(57)【要約】【課題】発電手段の計画運転を適切に行えるようにすることが可能な発電システムを提供する。【解決手段】発電した電力を電力消費部に供給し且つ発電出力を変更調整可能な発電手段１と、その発電手段１の運転を制御する運転制御手段とが備えられた発電システムであって、運転制御手段が、電力消費部における時系列の実電力負荷値に対応する電力を出力するように発電手段を追従運転させると仮定して求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理して、その過去の電力負荷データに基づいて発電手段１の計画運転を行うように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電した電力を電力消費部に供給し且つ発電出力を変更調整可能な発電手段と、その発電手段の運転を制御する運転制御手段とが備えられた発電システムであって、
前記運転制御手段が、
前記電力消費部における時系列の実電力負荷値を基にして求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理して、その過去の電力負荷データに基づいて前記発電手段の計画運転を行うように構成されている発電システム。
【請求項２】
前記運転制御手段が、
前記電力消費部における時系列の実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を追従運転させると仮定して求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理して、その過去の電力負荷データに基づいて前記発電手段の計画運転を行うように構成されている請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、
前記仮想発電出力値を、前記発電手段の出力上昇速度及び出力下降速度の少なくともいずれか一方を反映させて求めるように構成されている請求項２記載の発電システム。
【請求項４】
前記運転制御手段が、
前記電力消費部における時系列の実電力負荷値における設定周期毎にその設定周期内の最小値を前記仮想発電出力値として求めるように構成されている請求項１記載の発電システム。
【請求項５】
前記運転制御手段が、
前記電力消費部における時系列の実電力負荷値と設定値とを比較して、前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、前記実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以下又は下回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている請求項５記載の発電システム。
【請求項７】
前記発電手段が、その発電出力を下限値と上限値とにわたる出力調整範囲内において変更調整可能に構成され、
前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記発電手段の出力調整範囲の前記下限値以下又は下回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている請求項６記載の発電システム。
【請求項８】
前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以上又は上回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている請求項５記載の発電システム。
【請求項９】
前記発電手段が、その発電出力を下限値と上限値とにわたる出力調整範囲内において変更調整可能に構成され、
前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記発電手段の出力調整範囲の前記上限値以上又は上回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている請求項８記載の発電システム。
【請求項１０】
前記運転制御手段が、
前記計画運転として、計画対象とする単位期間内に前記発電手段を運転する運転時間帯を定めて、その運転時間帯において、前記電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を運転するように構成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項１１】
前記運転制御手段が、
前記運転時間帯を、計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象とする最初の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯、及び、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯のうち、より発電メリットが高い時間帯に定めるように構成されている請求項１０記載の発電システム。
【請求項１２】
前記発電手段が発生する排熱を回収する排熱回収手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記排熱回収手段にて回収された排熱を使用する熱消費部における時系列の実熱負荷値を時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で過去の熱負荷データとして管理して、前記過去の電力負荷データ及び前記過去の熱負荷データに基づいて最も省エネルギー性が高い時間帯、又は最も経済性メリットが高い時間帯、又は、最もＣＯ2削減量が多い時間帯を、前記発電メリットが高い時間帯として定めるように構成されている請求項１１記載の発電システム。
【請求項１３】
前記運転制御手段が、
前記発電手段を運転する運転モードとして、前記計画対象とする単位期間内の運転時間帯において前記発電手段を運転する断続運転を行う断続運転モード、前記計画対象とする単位期間内において前記発電手段を連続運転する連続運転モード、及び、前記発電手段の運転を待機させる待機モードのうち少なくとも２つを備え、そのいずれかに切り換え自在に構成され、且つ、
前記連続運転モード及び前記断続運転モードの少なくとも一方において、前記電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を運転するように構成されている請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電した電力を電力消費部に供給し且つ発電出力を変更調整可能な発電手段と、その発電手段の運転を制御する運転制御手段とが備えられた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記発電システムとして、発電手段にて発電した電力を電力消費部に供給し、且つ、前記発電手段が発電に伴って発生する排熱を熱消費部に供給するようにして、電力と熱とを発生するようにしたコージェネレーションシステムや、発電手段にて発電した電力のうちの余剰電力を蓄電装置にて蓄電しておき、発電手段にて発電する電力では電力消費部が必要な電力に対して不足するときに、不足分の電力を蓄電装置で蓄電した電力にて補うようにした発電システム等がある。このような発電システムは、例えば、一般家庭等に設置されて使用されるものである。又、発電手段としては、燃料電池やエンジン駆動式の発電手段等が用いられることになる。
【０００３】
従来では、発電システムの一例としてのコージェネレーションシステムにおいて、次のように構成したものがあった。すなわち、発電手段として燃料電池を備えて、時間の経過に伴って変化する電力消費部の実電力負荷値を時間経過の並び順に単位期間（例えば１日）毎に区分けした状態で過去の実電力負荷データとして記憶し、さらに、時間の経過に伴って変化する熱消費部の実際の熱負荷値を時間経過の並び順に単位期間毎に区分けした状態で過去の実熱負荷データとして記憶しておき、その記憶している実電力負荷データ及び実熱負荷データに基いて、計画対象とする単位期間である計画対象期間における燃料電池の計画運転を行うように構成したものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
説明を加えると、電力消費部の実電力負荷値を単位時間（例えば１時間）毎に検出して、時間経過の並び順に単位期間毎に区分けした状態で時刻及び曜日を対応付けて３週間分を過去の実電力負荷データとして記憶しておき、計画対象期間の計画運転を行うときに、過去の３週間分の実電力負荷データのうちで、計画対象期間と同じ曜日で且つ対応する時刻の実電力負荷データに基づいて計画対象期間内の単位時間毎の予測電力負荷を求めるようになっている。又、計画対象期間の予測熱負荷についても電力負荷と同様にして、熱消費部における過去の３週間分の実熱負荷データを記憶しておき、この実熱負荷データに基づいて計画対象期間内の単位時間毎の予測熱負荷を求めるようになっている。
【０００５】
そして、上記したようにして求めた予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて計画対象期間における燃料電池の計画運転を行うようになっている。
すなわち、計画対象期間において燃料電池を運転するときは、電力消費部の実電力負荷値を賄えるように、実際の電力負荷値に応じて燃料電池の出力を調整する電力負荷追従運転を行うのであるが、計画対象期間において予測電力負荷に基づいて燃料電池の出力を追従させる追従運転を行うと仮定して予測熱負荷に対して熱が不足する熱不足状態が予測される場合には、所定の時間帯において燃料電池の出力を実際の電力負荷値よりも大きい出力に変更調整する出力上昇運転を行い、計画対象期間において予測電力負荷に基づいて燃料電池の出力を追従させる追従運転を行うと仮定して予測熱負荷に対して熱が余る熱余り状態が予測される場合には、所定の時間帯において燃料電池の出力を実際の電力負荷値よりも小さい出力に変更調整する出力下降運転を行うようになっている。
【０００６】
このようにして、前記計画対象期間内における熱需要を賄えるようにしながら、実際の消費状態に対応させて効率よく電力を発電することで、省エネルギー性を高めてエネルギーコストの低減効果を高めるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３７１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来構成では、電力消費部の実際の電力負荷値である過去の実電力負荷データに基づいて求めた予測電力負荷を用いて発電手段の計画運転を行うようになっているから、次のような不利があった。
【０００９】
すなわち、前記電力消費部としては、一般家庭等に設置される複数の電気機器類があり、電力消費部の実電力負荷値はこれらの電気機器の使用状態によって刻々と変化するが、電気機器は電源スイッチの入切等によって消費電力が急激に変動するものであり、電力消費部の実電力負荷値は短時間の間に急激に大きく変化することがある。しかし、燃料電池等により構成される発電手段は、発電電力を電力負荷値に対して追従させて変更調整するときの応答能力、つまり、発電電力の単位時間当たりの変更調整量には限界があり、発電電力を短時間の間に急激に変更調整することは難しいものである。ちなみに、発電手段による発電電力では実電力負荷値に対して不足するときは、その不足分の電力は商用電源により供給することで賄うようにしている。
【００１０】
つまり、電力消費部の実電力負荷値に追従するように発電手段の発電出力を変更調整しても、電力消費部の実電力負荷値が急激に変化して、その単位時間当たりの変化量が上記したような発電手段の応答能力を越えるような大きい変化量である場合には、発電手段は電力消費部の実電力負荷値に追従することができず追従遅れが発生することになる。
【００１１】
そして、上記従来構成では、実電力負荷値を単位時間毎に計測して求めた実電力負荷データに基づいて予測電力負荷を求め、前記発電手段が前記予測電力負荷を出力させたときに予測される熱負荷を賄えるように発電手段の計画運転を行うようにしたものであるが、上述したような発電手段の追従遅れに起因して、計画運転を行うときに予測される発電手段の電力と発電手段が実際に運転するときの電力とが異なるものとなり、計画対象期間において実電力負荷値に追従するように発電手段を発電させるように運転を行っても、例えば熱供給量が予測していた熱量よりも不足する熱不足状態になる等、発電手段の適切な計画運転を行うことができない状態になり、省エネルギー性やエネルギーコストの面で不利になるおそれがある。
【００１２】
又、発電システムとして、発電手段と蓄電装置とを備えて構成されている発電システムにおいても同様の問題がある。つまり、計画対象期間において過去の実電力負荷データに基づいて計画運転を行うようにすると、蓄電装置に対する充電量が不足して電力消費部で必要とされる電力を賄うことができないおそれがある等、発電手段の適切な計画運転を行うことができない状態になり、省エネルギー性やエネルギーコストの面で不利になるおそれがある。
【００１３】
本発明の目的は、発電手段の計画運転を適切に行えるようにして、省エネルギー性を高めてエネルギーコストの低減効果を高めることが可能な発電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る発電システムは、発電した電力を電力消費部に供給し且つ発電出力を変更調整可能な発電手段と、その発電手段の運転を制御する運転制御手段とが備えられたものであって、前記運転制御手段が、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値を基にして求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理して、その過去の電力負荷データに基づいて前記発電手段の計画運転を行うように構成されている点にある。
【００１５】
第１特徴構成によれば、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値を基にして、時系列の仮想発電出力値、例えば、発電手段が実際に追従したと仮定したときの値や実電力負荷値よりも小さめの値等、現実に発生した電力負荷値ではなく、発電手段が実際に発電する電力値に極力近づけた値を過去の電力負荷データとして管理するのである。
【００１６】
そして、上記したようにして管理される過去の電力負荷データに基づいて発電手段の計画運転、すなわち、過去の電力負荷データに基づいて求められる予測電力負荷に基づく計画運転を行うので、発電手段が実際に追従することが可能な電力負荷データに出来るだけ近づけた状態で運転を行うことができる。
【００１７】
例えば、発電手段にて発電した電力を電力消費部に供給し、且つ、前記発電手段が発電に伴って発生する排熱を排熱回収手段にて回収して熱消費部に供給するようにした発電システムであれば、仮想発電出力値を過去の電力負荷データとして、その過去の電力負荷データに基づいて発電手段の計画運転を行うようにすると、予測される発電手段の電力と発電手段が実際に運転するときの電力との間に大きな差異が発生するおそれがないので、発電手段の出力を実電力負荷値に追従させるように運転したときに実際は発生する熱量も予測される熱負荷に近い状態になり、熱不足が発生するおそれが少ないものとなる。
【００１８】
又、発電手段と蓄電装置とを備えて構成されている発電システムでも同様に、仮想発電出力値を過去の電力負荷データとして、その過去の電力負荷データに基づいて発電手段の計画運転を行うようにすると、蓄電装置における充電量が適切な状態となり、電力が不足するおそれが少ないものとなる。
【００１９】
従って、計画運転を行うときに予測される発電手段の電力と発電手段が実際に運転するときの電力との間に大きな差異が発生するおそれがなく、発電手段の計画運転を適切に行えるようにして、省エネルギー性を高めてエネルギーコストの低減効果を高めることが可能な発電システムを提供できるに至った。
【００２０】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を追従運転させると仮定して求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理して、その過去の電力負荷データに基づいて前記発電手段の計画運転を行うように構成されている請求項１記載の発電システム。
【００２１】
第２特徴構成によれば、電力消費部において実際に発生した実電力負荷値ではなく、実際の実電力負荷値に対応する電力を出力するように発電手段を追従運転させると仮定して求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で過去の電力負荷データとして管理するのである。前記仮想発電出力値は、発電手段を実電力負荷値に対して実際に追従運転させたときの発電出力値に対応する値にできるだけ近づけることができる。
【００２２】
すなわち、時間の経過に伴って変化する実電力負荷値に対して発電手段を追従運転させると仮定して求めた仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするので、この過去の電力負荷データは、発電手段が実際に運転している状態の出力値に近づくものとなるので、このようにして管理される過去の電力負荷データに基づいて発電手段の計画運転を行うようにすると、発電手段が実際に追従することが可能な電力負荷データに対応させて、より一層適正な状態で運転を行うことができる。
【００２３】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記仮想発電出力値を、前記発電手段の出力上昇速度及び出力下降速度の少なくともいずれか一方を反映させて求めるように構成されている点にある。
【００２４】
第３特徴構成によれば、前記仮想発電出力値を、前記発電手段の出力上昇速度及び出力下降速度の少なくともいずれか一方を反映させて求めるのである。つまり、発電手段が発電出力を変更させるときの実際の出力上昇速度や出力下降速度を考慮して、前記仮想発電出力値を求めるようにしたから、その仮想発電出力値を、発電手段を実電力負荷値に対して実際に追従運転させたときの発電出力値に極力近づけた状態で求めることができる。  
【００２５】
本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値における設定周期毎にその設定周期内の最小値を前記仮想発電出力値として求めるように構成されている点にある。
【００２６】
第４特徴構成によれば、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値における設定周期毎にその設定周期内の最小値を前記仮想発電出力値として求めるようにしたから、前記仮想発電出力値として、発電手段を実電力負荷値に対して実際に追従運転させたときの発電出力値に対応する値にできるだけ近づけた状態で求めることが可能となる。
【００２７】
本発明の第５特徴構成は、第１特徴構成〜第４特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値と設定値とを比較して、前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、前記実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定するように構成されている点にある。
【００２８】
第５特徴構成によれば、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値と設定値とを比較して、仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定するのである。例えば、前記設定値を、実電力負荷値と発電手段の実際の発電出力との関係から予め適正な値に定めておくと、その設定値と時系列の実電力負荷値とを比較して、仮想発電出力値が過去の電力負荷データとして適切でない場合には、実電力負荷値を過去の電力負荷データとし、実電力負荷値が過去の電力負荷データとして適切でない場合には、仮想発電出力値を過去の電力負荷データとすることで、適正な電力負荷データを求めることが可能となる。
【００２９】
本発明の第６特徴構成は、第５特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以下又は下回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている点にある。
【００３０】
第６特徴構成によれば、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以下であるか又は前記設定値を下回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするのである。すなわち、前記設定値として、実電力負荷値がその設定値以下であるか又はその設定値を下回っているときは、仮想発電出力値が過去の電力負荷データとして用いることが適切でないような値を設定しておき、時系列の実電力負荷値と仮想発電出力値のうちの適切なものを過去の電力負荷データとするのである。従って、過去の電力負荷データとして適切な値を求めることが可能となる。
【００３１】
本発明の第７特徴構成は、第６特徴構成に加えて、前記発電手段が、その発電出力を下限値と上限値とにわたる出力調整範囲内において変更調整可能に構成され、前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記発電手段の出力調整範囲の前記下限値以下又は下回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている点にある。
【００３２】
第７特徴構成によれば、電力消費部の時系列の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の下限値以下であるか又は下限値を下回っているときには、前記仮想発電出力値ではなく、電力消費部の実電力負荷値を過去の電力負荷データとするから、電力消費部における実電力負荷値を適正に検出することができ、発電手段の計画運転を適正に行うことが可能となる。
【００３３】
説明を加えると、電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の下限値以下又は下回っている状態というのは、発電手段の発電出力が電力消費部の実電力負荷値よりも大きく、余剰電力が発生している状態であるが、このような状態であれば、例えば、電力と熱とを供給している発電システムの場合には余剰電力を熱に変換して熱発生量を多くさせることが可能であり、又、蓄電装置にて余剰電力を蓄電する発電システムの場合には、蓄電量を多くさせることが可能となる。
【００３４】
つまり、電力消費部の電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の下限値以下又は下回っているときは、前記仮想発電出力値ではなく実電力負荷値を求めるようにしたので、余剰電力の発生状態を予測することが可能であって、発電システムの実際の運転状態を適正に検出することができるから、発電手段をより実際の運転状態に対応させた適正な状態で計画運転することが可能となる。
【００３５】
従って、電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の下限値以下又は下回っている状態では、実電力負荷値に基づいて、発電システムの実際の運転状態を適正に検出することができ、発電手段の計画運転を適正に行うことが可能となる。
【００３６】
本発明の第８特徴構成は、第５特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以上又は上回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている点にある。
【００３７】
第８特徴構成によれば、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記設定値以上であるか又は前記設定値を上回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするのである。すなわち、前記設定値として、実電力負荷値がその設定値以上であるか又はその設定値を上回っているときは、仮想発電出力値が過去の電力負荷データとして用いることが適切でないような値を設定しておき、時系列の実電力負荷値と仮想発電出力値のうちの適切なものを過去の電力負荷データとするのである。従って、過去の電力負荷データとして適切な値を求めることが可能となる。
【００３８】
本発明の第９特徴構成は、第８特徴構成に加えて、前記発電手段が、その発電出力を下限値と上限値とにわたる出力調整範囲内において変更調整可能に構成され、前記運転制御手段が、前記電力消費部の時系列の実電力負荷値が前記発電手段の出力調整範囲の前記上限値以上又は上回っているときは、その実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとするように構成されている点にある。
【００３９】
第９特徴構成によれば、電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の上限値以上又は上回っているときは実電力負荷値を前記過去の電力負荷データとする。すなわち、このように電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の上限値以上又は上回っているときは、発電手段による発電出力では対応することができない状態であるが、電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の上限値以上又は上回っているときは、前記仮想発電出力値ではなく実電力負荷値を求めるようにしたので、実電力負荷値に対して発電手段の出力が不足している電力の不足状態を予測することが可能であって、発電システムの実際の運転状態を適正に検出することができるから、発電手段をより実際の運転状態に対応させた適正な状態で計画運転することが可能となる。
【００４０】
従って、電力消費部の実電力負荷値が発電手段の出力調整範囲の上限値以上又は上回っている状態では、実電力負荷値に基づいて、発電システムの実際の運転状態を適正に検出することができ、発電手段の計画運転を適正に行うことが可能となる。
【００４１】
本発明の第１０特徴構成は、第１特徴構成〜第９特徴構成のいずれかに加えて、前記運転制御手段が、前記計画運転として、計画対象とする単位期間内に前記発電手段を運転する運転時間帯を定めて、その運転時間帯において、前記電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を運転するように構成されている点にある。
【００４２】
第１０特徴構成によれば、過去の電力負荷データに基づいて行う計画運転として、計画対象とする単位期間内において定めた運転時間帯において、電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように発電手段を運転する構成であるから、発電手段の計画運転をより適正に行うことが可能となる。
【００４３】
説明を加えると、前記計画運転として、例えば計画対象とする単位期間内において常に発電手段を連続して運転することも考えられるが、このように連続運転を行うと、例えば、発電手段の排熱を熱消費部に供給するような構成の発電システムの場合には発電に伴って発生する熱量が過剰となって熱余り状態になり、又、蓄電装置にて余剰電力を蓄電する発電システムの場合には、蓄電装置が満充電状態が長く続く等、省エネルギー性を低下させるおそれがある。
【００４４】
そこで、計画対象とする単位期間内において定めた運転時間帯において発電手段を運転する構成とすることで、発生熱量が過剰になったり、蓄電用の電力が過剰になる等の不利を回避することが可能であり、省エネルギー性を高めてエネルギーコストの低減効果を高めることが可能となる。
【００４５】
又、電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように発電手段を運転することで、発電手段の発電電力を実電力負荷値に合った適切なものとして、例えば商用電源からの受電電力や発電出力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力をできるだけ少なくして、省エネルギー性の一層の向上を図ることができる。
【００４６】
本発明の第１１特徴構成は、第１０特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記運転時間帯を、計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象とする最初の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯、及び、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯のうち、より発電メリットが高い時間帯に定めるように構成されている点にある。
【００４７】
第１１特徴構成によれば、発電手段の計画運転を行うための計画対象として、連続する複数の単位期間を設定し、その計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象とする最初の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯、及び、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯のうち、発電メリットが高い時間帯に定めるようにしている。前記発電メリットが高いというのは、発電手段が発電を行うことで、省エネルギー性が高く且つエネルギーコストの面で有利となるものである。
【００４８】
すなわち、最初の単位期間内の時間帯のうちで運転時間帯として定めた時間帯に発電手段を運転することにより、他の時間帯で運転する場合に比べて、省エネルギー性が高く且つエネルギーコストの面で有利なものとなるのである。
【００４９】
例えば、発電手段にて発電した電力を電力消費部に供給し、且つ、前記発電手段が発電に伴って発生する排熱を排熱回収手段にて回収して熱消費部に供給するようにした発電システムであれば、前記計画対象とする最初の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯というのは、連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内において発電手段を運転すると仮定する時間帯であって、その時間帯において発電手段の出力を実電力負荷値に追従させるように運転することによって発生した熱量が、当該単位期間についての予測熱負荷の総量又は大部分を賄えるような時間帯である。
【００５０】
一方、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯というのは、連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内において発電手段を運転すると仮定する時間帯であって、その時間帯において発電手段の出力を実電力負荷値に追従させるように運転することによって発生した熱量が、連続する複数の単位期間についての予測熱負荷の総量又は大部分を賄えるような時間帯である。
【００５１】
そして、前記各時間帯のうち発電メリットが高い時間帯に発電手段を運転するようにしたから、発電手段の運転時間を短くしながら必要な熱負荷を賄うことが可能であり、省エネルギー性が高く且つエネルギーコストの面で有利なものにすることができる。
【００５２】
本発明の第１２特徴構成は、第１１特徴構成に加えて、前記発電手段が発生する排熱を回収する排熱回収手段が設けられ、前記運転制御手段が、前記排熱回収手段にて回収された排熱を使用する熱消費部における時系列の実熱負荷値を時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で過去の熱負荷データとして管理して、前記過去の電力負荷データ及び前記過去の熱負荷データに基づいて最も省エネルギー性が高い時間帯、又は最も経済性メリットが高い時間帯、又は、最もＣＯ2削減量が多い時間帯を、前記発電メリットが高い時間帯として定めるように構成されている点にある。
【００５３】
第１２特徴構成によれば、排熱回収手段によって発電手段が発生する排熱を回収して、排熱回収手段にて回収した排熱を熱消費部にて使用することになるが、運転制御手段は、電力負荷データと同様にして、熱消費部における時系列の実熱負荷値を時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で過去の熱負荷データとして管理して、過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データに基づいて最も省エネルギー性が高い時間帯、又は最も経済性メリットが高い時間帯、又は、最もＣＯ2削減量が多い時間帯を、前記発電メリットが高い時間帯として定めることになる。
【００５４】
すなわち、電力負荷データだけでなく、熱負荷についても熱消費部における時系列の実熱負荷値を時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で過去の熱負荷データとして管理するようにして、過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データの夫々を用いて、それらのデータに基づいて、最も省エネルギー性が高い時間帯、又は最も経済性メリットが高い時間帯、又は、最もＣＯ2削減量が多い時間帯を、前記発電メリットが高い時間帯として定めるようにしたので、過去の実際に発生した電力と熱の双方の発生状態から、発電手段を運転する運転時間帯として適正な時間帯を適正に設定することができる。省エネルギー性、経済性、又は、ＣＯ2削減効果をより高めることができる。尚、経済性メリットは、電力を商用電源から買電した場合の電力コストや専用の給湯装置で熱負荷を賄う場合の熱発生用コスト等から求められる。又、前記ＣＯ2削減量は、電力を商用電源から賄い且つ専用の給湯装置で熱負荷を賄う場合と、発電手段を運転させて電力と熱とを賄う場合の夫々におけるＣＯ2発生量から求められる。
【００５５】
本発明の第１３特徴構成は、第１０特徴構成〜第１２特徴構成のいずれかに加えて、前記運転制御手段が、前記発電手段を運転する運転モードとして、前記計画対象とする単位期間内の運転時間帯において前記発電手段を運転する断続運転を行う断続運転モード、前記計画対象とする単位期間内において前記発電手段を連続運転する連続運転モード、及び、前記発電手段の運転を待機させる待機モードのうち少なくとも２つを備え、そのいずれかに切り換え自在に構成され、且つ、前記連続運転モード及び前記断続運転モードの少なくとも一方において、前記電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を運転するように構成されている点にある。
【００５６】
第１３特徴構成によれば、発電手段を運転する運転モードとして、前記断続運転モード、前記連続運転モード、及び、前記待機モードのうち少なくとも２つを備え、そのいずれかに切り換え自在に構成されているから、例えば、省エネルギー性及びエネルギーコストの面で有利となるような運転モードを選択して、その運転モードにて発電手段を運転することにより、省エネルギー性が高く且つエネルギーコストの低減効果を更に高めることが可能となる。しかも、前記連続運転モード及び前記断続運転モードの少なくとも一方において、前記電力消費部における実電力負荷値に対応する電力を出力するように前記発電手段を運転するので、発電手段の発電電力を電力負荷に合った適切なものとして、商用電源からの受電電力及び発電出力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力をできるだけ少なくして、省エネルギ性の一層の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明に係る発電システムの実施形態をコージェネレーションシステムに適用した場合について、図面に基づいて説明する。
この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である発電手段としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する排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等から構成されている。
【００５８】
前記燃料電池１は、その発電出力を下限値としての最小出力（例えば３００Ｗ）と上限値としての最大出力（例えば１０００Ｗ）とにわたる出力調整範囲内において変更調整可能に構成されている。その燃料電池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。
【００５９】
前記燃料電池１は、実電力負荷に対応する電力を出力するように追従運転させる場合、実電力負荷の変化に対する応答能力すなわち出力を変更するときの追従速度には限界がある。つまり、出力を連続して上昇させるときの最大追従速度は、例えば１分間に１５Ｗ程度上昇する速度であり、出力を連続して減少させるときの最大追従速度は、例えば１分間に６０Ｗ程度減少させる速度である。従って、電力負荷がこのような燃料電池１が追従可能な最大速度を越えて急激に変動した場合には、燃料電池１は追従できず、実電力負荷の変化に対して遅れた状態で出力が変化することになる。
【００６０】
前記商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力消費部としての電力負荷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から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。
【００６１】
前記受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力値を計測する電力負荷計測手段１１が設けられ、この電力負荷計測手段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、発電電力の余剰電力は、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。
【００６２】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、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ＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。また、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よい。
【００６３】
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を通して熱媒を熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、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、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、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、ファン２７を作動させた状態でのバーナ２８の燃焼により貯湯槽２内から取り出した湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器２９などを備えて構成されている。
【００６４】
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、ラジエター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ター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ター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。
【００６５】
前記貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１から出力される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が発生する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。そして、補助加熱手段Ｍが、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成されている。また、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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や補助加熱用熱交換器２９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。前記熱消費端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【００６８】
また、貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯負荷計測手段３１が設けられ、熱消費端末３での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００６９】
前記運転制御部５は、燃料電池１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転及び冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御すると共に、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、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。
【００７０】
ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁４０を閉弁した状態で貯湯槽２から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯槽２から取り出した湯水を補助加熱手段Ｍにて加熱したり、貯湯槽２から取り出した湯水に水を混合させて、図外のリモコンにて設定されている給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
したがって、貯湯槽２では、貯湯槽２の容量の範囲内で、燃料電池１の出力に応じて追加された湯水から、給湯用として取り出された湯水を差し引いた分の湯水が貯湯されていることになる。
【００７１】
前記運転制御部５は、過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データを管理して、それらの過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データに基づいて、燃料電池１の計画運転を行うように構成されている。
【００７２】
以下、運転制御部５による具体的な制御内容について説明する。
前記運転制御部５は、単位時間を１時間とし時間の経過に伴って変化する電力負荷データ及び熱負荷データを時間経過の並び順に単位期間（１日）毎に区分けした状態で記憶手段としてのメモリ３４に記憶する記憶処理を逐次実行するようになっている。
【００７３】
先ず、熱負荷データを求める処理について説明する。
熱負荷として給湯熱負荷と端末熱負荷とがあり、運転制御部５は、給湯熱負荷と端末熱負荷との夫々について、実際の使用状況に基づいて、給湯熱負荷計測手段３１及び暖房熱負荷計測手段３２により、単位時間毎の給湯熱負荷データ及び暖房熱負荷データが各別に計測して、それらを加算して熱負荷データとして管理し、過去３週間分（合計２１日分）の計測結果が時間経過の並び順に単位期間（１日）毎に区分けした状態で記憶する構成となっている。尚、給湯熱負荷と端末熱負荷との夫々各別に管理して記憶するようにしてもよい。
【００７４】
次に、電力負荷データを求める処理について説明する。
運転制御部５は、電力負荷９における時系列の実電力負荷値を基にして求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理するように構成されている。具体的には、電力負荷９における時系列の実電力負荷値に対応する電力を出力するように燃料電池１を追従運転させると仮定して求めた時系列の仮想発電出力値を、時間経過の並び順に且つ単位期間毎に区分けした状態で、過去の電力負荷データとして管理するように構成されている。
【００７５】
説明を加えると、電力負荷計測手段１１にて検出される電力負荷９における実際の電力負荷値を逐次計測して、その実際の電力負荷値の変化に対して燃料電池１が発電出力を変化させるときに追従可能な仮想の発電出力値を演算により求めて、その仮想発電出力値を逐次メモリ３４に記憶するのである。
【００７６】
さらに、運転制御部５は、前記仮想発電出力値を、燃料電池１の出力上昇速度及び出力下降速度を反映させて求めるように構成され、電力負荷９における時系列の実電力負荷データと設定値とを比較して、前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定するように構成されている。
【００７７】
以下、運転制御部５の具体的な演算処理並びに記憶処理について説明する。
すなわち、電力負荷計測手段１１の検出値を１秒毎に検出して、その１秒毎の検出値を１分が経過する毎に６０個の検出値の平均値を演算にて求める構成となっている。つまり、１分毎に平均データを求めるようになっている。燃料電池１の実電力負荷値の変動に対する追従速度を考慮して、前記１分毎に求められる平均データに対して燃料電池１を追従運転させると仮定したときの追従可能な仮想発電出力値を演算にて求めて、その１分毎に演算により求めた値を１時間毎に平均し、過去の電力負荷データとしてメモリ３４に記憶させる記憶処理を繰り返し実行する。電力負荷計測手段１１の１秒毎の検出値を１分毎に平均する構成に限らず、１分毎の瞬時値を用いてもよいし、サンプリング周期（１秒間）よりも長い期間の移動平均した値を用いてもよい。
【００７８】
このとき、実電力負荷データが上昇側に１分間に１５Ｗ以上変化していれば燃料電池１が追従できないので、仮想発電出力値の１分間の変化は１５Ｗ以下に抑制されることになる。又、実電力負荷データが減少しているときは仮想発電出力値の１分間の変化は６０Ｗ以下に抑制される。従って、前記仮想発電出力値を、燃料電池１の出力上昇速度及び出力下降速度を反映させて求められることになる。
【００７９】
但し、前記実電力負荷データが燃料電池１の最小出力（出力調整範囲の下限値）を下回っているときは、前記仮想発電出力値ではなく実電力負荷データを過去の電力負荷データとしてメモリ３４に記憶するように構成されている。又、前記実電力負荷データが燃料電池１の最大出力（出力調整範囲の上限値）を上回っているときは、前記仮想発電出力値ではなく実電力負荷データを過去の電力負荷データとしてメモリ３４に記憶するように構成されている。従って、運転制御部５は、出力調整範囲の下限値及び上限値を設定値として設定して、その設定値と時系列の実電力負荷データと比較して、仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定する。
【００８０】
そして、運転制御部５は、１分毎に求めた仮想発電出力値を１時間毎に平均した値を、過去の３週間（２１日間）分について、時間経過の並び順に且つ各単位期間（１日）毎に区分けした状態でメモリに記憶することにより過去の電力負荷データとして管理する構成となっている。
【００８１】
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を加える。
運転制御部５は、燃料電池１を運転するときは、電力負荷９における実電力負荷値に対応する電力を出力するように燃料電池１を運転させる電主運転制御を実行する。この電主運転制御は、電力負荷計測手段１１にて計測される電力負荷値を出力するように、最小出力から最大出力の範囲内で、図３に示すように連続的に電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の出力をその決定した電主出力に設定する。
【００８２】
運転制御部５は、上述したように管理してメモリ３４に記憶している時系列の過去の電力負荷データ及び時系列の過去の熱負荷データ（以下、それらを総称するときは単に実負荷データという）に基づいて、例えば、1日のうちの特定の時間（例えば、午前３時）に設定されている判定タイミングになると、図５に示すように、その時点から後の２４時間（以下、予測対象日という場合がある）の時系列的な予測電力負荷及び予測熱負荷（以下、それらを総称するときは予測負荷データという）を予測する予測データ作成処理を実行するが、そのとき、記憶されている過去の負荷データが適正であるか否かを判定するデータ判定処理を行うようになっている（ステップ１，２、３）。
【００８３】
ここで、運転制御部５は、過去の実負荷データがメモリ３４に記憶される複数の単位期間（日）のうちで、例えば予測対象日の７日前又は１４日前の日を基準日として定め、複数の単位期間のうちで、基準日を除き且つ判別対象とする他の複数の単位期間の夫々について、その負荷データと基準日における負荷データとの類似度を相関係数にて求めて、その類似度が設定類似度以上である複数の単位期間の負荷データの平均化処理により予測負荷データを求めるように構成されている。
【００８４】
つまり、単位期間（１日）を複数の時間帯に区分けし、各日の同じ時間帯群の夫々について予測負荷データを求めるように構成されている。そして、１日のうちの複数の時間帯として、４つの時間帯、つまり、「深夜」（当日の午前３時〜４時、当日の午後１１時〜１２時、及び、翌日の午前１時〜２時の時間帯）、「朝」（当日の午前５時から〜午前１０時までの時間帯）、「昼」（当日の午前１１時から〜午後４時までの時間帯）、「夕方」（当日の午後５時から〜午後１０時までの時間帯）に分けて管理する構成となっている。
【００８５】
次に、運転制御部５によるデータ判定処理について説明する。
ここで、記憶されている過去の負荷データは、電力負荷データと熱負荷データとがあり、夫々について予測電力負荷及び予測熱負荷を作成することになるが、演算の処理方法は同じであるから以下の説明においては、記憶している電力負荷データと熱負荷データを単に実負荷データとし、予測電力負荷と予測熱負荷とを予測負荷データとして説明する。又、運転制御部５は、各日の各時間帯毎に対応させた状態で後述するような類似判定結果であるカウント値ＵＰを記憶する予測元データ可否判定メモリを備えている。
【００８６】
前記データ判定用処理においては、図６に示すように、制御が開始されると、先ず、その日別・時間帯別の予測元データ可否判定メモリを一日ずらす（ステップ２１）。つまり、１日の計測が終了する毎に１日ずつ繰り上げて記憶内容をずらして、常に最新の過去２１日分のデータに対応するようにしている。
【００８７】
次に、計画対象期間の前日よりも１日前（ｄａｙ＝２）（図３に示す例ではＤ２）から順に過去の２０日分（ｄａｙ＝２１（Ｄ２１）まで）の全ての実負荷データの夫々について、予測対象日の前日との間での時間帯毎の実負荷データの類似度を相関係数αを用いて判定する（ステップ２２、２３）。従って、ここでは、予測対象日の前日よりも１日前から過去の２０日分が、類似関係を判別する判別対象となる。
【００８８】
そして、相関係数αが設定値（０．７）以上であれば、対応する日の時間帯について、日別・時間帯別の予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰをインクリメント（+１）するとともに、予測対象日の前日に対応する日別・時間帯別の予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰをインクリメント（+１）する（ステップ２４、２５、２６）。そして、上記したような相関係数を用いた類似度の判定を各日毎に繰り返し行い（ステップ２７、２８、２９）、過去２０日分の全てについて終了すると、このデータ判定用処理が終了する。
【００８９】
説明を加えると、例えば、予測対象日の前日の「深夜」の時間帯の実負荷データと、過去２０日分の夫々の「深夜」の時間帯の実負荷データとの相関係数αを順次求めて、そのうち相関係数αが設定値（０．７）より大きいものがあれば、その日の時間帯に対応する予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰをインクリメントする。そして、このような処理を、予測対象日の前日の他の時間帯（朝、昼、夕方）の夫々について順次実行するのである。
【００９０】
前記予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰは、この制御が実行される毎に毎日更新されるが、日別・時間帯別の予測元データ可否判定メモリは、前記相関係数αが設定値（０．７）より大きいものがあれば順次カウント値が積算されていくことになる。つまり、別の日の同じ時間帯のデータと類似しているものが多いと、その日の時間帯における日別・時間帯別の予測元データ可否判定メモリのカウント値は大きい値となる。それは、その日のその時間帯は、別の日の同じ時間帯とエネルギ消費状況が類似している回数が多いことを意味している。
【００９１】
前記相関係数は周知のものであるが、その求め方について簡単に説明を加えると、例えば、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２），…（Ｘｎ，Ｙｎ）のような変数Ｘ，Ｙのデータがｎ組あるとき、変数Ｘ，Ｙの相関係数αは、下記数１にて記載されるような式により求めることができる。データ間の相関が大きいときは相関係数は「１」に近い値になり、相関が無ければ「０」に近い小さい値になる。
【００９２】
【数１】
2007252085.tif 000003
【００９３】
例えば、予測対象日の前日の「深夜」の時間帯の実負荷データと、過去２０日分の夫々の「深夜」の時間帯の実負荷データとの相関係数αを順次求める場合であれば、対象単位期間の前日の午後１１時における実負荷データをＸ１とすると、対比する過去のある日の午後１１時における実負荷データがＹ１となり、６時間分の各時間毎のデータを前記数１に当てはめて、予測対象日の前日の「深夜」の時間帯の実負荷データと、過去のある日の「深夜」の時間帯の実負荷データとの相関係数αを求める。このような処理を各時間帯別に行う。
【００９４】
次に、図７及び図８を参照しながら前記予測データ作成処理について説明する。
当該システムが設置されてから３週間以上経過していれば前記カウント値ＵＰに対する類似判定用閾値ＵＴを「３」に設定する（ステップ３１、３２）。設置されてから３週間以上経過していないが２週間以上経過している場合には類似判定用閾値ＵＴを「２」に設定する（ステップ３３、３４）。そして、設置されてから２週間以上経過していないが１週間以上経過している場合には、記憶されている実負荷データのデータ数が少ないので、各時間帯の夫々について、予測対象日よりも前の１週間の実負荷データを平均化処理して予測負荷データを求め、設置されてから１週間以上経過していない場合には、設置されてから予測対象日の前日までの実負荷データを平均化処理して予測負荷データを求めるようにしている（ステップ３５、３６、３７）。
【００９５】
そして、予測対象日の７日前の各時間帯（ｔｉｍｅ＝ｎ）（ｎ：１〜４）の夫々について、その時間帯に対応する予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であれば、特異なデータではなく予測に用いるデータとしての信頼性が高いので、その時間帯については７日前を基準日とする（ステップ３８、３９）。
【００９６】
しかし、予測対象日の７日前の各時間帯の夫々について、その時間帯に対応する予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上でなければ、予測対象日の１４日前のその時間帯に対応する予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であるか否かを判断して、カウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であれば、その時間帯については１４日前を基準日とする（ステップ４０、４１）。
【００９７】
つまり、予測対象日の７日前の実負荷データが対象単位期間の時間帯に対する基準のデータとして適切でない場合には、予測対象日の１４日（２週間）前の各時間帯についての実負荷データが予測対象日に対する基準のデータとして適切か否かを判定するようにしている。
【００９８】
前記予測対象日の１４日前のその時間帯に対応する予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上でなければ、７日前及び１４日前のいずれのデータも予測に用いるデータとしての信頼性が低いので、そのときは、対象単位期間よりも前の１週間の実負荷データを平均化処理して予測負荷データを求める（ステップ３６）。
【００９９】
予測対象日の４つの時間帯の夫々について上述したような基準日を設定する処理を実行する（ステップ４２、４３）。そして、その１日分の時間帯について基準日を設定する処理が終了すると、次に、１日の４つの時間帯の夫々について、基準日を除く日別・時間帯別に２０日分記憶されている同じ時間帯夫々の実負荷データについて、基準日として設定されている日の時間帯の実負荷データとの相関係数αを求める（ステップ４４、４５）。つまり、４つの時間帯（ｔｉｍｅ＝ｎ）（ｎ：１〜４）の夫々について、複数の日（ｄａｙ＝ｍ）（ｍ：１〜２０）別に相関係数αを求める。従って、ここでは、基準日を除く日別・時間帯別の２０日分のデータが類似関係を判別するための判別対象となる。
【０１００】
そして、日別・時間帯別に２０日分記憶されている実負荷データのうちで、前記相関係数αが設定値（０．７）以上であり、且つ、日別・時間帯別に予測元データ可否判定メモリに記憶されるカウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であれば、その日におけるその時間帯の実負荷データを予測元データの候補とする（ステップ４６、４７）。そして、その日におけるその時間帯が、予測データ作成用の単位期間に対応することになる。
【０１０１】
つまり、前記相関係数αが設定値（０．７）以上であると判別された時間帯のうち、前記カウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であると判別された時間帯を選択して、その時間帯を用いて予測負荷データを求めるのである。
すなわち、上記ステップ４６にて前記相関係数αが設定値（０．７）以上であると判別された複数の予測データ作成用の時間帯のうちで、前記カウント値ＵＰが前記類似判定用閾値ＵＴ以上であると判別されて判別対象とする過去の複数の単位期間に対する類似関係が高いと判別された予測データ作成用の時間帯を選択して、予測負荷データを求めることになる。
【０１０２】
このような相関係数αを求める処理及びその相関係数αに基づいて過去の複数の単位期間に対する類似関係を判別する処理を日別・時間帯別に記憶されている２０日分について順次繰り返し実行し（ステップ４８、４９）、１日の４つの時間帯のうちの１つの時間帯について２０日分の上記処理が終了すると、前記予測元データの候補とされる日である候補日が類似判定用閾値ＵＴ以上あれば、その時間帯について、複数の候補日夫々の時間帯における実負荷データを平均化処理して予測負荷データを求める（ステップ５０、５１）。
【０１０３】
前記複数の候補日夫々の時間帯内には、実負荷データとしては単位時間（１時間）毎の６つのデータがあるが、前記平均化処理においては、時間帯内の同じ時刻に対応させて各単位時間毎に平均値を算出することになる。つまり、予測負荷データとしては実際には各単位時間毎の複数のデータが含まれることになる。
【０１０４】
図１０に実負荷データの例を示している。予測対象日の前日のデータＤ１から新しい順にＤ２，Ｄ３‥Ｄ２１まで記憶される。例えば、予測対象日の７日前を基準単位期間として、その７日前のデータＤ７との間の相関係数αが設定値（０．７）以上であるものが、例えばＤ１、Ｄ２，Ｄ６，Ｄ１４であれば、それらの各データＤ１、Ｄ２，Ｄ６，Ｄ１４の平均値を求めるのである。
【０１０５】
上記平均化処理においては、前記類似度が設定類似度以上である単位期間、すなわち、相関係数αが設定値（０．７）以上である時間帯の実負荷データだけを用いる構成としているが、このような構成に代えて、前記相関係数αが設定値（０．７）以上である時間帯の実負荷データ及び基準日の同じ時間帯の実負荷データの平均化処理により前記予測負荷データを求める構成とすることもできる。図１０に示す例であれば、各データＤ１、Ｄ２，Ｄ６，Ｄ１４にデータＤ７も加えて平均値を求めることになる。
【０１０６】
上記したような処理によって求められる予測負荷データは、例えば図４に示すように、夫々時系列的に変化する、１日分の予測電力負荷データ、１日分の予測熱負荷データとして求められることになる。
【０１０７】
又、運転制御部５は、判定タイミングにおいて、それから後の計画対象とする単位期間において燃料電池１を計画運転するための運転条件を設定して、その運転条件に基づいて燃料電池１の運転を制御する運転処理を実行するように構成されている。そして、運転制御部５、単位期間内において燃料電池１を連続的に運転させる連続運転モードと、単位期間内において燃料電池１を断続的に運転させる断続運転モードと、単位期間内において燃料電池１の運転を停止して待機状態とする待機モードを備えて、そのいずれかに切り換え自在に構成され、且つ、前記連続運転モード及び前記断続運転モードの少なくとも一方において、電力負荷９における実電力負荷値に対応する電力を出力するように燃料電池１を運転するように構成されている。
【０１０８】
上記連続運転モードは、判定タイミングからの単位期間（１日）内において燃料電池１を連続的に運転させる運転モードである。即ち、運転制御部５は、連続運転モードが選択された対象単位期間においては、燃料電池１を停止することなく連続的に運転させ、その運転時に上述した電主運転制御を実行する。
【０１０９】
一方、上記断続運転モードは、単位期間内において、燃料電池１を断続的に運転させる運転モードである。即ち、運転制御部５は、断続運転モードが選択された単位期間においては、燃料電池１の起動及び停止を行って断続的に運転させ、その運転時に上述した電主運転制御を実行する。
【０１１０】
前記待機モードは、単位期間内において燃料電池１の運転を停止させるモードである。
【０１１１】
更に、運転制御部５は、燃料電池１の運転パターンに対して、予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されており、その予測エネルギ削減量の演算方法について、説明を加える。
【０１１２】
運転制御部５は、先ず、予め設定された仮運転パターンにおける運転時間帯において燃料電池１を運転させる形態で予測電力負荷に対して電主運転制御を実行すると仮定して、燃料電池１の時系列的な予測発電電力及び予測発生熱を演算する。
【０１１３】
そして、下記の［数２］に示すように、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池１を上記仮運転パターンで運転させた場合のエネルギ消費量の削減量を、上記予測エネルギ削減量として演算することができる。
【０１１４】
［数２］
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２
【０１１５】
尚、上記燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、下記の［数３］に示すように、上記予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷の全てを補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
【０１１６】
［数３］
Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源７の発電効率＋予測熱負荷／補助加熱手段Ｍの発熱効率
【０１１７】
一方、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の［数４］に示すように、上記予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１におけるエネルギ消費量（燃料消費量）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷から予測発生熱を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
【０１１８】
［数４］
Ｅ２＝燃料電池１を運転したときの燃料消費量＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱手段Ｍの発熱効率
【０１１９】
また、上記燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める場合には、それに燃料電池１の起動時のエネルギロスや想定される待機時間等を加えることが望ましい。
【０１２０】
上記のような燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める方法について説明を加える。
【０１２１】
図１１（ａ）に示すように、判定タイミングから２４時間の対象単位期間における１時間毎の夫々の時間において、予測電力負荷（ａ）及び予測熱負荷（ｍ）を求め、運転時間帯を設定した仮運転パターンにおいて設定される運転時間帯において設定される燃料電池１の電主出力（ｂ）を、その予測電力負荷（ａ）に対して追従する形態で求める。尚、この際に、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力以下である場合には、電主出力（ｂ）はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量（ｉ）として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池１の最大出力以上である場合には、電主出力（ｂ）はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量（ｃ）として求められる。
【０１２２】
夫々の時間において、電主出力（ｂ）と燃料電池１の発電効率（ｅ）から、燃料電池１の一次エネルギ消費量である燃料消費量（ｇ）を求めると共に、その燃料消費量（ｇ）と燃料電池１の発熱効率（ｆ）から燃料電池１の発生熱量（ｄ）を求める。
【０１２３】
更に、夫々の時間において、貯湯槽２の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量（ｄ）から排熱ロス（ｈ）を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量を加えたものから、貯湯槽２において放熱される貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）と、を差し引いた分を、貯湯槽２に貯えられる貯湯熱量（ｋ）として求め、更に、貯湯槽２の最大容量を超える分の熱量をラジエター１９で放熱される余剰熱量（ｊ）として求める。
【０１２４】
そして、計画対象とする単位期間における上記燃料消費量（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、貯湯熱量（ｋ）が予測利用熱量（ｎ）よりも小さい場合にその差として求められる不足熱負荷の合計とを、上記［数４］に代入することにより、上記のような燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることができる。
【０１２５】
尚、上記燃料電池１の発生熱量（ｄ）の合計と、余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量の合計との和が、燃料電池１の総発生熱量と認識することができ、更に、排熱ロス（ｈ）と余剰熱量（ｊ）と貯湯放熱量（ｌ）の夫々の合計の和に好ましくは起動ロスとを加えたものが、燃料電池１の総熱ロスと認識することができる。そして、この総発熱量から総熱ロスを差し引いた熱量の全てを熱負荷として利用できた場合には、予測エネルギ削減量は最大となり、このような予測エネルギ削減量を最大とする利用熱量をピーク利用熱量と呼ぶ。
また、判定タイミングにおける貯湯熱量（ｋ）即ち初期貯湯熱量を考慮するために、上記［数２］において、その初期貯量熱量を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量（初期貯湯熱量／補助加熱手段Ｍの発熱効率）を加算して予測エネルギ削減量を求めても構わない。また、この場合、上記のように求めたピーク利用熱量も、上記のような初期貯量熱量を補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量が加算された値として求められる。
【０１２６】
次に、運転制御部５による燃料電池１の運転モード選択処理について説明する。
運転制御部５は、図５に示すように、判定タイミング（午前３時）になると、上記したようなデータ判定用処理及び予測データ作成処理を実行したのちに、運転モード選択処理を実行する（ステップ４）。
【０１２７】
この運転モード選択処理は、図９に示すように、連続運転モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの連続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｃと、断続運転モードによって燃料電池１を運転すると仮定したときの断続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｉとを演算し（ステップ５１）、夫々の予測エネルギ削減量Ｐｃ，Ｐｉが共に負であるか否かを判断して、共に負であれば待機モードを選択する（ステップ５２、５６）。
【０１２８】
ステップ５２の判断が否であれば、連続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｃと断続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｉのうちどちらの方が大きいかを判定し（ステップ５３）、連続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｃの方が大きい場合には、連続運転モードを選択する（ステップ５８）。連続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｃと断続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｉとが等しい場合には、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化を抑制する目的で、連続運転モードが選択される。
【０１２９】
そして、断続運転モードの予測エネルギ削減量Ｐｉの方が大きい場合には、その判定時間において貯湯槽２に貯湯されている貯湯熱量にて次の単位期間（判定タイミングから２４時間後までの期間）内の予測熱負荷を賄うときの熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求める（ステップ５４）。この熱負荷賄い率Ｕ／Ｌは、判定タイミングの貯湯熱量のうちで次の単位期間の予測熱負荷として利用される予測利用熱量Ｕと次の単位期間内の総予測熱負荷Ｌとの割合にて求められる。そして、その熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋ（例えば６０％）より小さければ断続運転モードを選択し（ステップ５７）、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋより大であれば待機モードを選択する（ステップ５６）。
【０１３０】
そして、上記判定タイミングの直後の単位期間においては、燃料電池１は、上記のように運転モード選択処理で選択された運転モードで運転される。
即ち、断続運転モードの方が連続運転モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定タイミングにおける運転モード選択処理により断続運転モードが選択され、それ以降の単位期間において燃料電池１が断続的に運転されるので、熱余り状態が抑制され、省エネルギー性の向上が図られる。
一方、連続運転モードの方が断続運転モードよりも予測エネルギ削減量が大きい場合には、判定タイミングにおける運転モード選択処理により連続運転モードが選択され、それ以降の対象単位期間において燃料電池１が連続的に運転されるので、熱不足状態が抑制されて高い省エネルギー性が確保されながら、起動や停止に伴うエネルギ損失やセルの劣化が適切に抑制される。
【０１３１】
〔連続運転モード〕
次に、連続運転モードが選択された場合における運転制御部５による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
運転制御部５は、連続運転モードにおいて、電主運転制御を実行することにより、熱負荷に対して燃料電池１の発生熱が余る熱余り状態が予測される場合に、燃料電池１の出力を電力負荷９の負荷電力値に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制運転を実行可能に構成されている。
更に、運転制御部５は、連続運転モードにおいて、電主運転制御を実行することにより、熱負荷に対して燃料電池１の発生熱が不足する熱不足状態が予測される場合に、燃料電池１の出力を電力負荷９の負荷電力値に追従した電主出力よりも大きい強制出力に設定する強制運転を実行可能に構成されている。
【０１３２】
ちなみに、熱余り状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が熱消費端末３で要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエター１９を作動させる状態である。
また、熱不足状態とは、例えば、貯湯槽２内に湯水が貯湯されておらず、補助加熱手段Ｍを作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱だけでは熱消費端末３で要求されている端末熱負荷を賄えない状態である。
【０１３３】
次に、熱余り状態及び熱不足状態の予測について説明を加える。
前記運転制御部５は、対象単位期間における予測電力負荷及び予測熱負荷を求め、その予測電力負荷を補うように、連続的に電主運転制御を実行することを想定して、燃料電池１の発生熱が予測熱負荷に対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求め、逆に、燃料電池１の発生熱が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱不足状態が発生する時間帯を熱不足時間帯として求める。
尚、熱不足状態や熱余り状態を予測する構成については、例えば、補助加熱手段Ｍを作動した状態での給湯量やラジエター１９における放熱量を積算し、その積算値が設定値以上となることにより、熱不足状態や熱余り状態を予測するなど、適宜変更が可能である。
【０１３４】
上記抑制運転について説明を加えると、運転制御部５は、抑制運転を実行する場合において、熱余り状態が予測される熱余り時間帯よりも前の時間帯でその熱余り状態が解消できるように設定された抑制運転時間帯において、燃料電池１の出力を電主出力よりも小さい抑制出力に設定する。
【０１３５】
上記強制運転について説明を加えると、運転制御部５は、強制運転を実行する場合において、熱不足状態が予測される熱不足時間帯よりも前の時間帯でその熱不足状態が解消できるように設定された強制運転時間帯において、燃料電池１の出力を電主出力よりも大きい強制出力に設定する。又、上記強制出力は、燃料電池１の最大出力や、電主出力から所定の設定量大きい出力としても構わない。
【０１３６】
〔断続運転モード〕
次に、断続運転モードが選択された場合における運転制御部５による詳細な運転制御方法について、説明を加える。
この断続運転モードは、対象単位期間において上述した予測エネルギ削減量が最大となるように、燃料電池１の運転時間帯を設定する運転モードである。
そして、その断続運転モードは、下記に示す第１断続運転モードと第２断続運転モードが含まれ、運転制御部５は、運転モード選択処理により断続運転モードが選択された場合には、例えば予測エネルギ削減量が優れている方の断続運転モードで、燃料電池１を運転させる。
【０１３７】
（第１断続運転モード）
第１断続運転モードは、計画対象とする単位期間において燃料電池１の運転時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、計画対象とする単位期間における予測電力負荷と前記単位期間における予測熱負荷とに基づいて演算して、その予測エネルギ削減量が最大となるように単位期間において燃料電池１の仮運転時間帯を設定する断続運転モードである。
【０１３８】
即ち、運転制御部５は、第１断続運転モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、計画対象とする単位期間において燃料電池１の起動時間と停止時間との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その起動時間から停止時間までの運転時間帯において燃料電池１に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を、上述した［数２］〜［数４］等を用いて、演算する。
【０１３９】
そして、その複数の仮運転パターンのうち、上記のように求めた予測エネルギ削減量が最も優れた即ち最大である仮運転パターンを、計画対象とする単位期間における正式な運転パターンとして決定し、その運転パターンで定義される運転時間帯で燃料電池１を運転するように単位期間内における燃料電池１の仮運転時間帯を設定する。
【０１４０】
この第１断続運転モードにおける燃料電池１の運転について説明を加えると、前記仮運転時間帯の開始時刻になると燃料電池１を運転開始し、燃料電池が運転されることにより供給される単位期間内での発生熱量の積算値がその単位期間内において予測されていた予測熱負荷の総量を越えると、その時点で燃料電池１の運転を停止することになる。発生熱量の積算値が単位期間内において予測熱負荷の総量に達しない場合は、次回の判定タイミングに至るまで運転を継続し、判定タイミングにおいて前記熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋより大であれば運転を停止することになる。
【０１４１】
従って、この第１断続運転モードにおいて、運転制御部５は、燃料電池１を断続運転するときにおける運転時間帯を、計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象としての最初の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯に定める構成であり、過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データに基づいて、計画対象としての最初の単位期間について最も省エネルギー性が高い時間帯を、発電メリットが高い時間帯として定める構成となっている。
【０１４２】
（第２断続運転モード）
第２断続運転モードは、運転制御部５は、単位期間内における燃料電池１の仮運転時間帯を、計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯に定めるように構成されている。つまり、単位期間において燃料電池１の運転時間帯が異なる複数の仮運転パターンの夫々の予測エネルギ削減量を、最初の単位期間における予測電力負荷と、単位期間よりも長い４８時間又は７２時間等の熱負荷対象単位期間（複数の単位期間）における予測熱負荷とに基づいて演算して、予測エネルギ削減量が最大となる、すなわち、最も発電メリットが大きくなる仮運転時間帯を設定する断続運転モードである。
【０１４３】
即ち、運転制御部５は、第２断続運転モードが選択された場合に、上記複数の仮運転パターンとしての、単位期間における燃料電池１の仮運転時間帯との組み合わせが互いに異なる全ての仮運転パターンについて、その運転時間帯において燃料電池１に対して電主運転制御を実行することによる予測エネルギ削減量を演算する。そして、そのうちで予測エネルギ削減量が最大となる仮運転パターンを定めるのである。
【０１４４】
この第２断続運転モードにおける燃料電池１の運転について説明を加えると、計画対象となる単位期間において、前記仮運転パターンにて定めた仮運転時間帯の開始時刻になると燃料電池１を運転開始する。そして、燃料電池１が運転されることにより供給される単位期間内での発生熱量の積算値が前記熱負荷対象単位期間内において予測されていた予測熱負荷の総量を越えると、その時点で燃料電池１の運転を停止することになる。発生熱量の積算値が単位期間内において予測熱負荷の総量に達しない場合は、次回の判定タイミングに至るまで運転を継続し、判定タイミングにおいて前記熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋより大であれば運転を停止することになる。
【０１４５】
上述したように、前記熱負荷対象単位期間内において予測されていた予測熱負荷の総量を越えると、その時点で燃料電池１の運転を停止するが、次の判定タイミングにおいて、前記負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋより大であり、熱負荷対象単位期間内における予測熱負荷を賄える場合には、次の単位期間においては燃料電池１の運転を行わないので、省エネルギー性を高めることができる。
【０１４６】
尚、この第２断続運転モードで演算される予測エネルギ削減量は、例えば、図１１（ｂ）の判定タイミング後における単位期間を越えた後の熱利用状態に示すように、その単位期間を含む長い熱負荷対象単位期間において、燃料電池１を発電しない状態で、貯湯熱量（ｋ）が継続して予測熱負荷（ｍ）として利用された場合を想定して、上述した［数２］〜［数４］等を用いて演算された対象単位期間の予測電力負荷と予測熱負荷とに基づいて演算した予測エネルギ削減量に対して、その対象単位期間以降における予測利用熱量（ｎ）の合計から貯湯放熱量（ｌ）の合計を差し引いた分の熱量を、補助加熱手段Ｍの発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値として求めることができる。
【０１４７】
判定タイミング後における単位期間よりも長い熱負荷対象単位期間における予測熱負荷は、判定タイミング後における単位期間（前記予測対象日に相当）について求めた予測熱負荷と同じような予測熱負荷があるものと想定して求めることができるが、過去の負荷データから３日分の予測負荷データを演算にて求めるようにしてもよい。
【０１４８】
従って、この第２断続運転モードにおいて、運転制御部５は、燃料電池１を断続運転するときにおける運転時間帯を、計画対象としての連続する複数の単位期間のうちの最初の単位期間内であって、計画対象としての連続する複数の単位期間について最も発電メリットが高い時間帯に定める構成であり、過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データに基づいて、計画対象としての連続する複数の単位期間（熱負荷対象単位期間）について最も省エネルギー性が高い時間帯を、発電メリットが高い時間帯として定める構成となっている。
【０１４９】
尚、運転制御部５は、運転モード選択処理により断続運転モードが選択された場合に、第１断続運転モードと第２断続運転モードとのうち、予測エネルギ削減量が優れた方、つまり、発電メリットの高い方の断続運転モードを選択して、選択された運転モードにおける時間帯にて燃料電池１を断続的に運転させる。例えば、第２断続運転モードを優先的に選択したい場合に、第２断続運転モードの予測エネルギ削減量が、第１断続運転モードの予測エネルギ削減量から一定量差し引いた分よりも大きい場合に、第２断続運転モードを選択するように構成してもよい。
【０１５０】
〔待機モード〕
この待機モードは、燃料電池１を運転させずに停止させるモードである。つまり、上記断続運転モードの予測エネルギ削減量の方が連続運転モードの予測エネルギ削減量よりも優れている場合において、その予測エネルギ削減量が負である場合には、燃料電池１を運転させることによるエネルギの削減効果がないとして、何れの運転モードも選択せずに、次の対象単位期間において燃料電池１を停止させるのである。
【０１５１】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を説明する。
【０１５２】
（１）  上記実施形態では、運転制御手段が電力消費部の時系列の電力負荷値が発電手段としての燃料電池の出力調整範囲の下限値を下回っているときは、電力負荷値を過去の電力負荷データとする構成としたが、このような構成に代えて、電力負荷値が燃料電池の出力調整範囲の下限値を下回っていても前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとする構成でもよい。
【０１５３】
（２）  上記実施形態では、運転制御手段が電力消費部の時系列の電力負荷値が発電手段としての燃料電池の出力調整範囲の上限値を上回っているときは、電力負荷値を過去の電力負荷データとするように構成したが、このような構成に代えて、電力負荷値が燃料電池の出力調整範囲の上限値を上回っていても前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとする構成でもよい。
【０１５４】
（３）  上記実施形態では、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値を基にして時系列の仮想発電出力値を求めるにあたり、時系列の実電力負荷値に対応する電力を出力するように燃料電池を追従運転させると仮定して時系列の仮想発電出力値を求める構成としたが、このような構成に代えて、次のように構成するものでもよい。
【０１５５】
すなわち、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値における設定周期毎にその設定周期内の最小値を前記仮想発電出力値として求める構成としてもよい。例えば、１分毎に得られる実電力負荷の瞬時値に関して、５分毎にその５個のデータの中から最小値を求めて、その最小値を仮想発電出力値として求め、その最小値のデータ（１時間当たり１２個のデータ）を１時間毎に平均し、過去の電力負荷データとして管理する構成である。
【０１５６】
又、このような構成に限らず、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値に対して、一律に変換係数（例えば、０．９）を掛けて時系列の仮想発電出力値として求めるように構成するものでもよい。
【０１５７】
（４）  上記実施形態では、運転制御手段が、前記電力消費部における時系列の実電力負荷値と設定値とを比較して、前記仮想発電出力値を過去の電力負荷データとするか、前記実電力負荷値を過去の電力負荷データとするかを決定する構成とするにあたり、前記設定値として、燃料電池の出力調整範囲の上限値及び下限値を設定するものを例示したが、設定値としては、出力調整範囲の上限値や下限値に限らず、出力調整範囲の中間の値を用いるようにしてもよい。
【０１５８】
（５）  上記実施形態では、運転制御手段が、燃料電池を計画運転するための処理として、前記予測負荷データに基づいて、予測エネルギー削減量を求めて、その予測エネルギー削減量に基づいて運転モード並びに運転時間帯を選択するようにしたが、このような構成に代えて、次のように構成してもよい。
【０１５９】
すなわち、燃料電池を計画運転するための処理として、前記予測負荷データに基づいて、単位時間が経過する毎に省エネルギ化を図ることができるか否かを判定するための省エネ度を求め、その省エネ度が基準値よりも高ければ燃料電池を運転し、省エネ度が基準値よりも低ければ燃料電池を運転しないように運転状態を制御する構成としてもよい。
【０１６０】
又、前記予測負荷データに基づいて、電力を商用電源から買電した場合の電力コストや専用の給湯装置で熱負荷を賄う場合の熱発生用コスト等から経済性メリットを判断して、経済メリットの最も高いて運転モード並びに運転時間帯を選択するようにしてもよい。
又、電力を商用電源から賄い且つ専用の給湯装置で熱負荷を賄う場合と、発電手段を運転させて電力と熱とを賄う場合の夫々におけるＣＯ2発生量から求められるＣＯ2削減量の最も多い運転モード並びに運転時間帯を選択するようにしてもよい。
【０１６１】
（６）  上記実施形態では、運転制御手段が、燃料電池を連続的に運転させる連続運転モード、断続的に運転させる断続運転モード、及び、燃料電池を停止させる待機モードのうちのいずれかで運転するようにしたが、このような構成に代えて次のように構成してもよい。
【０１６２】
燃料電池を運転するための運転モードとして、連続運転モード、断続運転モード、待機モードのうちのいずれか２つを備える構成でもよい。例えば、連続運転モードと断続運転モードとを備える構成、連続運転モードと待機モードを備える構成、あるいは、断続運転モードと待機モードとを備える構成等、各種の形態で実施することができる。要するに、連続運転モード、断続運転モード、待機モードのうちの少なくとも２つを備える構成である。
【０１６３】
（７）  上記実施形態では、前記発電手段としての燃料電池が発生する排熱を回収する排熱回収手段が設けられ、排熱回収手段にて回収された排熱を使用する熱消費部が設けられた発電システムを例示したが、このような構成に代えて、例えば図１２に示すように、発電手段１と、その発電手段１における余剰電力を蓄電し、且つ、発電手段１による電力では電力消費部９の電力負荷値に不足するときに蓄電した電力を電力消費部９に出力する蓄電装置Ｔｋとを備えた発電システムであってもよい。
【０１６４】
（８）  上記実施形態では、貯湯槽に加えて、熱消費端末を設けて、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷としたものを例示したが、熱消費端末を設けずに、給湯熱負荷を熱負荷とするものでもよい。
【０１６５】
（９）  上記実施形態では、発電手段として燃料電池を例示したが、発電手段としては、例えばガスエンジンなどの内燃機関と発電装置とを組み合わせたもの等を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図２】コージェネレーションシステムの制御ブロック図
【図３】電主運転制御における説明図
【図４】予測電力負荷及び予測熱負荷を示すグラフ
【図５】制御動作を示すフローチャート
【図６】制御動作を示すフローチャート
【図７】制御動作を示すフローチャート
【図８】制御動作を示すフローチャート
【図９】制御動作を示すフローチャート
【図１０】実負荷データを示す図
【図１１】予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態等を示す説明図
【図１２】別実施形態の概略構成図
【符号の説明】
【０１６７】
１    発電手段
４    排熱回収手段
５    運転制御手段
９    電力消費部
【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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