(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、燃焼式で潜熱回収型の補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、周期的な運転形態選定タイミングにおいて、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量並びに前記補助加熱手段の発熱効率に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転時の予測エネルギ消費量、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量並びに運転形態選定条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態、断続運転形態及び前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させる待機形態のいずれかに定める運転形態選定処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において、前記補助加熱手段の発熱効率として、前記潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率を用いて、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めるように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記運転形態選定用の発熱効率を非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率に定める請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において前記熱電併給装置の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、運転時間帯を異ならせて前記熱電併給装置を前記断続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記運転形態選定用の発熱効率を用いて前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない運転時間帯を前記熱電併給装置の運転時間帯に定めるように構成されている請求項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】
前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において前記熱電併給装置の運転形態を前記連続運転形態に定めたときは、発電出力を異ならせて前記熱電併給装置を前記連続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて前記連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない発電出力を前記熱電併給装置の発電出力に定めるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転形態選定条件が、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての、予測二酸化炭素排出量、予測光熱費及び予測運転メリットのうちのいずれか１つを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて前記熱電併給装置の運転形態を定める条件に設定されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、燃焼式で潜熱回収型の補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、周期的な運転形態選定タイミングにおいて、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量並びに前記補助加熱手段の発熱効率に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転時の予測エネルギ消費量、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量並びに運転形態選定条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態、断続運転形態及び前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させる待機形態のいずれかに定める運転形態選定処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置して、熱電併給装置の発電電力を電気機器等にて消費し、熱電併給装置から発生する熱を貯湯槽に貯湯するために消費したり、暖房端末にて暖房対象空間を暖房するために消費するものであり、貯湯槽に貯湯される湯水は台所や風呂等の給湯先に給湯されることになる。
又、給湯先の給湯負荷熱量を貯湯槽の湯水では賄えない分や、暖房対象空間の暖房負荷熱量を暖房端末に供給される熱電併給装置の発生熱では賄えない分が燃焼式の補助加熱手段にて補われることになる。
【０００３】
そして、周期的な運転形態選定タイミングにおいて運転形態選定処理が実行され、その運転形態選定処理では、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量並びに補助加熱手段の発熱効率に基づいて、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量が求められ、その求められた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量並びに運転形態選定条件に基づいて、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態、断続運転形態及び待熱形態のいずれかに定められるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、前記特許文献１には明確に記載されていないが、前記特許文献１においては、補助加熱手段として非潜熱回収型のものが設けられていると考えられるが、近年では、省エネルギ化を図るために、補助加熱手段として、非潜熱回収型のものに比べて発熱効率が高い潜熱回収型のものが設けられる場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２５７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来では、潜熱回収型の補助加熱手段が設けられた場合、運転形態選定処理において、補助加熱手段の発熱効率として潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量を求めることになるが、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率が非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率に比べて高い分、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて求める方が非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて求めるのに比べて、時系列的な予測負荷熱量に対して熱電併給装置の発生熱量では賄えない分を賄うための補助加熱手段の予測エネルギ消費量が少なく見込まれることになる。
そして、断続運転形態の方が連続運転形態よりも熱電併給装置の発生熱量が少ないため、断続運転形態の方が補助加熱手段の予測エネルギ消費量が多くなるものの、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いることにより、補助加熱手段の予測エネルギ消費量が少なく見込まれることになるため、断続運転時の方が連続運転形態に比べて予測エネルギ消費量が少なく求められ易い傾向となり、運転形態選定条件が、例えば、連続運転形態及び断続運転形態のうちで熱電併給装置を運転することにより削減されると予測される予測エネルギ削減量が多い方の運転形態に熱電併給装置の運転形態を定める等の条件に設定されるような場合、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められる可能性が高くなる。
又、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて求められた連続運転時及び断続運転時夫々の予測エネルギ消費量に基づいて、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められると、熱電併給装置の運転時間が短く設定される可能性が高くなる。
【０００７】
ところで、熱電併給装置や補機の起動及び停止回数を少なくしてコージェネレーションシステムの耐久性の向上を図るには、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性を高くするのが好ましく、又、二酸化炭素発生量の低減を図るには、負荷電力を熱電併給装置にて賄う時間を長くすべく、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性を高くするのが好ましいが、従来では、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められる可能性が高いという問題があった。
又、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められた場合は、二酸化炭素発生量の低減を図るには、熱電併給装置の運転時間を長くするのが好ましいが、従来では、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められると、熱電併給装置の運転時間が短く設定される可能性が高いという問題があった。
【０００８】
以下、熱電併給装置の運転時間を長くするほど、二酸化炭素発生量を低減することができる点について、説明を加える。
即ち、火力発電所の二酸化炭素発生における原単位は、例えば０．６９ｋｇ／ｋＷｈであり、都市ガス（例えば、天然ガスを主成分とする１３Ａ）の二酸化炭素発生における原単位は、例えば、０．０５０９ｋｇ／ＭＪである。
そして、負荷電力を商用電力で賄う場合の二酸化炭素発生量Ｑ１、負荷電力を熱電併給装置としての燃料電池で賄う場合の二酸化炭素発生量は、夫々、下記の式１、式２にて求められる。
Ｑ１＝負荷電力×火力発電所の二酸化炭素発生原単位……………(式１)
Ｑ２＝（負荷電力÷発電効率）×３．６×都市ガスの二酸化炭素発生原単位……………(式２)
但し、上記式２における「３．６」は、ｋＷｈからＭＪへの換算係数である。
【０００９】
負荷電力が０．７５ｋＷｈである場合、負荷電力を商用電力で賄う場合の二酸化炭素発生量Ｑ１は０．５１８ｋｇであり、負荷電力を熱電併給装置で発電するときの二酸化炭素発生量は、発電効率を０．３２とすると０．４２９ｋｇとなり、熱電併給装置で負荷電力のみを賄うとしても、負荷電力を熱電併給装置にて賄う方が負荷電力を商用電力で賄うのに比べて、二酸化炭素発生量が少なくなり、熱電併給装置の運転時間を長くするほど二酸化炭素発生量を低減することができる。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を向上し且つ二酸化炭素発生量を低減し得るコージェネレーションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、燃焼式で潜熱回収型の補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、周期的な運転形態選定タイミングにおいて、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量並びに前記補助加熱手段の発熱効率に基づいて、前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転時の予測エネルギ消費量、及び、前記熱電併給装置を断続運転すると仮定したときの断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量並びに運転形態選定条件に基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態、断続運転形態及び前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させる待機形態のいずれかに定める運転形態選定処理を実行するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において、前記補助加熱手段の発熱効率として、前記潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率を用いて、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めるように構成されている点にある。
【００１２】
即ち、運転制御手段は、運転形態選定処理において、補助加熱手段の発熱効率として、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率を用いて、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量を求めることになる。
【００１３】
つまり、運転形態選定用の発熱効率が潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率よりも低いので、運転形態選定用の発熱効率を用いて求める方が潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて求めるのに比べて、時系列的な予測負荷熱量に対して熱電併給装置の発生熱量では賄えない分を賄うための補助加熱手段のエネルギ消費量が多く見込まれることなって、断続運転時の予測エネルギ消費量が多く求められることになり、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性を高くすることが可能となる。
熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性が高くなると、熱電併給装置や補機の起動及び停止回数を少なくすることができるので、耐久性の向上を図ることができる。
又、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性が高くなると、熱電併給装置の運転時間が長くすることができるので、二酸化炭素発生量を低減することができるようになる。
従って、耐久性を向上し且つ二酸化炭素発生量を低減し得るコージェネレーションシステムを提供するができるようになった。
【００１４】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記運転形態選定用の発熱効率を非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率に定める点にある。
【００１５】
即ち、運転形態選定用の発熱効率を用いて連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めるので、本来の潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量を求める場合に比べて、予測エネルギ消費量が多少多くなっても熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる傾向となるが、運転形態選定用の発熱効率を非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率に定めるので、補助加熱手段として非潜熱回収型のものを用いる場合と同等の予測エネルギ消費量の連続運転形態を熱電併給装置の運転形態として定めることが可能となり、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めるにしてもエネルギ消費量が多くなるのを抑制することができる。
従って、エネルギ消費量が増加するのを抑制しながら、耐久性を向上し且つ二酸化炭素発生量を低減することができるようになった。
【００１６】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において前記熱電併給装置の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、運転時間帯を異ならせて前記熱電併給装置を前記断続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記運転形態選定用の発熱効率を用いて前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量の少ない運転時間帯を前記熱電併給装置の運転時間帯に定めるように構成されている点にある。
【００１７】
即ち、運転制御手段は、運転形態選定処理において熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めたときは、運転時間帯を異ならせて熱電併給装置を断続運転形態にて運転する場合の夫々について、運転形態選定用の発熱効率を用いて断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量の少ない運転時間帯を前記熱電併給装置の運転時間帯に定める。
つまり、運転時間帯を異ならせて熱電併給装置を断続運転形態にて運転する場合の夫々について断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない運転時間帯を熱電併給装置の運転時間帯に定めるに当たって、運転形態選定用の発熱効率を用いて断続運転時の予測エネルギ消費量を求めると、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて断続運転時の予測エネルギ消費量を求める場合に比べて、補助加熱手段の発熱効率が低い分、予測不足熱量が多くなるほど、補助加熱手段の予測エネルギ消費量が多くなって断続運転時の予測エネルギ消費量が多く求められることとなるので、予測不足熱量を少なくして断続運転時の予測エネルギ消費量を少なくするように、熱電併給装置の運転時間帯が長くなるように定められることになる。尚、前記予測不足熱量とは、予測負荷熱量のうち熱電併給装置の発生熱量で賄えない熱量のことである。
そして、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められても、熱電併給装置の運転時間帯を長くすることができるので、二酸化炭素発生量を低減することができる。
従って、熱電併給装置の運転形態が断続運転形態に定められても二酸化炭素発生量を低減することができるので、二酸化炭素発生量をより一層低減することができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記運転制御手段が、前記運転形態選定処理において前記熱電併給装置の運転形態を前記連続運転形態に定めたときは、発電出力を異ならせて前記熱電併給装置を前記連続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて前記連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない発電出力を前記熱電併給装置の発電出力に定めるように構成されている点にある。
【００１９】
即ち、運転制御手段は、運転形態選定処理において熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めたときは、発電出力を異ならせて熱電併給装置を連続運転形態にて運転する場合の夫々について、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない発電出力を熱電併給装置の発電出力に定める。
つまり、発電出力を異ならせて熱電併給装置を連続運転形態にて運転する場合の夫々について連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない発電出力を熱電併給装置の発電出力に定めるに当たって、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて連続運転時の予測エネルギ消費量を求めると、運転形態選定用の発熱効率を用いて連続運転時の予測エネルギ消費量を求める場合に比べて、補助加熱手段の発熱効率が高くなる分、予測不足熱量が生じても、補助加熱手段の予測エネルギ消費量が少なくなって連続運転時の予測エネルギ消費量が少なく求められることとなるので、熱電併給装置からの発生熱量を抑制すべく、熱電併給装置の発電出力が低くなるように設定されることになる。
そして、熱電併給装置が連続運転形態にて運転されると、断続運転形態にて運転される場合に比べて、熱電併給装置の運転時間が長くなって、熱電併給装置の発生熱量を積算した積算発生熱量が多くなる傾向となるので、熱余りが生じ易くなるが、潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率を用いて発電出力を定めて熱電併給装置を運転した方が運転形態選定用の発熱効率を用いて発電出力を定めて熱電併給装置を運転した場合よりも、熱電併給装置の発電出力が低く設定されて熱電併給装置の発生熱量が抑制される傾向となるので、その発生熱量を積算した積算発生熱量が抑制される傾向となり、熱余りを抑制することができる。
従って、熱余りを抑制しながら、耐久性を向上し且つ二酸化炭素発生量を低減することができるようになった。
【００２０】
第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記運転形態選定条件が、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての、予測二酸化炭素排出量、予測光熱費及び予測運転メリットのうちのいずれか１つを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて前記熱電併給装置の運転形態を定める条件に設定されている点にある。
【００２１】
即ち、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測二酸化炭素排出量を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて熱電併給装置の運転形態が定められると、二酸化炭素排出量を低減するように熱電併給装置の運転形態を定めることができるので、環境性を向上することができる。
又、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測光熱費を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて熱電併給装置の運転形態が定められると、光熱費を低減するように熱電併給装置の運転形態を定めることができるので、経済性を向上することができる。
【００２２】
運転形態選定用指標としての予測運転メリットには、例えば、予測エネルギ削減量、予測光熱費削減量、又は、予測二酸化炭素削減量がある。
連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測エネルギ削減量や予測光熱費削減量を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて熱電併給装置の運転形態が定められると、予測エネルギ削減量や予測光熱費削減量を大きくするように熱電併給装置の運転形態を定めることができるので、経済性を向上することができる。
又、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測二酸化炭素削減量を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて熱電併給装置の運転形態が定められると、予測二酸化炭素削減量を大きくするように熱電併給装置の運転形態を定めることができるので、環境性を向上することができる。
そして、運転形態選定条件を上述のように環境性を向上することができる条件に定めると、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められる可能性が高くなることにより二酸化炭素発生量を低減できることと相俟って、環境性を効果的に向上することができる。
従って、耐久性を向上し且つ環境性を効果的に向上することができる、又は、耐久性を向上し且つ環境性を向上し、しかも経済性を向上することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
コージェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。
【００２４】
前記燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池１は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
【００２５】
そして、前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池１の発電出力を調節するように構成されている。
前記燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用電源７は受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１の発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷９に供給するように構成されている。
【００２６】
前記受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力を計測する負荷電力計測手段１１が設けられ、この負荷電力計測手段１１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電出力の余剰電力は、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。
【００２７】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成されて、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池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により各別にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
又、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００２８】
前記貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯槽２、湯水循環路１６を通して貯湯槽２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を前記熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、前記湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、前記熱源用循環路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、前記熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、前記貯湯槽２から取り出されて給湯路２７を通流する湯水及び前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる燃焼式で潜熱回収型の補助加熱手段としての補助加熱器２８などを備えて構成されている。
【００２９】
前記湯水循環路１６は、前記貯湯槽２の底部と頂部とに接続されて、前記湯水循環ポンプ１７により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の頂部に戻す形態で貯湯槽２の湯水を湯水循環路１６を通して循環させ、そのように湯水循環路１６を通して循環される湯水を前記貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されるように構成されている。
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、ラジエータ１９が設けられている。そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ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。
【００３０】
前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、その給湯路２７を通して前記貯湯槽２内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのように給湯されるのに伴って貯湯槽２に給水すべく、給水路２９が貯湯槽２の底部に接続されている。
【００３１】
前記熱源用循環路２０は、前記給湯路２７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路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】
前記潜熱回収型の補助加熱器２８は、前記給湯路２７における前記熱源用循環路２０との共用部分に設けられた潜熱回収用熱交換器２８ａ、顕熱回収用熱交換器２８ｂ、それら潜熱回収用熱交換器２８ａ及び顕熱回収用熱交換器２８ｂを加熱するバーナ２８ｃ、そのバーナ２８ｃに燃焼用空気を供給するファン２８ｄ、前記潜熱回収用熱交換器２８ａに流入する湯水の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、前記顕熱回収用熱交換器２８ｂから流出する湯水の流出温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、前記潜熱回収用熱交換器２８ａに流入する湯水又は熱媒の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、この補助加熱器２８の運転は前記運転制御部５により制御される。
【００３３】
前記潜熱回収用熱交換器２８ａ及び前記顕熱回収用熱交換器２８ｂは、前記給湯路２７において潜熱回収用熱交換器２８ａが上流側に位置する状態で、バーナ２８ｃの燃焼排ガスの燃焼排ガス流動方向において潜熱回収用熱交換器２８ａが下流側に位置する形態で、その燃焼排ガス流動方向に沿って並べて設けられている。
そして、潜熱回収用熱交換器２８ａにて、主としてバーナ２８ｃの燃焼排ガスの潜熱により湯水を加熱し、顕熱回収用熱交換器２８ｂにて、主としてバーナ２８ｃの燃焼排ガスの顕熱により、前記潜熱回収用熱交換器２８ａにて加熱された湯水を加熱するように構成されている
【００３４】
前記運転制御部５による補助加熱器２８の運転制御について簡単に説明すると、前記流量センサが設定流量以上の流量を検出している状態で、前記流入温度センサにて検出される流入温度が目標加熱温度未満になると前記バーナ２８ｃを燃焼させ、且つ、前記流出温度センサにて検出される流出温度が前記目標加熱温度になるように前記バーナ２８ｃの燃焼量を調節し、前記バーナ２８ｃの燃焼中に前記流量センサの検出流量が前記設定流量未満になると、前記バーナ２８ｃを消火させる。ちなみに、前記目標加熱温度は、前記熱消費端末３の運転が停止中のときは、このコージェネレーションシステムのリモコン操作部（図示省略）の温度設定部（図示省略）にて設定される目標給湯温度に基づいて設定され、前記熱消費端末３の運転中のときは、予め設定された所定の温度に設定される。
【００３５】
前記冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられている。
そして、分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。
【００３６】
前記貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１の発生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の発生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。
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や補助加熱器２８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。ちなみに、前記熱消費端末３として、床暖房装置、浴室暖房乾燥機又はファンコンベクタ等の暖房端末が設けられる。
【００３７】
前記給湯路２７には、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量を計測する給湯負荷熱量計測手段３１が設けられ、又、前記熱消費端末３での端末負荷熱量を計測する端末負荷熱量計測手段３２も設けられている。尚、図示は省略するが、これら給湯負荷熱量計測手段３１及び端末負荷熱量計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて負荷熱量を検出するように構成されている。
【００３８】
前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽２に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
又、前記貯湯槽２には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽２の上端の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽２を上下方向に概ね三等分した等分部分の中層部における上端部分の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽２の中層部における下端部分の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽２の下端の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられ、更に、前記給水路２９には、貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。
【００３９】
前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量の演算方法について、説明する。
前記上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、前記上層部における重み係数をＡ１とし、前記中層部における重み係数をＡ２とし、前記下層部における重み係数をＡ３とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式３）にて演算することができる。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌの単位にて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。
【００４０】
貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ……………（式３）
【００４１】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
【００４２】
前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中には前記冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転を制御し、並びに、前記湯水循環ポンプ１７、前記熱源用循環ポンプ２１、前記熱媒循環ポンプ２３、前記分流弁３０及び前記熱源用断続弁４０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
【００４３】
前記運転制御部５は、熱消費端末３用の端末用リモコン（図示省略）から運転の指令がされない状態では、前記貯湯運転を行い、その貯湯運転では、前記分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁４０を閉弁した状態で、前記貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、前記貯湯槽２に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、前記湯水循環ポンプ１７の作動を制御するように構成されている。そして、この貯湯運転により、目標貯湯温度の湯が貯湯槽２に貯湯されることになる。
【００４４】
又、前記運転制御部５は、前記端末用リモコンから運転が指令されると、前記熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、前記熱消費端末３での端末負荷熱量に応じた量の冷却水を前記熱源用熱交換器２５に通流させるように前記分流弁３０を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁３０が貯湯用熱交換器２４側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ１７の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。
前記運転制御部５は、前記熱媒供給運転の実行中に前記端末用リモコンから運転の停止が指令されると、前記分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、前記熱源用断続弁４０を閉弁し、前記熱源用循環ポンプ２１を停止させて、前記湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、前記熱媒供給運転から前記貯湯運転に切り換えるように構成されている。
【００４５】
そして、前記給湯路２７を通して前記貯湯槽２の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、前記熱媒供給運転の実行中は、前記運転制御部５は、補助加熱器２８に供給される湯水の温度が前記目標加熱温度よりも低いときは、補助加熱器２８に供給される湯水を前記目標加熱温度に加熱して出湯すべく、前記バーナ２８ｃへのガス燃料の供給量を調節することになる。
【００４６】
更に、前記運転制御部５は、前記貯湯運転の実行中に、前記下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽２の底部にまで貯湯されて、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換えると共に、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽２の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽２に供給するように構成されている。
【００４７】
次に、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する。
この運転制御部５は、運転周期の開始時点（周期的な運転形態選定タイミングに相当する）において、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量並びに前記補助加熱器２８の発熱効率に基づいて、前記燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転時の予測エネルギ消費量、及び、前記燃料電池１を断続運転すると仮定したときの断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量並びに運転形態選定条件に基づいて、前記燃料電池１の運転形態を連続運転形態、断続運転形態及び前記燃料電池１を停止させて運転を待機させる待機形態のいずれかに定める運転形態選定処理を実行するように構成されている。
【００４８】
そして、この実施形態では、前記運転形態選定条件が、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測運転メリットを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて前記燃料電池１の運転形態を定める条件に設定されている。
【００４９】
例えば、前記運転周期は１日に設定され、その運転周期を構成する複数の単位時間が１時間に設定されている。又、前記予測運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
【００５０】
前記運転制御部５により時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を求める処理について、説明を加える。ちなみに、負荷熱量は、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量と、前記熱消費端末３での端末負荷熱量とからなる。
前記運転制御部５は、実負荷電力データ、実給湯負荷熱量データ及び実端末負荷熱量データを運転周期及び単位時間に対応付けてメモリに記憶することにより、過去の時系列的な負荷電力データ及び過去の時系列的な負荷熱量データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、運転周期毎に単位時間毎に対応付けて管理するように構成されている。
ちなみに、実負荷電力は、前記負荷電力計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測され、実給湯負荷熱量は前記給湯負荷熱量計測手段３１にて計測され、実端末負荷熱量は前記端末負荷熱量計測手段３２にて計測される。
【００５１】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前３時）において、時系列的な過去負荷電力データ及び時系列的な過去負荷熱量データの管理データに基づいて、連続する予測用設定回数（例えば３回）の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測負荷熱量データ及び時系列的な予測負荷電力データ、並びに、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の時系列的な予測負荷熱量データを単位時間毎に区分けして求めるように構成されている。ちなみに、時系列的な予測負荷熱量データは、時系列的な予測給湯負荷熱量データと時系列的な予測端末負荷熱量データとを加えたデータであるが、この実施形態においては、熱の負荷状態としては、前記熱消費端末３での端末負荷熱量が発生しておらず、給湯負荷熱量のみが発生するとして説明する。
【００５２】
例えば、運転周期の開始時点において、図３に示すように、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測負荷電力データ及び時系列的な予測給湯負荷熱量データを単位時間毎に求め、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期（図３では、２回目の運転周期の一部についてのみ図示）の予測給湯負荷熱量データに求める。
ちなみに、予測負荷電力データの単位はｋＷｈであり、予測給湯負荷熱量データの単位はｋｃａｌ／ｈである。
【００５３】
前記燃料電池１の運転形態について説明を加える。
前記連続運転形態は、運転周期中、燃料電池１を連続して運転する形態であり、前記断続運転形態は、運転周期中、燃料電池１を断続して運転する形態であり、更に、連続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれている。
【００５４】
前記複数種の連続運転形態には、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１の発電出力を予測負荷電力に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる強制連続運転形態が含まれる。
【００５５】
更に、抑制連続運転形態が、前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が貯湯槽２における予め設定された上限貯湯熱量以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態が解消し且つ予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めるものであり、前記強制連続運転形態が、前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測負荷熱量に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態が解消し且つ予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めるものである。
【００５６】
前記貯湯槽２の予測貯湯熱量は、貯湯槽２に湯水にて貯えられると予測される熱量であり、各単位時間の予測貯湯熱量（ｋｃａｌ／ｈ）は、下記の式４、式５にて求められる。尚、各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における単位時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の単位時間を示す。
但し、ｎ＝１のときの式２における予測貯湯熱量n-1としての予測貯湯熱量0は、運転周期の開始時点の予測貯湯熱量であり、上記の式３に基づいて求められた値とされる。
【００５７】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測負荷熱量n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）……………（式４）
予測熱出力n＝α×｛（予測発電出力n÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×α×β−ベース放熱量……………（式５）
【００５８】
但し、
槽放熱率は、貯湯槽２からの放熱率であり、例えば、０．０１２に予め設定されて、メモリ３４に記憶されている。
電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は、図４に示すように発電出力に応じて設定されてメモリ３４に記憶されている。
ベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池１の発生熱量のうち、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、予め設定されている。
余剰電力は、予測発電出力が予測負荷電力よりも大きい場合に、予測発電出力から予測負荷電力を減じることにより求められる。
例えば、予測負荷電力が燃料電池１の最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池１の最小出力から予測負荷電力を減じることにより求められる。又、後述するが、燃料電池１の発電出力を予測負荷電力に追従する電主出力よりも大きい設定増大出力に設定するときは、余剰電力は、その設定増大出力から予測負荷電力を減じることにより求められる。尚、予測負荷電力が発電出力調節範囲の最小出力よりも小さいときは、その最小出力が電主出力となり、予測負荷電力が発電出力調節範囲の最大出力よりも大きいときは、その最大出力が電主出力となる。
αは、上述したように８６０に設定される係数である。
βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、予め設定されている。
【００５９】
前記複数種の断続運転形態に、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定める強制断続運転形態が含まれる。
【００６０】
更に、前記負荷追従断続運転形態に、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める単周期対応型の負荷追従断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量並びに後続する運転周期における予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める複数周期対応型の負荷追従断続運転形態とが含まれる。
前記抑制断続運転形態に、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量並びに後続する運転周期における予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれる。
前記強制断続運転形態に、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測負荷電力及び予測負荷熱量並びに後続する運転周期における予測負荷熱量に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる。
【００６１】
この実施形態では、運転周期が１日に設定されるので、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の単周期対応型を１日対応型と記載する。又、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の複数周期対応型としては、後続する運転周期が１回の２日対応型のものと、後続する運転周期が２回の３日対応型のものとが含まれる。
【００６２】
以下、強制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各強制断続運転形態夫々における設定増大出力、並びに、抑制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各抑制断続運転形態夫々における設定抑制出力の設定方法について、説明する。
図５に示すように、増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を前記燃料電池１の発電出力調節範囲（この実施形態では、０．２５〜０．７５ｋＷ）内で段階的（例えば、０．０５ｋＷ間隔）に設定し、各仮設定出力について、前記燃料電池１の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池１から発生する出力増大時発生熱量（ｋＷ）を下記の式６にて求め、仮設定出力を燃料電池１にて得る場合と商用電源７にて得る場合とのエネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差（ｋＷ）を下記の式７にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、メモリ３４に記憶させてある。
【００６３】
出力増大時発生熱量＝（仮設定出力÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式６）
出力抑制時発電用エネルギ量差＝仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………（式７）
但し、商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率である。
【００６４】
ちなみに、電池発電効率よりも商用電源発電効率の方が大きいため、出力抑制時発電用エネルギ量差は負の値として求められるので、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が小さいほど、エネルギ消費の面で有利となる。
【００６５】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の各単位時間について、電主出力よりも大きい仮設定出力のうち、出力増大時発生熱量が最大のものを設定増大出力として設定し、電主出力よりも小さい仮設定出力のうち、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が最小のものを設定抑制出力として設定するように構成されている。
【００６６】
次に、前記運転制御手段５により前記複数種の運転形態夫々についての予測エネルギ削減量を求める処理について、説明を加える。
各運転形態の予測エネルギ削減量は、下記の式８に示すように、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合の予測エネルギ消費量を減じることにより演算する。
【００６７】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２……………（式８）
【００６８】
前記燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１（ｋＷｈ）は、下記の式９に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、最初の運転周期の予測負荷熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和として求められる。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１は、同様に求められる。
【００６９】
Ｅ１＝予測負荷電力／商用電源発電効率＋予測負荷熱量／Ｒ……………（式９）
【００７０】
但し、
予測負荷熱量はｋＷｈに変換した値である。
Ｒは、補助加熱器の発熱効率であり、補助加熱器における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率である。
そして、補助加熱器の発熱効率として、このコージェネレーションシステムに設けられている潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率Ｒ２（以下、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２と記載する場合がある）と、その潜熱回収型の発熱効率Ｒ２よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率Ｒ１がメモリ３４に記憶されている。
ちなみに、この実施形態では、潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率Ｒ２として、例えば０．８５に設定され、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１が、非潜熱回収型の補助加熱器の発熱効率、例えば０．７０に設定されている。
【００７１】
一方、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２（ｋＷｈ）は、下記の式１０に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力及び予測負荷熱量を燃料電池１の予測発電出力及び予測熱出力で補う場合の燃料電池１の消費エネルギである運転周期予測エネルギ消費量と、予測負荷電力から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和にて求められる。
【００７２】
Ｅ２＝運転周期予測エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／Ｒ……………（式１０）
【００７３】
但し、予測不足熱量は、予測不足熱量を求める対象の単位時間の予測負荷熱量からその単位時間の直前の単位時間の予測貯湯熱量を減じることにより求められ、ｋＷｈの単位に変換される。
Ｒは、上記式９と同様の補助加熱器の発熱効率である。
【００７４】
運転周期予測エネルギ消費量は、下記の式１１にて、各運転形態において燃料電池１を運転する単位時間当たりの予測エネルギ消費量を求めて、その求めた単位時間当たりの予測エネルギ消費量を積算することにより求める。
【００７５】
予測エネルギ消費量＝（発電出力÷電池発電効率）……………（式１１）
【００７６】
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求め、又、補助加熱器の発熱効率として潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１を求める。
つまり、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求める。
又、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１を求める。
尚、各単位時間の予測エネルギ消費量を前記式１１により発電出力を電主出力として求め、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求め、その運転周期予測エネルギ消費量に基づいて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求める。
【００７７】
強制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱不足状態となる熱不足単位時間が存在する場合に求められるものであり、その強制連続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３を求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱不足単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定増大出力に調節する強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
そして、全ての仮運転パターンについて、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により、予測エネルギ削減量を求める。
尚、強制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式１１により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式１１により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【００７８】
そして、全ての強制運転用の仮運転パターンのうちで熱余り状態となる熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱不足単位時間が生じない場合は、その強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定め、その強制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３として求める。
尚、熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱不足単位時間が生じるときは、熱不足単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【００７９】
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱余り単位時間が存在する場合に求められるものであり、その抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量としては、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２を求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱余り単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定抑制出力に調節する抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
そして、全ての仮運転パターンについて、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により、予測エネルギ削減量を求める。
尚、抑制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式１１により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式１１により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【００８０】
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターンのうちで熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱余り単位時間が生じない場合は、その抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定め、その抑制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２として求める。
尚、熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱余り単位時間が生じるときは、熱余り単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【００８１】
１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１を求める。
即ち、運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を前記運転時間帯を構成する単位時間とし且つ運転周期の残りの単位時間を燃料電池１を停止する停止時間帯を構成する単位時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、全ての仮運転パターンが形成され、その全ての仮運転パターンのうち、運転周期の全単位時間を運転時間帯とするパターンを除いた全ての仮運転パターンが、１日対応型断続運転用の仮運転パターンとしてメモリ３４に記憶されている。
【００８２】
即ち、第１番目の単位時間から運転を開始させるパターンとして、第１番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１、第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１〜第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第１〜第２３番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。また、第２番目の単位時間から運転開始させるパターンとして、この第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第２、第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第２〜第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。このように、運転周期の最後の第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンまで、１日対応型断続運転用の仮運転パターンは、２９９種類のものがある。
【００８３】
全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、式１０により、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により、予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式１１により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
又、運転時間帯に含まれない単位時間の予測熱出力は０になり、運転時間帯に含まれない単位時間の予測貯湯熱量は、前記式４により予測熱出力nを０として求める。
【００８４】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１として求める。
【００８５】
２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ４を求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンに運転周期の全ての単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンを加えた全ての仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を電主出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測負荷熱量として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測負荷熱量として利用された予測利用熱量を求める。
各単位時間の予測貯湯熱量は、前記式４により、予測熱出力nを０として求める。
又、各単位時間の予測利用熱量は、下記の式１２〜式１４により求める。
【００８６】
予測貯湯熱量n-1≧予測負荷熱量nのときは、
予測利用熱量n＝予測負荷熱量n……………（式１２）
予測貯湯熱量n-1＜予測負荷熱量nのときは、
予測利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式１３）
予測貯湯熱量n-1＝０のときは、
予測利用熱量n＝０……………（式１４）
【００８７】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量（予測利用熱量の合計／Ｒ１）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の２日対応型の仮運転パターンを、２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ４として求める。
【００８８】
図３に、５番目から２３番目までの単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンを例にして、１日対応型断続運転用の仮運転パターンを用いて１日対応型の負荷追従断続運転の予測エネルギ削減量を求めるときに、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力及び予測貯湯熱量を求めた結果、並びに、２日対応型の負荷追従断続運転の予測エネルギ削減量を求めるときに、２回目の運転周期の各単位時間について、予測貯湯熱量及び予測利用熱量を求めた結果を示す。
但し、図３における運転周期が「最初」の欄の部分（即ち、図３における上側の表の部分）が、１日対応型の負荷追従断続運転の予測エネルギ削減量を求めるときの予測熱出力及び予測貯湯熱量の演算結果を示す。又、図３における運転周期が「２回目」の欄の部分（即ち、図３における下側の表の部分）が、２日対応型の負荷追従断続運転の予測エネルギ削減量を求めるときの予測貯湯熱量及び予測利用熱量の演算結果を示す。
【００８９】
３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ７を求める。
即ち、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択し、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測負荷熱量として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測利用熱量を求める。
【００９０】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量（予測利用熱量の合計／Ｒ１）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の３日対応型の仮運転パターンを、３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ７として求める。
【００９１】
１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ３を求める。
即ち、全ての１日対応型の続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定増大出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式１１により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【００９２】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の強制断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ３として求める。
【００９３】
２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
即ち、２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ６を求め、３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ９を求める。
【００９４】
１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ２を求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定抑制出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式９により、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、式１０により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求めて、それらＥ１、Ｅ２により、式８により予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式１１により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【００９５】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の抑制断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ２として求める。
【００９６】
２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
即ち、２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ５を求め、３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量としては、補助加熱器の発熱効率として運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ８を求める。
【００９７】
ところで、燃料電池１を停止させていても、例えば発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ（電力）が消費されるものであり、運転周期内の全時間帯において燃料電池１を停止させているときにコージェネレーションシステムにて消費されるエネルギを待機時消費エネルギＺとして、予め実験等により求めてある。
上記の各運転形態にて燃料電池１を運転すると仮定したときの予測エネルギ消費量が燃料電池１を運転しないときの予測エネルギ消費量よりも多くなって、各運転形態の予測エネルギ削減量が負の値として求められる場合がある。
そして、各運転形態の予測エネルギ削減量が負の値として求められたときに、その負の値として求められた予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギＺの負の値よりも小さい場合は、燃料電池１を上記のどの運転形態で運転するよりも運転を待機させる方が省エネルギとなるので、待機時消費エネルギＺを待機運転のメリットとして用いることが可能である。
そこで、運転制御部５のメモリ３４に、待機形態のメリットとして待機時消費エネルギＺを記憶させてある。
【００９８】
次に、燃料電池１の運転形態を定める運転形態選定処理について、説明を加える。
この第１実施形態では、前記運転形態選定条件が、連続運転形態の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇ（例えば５８０Ｗｈ）以上のときは、燃料電池１の運転形態を断続運転形態よりも優先して連続運転形態に定め、連続運転形態の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇよりも小さいときは、連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちの少なくとも一方が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上であれば、連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が大きい方に燃料電池１の運転形態を定め、連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のいずれも待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さければ、燃料電池１の運転形態を待機形態に定める条件に設定されている。
【００９９】
以下、図６に示すフローチャートに基づいて、運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作を説明する。
運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば、午前３時）になる毎に、予測負荷データ演算処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、及び、時系列的な予測負荷熱量データを求め、続いて、予測エネルギ削減量演算処理を実行して、複数種の運転形態夫々の予測エネルギ削減量を求める（ステップ＃１〜３）。
【０１００】
予測エネルギ削減量演算処理では、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態について、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１及び通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１を求め、抑制連続運転形態について、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２を求め、更に、強制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３を牽制用の設定値Ｆに定める。
負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態について、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１及び通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１を求め、強制連続運転形態について、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３を求め、更に、抑制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２を前記設定値Ｆに定める。
負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間及び熱不足単位時間いずれも存在しない場合は、負荷追従連続運転形態について、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１及び通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１を求め、更に、抑制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２及び強制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３夫々を前記設定値Ｆに定める。
【０１０１】
ちなみに、前記設定値Ｆは、種々の予測負荷電力及び予測熱負荷に対応して負荷追従連続、抑制及び断続の各連続運転形態について求められると予測される値のうちの最小値よりも小さく設定してある。尚、その最小値が負の値として求められると予測される場合は、前記設定値Ｆを前記最小値よりも絶対値が大きい負の値に設定することになる。
【０１０２】
更に、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態について、それぞれ、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１、Ｐｉ２、Ｐｉ３を求め、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態について、それぞれ、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ４、Ｐｉ５、Ｐｉ６を求め、並びに、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態、３日対応型の強制断続運転形態について、それぞれ、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ７、Ｐｉ８、Ｐｉ９を求める。
【０１０３】
続いて、ステップ＃４にて、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇ以上であるか否かを判断して、以上であると判断したときは、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうち、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１，Ｐ'ｃ２，Ｐ'ｃ３が最大の運転形態を燃料電池１の運転形態に定める（ステップ＃５）。
【０１０４】
ステップ＃４にて、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇよりも小さいと判断したときは、ステップ＃６において、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測給湯負荷熱量を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃７では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
【０１０５】
ちなみに、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＬは、最初の運転周期の各単位時間の予測給湯負荷熱量を合計することにより求めた運転周期の予測給湯負荷熱量である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の予測出力熱量を０として、最初の運転周期の予測給湯負荷熱量のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される運転周期の予測利用熱量である。
即ち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量がその運転周期の予測負荷熱量として利用されるとして、その運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測利用熱量を求め、各単位時間の予測利用熱量を合計することにより、運転周期の予測利用熱量Ｕを求めることになる。
尚、前記下位設定値Ｋは、例えば、０．４に設定する。
【０１０６】
そして、ステップ＃７で待機条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃８において、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１と１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１とを比較して、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が負荷追従断続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１以上のときは、ステップ＃９にて、負荷追従連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１、抑制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２及び強制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３のうち最大の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上か否かを判断して、以上の場合は、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態を燃料電池１の運転形態に定め（ステップ＃５）、最大の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さい場合は、待機形態を燃料電池１の運転形態に定める（ステップ＃１２）。
【０１０７】
ステップ＃８において、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１よりも小さいと判断したときは、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうち最大の低発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上の場合は、低発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態を燃料電池１の運転形態に定め（ステップ＃１０，１１）、最大の低発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さい場合は、待機形態を燃料電池１の運転形態に定める（ステップ＃１２）。
【０１０８】
ステップ＃７で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１３で、燃料電池１が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃１４にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが前記下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍ（例えば０．９）よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃１５において、燃料電池１の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。
【０１０９】
つまり、メモリ３４に記憶されている仮運転パターンのうち、開始時点に引き続き且つ個数が１〜設定数Ｎ２（例えば１０個）の単位時間からなる時間帯を運転時間帯として仮定する全ての仮運転パターンの夫々について、運転時間帯に発電出力を電主出力に調節するとして、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になるか否かを判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在するときは、貯湯槽２の湯を使い切る状態で燃料電池１の運転を継続することが可能であり、運転継続条件を満たすと判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在しないときは、運転継続条件を満たさないと判断する。
【０１１０】
そして、ステップ＃１５において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１６において、燃料電池１の運転を負荷追従運転にて継続する負荷追従運転継続モードに定め、ステップ＃１７において、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
【０１１１】
前記運転継続時間設定処理では、ステップ＃１５にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量Ｐが最大となる仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
つまり、ステップ＃１４にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンの夫々について、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を前記式１０により求めて、その求めた予測エネルギ消費量Ｅ２及び前記式９により求めた燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を前記式８に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
【０１１２】
ステップ＃１３にて、燃料電池１が停止中であると判断したとき、ステップ＃１４にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃１５にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃１２にて待機形態に設定する。
【０１１３】
運転制御手段５は、前記運転形態選定処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
つまり、燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を現在要求されている現負荷電力に追従させる現負荷電力追従運転を実行する。
その現負荷電力追従運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現負荷電力を求め、最小出力から最大出力の範囲内で、連続的に現負荷電力に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現負荷電力は、前記負荷電力計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測し、更に、その現負荷電力は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間（例えば５秒）でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
【０１１４】
燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定抑制出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定増大出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
【０１１５】
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの負荷追従断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間においては現負荷電力追従運転を実行し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定抑制出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定増大出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
【０１１６】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転形態選定処理を実行し、その運転形態選定処理では、上述のように、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池１が停止中であると判断した場合、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断した場合、及び、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たさないと判断した場合のいずれかの場合では、待機形態に設定するように構成されているので、先の運転形態選定処理にて２日対応型又は３日対応型の負荷追従、抑制又は強制のいずれかの断続運転形態に設定されて、今回の運転形態選定処理を行う時点が２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転形態選定処理にて前述のように待機形態に設定されると、その２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１が停止されることになり、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態が継続される。
【０１１７】
又、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態においてその１回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、又は、３日対応型の断続運転形態においてその２回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下で待機条件を満たさないと判断されると、新たに、いずれかの断続運転形態に定められることになる。
【０１１８】
上述したように、前記運転形態選定処理においては、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて求めた負荷追従連続運転形態の予測エネルギ消費量についての予測エネルギ削減量Ｐｃ１と、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて求めた負荷追従断続運転形態の予測エネルギ消費量についての予測エネルギ削減量Ｐｉ１とに基づいて、前記燃料電池１の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されていることから、運転制御部５が、前記運転形態選定処理において、前記補助加熱器２８の発熱効率として、前記潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率を用いて、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めるように構成されていることになる。
【０１１９】
又、燃料電池１の運転形態を前記連続運転形態に定めたときは、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうち、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１，Ｐ'ｃ２，Ｐ'ｃ３が最大の連続運転形態を燃料電池１の運転形態に定めるように構成されているので、前記運転制御部５が、前記運転形態選定処理において前記燃料電池１の運転形態を前記連続運転形態に定めたときは、発電出力を異ならせて前記燃料電池１を前記連続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率を用いて前記連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない発電出力を前記燃料電池１の発電出力に定めるように構成されていることになる。
【０１２０】
更に、燃料電池１の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態のうち、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９が最大の断続運転形態を燃料電池１の運転形態に定めるように構成されているので、前記運転制御部５が、前記運転形態選定処理において前記燃料電池１の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、運転時間帯を異ならせて前記燃料電池１を前記断続運転形態にて運転する場合の夫々について、前記運転形態選定用の発熱効率を用いて前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量が少ない運転時間帯を前記燃料電池１の運転時間帯に定めるように構成されていることになる。
【０１２１】
以下、本発明の第２及び第３の各実施形態を説明するが、第２及び第３の各実施形態は、運転形態選定処理の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第１実施形態と同様であるので、コージェネレーションシステムの全体構成については説明を省略して、主として、運転制御部５の運転形態選定処理における制御動作について説明する。
【０１２２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態は、前記運転形態選定条件についての別の実施形態を説明するものであり、予測負荷データ演算処理及び予測エネルギ削減量演算処理は、上記の第１実施形態と同様であるので、それら予測負荷データ演算処理及び予測エネルギ削減量演算処理の説明を省略する。
この第２実施形態では、前記運転形態選定条件が、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測運転メリットを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて前記燃料電池１の運転形態を定める条件に設定されている点では、上記の第１実施形態と同様であるが、前記運転形態選定条件が、連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さいときは、燃料電池１の運転形態を待機形態に定め、連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量の少なくとも一方が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上のときは、連続運転形態及び断続運転形態のうち予測エネルギ削減量が大きい方の運転形態を燃料電池１の運転形態を定める条件に設定されている点で、上記の第１実施形態と異なる。
【０１２３】
以下、図７に示すフローチャートに基づいて、運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作を説明する。
運転周期の開始時点になる毎に、第１実施形態と同様に、予測負荷データ演算処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、及び、時系列的な予測負荷熱量データを求め、続いて、予測エネルギ削減量演算処理を実行して、複数種の運転形態夫々の予測エネルギ削減量を求める（ステップ＃２１〜２３）。
【０１２４】
続いて、ステップ＃２４にて、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１以上であると判断したときは、負荷追従連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１、抑制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ２及び強制連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ３のうち最大の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上の場合は、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態を燃料電池１の運転形態に定め（ステップ＃２５，２６）、最大の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さい場合は、待機形態を燃料電池１の運転形態に定める（ステップ＃３１）
【０１２５】
ステップ＃２４にて、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１よりも小さいと判断したときは、ステップ＃２７において、第１実施形態と同様に熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃２８では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
【０１２６】
そして、ステップ＃２８で待機条件を満たさないと判断したときは、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうち最大の低発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」以上の場合は、低発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態を燃料電池１の運転形態に定め（ステップ＃２９，３０）、最大の低発熱効率時の予測エネルギ削減量が待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さい場合は、待機形態を燃料電池１の運転形態に定める（ステップ＃２９，３１）。
【０１２７】
ステップ＃２８で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃３２で、燃料電池１が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃３３にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが前記下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍ（例えば０．９）よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃３４において、第１実施形態と同様に、燃料電池１の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断し、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃３５において、燃料電池１の運転を負荷追従運転にて継続する負荷追従運転継続モードに定め、ステップ＃３６において、第１実施形態と同様に、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
【０１２８】
ステップ＃３２にて、燃料電池１が停止中であると判断したとき、ステップ＃３３にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃３４にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃３１にて待機形態に設定する。
そして、第１実施形態と同様に、運転制御部５は、前記運転形態選定処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
【０１２９】
そして、この第２実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に、運転制御部５が、前記運転形態選定処理において、前記補助加熱器２８の発熱効率として、前記潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率を用いて、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、前記運転形態選定処理において前記燃料電池１の運転形態を前記連続運転形態に定めたときは、前記潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率を用いて前記連続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量に基づいて前記燃料電池１の発電出力を定めるように構成されている。
更に、前記運転制御部５が、前記運転形態選定処理において前記燃料電池１の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、前記運転形態選定用の発熱効率を用いて前記断続運転時の予測エネルギ消費量を求めて、その予測エネルギ消費量に基づいて前記燃料電池１の運転時間帯を定めるように構成されている。
【０１３０】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を説明する。
この第３実施形態は、前記運転形態選定条件についての別の実施形態を説明するものである。
つまり、この第３実施形態においても、上記の第１及び第２の各実施形態と同様に、前記運転形態選定条件が、前記連続運転時の予測エネルギ消費量及び前記断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測運転メリットを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて前記燃料電池１の運転形態を定める条件に設定されているが、この第３実施形態では、予測運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測二酸化炭素削減量を求める点で上記の第１及び第２の各実施形態と異なる。
【０１３１】
そして、各運転形態の予測二酸化炭素削減量は、下記の式１５に示すように、燃料電池１を運転しない場合の予測二酸化炭素排出量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合の予測二酸化炭素排出量を減じることにより演算する。
【０１３２】
予測二酸化炭素削減量＝燃料電池１を運転しない場合の予測二酸化炭素排出量Ｄ１−燃料電池１を運転した場合の予測二酸化炭素排出量Ｄ２……………（式１５）
【０１３３】
前記燃料電池１を運転しない場合の予測二酸化炭素排出量Ｄ１（ｋｇ）は、下記の式１６に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の予測二酸化炭素排出量と、最初の運転周期の予測負荷熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測二酸化炭素排出量との和として求められる。
【０１３４】
Ｄ１＝予測負荷電力×火力発電所の二酸化炭素発生原単位＋（予測負荷熱量÷Ｒ）×３．６×都市ガスの二酸化炭素発生原単位……………（式１６）
【０１３５】
一方、燃料電池１を運転した場合の予測二酸化炭素排出量Ｄ２（ｋｇ）は、下記の式１７に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力及び予測負荷熱量を燃料電池１の予測発電出力及び予測熱出力で補う場合の予測二酸化炭素排出量と、予測負荷電力から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の予測二酸化炭素排出量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測二酸化炭素排出量との和にて求められる。
【０１３６】
Ｅ２＝運転周期予測エネルギ消費量×３．６×都市ガスの二酸化炭素発生原単位＋予測不足電力量×火力発電所の二酸化炭素発生原単位＋（予測不足熱量÷Ｒ）×３．６×都市ガスの二酸化炭素発生原単位……………（式１７）
【０１３７】
そして、運転形態選定処理においては、複数種の連続運転形態の夫々及び複数種の断続運転形態の夫々について予測エネルギ削減量に代えて予測二酸化炭素削減量を求めて、燃料電池１の運転形態を連続運転形態、断続運転形態及び待機形態のいずれかに定めることになり、その際は、上記の第１実施形態又は第２実施形態と同様に、補助加熱器２８の発熱効率Ｒとして、潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率Ｒ２、及び、その潜熱回収型の補助加熱器２８の発熱効率Ｒ２よりも低い値に定めた運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いることになる。
【０１３８】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  上記の第１及び第２の各実施形態では、運転形態選定処理において、予め、複数種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態の全てについて予測エネルギ削減量を求めておいて、連続運転形態の予測エネルギ削減量と断続運転形態の予測エネルギ削減量との比較等の処理を行うときに、予め求めた予測エネルギ削減量から必要なものをピックアップする場合について例示したが、連続運転形態の予測エネルギ削減量と断続運転形態の予測エネルギ削減量との比較等の処理を行う都度、必要な運転形態の予測エネルギ削減量を求めるように構成してもよい。
【０１３９】
例えば、第１実施形態においては、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求めて、その低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１と設定削減量Ｇとを比較して、低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇ以上であれば、負荷追従、抑制および強制の各連続運転形態夫々について通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１，Ｐ'ｃ２，Ｐ'ｃ３を求めて、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態を燃料電池１の運転形態に定める。
負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇよりも小さければ、１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１を求めて、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１と１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１とを比較する。
そして、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１よりも小さいときは、更に、１日対応型の抑制断続運転形態、強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態、強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々について低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９を求めて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態を燃料電池１の運転形態に定めるように構成する。
【０１４０】
又、第２実施形態においては、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１と、１日対応型の負荷追従断続運転形態における発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１とを求めて、それらを比較し、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１以上であれば、負荷追従、抑制および強制の各連続運転形態夫々について通常発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐ'ｃ１，Ｐ'ｃ２，Ｐ'ｃ３を求めて、通常発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態を燃料電池１の運転形態に定め、負荷追従連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が１日対応型の負荷追従断続運転形態における低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ１よりも小さければ、更に、１日対応型の抑制断続運転形態、強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態、強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々について低発熱効率時の予測エネルギ削減量Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９を求めて、低発熱効率時の予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態を燃料電池１の運転形態に定めるように構成する。
【０１４１】
（ロ）  上記の第１及び第２の各実施形態において、連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合、及び、断続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合は、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１を用いて、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求め、連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合は、潜熱回収型の発熱効率Ｒ２を用いて、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求めたが、連続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合、断続運転形態の低発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合、及び、連続運転形態の通常発熱効率時の予測エネルギ削減量を求める場合のいずれにおいても、運転形態選定用の発熱効率Ｒ１又は潜熱回収型の発熱効率Ｒ２のいずれか一方の同じ値の発熱効率を用いて、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を求めても良い。
【０１４２】
（ハ）  運転形態選定条件は、上記の第１〜第３の各実施形態において定めた条件に限定されるものでない。
例えば、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量そのものを運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて第１及び第２の各実施形態と同様の手順で燃料電池１の運転形態を定める条件に設定しても良い。この場合、連続運転時及び断続運転時の各予測エネルギ消費量は、上記式１０にて求める。
又、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測二酸化炭素排出量を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて第１及び第２の各実施形態と同様の手順で燃料電池１の運転形態を定める条件に設定しても良い。この場合、連続運転時及び断続運転時の各予測二酸化炭素排出量は、上記式１７にて求める。
又、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての光熱費を運転形態選定用指標として、その運転形態選定用指標に基づいて第１及び第２の各実施形態と同様の手順で燃料電池１の運転形態を定める条件に設定しても良い。
【０１４３】
又、連続運転時の予測エネルギ消費量及び断続運転時の予測エネルギ消費量夫々についての予測運転メリットを運転形態選定用指標とする場合、予測運転メリットとしては、上記の第１及び第２の各実施形態で例示した予測エネルギ削減量や、上記の第３実施形態で例示した予測二酸化炭素削減量に限定されるものではなく、例えば、予測光熱費削減額でも良い。
予測光熱費削減額は、燃料電池１を運転しない場合の光熱費から、燃料電池１を運転した場合の光熱費を減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転しない場合の光熱費は、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８で賄うときのエネルギコスト（燃料コスト）の和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときの光熱費は、予測負荷電力及び予測負荷熱量を燃料電池１の予測発電出力及び予測熱出力で補う場合の燃料電池１のエネルギコスト（燃料コスト）と、予測負荷電力から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電量を商用電源７から買電するときのコストと、予測不足熱量を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【０１４４】
（ニ）  運転形態選定用の発熱効率の具体的な設定値は、上記の第１〜第３の各実施形態において例示した如き非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率に限定されるものではなく、非潜熱回収型の補助加熱手段の発熱効率よりも高い値や低い値に設定しても良い。
【０１４５】
（ホ）  上記の第１〜第３の各実施形態においては、連続運転形態として、負荷追従、抑制、強制の３種を備える場合について例示したが、これら３種のうちのいずれか１種を備えたり、いずれか２種を備えるように構成しても良い。又、燃料電池１の発電出力を定格出力（例えば発電出力調整範囲の最大出力）に調整する定格連続運転を備えても良い。
断続運転形態としては、負荷追従、抑制、強制の３種を備える場合について例示したが、これら３種のうちのいずれか１種を備えたり、いずれか２種を備えるように構成しても良い。又、負荷追従、抑制、強制の各断続運転形態について、１日対応型、２日対応型及び３日対応型を備える場合について例示したが、１日対応型のみを備えたり、１日対応型と２日対応型とを備えたり、４日対応型を加えても良い。
【０１４６】
（ヘ）  熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】実施形態に係るコージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図
【図３】予測エネルギ削減量を求める処理を説明する図
【図４】燃料電池の電池発電効率及び電池熱効率を示す図
【図５】出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を示す図
【図６】第１実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【図７】第２実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【符号の説明】
【０１４８】
１    熱電併給装置
５    運転制御手段
２８  補助加熱手段
【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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