(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置が発生する発電出力が可変であり、前記発電出力を電力機器に供給しつつ、前記発電装置が発電時に発生する排熱を蓄熱装置に回収して熱機器に供給するコージェネレーションシステムにおいて、
前記電力機器が消費する電力負荷を測定する電力負荷測定手段と、
前記熱機器が消費する熱負荷を測定する熱負荷測定手段と、
前記電力負荷測定手段が測定した電力負荷、及び、前記熱負荷測定手段が測定した熱負荷を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記電力負荷及び前記熱負荷の電力負荷パターン及び熱負荷パターンに基づいて前記発電装置の発電出力値を時間帯別に決定し、前記発電装置の運転計画を立案する運転計画手段と、
前記運転計画手段が立案した運転計画に含まれるある時間帯における発電出力値に、非負関数ａを加えた発電出力値において、前記蓄熱装置に蓄熱される第１保有熱量を計算する一方、前記ある時間帯における発電出力値から、非負関数ｂを減じた発電出力値において、前記蓄熱装置に蓄熱される第２保有熱量を計算し、その後、前記第１及び前記第２保有熱量を比較し、前記第１保有熱量の方が前記第２保有熱量より目標保有熱量に近い場合には、非負関数ａを前記ある時間帯における発電出力値に加算した値を仮発電出力値とし、前記第２保有熱量の方が前記第１保有熱量より目標保有熱量に近い場合には、非負関数ｂを前記ある時間帯における発電出力値から減じた値を仮発電出力値とする単位過程を、前記非負関数ａ及びｂを小さくしながら有限回数繰り返して最適出力値を決定する最適出力決定手段と
を有することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載するコージェネレーションシステムにおいて、
前記最適出力決定手段は、前記電力負荷が前記発電出力を超えた場合に発生する不足電力を市中電力で賄う場合に前記不足電力の量に、市中電力の二酸化炭素排出原単位を乗じて第１値を求め、前記発電装置が消費する燃料消費量と前記不足熱量供給装置が消費する燃料使用量とを加算した燃料消費量に、前記発電装置用の燃料と前記不足熱量供給装置用の燃料との二酸化炭素排出原単位を乗じて第２値を求め、前記第１値と前記第２値とを加算して前記第１又は前記第２保有熱量を算出するものであって、前記発電装置が消費する燃料消費量と前記不足熱量供給装置が消費する燃料使用量の算出に前記非負関数ａ及びｂを用いる
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項３】
発電出力を電力機器に供給する発電装置の制御装置において、
前記電力機器が消費する電力負荷を測定する電力負荷測定手段と、
前記電力負荷測定手段が測定した電力負荷を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記電力負荷の電力負荷パターンに基づいて前記発電装置の発電出力値を時間帯別に決定し、前記発電装置の運転計画を立案する運転計画手段と、
前記運転計画手段が立案した運転計画に含まれるある時間帯における発電出力値に非負関数ａを加えた発電出力値において、第１二酸化炭素排出量を計算する一方、前記ある時間帯における発電出力値から非負関数ｂを減じた発電出力値において、第２二酸化炭素排出量を計算し、その後、前記第１及び前記第２二酸化炭素排出量を比較し、前記第１二酸化炭素排出量の方が前記第２二酸化炭素排出量より小さい場合には、非負関数ａを前記ある時間帯における発電出力値に加算した値を仮発電出力値とし、前記第２二酸化炭素排出量の方が前記第１二酸化炭素排出量より小さい場合には、非負関数ｂを前記ある時間帯における発電出力値から減じた値を仮発電出力値とする単位過程を、前記非負関数ａ及びｂを小さくしながら有限回数繰り返して最適出力値を決定する最適出力決定手段と
を有することを特徴とする発電装置の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載する発電装置の制御装置において、
前記最適出力決定手段が決定した最適出力値に基づいて前記発電装置を運転した場合に、前記ある時間帯に実際に消費された前記電力負荷と、前記発電装置の発電出力が前記電力負荷を超える余剰電力を熱に変換する熱変換装置が前記ある時間帯に消費した消費電力とに基づいて前記最適発電出力値を補正する補正手段を有する
ことを特徴とする発電装置の制御装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載する発電装置の制御装置において、
前記発電装置が発生する発電出力を電力機器に供給しつつ、前記発電装置が発電時に発生する排熱を蓄熱装置に回収して熱機器に供給するものであって、前記熱負荷に対する供給熱量が不足した場合に、燃料供給を受けて熱を発生させる不足熱量供給装置を有するコージェネレーションシステムに使用され、
前記最適出力決定手段は、前記電力負荷が前記発電出力を超えた場合に発生する不足電力を市中電力で賄う場合に市中電力が消費する燃料消費量に、市中電力の二酸化炭素排出原単位を乗じて第１値を求め、前記発電装置が消費する燃料消費量と前記不足熱量供給装置が消費する燃料使用量とを加算した燃料消費量に、前記発電装置用の燃料と前記不足熱量供給装置用の燃料との二酸化炭素排出原単位を乗じて第２値を求め、前記第１値と前記第２値とを加算して前記第１又は前記第２二酸化炭素排出量を算出するものであって、前記発電装置が消費する燃料消費量と前記不足熱量供給装置が消費する燃料使用量の算出に前記非負関数ａ及びｂを用いる
ことを特徴とする発電装置の制御装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５の何れか一つに記載する発電装置の制御装置において、
前記最適出力決定手段が決定する前記第１及び前記第２二酸化炭素排出量が、二酸化炭素排出量及び燃料消費量を用いて算出される指数である
ことを特徴とする発電装置の制御装置。
【請求項７】
発電装置が発生する発電出力が可変であり、前記発電出力を電力機器に供給しつつ、前記発電装置が発電時に発生する排熱を蓄熱装置に回収して熱機器に供給する家庭用コージェネレーションシステムに使用される発電装置の制御装置において、
前記電力機器が消費する電力負荷を測定する電力負荷測定手段と、
前記電力負荷測定手段が測定した電力負荷を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記電力負荷の電力負荷パターンに基づいて前記発電装置の発電出力値を時間帯別に決定し、前記発電装置の運転計画を立案する運転計画手段と、
前記運転計画手段が立案した運転計画に含まれるある時間帯における発電出力値に非負関数ａを加えた発電出力値において、第１電気代と燃料代の合計金額を計算する一方、前記ある時間帯における発電出力値から非負関数ｂを減じた発電出力値において、第２電気代と燃料代の合計金額を計算し、その後、前記第１及び前記第２電気代と燃料代の合計金額を比較し、前記第１電気代と燃料代の合計金額の方が前記第２電気代と燃料代の合計金額より小さい場合には、非負関数ａを前記ある時間帯における発電出力値に加算した値を仮発電出力値とし、前記第２電気代と燃料代の合計金額の方が前記第１電気代と燃料代の合計金額より小さい場合には、非負関数ｂを前記ある時間帯における発電出力値から減じた値を仮発電出力値とする単位過程を、前記非負関数ａ及びｂを小さくしながら有限回数繰り返して最適出力値を決定する最適出力決定手段と
を有することを特徴とする発電装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最適な出力変数を算出するための出力変数決定方法、およびその方法を用いた発電装置に関するものである。特に、電力と熱とを出力するコージェネレーションシステムにおいて最適な運転計画を立てるために好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスエンジンや燃料電池などで発電し、発電に伴って発生する熱を利用するコージェネレーションシステムが広く利用されつつある。コージェネレーションシステムは、発電電力を供給しつつ発生する熱を回収して熱需要に利用できることから、省エネルギー性および経済性を向上させることができるという利点がある。ところが、一般家庭のように電力負荷変動が激しく、電力負荷と熱負荷の発生時刻のアンバランスがあるケースにおいて、省エネルギー性の高い運転を行うためにには、コージェネレーションシステムの発電出力および熱出力をきめ細やかに制御する必要がある。すなわち、家庭用のコージェネレーションシステムでは、最適な運転計画を立てることが非常に重要である。
【０００３】
ここで、最適な運転計画を立てるために必要となる最適解の決定方法として、例えば、特開平９−２５２５４２号公報に開示されたものがある。この方法は、系統の要求する総需要を満たすための各発電機の出力値を決定する発電機出力の決定方法であって、各発電機の一定時間継続可能な出力変化速度の最大値の総和が系統の要求する総需要変化速度の最大値より大きく、かつ、各発電機の一定時間継続可能な出力変化速度の最小値の総和が系統の要求する総需要変化速度の最小値より小さくなるように発電機出力の決定問題を定式化し、安い発電コストを与える可能解を凸な空間に対する最適化手法を用いて求めることにより、各発電機の出力を決定することを特徴とする。
【０００４】
そして、最適化手法として内点法が示されており、この内点法を用いることにより、系統の総需要が急速に変化する時間帯においても総需要の変化に発電機の出力値の変化が追従できかつ最も経済的な各発電機の出力値を決定することができるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２５２５４２号公報（第２頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平９−２５２５４２号公報に記載された方法では、発電機の出力により系統の要求する総需要を満たすことと、発電機の出力変化速度に制限を設けているため、限定された最適解の存在範囲の中から最適解を求めることとなる。したがって、出力決定を行うすべての発電機の出力を総需要の一部に当てる場合や、それらすべての発電機の発電運転の停止状態や発電運転の開始状態を最適解として検討することができないという問題があった。さらに、最適な出力変数を決定するためのプロセスが複雑化し、時間がかかるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、最適な出力変数を短時間で決定することができる出力変数決定方法、およびその出力変数決定方法を用いた発電装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る出力変数決定方法は、出力変数ｘを変数とする目的関数ｆ（ｘ）の最小値（または最大値）を与える最適出力変数を得る出力変数決定方法であって、非負の可変値ａおよびｂを設定し、前記出力変数ｘに対して目的関数値ｆ（ｘ＋ａ）およびｆ（ｘ−ｂ）の小さい方（または大きい方）を与える出力変数ｘ’を決定する過程を単位過程とし、前記非負の可変値ａ，ｂおよび前記出力変数ｘを更新して、前記単位過程を有限回数だけ繰り返して最適出力変数を得ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る出力変数決定方法においては、前記出力変数ｘ’を前記出力変数ｘとして前記単位過程を再帰的に繰り返すことにより最適出力変数を得ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る出力変数決定方法においては、前記非負の可変値ａおよびｂの更新後の値を、更新前の値より小さくすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る出力変数決定方法においては、前記出力変数ｘが、複数の時間帯毎にある値をとることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る出力変数決定方法においては、前記出力変数ｘの更新後の値と更新前の値との差が所定の正値ε以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る出力変数決定方法においては、前記有限回数が所定の正整数nであることを特徴とする。
【００１４】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る発電装置は、所定時間内の平均出力を出力目標値として設定する発電装置であって、上記した出力変数決定方法により得られた最適出力変数値を前記出力目標値にすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る発電装置においては、出力値が前記出力目標値を越えない限り、負荷の需要量に追従して運転することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の出力変数決定方法および発電装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、家庭用のコージェネレーションシステムに本発明を適用したものである。そこでまず、本実施の形態に係るコージェネレーションシステムの構成図を図１に示す。コージェネレーションシステム１０には、図１に示すように、発電装置１１と、蓄熱装置１２と、系統連系装置１３と、不足熱量供給装置１４と、制御装置１５と、熱変換装置１６とが備わっており、家庭内の電力負荷（家電製品など）および熱負荷（給湯など）に対して、電力および熱を供給するようになっている。
【００１７】
ここで、発電装置１１は、燃料電池あるいはガスエンジンを利用して発電するものである。このため、発電装置１１には燃料が供給されている。蓄熱装置１２は、発電装置から排出される排熱を回収するものである。系統連系装置１３は、電力会社から供給されている市中電力、あるいは発電装置１１から供給される発電電力を電力負荷に供給するものである。不足熱量供給装置１４は、熱負荷に対する供給熱量が不足した場合に、燃料供給を受けて熱を発生させるものである。
【００１８】
制御装置１５は、コージェネレーションシステム１０の統括的な制御を行うものである。また、制御装置１５には、電力負荷および熱負荷を測定するための電力負荷測定機能および熱負荷測定機能を備えており、それぞれの測定結果を記憶することができるようになっている。熱変換装置１６は、発電装置１０の発電出力が電力負荷を越えた場合に、その余剰電力を熱に変換するものである。
【００１９】
そして、このコージェネレーションシステム１０では、市中電力と発電装置１１よる発電電力とが系統連系装置１３に入力され、電力負荷に対して電力を供給するようになっている。また、熱負荷に対して、発電装置１１の発電時に出力した熱が利用可能な状態になっている。すなわち、熱負荷に対する熱の供給は、蓄熱装置１２を介して、または蓄熱装置１２を介さずに行うことができるようになっている。また、万一、熱負荷に対して、供給熱量が不足した場合には、不足熱供給装置１４より熱を供給できるようになっている。さらに、熱変換装置１６により、発電装置１０の発電出力が電力負荷を越えた場合、余剰電力が熱に変換されて熱負荷に供されるようになっている。
【００２０】
ここで、コージェネレーションシステム１０の運転計画を立てるためには、電力負荷パターン、熱負荷パターン、発電装置１０の発電出力−効率特性、発電装置１１の発電出力−排熱回収効率特性、蓄熱装置１２の放熱特性、不足熱量供給装置１４の熱効率、および市中電力の発電効率などが入力データとして必要になる。
【００２１】
電力負荷パターンおよび熱負荷パターンについては、電力負荷epd(t)・熱負荷hwd(t)の予測値として、例えば、過去の電力負荷・熱負荷の時間別負荷を蓄積し、平均化することで与えることができる。例えば、一般家庭であれば、電力負荷epd(t)および熱負荷hwd(t)は、図２および図３に示すようなパターン形状となる。図２は、電力負荷epd(t)の時間別負荷を示したものであり、図３は、熱負荷hwd(t)の時間別負荷を示したものである。つまり、家族全員が在宅する朝と夜に、電力負荷epd(t)、熱負荷hwd(t)ともに大きくなる傾向がある。また、曜日を認識して重み付けを行ったり、気温情報や水温情報を取得して補正したりすることもできる。
【００２２】
発電装置は一般に定格出力近傍で最大効率を発揮する場合が多く、発電出力が変化した場合、それに伴って発電効率および熱回収効率が変化する。そこで、発電効率および熱回収効率を与える関数を図４および図５の様に与える。なお、発電装置の出力変化速度に比べて実際の電力負荷は短時間での変化速度が大きい場合がある。そのため、図６に示すように、電力負荷が発電装置１０の発電出力を越えた量を不足電力と定義し、発電装置１０の発電出力が電力負荷を超えた量を余剰電力と定義することとした。
【００２３】
余剰電力量の電力負荷に対する比率は一般に図７で示すように、電力負荷に対する発電出力が小さいときには小さくなり、発電出力が大きいと大きくなる傾向がある。また不足電力については図８に示すような関係がある。したがって、余剰電力量比率および不足電力量比率を図７および図８に示したような関数で与えることができる。なお、不足電力は市中電力より供給し、余剰電力は熱変換手段で熱に変換され、蓄熱手段に貯えられるか、熱負荷に供給される。なお、余剰電力は、逆潮流して市中電力側へ供給してもよい。
【００２４】
なお、発電装置１１は、起動時に定常時と比べて余分に燃料と電力を消費する。このため、発電装置１１が起動時に消費する電力は、市中電力より供給する。
【００２５】
蓄熱装置１２に貯えられた熱量は、外気温度・蓄熱温度・蓄熱量などの関数で与えられる放熱特性関数で現わされる熱量を一定時間に放熱する。したがって、熱変換装置１６の熱変換効率が求まれば、余剰電力を起源とする蓄熱装置１２への熱投入量が求まる。
【００２６】
そして、このようなコージェネレーションシステム１０と発電所を起源とする市中電力において、例えば、二酸化炭素の排出量（これが目的関数に相当する）を最も少なくするような発電出力を決定しようとした場合、発電装置１１の燃料消費量gifc(t)、市中電力の消費量（不足電力）epby(t)、および不足熱供給装置１４の燃料消費量gibu(t)が求まれば、それらを起因とする二酸化炭素排出量係数を乗じることによって時間帯ｔにおける二酸化酸素排出量を計算することができる。
【００２７】
例えば以下の式で与えることができる。
exco2(t)=keco2×epby(t)+kgco2×[gibu(t)+gifc(t)]  …（１）
ここで、
exco2(t)：時間帯tにおける二酸化炭素排出量
keco2：市中電力の二酸化炭素排出原単位
kgco2：発電装置１１用の燃料と不足熱供給装置１４用の燃料との二酸化炭素
の排出原単位
epby(t)：時間帯tにおける不足電力量（市中電力からの購入電力量）
gibu(t)：時間帯tにおける不足熱供給装置１４の燃料消費量
gifc(t)：時間帯tにおける発電装置１０の燃料消費量
である。
【００２８】
なお、gifc(t)は、発電出力epo(t)と発電効率epce(epo(t))の関係より
gifc(t)＝fgifc(epo(t),epce(epo(t)))  …（２）
で表わされる。
ただし、発電装置１１の起動時には
gifc(t)＝fgifc(epo(t),epce(epo(t))) + kgifcs
で表わされる。
ここで、
kgifcs：発電装置１１の起動時のガス消費量
である。
【００２９】
ここで、epby(t)は各時間における不足電力関数fepby(epo(t),epd(t))と発電装置１１の起動時には起動時消費電力を加えたものとして計算できる。
epby(t)＝fepby(epo(t),epd(t))    …（３）
なお、発電装置１１の起動時には
epby(t)＝fepby(epo(t),epd(t)) + kepbys
で現わされる。
ここで、
kepbys：発電装置１１の起動時の消費電力
である。
【００３０】
また、蓄熱装置１２への投入熱量tki(t)は、発電装置１１の運転にともなう熱出力関数ftki(epo(t))で表わされる。
tki(t)＝ ftki(epo(t))
【００３１】
蓄熱装置１２の保有熱量tken(t)＞0は前時間の保有熱量tken(t-1)と放熱特性関数khl(Tout,Tin,tken(t-1))と熱負荷hwd(t)、余剰電力の熱変換による投入熱量epdu(t)、熱変換装置１６の熱変換効率khexc、発電装置１１の排熱回収量tki(t)によって、
tken(t)＝tken(t-1)×（1- khl(Tout,Tin,tken(t-1))）
＋tki(t)＋epdu(t)×khexc−hwd(t)
のように現わすことができる。
ここで、
Tout：外気温度
Tin：蓄熱装置１２の内の熱媒体温度
である。
【００３２】
また、ある時間帯の蓄熱装置１２の保有熱量が負となった場合、不足熱供給装置１４に投入される燃料の量gibu(t)は、不足熱供給装置１４の熱変換効率kbuefとtken(t)、 tken(t-1)の関数で現わされる。
gibu(t)＝fgibu(tken(t),tken(t-1),kbuef)  …（４）
【００３３】
そして、式（２）、式（３）、および式（４）を式（１）に代入すれば、時間帯ｔにおける二酸化炭素排出量を求めることができる。さて、ここで二酸化炭素排出量の総量値を目的関数として、目的関数を最小化するepo(t)を求める方法を図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３４】
図９のような時間−出力空間において時間軸・出力軸をデジタル化すると、出力値のとり得る組み合わせを任意に仮決定することができる。上記組み合わせにおいて、取り得るすべての出力値の組み合わせで目的関数を計算して、目的関数が最小となる出力の組み合わせを選び出すことができる。
【００３５】
しかしながら、この方法ではデジタル化の際の分割メッシュ数を多くすればするほど、組み合わせ数が指数関数的に増大し、演算に膨大な時間を要するという問題が発生する。そこで、本実施の形態では、図１０で現わされるような空間を２分割した下半分を選択した仮出力値を与える（図１３のＳ１）。そうすると、以下に述べる処理の繰り返し回数ｎがｎ＝１とされる（図１３のＳ２）。
【００３６】
次に、ある時間帯における出力値から非負関数ａを加えた出力値において、目的関数を計算する（図１３のＳ３）。また、ある時間帯における出力値から非負関数ｂを減じた出力値において、目的関数を計算する（図１３のＳ４）。
【００３７】
続いて、Ｓ３およびＳ４で計算からすべての時間帯における二酸化炭素排出量の合計値を算出して、両者の大小を比較する（図１３のＳ５）。比較の結果、非負関数ａを加えた方の二酸化炭素排出量が小さい場合には（図１３のＳ５：ＹＥＳ）、非負関数ａを加えた発電出力値を仮出力値とする（図１３のＳ６）。これが図１１に示す状態である。
【００３８】
一方、非負関数ｂを減じた方の二酸化炭素排出量が小さい場合には（図１３のＳ５：ＮＯ）、非負関数ｂを減じた発電出力値を仮出力値とする（図１３のＳ７）。これが図１２に示す状態である。
【００３９】
次いで、繰り返し回数ｎが設定値に達しているか否かが確認される（図１３のＳ８）。繰り返し回数ｎが設定値に達していない場合には（図１３のＳ８：ＮＯ）、繰り返し回数が「ｎ＋１」とされて、上記したＳ３からＳ８の処理が繰り返し行われる。このとき、非負関数ａ，ｂの値は、前回の値よりも小さくされる。このような処理により、目的関数値を小さくする出力値が求まっていく。つまり、最適解を短時間で決定することができる。そして、繰り返し回数ｎが設定値に達すると（図１３のＳ８：ＹＥＳ）、発電出力目標値が決定される（図１３のＳ１０）。このようにして求めた目的関数値を用いて、各時間帯毎の発電出力値と蓄熱装置１２の保有熱量が求まる。
【００４０】
なお、図１３のＳ８による収束判定は、前回の演算時の仮出力値と今回演算値に更新された仮出力値の差が所定値ε以下になるまで繰り返すという条件であってもよい。すなわち、Ｓ３〜Ｓ７の処理を行った後に、前回の演算時の仮出力値と今回演算値に更新された仮出力値の差が所定値ε以下になっているか否かを判断し、その差が所定値ε以下になっていれば発電出力目標値が決定される。一方、その差が所定値ε以下になっていなければ、Ｓ３〜Ｓ７の処理が繰り返される。
【００４１】
ここで、実際の電力負荷および熱負荷は予測された電力負荷および予測された熱負荷とは異なる場合がある。そこで、発電装置１１では、上記手法によって求めた出力値を、出力目標値としてある時間帯における平均出力値として利用している。
【００４２】
そして、現時間の電力負荷が出力目標値に満たない場合は、図１４に示すように、電力負荷に追従して発電装置１１を運転する。なお、図１５に示すように、電力負荷に追従して発電装置１１を運転しているときに、発電出力が出力目標値にした場合には電力負荷に追従する運転を止める。また、上記した平均出力値が出力目標値に満たない場合には、図１６に示すように、次の時間帯に不足分を持ち越してもよい。
【００４３】
また、図１７に示すように、上記した最適化手法により求めた蓄熱装置１２の保有熱量を目標保有熱量として、目標熱量を確保するように排熱出力を制御することもできる。さらに、図１８に示すように、現時間における電力負荷と蓄熱量と現時間を含む時間帯の終端時間における発電量と蓄熱装置１２の保有熱量を運転条件として、上記した最適化手法により発電出力目標値を決定することもできる。
【００４４】
また、電力負荷と熱変換装置１６の消費電力とを計測し、図７、図８で現わされる関数を修正し、発電装置１１で電力を供給する需要家特有の補正を加えることも可能である。
【００４５】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るコージェネレーションシステム１０では、発電装置１１の出力値を、二酸化炭素排出量が小さくなるように図１３に示す最適化手法を用いて算出するので、発電装置１１の最適な運転計画を短時間で立てることができる。
【００４６】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、熱変換装置１６を備えたシステムを例示したが、熱変換装置１６が備わっていないタイプのシステムであっても本発明を適用することができる。
【００４７】
また、上記した実施の形態では、電力負荷測定、熱負荷測定、およびその測定結果の記憶を行う機能を制御装置１５に持たせているが、これらの機能を発電装置１１あるいは蓄熱装置１２に持たせてもよい。
【００４８】
また、上記した実施の形態では、制御装置１５は独立して設けられているが、発電装置１１に内蔵されていてもよいし、遠隔地に設置され、電話回線網や携帯電話網などによって双方向に通信できる状態になっていてもよい。
【００４９】
また、図６に記載の余剰電力量を小さくするため、図１９に示すように、蓄電装置１７を電力搬送経路の途中に設け、余剰電力が発生した場合に蓄電装置１７に蓄電し、不足電力が生じた場合には蓄電装置１７に蓄電された電力を電力負荷に供給する事ができるようにしてもよい。この場合においても、電力負荷と熱変換装置１６の消費電力とを計測し、図７、図８で現わされる関数を修正し、発電装置１１で電力を供給する需要家特有の補正を加えることが可能である。
【００５０】
さらに、上記した実施の形態では、目的関数を二酸化炭素の総排出量を最小化する事例として示したが、目的関数は、電気代と燃料代の合計金額、または運転方法と運転時間などの関数で表される機器の消耗度合い等としてもよい。
【００５１】
さらにまた、上記した実施の形態では、コージェネレーションシステム１０における発電装置１０の出力を最適化する例を挙げたが、もちろん本発明の最適化手法はこれに限られず、各種設備の運転計画、制御システムにおいて変数となる生産量や流通量を決定する際にも適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る出力変数決定方法によれば、出力変数ｘを変数とする目的関数ｆ（ｘ）の最小値（または最大値）を与える最適出力変数を得る出力変数決定方法であって、非負の可変値ａおよびｂを設定し、前記出力変数ｘに対して目的関数値ｆ（ｘ＋ａ）およびｆ（ｘ−ｂ）の小さい方（または大きい方）を与える出力変数ｘ’を決定する過程を単位過程とし、前記非負の可変値ａ，ｂおよび前記出力変数ｘを更新して、前記単位過程を有限回数だけ繰り返して最適出力変数を得るので、最適な出力変数を短時間で決定することができる。
【００５３】
また、本発明に係る発電装置によれば、所定時間内の平均出力電力を出力目標値として設定する発電装置であって、上記した出力変数決定方法により得られた最適出力変数値を前記出力目標値にするので、目的関数の選定により省エネルギー性あるいは経済性に優れた運転計画を立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態に係るコージェネレーションシステムの構成図である。
【図２】  予想される一般家庭における時間別電力負荷を示すグラフである。
【図３】  予想される一般家庭における時間別熱負荷を示すグラフである。
【図４】  発電出力と発電効率との関係を示すグラフである。
【図５】  発電出力と排熱回収効率との関係を示すグラフである。
【図６】  不足電力および余剰電力の定義を説明するための図である。
【図７】  余剰電力関数を示すグラフである。
【図８】  不足電力関数を示すグラフである。
【図９】  時間別電力出力の一例を示した図である。
【図１０】  最適解を算出する際に仮出力を決定した状態を示す図である。
【図１１】  非負関数ａを加えた発電出力値を仮出力とした状態を示す図である。
【図１２】  非負関数ｂを加えた発電出力値を仮出力とした状態を示す図である。
【図１３】  二酸化炭素排出量を最小にする発電出力値目標値を算出するためのフローチャートである。
【図１４】  電力負荷と出力目標値との関係を示す図である。
【図１５】  電力負荷と出力目標値との関係を示す図である。
【図１６】  電力負荷と出力目標値との関係を示す図である。
【図１７】  蓄熱量と出力目標値との関係を示す図である。
【図１８】  蓄熱量目標値と出力目標値との関係を示す図である。
【図１９】  変形例に係るコージェネレーションシステムの構成図である。
【符号の説明】
１０    コージェネレーションシステム
１１    発電装置
１２    蓄熱装置
１３    系統連系装置
１４    不足熱量供給装置
１５    制御装置
１６    熱変換装置
１７    蓄電装置
【図１】
0004090910.tif 000002
【図２】
0004090910.tif 000003
【図３】
0004090910.tif 000004
【図４】
0004090910.tif 000005
【図５】
0004090910.tif 000006
【図６】
0004090910.tif 000007
【図７】
0004090910.tif 000008
【図８】
0004090910.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004090910.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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