(57)【要約】【課題】本発明は、熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備えたコージェネレーションシステムに関し、省エネルギ性及び経済性のメリットを十分に発揮するように装置の運転を計画する点にある。【解決手段】複数の熱需要部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の夫々に対応して備えた複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱を、装置に対応する熱需要部に供給し、複数の装置が発生した電力を、電力需要部に供給する。運転計画手段が、複数の装置の夫々について、計画期間から選定した選定時間帯において、熱需要部の熱需要量と装置の運転時の出力とから装置の運用を評価するための評価値Ｐを算出し、その評価値Ｐに基づいて複数の装置の運転出力を決定し、更に、その決定した運転出力で運転した場合の複数の装置の発電量及び発熱量を反映して、総電力需要量と熱需要量とを更新する。【選択図】図３
2007107873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱と電力とを発生する熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備えたコージェネレーションシステムであって、
複数の熱需要部の夫々に対応して前記熱電併給装置を複数備え、
前記複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱を、前記熱電併給装置に対応する前記熱需要部に供給すると共に、前記複数の熱電併給装置が発生した電力を、電力需要部に供給するように構成され、
前記運転計画手段が、
前記計画期間における複数の時間帯から所定の選定時間帯を順次選定する時間帯選定部と、
前記複数の熱電併給装置の夫々について、当該熱電併給装置に対応する前記熱需要部の前記計画期間を含む所定期間における時間帯毎の熱需要量と、当該熱電併給装置の前記選定時間帯における出力とから、前記選定時間帯における当該熱電併給装置の運用を評価するための評価値を算出する評価値算出部と、
前記複数の熱電併給装置の夫々についての前記選定時間帯における前記評価値に基づいて、前記複数の熱電併給装置の前記選定時間帯における運転出力を決定する運転出力決定部と、
前記運転出力決定部で決定した運転出力で運転した場合の前記複数の熱電併給装置の発電量及び発熱量を反映して、前記電力需要部の前記選定時間帯における電力需要量の合計である前記計画期間における時間帯毎の総電力需要量と前記所定期間における時間帯毎の熱需要量とを更新する需要量更新部とからなるコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記評価値が、前記熱電併給装置の運用によるエネルギ負荷削減程度を示すエネルギ負荷削減評価値、及び、前記熱電併給装置の運用による環境負荷削減程度を示す環境負荷削減評価値の少なくとも１つである請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記時間帯選定部が、前記総電力需要量が所定の値以下となる時間帯以外を対象として、前記選定時間帯を選定するように構成されている請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記時間帯選定部が、前記総電力需要量が最大となる時間帯を前記選定時間帯に選定するように構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転出力決定部が、前記選定時間帯において、前記複数の熱電併給装置のうち運転される一の熱電併給装置の運転出力を決定するように構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記複数の熱電併給装置の夫々に、発生した熱により加熱した湯水を貯留する貯湯槽を備え、
前記熱需要部として、前記貯湯槽に貯留した湯水を消費する給湯部を備えた請求項１〜５の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記需要量更新部において、前記総電力需要量と前記熱需要量を更新する際に、前記熱電併給装置に対応する前記貯湯槽の貯湯熱量も更新するように構成されている請求項６に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記複数の熱電併給装置の夫々に、発生した熱により熱媒を加熱する熱交換器を備え、前記熱需要部として、前記熱交換器で加熱された熱媒を放熱させる放熱部を備えた請求項１〜７の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項９】
前記熱需要部及び前記電力需要部の時系列的な過去の実熱需要量及び実電力需要量を記録する需要量記録部を備え、
前記運転計画手段が、前記実熱需要量及び前記実電力需要量に基づいて、前記熱需要量及び前記電力需要量を予測する需要量予測部を有する請求項１〜８の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１０】
前記運転計画手段が、前記実熱需要量と前記熱需要量の違いから、前記熱需要量の予測精度を判定するように構成され、
前記運転出力決定部が、前記予測精度が高いと判定された前記熱需要部に対応する前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯における運転出力を決定するように構成されている請求項１〜９の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１１】
前記運転出力決定部が、前記評価値が所定の評価下限値未満の前記熱電併給装置の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成されている請求項１〜１０の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１２】
前記運転出力決定部が、前記選定時間帯の前後の時間帯において運転出力が前記運転停止も含む最低出力以外に決定されている前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯において運転出力を前記最低出力以外に決定するように構成されている請求項１〜１１の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１３】
前記複数の熱電併給装置が、単相３線式配線の正相に接続された正相接続装置と、同単相３線式配線の逆相に接続された逆相接続装置とを有し、
前記運転出力決定部が、前記正相接続装置の発電量の合計と前記逆相接続装置の発電量の合計との差に応じた不平衡量が許容値以下となるような前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯における運転出力を決定するように構成されている請求項１〜１２の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１４】
前記運転出力決定部が、前記選定時間帯において、前記複数の熱電併給装置のうち運転される一の熱電併給装置の運転出力を仮に決定すると共に、当該一の熱電併給装置を当該仮に決定した運転出力で運転したときの連系点電圧が許容値を越える場合には、当該一の熱電併給装置の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成されている請求項１〜１３の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１５】
前記複数の熱電併給装置の夫々が、前記運転計画手段との通信が不可能な状態であるときに、前記熱電併給装置を逆潮流無しの個別運転させるように構成されている請求項１〜１４の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１６】
前記運転計画手段が、前記複数の熱電併給装置のうち当該運転計画手段との通信が不可能な状態である通信不能装置を計画対象外とし、前記総電力需要量から、前記通信不能装置が賄う電力需要相当量を差し引くように構成されている請求項１〜１５の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１７】
前記電力需要部が、複数の需要家の夫々に設けられた電力需要部であり、
前記熱電併給装置が、前記複数の需要家の少なくとも一部に設けられている請求項１〜１６の何れか一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、熱と電力とを発生する熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備え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では、エンジン駆動発電機や燃料電池等の熱電併給装置を備えて、熱電併給装置が発生した電力を電気機器等の電力需要部に供給すると共に、熱電併給装置が発生した熱を、例えば、その熱により加熱した湯水として一旦貯湯槽に貯えて熱需要部としての給湯部に供給したり、熱交換器においてその熱により加熱された熱媒として、その熱媒を放熱させる熱需要部としての暖房部に供給するように構成される。
そして、このような熱電併給装置を各需要家等に設けることで、少なくともその需要家内で消費される電力の少なくとも一部を熱電併給装置が発生した電力で補うことができるので、商用電力系統からの受電電力を少なくすることができる。更に、その発電時に発生した熱を需要家内において給湯用や暖房用として利用することができるため、省エネルギ性及び経済性の点で有効である。
尚、熱電併給装置を一般家庭に設置する場合においては、熱電併給装置を商用電力系統に系統連系させて、電力の不足分を商用電力系統からの受電電力で賄われる。
【０００３】
例えば、熱電併給装置を、１日中連続して運転するのではなく、１日のうちの熱電併給装置の運転により省エネルギが実現される一部の時間帯で運転するように構成されるコージェネレーションシステムが知られている（特許文献１を参照。）。
このコージェネレーションシステムでは、コンピュータからなる制御装置が所定のソフトウェアを実行することにより機能する運転計画手段により、熱需要部における過去の熱需要量の時系列データ及び電力需要部における過去の電力需要量の時系列データに基づいて、現時点から２４時間後までの所定期間等における１時間毎の各時間帯の電力需要量及び熱需要量を予測し、その電力需要量及び熱需要量に基づいて、その各時間帯における熱電併給装置の運転による省エネルギ性を示す省エネルギ度を算出する。そして、このように算出した翌日における各時間帯の省エネルギ度から、翌日において、熱電併給装置を運転することで省エネルギが実現される時間帯を選定し、その選定した時間帯に熱電併給装置を自動運転するように構成されている。
【０００４】
また、熱電併給装置のようなエネルギ供給装置において、その装置の運用を評価するための評価値としては、上記省エネルギ度のように、その装置の運用によるエネルギ負荷削減程度を示すエネルギ負荷削減評価値や、その装置の運用による環境負荷削減程度を示す環境負荷削減評価値がある。
尚、上記エネルギ負荷削減評価値としては、上記省エネルギ度以外には、熱電併給装置の運転により顧客が支払うエネルギ料金の削減量を示すエネルギ料金削減量等がある。
一方、上記環境負荷削減評価値としては、熱電併給装置の製造、使用（運転）、処分を通して潜在的環境負荷の影響を分析するライフサイクルアセスメント（ＬＣＡ：ＪＩＳ  Ｑ  １４０４０）に利用される各種評価データや、単に熱電併給装置の運転によるＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、炭化水素などの排出物の削減量等がある（例えば、特許文献２及び３を参照。）
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６４０１１号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２００３／０７５４２７
【特許文献３】特開平６−８６４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなコージェネレーションシステムでは、熱電併給装置が設置された需要家内の熱消費量と電力消費量とが、熱電併給装置の発熱量と発電量とに対して適切なものであり、熱電併給装置を運転すると仮定して省エネルギ性等の上記熱電併給装置の運転を評価するための評価値の向上が実現されると判断した時間帯において、その熱電併給装置を運転するのであるが、一般的な需要家内の熱消費量と電力消費量とは、夫々が発生する時間帯がずれていたり、夫々の消費量の比率が熱電併給装置の夫々の発生量の比率に対して乖離している場合が多いため、熱電併給装置の設置による省エネルギ性及び経済性等のメリットを発揮できなくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備えたコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置が発生した熱及び電力を、熱電併給装置の運用を評価するための省エネルギ度等の評価値の向上が実現できるよう有効利用しながら、熱電併給装置の効率を向上して、熱電併給装置の設置による省エネルギ性及び経済性等のメリットを十分に発揮するように、熱電併給装置の運転を計画することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムは、熱と電力とを発生する熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備えたコージェネレーションシステムであって、その第１特徴構成は、複数の熱需要部の夫々に対応して前記熱電併給装置を複数備え、
前記複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱を、前記熱電併給装置に対応する前記熱需要部に供給すると共に、前記複数の熱電併給装置が発生した電力を、電力需要部に供給するように構成され、
前記運転計画手段が、
前記計画期間における複数の時間帯から所定の選定時間帯を順次選定する時間帯選定部と、
前記複数の熱電併給装置の夫々について、当該熱電併給装置に対応する前記熱需要部の前記計画期間を含む所定期間における時間帯毎の熱需要量と、当該熱電併給装置の前記選定時間帯における出力とから、前記選定時間帯における当該熱電併給装置の運用を評価するための評価値を算出する評価値算出部と、
前記複数の熱電併給装置の夫々についての前記選定時間帯における前記評価値に基づいて、前記複数の熱電併給装置の前記選定時間帯における運転出力を決定する運転出力決定部と、
前記運転出力決定部で決定した運転出力で運転した場合の前記複数の熱電併給装置の発電量及び発熱量を反映して、前記電力需要部の前記選定時間帯における電力需要量の合計である前記計画期間における時間帯毎の総電力需要量と前記所定期間における時間帯毎の熱需要量とを更新する需要量更新部とからなる点にある。
【０００９】
上記第１特徴構成によれば、集合住宅内や地域内の複数の需要家等における複数の熱需要に対応して熱電併給装置を複数備えた場合には、複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱については、例えば、その熱を発生した熱電併給装置が設置された需要家の熱需要部に供給するというように、熱電併給装置に対応する熱需要部に供給することができる。一方、複数の熱電併給装置が発生した電力については、例えば、その電力を発生した熱電併給装置が設置された需要家の電力需要部に供給したり、更には集合住宅や地域内の需要家間配線を利用して供給する形態で他の需要家の電力需要部に供給するというように、少なくとも１つの電力需要部に供給することができる。
【００１０】
更に、上記のような形態で複数の熱電併給装置を複数の熱需要部の夫々に対応して設置する場合において、上記運転計画手段は、将来の計画期間における複数の時間帯から上述した選定時間帯を順次設定しながら、上記評価値算出部と上記運転出力決定部を働かせて、その選定時間帯における複数の熱電併給装置の運転出力を決定することで、翌日等の将来の計画期間における１時間毎等の複数の時間帯の夫々について、複数の熱電併給装置の夫々についての運転出力を決定することができる。
【００１１】
更に、上記評価値算出部により、各選定時間帯における複数の熱電併給装置の夫々について、予め予測したその計画期間を含む所定期間における時間帯毎の熱需要量と、当該熱電併給装置の選定時間帯における発熱量や発電量から、熱電併給装置の運用を評価するための評価値を算出する。よって、その評価値を、選定時間帯における熱電併給装置の運用を評価するための値として求めることができる。
そして、上記運転計画手段は、選定時間帯において複数の熱電併給装置の運転出力を決定するにあたり、上記運転出力決定部により、その選定時間帯において、上記複数の熱電併給装置の夫々についての上記評価値に基づいて、複数の熱電併給装置の運転出力を決定する。よって、上記評価値が優れた熱電併給装置の運転出力を増加させる形態で運転出力を決定することで、選定時間帯において、複数の熱電併給装置のトータルの上記評価値の向上を実現し、選定時間帯における熱電併給装置をできるだけ高出力のほぼ定格運転で運転して、その熱電併給装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。
更に、上記時間帯選定部で次の選定時間帯を選定するにあたり、上記需要量更新部により、所定期間における時間帯毎の熱需要量と、計画期間における時間帯毎の総電力需要量とが、前の選定時間帯で決定された複数の熱電併給装置の運転出力を用いて算出される発電量及び発熱量を反映して更新されるので、更新後の正確な総電力需要量を用いて適切な時間帯を選定できることに加え、次の選定時間帯において、上記評価値算出部において、更新後の熱需要量を用いて正確に評価値を算出することが可能となり、上記運転出力決定部において、その正確な評価値を用いて、複数の熱電併給装置のトータルの上記評価値及びエネルギ効率の向上をより確実に実現し得る複数の熱電併給装置の運転出力を決定することができる。
【００１２】
したがって、本発明により、複数の熱電併給装置の夫々の運転を計画することで、複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱及び電力を、熱電併給装置の運用を評価するための省エネルギ度等の評価値の向上が実現できるよう有効利用して、運転出力が決定された熱電併給装置を高効率で運転することができるので、複数の熱電併給装置の設置による省エネルギ性及び経済性等の向上を十分に発揮することができる。
【００１３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第２特徴構成は、前記評価値が、前記熱電併給装置の運用によるエネルギ負荷削減程度を示すエネルギ負荷削減評価値、及び、前記熱電併給装置の運用による環境負荷削減程度を示す環境負荷削減評価値の少なくとも１つである点にある。
【００１４】
上記第２特徴構成によれば、上記エネルギ負荷削減評価値、及び、上記環境負荷削減評価値の少なくとも１つを、熱電併給装置の運用を評価するための評価値として用いて、上記運転計画手段により複数の熱電併給装置の夫々の運転を計画することで、エネルギ及び環境負荷の少なくとも１つの削減を十分に実現できるように、複数の熱電併給装置の夫々が発生した熱及び電力を有効利用しながら、熱電併給装置の効率を向上して、熱電併給装置の設置による省エネルギ性及び経済性等のメリットを十分に発揮することができる。
【００１５】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第３特徴構成は、前記時間帯選定部が、前記総電力需要量が所定の値以下となる時間帯以外を対象として、前記選定時間帯を選定するように構成されている点にある。
【００１６】
上記第３特徴構成によれば、上記時間帯選定部により選定される選定時間帯においては常に総電力需要量が所定の値よりも大きくなるので、運転出力決定部によりその選定時間帯における熱電併給装置の運転出力を増加させた場合でも、余剰電力が発生することを抑制し、その余剰電力の発生に起因する省エネルギ性の低下を防止することができる。
【００１７】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第４特徴構成は、前記時間帯選定部が、前記総電力需要量が最大となる時間帯を前記選定時間帯に選定するように構成されている点にある。
【００１８】
上記第４特徴構成によれば、上記時間帯選定部により、将来の計画期間における複数の時間帯から、総電力需要量が最大となる時間帯を選定時間帯に選定することで、総電力需要量が最大の選定時間帯において、他の時間帯における熱電併給装置の運転の影響を受けることなく、複数の熱電併給装置の運転出力をきるだけ大きくすることができる。よって、複数の熱電併給装置の総発電量をできるだけ大きくして、商用電力系統からの総受電量のピーク値を確実に低減させることができる。
【００１９】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第５特徴構成は、前記運転出力決定部が、前記選定時間帯において、前記複数の熱電併給装置のうち運転される一の熱電併給装置の運転出力を決定するように構成されている点にある。
【００２０】
上記第５特徴構成によれば、上記運転出力決定部により、選定時間帯における複数の熱電併給装置の運転出力を決定するにあたり、その選定時間帯において運転される一の熱電併給装置の運転出力を決定するので、できるだけ少ない熱電併給装置をエネルギ効率の向上を図ることができる比較的高い運転出力で運転するように、運転出力を決定することができる。
【００２１】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第６特徴構成は、前記複数の熱電併給装置の夫々に、発生した熱により加熱した湯水を貯留する貯湯槽を備え、前記熱需要部として、前記貯湯槽に貯留した湯水を消費する給湯部を備えた点にある。
【００２２】
上記第６特徴構成によれば、複数の熱電併給装置の夫々に上記貯湯槽を備え、その貯湯槽に貯留されている湯水を給湯部に供給する形態においては、上記給湯部を上述した熱需要部として取り扱うことができる。即ち、一端貯湯槽に貯留され給湯部において消費される湯水を加熱するために必要な熱量を、例えば給湯部において消費される湯水の温度及び流量等で求め、その熱量を熱需要部における熱需要量として利用することができる。
【００２３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第７特徴構成は、前記需要量更新部において、前記総電力需要量と前記熱需要量を更新する際に、前記熱電併給装置に対応する前記貯湯槽の貯湯熱量も更新するように構成されている点にある。
【００２４】
上記第７特徴構成によれば、上記貯湯槽及び上記給湯部を設けた場合には、需要量更新部で、その貯湯槽の貯湯熱量も更新するように構成すれば、貯湯槽の熱容量制限を考慮することができるため、発生する無駄な放熱を回避することが可能となり、省エネルギ性などの低下を防止することができる。
【００２５】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第８特徴構成は、前記複数の熱電併給装置の夫々に、発生した熱により熱媒を加熱する熱交換器を備え、
前記熱需要部として、前記熱交換器で加熱された熱媒を放熱させる放熱部を備えた点にある。
【００２６】
上記第８特徴構成によれば、複数の熱電併給装置の夫々に上記熱交換器を備え、その熱交換器で加熱された熱媒を暖房装置などの放熱部に供給して放熱させる形態においては、上記放熱部を上述した熱需要部として取り扱うことができる。即ち、熱交換器において熱媒の加熱のために必要な熱量を、例えば熱媒の放熱部における温度低下幅及び流量で求め、その熱量を熱需要部における熱需要量として利用することができる。
【００２７】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第９特徴構成は、前記熱需要部及び前記電力需要部の時系列的な過去の実熱需要量及び実電力需要量を記録する需要量記録部を備え、
前記運転計画手段が、前記実熱需要量及び前記実電力需要量に基づいて、前記熱需要量及び前記電力需要量を予測する需要量予測部を有する点にある。
【００２８】
上記第９特徴構成によれば、上記運転計画手段の需要量予測部により、上記需要量記録部に逐次記録される過去の実熱需要量及び実電力需要量を用いて自動的に熱需要量及び電力需要量を予測することができる。
【００２９】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１０特徴構成は、前記運転計画手段が、前記実熱需要量と前記熱需要量の違いから、前記熱需要量の予測精度を判定するように構成され、
前記運転出力決定部が、前記予測精度が高いと判定された前記熱需要部に対応する前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯における運転出力を決定するように構成されている点にある。
【００３０】
上記第１０特徴構成によれば、上記需要量予測部により、熱需要量の予測精度を判定し、上記運転出力決定部により、以降の選定時間帯において、その判定した予測精度が高いと判定した熱需要部に対応する熱電併給装置を優先して、運転出力を決定することで、上記予測精度が高い熱需要部において略計画どおりに省エネルギ度等の評価値の向上を図ることができる。
【００３１】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１１特徴構成は、前記運転出力決定部が、前記評価値が所定の評価下限値未満の前記熱電併給装置の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成されている点にある。
【００３２】
上記第１１特徴構成によれば、上記運転計画手段の運転出力決定部により、例えば熱電併給装置の運転による評価値の向上が見込めない程度として予め設定された評価下限値未満の評価値であった熱電併給装置については、例えばその熱電併給装置の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定することで、そのような評価値が低い熱電併給装置の運転による評価値の悪化を抑制することができる。
また、上記評価値として、上記第２特徴構成の説明で例示した省エネルギ度、エネルギ料金削減量、ライフサイクルアセスメントに利用される各種評価データ、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、炭化水素などの排出物の削減量等のうち、複数種の評価値を用いて運転出力を決定する場合には、その複数種の評価値のうち何れかが評価下限値未満であった熱電併給装置については、その運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定すれば、複数種の評価値の全体の悪化を抑制することができる。
【００３３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１２特徴構成は、前記運転出力決定部が、前記選定時間帯の前後の時間帯において運転出力が前記運転停止も含む最低出力以外に決定されている前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯において運転出力を前記最低出力以外に決定するように構成されている点にある。
【００３４】
上記第１２特徴構成によれば、上記運転計画手段の運転出力決定部が、計画期間の前後の時間帯において運転出力が最低出力以外に決定されている熱電併給装置を、その選定時間帯において運転出力を最低出力以外に決定する。よって、その熱電併給装置は、連続する複数の時間帯においてできるだけ継続して最低出力以外の運転出力で運転されることになり、熱電併給装置の頻繁な起動停止や出力の切り替えに起因するエネルギ効率及び耐久性の低下を防止することができる。
【００３５】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１３特徴構成は、前記複数の熱電併給装置が、単相３線式配線の正相に接続された正相接続装置と、同単相３線式配線の逆相に接続された逆相接続装置とを有し、
前記運転出力決定部が、前記正相接続装置の発電量の合計と前記逆相接続装置の発電量の合計との差に応じた不平衡量が許容値以下となるような前記熱電併給装置を優先して、前記選定時間帯における運転出力を決定するように構成されている点にある。
【００３６】
上記第１３特徴構成によれば、上記運転計画手段の運転出力決定部が、上記正相接続装置の発電量の合計と上記逆相接続装置の発電量の合計との差に応じた不平衡量を求め、その不平衡量が許容値以下となるような熱電併給装置を優先して、選定時間帯における運転出力を決定する。よって、上記不平衡量が常に許容値以下に制限されるので、単相３線式電力系統の中性線に電流が流れることを抑制し、当該中性線の抵抗分でロスとなる無駄な電流損失を抑制することができる。
【００３７】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１４特徴構成は、前記運転出力決定部が、前記選定時間帯において、前記複数の熱電併給装置のうち運転される一の熱電併給装置の運転出力を仮に決定すると共に、当該一の熱電併給装置を当該仮に決定した運転出力で運転したときの連系点電圧が許容値を越える場合には、当該一の熱電併給装置の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成されている点にある。
【００３８】
上記第１４特徴構成によれば、上記運転計画手段の運転出力決定部が、選定時間帯において、上記一の熱電併給装置を仮に決定した運転出力で運転したときの連系点電圧が許容値を越える場合には、その一の熱電併給装置の運転出力を上記最低出力に決定することで、連系点電圧の過剰上昇を未然に抑制することができる。
【００３９】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１５特徴構成は、前記複数の熱電併給装置の夫々が、前記運転計画手段との通信が不可能な状態であるときに、前記熱電併給装置を逆潮流無しの個別運転させるように構成されている点にある。
【００４０】
上記第１５特徴構成によれば、上記熱電併給装置側において、上記運転計画手段との通信が不可能な状態となり、当該運転計画手段で計画した運転計画に関する情報を受信することができない場合においても、上記逆潮流を禁止した上で、当該熱電併給装置を、例えば当該熱電併給装置が設置された需要家における電力需要部の電力需要量又は熱需要部の熱需要量に応じて個別運転させることができる。よって、運転計画手段との通信が不可能な状態である熱電併給装置についても上記個別運転により運転を継続させることができるので、当該熱電併給装置の運転停止による省エネルギ性や経済性の低下を抑制することができる。
【００４１】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１６特徴構成は、前記運転計画手段が、前記複数の熱電併給装置のうち当該運転計画手段との通信が不可能な状態である通信不能装置を計画対象外とし、前記総電力需要量から、前記通信不能装置が賄う電力需要相当量を差し引くように構成されている点にある。
【００４２】
上記第１６特徴構成によれば、上記運転計画手段側において、上記運転計画手段との通信が不可能な状態である上記通信不能装置に対しては、計画した運転計画に関する情報を送信することができないことから、その通信不能装置を計画対象外とする。更に、その通信不能装置については個別運転されている可能性があるとして、その通信不能装置を計画対象外としている間は、通信不能装置が賄う電力需要相当量を求め、その電力需要相当量を差し引いた総電力需要量により、上記通信不能装置以外の熱電併給装置の運転を計画して、省エネルギ性及び経済性等の向上を図ることができる。
【００４３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの第１７特徴構成は、前記電力需要部が、複数の需要家の夫々に設けられた電力需要部であり、
前記熱電併給装置が、前記複数の需要家の少なくとも一部に設けられている点にある。
【００４４】
上記第１７特徴構成によれば、上記熱電併給装置が設置された所謂発電需要家が有する電力需要部の電力需要量に加えて、上記熱電併給装置が設定されていない所謂無発電需要家が有する電力需要部の電力需要量についても、総電力需要量として積算することができるので、熱電併給装置の発電量で賄う総電力需要量を、熱電併給装置の発熱量で賄う熱需要量と比べて、比較的大きくすることができる。
よって、例えば冬場などにおいて、熱需要量と比べて電力需要量が小さい需要家に設置された熱電併給装置の運転出力を積極的に増加させて、余剰の電力を他の電力需要部に供給しながら、その熱需要量を充分に賄う分の発熱量を得ることができ、熱電併給装置のエネルギ効率を向上することができる。
更に、全需要家と商用電力系統との間で流れる電力量と、全熱電併給装置の総発電量とから、総電力需要量を求めることができることから、上記無発電需要家の電力需要部における電力需要量を計測するメータや運転計画手段との通信を行うための通信手段を設置しなくても構わない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明に係るコージェネレーションシステムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００４６】
本コージェネレーションシステムは、図１に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置１と、その熱電併給装置１の将来の計画期間における運転を計画するように構成されたコンピュータ等からなる運転計画手段５０とを備えて構成されている。
【００４７】
また、このコージェネレーションシステムでは、複数の需要家Ｄ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）の夫々に、熱電併給装置１が設置されている。言い換えれば、複数の熱電併給装置１が、複数の需要家Ｄ内における複数の熱需要部７に対応して備えられている。そして、その複数の熱電併給装置１の夫々が発生した熱は、その熱を発生した熱電併給装置１に対応する熱需要部７、即ちその熱電併給装置１が設置された需要家Ｄ内の熱需要部７に供給される。
ここで、複数の需要家Ｄとは、一又は複数の集合住宅等の建物内における複数の住居や、一又は複数の地域内における複数の住居等とすることができる。
尚、このように熱電併給装置１が設置された需要家Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を発電需要家と呼ぶ場合がある。
【００４８】
一方、複数の熱電併給装置１が発生した電力については、基本的にはその電力を発生した熱電併給装置１が設置された需要家Ｄ内の電力需要部１３に供給可能であるが、更に、その電力は、複数の需要家Ｄ間に敷設された需要家間配線１０を利用して、その熱電併給装置１が設置された需要家Ｄとは別の需要家Ｄ内の電力需要部１３に供給可能な形態、即ち電力融通可能な形態で、各電力需要部１３に供給される。
【００４９】
複数の熱電併給装置１の夫々には、その熱電併給装置１の運転を個別に制御するように構成されたコンピュータ等からなる運転制御部４０が設けられ、更に、この運転制御部４０は、上記運転計画手段５０との間で通信線４５を介して通信可能に構成されている。
【００５０】
また、商用電力系統９と需要家間配線１０との間には、商用電力系統９と需要家間配線１０との間で流れる電力量を計測する電力量計測部Ｐ１が設けられている。
この電力量計測部Ｐ１は、全ての熱電併給装置１の発電量の合計である総発電量が、全ての電力需要部１３の電力需要量の合計を超えて、需要家間配線１０から商用電力系統９への電力の逆潮流、つまり余剰電力が発生するか否かを検出することができる。
【００５１】
次に、各需要家Ｄにおける熱電併給装置１の概略構成、及び、その熱電併給装置１と熱需要部７及び電力需要部１３との接続状態等について、説明する。尚、図１において、需要家Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４内の状態は、需要家Ｄ１内の状態とほぼ同様のものであるので、図１における図示及び詳細説明は割愛する。
【００５２】
この熱電併給装置１は、エンジン駆動発電機や燃料電池等のような発電機２を作動させて電力を発生すると共に、その発電機２の排熱を、冷却水循環路１５を循環する冷却水により回収する形態で熱を利用するように構成されている。
【００５３】
また、このように熱電併給装置１が発生した熱は、熱需要部７としての給湯栓や風呂などの給湯部６への給湯用、及び、熱媒を放熱させることで部屋や浴室などの暖房を行う暖房装置などの暖房部５（放熱部の一例）への暖房用に消費され、一方、熱電併給装置１が発生した電力は、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、電灯などの電力需要部１３に供給される。
【００５４】
この熱電併給装置１には、熱電併給装置１の運転を制御する運転制御部４０やリモコンなどが設けられている。
【００５５】
発電機２が発生した電力が出力される発電用配線１２には、発電機２を商用電力系統９に連係するためのインバータ８が設けられ、そのインバータ８は、発電機２の出力電力を商用電力系統９から供給される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。
尚、商用電力系統９は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、需要家間配線１０から需要家Ｄ内に引き込まれた需要家内配線１１を通じて、電力需要部１３に電気的に接続されている。
【００５６】
インバータ８は、発電用配線１２を介して需要家内配線１１に電気的に接続され、発電機２が発生した電力がインバータ８を介して電力需要部１３に供給されるように構成されている。
【００５７】
また、需要家間配線１０から需要家Ｄ内に引き込まれた需要家内配線１１には、電力需要部１３における電力需要量を計測する電力量計測部Ｐ２が設けられており、計測した電力需要量を運転計画手段５０側に出力するように構成されている。
【００５８】
発電機２には燃料路２１を通じて設定流量で都市ガスである燃料Ｇが供給されて、発電機２が定格運転されるようになっており、その定格運転では、発電機２の発電量は定格発電量（例えば０．８５ｋＷ）で略一定になるようになっている。
【００５９】
熱電併給装置１には、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯槽４、冷却水循環ポンプ１７の作動により発電機２の排熱を回収して加熱される冷却水が循環する冷却水循環路１５、湯水循環ポンプ１９の作動により湯水が循環する湯水循環路１８、湯水循環路１８を循環する湯水を、冷却水循環路１５を循環する冷却水との熱交換により加熱可能な排熱式熱交換器２４、貯湯槽４の下部の比較的低温の湯水を湯水循環路１８における排熱式熱交換器２４の上流側に取り出す取り出し路３５、湯水循環路１８における排熱式熱交換器２４の下流側の比較的高温の湯水を貯湯槽４の上部に取り入れる貯湯路３６、貯湯槽４の上部の比較的高温の湯水を給湯部６に供給する給湯路２０、熱媒循環ポンプ２３の作動により熱媒を放熱させる暖房部５との間で熱媒を循環させる熱媒循環路２２、熱媒循環路２２を循環する熱媒を、湯水循環路１８を循環する湯水との熱交換により加熱可能な熱媒加熱用熱交換器２６、燃料路２８を通じて供給された燃料Ｇを燃焼させて湯水循環路１８を循環する湯水を加熱可能な補助加熱器２７などを備えて構成されている。
【００６０】
更に、貯湯槽４には、貯湯槽４の貯湯熱量を検出する貯湯熱量検出手段としての４個のタンクサーミスタＴｔが上下方向に間隔を隔てて設けられている。つまり、タンクサーミスタＴｔが設定温度以上の温度を検出することにより、その設置位置に比較的高温の湯水が貯湯されているとして、検出温度が設定温度以上であるタンクサーミスタＴｔのうちの最下部のタンクサーミスタＴｔの位置に基づいて、貯湯熱量を４段階に検出するように構成され、４個のタンクサーミスタＴｔ全ての検出温度が前記設定温度以上になると、貯湯槽４の貯湯熱量が満杯であることが検出されるように構成されている。
【００６１】
貯湯路３６には、電磁比例弁等からなる貯湯弁３７が設けられており、この貯湯弁３７により、湯水循環路１８から貯湯路３６を介して貯湯槽４に供給される湯水の供給量の調整及び供給の断続を行うことができる。
【００６２】
また、湯水循環路１８の貯湯路３６の接続部と熱媒加熱用熱交換器２６との間には、電磁比例弁等からなる暖房弁３９が設けられており、この暖房弁３９により、熱媒加熱用熱交換器２６に供給する湯水の供給量の調整及び供給の断続を行うことができる。
【００６３】
熱電併給装置１に設けられる補機である冷却水循環ポンプ１７、湯水循環ポンプ１９、熱媒循環ポンプ２３などの電力需要量は、電力需要部１３に該当する需要家Ｄ内で消費される電力とは別扱いとする。
【００６４】
湯水循環路１８には、補助加熱器２７に流入する湯水の温度を検出する入口サーミスタＴｉ、補助加熱器２７から流出する湯水の温度を検出する出口サーミスタＴｅが設けられている。
また、貯湯槽４の上部から取り出した湯水を給湯部６に供給する給湯路２０には、給湯部６の熱需要量である給湯熱需要量を計測する給湯熱需要量計測手段３１が設けられ、一方、熱媒循環路２２には、暖房部５の熱需要量である暖房熱需要量を計測する暖房熱需要量計測手段３２が設けられている。
また、上記給湯熱需要量計測手段３１及び暖房熱需要量計測手段３２は、湯水や熱媒の温度及び流量を検出し、それらの検出結果から熱需要量を求めるように構成されている。そして、運転制御部４０は、１時間等の単位時間間隔に各熱需要量を計測し、その計測した熱需要量を運転計画手段５０側に出力するように構成されている。
【００６５】
発電用配線１２の途中には、熱電併給装置１が発生した電力を消費して熱を発生し、その熱により貯湯槽４への貯湯を行うことで、エネルギの回収を行う電気ヒータ１６が接続されている。
そして、余剰電力の商用電力系統９への逆潮流を防止するために、余剰電力を、例えば熱需要量が大きい特定の需要家Ｄにおける電気ヒータ１６にて消費させて回収可能に構成されている。
【００６６】
前記運転制御部４０は、熱電併給装置１を運転するときには、発電機２及び冷却水循環ポンプ１７の作動状態を制御し、そして、湯水循環ポンプ１９及び熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御することによって、貯湯槽４内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房部５を循環する熱媒を加熱する熱媒加熱運転等を行うように構成されている。
そして、運転制御部４０は、詳細については後述するが、運転計画手段５０により作成された運転計画に基づいて、熱電併給装置１の運転を行うように構成されている。
【００６７】
給湯部６が開栓されると、貯湯槽４の上部から湯水が取り出されて、給湯路２０を通じて給湯部６に湯水が供給される。また、給湯部６が開栓されたときに、貯湯槽４内に湯が貯湯されていないときには、湯水循環ポンプ１９が作動され、貯湯弁３７が開弁されると共に、補助加熱器２７が加熱作動されて、その補助加熱器２７にて加熱された湯水が、貯湯路３６を通じて給湯路２０及び給湯部６に供給される。
【００６８】
運転計画手段５０は、公知の記録装置等からなる需要量記録部５１、コンピュータにより所定のプログラムを実行することにより機能する需要量予測部５２、時間帯選定部５３、省エネルギ度算出部５４、貯湯熱量算出部５５、運転出力決定部５６、需要量更新部５７等で構成されている。
【００６９】
上記需要量記録部５１は、各需要家Ｄで単位時間間隔に計測された熱需要部７における熱使用量である給湯熱使用量及び暖房熱使用量と、電力需要部１３における電力使用量とを、熱需要部７及び電力需要部１３の時系列的な過去の実熱需要量である実給湯熱需要量と実暖房熱需要量及び実電力需要量として受信して記録するように構成されている。
【００７０】
以下、運転計画手段５０が有する各種処理部の詳細構成と共に、上記の運転計画手段５０による複数の熱電併給装置１の運転計画方法について、説明する。
【００７１】
上記運転計画方法は、図２に示すような処理フローで実行される。
即ち、上記需要量予測部５２により、先ず、そのように記録した実給湯熱需要量及び実暖房熱需要量と実電力需要量に基づいて、計画期間より２４時間長い将来の所定期間における単位時間間隔の複数の時間帯Ｔについて、各需要家別の熱需要量である給湯熱需要量と暖房熱需要量、及び、複数の需要家Ｄにおける各電力需要部１３の電力需要量の合計である総電力需要量を予測する（ステップ＃１）。
尚、所定期間の何れかの時間帯において、貯湯槽４に熱が貯えられている場合には、貯湯熱量算出部５５によりその貯湯槽４に貯えられた熱量（以下、「貯湯熱量」と呼ぶ。）を算出し、後述する需要量更新部５７により、上記給湯熱需要量から、貯湯槽４の放熱係数を考慮して、その貯湯熱量を差し引くことにより、給湯熱需要量と貯湯熱量を更新しておくものとする。
【００７２】
次に、時間帯選定部５３により、総電力需要量が熱電併給装置１の定格発電量より大きい時間帯を候補時間帯として抽出し（ステップ＃２）、更に、その候補時間帯の中から、総電力需要量が最大となる時間帯を選定時間帯に選定する（ステップ＃３）。尚、選定時間帯を、総電力需要量が熱電併給装置の定格発電量より大きい時間帯に制限することによって、複数の熱電併給装置１のうちの停止状態である一の熱電併給装置１を定格運転とするように運転出力を増加させた場合でも、総発電量が総電力需要量を超えて余剰電力が発生することを防止している。
【００７３】
続いて、省エネルギ度算出部５４と貯湯熱量算出部５５は、選定時間帯に各需要家Ｄの熱電併給装置１を運転したときの、各需要家Ｄの省エネルギ度と貯湯熱量を算出する（ステップ＃４）。
省エネルギ度算出部５４は、熱電併給装置１の運用を評価するための評価値として、前記熱電併給装置の運用によるエネルギ負荷削減程度を示すエネルギ負荷削減評価値の一例である省エネルギ度Ｐを算出する評価値算出部として構成されている。即ち、省エネルギ度算出部５４は、上記ステップ＃４において、複数の熱電併給装置１の夫々について、当該熱電併給装置１に対応する熱需要部７の所定期間における時間帯毎の熱需要量と、当該熱電併給装置１を選定時間帯において定格運転したと仮定した場合の発熱量や発電量の出力から、当該熱電併給装置１の運転による省エネルギ性を示す省エネルギ度Ｐを算出するように構成されている。
【００７４】
上記省エネルギ度Ｐの算出方法について説明を加えると、その省エネルギ度Ｐは、下記の（式１）に示すように、選定時間帯において熱電併給装置１を定格運転するのに必要な一次エネルギ消費量である運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｎに対して、選定時間帯において熱電併給装置１を定格運転することにより賄われる熱需要量及び電力需要量を、熱電併給装置１を運転することなく従来の給湯暖房機（補助加熱器２７）が発生する熱及び商用電力系統９から受電した電力で賄った場合に必要な一次エネルギ消費量である否運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｆｆの割合として求められる。
【００７５】
［数１］
省エネルギ度Ｐ＝否運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｆｆ／運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｎ×１００（％）・・・（式１）
【００７６】
上記運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｎは、選定時間帯において発電機２に供給される燃料Ｇのエネルギ換算値として求めることができ、本実施形態では、４８００ｋｃａｌである。
【００７７】
上記否運転時一次エネルギ消費量Ｅｏｆｆは、下記の（式２）〜（式５）に示すように、有効電力供給量Ｅ１を商用電力系統９からの受電電力で賄うための一次エネルギ消費量ＥＫ１と、有効暖房熱供給量Ｅ２を補助加熱器２７で賄うための一次エネルギ消費量ＥＫ２と、有効給湯熱供給量Ｅ３を補助加熱器２７で賄うための一次エネルギ消費量ＥＫ３との和として求めることができる。
【００７８】
［数２］
Ｅｏｆｆ＝ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３・・・（式２）
ＥＫ１＝Ｅ１／単位電力発電必要エネルギ（２３５０ｋｃａｌ／ｋＷ）・・・（式３）
ＥＫ２＝Ｅ２／補助加熱器２７の暖房効率（０．８）・・・（式４）
ＥＫ３＝Ｅ３／補助加熱器２７の給湯効率（０．８）・・・（式５）
【００７９】
また、下記の（式６）〜（式８）に示すように、有効電力供給量Ｅ１は、熱電併給装置１の定格運転により発電される選定時間帯における発電量として求められ、有効暖房熱供給量Ｅ２は、熱電併給装置１を定格運転することにより得られる暖房熱供給量、有効給湯熱供給量Ｅ３は、熱電併給装置１の定格運転により得られる選定時間帯における発熱量から上記有効暖房熱供給量Ｅ１を差し引いた値として求められる給湯用に消費し得る熱量から、その熱量を給湯熱需要量として消費する時間帯までの放熱ロスを差し引いた値として求められる。尚、給湯熱需要量として消費する時間帯は、時間帯選定部が選定した選定時間帯から２４時間以降まで考慮するものとする。
【００８０】
［数３］
Ｅ１＝熱電併給装置１を定格運転することにより得られる電力供給量・・・（式６）
Ｅ２＝熱電併給装置１を定格運転することにより得られる暖房熱供給量・・・（式７）
Ｅ３＝（熱電併給装置１の発熱量−有効暖房熱供給量Ｅ２）−放熱ロス・・・（式８）
【００８１】
即ち、省エネルギ度算出部５４は、選定時間帯における熱需要量と熱電併給装置１の定格運転時の出力から省エネルギ度Ｐを求め、このような省エネルギ度Ｐの算出方法により、図３に示すように、各需要家Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４について、将来の計画期間の１時間ごとの複数の時間帯Ｔにおける省エネルギ度Ｐを算出することができる。
また、貯湯熱量算出部５５は、所定期間における時間帯毎の給湯熱需要量及び省エネルギ度算出部で計算された有効給湯熱供給量Ｅ３の時間推移を踏まえて、所定期間における時間帯毎の貯湯熱量を算出する。
【００８２】
次に、運転出力決定部５６は、省エネルギ度算出部５４と貯湯熱量算出部５５で算出した、夫々の熱電併給装置１の省エネルギ度Ｐと貯湯槽熱容量制限に基づいて、複数の熱電併給装置１のうちの一台の熱電併給装置１の運転出力を定格運転時の定格出力に決定する（ステップ＃５）。尚、時間帯選定部５３において、総電力需要量が最大となる時間帯を選定する際に、総電力需要量が熱電併給装置１の定格発電量より大きい時間帯に制限しているので、運転出力を定格出力に決定する熱電併給装置１を複数台ではなく一台のみとすることにより、その熱電併給装置１を定格運転しても、後述の需要量更新部５７で更新される総電力需要量が負の値（逆潮状態）とならないようにしている。また、貯湯槽熱容量制限は、上記貯湯熱量算出部５５で算出された時間帯毎の貯湯熱量が、所定期間の何れかの時間帯において貯湯槽熱容量を超える場合には、有効に利用されない無駄な放熱となるため、発電しないものとする。
尚、図３において、このように貯湯熱量が貯湯槽熱容量を超過した需要家Ｄの時間帯には黒三角のマークが付してある。
【００８３】
更に、運転出力決定部５６は、上記運転出力を決定するにあたり、省エネルギ度Ｐが、所定の評価下限値未満、例えば熱電併給装置１の運転による省エネルギ性の向上が見込めるか否かの限界である１００％未満である熱電併給装置１については、上記省エネルギ度Ｐが他の熱電併給装置１よりも優れている場合でも運転されないように構成されている。
【００８４】
更には、運転出力決定部５６は、時間帯選定部５３により選定時間帯を逐次変更しながら上記運転出力を決定するにあたり、選定時間帯の前後の時間帯Ｔにおいて運転停止も含む最低出力以外で運転している熱電併給装置１については、上記省エネルギ度Ｐに基づく運転出力の決定よりも優先して、選定時間帯において運転停止も含む最低出力以外で運転するように運転出力を決定するように構成されている。尚、省エネルギ性の向上を確保するために、省エネルギ度Ｐが１００％以上の複数の熱電併給装置１の中から、選定時間帯の前後の時間帯Ｔにおいて最低出力以外で運転している熱電併給装置１を優先して、運転出力を決定することが望ましい。
【００８５】
そして、需要量更新部５７は、運転出力決定部５６で決定した運転出力で運転した場合の熱電併給装置１の発電量及び発熱量を求め（ステップ＃６）、その発電量から求められる有効電力供給量Ｅ１と、発熱量から求められる有効暖房熱供給量Ｅ２及び有効給湯熱供給量Ｅ３を用いて、計画期間における総電力需要量と、所定期間における各需要家Ｄの熱需要量（暖房熱需要量および給湯熱需要量）と貯湯熱量とを更新する（ステップ＃７）。尚、貯湯熱量は、給湯熱需要量が有効給湯熱供給量Ｅ３より大きい場合は減少し、小さい場合は増加する。
【００８６】
上記のように、熱電併給装置１の発電量及び発熱量を用いて、総電力需要量と各需要家Ｄの熱需要量を徐々に減らしながら、将来の計画期間における複数の時間帯Ｔから選定時間帯を所定の計画順位にて順次選定し、省エネルギ度算出部５４と貯湯熱量算出部５５の算出結果から運転出力決定部５６により運転出力を決定することで、図３に示すように、その将来の計画期間の全ての時間帯Ｔにおいて複数の熱電併給装置１の運転出力が決定されることになる（ステップ＃８）。
【００８７】
そして、各熱電併給装置１の運転制御部４０に対して、その熱電併給装置１が定格運転する時間帯Ｔを通知することで、各運転制御部４０は、その通知された時間帯Ｔにおいて高効率な定格運転を行うことにより、複数の熱電併給装置１の設置による省エネルギ性及び経済性の向上が十分に発揮される。
【００８８】
尚、複数の熱電併給装置１の夫々の運転制御部４０は、運転計画手段５０との間で通信線４５を介して通信を行い、運転計画手段５０で計画した運転計画に関する情報として、上記定格運転する時間帯Ｔを受信するように構成されているが、何らかの原因で、その通信が不可能な状態となった場合には、上記運転制御部４０は、熱電併給装置１を逆潮流無しの個別運転させるように構成することができる。
即ち、上記運転制御部４０は、運転計画手段５０から上記定格運転する時間帯Ｔを受信できなかった場合には、熱電併給装置１の運転出力を、需要家間配線１０に対する逆潮流が無いように、即ち熱電併給装置１の発電量が常にその需要家Ｄにおける電力需要部１３の電力需要量を下回るように、任意に設定して個別運転させて、その熱電併給装置１の運転を継続させることができる。
更に、この個別運転では、熱電併給装置１の運転出力を、上記逆潮流がない範囲内で、その需要家Ｄにおける電力需要量又は熱需要量に応じて適宜制御するように構成して、その需要家Ｄにおけるエネルギ効率の向上を図ることもできる。
【００８９】
一方、運転計画手段５０は、上述した運転計画方法において、複数の熱電併給装置１のうち、当該運転計画手段５０との通信が不可能な状態である通信不能装置を計画対象外とすると共に、その通信不能装置を計画対象外としている間は、ステップ＃１において予測される総電力需要量から、当該通信不能装置が賄う電力需要相当量を差し引くことで、上記通信不能装置以外の熱電併給装置１の運転を計画して、省エネルギ性及び経済性等の向上を図ることができる。
更に、上記通信不能装置が賄う電力需要相当量とは、上記通信不能装置が運転された場合に賄われると予測される電力需要量に相当する量を示し、例えば、その通信不能装置が設置された需要家Ｄにおける電力需要部１３の電力需要量、又は、その通信不能装置の定格発電量等として求めることができる。
【００９０】
ちなみに、本実施形態では、複数の熱電併給装置１の夫々が発生した電力を電力融通可能な形態で各電力需要部１３に供給可能とすることで、複数の熱電併給装置１の稼働率が向上し、例えば４つの需要家Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に対して、図３に示すように、熱電併給装置１の延べ運転時間が５６時間であった。
一方、複数の熱電併給装置１の夫々が発生した電力を、上記電力融通を行うことなく、従来のように、その熱電併給装置１が設置された需要家Ｄの電力需要部１３のみで消費する場合では、上述した計画方法と同様に運転出力を決定すると、例えば４つの需要家Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に対して、熱電併給装置１の延べ運転時間が４７時間であった。よって、本発明により省エネルギ度Ｐが１００％以上の熱電併給装置１の運転時間が１６％増大し、より省エネルギ性を向上させられることが確認できた。
【００９１】
また、ある需要家Ｄにおいて、突然の外出等によって、実際の運転期間における実際の給湯熱需要量及び暖房熱需要量が、計画時に予測した給湯熱需要量及び暖房熱需要量に対して、所定量以上少ない場合には、熱余りによる省エネルギ性の悪化を抑制するために、運転計画手段１又は運転制御部４０により、該当する熱電併給装置１を停止させるように構成することができる。
【００９２】
同様に、複数の需要家Ｄにおいて、計画期間における実際の総電力需要量が、計画時に予測した総電力需要量に対して、所定量以上少ない場合には、余剰電力の発生による省エネルギ性の悪化を抑制するために、停止予定時間が最も近い熱電併給装置１を停止させるように構成することができる。尚、図３において、熱電併給装置１がこのように余剰電力の発生を回避するべく停止された時間帯の省エネルギ度Ｐは、その計算が省略されているために「０」となっている。
【００９３】
〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態において、図４に示すように、複数の熱電併給装置１が、単相３線式の需要家間配線１０に対して、正相に接続された正相接続装置１ａと、逆相に接続された逆相接続装置１ｂとを有している場合において、運転計画手段５０の運転出力決定部５６が、正相接続装置１ａの発電量の合計と逆相接続装置１ｂの発電量の合計との差に応じた不平衡量が許容値以下となるような熱電併給装置１を優先して、選定時間帯における運転出力を決定するように構成することもできる。
【００９４】
即ち、運転出力決定部５６は、熱電併給装置１の運転出力を例えば定格運転時の定格出力に決定した場合において、上記正相接続装置１ａの発電量の合計と上記逆相接続装置１ｂの発電量の合計との差に応じた不平衡量として、下記の（式９）で得られる不平衡率ＵＲを求める。
【００９５】
［数４］
不平衡率ＵＲ（％）＝（正相接続装置１ａの発電量の合計と逆相接続装置１ｂの発電量の合計との差）／総発電量の１／２）×１００・・・（式９）
【００９６】
そして、運転出力決定部５６は、この不平衡率ＵＲが例えば４０％等の許容値以下となるような熱電併給装置１を優先して、選定時間帯における運転出力を、例えば定格運転時の定格出力に決定することで、上記不平衡率ＵＲが常に許容値以下に制限されて、需要家間配線１０の中性線１０ｎに電流が流れることが抑制され、当該中性線１０ｎの抵抗分でロスとなる無駄な電流損失が抑制される。
【００９７】
（２）上記実施の形態において、運転計画手段５０の運転出力決定部５６は、図２に示す処理フローのステップ＃５において、一台の熱電併給装置１の運転出力を定格運転時の定格出力に仮に決定すると共に、当該一の熱電併給装置１を当該仮に決定した運転出力で運転したときの連系点電圧（需要家間配線１０の電圧）を求め、その連系点電圧が、所定の電圧管理範囲の上限値（例えば、１０１＋６Ｖ，２０２＋２０Ｖ）等の許容値を超えると予測される場合には、当該一の熱電併給装置１の運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成して、連系点電圧の過剰上昇を未然に抑制しても構わない。
【００９８】
（３）上記実施の形態では、熱電併給装置１の運用を評価するための評価値を算出する評価値算出部を、その評価値として熱電併給装置１の運用によるエネルギ負荷削減程度を示すエネルギ負荷削減評価値の一例である省エネルギ度Ｐを算出する省エネルギ度算出部５４としたが、別に、上記評価値算出部を、省エネルギ度以外の評価値を算出するように構成しても構わない。例えば、このような評価値としては、熱電併給装置の運転により顧客が支払うエネルギ料金の削減量を示すエネルギ料金削減量等のように省エネルギ度以外のエネルギ負荷削減評価値や、熱電併給装置の製造、使用（運転）、処分を通して潜在的環境負荷の影響を分析するライフサイクルアセスメントに利用される各種評価データや、単に熱電併給装置の運転によるＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、炭化水素などの排出物の削減量等のように、熱電併給装置の運用による環境負荷削減程度を示す環境負荷削減評価値を用いることができる。
【００９９】
また、上記評価値として、上記のような省エネルギ度、エネルギ料金削減量、ライフサイクルアセスメントに利用される各種評価データ、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、炭化水素などの排出物の削減量等のうち、複数種の評価値を用いて運転出力を決定する場合には、その複数種の評価値のうち何れかが評価下限値未満であった熱電併給装置１については、その運転出力を運転停止も含めた最低出力に決定するように構成すれば、複数種の評価値の全体の悪化を抑制することができる。
【０１００】
（４）上記実施の形態において、熱需要量等を予測する需要量予測部５２を、以下に説明するように、ある時間帯が経過後に、複数の熱需要部７の夫々についての熱需要量の予測精度を判定するように構成し、運転出力決定部５６を、以降の選定時間帯において、その判定された予測精度を考慮して、複数の熱電併給装置１の運転出力を決定するように構成しても構わない。
【０１０１】
即ち、このような需要量予測部５２は、複数の熱需要部７の夫々について、ある時間帯が経過した時点で、その時間帯に対して予測した熱需要量と、需要量記録部５１に記録されるその時間帯における実熱需要量とを取得し、その実熱需要量と熱需要量との絶対誤差の累積値や平均値等の違いから、熱需要量の予測精度を判定する。
そして、運転出力決定部５６は、以降の選定時間帯において、例えば熱需要量を用いて算出した省エネルギ度Ｐ等の評価値が同等の熱電併給装置１が複数ある場合には、その判定された予測精度が高い熱需要部７に対応する熱電併給装置１、即ち、需要量予測部５２により高精度に熱需要量の予測が可能な熱需要部７に対応する熱電併給装置１を優先して、その熱電併給装置１の運転出力を定格出力に決定することで、その予測精度が高い熱需要部７において略計画どおりに省エネルギ度等の評価値の向上を図ることができる。
【０１０２】
（５）上記実施の形態では、運転計画手段５０が、需要量記録部５１及び需要量予測部５２により、実熱需要量及び実電力需要量に基づいて熱需要量及び電力需要量を予測するように構成したが、別に、運転計画手段５０は、このような予測を自ら行うのではなく、需要家Ｄの一般的な熱需要量及び電力需要量を入力したり、別のシステムで予測した熱需要量及び電力需要量を入力するように構成しても構わない。
【０１０３】
（６）上記実施の形態では、運転出力決定部５６が、省エネルギ度Ｐが例えば１００％の評価下限値未満の熱電併給装置１については運転出力を最低出力に決定するように構成したが、別に、省エネルギ度が低くても運転しても構わない場合には、このような省エネルギ度の制限を省略しても構わない。
【０１０４】
（７）上記実施の形態では、選定時間帯の前後の時間帯において運転出力が最低出力以外に決定された熱電併給装置１を優先して、その選定時間帯における運転出力を最低出力以外に決定するように構成したが、別に、このような優先的な運転出力の決定を省略しても構わない。
【０１０５】
（８）上記実施の形態では、熱需要部７として、給湯部６や放熱部としての暖房部５を設けたが、別に、一方の熱需要部７のみを設けるように構成しても構わない。また、上記実施の形態では、熱媒を放熱させる放熱部として暖房装置などの暖房部５を設けたが、別に、風呂の追焚き用の熱交換器やデシカント空調機などの別の形態の放熱部を設けても構わない。
【０１０６】
（９）上記実施の形態では、選定時間帯における運転出力が決定される熱電併給装置１の運転形態を、発電量を略一定の定格発電量に維持する定格運転を行う形態としたが、別に、当該熱電併給装置１の運転形態を、定格運転とは別の運転形態、例えば、発電量を定格発電量よりも低く設定する部分出力運転や実際の総電力需要量に追従させて発電量を調整する電主運転等を行う形態としても構わない。また、このように、選定時間帯における熱電併給装置１の運転形態を、定格運転とは別の形態とする場合には、省エネルギ度算出部５４等の評価値算出部において、上記熱電併給装置１をその形態で運転したと仮定して、発電機２の選定時間帯における発熱量や発電量を求めることによって、省エネルギ度等の評価値を算出することができる。
【０１０７】
（１０）上記実施の形態では、複数の需要家Ｄの全てを、熱電併給装置１が設置された発電需要家Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４として説明したが、別に、熱電併給装置が、その複数の需要家Ｄの一部に設置されている場合、即ち、需要家Ｄとして、上記発電需要家以外に、熱電併給装置１が設置されていない無発電需要家を含む場合でも、本コージェネレーションシステムを実施することができる。
即ち、図５に示すように、複数の需要家Ｄの一部である発電需要家Ｄａに設置された熱電併給装置１が発生した電力を、その発電需要家Ｄａの電力需要部１３に供給するのに加え、熱電併給装置が設置されていない無発電需要家Ｄｂの電力需要部１３にも供給する場合を想定する。そして、運転計画手段５０は、それら発電需要家Ｄａ及び無発電需要家Ｄｂの夫々の電力需要部１３の合計である総電力需要量を用いて、発電需要家Ｄａに設置された熱電併給装置１の将来の計画期間における運転を計画することができる。
よって、上記総電力需要量は、発電需要家Ｄａのみの電力需要量の合計よりも、無発電需要家Ｄｂの電力需要量が加えられた分大きくなるので、熱電併給装置１の発電量で賄う総電力需要量を、熱電併給装置１の発熱量で賄う熱需要量と比べて、比較的大きくすることができる。よって、例えば冬場などにおいて、熱需要量と比べて電力需要量が小さい発電需要家Ｄａに設置された熱電併給装置１の運転出力を積極的に増加させて、余剰の電力を他の電力需要部１３に供給しながら、その熱需要量を充分に賄う分の発熱量を得ることができ、熱電併給装置１のエネルギ効率を向上することができる。
【０１０８】
また、上記運転計画手段５０は、上記総電力需要量を、電力量計測部Ｐ１により計測された商用電力系統９から需要家間配線１０へ流れる電力量と、全ての熱電併給装置１の発電量の合計である総発電量との和として求めることができる。
よって、上記無発電需要家Ｄｂにおいては、熱電併給装置１が設置されていないので、運転計画手段５０との間で熱電併給装置１の発電量や運転出力に関する通信を行うための通信線４５及び通信装置を設置する必要がなく、更には、電力需要部１３の電力需要量を個別に計測するためのメータ等についても省略することができる。
尚、上記無発電需要家Ｄｂにおいて、給湯器などの熱源機６０を備えることで、熱需要部７に対して当該熱源機６０で発生した熱を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
熱電併給装置の将来の計画期間における運転を計画する運転計画手段を備えた本発明に係るコージェネレーションシステムは、熱電併給装置が発生した熱及び電力を省エネルギ性が実現できるよう有効利用して、熱電併給装置を高効率で運転するため、熱電併給装置の設置による省エネルギ性及び経済性のメリットを十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成を示す図
【図２】運転計画方法の処理フロー図
【図３】運転計画方法における運転出力の決定例を示す図
【図４】別実施形態において単相３線式配線に対する各熱電併給装置の接続状態を説明する図
【図５】別実施形態において複数の需要家に対する熱電併給装置の設置状態を説明する図
【符号の説明】
【０１１１】
１：熱電併給装置
２：発電機
４：貯湯槽
５：暖房部（放熱部）
６：給湯部
７：熱需要部
９：商用電力系統
１０：需要家間配線
１０ｎ：中性線
１３：電力需要部
１５：冷却水循環路
１７：冷却水循環ポンプ
４０：運転制御部
４５：通信線
５０：運転計画手段
５１：需要量記録部
５２：需要量予測部
５３：時間帯選定部
５４：省エネルギ度算出部（評価値算出部）
５５：貯湯熱量算出部
５６：運転出力決定部
５７：需要量更新部
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４：複数の需要家
Ｄａ：発電需要家
Ｄｂ：無発電需要家
Ｐ：省エネルギ度（評価値）
ＵＲ：不平衡率（不平衡量）
【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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