(57)【要約】【課題】高い省エネルギー性を持つコージェネレーション装置の運転計画を少ない計算処理時間で求める。【解決手段】コージェネレーション装置の特性により想定される、省エネルギー性の低い運転パターンを簡易な演算により算出する運転計画補正手段１０２を備えることにより、所定の運転計画期間で取り得る運転パターンのうち詳細な演算を行う運転パターンである試験運転パターンの数が減少される。よって、演算に要する処理時間が少なく、かつ取り得る全ての運転パターンの中で省エネルギー性が最も高い、もしくはそれに近い省エネルギー性となる運転計画を作成し、コージェネレーション装置を運転することができる。【選択図】図１
2007248000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測し、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、
所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置の特性により想定される条件から、省エネルギー性の低い運転期間を算出する運転計画補正手段と、
所定の運転計画期間のうち、前記運転計画補正手段で算出された期間を除いた期間で、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを算出する運転結果算出手段と、
前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転候補判定手段と
を備えることを特徴とするコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項２】
前記エネルギー負荷は、少なくとも電力負荷と熱負荷とを含むことを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項３】
前記運転計画は、前記コージェネレーション装置の起動時刻と停止時刻であることを特徴とする請求項１または２に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項４】
前記負荷予測手段は、前記運転計画期間を所定時間に分割し、分割してなる各分割期間における予測エネルギー負荷を算出し、
前記運転計画補正手段は、前記コージェネレーション装置の起動に要するエネルギーを相殺できる運転期間に相当する前記コージェネレーション装置の起動時刻と停止時刻との組み合わせを算出し、
前記運転計画作成手段は、前記組み合わせの中から前記運転計画期間の始点におけるコージェネレーション装置の状態に対応する組み合わせを抽出し、この抽出した組み合わせの停止時刻を前記所定時間の倍数に相当する時間だけ遅延してなる組み合わせを生成し、生成した組み合わせを起動時刻が早いものから順に並べたときに連続する２つの組み合わせのうち、起動時刻が早い方の組み合わせにおける停止時刻と起動時刻が遅い方の組み合わせにおける起動時刻との時間差が、コージェネレーション装置の起動に要する時間以上となる組み合わせを前記生成した組み合わせの中から抽出し、この抽出した組み合わせを前記運転計画として算出することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項５】
前記運転計画補正手段は、コージェネレーション装置を使用することにより削減されるエネルギーを該コージェネレーション装置の起動に要するエネルギーで除算して得られる値を、コージェネレーション装置の特性により想定される起動ロス回収率として算出するとともに、この起動ロス回収率に基づいて前記省エネルギー性の低い運転期間の算出を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項６】
前記運転計画補正手段は、コージェネレーション装置の起動に要するエネルギーを相殺できる、該コージェネレーション装置の運転時間を算出し、この運転時間に基づいて前記省エネルギー性の低い運転期間の算出を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項７】
前記運転計画補正手段は、コージェネレーション装置の起動に要するエネルギーを相殺できる、該コージェネレーション装置により生成される電力量を算出し、この電力量に相当する予測電力負荷に基づいて前記省エネルギー性の低い運転期間の算出を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項８】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置と、
前記コージェネレーション装置の運転計画を生成する請求項１ないし７のいずれかに記載の運転計画装置と
を備えるコージェネレーションシステム。
【請求項９】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置における運転計画方法であって、
負荷予測手段が、前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測し、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出するステップと、
運転計画補正手段が、所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置の特性により想定される条件から、省エネルギー性の低い運転期間を算出するステップと、
運転計画作成手段が、所定の運転計画期間のうち、前記運転計画補正手段で算出された期間を除いた期間で、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出するステップと、
運転結果算出手段が、前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを算出するステップと、
運転候補判定手段が、前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせるステップと
を備えることを特徴とする運転計画方法。
【請求項１０】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置に前記運転計画を生成させるためのプログラムであって、
前記運転計画装置を、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測し、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、
所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置の特性により想定される条件から、省エネルギー性の低い運転期間を算出する運転計画補正手段と、
所定の運転計画期間のうち、前記運転計画補正手段で算出された期間を除いた期間で、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを算出する運転結果算出手段と、
前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転候補判定手段と
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、燃料電池コージェネレーション装置、ガスエンジンコージェネレーション装置などの、電力と熱を発生する熱電併給装置を設けたコージェネレーション装置の運転計画方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーション装置は、需要家へ設置され、発電した電力を需要家へ供給し電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うものである。この装置は、火力発電などの従来の発電システムと比較してエネルギー効率が非常に高く、省エネ機器として普及が期待されている。
【０００３】
しかしながら、コージェネレーション装置の省エネルギー性を最大限に発揮するためには、需要家の電力・熱負荷パターンに適した運転を行う必要がある。例えば、需要家で熱が使われないのに、電力負荷に合わせてコージェネレーション装置で発電を行うと、蓄熱量が増え続け、いずれ蓄熱可能な容量を超えてしまう。この場合には、熱を捨てながら発電を続けるか、もしくは無駄な熱がこれ以上発生しないように発電を停止することとなり、需要家の電力を賄うことが出来なくなる。どちらの対処を行っても省エネルギー性が低下する。
【０００４】
そこで、コージェネレーション装置には、自動的に設置された需要家の将来の負荷を予測し、その予測に基づいて省エネルギー性を発揮する運転を計画するシステムが求められている。このようなシステムとして例えば下記特許文献１に示すものがある。
【０００５】
特許文献１の発明では、所定の運転を計画する期間の電力需要と熱需要とを予め予測し、予測した需要に対して所定の運転を計画する期間である運転計画期間を所定の時間間隔ごとに運転もしくは停止状態のいずれかを設定した運転の計画を運転パターンとして設定し、この運転パターンに従ってコージェネレーション装置を運転した場合の一次エネルギー使用量を所定の計算式によって算出する。また、取り得る全ての運転パターンの一次エネルギー使用量を求め、全ての運転パターンの中で最も一次エネルギー使用量が少ない運転パターンに従ってコージェネレーション装置を運転する。この処理により、運転計画期間で取り得る全ての運転パターンの中から最も省エネルギー性の高い運転パターンを選択し、コージェネレーション装置を運転することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−２１３３０３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、特許文献１の従来技術によれば、計算コストが膨大になるという課題がある。例えば、特許文献１の実施例によると、取り得る運転パターンの総数は２の４８乗、すなわち約２８兆通りとなる。これは、４８期間に対して定格運転状態、もしくは停止状態のいずれかを設定するためである。この運転パターンの総数全てに対して省エネルギー性を算出し、最も省エネルギー性の高い運転パターンを選択するのは現実的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測し、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置の特性により想定される条件から、省エネルギー性の低い運転期間を算出する運転計画補正手段と、所定の運転計画期間のうち、前記運転計画補正手段で算出された期間を除いた期間で、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを算出する運転結果算出手段と、前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転候補判定手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、コージェネレーション装置の特性により想定される省エネルギー性の低い運転パターンを簡易な演算により算出する運転計画補正手段を備えることにより、所定の運転計画期間で取り得る運転パターンのうち詳細な演算を行う運転パターンである試験運転パターンの数が減少される。よって、演算に要する処理時間が少なく、かつ取り得る全ての運転パターンの中で省エネルギー性が最も高い、もしくはそれに近い省エネルギー性となる運転計画を作成し、コージェネレーション装置を運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明におけるコージェネレーション装置及びその運転計画装置１００を含むコージェネレーションシステムの構成図である。図１を参照し、本発明の構成について以下に説明する。
【００１０】
本実施の形態は、需要家（利用者）に燃料電池コージェネレーション装置を設置し、翌日の０時から２４時間を運転計画期間として、運転計画期間内を３０分の時間刻みで起動状態または停止状態のいずれかを設定した運転計画である運転パターンの中から燃料電池コージェネレーション装置１０６で実際に運転を行う運転パターンである最適運転パターンを決定する場合を一例として説明する。
【００１１】
図１において、負荷予測部１０５は、需要家の電力負荷と熱負荷とを計測し、時刻に対する変化を記憶し、この記憶内容に基づき、運転計画期間である翌日の０時から２４時間の電力負荷及び熱負荷の予測値である予測負荷を算出し、運転計画補正部１０２と運転結果算出部１０４とに出力する。負荷予測部１０５は、前記負荷予測手段に相当するものである。
【００１２】
運転計画補正部１０２は、負荷予測部１０５より予測負荷を取得するとともに、燃料電池コージェネレーション装置１０６より後述する起動ロス回収率テーブルを取得し、燃料電池コージェネレーション装置１０６を停止状態から起動するのに必要なエネルギーを一次エネルギーに換算した値を示す起動ロスと同値以上の一次エネルギーを、燃料電池コージェネレーション装置１０６を運転することで削減可能な起動時刻と停止時刻との組み合わせを示す有効運転パターンを算出し、運転計画作成部１０３へ出力する。運転計画補正部１０２で算出される有効運転パターンの例を図５に示す。
【００１３】
前述の起動ロス回収率とは、起動ロスを、燃料電池コージェネレーション装置１０６を所定の電力値で発電するために必要となる一次エネルギー換算値と、燃料電池コージェネレーション装置１０６を所定の電力値で発電した場合に発生する電力及び熱を燃料電池コージェネレーション装置１０６を使用せずに得ようとする場合に必要な一次エネルギー換算値とを比較した値、すなわち燃料電池コージェネレーション装置１０６を使用することにより削減される一次エネルギー換算値を、燃料電池コージェネレーション装置１０６を起動するのに必要な一次エネルギー換算値で割った値である。
【００１４】
例えば、起動ロスが１０００ｗｈで、燃料電池コージェネレーション装置１０６が３００ｗの発電量で３０分発電を行った際に発生する電力が１５０ｗｈ、熱が２００ｗｈとした場合には、燃料電池コージェネレーション装置１０６で３００ｗの発電量で３０分発電を行うのに必要な一次エネルギーが４００ｗｈ、燃料電池コージェネレーション装置１０６を使用しない場合に電力１５０ｗｈ、熱２００ｗｈを発生するのに必要な一次エネルギーが５００ｗｈとすると、（５００ｗｈ−４００ｗｈ）／１０００ｗｈ＝０．１が起動ロス回収率となる。起動ロス回収率が１．０以上であるならば、起動ロスと同値以上の一次エネルギーの消費量が削減されることを意味する。
【００１５】
また、起動ロス回収率テーブルとは、図４に示すように、一般的に燃料電池コージェネレーション装置１０６の発電量ごとに異なる起動ロス回収率を、１００ｗ刻みの発電量ごとに表にしたものである。
【００１６】
起動ロス回収率テーブルを求めるために必要な起動ロスや発生する電力及び熱の一次エネルギー換算値は、燃料電池コージェネレーション装置１０６固有の値であるため、本実施例では、予め固定値として燃料電池コージェネレーション装置１０６に保持している。運転計画補正部１０２は、前記運転計画補正手段に相当するものである。
【００１７】
運転計画作成部１０３は、運転計画補正部１０２より有効運転パターンを取得するとともに、燃料電池コージェネレーション装置１０６から運転計画期間の最初の時刻である翌日０時での燃料電池コージェネレーション装置１０６の発電量もしくは停止状態を示す運転計画初期運転状態を取得する。
【００１８】
また、運転計画作成部１０３は、運転計画期間で取り得る運転パターンのうち、有効運転パターンに含まれる起動時刻と停止時刻との組み合わせから、有効運転パターンの停止時刻よりも遅い時刻を次の停止時刻とした組み合わせとして試験運転パターンを所定の順序で算出し、運転結果算出部１０４へ出力する。運転計画作成部１０３は、前記運転計画作成手段に相当するものである。
【００１９】
一般的に、燃料電池コージェネレーション装置１０６は一度停止状態となった後、ハードウェア性能を保持するために、起動停止を繰り返すよりも一定時間停止させることが望ましいとされる時間など、再度起動が可能となるまでに所定の時間が必要となる。この時間を最低停止期間といい、この最低停止期間は、燃料電池コージェネレーション装置１０６の特性により求められる時間である。本実施の形態では、前記最低停止時間を４時間とする。
【００２０】
運転結果算出部１０４は、負荷予測部１０５より予測負荷を、運転計画作成部１０３より試験運転パターンを、燃料電池コージェネレーション装置１０６から運転計画初期運転状態及び翌日０時での燃料電池コージェネレーション装置１０６の蓄熱タンクの蓄熱量を示す運転計画初期蓄熱量をそれぞれ取得する。
【００２１】
また、運転結果算出部１０４は、運転計画作成部１０３から取得した試験運転パターンでの燃料電池コージェネレーション装置１０６の運転を想定した演算である運転シミュレーションを行った結果の一次エネルギーの消費量を一次エネルギー使用量として算出し、試験運転パターンと一次エネルギー使用量とを運転候補判定部１０１へ出力する。運転結果算出部１０４は、前記運転結果算出手段に相当するものである。
【００２２】
運転候補判定部１０１は、運転結果算出部１０４より試験運転パターンと一次エネルギー使用量とを取得して記憶し、一次エネルギー使用量の最も少ない試験運転パターンである最適運転パターンを算出し、燃料電池コージェネレーション装置１０６へ出力する。運転候補判定部１０１は、前記運転候補判定手段に相当するものである。
【００２３】
燃料電池コージェネレーション装置１０６は、運転候補判定部１０１より最適運転パターンを取得し、最適運転パターンに従って運転を行い電力と熱とを発生し需要家へ供給する。
【００２４】
また、燃料電池コージェネレーション装置１０６は、運転計画期間の最初の時刻である翌日０時に運転計画初期運転状態と運転計画初期蓄熱量とを運転結果算出部１０４へ出力するとともに、運転計画初期運転状態を運転計画作成部１０３へ出力し、起動ロス回収率テーブルを運転計画補正部１０２へ出力する。
【００２５】
以下、運転計画装置１００における動作の一例について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、毎日０時に運転計画装置１００により運転計画処理の開始指示が出される（Ｓ２０１）。次に、負荷予測部１０５は予測負荷を算出する（Ｓ２０２）。負荷予測部１０５は、１分毎に需要家の電力負荷と熱負荷とを取得し、この取得した電力負荷と熱負荷とを３０分単位で積算し、負荷を計測した時刻と関連付けて記憶する。負荷予測部１０５は、７日前までの各日の負荷２４時間分を３０分単位で記憶し、２４時間先までの負荷を各時刻の負荷７日分を平均することで予測し、運転結果算出部１０４へ出力する。例えば、０時０分から０時３０分までの予測電力負荷は、過去７日間の０時０分から０時３０分までの計測された電力負荷の平均値である。
【００２７】
次に、運転計画補正部１０２は、有効運転パターンを算出する（Ｓ２０３）。まず、運転計画補正部１０２は、負荷予測部１０５より予測負荷を、燃料電池コージェネレーション装置１０６より例えば図４に示す起動ロス回収率テーブルをそれぞれ取得する。以降、ステップＳ２０３の処理を図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。なお、翌日の０時から２４時間を運転計画期間として、運転計画期間内を３０分の時間刻みで起動状態または停止状態のいずれかを運転計画を設定する場合、前記０時と該０時から３０分ずつ経過する時刻が、有効運転パターンの起動時刻の候補を示す後述の起動時刻候補として設定されているものとする。
【００２８】
まず、運転計画装置１００により運転計画補正処理の開始指示が出される（Ｓ３０１）。次に、運転計画補正部１０２は、有効運転パターンの起動時刻の候補を示す起動時刻候補から、有効運転パターンの停止時刻の候補を示す停止時刻候補までの、各時刻の起動ロス回収率の総和である総起動ロス回収率を求める（Ｓ３０２）。
【００２９】
運転計画補正部１０２は、最初に、起動時刻候補Ｓａを０時０分、起動時刻候補Ｓａに運転パターンの時間刻みである３０分を加えた時刻である０時３０分を停止時刻候補Ｅａに設定し、起動時刻候補Ｓａから停止時刻候補Ｅａまでの総起動ロス回収率を求める。
【００３０】
運転計画補正部１０２は、起動時刻候補Ｓａから３０分ごとの予測電力負荷を負荷予測部１０５から取得し、１００ｗ単位で切り上げを行い、起動ロス回収率テーブルから対応する起動ロス回収率を求めて、起動時刻候補Ｓａから停止時刻候補Ｅａまでの総起動ロス回収率を求める。例えば、ある３０分間の予測電力負荷が３４０ｗｈである場合の起動ロス回収率は、起動ロス回収率テーブルの４００ｗｈの起動ロス回収率を用いて求められる。
【００３１】
次に、運転計画補正部１０２は、総起動ロス回収率が１．０以上であるか判定する（Ｓ３０３）。ステップＳ３０３の判定の結果、総起動ロス回収率が１．０未満の場合は、運転計画補正部１０２は、停止時刻候補Ｅａが２４時０分（翌日の０時０分）であるか判定する（Ｓ３０４）。
【００３２】
ステップＳ３０４の判定の結果、停止時刻候補Ｅａが２４時０分でない場合は、運転計画補正部１０２は、停止時刻候補Ｅａを３０分加算した時刻とし（Ｓ３０５）、その後、ステップＳ３０２へ進み、起動時刻候補Ｓａから停止時刻候補Ｅａまでの総起動ロス回収率を求める一方、停止時刻候補Ｅａが２４時０分である場合は、後述するステップＳ３０７へ進む。
【００３３】
ステップＳ３０３の判定の結果、総起動ロス回収率が１．０以上となる場合は、運転計画補正部１０２は、起動時刻候補Ｓａと停止時刻候補Ｅａとの組み合わせを有効運転パターンの１つとして追加する（Ｓ３０６）。
【００３４】
その後、運転計画補正部１０２は、起動時刻候補Ｓａが２３時３０分かどうか判定する（Ｓ３０７）。ステップＳ３０７の判定の結果、起動時刻候補Ｓａが２３時３０分でない場合は、運転計画補正部１０２は、起動時刻候補Ｓａを３０分加算した時刻とするとともに、停止時刻候補Ｅａはその起動時刻候補Ｓａに３０分加算した時刻とする（Ｓ３０８）一方、起動時刻候補Ｓａが２３時３０分であった場合は、例えば図５に示す有効運転パターンを運転計画作成部１０３に出力してステップＳ２０３の処理を終了する（Ｓ３０９）。
【００３５】
ステップＳ２０３が終了すると、運転計画作成部１０３は試験運転パターンを算出する（Ｓ２０４）。運転計画作成部１０３は、運転計画補正部１０２から有効運転パターンを、燃料電池コージェネレーション装置１０６から運転計画初期運転状態をそれぞれ取得する。
【００３６】
以下、燃料電池コージェネレーション装置１０６の運転パターンを、一般的に、一対の起動時刻と停止時刻とを用いて、［起動時刻、停止時刻］と表すものとする。また、１日のうちで２回以上の起動、停止がある運転パターンを、［１回目の起動時刻、１回目の停止時刻］，［２回目の起動時刻、２回目の停止時刻］，・・・と表すものとする。また、運転をしない場合の運転パターンを［０時０分、０時０分］と示す。
【００３７】
運転計画作成部１０３は、運転計画期間で取り得る運転パターンの中で運転状態の合計時間が短いものから先に試験候補運転パターンとして算出する。その際、運転計画作成部１０３は、運転状態の合計時間が同一となる複数の運転パターンについては、それらの運転パターンの中で起動時刻が早いものを試験候補運転パターンとして算出する。
【００３８】
例えば、最初の試験候補運転パターンは、運転を行わない運転パターンである［０時０分、０時０分］である。次に算出される試験候補運転パターンは、運転状態の合計時間が３０分である［０時０分、０時３０分］であり、その次は［０時３０分、１時０分］である。
【００３９】
試験候補運転パターンが算出されると、起動時刻候補Ｓａが試験候補運転パターンの起動時刻と同一である有効運転パターンの停止時刻候補Ｅａより遅い時刻が、試験候補運転パターンの停止時刻であり、かつ１つ前に求められた運転パターンの停止時刻から次の起動時刻が４時間以上離れている運転パターンである場合に、試験候補運転パターンを試験運転パターンとして算出する。
【００４０】
例えば、運転計画初期運転状態が停止中で、運転計画補正部１０２から取得した有効運転パターンに含まれる［起動時刻候補Ｓａ、停止時刻候補Ｅａ］の組み合わせが［１時０分、６時３０分］の場合には、試験候補運転パターンが［１時０分，６時０分］ならば試験運転パターンとして算出されず、［１時０分，６時３０分］や［１時０分，７時］ならば試験運転パターンとして算出される。
【００４１】
また、試験候補運転パターンが［１時０分、６時３０分］［７時０分、７時３０分］ならば、１回目の停止時刻である６時３０分と次の起動時刻である７時０分とが４時間以上離れていないため、試験運転パターンとして算出されない。
【００４２】
運転計画補正部１０２から取得した有効運転パターンの中に［１０時３０分、１６時０分］が含まれる場合において、試験候補運転パターンが［１時０分、６時３０分］［１０時３０分、１５時３０分］ならば、この試験候補運転パターンは試験運転パターンとして算出されず、試験候補運転パターンが［１時０分、６時３０分］［１０時３０分、１６時０分］や［１時０分、６時３０分］［１０時３０分、１６時３０分］ならば、この試験候補運転パターンは試験運転パターンとして算出される。
【００４３】
ただし、燃料電池コージェネレーション装置１０６から取得した運転計画初期運転状態が起動中を示す値である場合は、試験運転パターンの起動時刻の１つとして０時０分を含む。
【００４４】
一方、運転計画初期運転状態が起動中を示す値である場合には、１回目の起動時刻が０時０分ではない［０時３０分、２４時０分］や［１時０分、２４時０分］は試験運転パターンとして算出されない。
【００４５】
次に、運転結果算出部１０４は一次エネルギー使用量を算出する（Ｓ２０５）。運転結果算出部１０４は、運転計画作成部１０３から試験運転パターンを、負荷予測部１０５から予測負荷を、燃料電池コージェネレーション装置１０６から運転計画初期運転状態及び運転計画初期蓄熱量をそれぞれ取得し、運転シミュレーションを行う。
【００４６】
この運転シミュレーションには、予め設定した燃料電池コージェネレーション装置１０６のガス使用量に対する発電量を示す発電効率、蓄熱量を示す排熱回収効率、１分毎に発電量の変化可能な量を示す発電追従性などのハードウェア特性を用いる。
【００４７】
次に、各時刻での発電量、蓄熱量に基づく運転シミュレーションの結果、燃料電池コージェネレーション装置１０６が使用したガス使用量と、燃料電池コージェネレーション装置１０６の蓄熱では不足した熱を補うためガス会社から購入するガス使用量との総和である買ガス量と、燃料電池コージェネレーション装置１０６の発電では不足した電力を補うため電力会社から購入する電力量である買電量との総和を算出する。
【００４８】
さらに、運転結果算出部１０４は、予め設定したガス・電力の単位当たりの一次エネルギー使用量を用いて、買ガス量と買電量とから運転シミュレーションで使用した一次エネルギー使用量を算出し、運転候補判定部１０１へ出力する。
【００４９】
次に、運転計画作成部１０３は、運転計画期間全ての試験運転パターンの作成が完了したかを判定する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６の判定の結果、全ての試験運転パターンの作成を完了している場合は後述するステップＳ２０７へ進む一方、全ての試験運転パターンの作成を完了していない場合はステップＳ２０４へ進み、所定の順序に従って次の試験パターンを作成し、運転計画作成部１０３が全ての試験運転パターンの作成を完了するまで、ステップＳ２０４からステップＳ２０６の処理を繰り返す。
【００５０】
次に、運転候補判定部１０１は最適運転パターンを算出する（Ｓ２０７）。運転候補判定部１０１は、運転結果算出部１０４より一次エネルギー使用量とその試験運転パターンとを取得して記憶しており、そのうち最も一次エネルギー使用量が小さくなる試験運転パターンを最適運転パターンとして算出し、燃料電池コージェネレーション装置１０６へ出力する。
【００５１】
ステップＳ２０７が完了すると、運転計画作成装置１００の一連の処理が終了する（Ｓ２０８）。
【００５２】
燃料電池コージェネレーション装置１０６は、運転候補判定部１０１から最適運転パターンを取得し、その最適運転パターンに従って翌日の０時から２４時間運転を行い、電力と熱を発生し需要家へ供給する。また、燃料電池コージェネレーション装置１０６は、運転計画期間の最初の時刻である翌日０時にその時点での運転状態を運転計画初期運転状態として、蓄熱量を運転計画初期蓄熱量として運転結果算出部１０４へ出力する。
【００５３】
以下、本実施の形態における効果について説明する。
【００５４】
本実施例の計算に要する処理時間は、運転結果算出部１０４のものが大部分である。これは、運転結果算出部１０４以外での計算は数値の判定や記憶のみであるが、運転結果算出部１０４で一次エネルギー使用量を算出する際に、予め設定した燃料電池コージェネレーション装置１０６の発電効率、排熱回収効率、電力への発電追従性などのハードウェア特性から燃料電池コージェネレーション装置１０６の運転をシミュレートするという複雑な処理を行うためである。
【００５５】
本実施例では、運転計画補正部１０２において、コージェネレーション装置１０６の特性により想定される、省エネルギー性の低い運転パターンを簡易な演算により算出することで、運転計画作成部１０３で算出する試験運転パターンの数を減らし、運転結果算出部１０４で一次エネルギー使用量を算出する際の計算処理時間を少なくすることができる。
【００５６】
一般的に、燃料電池コージェネレーション装置１０６では起動に要するエネルギーが大きいといわれており、起動停止を繰り返すことは、省エネルギー性の面から避けるべきである。
【００５７】
本実施例と前記特許文献１の実施例の一次エネルギー使用量を算出する計算とを比較すると、特許文献１では２の４８乗通りの全ての運転パターンに対して一次エネルギー使用量算出処理が必要なのに対し、本実施例は、起動ロス回収率を用いて有効運転パターンを求めることにより、起動停止を繰り返すような運転パターンに対して一次エネルギー使用量を算出する必要がなくなる。
【００５８】
例えば、起動時刻候補と停止時刻候補との時間の差が５時間であった場合、２の１０乗通りの試験運転パターンに対する一次エネルギー使用量算出処理が削減できることになる。
【００５９】
なお、本実施例では、運転計画補正部１０２において、起動ロス回収率を用いて有効運転パターンの算出を行ったが、以下のように行うことも可能である。
【００６０】
総起動ロス回収率が１．０以上になると想定できるまでに燃料電池コージェネレーション装置１０６を使用することによって発電される電力量である起動ロス回収発電量Ｆを用いて、起動時刻候補Ｓａから停止時刻候補Ｅａまでの予測電力負荷の和が起動ロス回収発電量Ｆ以上となる停止時刻候補を算出することによって、有効運転パターンを求める方法もある。
【００６１】
また、総起動ロス回収率が１．０以上になると想定できるまでに必要な時間である起動ロス回収時間ｎを用いて、停止時刻候補Ｅａを、起動時刻候補Ｓａにｎ時間加算した時間とすることによって、有効運転パターンを求める方法もある。
【００６２】
起動ロス回収発電量や、起動ロス回収時間は、例えば、燃料電池コージェネレーション装置１０６の起動ロスが１０００ｗｈで、起動後は１ｋＷの定格運転を行うとした場合、発電効率を約３５％とすると、起動ロスと同等の一次エネルギーを作るために発電される量は、約３０００ｗｈ、必要な時間は３時間とするなどの計算により求め、予め、燃料電池コージェネレーション装置１０６に保持しておく。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明にかかる運転計画装置は、省エネルギー性の高い運転パターンを生成する精度を落とすことなく、計算処理に要する時間を減らすことができ、燃料電池コージェネレーション装置の運転計画等として有用である。また、起動・停止を繰り返し得るコージェネレーション装置全般や、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプＣＯ２ヒートポンプ等の運転計画にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態における運転計画装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における運転計画装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における運転計画補正部の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における起動ロス回収率の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における有効運転パターンの出力例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  運転計画装置
１０１  運転候補判定部
１０２  運転計画補正部
１０３  運転計画作成部
１０４  運転結果算出部
１０５  負荷予測部
１０６  燃料電池コージェネレーション装置
【図１】
2007248000.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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