、発電に伴って発生した熱で加熱した水を貯湯タンク２に貯めて熱機器１１に供給するよう構成されている。
【００４２】
貯湯タンク２は、容量が１００〜２００Ｌのものであり、底部に接続する水道管３から水を供給されて常時満水状態にされている。貯湯タンク２の底部と頂部には、循環配管４が接続し、循環配管４に設置された第１ポンプ５を駆動することにより、貯湯タンク２の水を底部から取り出して上部に戻すようになっている。循環配管４は、第１ポンプ５の下流側に熱交換器６が設置され、熱交換器６を介して熱回収用循環配管７と連結している。熱回収用循環配管７は、発電機８に接続し、第２ポンプ９を駆動することにより熱回収用循環配管７を循環する循環水が発電機８の排熱を回収するようになっている。従って、発電機８が発電しているときに、第１ポンプ５と第２ポンプ９を駆動すれば、発電機８の排熱により熱回収用循環配管７の循環水を加熱し、熱交換器６において熱回収用循環配管７の循環水から循環配管４の水に熱伝達して、給湯水を貯湯タンク２に貯めることができる。なお、循環配管４には、逆潮ヒータ４０が設けられる場合があり、その場合は発電機８が余剰電力を発生したときに、その余剰電力を熱に変換して蓄熱するようになっている。
【００４３】
貯湯タンク２の上部には、出力用循環配管１０が接続し、台所や風呂の蛇口や床暖房等の熱機器１１に給湯水又は暖房温水を供給するようになっている。給湯温度は、出力用循環配管１０上に設置された温度センサ３３により検出され、給湯温度が設定温度より高温の場合には、三方弁１３で常温の水道水を加え、また、給湯温度が設定温度より低温の場合には、ガスボイラ１４で給湯水を加熱するようにしている。尚、貯湯タンク２の貯湯量は、給湯水と水道水の境界面を温度センサ１２で感知することにより検出され、また、水道水の温度は、水道管３に取り付けられた温度センサ２１によって検出され、さらに、給湯水の使用量は、三方弁１３の下流側に設置された流量計１５によって検出されている。
【００４４】
発電機８には、発電出力を取り出す電力線１６が接続され、分電盤１７に接続されている。分電盤１７は、商用電力を供給する商用電力線１８にも接続し、発電出力と商用電力とを連系して照明器具、テレビ、エアコン、パソコンなどの電力機器１９に発電出力又は商用電力を供給するようになっている。分電盤１７には、電力計２０が設置され、電力機器１９が消費した電力量を検出している。
【００４５】
発電機８、温度センサ１２、三方弁１３、ガスボイラ１４、流量計１５、分電盤１７、電力計２０、温度センサ２１、温度センサ３３等には、マイクロコンピュータ２２が接続している。マイクロコンピュータ２２には、さらに、累積運転時間計測手段３５、起動・停止回数計測手段３６、外気温センサ３７、停止後経過時間予測手段３８が接続している。
【００４６】
累積運転時間計測手段３５は、家庭用コジェネシステム１が家庭に設置された後に運転された時間を累積して計測するものである。
起動・停止回数計測手段３６は、家庭用コジェネシステム１が起動、停止した回数を累積してカウントするものである。
外気温センサ３７は、外気温を測定するものである。
停止後経過時間予測手段３８は、家庭用コジェネシステム１が停止した後、その次に起動するまでの停止経過時間を計測するものである。
運転時間計測手段３９は、家庭用コジェネシステム１が起動した後、その次に停止するまでの運転時間を計測するものである。
【００４７】
マイクロコンピュータ２２は、図示しないプログラムを実行することにより、省エネ性の高い発電機８の運転パターンを作成することを目的として電力計２０や温度センサ３３などから受信したデータを加工若しくは演算し、作成した運転パターンに従って発電機８の運転を制御するようになっている。
【００４８】
図２は、マイクロコンピュータ２２のブロック図である。
マイクロコンピュータ２２は、学習機能を備える。マイクロコンピュータ２２は、データベース３４に接続するとともに、電力負荷積算手段２３、電力負荷処理手段２４、熱負荷積算手段２５、熱負荷処理手段２６、運転パターン仮決め手段２７、消費エネルギー量演算手段２８、運転パターン選定手段２９、放熱損処理手段３０、優位性判定手段３１、発電出力演算手段４１、逆潮電力算出手段４２、効率算出手段４３、起動・停止エネルギー算出手段４４、貯湯タンク回収可能熱量算出手段４５などを備える。
【００４９】
データベース３４は、電力積算負荷、熱負荷積算値、電力負荷偏差、熱負荷偏差などのデータを一定条件（例えば、１週間分ごと、曜日ごと、季節ごとなど）のもとで記憶している。また、データベース３４は、発電出力と発電効率との関係を発電効率曲線として記憶する発電効率曲線データベース（「効率曲線記憶手段」に相当するもの。）（図３参照）、発電出力と熱回収率との関係を熱回収率曲線として記憶する熱回収率曲線データベース（「効率曲線記憶手段」に相当するもの。）（図４参照）、外気温と家庭用コジェネシステム１の起動・停止エネルギーとの関係を停止時間で区分した関数マップとして記憶する起動・停止エネルギー関数マップデータベース（「起動・停止エネルギー関数マップ記憶手段」に相当するもの。）（図５参照）などを含んでいる。
【００５０】
電力負荷積算手段２３は、電力機器１９が使用する電力負荷を電力計２０により一定時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング値を積算してデータベース３４に上書きするものである。
電力負荷処理手段２４は、電力計２０によってサンプリングされた電力負荷のサンプリング値について所定時間毎に偏差を算出し、データベース３４に記憶された既存の電力負荷偏差を書き換えるものである。
【００５１】
熱負荷積算手段２５は、温度センサ１２と流量計１５により給湯温度と給湯流量を一定時間間隔でサンプリングし、給湯温度と給湯流量から熱機器１１が消費した熱負荷を算出し、その熱負荷を積算してデータベース３４に上書きするものである。
熱負荷処理手段２６は、給湯温度と給湯流量から算出した熱負荷について所定時間毎に偏差を算出し、データベース３４に記憶された既存の熱負荷偏差を書き換えるものである。
【００５２】
運転パターン仮決め手段２７は、電力負荷と電力負荷偏差を所定の条件に基づいて読み出し、読み出した電力負荷及び電力負荷偏差に基づいて発電機８が負荷追従運転したときの発電出力、発電効率、熱回収率、買電量、ガスボイラ１４が消費するガス量などを演算し、発電機８の起動時刻と停止時刻を仮決めするものである。
【００５３】
消費エネルギー量演算手段２８は、運転パターン仮決め手段２７により仮決めされた運転パターンに基づき、発電機８の運転で消費されるガス量、買電量及び給湯水が不足するときにガスボイラ１４が消費するガス量に一次エネルギー量算出に必要な変換定数を乗じて、消費される消費エネルギー量を演算するものである。
【００５４】
運転パターン選定手段２９は、消費エネルギー量演算手段２８で演算された消費エネルギー量を比較し、消費エネルギー量が最小となる運転パターンを選定するものである。
【００５５】
放熱損処理手段３０は、貯湯タンク２内の熱が使用時刻までの間に放出する放熱損を演算し、貯湯タンク２の残熱量や回収可能熱量の値を補正するものである。ここで求める残熱量や回収可能熱量をもとにして、一日に必要な熱負荷を賄うように発電機８の起動時刻と停止時刻とを決定するものである。また、別の放熱損処理方法として、発電機８の発電出力に基づいて求められる回収熱量から放熱損を減算して実熱回収量、熱利用率などを演算し、運転パターンを決定する場合もある。
【００５６】
優位性判定手段３１は、次の熱負荷に熱量が不足すると予測される場合に、発電機８が貯湯タンク２に所定量の熱量を蓄熱するために、仮停止時刻前に蓄熱する場合と仮起動時刻を変更して仮起動時刻後に蓄熱する場合との各消費エネルギー量を放熱損を考慮して算出し、算出した消費エネルギー量を比較して消費エネルギー量の小さい運転パターンを選択するものである。
また、優位性判定手段３１には、電力負荷や熱負荷が運転パターン計画を作成するときに予測した電力矢熱の使用状況とある一定量もしくは一定割合で異なる場合、運転パターン計画を再度見直す機能ももつ。見直し段階での貯湯タンク内の残熱量を計測するとともに、その時刻以降の負荷パターンを再設定し、これらにあった運転パターンを決定していくものである。
【００５７】
発電出力演算手段４１は、電力負荷及び電力負荷偏差から発電機８の発電出力を演算するものである。
逆潮電力演算手段４２は、電力負荷及び電力負荷偏差から逆潮電力、すなわち、電力会社などに送電する余剰電力を演算するものである。
効率算出手段４３は、データベース３４に記憶されている効率曲線を用いて、家庭用コジェネシステム１の累積運転時間や起動停止回数から発電効率及び熱回収効率を演算するものである。
起動・停止エネルギー算出手段４４は、データベース３４に記憶されている関数マップを用いて、外気温や家庭用コジェネシステム１の停止経過時間から起動・停止エネルギーを算出するものである。
貯湯タンク回収可能熱量算出手段４５は、貯湯タンク内貯湯水各部の温度を計測し、所定の上限温度以下の領域を算定し、当該領域で回収可能な熱量を算出するとともに、ある時間間隔がある場合には、その間の発電機８からの回収熱量分、家庭での使用熱量分および放熱ロスによる損失熱量分を反映し、回収可能熱量の変化分を算出して、この変化分を貯湯タンク２の回収可能熱量に加減するものである。ここで、所定の上限温度とは、家庭用コジェネシステム１の効率的な運転を可能とする温度をいう。具体的には、例えば、発電機８の排熱を放熱するための放熱ラジエータや、発電機８の暖気運転を行うアイドリング手段がない場合には、発電機８の冷却水となりうる温度をいい、また、放熱ラジエータやアイドリング手段がある場合には、放熱ラジエータやアイドリング手段を用いずに発生した熱等をほぼ全量回収して発電機８を高効率で運転することができる温度をいう。
【００５８】
次に、上記構成を有する家庭用コジェネシステム１の運転制御システムの動作について、フローチャートを参照しながら説明する。
家庭用コジェネシステムの運転制御システムでは、各種データを集めながら発電機８を運転し、その集まったデータを基に予測の対象となる日（予測対象日）の電力負荷及び熱負荷を予測する。そして、その予測に基づいて、予測対象日の発電機８の運転方法を選定する。予測対象日には、その選定された運転方法で運転しつつさらに各種データを蓄積する。従って、この運転制御システムは、電力負荷データ及び熱負荷データを蓄積する処理を常時実行するとともに、所定時刻に、もしくは計画と実績に大きなズレがあると判断した場合に、家庭の負荷予測に基づき、運転制御を行うものである。
【００５９】
さらに、必要なデータが蓄積された段階で次の予測対象日の負荷予測を行い、発電機８の運転方法の選択及びその起動時刻・停止時刻の決定処理を行う。すなわち、蓄積された電力負荷データと熱負荷データに基づいて電力負荷予測と熱負荷予測を立案し、それに基づいて発電機８の運転パターンを決定する。一般にこの予測は１日分を単位として行う。また、予測のためにデータを参照する日としては、前日や１週間前の同曜日、過去の同曜日の統計処理結果等が用いられ、以下ではこの日を予測参照日と記載する。
【００６０】
そこでまず、負荷データの蓄積処理について説明する。図６は、負荷データ蓄積処理のフローチャートである。
負荷データの蓄積処理は、熱機器１１と電力機器１９が消費する熱負荷と電力負荷を熱負荷データと電力負荷データとして蓄積する。また、負荷データの蓄積処理は、１日分の負荷データが集まったときに、運転パターンを決定するために必要なデータを算出する。
【００６１】
負荷データの蓄積処理では、先ず、Ｓ１０において、１分毎に電力負荷、発電出力、温水流量、温水温度（水温と湯温）を計測する。すなわち、電力負荷は、電力計２０によって例えば図７に示すように経時的に計測される。発電出力は、発電機８の運転状況から計測される。また、温水流量は、流量計１５により経時的に計測される。さらに、水温は、温度センサ２１によって計測され、湯温は、温度センサ３３によって計測される。
【００６２】
次に、Ｓ１１において、１分毎の熱負荷（単位はｋＪ）を算出する。すなわち、湯温から水温を減算して温度差を求め、その温度差に温水流量をかけることにより、熱機器１１が消費した熱負荷（ｋＪ）を例えば図８に示すように経時的に算出する。
次に、Ｓ１２において、１時間分のデータ収集を完了したか否かを判断する。１時間分のデータ収集を完了していないと判断した場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１０に戻ってデータ収集を継続する。一方、１時間分のデータ収集を完了したと判断した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３において、例えば図９及び図１０の棒グラフに示すように、１時間分の電力負荷、熱負荷を積算し、１時間の間でのバラツキ（偏差）を算出する。また、このとき、発電出力を積算し、偏差（バラツキ）を算出する。
【００６３】
そして、Ｓ１４において、電力偏差、発電出力を電力負荷で割った値を蓄積し、相関関数を算出する。
【００６４】
そして、Ｓ１５において、積算値、偏差を該当する曜日、時刻のデータに上書きする。すなわち、データベース３４に含まれる電力積算負荷データベース、電力負荷偏差データベース、予測積算熱負荷データベース、熱負荷偏差データベースには、電力積算負荷、電力負荷偏差、予測積算熱負荷、熱負荷偏差が曜日や季節などに区分して時刻毎に記憶されている。そこで、それらの各データベースに記憶されている既存の電力積算負荷、電力負荷偏差、予測積算熱負荷、熱負荷偏差を新たに算出した値に書き換える。
【００６５】
次に、Ｓ１６において、１日分のデータ収集を完了したか否かを判断する。１日分のデータ収集を完了していないと判断した場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ１０に戻ってデータ収集を継続する。一方、１日分のデータ収集を完了したと判断した場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、Ｓ１７において、１日分の総熱負荷を算出する。すなわち、１時間間隔で算出した予測積算熱負荷をさらに積算して、熱機器１１が１日に消費する熱負荷を算出し、データベース３４に記憶する。
【００６６】
それから、Ｓ１８において、電力負荷と偏差から発電出力を決定する。家庭用コジェネシステム１の運転パターンは、省エネ性を得るために、商用電力の利用をできるだけ抑制して、家庭用コジェネシステムの発電によって電力負荷を賄うように決定することが望ましい。発電機８は、電力負負荷に対しどの程度発電し、発電時の排熱をどれだけ回収するかによって、発電効率、熱回収効率、熱回収率、熱回収量、電力負荷を賄うカバー率などが異なる。そのため、発電出力は、省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなる。
【００６７】
発電機８は、電力負荷が最大発電出力以上の場合には、定格運転して一律に最大発電出力（例えば、１ｋＷ）となるが、電力負荷が最大発電出力（例えば、１ｋＷ）未満である場合には、電力負荷の変動に追従して発電する。そこで、Ｓ２１において０時から２３時までの１時間毎に設定した電力負荷が発電機８の最大発電出力未満であるか否かをそれぞれ判断し、電力負荷が最大発電出力以上である時間帯については、発電出力を最大発電出力（例えば、１ｋＷ）であると演算する。
【００６８】
一方、電力負荷が最大発電出力未満である時間帯については、Ｓ２１において予測対象日の電力負荷、電力負荷偏差を各時間帯毎に予測しているので、各時間帯の電力負荷及び電力負荷偏差を回帰式（ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１）に当てはめて、発電出力ｙ１を演算する。このとき、電力負荷偏差とともに電力負荷を把握しているので、電力負荷の増加とともに電力負荷偏差が大きくなるなど、電力負荷の大きさによって電力負荷偏差が変化する特性が反映される。そして、回帰式（ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１）を用いることにより、例えば図１１に示すような関係が三次元的に得られ、発電出力のバラツキ傾向が求められる。すなわち、電力負荷偏差が小さい領域では、発電出力が一定運転時のものに近いものの、電力負荷偏差が大きい領域（例えば、５００を超える領域）では、電力負荷偏差のバラツキがない場合と比べ、発電出力が７割程度に低減し、さらに、発電出力から求められる発電効率・熱回収率もこれに応じて、各効率曲線（図３、図４参照）に従い低減することを把握することが可能である。従って、例えば図１２に示すように、電力負荷が急激に変動して発電機８が追従遅れした場合でも、追従遅れを考慮した発電出力を精度良く算出することができ、電力負荷を適切にカバーして商用電力の利用割合を低減することが可能となる。
【００６９】
そして、Ｓ１９において、電力負荷と電力負荷偏差から逆潮電力を算出する。家庭用コジェネシステム１は、電力負荷が発電機８の最小発電出力（例えば、３００Ｗ）以下になると、発電機８が負荷追従運転できなくなり、電力機器１９が発電出力を消費しきれずに電力会社などに送電される逆潮電力が発生する（図１８参照）。逆潮電力は、省エネ性を判断するために必要な買電量の算出などに用いられ、省エネ性に大きく影響する。そのため、逆潮電力は省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなる。
【００７０】
逆潮電力は、電力負荷が発電機８の最小発電出力以下で発生する場合、逆潮電力は電力負荷が発電機８の最小発電出力（例えば、３００Ｗ）付近で発生するほどバラツキが大きくなる傾向がある（図１９参照）。これは、電力負荷が発電機８の発電出力を超えた場合に、発電機８が電力負荷追従することができず、買電量が発生するためである。そのため、発電出力平均値から電力負荷平均値を減算した計算上の逆潮電力は、実際の逆潮電力から乖離することがある。そこで、Ｓ２１で設定した各時間帯の電力負荷が最小発電出力以下であるか否かをそれぞれ判断する。電力負荷が発電機８の最小発電出力以下でない時間帯については、逆潮電力が発生しないと判断する。発電機８が電力負荷に追従して発電することが可能だからである。
【００７１】
一方、電力負荷が発電機８の最小発電出力以下である時間帯については、さらに、電力負荷が所定のしきい値以下であるか否かを判断する。しきい値は、逆潮電力のバラツキが大きくなる電力負荷の値とする。例えば、本実施の形態では、図１９の図より電力負荷が２００Ｗ〜最小発電出力である３００Ｗまでの間で逆潮電力のバラツキが大きくなるので、２００Ｗをしきい値に設定するものとする。
【００７２】
電力負荷が２００Ｗ未満である場合には、Ｓ２３で算出した発電出力平均値からＳ２１で設定した電力負荷平均値を減算することにより、所定時間帯の逆潮電力を算出する。電力負荷が２００Ｗ未満である場合には、逆潮電力のバラツキが小さく、計算上の逆潮電力と実際の逆潮電力との乖離が小さいからである。この場合、回帰式などを演算する処理が省かれ、処理を単純化することができる。
【００７３】
これに対して、電力負荷が２００Ｗ以上である場合には、Ｓ２１で設定した電力負荷とＳ２３で算出した電力負荷偏差を、回帰式（ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２）に当てはめ、逆潮電力ｙ２を算出する。このとき、電力負荷偏差とともに、電力負荷を把握するので、電力負荷偏差が大きくなるとともに電力負荷が増加するなど、電力負荷の大きさによって電力負荷偏差が変化する特性が反映される。そして、回帰式（ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２）を用いることにより、例えば図１３に示すような関係が三次元的に得られ、電力負荷が２００Ｗ以上の場合に発生する逆潮電力のバラツキ傾向が求められる。つまり、同じ電力負荷であっても、電力負荷偏差が大きいほど逆潮電力が小さくなることが把握できる。これにより、例えば、電力負荷が発電機８の最小発電出力（例えば、３００Ｗ）付近で小刻みに変動する場合でも、電力負荷と電力負荷偏差を回帰式に当てはめるだけで、買電量などを考慮した逆潮電力が簡易かつ精度良く求められる。
【００７４】
そして、Ｓ２０において、発電出力から発電効率と熱回収率を決定する。家庭用コジェネシステム１は、運転時間が経過したり、起動停止回数が増えるのに従って、発電機８のセルスタックなどシステム各部が劣化し、効率が経時的に変化する。例えば、発電機８のセルスタックが劣化した場合には、発電効率が低下する一方、セルスタックの内部抵抗の増加等によって熱回収率は向上する場合がある。そのため、発電効率と熱回収率を算出する際には、システムの劣化を考慮する必要がある。
【００７５】
データベース３４に含まれる効率曲線データベースには、図３に示す発電効率曲線と図４に示す熱回収率曲線が記憶されている。発電効率曲線と熱回収率曲線の劣化係数ｙ３は、累積運転時間計測手段３５によって累積的に測定される累積運転時間と、起動・停止回数測定手段３６によって累積的に測定される起動・停止回数とを、回帰式（ｙ３＝ａ３×累積運転時間ｄ＋ｂ３×起動・停止回数ｅ＋ｃ３）に当てはめることにより設定される。劣化係数は、図１４に示すように、累積運転時間が経過し、起動・停止回数が増加するほど大きくなる。また、運転時間と起動・停止回数の影響度はそれぞれ異なる。そのため、図３に示す発電効率曲線は、実線Ｌ１に示す運転開始時の発電熱効率より実線Ｌ２に示す１万時間経過後の発電効率の方が小さくなる。また、図４に示す熱回収率曲線は、実線Ｌ１に示す運転開始時の熱回収率より実線Ｌ２に示す１万時間経過後の熱回収率の方が大きくなる。このように、発電効率曲線と熱回収率曲線は、家庭用コジェネシステム１の劣化の程度によって異なる。よって、Ｓ２３において算出した各時間帯毎の発電出力を図３に示す発電効率曲線及び図４に示す熱回収率曲線に当てはめれば、システムの劣化を反映した発電効率と熱回収率とが各時間帯毎に精度良く算出される。
【００７６】
そして、Ｓ２１において、Ｓ１１で計測した電力負荷、Ｓ２０で算出した発電効率、熱回収率から回収熱量を算出する。以上の処理が終了したら、Ｓ１０に戻ってデータの収集を継続する。
【００７７】
尚、本実施の形態では、電力負荷等のサンプリング間隔を１分、積算値と偏差を求める時間間隔を１時間、総熱負荷の算出を１日に設定している。しかし、これらの時間間隔は、これに限るものではなく、マイクロコンピュータ２２のデータ蓄積容量や処理速度を鑑みて任意に設定可能である。
【００７８】
続いて、電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理について説明する。図１５及び図１６は、電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理のフローチャートである。
電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理は、予測に必要なデータがそろった後に１日分毎に実行される。例えば、予測参照日が予測対象日の前日である場合は、前日の運転が終了した後に実行される。
【００７９】
電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理の動作を開始すると、先ず、図１５のＳ３１において、例えば、過去の予測対象日と同曜日の電力負荷データ及び熱負荷データをいくつか読み出し（例えば、１〜４週間分）、その平均値を予測対象日の予測電力負荷及び予測熱負荷として設定する。なお、予測対象日の予測負荷は、家庭用コジェネシステム１が予測対象日とその翌日にわたって連続して運転される可能性があることを考慮し、予測参照日とその翌日のデータをもとに、予測対象日とその翌日のものを含めて作成される。
【００８０】
そして、Ｓ３２において、予測対象日の運手パターンを計画する計画段階（例えば、０時）の貯湯タンク残熱量を算出する。具体的には、貯湯タンク２の温度センサ１２で貯湯タンク内温度分布を検出し、その温度分布から界層面を検出する。各温度の水量は、例えば、１５０Ｌの貯湯タンク２に１０個の温度センサ１２が温度分布方向（上下方向）に等間隔に配設されている場合には、温度センサ１２間の水量が１５Ｌ（＝１５０Ｌ÷１０個）であることを利用して求められる。そこで、各温度Ｔｉと各温度の水量Ｗｉとに基づいて各温度領域の熱量を算出し、それらを加算して残熱量Ｈｓ，ｒを求める。たとえば、温度センサ２１により水道管３から貯湯タンク２に供給される市水の温度（水温）が１５℃であることを検出し、温度センサ１２から７０℃領域の水量が２０Ｌ、５０℃領域の水量が６０Ｌ、４０℃領域の水量が２０Ｌ、２５℃領域の水量が５０Ｌであることを各々検出した場合には、残熱量Ｈｓ，ｒは４２００ｋｃａｌ（＝（７０℃−１５℃）×２０Ｌ＋（５０℃−１５℃）×６０Ｌ＋（４０℃−１５℃）×２０Ｌ＋（２５℃−１５℃）×５０Ｌ）となる。
【００８１】
そして、Ｓ３３において、気温（前日平均等）を外気温センサ３７で測定し、予測対象日前日に家庭用コジェネシステム１を停止した時刻から予測対象日当日に家庭用コジェネシステム１を起動する時刻までの１時間当たりの放熱率を求める。
そして、Ｓ３４において、予測対象日の運転パターンを計画している現段階に家庭用コジェネシステム１を運転しているか否かを判断する。
【００８２】
家庭用コジェネシステム１が停止中であれば（Ｓ３４：ＹＥＳ）、Ｓ３５において起動・停止エネルギーＥｓｓを設定する。発電機８は、例えばシステムを昇温させて化学反応に必要な熱を確保するために、起動エネルギーが必要である。また、発電機８は、例えば冷却ファンなどでシステムを冷却して部材の破損を防止するために、停止エネルギーが必要である。起動・停止エネルギーは、電力負荷や熱負荷を直接賄うためのものではなく、その大きさが省エネ性に影響を及ぼすため、省エネ性を判断する上で重要なパラメータとなる。
【００８３】
発電機８は、外気温や停止後の経過時間によって冷却度合いが異なり、起動・停止エネルギーにバラツキが生じる。データベース３４に含まれる起動・停止エネルギー関数マップデータベースには、図５に示すように関数マップが記憶されている。関数マップは、例えば、図５のグラフＬ５、Ｌ６、Ｌ８に示すように、発電機８の前回停止時刻からの経過時間を予め複数に区分した枠（例えば、０〜Ｘ時間、Ｘ〜Ｙ時間、Ｙ時間以上など）において、その区分毎に外気温をパラメータとした起動・停止エネルギーの関数をもとに、その一次エネルギーを算出できるようにしている。関数マップのグラフＬ５，Ｌ６，Ｌ７から分かるように、発電機８の停止経過時間が長くなり、外気温に近づくにつれて起動・停止エネルギーが大きくなる。これは、システムが冷却して発電機８などを昇温させるためのエネルギーが大きくなるからである。また、グラフＬ５，Ｌ６，Ｌ７に示す各区分は、外気温が低いほど起動・停止エネルギーが大きい。これは、外気温が低いほど、システムを暖気するために多くの熱量を必要とするからである。そこで、停止後経過時間予測手段３８が予測した停止経過時間から関数マップの区分（グラフＬ５、Ｌ６、Ｌ８）を選択し、選択した区分から外気温センサ３７が測定した外気温に対応する起動・停止エネルギーを算出する。このように起動・停止エネルギーＥｓｓを設定したら、Ｓ３８に進む。
【００８４】
一方、家庭用コジェネシステム１が運転中であれば（Ｓ３４：ＮＯ）、Ｓ３６に進み、予測対象日前日のために計画した運転パターンを予測対象日に係るデータに反映させる。すなわち、予測対象日前日の停止予定時刻から１時間後を予測対象日の起動時刻に設定する。この場合、家庭用コジェネシステム１が予測対象日前日から予測対象日にわたって連続して運転するため、起動・停止エネルギーがゼロになる。そこで、Ｓ３７において、起動・停止エネルギーＥｓｓにゼロを設定し、Ｓ３８に進む。
【００８５】
Ｓ３８においては、仮起動時刻の残熱量を計算する。すなわち、計画段階から仮起動時刻までに発生する放熱損をＳ３３で求めた放熱率及びその間に発生する使用熱量から求め、Ｓ３２で算出した残熱量Ｈｓ，ｒに加味することにより、仮起動時刻の残熱量Ｈｓ，ａ，ｄ１を算出する。
【００８６】
そして、Ｓ３９において、仮停止時刻が４７時（予測対象日翌日の２３時）より前であるか否かを判断する。予測対象日の運転パターンを決定する最初の段階では、仮起動時間と仮停止時間が予測対象日（１日目）０時に設定される。そのため、現段階では、仮停止時間が０時であるため（Ｓ３９：ＹＥＳ）、Ｓ４０において、まず家庭用コジェネシステム１を仮起動時刻から仮停止時刻までＳ３１で設定した予測電力負荷に追従して運転した場合の回収熱量を算出する。そして、Ｓ３１で設定した２日分の予測熱負荷を各時間で積算し、２日分の総熱負荷を使用熱負荷として算出する。さらに、Ｓ３８で算出した残熱量Ｈｓ，ａをデータベース３４から読み出す。そして、このようにして算出した回収熱量が、使用熱負荷から起動時残熱量を減算した熱量より大きいか否かを判断する。すなわち、ここでは、予測対象日の総熱負荷を予測対象日の回収熱量と起動時残熱量とで賄うように家庭用コジェネシステム１の起動時刻と停止時刻を設定しているか否かを判断する。
【００８７】
予測対象日の総熱負荷を回収熱量と起動時残熱量とで賄うことができない場合には（Ｓ４０：ＮＯ）、仮停止時間を１時間遅らせ、Ｓ３９以降の処理を実行する。Ｓ３９〜Ｓ４１の処理を繰り返し、仮起動時刻を０時に固定して仮停止時間を１時間ずつ遅らせることにより、予測対象日の総熱負荷を回収熱量と起動時残熱量とで賄える仮停止時間を探し当てたら（Ｓ４０：ＹＥＳ）、Ｓ４２に進み、探し当てた時刻を仮停止時刻に決定する。これに対し、仮停止時間を４７時まで遅らせても、総熱負荷を回収熱量と起動時残熱量とで賄うことができない場合には（Ｓ３９：ＮＯ）、そのままＳ４２に進み、４７時を仮停止時刻に決定する。
【００８８】
そして、Ｓ４３において、仮起動時刻から仮停止時刻までＳ３１で算出した予測電力負荷に追従して家庭用コジェネシステム１を運転したときの発電量を各時間毎に算出する。そして、Ｓ３１で算出した予測電力負荷から発電量を減算することにより、商用電力の買電量を０〜４７時の各時間毎に算出する。
【００８９】
それから、Ｓ４４において、０〜４７時の残熱量を各時刻毎に算出した後、Ｓ４５において、回収可能熱量を各時刻毎に算出する。貯湯タンク２の湯は、貯湯タンク２の下部から取り出されて熱交換器６を通過した後、貯湯タンク２の上部に戻される。一方、循環配管４の湯は、熱交換器６において熱回収用循環配管７の循環水から熱を奪って加熱される。このとき、熱回収用循環配管７の循環水は、循環配管４の湯に冷却され、発電機８の排熱を回収することが可能となる。従って、貯湯タンク２の湯は、発電機用冷却水としての役割を果たしている。ところが、発電機用冷却水が、冷却水として機能するためには、熱回収用循環配管７の循環水から熱を奪うことが可能な上限温度（例えば、４０℃）以下である必要がある。そのため、計画された運転パターンに従って予測対象日に家庭用コジェネシステムを運転しても、貯湯タンク内下部温度が４０℃を超えたときに、システムを停止させていた。また、それ以降、熱の使用がない場合には、強制的に放熱するなどして非効率な運転を行っていた。このことは、貯湯可能熱量から貯湯タンク２の残熱量を減算して求める回収可能熱量と、貯湯タンク２に回収される回収熱量とが乖離することを意味する。
【００９０】
具体的には、例えば、貯湯タンク２が１５０Ｌの容量を有し、市水温度が１５℃であって、貯湯タンク２に７０℃の湯が２０Ｌ、５０℃の湯が６０Ｌ、４０℃の湯が２０Ｌ、２５℃の湯が５０Ｌ蓄えられているとする。
すると、貯湯タンク２の全てが熱回収した高温水（例えば、７０℃）に置き換わった状態の貯湯可能熱量は、８２５０ｋｃａｌ（＝（７０℃−１５℃）×１５０Ｌ）となる。残熱量は、４２００ｋｃａｌ（＝（７０℃−１５℃）×２０Ｌ＋（５０℃−１５℃）×６０Ｌ＋（４０℃−１５℃）×２０Ｌ＋（２５℃−１５℃）×５０Ｌ）となる。貯湯可能熱量から残熱量を減算して回収可能熱用を算出する場合には、回収可能熱量は、４０５０ｋｃａｌとなる。
一方、上限温度が４０℃とした場合、回収可能熱量は、２８５０ｋｃａｌ（＝（７０℃−４０℃）×２０Ｌ＋（７０℃−２５℃）×５０Ｌ）となる。
よって、残熱量を用いて回収可能熱量を算出する場合と、上限温度を考慮して回収可能熱量を算出する場合とでは、１２００ｋｃａｌの差があり、前者では、運転パターンを計画する際に停止時刻を見誤るおそれがある。
【００９１】
そのため、本実施の形態では、残熱量と回収熱量とをＳ４４，Ｓ４５において別々に算出し、別々のデータとして保管する。Ｓ４４では、まず、仮起動時刻からＳ４２で決定した仮停止時刻まで家庭用コジェネシステム１をＳ３１で算出した予測電力負荷に追従して運転させた場合の回収熱量を０〜４７時の各時間毎に算出する。また、Ｓ３８で計算した仮起動時刻の残熱量をデータベース３４から読み出す。さらに、Ｓ３１で設定した予測熱負荷を０〜４７時の各時間毎にデータベース３４から読み出す。このように算出した熱回収量に仮起動時刻の残熱量を加算し、加算した熱量から残熱量を０〜４７時の各時間毎に減算することにより、０〜４７時の各時間の残熱量を算出する。算出した残熱量は、データベース３４に格納する。
【００９２】
また、Ｓ４５では、例えば、温度センサ１２により貯湯タンク２内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク２内温度分布を計算することで、貯湯タンク２内における効率的な運転を可能とする上限温度と同等温度の位置を決定し、当該温度以下の領域の水量を算出する。たとえば、上限温度が４０℃の場合、上限温度を検出した温度センサ１２の位置から、貯湯タンク２内に４０℃の領域が２０Ｌ、２５℃の領域が５０Ｌあることを算出する。そして、発電機８の冷却水として使用される場合の回収可能熱量を算定する。すなわち、貯湯タンク２の最高温度から貯湯タンク内温度を減算し、その減算結果に貯湯タンク内温度を有する領域の水量をかけ合わせることにより、当該貯湯タンク内温度を有する領域の回収可能熱量を算出する。たとえば、前記事例で貯湯タンク２の最高温度が７０℃である場合には、４０℃の領域における回収可能熱量は、６００ｋｃａｌ（＝（７０℃−４０℃）×２０Ｌ）であり、２５℃の領域における回収可能熱量は、２２５０ｋｃａｌ（＝（７０℃−２５℃）×５０Ｌ）である。そして、各温度領域の回収可能熱量を加算して貯湯タンク２全体の回収可能熱量（上記例示では、２８５０ｋｃａｌ）を算出する。
【００９３】
もっとも、予測対象日の運転パターンは、予測対象日前日に計画され、計画段階で貯湯タンク内温度分布や水量を温度センサ１２で計測することができない。そのため、運転パターンの計画段階では、仮起動時刻（例えば、０時）以降の熱の出入り（例えば、発電機８からの回収熱量、家庭の使用熱負荷、放熱ロス）を考慮して各時間の回収可能熱量を推測することになる。かかる推測は、実質的に困難である。よって、上記方策は、予測対象日当日のフィードバック制御には非常に有益であるが、予測対象日の運転パターンを計画する段階では適用困難な場合がある。
【００９４】
そこで、運転パターン計画段階で把握しうるデータを用いて回収可能熱量を算出できれば、便利である。計画段階では、計画段階（０時）における上限温度（例えば、４０℃）以下の水量、計画段階（０時）における貯湯タンク２全体の残熱量とその残熱、予測対象日各時間の回収熱量とその温度、予測対象日の各時間毎の予測熱負荷を把握することができる。これらのデータを用いて回収可能熱量を算出する仕方について説明する。回収可能熱量は、下記の処理を予測対象日の各時刻（予測対象時刻）毎に実行して、算出される。
【００９５】
予測対象日の運転パターンを計画する段階において、温度センサ１２により貯湯タンク２内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク２内温度分布を計算することで、貯湯タンク２内における効率的な運転を可能とする上限温度と同等温度の位置を決定し、当該温度以下の領域の水量を算出する。そして、貯湯タンク２全体の回収可能熱量を算出する。
【００９６】
続いて、図６のＳ２１で算出した回収熱量をデータベース３４から読み出す。そして、予測対象時刻に家庭用コジェネシステム１が運転されて貯湯タンク２に熱が入ってくる場合には、当該予測対象時刻に設定された回収熱量の項目に当該回収熱量を加算する。
そして、Ｓ３１で算出した各時刻の予測電力負荷をデータベース３４から読み出し、予測対象時刻に貯湯タンク２から熱が使われて出ていく場合には、予測対象時刻に設定された回収熱量の項目から当該予測対象時刻の予測熱負荷を減算する。
さらに、予測対象時刻が回収熱量だけでは使用熱負荷を賄うことができない不足時刻である場合には、Ｓ３２で算出した予測対象日前日の残熱量から不足分を減算する。かかる処理により、当該予測対象時刻の次の時刻に回収可能熱量を算出するときに、次の時刻における回収可能熱量を増加させて算出することが可能である。
【００９７】
上記処理により予測対象時刻における回収熱量の増減を把握したら、予測対象時刻における回収可能熱量の領域（水量）増減量を算出する。
すなわち、回収熱量がΔＨｒ増える場合とは、図１７（ａ）に示すように、貯湯タンク２の下部から回収水が循環配管４を循環して貯湯タンク２の上部に戻り、貯湯タンク２に熱回収することを意味する。この場合、回収可能熱量の領域と熱回収不可能な領域（上限温度（例えば、４０℃）を超える領域）との界層面位置が低温側に移動し、回収可能熱量の領域（水量）が減少する。そこで、回収可能熱量の領域（水量）減少分を算出する。例えば、回収熱量の温度が７０℃、市水温度が１５℃である場合には、回収熱量増加分ΔＨｒを、回収熱量の温度（７０℃）から市水温度（１５℃）を減算した温度で割ることにより、回収可能熱量の領域（水量）減少分を算出する。
【００９８】
一方、回収熱量がΔＨｒ減った場合とは、図１７（ｂ）に示すように、水道水３から貯湯タンク２下部に市水が給水されることを意味する。この場合、回収可能熱量の領域と熱回収不可能領域との界層面位置が高温側に移動し、回収可能熱量の領域が増加する。そこで、回収可能熱量の領域（水量）増加分を算出する。例えば、回収熱量の温度が７０℃、市水温度が１５℃である場合には、回収熱量減少分ΔＨｒを、回収熱量の温度（７０℃）から市水温度（１５℃）を減算した温度で割ることにより、回収可能熱量の領域（水量）増加分を算出する。
【００９９】
さらに、運転パターンの計画段階で残熱量がΔＨ減った場合とは、図１７（ｂ）に示すように、水道水３から貯湯タンク２下部に市水が給水されることを意味する。この場合、回収可能熱量の領域と熱回収不可能な領域との界層面位置が高温側に移動し、回収可能熱量の領域が増加する。そこで、回収可能領域の領域（水量）増加分を算出する。例えば、運転パターン計画段階に温度センサ１２で計測した貯湯タンク内温度分布（Ｓ３２参照）をもとに貯湯タンク２全体の残熱平均温度を求め、市水温度が１５℃である場合には、残熱量減少分ΔＨを、計画段階の貯湯タンク残熱平均温度から市水温度（１５℃）を減算した温度で割ることにより、回収可能熱量の領域（水量）増加分を算出する。
【０１００】
加えて、貯湯タンク２からの放熱損による損失熱量から、新たに貯湯タンク２に回収可能となる熱量を算出する。
【０１０１】
このように算出した回収可能熱量領域の増減をもとに回収可能熱量を算出する。
すなわち、回収可能熱量の領域が増加した場合（回収熱量減、残熱量減の場合）には、新たに発電機８から熱回収できる回収可能熱量が増加する。そこで、例えば、市水温度が１５℃、貯湯タンク２の最下部温度が２５℃である場合には、回収可能熱量の領域（水量）増加分を、貯湯タンク２の最下部温度（２５℃）から市水温度（１５℃）を減算した温度で割ることにより、新たに増加した回収可能熱量を算出する。算出した回収可能熱量は、当該予測対象時刻の前に算出された回収可能熱量に加算され、その加算結果が当該予測対象時刻の回収可能熱量としてデータベース３４に格納される。
【０１０２】
一方、回収可能熱量の領域が減少した場合（回収熱量増の場合）には、発電機８から熱回収できる回収可能熱量が減少する。そこで、例えば、市水温度が１５℃、貯湯タンク２の最上部温度が７０℃である場合には、回収可能熱量の領域（水量）増加分を、貯湯タンク２の最上部温度（７０℃）から市水温度（１５℃）を減算した温度で割ることにより、熱回収不能となって減少した回収可能熱量を算出する。そして、算出した回収可能熱量は、当該予測対象時刻の前に算出された回収可能熱量から減算され、その減算結果が当該予測対象時刻の回収可能熱量としてデータベース３４に格納される。
【０１０３】
上記処理を０〜４７時まで繰り返すと、０〜４７時の各時刻毎に回収可能熱量が設定される。上記一連の処理は、計測段階で把握可能なデータをもとに実行されるため、各予測対象時刻の回収可能熱量が精度良く算出される。また、貯湯タンク２の残熱量を使用する場合、予測対象時刻の次の時刻に回収可能熱量を設定する際に残熱量の減少が反映されるため、実態に即した回収可能熱量が精度良く算出される。
【０１０４】
上記のように回収可能熱量を設定したら、図１６のＳ４６以降の処理で、仮起動時刻から順に一次エネルギー量を算出していく。Ｓ４６では、Ｓ４４で算出した残熱量０を読み出し、当該予測対象時刻の残熱量が０より小さいか否かを判断する。つまり、予測対象時刻が熱不足か否かを判断する。予測対象時刻の残熱量が０より小さい場合には（Ｓ４６：ＹＥＳ）、Ｓ４７において、不足時刻にガスボイラ（追い焚きバーナ）１４を起動し、不足分熱量を補う。
そして、Ｓ４８において、Ｓ４４で算出した予測対象時刻の残熱量に、予測対象日前日に家庭用コジェネシステム１を停止した後から予測対象時刻までの各時刻で発生する放熱分をＳ３２で求めた放熱率をもとに算出し、算出した放熱分をＳ４４で算出した予測対象時刻の残熱量に反映させる。その後、Ｓ４９において、予測対象時刻の一次エネルギー量を算出し、予測対象時刻と関連付けてデータベース３４に格納する。そして、Ｓ５０において、予測対象時刻（計算時刻）が４７時であるか否かを判断する。Ｓ５０において、予測対象時刻（計算時刻）が４７時でない場合には（図１６のＳ５０：ＮＯ）、Ｓ５１において、予測対象時刻（計算時刻）を１時間遅らせて、図１５のＳ３５以降の処理を実行する。以後、Ｓ３５以降の処理を繰り返す。
【０１０５】
これに対し、予測対象時刻の残熱量が０以上である場合には（Ｓ４６：ＮＯ）、Ｓ５２において、仮運転パターンを実行したときに予測対象時刻に発電機８から回収される回収熱量を算出する。そして、予測対象時刻の回収熱量とＳ４５において設定した予測対象時刻の回収可能熱量とを比較する。予測対象時刻の回収熱量が予測対象時刻の回収可能熱量より小さい場合には（Ｓ５２：ＹＥＳ）、貯湯タンク２に熱回収可能なので、Ｓ４８に進む。Ｓ４８以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０６】
予測対象時刻が４７時になるまで上記処理を繰り返すことにより、当該仮運転パターンの０〜４７時までに消費する一次エネルギー量を算出したら（Ｓ５０：ＹＥＳ）、Ｓ５５に進み、予測対象日と予測対象日翌日の２日分の一次エネルギー量を算出して、当該仮運転パターンに関連付けてデータベース３４に格納する。
【０１０７】
一方、予測対象時刻の回収熱量がＳ４５で算出した予測対象時刻の回収可能熱量以上である場合には（Ｓ５２：ＮＯ）、貯湯タンク２に熱回収できないので、非効率な運転となる。この場合は、Ｓ５３において、予測対象時刻（計算時刻）を停止時刻に決定する。また、システムによっては、放熱ラジエータやアイドリング手段を有するものがあり、それらの場合には、それらの短時間の使用によって頻繁な起動・停止を避けることによる省エネ運転を実現できたり、起動・停止に伴うシステムの劣化などを考慮して運転を継続することができる。そして、Ｓ５４において、仮起動時刻から予測対象時刻までの一次エネルギー量は、Ｓ３５以降の処理を実行して既に算出されているので、当該予測対象時刻以後の位置エネルギー量を各時間毎に算出した後、Ｓ５５に進む。そして、Ｓ５５において、予測対象日と予測対象日翌日の２日分の一次エネルギー量を算出して、当該仮運転パターンに関連付けてデータベース３４に格納する。
【０１０８】
そして、Ｓ５６において、仮起動時間が１日目の最終時間である２３時であるか否かを判断する。仮起動時刻が２３時でない場合には、仮起動時刻を１時間遅らせるとともに、仮停止時刻を仮起動時刻より１時間遅らせる時間に設定する。そして、図１５のＳ４４以降の処理を再実行し、仮起動時刻と仮停止時刻をずらした後に仮運転パターンの一次エネルギー量を算出する。なお、Ｓ４４以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０９】
以上の処理を繰り返すことにより、仮起動時刻２３時を１時間ずつずらし、その後、その仮起動時刻を固定して、貯湯タンク２の残熱量と熱回収量とで予測熱負荷を賄うように仮停止時刻を仮決めして、４７種類の仮運転パターンを作成する。そして、各運転パターン毎に一次エネルギー量を算出してデータベース３４に格納していく。
【０１１０】
仮起動時刻が２３時になった場合には（Ｓ５５：ＹＥＳ）、Ｓ５８において、データベース３４に格納された４７種類の仮運転パターンについて、Ｓ５５で算出した一次エネルギー量を比較し、一次エネルギー量が最小となる仮運転パターンの仮起動時刻と仮停止時刻を１日目（予測対象日）の起動時刻と停止時刻に決定する。
【０１１１】
その後、Ｓ５９において、上記した図１５及び図１６の処理を実行し、予測対象日前日から２日目の４７時（２日目終了）までの一次エネルギー量が最小となる起動、停止時刻を決定する。このとき、家庭用コジェネシステム１が予測対象日前日から予測対象日にかけて連続運転するときの一次エネルギー量が最小の場合には、予測対象日の運転を２日目の連続運転とみなし、１日目の仮停止時刻を２３時に変更する（Ｓ３９、Ｓ５０、Ｓ５４等）。これは、仮停止時刻が２３時を超えていない場合（例えば、仮停止時刻が２１の場合）である。一方、仮停止時刻が２３時を超えている場合には、運転計画段階（例えば、０時）で家庭用コジェネシステム１を運転しているので、連続運転か否かの検討が可能であるため、必要ない。つまり、連続運転時には、図１５のＳ３４で運転中と判断される（Ｓ３４：ＮＯ）。その後、Ｓ３５において、前日の予定停止時刻までの計画を反映するために、予測対象日前日の１時間後を予測対象日の仮起動時刻とする。これにより、予測対象日２が二日目として取り扱われる。そして、Ｓ３５及びＳ３８以降の処理を実行して、連続運転にかかる仮運転パターン毎に一次エネルギー量を算出し、一次エネルギー量が最小となる仮運転パターンの仮起動時刻と仮停止時刻を予測対象日の起動時刻と停止時刻に決定する。これにより、連続運転する場合でも、省エネ性の高い運転パターンの起動時刻と停止時刻を決定することが可能である。
【０１１２】
予測対象日当日には、家庭用コジェネシステム１は運転パターンに従って運転され、貯湯タンク２に貯湯された給湯水を熱機器１１に供給するとともに、発電電力を電力機器１９に供給する。このとき、発電電力で賄えない電力負荷は商用電力で賄い、給湯水が不足する場合には、ガスボイラ１４で加熱して賄う。なお、予測対象日当日には、家庭用コジェネシステム１はフィードバック制御され、省エネ性を確保するように運転パターンが適宜修正される。具体的には、たとえば、温度センサ１２の計測結果から、貯湯タンク２内の温度分布および各温度の水量を算出し、それらから回収可能熱量を算出する。そして、その回収可能熱量を計画段階の予測値と比較し、ずれがある場合には修正して運転パターンを見直す。
【０１１３】
従って、本実施の形態の家庭用コジェネシステム１の運転制御システムによれば、電力機器１９に発電機８の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機８から発生する排熱を回収して熱機器１１に供給する家庭用コジェネシステム１であって、電力機器１９が消費する電力負荷及び熱機器１１が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて家庭用コジェネシステムの運転パターンを決定するものであって、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の電力負荷偏差を演算する電力負荷処理手段２４と、電力負荷と電力負荷偏差を、回帰式ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１に当てはめることにより、発電出力ｙ１を演算する発電出力演算手段４１と、を有しているので、発電出力を精度良く予測することができ、省エネ性の高い発電機８の運転を実現することができる。つまり、精度の良い発電出力を用いて発電効率、熱回収率、熱回収量、カバー率などを求めることにより、家庭用コジェネシステム１が設置される家庭の特性に応じた適切な運転パターンが作成され、家庭用コジェネシステム１の省エネ性をより一層向上させることが可能である。
【０１１４】
また、本実施の形態の家庭用コジェネシステム１の運転制御システムによれば、所定時間間隔でサンプリングしたサンプリング値の偏差を演算する電力負荷処理手段２４と、電力負荷が発電機８の発電出力以下であるときに、電力負荷と電力負荷偏差とを、回帰式ｙ２＝ａ２×電力負荷＋ｂ２×電力負荷偏差＋ｃ２に当てはめることにより、逆潮電力ｙ２を算出する逆潮電力演算手段４２と、を有するので、逆潮電力を精度良く予測することができ、省エネ性の高い発電機８の運転を実現することができる。つまり、精度の良い逆潮電力を用いて買電量などを求めることにより、家庭用コジェネシステム１が設置される家庭の特性に応じた適切な運転パターンが作成され、家庭用コジェネシステム１の省エネ性をより一層向上させることが可能である。
【０１１５】
また、本実施の形態の家庭用コジェネシステム１の運転制御システムによれば、電力負荷から発電出力を演算する発電出力演算手段４１と、コージェネレーションシステムの劣化を反映した発電出力と発電効率又は熱回収効率との関係を発電効率曲線又は熱回収効率として記憶するデータベース３４（図３、図４参照）と、発電出力演算手段４１が演算した発電出力をデータベース３４が記憶する発電効率曲線又は熱回収効率曲線に当てはめることにより発電効率又は熱回収効率を算出する効率算出手段４３と、を有するので、家庭用コジェネシステム１の劣化に応じた発電効率又は熱回収効率を精度良く算出し、省エネ性の高い発電機８の運転を実現することができる。つまり、例えば、家庭用コジェネシステム１の発電効率が運転時間の経過に応じて納入時よりも発電効率が１〜２ポイント低下した場合にも、ポイント低下後の発電効率から運転パターンが決定されるので、家庭用コジェネシステム１の省エネ性をより一層向上させることができる。
【０１１６】
特に、家庭用コジェネシステム１の運転時間を累積的に計測して記憶する累積運転時間計測手段３５と、家庭用コジェネシステム１の起動・停止回数を累積的に計測して記憶する起動・停止回数計測手段３６と、を有し、発電効率曲線又は熱回収効率曲線は、回帰式ｙ３＝ａ３×累積運転時間ｄ＋ｂ３×起動・停止回数ｅ＋ｃ３又はｙ４＝ａ４×累積運転時間ｆ＋ｂ４×起動・停止回数ｇ＋ｃ４により発電効率劣化係数ｙ３又は熱回収効率劣化係数ｙ４が設定されているので、システムの劣化を考慮して発電効率曲線や熱回収率曲線を簡易に変更することができる。
そして、発電効率曲線や熱回収率曲線に回帰式（ｙ１＝ａ１×電力負荷＋ｂ１×電力負荷偏差＋ｃ１（又はｙ５＝ａ１×電力負荷＋ｂ５×電力負荷偏差＋ｃ５））より算出した発電出力ｙ１（又はｙ５）を当てはめて、発電効率や熱回収率を算出するので、発電効率や熱回収率を精度良く算出することができる。
【０１１７】
また、本実施の形態の家庭用コジェネシステム１の運転制御システムによれば、電力機器１９に発電機８の発電電力を供給するとともに、発電時に発電機８から発生する排熱を回収して熱機器１１に供給する家庭用コジェネシステム１であって、電力機器１９が消費する電力負荷及び熱機器１１が消費する熱負荷を所定時間間隔でサンプリングして積算し、サンプリング値に基づいて家庭用コジェネシステム１の運転パターンを決定するものであって、家庭用コジェネシステムが停止した後、次に起動するまでの停止経過時間を予測する停止後経過時間予測手段３８と、外気温を測定する外気温測定手段３７と、家庭用コジェネシステム１の停止経過時間を予め複数に区分し、各区分毎に外気温と家庭用コジェネシステム１の起動・停止エネルギーとの関係を関数マップとして記憶するデータベース３４と、停止後経過時間予測手段３８が予測した停止経過時間から関数マップの区分を選択し、外気温測定手段３７が測定した外気温を選択した区分に当てはめて起動・停止エネルギーを算出する起動・停止エネルギー算出手段４４と、を有するので、使用状況や環境などの実態に即した起動・停止エネルギーを精度良く算出することができ、省エネ性の高い家庭用コジェネシステム１の運転を実現することができる。つまり、家庭用コジェネシステム１がいわゆるコールドスタートする場合と、いわゆるホットスタートする場合とに分けて起動・停止エネルギーを算出することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態の家庭用コジェネシステムの運転制御システムによれば、発電機８の排熱を回収する貯湯タンク２に設けられた温度センサ１２により、貯湯タンク２内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク２内温度分布を計算する温度分布計算手段と、発電機８の冷却水として使用される貯湯タンク２内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク２内位置を決定する上限温度位置決定手段と、貯湯タンク２内の上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、を有するので（図２の貯湯タンク回収可能熱量算出手段、図１５のＳ４５参照）、貯湯可能な熱量をもとに回収可能熱量を算出するのではなく、効率的な運転を可能とする上限温度をもとに実態に即した回収可能熱量を精度良く算出することができ、省エネ性の高い家庭用コジェネシステム１の運転を実現することができる。
【０１１９】
さらに、本実施の形態の家庭用コジェネシステム１の運転制御システムによれば、運転パターン計画段階に、発電機８の排熱を回収する貯湯タンク２に設けられた温度センサ１２により、貯湯タンク２内各部の温度を計測し、この計測結果をもとに貯湯タンク２内温度分布を計算する温度分布計算手段と、発電機８の冷却水として使用される貯湯タンク２内の水が、効率的な運転を可能とする上限温度である貯湯タンク２内位置を決定する上限温度位置決定手段と、貯湯タンク２内の上限温度以下となる領域の水量を算出し、その水量の回収可能熱量を算出する回収可能熱量算出手段と、運転パターン計画段階に温度センサの計測結果をもとに貯湯タンク２の残熱量を算出する残熱量算出手段と、運転パターン計画段階での貯湯タンク残熱量と、発電機からの回収熱量とを別々にデータを保管し、所定時間帯に発電機からの回収熱量があった場合には、その回収熱量を発電機からの回収熱量に加算し、使用熱量があった場合は、その使用熱量を発電機８の回収熱量から減算し、不足する場合に、運転パターン計画段階で貯湯タンク残熱量から減算する回収熱量増減手段と、所定時間帯において発電機からの回収熱量が増加した場合に、回収熱量増加分から貯湯タンク２の下部から回収水が循環して戻った水量を算出する回収熱量算出手段と、所定時間帯において発電機からの回収熱量が減少した場合に、回収熱量減少分から貯湯タンク２へ給水した水量を算出する第１給水量算出手段と、所定時間帯において運転パターン計画段階の貯湯タンク残熱量が減少した場合に、運転パターン計画段階の貯湯タンク残熱量減少分から貯湯タンク２へ給水した水量を算出する第２給水量算出手段と、貯湯タンク２からの放熱損による損失熱量から、新たに貯湯タンクに回収可能となる熱量を算出する放熱損算出手段と、を有し、所定時間帯における回収可能熱量の増減を算出し、所定時間帯前の時間帯における回収可能熱量に回収可能熱量変化分を加減することによって、所定時間帯の回収可能熱量を算出するので（図２の貯湯タンク回収可能熱量算出手段、図１５のＳ４５参照）、運転パターン計画段階において、効率的な運転を可能とする上限温度を考慮した回収可能熱量を精度良く算出することができ、省エネ性の高い家庭用コジェネシステム１の運転を実現することができる。つまり、計画段階で回収可能熱量を実態に即して予測するので、停止時刻を見誤りにくく、予測対象日当日に運転パターンに従って家庭用コジェネシステム１を運転したときに、家庭用コジェネシステム１が予定停止時刻前に停止して、熱不足を発生するおそれが少ない。
【０１２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施の形態に係り、家庭用コジェネシステムの概略構成図である。
【図２】同じく、マイクロコンピュータのブロック図である。
【図３】同じく、発電効率曲線を示す図であって、縦軸に発電効率を示し、横軸に発電出力を示している。
【図４】同じく、熱回収率曲線を示す図であって、縦軸に熱回収率を示し、横軸に発電出力を示している。
【図５】同じく、関数マップを示す図であって、縦軸に起動・停止エネルギーを示し、横軸に外気温を示している。さらに、実線Ｌ１は、停止時間が０〜Ｘ時間を示し、実線Ｌ２は、停止時間がＸ〜Ｙ時間を示し、実線Ｌ３は、停止時間がＹ時間以上を示している。
【図６】同じく、負荷データの蓄積処理を示す図である。
【図７】同じく、電力負荷データの一例を示し、縦軸に電力負荷（ｋＷ）を示し、横軸に時間を示している。
【図８】同じく、熱負荷データの一例を示し、縦軸に熱負荷（ｋＪ）を示し、横軸に時間を示している。
【図９】同じく、電力積算負荷と電力負荷の関係を経時的に示す図であって、縦軸に電力量（ｋＷ）を示し、横軸に時間を示している。
【図１０】同じく、熱積算負荷と熱負荷との関係を経時的に示す図であって、縦軸に熱量（ｋＪ）を示し。横軸に時間を示している。
【図１１】同じく、発電出力の算出を三次元的に表現した図である。
【図１２】同じく、電力積算負荷と発電出力を経時的に示す図であって、縦軸に電力量（ｋＷ）を示し、横軸に時間を示している。
【図１３】同じく、逆潮電力の算出を三次元的に表現した図である。
【図１４】同じく、劣化係数の変化を三次元的に表現した図である。
【図１５】同じく、電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理のフローチャートである。
【図１６】同じく、電力負荷・熱負荷予測と起動・停止時刻決定処理のフローチャートである。
【図１７】同じく、回収熱量の増減を概念的に示した図である。
【図１８】逆潮電力の発生の一例を示す図である。
【図１９】逆潮電力と電力負荷の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  家庭用コジェネシステム
８  発電機
１１  熱機器
１９  電力機器
２０  電力計
２２  マイクロコンピュータ
２３  電力負荷積算手段
２７  運転パターン仮決め手段
２８  消費エネルギー量演算手段
２９  運転パターン選定手段
３５  累積運転時間計測手段
３６  起動・停止回数計測手段
３７  外気温センサ
３８  停止後経過時間予測手段
３９  運転時間計測手段
２４  電力負荷処理手段
４１  発電出力演算手段
４２  逆潮電力演算手段
４３  効率算出手段
４４  起動・停止エネルギー算出手段
４５  貯湯タンク回収可能熱量算出手段 
【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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【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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