コージェネレーションシステムの運転制御装置
【課題】コージェネレーションシステムの運転に好適なコージェネレーションシステムの運転制御装置を提供すること。
【解決手段】給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機８の運転パターンを決定するコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａにおいて、相関関係の決定係数が所定値より小さいときに（Ｓ５：ＮＯ）、過去の給湯負荷を平均処理し（Ｓ９）、平均処理した給湯負荷を賄うように発電機８の運転パターンを決定する（Ｓ１０）運転制御プログラム３５Ａを設ける。
【解決手段】給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機８の運転パターンを決定するコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａにおいて、相関関係の決定係数が所定値より小さいときに（Ｓ５：ＮＯ）、過去の給湯負荷を平均処理し（Ｓ９）、平均処理した給湯負荷を賄うように発電機８の運転パターンを決定する（Ｓ１０）運転制御プログラム３５Ａを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測してコージェネレーションシステムの運転を制御するコージェネレーションシステムの運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムは、燃料電池が発電した電力を電力機器に供給して電力負荷を賄うとともに、燃料電池が発電時に発生する排熱を回収して熱機器に供給し、給湯負荷を賄うことから、次世代の省エネ機器として、家庭への実用化・普及が期待されている。コージェネレーションシステムは、発電電力を蓄電することができない。また、コージェネレーションシステムは、燃料電池が発生する排熱で水道水を加熱し、その湯を貯湯タンクに溜めて風呂の蛇口や台所の蛇口、床暖房などに供給するので、給湯負荷発生時刻に合わせて貯湯タンクに湯を溜めないと、放熱ロスを生じ、省エネ性が悪くなる。よって、家庭用のコージェネレーションシステムは、給湯負荷を精度良く予測し、予測給湯負荷を賄うように運転することにより、省エネ効果や経済効果が向上する。
【０００３】
従来、コージェネレーションシステムの運転制御装置は、ニューラルネットワークや過去のデータ平均値などを用いてエネルギー負荷パターン（電力負荷パターンと給湯負荷パターン）を予測し、コージェネレーションシステムの運転制御をしていた（特許文献１〜特許文献５参照）。しかし、コージェネレーションシステムの運転制御装置に装備されるメモリ容量には制限があり、ニューラルネットワークやデータベースで取り扱うデータ量に制限があった。また、過去のデータの平均値を用いる場合、電力負荷や給湯負荷の使用条件が急激に変化しないことを前提とするため、使用者の生活パターンが変わる場合や、季節の変わり目で日ごとに給湯負荷が変化するような場合には、図１４に示すように実際の給湯負荷と予測した給湯負荷との間に大きなズレが生じることがあった。
【０００４】
この点、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションの運転制御装置は、エネルギー負荷と水温との相関関係に基づいて給湯負荷を予測し、コージェネレーションシステムの運転を制御する。給湯負荷は、一般的に、外気温が高ければ消費量が少なく、外気温が低ければ消費量が多くなる傾向がある。そして、水温は外気温に応じて変化する。よって、エネルギー負荷と水温との相関関係を用いれば、少ないデータ量で給湯負荷を精度良く予測することができる。
【０００５】
また、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、予測対象日の時間サイクルを変えながら一次エネルギーを算出し、一次エネルギーが最小になる時間サイクルを決定して運転パターンを決定する。そのため、予測対象日の時間サイクルは、使用者の生活パターンに合わせて変更できる。よって、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、使用者の生活パターンに従った運転制御を行うことができ、省エネ性や経済性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７６４６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５４４８号公報
【特許文献３】特開２００３−４５４６０号公報
【特許文献４】特開２００２−３３５６２７号公報
【特許文献５】特開２００４−４８８３８号公報
【特許文献６】特開２００６−９０２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、以下の問題があった。
（ａ）例えば、使用者の生活パターンが夜型から朝型に変わった場合や、夏休みなどで子供が帰省して家族が増えた場合には、図１４に示すように給湯負荷の予測値と給湯負荷の実際値との間にズレが生じていた。この場合のズレは、水温に関係なく、使用者の生活パターンや構成の変更等に因るところが大きく、図１５に示すように、水温と給湯負荷との相関関係が弱い。よって、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置のように給湯負荷と外気温又は水温との相関式を算出し、その相関式に基づいて給湯負荷を予測しても、給湯負荷予測が外れ、コージェネレーションシステムを効率よく運転できないことがあった。
【０００８】
（ｂ）また、風呂負荷は、ある時期（季節）を境に使用、或いは不使用になるが（冬は湯はりを行うが、夏はシャワーのみで湯はりを行わない）、そのタイミングは使用者の感覚による。そのため、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂負荷が変化するタイミングを見誤り、図１４に示すように給湯負荷予測が外れることがあった。
【０００９】
（ｃ）また、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、時間サイクルを１時間ずつずらして一次エネルギーを計算し、時間サイクルを決定するため、コージェネレーションシステムを効率よく運転するための時間サイクルの決定方法が複雑であった。
【００１０】
（ｄ）また、家庭のエネルギー需要は日々変化し、給湯負荷予測が外れることがある。特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、エネルギー需要予測が外れたときの対処方法は規定しておらず、予測が外れた際には省エネ性が大きく低下する問題があった。具体的には、例えば、風呂時刻より早く貯湯タンクが満タンになると、放熱ロスを生じ、省エネ性が低下する。一方、風呂時刻に貯湯タンクの湯が不足すると、水道水をバーナで加熱して湯を供給したり、電力負荷が小さいのに発電機８の出力を上げる必要がある。
【００１１】
（ｅ）更に、風呂負荷が発生する風呂時刻にバラツキがある場合、予測した風呂負荷が予測した風呂時刻に発生しないことがある。特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、かかる不具合について何ら考慮しておらず、風呂時刻の予測が外れた場合には、発電機の出力を頻繁に変えたり、発電機の起動と停止を繰り返すなどして、湯切れやタンク満タン状態を回避していた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コージェネレーションシステムの運転に最適なコージェネレーションシステムの運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、次のような構成を有している。
（１）上記課題（ａ）を解決するために、給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、前記相関関係の決定係数が所定値より小さいときに、過去の給湯負荷を平均処理し、平均処理した給湯負荷を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。尚、本明細書において、「給湯負荷」は「風呂負荷」を含むものとする。
【００１４】
（２）（１）に記載の発明において、前記給湯負荷が風呂負荷であることを特徴とする。
【００１５】
（３）上記課題（ｂ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、前記風呂負荷データを前記データ蓄積手段に蓄積する蓄積有無が変化したときに、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００１６】
（４）（３）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記蓄積有無が変化したときに、前記喫緊の給湯負荷データ以外の給湯負荷データを破棄することを特徴とする。
【００１７】
（５）上記課題（ｃ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、予測対象日の最終給湯負荷時刻から前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、前記午前中の給湯負荷が発生する時刻から遡って前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、前記一次エネルギー量が小さくなる時間サイクルを選択し、前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。尚、本明細書において、「時間サイクル」とは、予測対象日の開始時刻から最終時刻までの時間範囲をいう。
【００１８】
（６）上記課題（ｄ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、貯湯タンクのタンク残熱とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたときに、前記発電機の出力を変更する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００１９】
（７）（６）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生前であり、且つ、前記貯湯タンクが満タンになると判断したときに、前記貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とする。
【００２０】
（８）（６）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生後であり、且つ、予測対象日当日に前記発電機を停止する停止時における前記貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、前記停止時から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とする。
【００２１】
（９）（６）乃至（８）の何れか一つに記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が小さくなったときに、前記発電機の出力抑制を解除するものであることを特徴とする。
【００２２】
（１０）上記課題（ｅ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、風呂時刻のバラツキが大きいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、前記第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００２３】
（１１）（１０）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記風呂時刻の平均値を風呂時刻として前記発電機の運転パターンを仮決めしたときの貯湯タンクのタンク残熱を算出し、前記貯湯タンクのタンク残熱が、前記貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超えると判断したときに、前記第１風呂候補時刻から、前記風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算した第２風呂候補時刻まで、前記発電機を最低出力で運転するものであることを特徴とする。
【００２４】
（１２）（１０）又は（１１）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後、前記発電機を電力負荷追従運転に変更するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記課題（ａ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、給湯負荷と水温又は外気温との相関関係が弱く、給湯負荷予測が外れる可能性が高い場合には、過去の給湯負荷を平均処理して求めた給湯負荷を賄うように発電機の運転パターンを用いる。そのため、例えば、季節の変わり目など、給湯負荷の変動が大きく、給湯負荷を予測しにくい場合でも、給湯負荷の予測が大きく外れることを防いで予測精度を向上させ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００２６】
特に、家庭にコージェネレーションシステムを導入した場合、風呂負荷が家庭の給湯負荷に対して大きな割合を占める。本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂負荷と水温又は外気温との相関関係を求め、相関関係が弱いときに平均処理した風呂負荷に基づいて発電機の運転パターンを決定すれば、風呂負荷の予測値が実際の風呂負荷に近づき、予測精度を向上させることができる。
【００２７】
また、上記課題（ｂ）を解決するためになされた本発明に係る家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、例えば、風呂負荷が有る状態から無い状態に変化したとき、或いは、風呂負荷が無い状態から有る状態に変化したときには、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように発電機の運転パターンを決定するので、風呂の使用傾向が変わった場合でも、予測対象日に近似する給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を精度良く予測することができ、コージェネレーションシステムを効率良く運転することができる。
【００２８】
しかも、風呂負荷データの蓄積の有無が変化したときには、喫緊の風呂負荷データ以外の風呂負荷データを破棄するので、少ない記憶容量でも給湯負荷の精度を向上させることができる。
【００２９】
また、上記課題（ｃ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、その午前中の給湯負荷を賄うように予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷が発生する時刻から遡って発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、一次エネルギー消費量が小さくなる時間サイクルを選択して発電機の運転パターンを決定するので、計算回数や取扱データ数を減らしつつ、コージェネレーションシステムを使用する使用者の生活パターンに合わせて発電機の運転パターンを決定することができ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００３０】
また、上記課題（ｄ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、貯湯タンクのタンク残熱を算出し、そのタンク残熱がタンク残熱の予測値と一定量を超えて乖離したときに、発電機の出力を変更する。そのため、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、発電機の出力を変更することにより給湯負荷の予測外れを事後的に是正し、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００３１】
この場合、一定量を超える乖離が風呂負荷前に発生し、且つ、貯湯タンクが満タンになると判断したときに、貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って発電機の出力を抑制するようにすれば、風呂負荷に使用する以外の熱の回収量を減らして放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【００３２】
また、一定量を超える乖離が風呂負荷後に発生し、且つ、予測対象日当日に発電機を停止する停止時における貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンクタンク残熱より大きくなると判断したときに、当該停止時から遡って発電機の出力を抑制するようにすれば、予測対象日当日に消費できない熱を貯湯タンクに蓄熱して放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【００３３】
更に、乖離が小さくなったときに、発電機の出力抑制を解除し、運転パターンに従って貯湯タンクに熱回収するので、貯湯タンクの満タン状態を防ぎつつ、給湯負荷を賄うために必要な熱を回収することができる。
【００３４】
また、上記課題（ｅ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂時刻のバラツキが大きく、風呂時刻の予測が外れやすいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して発電機の運転パターンを決定するので、発電機の出力を頻繁に変更したり、発電機の起動と停止を繰り返さなくても、湯切れやタンク満タン状態を回避でき、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【００３５】
これに加え、風呂時刻の平均値を風呂時刻として発電機の運転パターンを仮決めして、貯湯タンクのタンク残熱を算出し、その貯湯タンクのタンク残熱が貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超える場合には、第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生しないと、貯湯タンクが満タンになって放熱損を生じる恐れがある。この場合には、風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算して第２風呂候補時刻を設定し、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻まで発電機を最低出力で運転する。よって、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、湯切れとタンク満タン状態を防ぎつつ、予測対象日の電力負荷と給湯負荷をコージェネレーションシステムで賄うことができ、高い省エネ性を確保できる。
【００３６】
更に、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後には、発電機を電力負荷追従運転に変更するので、風呂負荷が発生した後に余分な熱を貯湯タンクに貯めて、放熱損を発生する不具合を回避できる。
【００３７】
尚、本願発明は、具体的課題が一見異なるが、予測外れに対する対応策を講じてコージェネレーションシステムの効率的な運転を実現しようとする点では課題が共通している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示すコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置の電気ブロック図である。
【図３】図２に示す運転制御プログラムのフロー図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図６】風呂負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に風呂負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【図７】本発明の第４実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図８】図５に示す運転制御プログラムの実行時に予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷を賄う運転の概念図であり、縦軸に電力（Ｗ）を示し、横軸に時刻を示す。
【図９】本発明の第５実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図１１】風呂時刻の標準正規分布の一例を示す図であり、縦軸に発生確率を示し、横軸に時刻を示す。
【図１２】図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【図１３】図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【図１４】総給湯負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に総給湯負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【図１５】水温と給湯負荷との関係の一例を示す図であり、縦軸に給湯負荷（ＭＪ）を示し、横軸に水温（℃）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１実施の形態）
図１は、コージェネレーションシステム１の概略構成図である。
第１実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａは、予測対象日の給湯負荷を予測して発電機８（燃料電池、ガスエンジンなど）の運転パターンを作成し、コージェネレーションシステム１の運転制御を行うものである。運転制御装置３０Ａは、特に、水温と給湯負荷との間に相関関係がないときに、喫緊の給湯負荷を平均処理して運転パターンを作成する点に特徴を有している。
【００４１】
（コージェネレーションシステムの概略構成）
図１に示すコージェネレーションシステム１は、容量が１００〜２００Ｌの貯湯タンク２を備える。貯湯タンク２は、底部に接続する水道管３から水道水を供給されて常時満水状態にされている。貯湯タンク２の底部と頂部には、循環配管４が接続し、循環配管４に設置された第１ポンプ５を駆動することにより、貯湯タンク２の水を底部から取り出して上部に戻すようになっている。循環配管４は、第１ポンプ５の下流側に熱交換器６が設置され、熱交換器６を介して熱回収用循環配管７と連結している。熱回収用循環配管７は、発電機８に接続し、第２ポンプ９を駆動することにより熱回収用循環配管７を循環する循環水が発電機８の排熱を回収するようになっている。従って、発電機８が発電しているときに、第１ポンプ５と第２ポンプ９を駆動すれば、発電機８の排熱により熱回収用循環配管７の循環水を加熱し、熱交換器６において熱回収用循環配管７の循環水から循環配管４の水に熱伝達して、給湯水を貯湯タンク２に貯めることができる。
【００４２】
貯湯タンク２の上部には、給湯管１０が接続している。給湯管１０は、汎用給湯管１０Ａと風呂専用給湯管１０Ｂとを備える。
【００４３】
汎用給湯管１０Ａは、台所１１Ａ、洗面台１１Ｂなど、風呂１６以外の熱機器に給湯水を供給するようになっている。汎用給湯管１０Ａの給湯温度は、給湯温度センサ１２により検出され、給湯温度が設定温度より高温の場合には、三方弁１３で常温の水道水を加え、また、給湯温度が設定温度より低温の場合には、ガスボイラ１４で給湯水を加熱するようにしている。このとき、熱機器１１が消費する湯量（汎用給湯負荷）は、三方弁１３の下流側に設置された流量計１５によって計測される。
【００４４】
風呂専用給湯管１０Ｂは、風呂１６に給湯水を供給するようになっている。風呂専用給湯管１０Ｂの給湯温度は、給湯温度センサ１２により検出され、給湯温度が設定温度より高温の場合には、三方弁１３で常温の水道水を加え、また、給湯温度が設定温度より低温の場合には、ガスボイラ１４で給湯水を加熱するようにしている。このとき、風呂１６が消費する湯量（風呂負荷）は、流量計１９によって計測される。
尚、第１実施形態において、汎用給湯負荷と風呂負荷とを合わせたものを「給湯負荷」というものとする。
【００４５】
一方、貯湯タンク２の貯湯量は、給湯水と水道水の境界面を貯湯温度センサ２０で感知することにより検出される。また、水道水の温度は、水道管３に取り付けられた水温計２１によって検出されている。
【００４６】
発電機８には、発電出力を取り出す電力線２２が接続され、分電盤２３に接続されている。分電盤２３は、商用電力を供給する商用電力線２４にも接続し、発電出力と商用電力とを連系して照明器具、テレビ、エアコン、パソコンなどの電力機器２５に発電出力又は商用電力を供給するようになっている。分電盤２３には、電力計２６が設置され、電力機器２５が消費した電力量（電力負荷）を計測している。
【００４７】
上記発電機８、給湯温度センサ１２、三方弁１３、ガスボイラ１４、流量計１５、給湯温度センサ１７、三方弁１８、流量計１９、貯湯温度センサ２０、水温計２１、分電盤２３、電力計２６等には、運転制御装置３０Ａが接続している。
【００４８】
（運転制御装置の制御ブロック）
図２は、運転制御装置３０Ａの電気ブロック図である。
運転制御装置３０Ａは、周知のマイクロコンピュータであって、入出力インターフェース３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４を内蔵する。入出力インターフェース３１は、給湯温度センサ１２、流量計１５、給湯温度センサ１７、流量計１９、貯湯温度センサ２０、水温計２１、電力計２６などに接続し、信号を入力する。ここで、「入力データ」とは、エネルギー負荷データ、貯湯温度データ、給湯量データ、水温（外気温）データ、給湯温度データ等の各センサが検出したデータ、及び、初期データなど使用者等によって入力されたデータをいうものとする。 「エネルギー負荷データ」には、電力負荷を測定した電力負荷データと給湯負荷を測定した給湯負荷データが含まれるものとする。
【００４９】
また、入出力インターフェース３１は、発電機８、三方弁１３、ガスボイラ１４、三方弁１８、分電盤２３などに接続し、信号を出力する。ここで、「出力データ」とは、発電機８を運転制御する運転制御データ、三方弁１３，１８やガスボイラ１４、分電盤２３など制御機器の動作を制御するデータ、他の制御装置に送信される送信データなど、運転制御装置３０Ａの外部に出力されるデータをいうものとする。
【００５０】
ＲＯＭ３３には、コージェネレーションシステム１を運用する上で必要な各種プログラムを記憶する読み込み専用の不揮発性メモリである。第１実施形態では、運転制御プログラム３５ＡがＲＯＭ３３に格納されている。運転制御プログラム３５Ａについては後述する。
ＲＡＭ３４は、ＲＯＭ３３のプログラム等を実行する上で必要なデータやプログラムを一時的に格納したり、各種データを蓄積して記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。
ＨＤＤ３７は、データやプログラムを読み書き可能な不揮発性メモリである。ＨＤＤ３７には、データベース３６が設けられている。データベース３６には、電力負荷データや給湯負荷データ、風呂負荷データなど各種データが蓄積して記憶される。この意味で、データベース３６は、「データ蓄積手段」に相当する。
【００５１】
（運転制御プログラム）
図３は、図２に示す運転制御プログラムのフロー図である。
運転制御装置３０Ａは、予測対象日前日の所定時間になると、運転制御プログラム３５ＡをＲＯＭ３３から読み出して実行する。
【００５２】
運転制御プログラム３５Ａは、先ずステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、所定間隔の積算（平均）データとして、流量計１５，１９が計測する給湯負荷データと、水温形２１が計測する水温データを蓄積してデータベース３６に記憶する。所定間隔は、任意に設定することが可能であり、一般的なマイクロコンピュータのデータ容量を考慮すると、３０分〜２時間に設定することが望ましい。第１実施形態では、所定間隔を１時間に設定する。
【００５３】
そして、Ｓ２において、予測対象日と同曜日の給湯負荷データと水温データをデータベース３６から所定期間の分だけ読み込む。ここで、「予測対象日」とは、発電機８を運転パターンに従って運転制御する予定の日をいう。第１実施形態では、運転パターン作成日の翌日を予測対象日とする。予測対象日と同曜日のデータを読み込むのは、家庭生活が曜日毎にパターン化されていると考えられるからである。「所定期間の分」は、任意に設定することができるが、過去の給湯負荷データと水温データのバラツキや気候変動、計算回数などを考慮すると、過去４〜１２週分であることが望ましい。第１実施形態では、所定期間を４週間に設定している。
【００５４】
そして、Ｓ３において、予測対象日の喫緊の水温データをデータベース３６から読み込む。「予測対象日の喫緊の水温データ」とは、季節の変わり目など気候が大きく変動することを考慮して、予測対象日から３日〜１週間前までの水温データをいう。第１実施形態では、予測対象日から５日前までの水温データを読み込む。
【００５５】
そして、Ｓ４において、Ｓ２で読み込んだ給湯負荷データと水温データとから最小二乗法を用いて各時間帯の相関式（給湯負荷＝ａ×水温＋ｂ）を算出する。水温データ及び給湯負荷データは、曜日や時間毎にバラツキを生じるからである。そして、Ｓ５において、当該時間帯の決定係数を算出し、その決定係数が所定値以上であるか否かを判断する。「所定値」は、給湯負荷と水温との相関の強さを決めるために任意に設定可能であり、第１実施形態では、０．５とする。
【００５６】
決定係数が０．５以上である場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６において、予測対象日の水温として、Ｓ３で読み込んだ喫緊の水温データを平均化したものを予測対象日の水温として使用する。この理由は、例えば季節の変わり目など気候が急激に変わるときには、水温変動が大きく、過去数週間前の水温データを使用すると、予測対象日の水温の予測値が実際の水温から大きく外れる恐れがあるため、喫緊の水温データを平均化して使用することにより、水温の予測値が実際の水温から大きく外れしないようにするためである。そして、Ｓ７において、Ｓ４で算出した相関式と、Ｓ６で算出した予測対象日の水温から、予測対象日の当該時間帯の給湯負荷を算出する。そして、Ｓ８において、予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ４に戻り、次の時間帯における給湯負荷を算出する。
【００５７】
これに対して、決定係数が０．５以上でないと判断した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、給湯負荷と水温との相関関係が強くないので、上述したように相関関数を用いて予測対象日の給湯負荷を予測しても、予測外れする可能性が高い。そこで、この場合には、Ｓ９において、予測対象日の生活パターンが同様であると考えられる予測対象日と同曜日の４週分に対応する給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均処理し、予測対象日の給湯負荷を予測する。すなわち、水温データを用いずに給湯負荷データのみで給湯負荷を予測する。それから、Ｓ８において、予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ４に戻り、次の時間帯における給湯負荷を算出する。
【００５８】
上記のようにして、予測対象日の開始時刻から終了時刻までの各時間帯について給湯負荷を算出していく。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出し終わったら（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ１０へ進み、Ｓ４〜Ｓ９の処理で算出した給湯負荷を用いて、運転制御の基本ロジックに基づいて発電機８の予測対象日の運転パターンを決定する。ここで、運転制御の基本ロジックは、従来より種々のものが提案されているため（例えば従来技術１〜５など）、詳細な説明を省略する。一例を挙げて簡単に説明すると、例えば、予測対象日の給湯負荷を賄うように発電機８の起動・停止時刻をずらしながら運転パターンを複数仮決定して、各運転パターンの一次エネルギー量を算出し、一次エネルギー量が最小となる運転パターンを予測対象日の運転パターンに本決定する。こうして予測対象日における発電機８の運転パターンを決定したら、処理を終了する。
【００５９】
（作用効果）
従って、第１実施形態のコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａは、図１５に示すように給湯負荷と水温又は外気温との相関関係が弱く、給湯負荷予測が外れる可能性が高い場合には、過去の給湯負荷を平均処理して求めた給湯負荷を賄うように発電機８の運転パターンを用いる（図３のＳ５：ＮＯ，Ｓ９、Ｓ１０参照）。そのため、例えば、季節が春から夏へ移り変わる時期や、子供が夏休みに帰省して家族構成が変わった場合など、給湯負荷の変動が大きく、給湯負荷を予測しにくい場合でも、給湯負荷を平均処理したものを用いて発電機８の運転パターンを決定することにより、給湯負荷の予測が実際の給湯負荷から大きく外れることを防いで給湯負荷の予測精度を向上させ、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂに格納される運転制御プログラム３５Ｂのフロー図である。
第２実施形態の運転制御装置３０Ｂは、風呂負荷と水温との相関関係を基準に給湯負荷を予測する点が第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と同一の構成には同一符号を図面に用いて説明を適宜省略する。
【００６１】
風呂負荷は、給湯負荷に占める割合が大きく、風呂負荷の予測が外れると、給湯負荷の予測が外れる可能性が高い。そのため、図４に示す運転制御プログラム３５Ｂは、風呂負荷に着目して発電機８の運転パターンを決定する。
【００６２】
（運転制御プログラム）
具体的には、運転制御プログラム１０Ｂは、図４に示すＳ１１において、流量計１９の計測結果に基づいて、半日或いは１日の積算（平均）データとして風呂負荷を蓄積してデータベース化する。第１実施形態と比べてデータ数が少なくてよいのは、風呂負荷は、１日に１回〜数回程度しか発生しないため、第１実施形態のように給湯負荷を基準とする制御のように積算時間を細かく区分する必要がないからである。
【００６３】
そして、Ｓ１２において、予測対象日と同曜日の風呂負荷データ、水温データ（過去４〜１２週分）をデータベース３６から読み込む。尚、データは、予測対象日に対して喫緊の一週間のデータをデータベース３６から読み込んでもよい。そして、Ｓ１３において、予測対象日の喫緊の水温データ（３日分〜１週間分）をデータベース３６から読み込む。そして、Ｓ１４において、Ｓ１２にて読み込んだ風呂負荷データと水温データから積算時間帯毎に最小二乗法等を用いて相関式を算出する。このとき、水温データは、風呂負荷の発生した時間帯の平均水温とする。
【００６４】
そして、Ｓ１５において、Ｓ１４で求めた相関式から決定係数を算出し、その決定係数が所定値以上か否かを判断する。「所定値」は、風呂負荷データと水温データとの相関の強さを調べるために任意に設定可能であり、第２実施形態では０．５とする。
【００６５】
決定係数が０．５以上である場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、風呂負荷と水温との相関が強く、過去のデータを使用して風呂負荷を予測しても外れにくい。そこで、Ｓ１６において、Ｓ１３でデータベース３６から読み込んだ喫緊の水温データを平均化して各時間帯の水温を求め、求めた水温をＳ１４で算出した相関式に当てはめ、予測対象日の風呂負荷を算出する。その後、Ｓ１７において、Ｓ１６で算出した風呂負荷を賄うように、運転制御ロジックに基づいて予測対象日における発電機８の運転パターンを決定し、処理を終了する。運転制御ロジックは、既知であるので、説明を省略する。
【００６６】
これに対して、決定係数が０．５未満である場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、風呂負荷と水温との相関が弱く、Ｓ１４で算出した相関式を用いて風呂負荷を予測しても、予測が外れる可能性が高い。そこで、Ｓ１８において、喫緊（例えば予測対象日前の３日分）の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均処理し、予測対象日の風呂負荷を算出する。そして、Ｓ１７において、平均処理で求めた予測対象日の風呂負荷を賄うように、運転制御の基本ロジックに基づいて発電機８の翌日の運転パターンを決定し、処理を終了する。尚、運転制御の基本ロジックは既知であるので説明を省略する。
【００６７】
（作用効果）
家庭にコージェネレーションシステム１を導入した場合、風呂負荷が家庭の給湯負荷に対して大きな割合を占める。そのため、例えば、季節が春から夏に移行するときには、使用者が風呂１６に湯張りをする入浴方法から湯張りしない入浴方法に移行し、風呂１６の使用形態が変化するときがある。また例えば、季節が夏から秋に移行するときには、使用者が風呂１６に湯張りをしない入浴方法から湯張りする入浴方法に移行し、風呂１６の使用形態が変化するときがある。これら使用傾向の変化は、水温や外気温と必ずしも関係なく、使用者の感覚によるところが大きく、予測しにくい。
【００６８】
この点、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂは、風呂負荷と水温との相関が弱いときに、風呂負荷データを平均処理して求めた風呂負荷予測値に基づいて発電機８の運転パターンを決定する（図４のＳ１５：ＹＥＳ、Ｓ１８，Ｓ１９参照）。そのため、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂによれば、季節の変わり目で風呂負荷を予測しにくい場合でも、風呂負荷の予測値を実際の風呂負荷に近づけ、給湯負荷の予測精度を向上させることができる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｃに格納される運転制御プログラム３５Ｃのフロー図である。図６は、風呂負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に風呂負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【００７０】
例えば、季節の変わり目になり、使用者が湯張りする入浴方法から湯張りしない入浴方法に変えると、図６に示すように、ある日突然に実際の風呂負荷がなくなり、風呂１６の使用傾向が変化することがある。この変化は、必ずしも水温と関係せず、使用者の感覚によるところが大きい。そこで、第３実施形態の運転制御装置３０Ｃは、風呂負荷の有無によって給湯負荷に使用するデータを変える点が第１実施形態と相違し、その他の点は共通する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する運転制御プログラム３５Ｃを詳細に説明し、第１実施形態と共通する点については第１実施形態と同じ符号を図面に使用し、説明を適宜省略する。
【００７１】
（運転制御プログラム）
図５に示すように、運転制御プログラム３５Ｂは、Ｓ２１において、半日或いは１日の積算（平均）データとして風呂負荷データを蓄積してデータベース化する。そして、Ｓ２２において、予測対象日と同曜日の風呂負荷データ（過去４〜１２週分）をＨＤＤ３７のデータベース３６から読み込む。或いは喫緊の一週間の風呂負荷データをデータベース３６から読み込む。そして、Ｓ２３において、読み込んだ風呂負荷データの積算値（1日分）を算出する。
【００７２】
そして、Ｓ２４において、過去の風呂負荷が発生しているか否かを判断する。過去の風呂負荷が発生している場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、更にＳ２５において、喫緊のＸ日間に風呂負荷が発生しているか否かを判断する。「喫緊のＸ日間」とは、気候などの外部環境が予測対象日と同じと考えられる予測対象日直前の数日間をいう。第３実施形態では、予測対象日直前の３日間をいうものとする。予測対象日直前の３日間にも風呂負荷が発生している場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、使用者が風呂１６に湯張りする入浴方法を継続し、風呂１６の使用傾向が変化しないことを意味する。そこで、Ｓ２６において、予測対象日と同曜日の給湯負荷データをデータベース３６から読み込み、予測対象日の給湯負荷を各時間帯毎に算出する。そして、Ｓ２９において、Ｓ２６で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７３】
一方、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生していない場合には、使用者が風呂１６に湯張りする入浴方法を風呂１６に湯張りしない入浴方法に変えたと考えられ、過去の積算（平均）データを使用して給湯負荷を予測しても予測外れする可能性が高い。このような積算（平均）データは今後の給湯負荷予測で使用されないと考えられるので、Ｓ２７において、予測対象日直前の３日間以外のデータを破棄する。これにより、過去の給湯負荷データを使用できなくなり、ＨＤＤ３７の記憶容量が増える。
【００７４】
そして、Ｓ２８において、予測対象日直前の３日間の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均値を算出し、算出した平均値を用いて、予測対象日の給湯負荷を各時間帯毎に予測する。これにより、予測対象日の使用傾向に最も近似する給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を予測でき、給湯負荷の予測精度が向上する。そして、Ｓ２９において、Ｓ２８で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７５】
ところで、過去の風呂負荷が発生していない場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、更にＳ３０において、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生しているか否かを判断する。予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生していない場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、使用者が風呂１６に湯張りしない入浴方法を継続し、風呂１６の使用傾向が変化しないので、Ｓ３１において、過去の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで予測対象日の給湯負荷を算出する。そして、Ｓ２９において、Ｓ３１で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７６】
一方、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生した場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、使用者が風呂１６に湯張りしない入浴方法を風呂１６に湯張りする入浴方法へ変え、風呂１６の使用傾向が変化したことを意味する。そこで、Ｓ２７以降の処理を実行する。Ｓ２７以降の処理については上述したので説明を省略する。
【００７７】
（作用効果）
従って、第３実施形態のコージェネレーションシステムの運転制御装置３０Ｃは、例えば図６に示すように、７月１６日までは風呂負荷があったにもかかわらず、７月１７日以降は風呂負荷がなくなった場合には、予測対象日直前の３日間に発生した給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日（７月２０日）の給湯負荷を各時間帯毎に予測し、給湯負荷の予測値を賄うように発電機８の運転パターンを決定する（図５のＳ２４：ＹＥＳ，Ｓ２５：ＮＯ，Ｓ２７〜Ｓ２９，Ｓ２４：ＮＯ，Ｓ３０：ＹＥＳ、Ｓ２７〜Ｓ２９参照）。そのため、第３実施形態のコージェネレーションシステムの運転制御装置３０Ｃは、例えば図６に示すように、７月１６日までは風呂負荷があったにもかかわらず、７月１７日以降は風呂負荷がなくなった場合のように風呂１６の使用傾向が変化した場合でも、予測対象日である７月２０日に近似すると考えられる予測対象日直前の３日間（７月１７，１８，１９日）に実際に発生した給湯負荷データを用いて、予測対象日の給湯負荷を精度良く予測することができ、コージェネレーションシステム１を効率良く運転することができる。
【００７８】
しかも、第３実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｃによれば、風呂負荷データを３日間連続して取得し、データベース３６に記憶しないときには、風呂負荷の有無が変化したと判断し、予測対象日直前の３日間分の給湯負荷データを除いた７月１６日以前の給湯負荷データを破棄するので（図５のＳ２７参照）、ＨＤＤ３７の記憶容量が少ないでも給湯負荷の精度を向上させることができる。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第４実施形態について図面を参照して説明する。図７は、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｄに格納される運転制御プログラム３５Ｄのフロー図である。図８は、図５に示す運転制御プログラム３５Ｄの実行時に予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄う運転の概念図であり、縦軸に電力（Ｗ）を示し、横軸に時刻を示す。
【００８０】
第４実施形態の運転制御装置３０Ｄは、図８に示すように予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日の最終給湯負荷時刻後に発電機８を運転して賄う場合（図中Ｙ１参照）の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷が発生する時刻から遡って発電機８を運転して賄う場合（図中Ｙ２参照）の一次エネルギー消費量の何れが小さくなるかを判断して、予測対象日の時間サイクルを可変とする点が、第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付し、説明を適宜省略する。
【００８１】
（運転制御プログラム）
図７に示すように、運転制御プログラム３５Ｄは、Ｓ４１において、３０分〜２時間程度の積算（平均）データとして、流量計１５，１９が計測した給湯負荷データと、電力計２６が計測した電力負荷データを蓄積してＨＤＤ３７のデータベース３６に保存する。そして、Ｓ４２において、予測対象日の給湯負荷と電力負荷を各時間帯毎に予測する。この予測方法は、既知であるので説明を省略する。
【００８２】
そして、Ｓ４３において、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生するか否かを調べる。予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生しない場合には（Ｓ４３：ＮＯ）、予測対象日に発電機８を運転して予測対象日翌日の給湯負荷を賄う必要がない。そこで、Ｓ４９において、予測対象日の電力負荷の予測値と給湯負荷の予測値を賄うように発電機８の運転パターンを決定するときに、最も一次エネルギー消費量が小さくなる運転時間を選択し、発電機８の運転パターンを決定する。
【００８３】
これに対して、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生すると予測されるときには（Ｓ４３：ＹＥＳ）、Ｓ４４において、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機８を運転して運転で賄う場合（図８のＹ１参照）の一次エネルギー消費量を算出する。図８のＹ１を例に挙げて説明すると、予測対象日の最終給湯負荷時刻（２２：００）から、予測対象日翌日の午前中に発生すると考えられる給湯負荷ＨＩＡの熱量分だけ、発電機８を運転したときの発電機８の燃料使用量を、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを予測対象日の発電機８の運転で賄うときの一次エネルギー消費量とする。この場合、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの使用時刻と、発電機８の発電時刻との間に時間差があるため、その間の放熱損を見込んだ熱量分（ＨＩＡ＋放熱損）も発電機８を発電させて貯湯タンク２に回収するものする。
【００８４】
そして、Ｓ４５において、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻から遡って、発電機８の運転で賄う場合（図８のＹ２参照）の一次エネルギー消費量を算出する。図８のＹ２を例に挙げて説明すると、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの発生時刻（８：００）から遡って、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの熱量分だけ発電機８を運転したときに発電機８が消費する燃料使用量を、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻から遡って発電機８の運転で賄う場合の一次エネルギー消費量とする。
【００８５】
そして、Ｓ４６において、Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量が、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量より小さいか否かを判断する。すなわち、予測対象日と予測対象日翌日の何れに発電機８を運転して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷を賄うのが省エネ上好ましいかを判断する。
【００８６】
Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量が、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量より小さいと判断した場合には（Ｓ４６：ＹＥＳ）、予測対象日１日の時間サイクルを０：００〜３６：００とする。すなわち、予測対象日翌日の１２：００までを予測対象日の時間サイクルに含める。そして、Ｓ４９において、０：００〜３６：００の範囲で予測対象日の電力負荷と給湯負荷及び予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄うように発電機８の運転時間を変えながら一次エネルギー消費量を計算し、最も一次エネルギー消費量が小さくなる発電機８の運転時間を選択して発電機８の運転パターンに決定する。
【００８７】
これに対して、Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギーが、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギーより小さくないと判断した場合には（Ｓ４６：ＮＯ）、Ｓ４８において、予測対象日１日の時間サイクルを０：００〜２４：００とする。すなわち、予測対象日翌日を時間サイクルに含めない。そして、Ｓ４９において、０：００〜２４：００の範囲で予測対象日の電力負荷と給湯負荷を賄うように発電機８の運転時間を変えながら一次エネルギー消費量を計算し、最も一次エネルギー消費量が小さくなる発電機８の運転時間を選択して発電機８の運転パターンに決定する。尚、この場合には、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡは、予測対象日翌日の時間サイクルに発電機８を運転する際に賄う。
【００８８】
（作用効果）
従って、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｄは、例えば図８に示すように予測対象日翌日の８：００から給湯負荷ＨＩＡがあるときに、その給湯負荷ＨＩＡを賄うように、予測対象日の最終給湯負荷時刻２２：００から発電機８を運転した場合（図中Ｙ１参照）の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻８：００から遡って発電機８を運転した場合（図中Ｙ２参照）の一次エネルギー消費量とを比較し、一次エネルギー消費量が小さくなる時間サイクル０：００〜３６：００又は０：００〜２４：００を選択して発電機８の運転パターンを決定する（図７のＳ４３：ＹＥＳ、Ｓ４４〜Ｓ４９参照）。よって、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｄによれば、少ない計算回数や取扱データ数で発電機８を運転する時間サイクルを可変としつつ、コージェネレーションシステム１を使用する使用者の生活パターンに合わせて発電機８の運転パターンを決定することができ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００８９】
具体的には、使用者の生活パターンが夜型の場合、予測対象日の最終給湯負荷時刻後に生じる電力負荷を発電機８の発電で賄いつつ、その発電時に発生する排熱を利用して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄うことが可能になり、一次エネルギー消費量が少なくて済む。よって、この場合には、発電機８の時間サイクルを０：００〜３６：００に設定し、２４：００を跨いで発電機８を運転制御することにより、コージェネレーションシステム１の省エネ性を高めることができる。
【００９０】
一方、使用者の生活パターンが朝型の場合、予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機８を運転して、午前中の給湯負荷ＨＩＡを賄うように貯湯タンク２に蓄熱すると、放熱損が大きくなり、一次エネルギー消費量が大きくなる。よって、この場合には、発電機８の時間サイクルを０：００〜２４：００に設定し、予測対象日翌日に発電機８を運転して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄う方が、コージェネレーションシステム１の省エネ性を高めることができる。
【００９１】
（第５実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第５実施形態について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｅに格納される運転制御プログラム３５Ｅのフロー図である。
第５実施形態の運転制御装置３０Ｅは、風呂時刻のバラツキが大きい場合、予測対象日当日に風呂時刻を再設定して貯湯タンク２が満タンになること或いは湯切れを防止する点で、第１実施形態と相違する。よって、ここでは第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００９２】
（運転制御プログラム）
図９に示すように、運転制御プログラム３５Ｅは、先ずＳ５１において３０分〜２時間程度の積算（平均）データとして給湯負荷データ、電力負荷データを蓄積してＨＤＤ３７のデータベース３６に蓄積する。そして、Ｓ５２において、既知の方法に従って、予測対象日の給湯負荷及び電力負荷を各時間帯毎に予測し、発電機８の運転パターンを決定する。そして、Ｓ５３において、所定時間が経過したか否かを判断する。この所定時間は、貯湯タンク２のタンク残熱を監視する時間を設定するものであり、この目的を達成し得れば任意に設定可能である。第５実施形態では、タンク残熱を毎時間監視するように、直前の所定時間計測後から１時間を所定時間とする。１時間が経過するまでは（Ｓ５３：ＮＯ）、待機する。
【００９３】
１時間が経過したら（Ｓ５３：ＹＥＳ）、Ｓ５４において、貯湯温度センサ２０の温度検出結果に基づいて貯湯タンク２のタンク残熱を調べる。そして、タンク残熱を調べた時間に対応するタンク残熱の予測値をＨＤＤ３７のデータベース３６から読み出す。そして、貯湯タンク２の残熱とタンク残熱の予測値との乖離を調べる。その後、Ｓ５５において、湯切れや貯湯タンク２の満タン状態を調べるために、タンク残熱の実際値とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたか否かを確認する。
【００９４】
乖離が一定量を超えないと判断した場合には（Ｓ５５：ＮＯ）、そのままＳ６０へ進む。これに対して、乖離が一定量を超えた場合には（Ｓ５５：ＹＥＳ）、Ｓ５６において、当該時刻が風呂負荷の発生前か発生後かを調べる。風呂負荷の前後で貯湯タンク２に蓄熱する必要性が異なるからである。
【００９５】
風呂負荷の発生前であれば（Ｓ５６：発生前）、予測対象日当日にタンク残熱を調べた時刻以降のタンク熱を調べる。具体的には、当該時刻において貯湯タンク２に残っている熱を給湯温度センサ２０の検出結果に基づいて算出し、タンク残熱Ｈｓａとする。また、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までの発電機８の運転パターンを読み込み、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに貯湯タンク２に回収される熱回収量を予測する。また、Ｓ５２で予測してデータベース３７に記憶した給湯負荷の予測値の中から、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までの給湯負荷の予測値を読み込む。更に、当該時刻から予測対象日最終時刻までの放熱損を算出する。
【００９６】
これらの結果からタンク熱を調べる。すなわち、タンク残熱Ｈｓａに熱回収量の予測値を加算することにより、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに貯湯タンク２に蓄熱される熱量を計算し、その熱量から当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに消費される給湯負荷の予測値を減算する。さらに、減算した結果に放熱損を乗算し、予測対象日最終時刻に貯湯タンク２に残ると予測されるタンク熱を算出する。
【００９７】
その後、Ｓ５８において、Ｓ５７で算出したタンク熱が閾値を超えるか否かを調べ、貯湯タンク２が満タンになるか否かを調べる。
【００９８】
一方、タンク熱が閾値を超えると判断した場合には（Ｓ５８：ＹＥＳ）、Ｓ５９において、貯湯タンク２が満タンになるタンク満タン時刻を算出し、タンク満タン時刻から遡って発電機８の出力を抑制する。これにより、当該時刻以降に貯湯タンク２に回収される熱を減少させ、貯湯タンク２が満タン状態になることを防止する。その後、Ｓ６０へ進む。
【００９９】
Ｓ６０では、予測対象日の最終時刻が経過したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻が経過していなければ（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ５３に戻り、貯湯タンク２のタンク残熱を監視する。一方、予測対象日の最終時刻が経過した場合には（Ｓ６０：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１００】
これに対して、タンク熱が閾値を超えない場合には（Ｓ５８：ＮＯ）、Ｓ６１において、熱不足が生じるか否かを確認する。熱不足は、当該時刻におけるタンク残熱と当該時刻以降から予測対象日の最終時刻までの熱回収量とを加算した値から、当該時刻以降から予測対象日の最終時刻までに消費すると予測される給湯負荷の予測値を減算することにより求められる。熱不足が生じない場合には（Ｓ６１：ＮＯ）、Ｓ６０へ進む。Ｓ６０以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０１】
熱不足が生じる場合には（Ｓ６１：ＹＥＳ）、Ｓ６２において、出力抑制を解除し、予め決定した運転パターンに従って発電機８を運転する。これにより、熱回収量が増加し、給湯負荷の予測値を賄えるように貯湯タンク２に蓄熱される。
【０１０２】
ところで、タンク残熱の実際と予測値との乖離が一定量を超えた時刻が、風呂負荷の発生後である場合には（Ｓ５６：発生後）、そのまま運転パターンに従って発電機８を運転すると、貯湯タンク２に溜めた熱を消費できずに放熱損が大きくなる。そこで、Ｓ６３において、予測対象日当日に発電機８を停止する時刻のタンク残熱を算出し、この運転当日発電機停止時のタンク残熱が、Ｓ５３で予測した給湯負荷より大きくなるか否かを判断する。運転当日発電機停止時のタンク残熱が給湯負荷の予測値より大きくならない場合には（Ｓ６３：ＮＯ）、Ｓ６１へ進む。Ｓ６１以降の処理については上述したので説明を省略する。
【０１０３】
一方、運転当日発電機停止時のタンク残熱が給湯負荷の予測値より大きくなる場合には（Ｓ６３：ＹＥＳ）、Ｓ６４において、予測対象日に発電機８を停止する時刻から遡って出力を抑制することで、給湯負荷の予測値に近づける。これにより、風呂負荷を確保しつつ、風呂負荷以外の給湯負荷を賄うように貯湯タンク２に蓄熱できる。その後、Ｓ６０へ進む。Ｓ６０以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０４】
（作用効果）
従って、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅは、貯湯タンク２のタンク残熱を算出し、そのタンク残熱がタンク残熱の予測値と一定量を超えて乖離したときに、発電機８の出力を変更する（図９のＳ５５：ＹＥＳ、Ｓ５６〜Ｓ６４参照）。そのため、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、発電機８の出力を変更することにより風呂負荷の予測外れを事後的に是正し、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【０１０５】
また、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が風呂負荷前に発生し、且つ、貯湯タンク２が満タンになると判断したときに、貯湯タンク２が満タンになるタンク満タン時刻から遡って発電機８の出力を抑制するので（図９のＳ５６：発生前、Ｓ５７、Ｓ５８：ＹＥＳ、Ｓ５９参照）、風呂負荷に使用する以外の熱の回収量を減らして放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【０１０６】
また、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が風呂負荷後に発生し、且つ、予測対象日当日に発電機８を停止する停止時における貯湯タンク２のタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、当該停止時から遡って発電機８の出力を抑制するので（図９のＳ５６：発生後、Ｓ６３，Ｓ６４参照）、予測対象日当日に消費できない湯を貯湯タンク２に貯めて放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【０１０７】
更に、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が小さくなったときに、発電機８の出力抑制を解除し、運転パターンに従って貯湯タンク２に熱回収するので（図９のＳ６１：ＹＥＳ，Ｓ６１参照）、貯湯タンク２の満タン状態を防ぎつつ、給湯負荷を賄うために必要な熱を回収することができる。
【０１０８】
（第６実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第６実施形態について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｆに格納される運転制御プログラム３５Ｆのフロー図である。図１１は、風呂時刻の標準正規分布の一例を示す図であり、縦軸に発生確率を示し、横軸に時刻を示す。図１２は、図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。図１３は、図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【０１０９】
第６実施形態の運転制御装置３０Ｆは、風呂時刻のバラツキが大きいときに、予測した風呂時刻を再設定して貯湯タンク２の満タン状態や湯切れを防止する点が第１実施形態と相違する。よって、ここでは第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１０】
（運転制御プログラム）
図１０に示すように、運転制御プログラム３５Ｆは、Ｓ７１において、例えば、予測対象日と同曜日の風呂時刻（過去４〜１２週間分）をＨＤＤ３７のデータベース３７から読み込み、過去の風呂時刻の偏差を算出する。そして、Ｓ７２において、風呂時刻の偏差が所定値以下であるか否かを判断する。「所定値」は、風呂時刻が所定時刻に発生する確率を調べることができるように任意に設定可能である。風呂時刻の偏差が所定値以下であり、風呂時刻のバラツキが小さい場合には（Ｓ７２：ＹＥＳ）、風呂１６の発生時刻が安定し、過去の給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を予測しても予測外れしにくいことを意味するので、そのまま処理を終了する。
【０１１１】
一方、風呂時刻の偏差が所定値を超え、風呂時刻のバラツキが大きい場合には（Ｓ７２：ＮＯ）、風呂１６の発生時刻が安定せず、過去の給湯負荷データのみで予測対象日の給湯負荷を予測すると、予測外れする可能性が高いことを意味する。そこで、Ｓ７３において、風呂負荷が発生する時間帯を特定するために、例えば図１１に示すような風呂時刻の標準正規分布を算出する。
【０１１２】
そして、図１０のＳ７４において、図１１に示すように、風呂時刻の標準正規分布から風呂時刻の平均値を求め、風呂負荷の発生確率が最も高い時刻を特定する。そして、その平均値から標準偏差σを減算することにより、図１１に示す第１風呂候補時刻を算出する。また、その平均値に標準偏差σ（２時間）を加算することにより、図１１に示す第２風呂候補時刻を算出する。よって、図１１に示す第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻までの時間帯は、風呂負荷が発生する確率の高い時間帯となる。
【０１１３】
そして、図１０のＳ７５において、風呂時刻の平均値を風呂時刻として運転パターンを仮決めしたときに、予測対象日の各時間帯にどれだけの熱が貯湯タンク２に残るか調べ、そのタンク残熱が、貯湯タンク２の満タン量に対して常にＸ割以下になるか否かを調べる。「Ｘ割」は、風呂負荷が発生しない場合でも貯湯タンク２が満タンにならない割合とすることが好ましい。
【０１１４】
タンク残熱のタンク満タン量に対する割合が常にＸ割以下である場合には（Ｓ７５：ＹＥＳ）、貯湯タンク２が満タンになる可能性が低いので、Ｓ７６において、図１２に示すように、Ｓ７４で算出した第１風呂候補時刻を風呂時刻に再設定する。そして、図１０のＳ７７において、風呂負荷を再設定した後の給湯負荷予測を賄うように、発電機８の運転パターンを決定する。これにより、風呂時刻の平均値より早い時刻である第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生した場合でも、貯湯タンク２の貯湯水で風呂負荷及び風呂負荷発生後の汎用給湯負荷を賄うことができる。運転パターンを決定したら、処理を終了する。
【０１１５】
これに対して、平均値を風呂時刻とし、発電機８の運転パターンを決定したときのタンク残熱が常にタンク満タン量のＸ割以下でない場合には、貯湯タンク２が満タンになる可能性が高い。そこで、図１０のＳ７８において、図１３に示すように、第１風呂候補時刻を風呂時刻に再設定する。これにより、風呂時刻の平均値より早い時刻である第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生した場合でも、その風呂負荷を貯湯タンク２の貯湯水で賄うことができる。そして、図１０のＳ７９において、図１３に示すように、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻までは発電機８を最低出力で運転させるように運転パターンを決定する。これにより、貯湯タンク２が満タンになることを防ぎつつ、発電機８の運転を継続して予測対象日の給湯負荷と電力負荷を賄うことができる。
【０１１６】
その後、図１０のＳ８０において、風呂負荷が発生したか否かを判断する。風呂負荷が発生するまでは（Ｓ８０：ＮＯ）、発電機８を最低出力で運転しながら待機する。一方、風呂負荷が発生した場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、その後に大きな給湯負荷がないと考えられるので、Ｓ８１において発電機８を電力追従運転に変更した後、処理を終了する。
【０１１７】
（作用効果）
従って、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆは、風呂時刻のバラツキが大きく、風呂時刻の予測が外れやすいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、第１風呂候補時刻を予測対象日の風呂時刻に設定して発電機８の運転パターンを決定する（図１０のＳ７２：ＹＥＳ、Ｓ７３〜７９、図１２、図１３参照）。これにより、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆは、発電機８の出力を頻繁に変更したり、発電機８の起動と停止を繰り返さなくても、湯切れやタンク満タン状態を回避でき、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【０１１８】
もっとも、風呂時刻の平均値を風呂時刻として発電機８の運転パターンを仮決めして、貯湯タンク２のタンク残熱を算出し、その貯湯タンク２のタンク残熱が貯湯タンク２のタンク満タン量に対して所定の割合を常に超える場合には、第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生しないと、貯湯タンク２が満タンになって放熱損を生じる恐れがある。この場合には、風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算して風呂時刻を遅らせた第２風呂候補時刻を設定し、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻まで発電機を最低出力で運転する（図１０のＳ７５：ＮＯ，Ｓ７８，Ｓ７９、図１３参照）。よって、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆによれば、湯切れとタンク満タン状態を防ぎつつ、予測対象日の電力負荷と給湯負荷をコージェネレーションシステム１で賄うことができ、高い省エネ性を確保できる。
【０１１９】
更に、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆによれば、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後には、電力負荷追従運転に変更するので（図１０のＳ８０：ＹＥＳ、Ｓ８１参照）、放熱損を抑制できる。
【０１２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施の形態では、家庭に設置したコージェネレーションシステムを対象にして運転制御装置３０Ａ〜３０Ｆを説明したが、例えば、従業員数名の企業に設置したコージェネレーションシステムなど、給湯負荷や電力負荷が使用者の使用パターンに応じて変化しやすいものであっても、運転制御装置３０Ａ〜３０Ｆ適用して予測精度の向上を図ることが可能である。
例えば、上記第１，２実施形態では、給湯負荷と水温、又は、風呂負荷と水温との相関関係を基準に説明したが、給湯負荷と外気温、又は、風呂負荷と外気温との相関関係を基準にしてもよい。
例えば、上記第１実施形態では給湯負荷を基準に、また、上記第２実施形態では風呂負荷を基準に、予測対象日の給湯負荷又は風呂負荷を予測した。これに対して、給湯負荷から風呂負荷を除いた汎用給湯負荷を基準に予測対象日の汎用給湯負荷を予測し、発電機８の運転パターンを決定してもよい。例えば、季節の変わり目に、風呂１６に湯張りするパターンからシャワーを使用するパターンに風呂１６の使用パターンが変わっても、使用パターンの前後で給湯負荷全体の変化が乏しい場合には、給湯負荷や風呂負荷を基準にすると、予測対象日の給湯負荷予測を精度良く行うことができないが、汎用給湯負荷を基準にすれば、風呂１６の使用パターンの変化に影響されずに給湯負荷を精度良く予測できる。よって、ユーザの生活パターンに応じて、給湯負荷、風呂負荷及び汎用給湯負荷の何れを基準にするか適宜決定すれば、給湯負荷をより一層精度良く予測できる。
【符号の説明】
【０１２１】
１ コージェネレーションシステム
８ 発電機
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ 運転制御装置
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ，３５Ｆ 運転制御プログラム
３６ データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測してコージェネレーションシステムの運転を制御するコージェネレーションシステムの運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムは、燃料電池が発電した電力を電力機器に供給して電力負荷を賄うとともに、燃料電池が発電時に発生する排熱を回収して熱機器に供給し、給湯負荷を賄うことから、次世代の省エネ機器として、家庭への実用化・普及が期待されている。コージェネレーションシステムは、発電電力を蓄電することができない。また、コージェネレーションシステムは、燃料電池が発生する排熱で水道水を加熱し、その湯を貯湯タンクに溜めて風呂の蛇口や台所の蛇口、床暖房などに供給するので、給湯負荷発生時刻に合わせて貯湯タンクに湯を溜めないと、放熱ロスを生じ、省エネ性が悪くなる。よって、家庭用のコージェネレーションシステムは、給湯負荷を精度良く予測し、予測給湯負荷を賄うように運転することにより、省エネ効果や経済効果が向上する。
【０００３】
従来、コージェネレーションシステムの運転制御装置は、ニューラルネットワークや過去のデータ平均値などを用いてエネルギー負荷パターン（電力負荷パターンと給湯負荷パターン）を予測し、コージェネレーションシステムの運転制御をしていた（特許文献１〜特許文献５参照）。しかし、コージェネレーションシステムの運転制御装置に装備されるメモリ容量には制限があり、ニューラルネットワークやデータベースで取り扱うデータ量に制限があった。また、過去のデータの平均値を用いる場合、電力負荷や給湯負荷の使用条件が急激に変化しないことを前提とするため、使用者の生活パターンが変わる場合や、季節の変わり目で日ごとに給湯負荷が変化するような場合には、図１４に示すように実際の給湯負荷と予測した給湯負荷との間に大きなズレが生じることがあった。
【０００４】
この点、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションの運転制御装置は、エネルギー負荷と水温との相関関係に基づいて給湯負荷を予測し、コージェネレーションシステムの運転を制御する。給湯負荷は、一般的に、外気温が高ければ消費量が少なく、外気温が低ければ消費量が多くなる傾向がある。そして、水温は外気温に応じて変化する。よって、エネルギー負荷と水温との相関関係を用いれば、少ないデータ量で給湯負荷を精度良く予測することができる。
【０００５】
また、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、予測対象日の時間サイクルを変えながら一次エネルギーを算出し、一次エネルギーが最小になる時間サイクルを決定して運転パターンを決定する。そのため、予測対象日の時間サイクルは、使用者の生活パターンに合わせて変更できる。よって、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、使用者の生活パターンに従った運転制御を行うことができ、省エネ性や経済性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７６４６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５４４８号公報
【特許文献３】特開２００３−４５４６０号公報
【特許文献４】特開２００２−３３５６２７号公報
【特許文献５】特開２００４−４８８３８号公報
【特許文献６】特開２００６−９０２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、以下の問題があった。
（ａ）例えば、使用者の生活パターンが夜型から朝型に変わった場合や、夏休みなどで子供が帰省して家族が増えた場合には、図１４に示すように給湯負荷の予測値と給湯負荷の実際値との間にズレが生じていた。この場合のズレは、水温に関係なく、使用者の生活パターンや構成の変更等に因るところが大きく、図１５に示すように、水温と給湯負荷との相関関係が弱い。よって、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置のように給湯負荷と外気温又は水温との相関式を算出し、その相関式に基づいて給湯負荷を予測しても、給湯負荷予測が外れ、コージェネレーションシステムを効率よく運転できないことがあった。
【０００８】
（ｂ）また、風呂負荷は、ある時期（季節）を境に使用、或いは不使用になるが（冬は湯はりを行うが、夏はシャワーのみで湯はりを行わない）、そのタイミングは使用者の感覚による。そのため、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂負荷が変化するタイミングを見誤り、図１４に示すように給湯負荷予測が外れることがあった。
【０００９】
（ｃ）また、特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、時間サイクルを１時間ずつずらして一次エネルギーを計算し、時間サイクルを決定するため、コージェネレーションシステムを効率よく運転するための時間サイクルの決定方法が複雑であった。
【００１０】
（ｄ）また、家庭のエネルギー需要は日々変化し、給湯負荷予測が外れることがある。特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、エネルギー需要予測が外れたときの対処方法は規定しておらず、予測が外れた際には省エネ性が大きく低下する問題があった。具体的には、例えば、風呂時刻より早く貯湯タンクが満タンになると、放熱ロスを生じ、省エネ性が低下する。一方、風呂時刻に貯湯タンクの湯が不足すると、水道水をバーナで加熱して湯を供給したり、電力負荷が小さいのに発電機８の出力を上げる必要がある。
【００１１】
（ｅ）更に、風呂負荷が発生する風呂時刻にバラツキがある場合、予測した風呂負荷が予測した風呂時刻に発生しないことがある。特許文献６に記載される家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置は、かかる不具合について何ら考慮しておらず、風呂時刻の予測が外れた場合には、発電機の出力を頻繁に変えたり、発電機の起動と停止を繰り返すなどして、湯切れやタンク満タン状態を回避していた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コージェネレーションシステムの運転に最適なコージェネレーションシステムの運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、次のような構成を有している。
（１）上記課題（ａ）を解決するために、給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、前記相関関係の決定係数が所定値より小さいときに、過去の給湯負荷を平均処理し、平均処理した給湯負荷を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。尚、本明細書において、「給湯負荷」は「風呂負荷」を含むものとする。
【００１４】
（２）（１）に記載の発明において、前記給湯負荷が風呂負荷であることを特徴とする。
【００１５】
（３）上記課題（ｂ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、前記風呂負荷データを前記データ蓄積手段に蓄積する蓄積有無が変化したときに、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００１６】
（４）（３）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記蓄積有無が変化したときに、前記喫緊の給湯負荷データ以外の給湯負荷データを破棄することを特徴とする。
【００１７】
（５）上記課題（ｃ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、予測対象日の最終給湯負荷時刻から前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、前記午前中の給湯負荷が発生する時刻から遡って前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、前記一次エネルギー量が小さくなる時間サイクルを選択し、前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。尚、本明細書において、「時間サイクル」とは、予測対象日の開始時刻から最終時刻までの時間範囲をいう。
【００１８】
（６）上記課題（ｄ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、貯湯タンクのタンク残熱とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたときに、前記発電機の出力を変更する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００１９】
（７）（６）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生前であり、且つ、前記貯湯タンクが満タンになると判断したときに、前記貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とする。
【００２０】
（８）（６）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生後であり、且つ、予測対象日当日に前記発電機を停止する停止時における前記貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、前記停止時から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とする。
【００２１】
（９）（６）乃至（８）の何れか一つに記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記乖離が小さくなったときに、前記発電機の出力抑制を解除するものであることを特徴とする。
【００２２】
（１０）上記課題（ｅ）を解決するために、予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、風呂時刻のバラツキが大きいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、前記第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラムを有することを特徴とする。
【００２３】
（１１）（１０）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、前記風呂時刻の平均値を風呂時刻として前記発電機の運転パターンを仮決めしたときの貯湯タンクのタンク残熱を算出し、前記貯湯タンクのタンク残熱が、前記貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超えると判断したときに、前記第１風呂候補時刻から、前記風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算した第２風呂候補時刻まで、前記発電機を最低出力で運転するものであることを特徴とする。
【００２４】
（１２）（１０）又は（１１）に記載の発明において、前記運転制御プログラムは、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後、前記発電機を電力負荷追従運転に変更するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記課題（ａ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、給湯負荷と水温又は外気温との相関関係が弱く、給湯負荷予測が外れる可能性が高い場合には、過去の給湯負荷を平均処理して求めた給湯負荷を賄うように発電機の運転パターンを用いる。そのため、例えば、季節の変わり目など、給湯負荷の変動が大きく、給湯負荷を予測しにくい場合でも、給湯負荷の予測が大きく外れることを防いで予測精度を向上させ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００２６】
特に、家庭にコージェネレーションシステムを導入した場合、風呂負荷が家庭の給湯負荷に対して大きな割合を占める。本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂負荷と水温又は外気温との相関関係を求め、相関関係が弱いときに平均処理した風呂負荷に基づいて発電機の運転パターンを決定すれば、風呂負荷の予測値が実際の風呂負荷に近づき、予測精度を向上させることができる。
【００２７】
また、上記課題（ｂ）を解決するためになされた本発明に係る家庭用コージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、例えば、風呂負荷が有る状態から無い状態に変化したとき、或いは、風呂負荷が無い状態から有る状態に変化したときには、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように発電機の運転パターンを決定するので、風呂の使用傾向が変わった場合でも、予測対象日に近似する給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を精度良く予測することができ、コージェネレーションシステムを効率良く運転することができる。
【００２８】
しかも、風呂負荷データの蓄積の有無が変化したときには、喫緊の風呂負荷データ以外の風呂負荷データを破棄するので、少ない記憶容量でも給湯負荷の精度を向上させることができる。
【００２９】
また、上記課題（ｃ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、その午前中の給湯負荷を賄うように予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷が発生する時刻から遡って発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、一次エネルギー消費量が小さくなる時間サイクルを選択して発電機の運転パターンを決定するので、計算回数や取扱データ数を減らしつつ、コージェネレーションシステムを使用する使用者の生活パターンに合わせて発電機の運転パターンを決定することができ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００３０】
また、上記課題（ｄ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、貯湯タンクのタンク残熱を算出し、そのタンク残熱がタンク残熱の予測値と一定量を超えて乖離したときに、発電機の出力を変更する。そのため、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、発電機の出力を変更することにより給湯負荷の予測外れを事後的に是正し、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００３１】
この場合、一定量を超える乖離が風呂負荷前に発生し、且つ、貯湯タンクが満タンになると判断したときに、貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って発電機の出力を抑制するようにすれば、風呂負荷に使用する以外の熱の回収量を減らして放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【００３２】
また、一定量を超える乖離が風呂負荷後に発生し、且つ、予測対象日当日に発電機を停止する停止時における貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンクタンク残熱より大きくなると判断したときに、当該停止時から遡って発電機の出力を抑制するようにすれば、予測対象日当日に消費できない熱を貯湯タンクに蓄熱して放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【００３３】
更に、乖離が小さくなったときに、発電機の出力抑制を解除し、運転パターンに従って貯湯タンクに熱回収するので、貯湯タンクの満タン状態を防ぎつつ、給湯負荷を賄うために必要な熱を回収することができる。
【００３４】
また、上記課題（ｅ）を解決するためになされた本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置は、風呂時刻のバラツキが大きく、風呂時刻の予測が外れやすいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して発電機の運転パターンを決定するので、発電機の出力を頻繁に変更したり、発電機の起動と停止を繰り返さなくても、湯切れやタンク満タン状態を回避でき、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【００３５】
これに加え、風呂時刻の平均値を風呂時刻として発電機の運転パターンを仮決めして、貯湯タンクのタンク残熱を算出し、その貯湯タンクのタンク残熱が貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超える場合には、第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生しないと、貯湯タンクが満タンになって放熱損を生じる恐れがある。この場合には、風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算して第２風呂候補時刻を設定し、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻まで発電機を最低出力で運転する。よって、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置によれば、湯切れとタンク満タン状態を防ぎつつ、予測対象日の電力負荷と給湯負荷をコージェネレーションシステムで賄うことができ、高い省エネ性を確保できる。
【００３６】
更に、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後には、発電機を電力負荷追従運転に変更するので、風呂負荷が発生した後に余分な熱を貯湯タンクに貯めて、放熱損を発生する不具合を回避できる。
【００３７】
尚、本願発明は、具体的課題が一見異なるが、予測外れに対する対応策を講じてコージェネレーションシステムの効率的な運転を実現しようとする点では課題が共通している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示すコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置の電気ブロック図である。
【図３】図２に示す運転制御プログラムのフロー図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図６】風呂負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に風呂負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【図７】本発明の第４実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図８】図５に示す運転制御プログラムの実行時に予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷を賄う運転の概念図であり、縦軸に電力（Ｗ）を示し、横軸に時刻を示す。
【図９】本発明の第５実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係るコージェネレーションシステムの運転を制御する運転制御装置に格納される運転制御プログラムのフロー図である。
【図１１】風呂時刻の標準正規分布の一例を示す図であり、縦軸に発生確率を示し、横軸に時刻を示す。
【図１２】図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【図１３】図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【図１４】総給湯負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に総給湯負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【図１５】水温と給湯負荷との関係の一例を示す図であり、縦軸に給湯負荷（ＭＪ）を示し、横軸に水温（℃）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１実施の形態）
図１は、コージェネレーションシステム１の概略構成図である。
第１実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａは、予測対象日の給湯負荷を予測して発電機８（燃料電池、ガスエンジンなど）の運転パターンを作成し、コージェネレーションシステム１の運転制御を行うものである。運転制御装置３０Ａは、特に、水温と給湯負荷との間に相関関係がないときに、喫緊の給湯負荷を平均処理して運転パターンを作成する点に特徴を有している。
【００４１】
（コージェネレーションシステムの概略構成）
図１に示すコージェネレーションシステム１は、容量が１００〜２００Ｌの貯湯タンク２を備える。貯湯タンク２は、底部に接続する水道管３から水道水を供給されて常時満水状態にされている。貯湯タンク２の底部と頂部には、循環配管４が接続し、循環配管４に設置された第１ポンプ５を駆動することにより、貯湯タンク２の水を底部から取り出して上部に戻すようになっている。循環配管４は、第１ポンプ５の下流側に熱交換器６が設置され、熱交換器６を介して熱回収用循環配管７と連結している。熱回収用循環配管７は、発電機８に接続し、第２ポンプ９を駆動することにより熱回収用循環配管７を循環する循環水が発電機８の排熱を回収するようになっている。従って、発電機８が発電しているときに、第１ポンプ５と第２ポンプ９を駆動すれば、発電機８の排熱により熱回収用循環配管７の循環水を加熱し、熱交換器６において熱回収用循環配管７の循環水から循環配管４の水に熱伝達して、給湯水を貯湯タンク２に貯めることができる。
【００４２】
貯湯タンク２の上部には、給湯管１０が接続している。給湯管１０は、汎用給湯管１０Ａと風呂専用給湯管１０Ｂとを備える。
【００４３】
汎用給湯管１０Ａは、台所１１Ａ、洗面台１１Ｂなど、風呂１６以外の熱機器に給湯水を供給するようになっている。汎用給湯管１０Ａの給湯温度は、給湯温度センサ１２により検出され、給湯温度が設定温度より高温の場合には、三方弁１３で常温の水道水を加え、また、給湯温度が設定温度より低温の場合には、ガスボイラ１４で給湯水を加熱するようにしている。このとき、熱機器１１が消費する湯量（汎用給湯負荷）は、三方弁１３の下流側に設置された流量計１５によって計測される。
【００４４】
風呂専用給湯管１０Ｂは、風呂１６に給湯水を供給するようになっている。風呂専用給湯管１０Ｂの給湯温度は、給湯温度センサ１２により検出され、給湯温度が設定温度より高温の場合には、三方弁１３で常温の水道水を加え、また、給湯温度が設定温度より低温の場合には、ガスボイラ１４で給湯水を加熱するようにしている。このとき、風呂１６が消費する湯量（風呂負荷）は、流量計１９によって計測される。
尚、第１実施形態において、汎用給湯負荷と風呂負荷とを合わせたものを「給湯負荷」というものとする。
【００４５】
一方、貯湯タンク２の貯湯量は、給湯水と水道水の境界面を貯湯温度センサ２０で感知することにより検出される。また、水道水の温度は、水道管３に取り付けられた水温計２１によって検出されている。
【００４６】
発電機８には、発電出力を取り出す電力線２２が接続され、分電盤２３に接続されている。分電盤２３は、商用電力を供給する商用電力線２４にも接続し、発電出力と商用電力とを連系して照明器具、テレビ、エアコン、パソコンなどの電力機器２５に発電出力又は商用電力を供給するようになっている。分電盤２３には、電力計２６が設置され、電力機器２５が消費した電力量（電力負荷）を計測している。
【００４７】
上記発電機８、給湯温度センサ１２、三方弁１３、ガスボイラ１４、流量計１５、給湯温度センサ１７、三方弁１８、流量計１９、貯湯温度センサ２０、水温計２１、分電盤２３、電力計２６等には、運転制御装置３０Ａが接続している。
【００４８】
（運転制御装置の制御ブロック）
図２は、運転制御装置３０Ａの電気ブロック図である。
運転制御装置３０Ａは、周知のマイクロコンピュータであって、入出力インターフェース３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４を内蔵する。入出力インターフェース３１は、給湯温度センサ１２、流量計１５、給湯温度センサ１７、流量計１９、貯湯温度センサ２０、水温計２１、電力計２６などに接続し、信号を入力する。ここで、「入力データ」とは、エネルギー負荷データ、貯湯温度データ、給湯量データ、水温（外気温）データ、給湯温度データ等の各センサが検出したデータ、及び、初期データなど使用者等によって入力されたデータをいうものとする。 「エネルギー負荷データ」には、電力負荷を測定した電力負荷データと給湯負荷を測定した給湯負荷データが含まれるものとする。
【００４９】
また、入出力インターフェース３１は、発電機８、三方弁１３、ガスボイラ１４、三方弁１８、分電盤２３などに接続し、信号を出力する。ここで、「出力データ」とは、発電機８を運転制御する運転制御データ、三方弁１３，１８やガスボイラ１４、分電盤２３など制御機器の動作を制御するデータ、他の制御装置に送信される送信データなど、運転制御装置３０Ａの外部に出力されるデータをいうものとする。
【００５０】
ＲＯＭ３３には、コージェネレーションシステム１を運用する上で必要な各種プログラムを記憶する読み込み専用の不揮発性メモリである。第１実施形態では、運転制御プログラム３５ＡがＲＯＭ３３に格納されている。運転制御プログラム３５Ａについては後述する。
ＲＡＭ３４は、ＲＯＭ３３のプログラム等を実行する上で必要なデータやプログラムを一時的に格納したり、各種データを蓄積して記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。
ＨＤＤ３７は、データやプログラムを読み書き可能な不揮発性メモリである。ＨＤＤ３７には、データベース３６が設けられている。データベース３６には、電力負荷データや給湯負荷データ、風呂負荷データなど各種データが蓄積して記憶される。この意味で、データベース３６は、「データ蓄積手段」に相当する。
【００５１】
（運転制御プログラム）
図３は、図２に示す運転制御プログラムのフロー図である。
運転制御装置３０Ａは、予測対象日前日の所定時間になると、運転制御プログラム３５ＡをＲＯＭ３３から読み出して実行する。
【００５２】
運転制御プログラム３５Ａは、先ずステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、所定間隔の積算（平均）データとして、流量計１５，１９が計測する給湯負荷データと、水温形２１が計測する水温データを蓄積してデータベース３６に記憶する。所定間隔は、任意に設定することが可能であり、一般的なマイクロコンピュータのデータ容量を考慮すると、３０分〜２時間に設定することが望ましい。第１実施形態では、所定間隔を１時間に設定する。
【００５３】
そして、Ｓ２において、予測対象日と同曜日の給湯負荷データと水温データをデータベース３６から所定期間の分だけ読み込む。ここで、「予測対象日」とは、発電機８を運転パターンに従って運転制御する予定の日をいう。第１実施形態では、運転パターン作成日の翌日を予測対象日とする。予測対象日と同曜日のデータを読み込むのは、家庭生活が曜日毎にパターン化されていると考えられるからである。「所定期間の分」は、任意に設定することができるが、過去の給湯負荷データと水温データのバラツキや気候変動、計算回数などを考慮すると、過去４〜１２週分であることが望ましい。第１実施形態では、所定期間を４週間に設定している。
【００５４】
そして、Ｓ３において、予測対象日の喫緊の水温データをデータベース３６から読み込む。「予測対象日の喫緊の水温データ」とは、季節の変わり目など気候が大きく変動することを考慮して、予測対象日から３日〜１週間前までの水温データをいう。第１実施形態では、予測対象日から５日前までの水温データを読み込む。
【００５５】
そして、Ｓ４において、Ｓ２で読み込んだ給湯負荷データと水温データとから最小二乗法を用いて各時間帯の相関式（給湯負荷＝ａ×水温＋ｂ）を算出する。水温データ及び給湯負荷データは、曜日や時間毎にバラツキを生じるからである。そして、Ｓ５において、当該時間帯の決定係数を算出し、その決定係数が所定値以上であるか否かを判断する。「所定値」は、給湯負荷と水温との相関の強さを決めるために任意に設定可能であり、第１実施形態では、０．５とする。
【００５６】
決定係数が０．５以上である場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６において、予測対象日の水温として、Ｓ３で読み込んだ喫緊の水温データを平均化したものを予測対象日の水温として使用する。この理由は、例えば季節の変わり目など気候が急激に変わるときには、水温変動が大きく、過去数週間前の水温データを使用すると、予測対象日の水温の予測値が実際の水温から大きく外れる恐れがあるため、喫緊の水温データを平均化して使用することにより、水温の予測値が実際の水温から大きく外れしないようにするためである。そして、Ｓ７において、Ｓ４で算出した相関式と、Ｓ６で算出した予測対象日の水温から、予測対象日の当該時間帯の給湯負荷を算出する。そして、Ｓ８において、予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ４に戻り、次の時間帯における給湯負荷を算出する。
【００５７】
これに対して、決定係数が０．５以上でないと判断した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、給湯負荷と水温との相関関係が強くないので、上述したように相関関数を用いて予測対象日の給湯負荷を予測しても、予測外れする可能性が高い。そこで、この場合には、Ｓ９において、予測対象日の生活パターンが同様であると考えられる予測対象日と同曜日の４週分に対応する給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均処理し、予測対象日の給湯負荷を予測する。すなわち、水温データを用いずに給湯負荷データのみで給湯負荷を予測する。それから、Ｓ８において、予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ４に戻り、次の時間帯における給湯負荷を算出する。
【００５８】
上記のようにして、予測対象日の開始時刻から終了時刻までの各時間帯について給湯負荷を算出していく。予測対象日の最終時刻まで給湯負荷を算出し終わったら（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ１０へ進み、Ｓ４〜Ｓ９の処理で算出した給湯負荷を用いて、運転制御の基本ロジックに基づいて発電機８の予測対象日の運転パターンを決定する。ここで、運転制御の基本ロジックは、従来より種々のものが提案されているため（例えば従来技術１〜５など）、詳細な説明を省略する。一例を挙げて簡単に説明すると、例えば、予測対象日の給湯負荷を賄うように発電機８の起動・停止時刻をずらしながら運転パターンを複数仮決定して、各運転パターンの一次エネルギー量を算出し、一次エネルギー量が最小となる運転パターンを予測対象日の運転パターンに本決定する。こうして予測対象日における発電機８の運転パターンを決定したら、処理を終了する。
【００５９】
（作用効果）
従って、第１実施形態のコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ａは、図１５に示すように給湯負荷と水温又は外気温との相関関係が弱く、給湯負荷予測が外れる可能性が高い場合には、過去の給湯負荷を平均処理して求めた給湯負荷を賄うように発電機８の運転パターンを用いる（図３のＳ５：ＮＯ，Ｓ９、Ｓ１０参照）。そのため、例えば、季節が春から夏へ移り変わる時期や、子供が夏休みに帰省して家族構成が変わった場合など、給湯負荷の変動が大きく、給湯負荷を予測しにくい場合でも、給湯負荷を平均処理したものを用いて発電機８の運転パターンを決定することにより、給湯負荷の予測が実際の給湯負荷から大きく外れることを防いで給湯負荷の予測精度を向上させ、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂに格納される運転制御プログラム３５Ｂのフロー図である。
第２実施形態の運転制御装置３０Ｂは、風呂負荷と水温との相関関係を基準に給湯負荷を予測する点が第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と同一の構成には同一符号を図面に用いて説明を適宜省略する。
【００６１】
風呂負荷は、給湯負荷に占める割合が大きく、風呂負荷の予測が外れると、給湯負荷の予測が外れる可能性が高い。そのため、図４に示す運転制御プログラム３５Ｂは、風呂負荷に着目して発電機８の運転パターンを決定する。
【００６２】
（運転制御プログラム）
具体的には、運転制御プログラム１０Ｂは、図４に示すＳ１１において、流量計１９の計測結果に基づいて、半日或いは１日の積算（平均）データとして風呂負荷を蓄積してデータベース化する。第１実施形態と比べてデータ数が少なくてよいのは、風呂負荷は、１日に１回〜数回程度しか発生しないため、第１実施形態のように給湯負荷を基準とする制御のように積算時間を細かく区分する必要がないからである。
【００６３】
そして、Ｓ１２において、予測対象日と同曜日の風呂負荷データ、水温データ（過去４〜１２週分）をデータベース３６から読み込む。尚、データは、予測対象日に対して喫緊の一週間のデータをデータベース３６から読み込んでもよい。そして、Ｓ１３において、予測対象日の喫緊の水温データ（３日分〜１週間分）をデータベース３６から読み込む。そして、Ｓ１４において、Ｓ１２にて読み込んだ風呂負荷データと水温データから積算時間帯毎に最小二乗法等を用いて相関式を算出する。このとき、水温データは、風呂負荷の発生した時間帯の平均水温とする。
【００６４】
そして、Ｓ１５において、Ｓ１４で求めた相関式から決定係数を算出し、その決定係数が所定値以上か否かを判断する。「所定値」は、風呂負荷データと水温データとの相関の強さを調べるために任意に設定可能であり、第２実施形態では０．５とする。
【００６５】
決定係数が０．５以上である場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、風呂負荷と水温との相関が強く、過去のデータを使用して風呂負荷を予測しても外れにくい。そこで、Ｓ１６において、Ｓ１３でデータベース３６から読み込んだ喫緊の水温データを平均化して各時間帯の水温を求め、求めた水温をＳ１４で算出した相関式に当てはめ、予測対象日の風呂負荷を算出する。その後、Ｓ１７において、Ｓ１６で算出した風呂負荷を賄うように、運転制御ロジックに基づいて予測対象日における発電機８の運転パターンを決定し、処理を終了する。運転制御ロジックは、既知であるので、説明を省略する。
【００６６】
これに対して、決定係数が０．５未満である場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、風呂負荷と水温との相関が弱く、Ｓ１４で算出した相関式を用いて風呂負荷を予測しても、予測が外れる可能性が高い。そこで、Ｓ１８において、喫緊（例えば予測対象日前の３日分）の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均処理し、予測対象日の風呂負荷を算出する。そして、Ｓ１７において、平均処理で求めた予測対象日の風呂負荷を賄うように、運転制御の基本ロジックに基づいて発電機８の翌日の運転パターンを決定し、処理を終了する。尚、運転制御の基本ロジックは既知であるので説明を省略する。
【００６７】
（作用効果）
家庭にコージェネレーションシステム１を導入した場合、風呂負荷が家庭の給湯負荷に対して大きな割合を占める。そのため、例えば、季節が春から夏に移行するときには、使用者が風呂１６に湯張りをする入浴方法から湯張りしない入浴方法に移行し、風呂１６の使用形態が変化するときがある。また例えば、季節が夏から秋に移行するときには、使用者が風呂１６に湯張りをしない入浴方法から湯張りする入浴方法に移行し、風呂１６の使用形態が変化するときがある。これら使用傾向の変化は、水温や外気温と必ずしも関係なく、使用者の感覚によるところが大きく、予測しにくい。
【００６８】
この点、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂは、風呂負荷と水温との相関が弱いときに、風呂負荷データを平均処理して求めた風呂負荷予測値に基づいて発電機８の運転パターンを決定する（図４のＳ１５：ＹＥＳ、Ｓ１８，Ｓ１９参照）。そのため、第２実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｂによれば、季節の変わり目で風呂負荷を予測しにくい場合でも、風呂負荷の予測値を実際の風呂負荷に近づけ、給湯負荷の予測精度を向上させることができる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｃに格納される運転制御プログラム３５Ｃのフロー図である。図６は、風呂負荷の実際値と予測値との関係の一例を示す図であり、縦軸に風呂負荷（ＭＪ）を示し、横軸に日付を示す。
【００７０】
例えば、季節の変わり目になり、使用者が湯張りする入浴方法から湯張りしない入浴方法に変えると、図６に示すように、ある日突然に実際の風呂負荷がなくなり、風呂１６の使用傾向が変化することがある。この変化は、必ずしも水温と関係せず、使用者の感覚によるところが大きい。そこで、第３実施形態の運転制御装置３０Ｃは、風呂負荷の有無によって給湯負荷に使用するデータを変える点が第１実施形態と相違し、その他の点は共通する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する運転制御プログラム３５Ｃを詳細に説明し、第１実施形態と共通する点については第１実施形態と同じ符号を図面に使用し、説明を適宜省略する。
【００７１】
（運転制御プログラム）
図５に示すように、運転制御プログラム３５Ｂは、Ｓ２１において、半日或いは１日の積算（平均）データとして風呂負荷データを蓄積してデータベース化する。そして、Ｓ２２において、予測対象日と同曜日の風呂負荷データ（過去４〜１２週分）をＨＤＤ３７のデータベース３６から読み込む。或いは喫緊の一週間の風呂負荷データをデータベース３６から読み込む。そして、Ｓ２３において、読み込んだ風呂負荷データの積算値（1日分）を算出する。
【００７２】
そして、Ｓ２４において、過去の風呂負荷が発生しているか否かを判断する。過去の風呂負荷が発生している場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、更にＳ２５において、喫緊のＸ日間に風呂負荷が発生しているか否かを判断する。「喫緊のＸ日間」とは、気候などの外部環境が予測対象日と同じと考えられる予測対象日直前の数日間をいう。第３実施形態では、予測対象日直前の３日間をいうものとする。予測対象日直前の３日間にも風呂負荷が発生している場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、使用者が風呂１６に湯張りする入浴方法を継続し、風呂１６の使用傾向が変化しないことを意味する。そこで、Ｓ２６において、予測対象日と同曜日の給湯負荷データをデータベース３６から読み込み、予測対象日の給湯負荷を各時間帯毎に算出する。そして、Ｓ２９において、Ｓ２６で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７３】
一方、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生していない場合には、使用者が風呂１６に湯張りする入浴方法を風呂１６に湯張りしない入浴方法に変えたと考えられ、過去の積算（平均）データを使用して給湯負荷を予測しても予測外れする可能性が高い。このような積算（平均）データは今後の給湯負荷予測で使用されないと考えられるので、Ｓ２７において、予測対象日直前の３日間以外のデータを破棄する。これにより、過去の給湯負荷データを使用できなくなり、ＨＤＤ３７の記憶容量が増える。
【００７４】
そして、Ｓ２８において、予測対象日直前の３日間の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで平均値を算出し、算出した平均値を用いて、予測対象日の給湯負荷を各時間帯毎に予測する。これにより、予測対象日の使用傾向に最も近似する給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を予測でき、給湯負荷の予測精度が向上する。そして、Ｓ２９において、Ｓ２８で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７５】
ところで、過去の風呂負荷が発生していない場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、更にＳ３０において、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生しているか否かを判断する。予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生していない場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、使用者が風呂１６に湯張りしない入浴方法を継続し、風呂１６の使用傾向が変化しないので、Ｓ３１において、過去の給湯負荷データをデータベース３６から読み込んで予測対象日の給湯負荷を算出する。そして、Ｓ２９において、Ｓ３１で算出した給湯負荷予測に基づいて発電機８の運転パターンを決定した後、処理を終了する。
【００７６】
一方、予測対象日直前の３日間に風呂負荷が発生した場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、使用者が風呂１６に湯張りしない入浴方法を風呂１６に湯張りする入浴方法へ変え、風呂１６の使用傾向が変化したことを意味する。そこで、Ｓ２７以降の処理を実行する。Ｓ２７以降の処理については上述したので説明を省略する。
【００７７】
（作用効果）
従って、第３実施形態のコージェネレーションシステムの運転制御装置３０Ｃは、例えば図６に示すように、７月１６日までは風呂負荷があったにもかかわらず、７月１７日以降は風呂負荷がなくなった場合には、予測対象日直前の３日間に発生した給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日（７月２０日）の給湯負荷を各時間帯毎に予測し、給湯負荷の予測値を賄うように発電機８の運転パターンを決定する（図５のＳ２４：ＹＥＳ，Ｓ２５：ＮＯ，Ｓ２７〜Ｓ２９，Ｓ２４：ＮＯ，Ｓ３０：ＹＥＳ、Ｓ２７〜Ｓ２９参照）。そのため、第３実施形態のコージェネレーションシステムの運転制御装置３０Ｃは、例えば図６に示すように、７月１６日までは風呂負荷があったにもかかわらず、７月１７日以降は風呂負荷がなくなった場合のように風呂１６の使用傾向が変化した場合でも、予測対象日である７月２０日に近似すると考えられる予測対象日直前の３日間（７月１７，１８，１９日）に実際に発生した給湯負荷データを用いて、予測対象日の給湯負荷を精度良く予測することができ、コージェネレーションシステム１を効率良く運転することができる。
【００７８】
しかも、第３実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｃによれば、風呂負荷データを３日間連続して取得し、データベース３６に記憶しないときには、風呂負荷の有無が変化したと判断し、予測対象日直前の３日間分の給湯負荷データを除いた７月１６日以前の給湯負荷データを破棄するので（図５のＳ２７参照）、ＨＤＤ３７の記憶容量が少ないでも給湯負荷の精度を向上させることができる。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第４実施形態について図面を参照して説明する。図７は、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｄに格納される運転制御プログラム３５Ｄのフロー図である。図８は、図５に示す運転制御プログラム３５Ｄの実行時に予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄う運転の概念図であり、縦軸に電力（Ｗ）を示し、横軸に時刻を示す。
【００８０】
第４実施形態の運転制御装置３０Ｄは、図８に示すように予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日の最終給湯負荷時刻後に発電機８を運転して賄う場合（図中Ｙ１参照）の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷が発生する時刻から遡って発電機８を運転して賄う場合（図中Ｙ２参照）の一次エネルギー消費量の何れが小さくなるかを判断して、予測対象日の時間サイクルを可変とする点が、第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付し、説明を適宜省略する。
【００８１】
（運転制御プログラム）
図７に示すように、運転制御プログラム３５Ｄは、Ｓ４１において、３０分〜２時間程度の積算（平均）データとして、流量計１５，１９が計測した給湯負荷データと、電力計２６が計測した電力負荷データを蓄積してＨＤＤ３７のデータベース３６に保存する。そして、Ｓ４２において、予測対象日の給湯負荷と電力負荷を各時間帯毎に予測する。この予測方法は、既知であるので説明を省略する。
【００８２】
そして、Ｓ４３において、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生するか否かを調べる。予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生しない場合には（Ｓ４３：ＮＯ）、予測対象日に発電機８を運転して予測対象日翌日の給湯負荷を賄う必要がない。そこで、Ｓ４９において、予測対象日の電力負荷の予測値と給湯負荷の予測値を賄うように発電機８の運転パターンを決定するときに、最も一次エネルギー消費量が小さくなる運転時間を選択し、発電機８の運転パターンを決定する。
【００８３】
これに対して、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生すると予測されるときには（Ｓ４３：ＹＥＳ）、Ｓ４４において、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機８を運転して運転で賄う場合（図８のＹ１参照）の一次エネルギー消費量を算出する。図８のＹ１を例に挙げて説明すると、予測対象日の最終給湯負荷時刻（２２：００）から、予測対象日翌日の午前中に発生すると考えられる給湯負荷ＨＩＡの熱量分だけ、発電機８を運転したときの発電機８の燃料使用量を、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを予測対象日の発電機８の運転で賄うときの一次エネルギー消費量とする。この場合、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの使用時刻と、発電機８の発電時刻との間に時間差があるため、その間の放熱損を見込んだ熱量分（ＨＩＡ＋放熱損）も発電機８を発電させて貯湯タンク２に回収するものする。
【００８４】
そして、Ｓ４５において、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻から遡って、発電機８の運転で賄う場合（図８のＹ２参照）の一次エネルギー消費量を算出する。図８のＹ２を例に挙げて説明すると、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの発生時刻（８：００）から遡って、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡの熱量分だけ発電機８を運転したときに発電機８が消費する燃料使用量を、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻から遡って発電機８の運転で賄う場合の一次エネルギー消費量とする。
【００８５】
そして、Ｓ４６において、Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量が、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量より小さいか否かを判断する。すなわち、予測対象日と予測対象日翌日の何れに発電機８を運転して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷を賄うのが省エネ上好ましいかを判断する。
【００８６】
Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量が、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギー消費量より小さいと判断した場合には（Ｓ４６：ＹＥＳ）、予測対象日１日の時間サイクルを０：００〜３６：００とする。すなわち、予測対象日翌日の１２：００までを予測対象日の時間サイクルに含める。そして、Ｓ４９において、０：００〜３６：００の範囲で予測対象日の電力負荷と給湯負荷及び予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄うように発電機８の運転時間を変えながら一次エネルギー消費量を計算し、最も一次エネルギー消費量が小さくなる発電機８の運転時間を選択して発電機８の運転パターンに決定する。
【００８７】
これに対して、Ｓ４４で算出した予測対象日に発電機８の運転に使用する一次エネルギーが、Ｓ４５で算出した予測対象日翌日に発電機８の運転に使用する一次エネルギーより小さくないと判断した場合には（Ｓ４６：ＮＯ）、Ｓ４８において、予測対象日１日の時間サイクルを０：００〜２４：００とする。すなわち、予測対象日翌日を時間サイクルに含めない。そして、Ｓ４９において、０：００〜２４：００の範囲で予測対象日の電力負荷と給湯負荷を賄うように発電機８の運転時間を変えながら一次エネルギー消費量を計算し、最も一次エネルギー消費量が小さくなる発電機８の運転時間を選択して発電機８の運転パターンに決定する。尚、この場合には、予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡは、予測対象日翌日の時間サイクルに発電機８を運転する際に賄う。
【００８８】
（作用効果）
従って、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｄは、例えば図８に示すように予測対象日翌日の８：００から給湯負荷ＨＩＡがあるときに、その給湯負荷ＨＩＡを賄うように、予測対象日の最終給湯負荷時刻２２：００から発電機８を運転した場合（図中Ｙ１参照）の一次エネルギー消費量と、予測対象日翌日の午前中に給湯負荷ＨＩＡが発生する時刻８：００から遡って発電機８を運転した場合（図中Ｙ２参照）の一次エネルギー消費量とを比較し、一次エネルギー消費量が小さくなる時間サイクル０：００〜３６：００又は０：００〜２４：００を選択して発電機８の運転パターンを決定する（図７のＳ４３：ＹＥＳ、Ｓ４４〜Ｓ４９参照）。よって、第４実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｄによれば、少ない計算回数や取扱データ数で発電機８を運転する時間サイクルを可変としつつ、コージェネレーションシステム１を使用する使用者の生活パターンに合わせて発電機８の運転パターンを決定することができ、コージェネレーションシステムを効率よく運転することができる。
【００８９】
具体的には、使用者の生活パターンが夜型の場合、予測対象日の最終給湯負荷時刻後に生じる電力負荷を発電機８の発電で賄いつつ、その発電時に発生する排熱を利用して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄うことが可能になり、一次エネルギー消費量が少なくて済む。よって、この場合には、発電機８の時間サイクルを０：００〜３６：００に設定し、２４：００を跨いで発電機８を運転制御することにより、コージェネレーションシステム１の省エネ性を高めることができる。
【００９０】
一方、使用者の生活パターンが朝型の場合、予測対象日の最終給湯負荷時刻から発電機８を運転して、午前中の給湯負荷ＨＩＡを賄うように貯湯タンク２に蓄熱すると、放熱損が大きくなり、一次エネルギー消費量が大きくなる。よって、この場合には、発電機８の時間サイクルを０：００〜２４：００に設定し、予測対象日翌日に発電機８を運転して予測対象日翌日の午前中に発生する給湯負荷ＨＩＡを賄う方が、コージェネレーションシステム１の省エネ性を高めることができる。
【００９１】
（第５実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第５実施形態について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｅに格納される運転制御プログラム３５Ｅのフロー図である。
第５実施形態の運転制御装置３０Ｅは、風呂時刻のバラツキが大きい場合、予測対象日当日に風呂時刻を再設定して貯湯タンク２が満タンになること或いは湯切れを防止する点で、第１実施形態と相違する。よって、ここでは第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００９２】
（運転制御プログラム）
図９に示すように、運転制御プログラム３５Ｅは、先ずＳ５１において３０分〜２時間程度の積算（平均）データとして給湯負荷データ、電力負荷データを蓄積してＨＤＤ３７のデータベース３６に蓄積する。そして、Ｓ５２において、既知の方法に従って、予測対象日の給湯負荷及び電力負荷を各時間帯毎に予測し、発電機８の運転パターンを決定する。そして、Ｓ５３において、所定時間が経過したか否かを判断する。この所定時間は、貯湯タンク２のタンク残熱を監視する時間を設定するものであり、この目的を達成し得れば任意に設定可能である。第５実施形態では、タンク残熱を毎時間監視するように、直前の所定時間計測後から１時間を所定時間とする。１時間が経過するまでは（Ｓ５３：ＮＯ）、待機する。
【００９３】
１時間が経過したら（Ｓ５３：ＹＥＳ）、Ｓ５４において、貯湯温度センサ２０の温度検出結果に基づいて貯湯タンク２のタンク残熱を調べる。そして、タンク残熱を調べた時間に対応するタンク残熱の予測値をＨＤＤ３７のデータベース３６から読み出す。そして、貯湯タンク２の残熱とタンク残熱の予測値との乖離を調べる。その後、Ｓ５５において、湯切れや貯湯タンク２の満タン状態を調べるために、タンク残熱の実際値とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたか否かを確認する。
【００９４】
乖離が一定量を超えないと判断した場合には（Ｓ５５：ＮＯ）、そのままＳ６０へ進む。これに対して、乖離が一定量を超えた場合には（Ｓ５５：ＹＥＳ）、Ｓ５６において、当該時刻が風呂負荷の発生前か発生後かを調べる。風呂負荷の前後で貯湯タンク２に蓄熱する必要性が異なるからである。
【００９５】
風呂負荷の発生前であれば（Ｓ５６：発生前）、予測対象日当日にタンク残熱を調べた時刻以降のタンク熱を調べる。具体的には、当該時刻において貯湯タンク２に残っている熱を給湯温度センサ２０の検出結果に基づいて算出し、タンク残熱Ｈｓａとする。また、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までの発電機８の運転パターンを読み込み、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに貯湯タンク２に回収される熱回収量を予測する。また、Ｓ５２で予測してデータベース３７に記憶した給湯負荷の予測値の中から、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までの給湯負荷の予測値を読み込む。更に、当該時刻から予測対象日最終時刻までの放熱損を算出する。
【００９６】
これらの結果からタンク熱を調べる。すなわち、タンク残熱Ｈｓａに熱回収量の予測値を加算することにより、当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに貯湯タンク２に蓄熱される熱量を計算し、その熱量から当該時刻以降から予測対象日最終時刻までに消費される給湯負荷の予測値を減算する。さらに、減算した結果に放熱損を乗算し、予測対象日最終時刻に貯湯タンク２に残ると予測されるタンク熱を算出する。
【００９７】
その後、Ｓ５８において、Ｓ５７で算出したタンク熱が閾値を超えるか否かを調べ、貯湯タンク２が満タンになるか否かを調べる。
【００９８】
一方、タンク熱が閾値を超えると判断した場合には（Ｓ５８：ＹＥＳ）、Ｓ５９において、貯湯タンク２が満タンになるタンク満タン時刻を算出し、タンク満タン時刻から遡って発電機８の出力を抑制する。これにより、当該時刻以降に貯湯タンク２に回収される熱を減少させ、貯湯タンク２が満タン状態になることを防止する。その後、Ｓ６０へ進む。
【００９９】
Ｓ６０では、予測対象日の最終時刻が経過したか否かを判断する。予測対象日の最終時刻が経過していなければ（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ５３に戻り、貯湯タンク２のタンク残熱を監視する。一方、予測対象日の最終時刻が経過した場合には（Ｓ６０：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１００】
これに対して、タンク熱が閾値を超えない場合には（Ｓ５８：ＮＯ）、Ｓ６１において、熱不足が生じるか否かを確認する。熱不足は、当該時刻におけるタンク残熱と当該時刻以降から予測対象日の最終時刻までの熱回収量とを加算した値から、当該時刻以降から予測対象日の最終時刻までに消費すると予測される給湯負荷の予測値を減算することにより求められる。熱不足が生じない場合には（Ｓ６１：ＮＯ）、Ｓ６０へ進む。Ｓ６０以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０１】
熱不足が生じる場合には（Ｓ６１：ＹＥＳ）、Ｓ６２において、出力抑制を解除し、予め決定した運転パターンに従って発電機８を運転する。これにより、熱回収量が増加し、給湯負荷の予測値を賄えるように貯湯タンク２に蓄熱される。
【０１０２】
ところで、タンク残熱の実際と予測値との乖離が一定量を超えた時刻が、風呂負荷の発生後である場合には（Ｓ５６：発生後）、そのまま運転パターンに従って発電機８を運転すると、貯湯タンク２に溜めた熱を消費できずに放熱損が大きくなる。そこで、Ｓ６３において、予測対象日当日に発電機８を停止する時刻のタンク残熱を算出し、この運転当日発電機停止時のタンク残熱が、Ｓ５３で予測した給湯負荷より大きくなるか否かを判断する。運転当日発電機停止時のタンク残熱が給湯負荷の予測値より大きくならない場合には（Ｓ６３：ＮＯ）、Ｓ６１へ進む。Ｓ６１以降の処理については上述したので説明を省略する。
【０１０３】
一方、運転当日発電機停止時のタンク残熱が給湯負荷の予測値より大きくなる場合には（Ｓ６３：ＹＥＳ）、Ｓ６４において、予測対象日に発電機８を停止する時刻から遡って出力を抑制することで、給湯負荷の予測値に近づける。これにより、風呂負荷を確保しつつ、風呂負荷以外の給湯負荷を賄うように貯湯タンク２に蓄熱できる。その後、Ｓ６０へ進む。Ｓ６０以降の処理は上述したので説明を省略する。
【０１０４】
（作用効果）
従って、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅは、貯湯タンク２のタンク残熱を算出し、そのタンク残熱がタンク残熱の予測値と一定量を超えて乖離したときに、発電機８の出力を変更する（図９のＳ５５：ＹＥＳ、Ｓ５６〜Ｓ６４参照）。そのため、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、発電機８の出力を変更することにより風呂負荷の予測外れを事後的に是正し、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【０１０５】
また、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が風呂負荷前に発生し、且つ、貯湯タンク２が満タンになると判断したときに、貯湯タンク２が満タンになるタンク満タン時刻から遡って発電機８の出力を抑制するので（図９のＳ５６：発生前、Ｓ５７、Ｓ５８：ＹＥＳ、Ｓ５９参照）、風呂負荷に使用する以外の熱の回収量を減らして放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【０１０６】
また、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が風呂負荷後に発生し、且つ、予測対象日当日に発電機８を停止する停止時における貯湯タンク２のタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、当該停止時から遡って発電機８の出力を抑制するので（図９のＳ５６：発生後、Ｓ６３，Ｓ６４参照）、予測対象日当日に消費できない湯を貯湯タンク２に貯めて放熱損が大きくなることを防ぎ、高い省エネ性を得ることができる。
【０１０７】
更に、第５実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｅによれば、貯湯タンク２のタンク残熱とタンク残熱の予測値との一定量を超える乖離が小さくなったときに、発電機８の出力抑制を解除し、運転パターンに従って貯湯タンク２に熱回収するので（図９のＳ６１：ＹＥＳ，Ｓ６１参照）、貯湯タンク２の満タン状態を防ぎつつ、給湯負荷を賄うために必要な熱を回収することができる。
【０１０８】
（第６実施形態）
次に、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転制御装置の第６実施形態について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転を制御する運転制御装置３０Ｆに格納される運転制御プログラム３５Ｆのフロー図である。図１１は、風呂時刻の標準正規分布の一例を示す図であり、縦軸に発生確率を示し、横軸に時刻を示す。図１２は、図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。図１３は、図１０に示す運転制御プログラム３５Ｆにより決定された運転パターンの一例を示す図であり、縦軸にタンク残熱を示し、横軸に時刻を示す。
【０１０９】
第６実施形態の運転制御装置３０Ｆは、風呂時刻のバラツキが大きいときに、予測した風呂時刻を再設定して貯湯タンク２の満タン状態や湯切れを防止する点が第１実施形態と相違する。よって、ここでは第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１０】
（運転制御プログラム）
図１０に示すように、運転制御プログラム３５Ｆは、Ｓ７１において、例えば、予測対象日と同曜日の風呂時刻（過去４〜１２週間分）をＨＤＤ３７のデータベース３７から読み込み、過去の風呂時刻の偏差を算出する。そして、Ｓ７２において、風呂時刻の偏差が所定値以下であるか否かを判断する。「所定値」は、風呂時刻が所定時刻に発生する確率を調べることができるように任意に設定可能である。風呂時刻の偏差が所定値以下であり、風呂時刻のバラツキが小さい場合には（Ｓ７２：ＹＥＳ）、風呂１６の発生時刻が安定し、過去の給湯負荷データを用いて予測対象日の給湯負荷を予測しても予測外れしにくいことを意味するので、そのまま処理を終了する。
【０１１１】
一方、風呂時刻の偏差が所定値を超え、風呂時刻のバラツキが大きい場合には（Ｓ７２：ＮＯ）、風呂１６の発生時刻が安定せず、過去の給湯負荷データのみで予測対象日の給湯負荷を予測すると、予測外れする可能性が高いことを意味する。そこで、Ｓ７３において、風呂負荷が発生する時間帯を特定するために、例えば図１１に示すような風呂時刻の標準正規分布を算出する。
【０１１２】
そして、図１０のＳ７４において、図１１に示すように、風呂時刻の標準正規分布から風呂時刻の平均値を求め、風呂負荷の発生確率が最も高い時刻を特定する。そして、その平均値から標準偏差σを減算することにより、図１１に示す第１風呂候補時刻を算出する。また、その平均値に標準偏差σ（２時間）を加算することにより、図１１に示す第２風呂候補時刻を算出する。よって、図１１に示す第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻までの時間帯は、風呂負荷が発生する確率の高い時間帯となる。
【０１１３】
そして、図１０のＳ７５において、風呂時刻の平均値を風呂時刻として運転パターンを仮決めしたときに、予測対象日の各時間帯にどれだけの熱が貯湯タンク２に残るか調べ、そのタンク残熱が、貯湯タンク２の満タン量に対して常にＸ割以下になるか否かを調べる。「Ｘ割」は、風呂負荷が発生しない場合でも貯湯タンク２が満タンにならない割合とすることが好ましい。
【０１１４】
タンク残熱のタンク満タン量に対する割合が常にＸ割以下である場合には（Ｓ７５：ＹＥＳ）、貯湯タンク２が満タンになる可能性が低いので、Ｓ７６において、図１２に示すように、Ｓ７４で算出した第１風呂候補時刻を風呂時刻に再設定する。そして、図１０のＳ７７において、風呂負荷を再設定した後の給湯負荷予測を賄うように、発電機８の運転パターンを決定する。これにより、風呂時刻の平均値より早い時刻である第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生した場合でも、貯湯タンク２の貯湯水で風呂負荷及び風呂負荷発生後の汎用給湯負荷を賄うことができる。運転パターンを決定したら、処理を終了する。
【０１１５】
これに対して、平均値を風呂時刻とし、発電機８の運転パターンを決定したときのタンク残熱が常にタンク満タン量のＸ割以下でない場合には、貯湯タンク２が満タンになる可能性が高い。そこで、図１０のＳ７８において、図１３に示すように、第１風呂候補時刻を風呂時刻に再設定する。これにより、風呂時刻の平均値より早い時刻である第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生した場合でも、その風呂負荷を貯湯タンク２の貯湯水で賄うことができる。そして、図１０のＳ７９において、図１３に示すように、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻までは発電機８を最低出力で運転させるように運転パターンを決定する。これにより、貯湯タンク２が満タンになることを防ぎつつ、発電機８の運転を継続して予測対象日の給湯負荷と電力負荷を賄うことができる。
【０１１６】
その後、図１０のＳ８０において、風呂負荷が発生したか否かを判断する。風呂負荷が発生するまでは（Ｓ８０：ＮＯ）、発電機８を最低出力で運転しながら待機する。一方、風呂負荷が発生した場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、その後に大きな給湯負荷がないと考えられるので、Ｓ８１において発電機８を電力追従運転に変更した後、処理を終了する。
【０１１７】
（作用効果）
従って、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆは、風呂時刻のバラツキが大きく、風呂時刻の予測が外れやすいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、第１風呂候補時刻を予測対象日の風呂時刻に設定して発電機８の運転パターンを決定する（図１０のＳ７２：ＹＥＳ、Ｓ７３〜７９、図１２、図１３参照）。これにより、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆは、発電機８の出力を頻繁に変更したり、発電機８の起動と停止を繰り返さなくても、湯切れやタンク満タン状態を回避でき、コージェネレーションシステム１を効率よく運転することができる。
【０１１８】
もっとも、風呂時刻の平均値を風呂時刻として発電機８の運転パターンを仮決めして、貯湯タンク２のタンク残熱を算出し、その貯湯タンク２のタンク残熱が貯湯タンク２のタンク満タン量に対して所定の割合を常に超える場合には、第１風呂候補時刻に風呂負荷が発生しないと、貯湯タンク２が満タンになって放熱損を生じる恐れがある。この場合には、風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算して風呂時刻を遅らせた第２風呂候補時刻を設定し、第１風呂候補時刻から第２風呂候補時刻まで発電機を最低出力で運転する（図１０のＳ７５：ＮＯ，Ｓ７８，Ｓ７９、図１３参照）。よって、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆによれば、湯切れとタンク満タン状態を防ぎつつ、予測対象日の電力負荷と給湯負荷をコージェネレーションシステム１で賄うことができ、高い省エネ性を確保できる。
【０１１９】
更に、第６実施形態に係るコージェネレーションシステム１の運転制御装置３０Ｆによれば、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後には、電力負荷追従運転に変更するので（図１０のＳ８０：ＹＥＳ、Ｓ８１参照）、放熱損を抑制できる。
【０１２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施の形態では、家庭に設置したコージェネレーションシステムを対象にして運転制御装置３０Ａ〜３０Ｆを説明したが、例えば、従業員数名の企業に設置したコージェネレーションシステムなど、給湯負荷や電力負荷が使用者の使用パターンに応じて変化しやすいものであっても、運転制御装置３０Ａ〜３０Ｆ適用して予測精度の向上を図ることが可能である。
例えば、上記第１，２実施形態では、給湯負荷と水温、又は、風呂負荷と水温との相関関係を基準に説明したが、給湯負荷と外気温、又は、風呂負荷と外気温との相関関係を基準にしてもよい。
例えば、上記第１実施形態では給湯負荷を基準に、また、上記第２実施形態では風呂負荷を基準に、予測対象日の給湯負荷又は風呂負荷を予測した。これに対して、給湯負荷から風呂負荷を除いた汎用給湯負荷を基準に予測対象日の汎用給湯負荷を予測し、発電機８の運転パターンを決定してもよい。例えば、季節の変わり目に、風呂１６に湯張りするパターンからシャワーを使用するパターンに風呂１６の使用パターンが変わっても、使用パターンの前後で給湯負荷全体の変化が乏しい場合には、給湯負荷や風呂負荷を基準にすると、予測対象日の給湯負荷予測を精度良く行うことができないが、汎用給湯負荷を基準にすれば、風呂１６の使用パターンの変化に影響されずに給湯負荷を精度良く予測できる。よって、ユーザの生活パターンに応じて、給湯負荷、風呂負荷及び汎用給湯負荷の何れを基準にするか適宜決定すれば、給湯負荷をより一層精度良く予測できる。
【符号の説明】
【０１２１】
１ コージェネレーションシステム
８ 発電機
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ 運転制御装置
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ，３５Ｆ 運転制御プログラム
３６ データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記相関関係の決定係数が所定値より小さいときに、過去の給湯負荷を平均処理し、平均処理した給湯負荷を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【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の運転制御装置において、
前記給湯負荷が風呂負荷であることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項３】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
風呂負荷データを蓄積するデータ蓄積手段と、
前記風呂負荷データを前記データ蓄積手段に蓄積する蓄積有無が変化したときに、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記蓄積有無が変化したときに、前記喫緊の給湯負荷データ以外の給湯負荷データを破棄することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項５】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、予測対象日の最終給湯負荷時刻から前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、前記午前中の給湯負荷が発生する時刻から遡って前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、前記一次エネルギー量が小さくなる時間サイクルを選択し、前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項６】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
貯湯タンクのタンク残熱とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたときに、前記発電機の出力を変更する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生前であり、且つ、前記貯湯タンクが満タンになると判断したときに、前記貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生後であり、且つ、予測対象日当日に前記発電機を停止する停止時における前記貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、前記停止時から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８の何れか一つに記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が小さくなったときに、前記発電機の出力抑制を解除するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項１０】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
風呂時刻のバラツキが大きいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、前記第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記風呂時刻の平均値を風呂時刻として前記発電機の運転パターンを仮決めしたときの貯湯タンクのタンク残熱を算出し、前記貯湯タンクのタンク残熱が、前記貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超えると判断したときに、前記第１風呂候補時刻から、前記風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算した第２風呂候補時刻まで、前記発電機を最低出力で運転するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後、前記発電機を電力負荷追従運転に変更するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項１】
給湯負荷と水温又は外気温との相関関係を算出し、算出した相関関係に基づいて発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記相関関係の決定係数が所定値より小さいときに、過去の給湯負荷を平均処理し、平均処理した給湯負荷を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【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の運転制御装置において、
前記給湯負荷が風呂負荷であることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項３】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
風呂負荷データを蓄積するデータ蓄積手段と、
前記風呂負荷データを前記データ蓄積手段に蓄積する蓄積有無が変化したときに、喫緊の給湯負荷データの平均値を用いて予測対象日の給湯負荷を予測し、給湯負荷の予測値を賄うように前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記蓄積有無が変化したときに、前記喫緊の給湯負荷データ以外の給湯負荷データを破棄することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項５】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
予測対象日翌日の午前中に給湯負荷があるときに、予測対象日の最終給湯負荷時刻から前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量と、前記午前中の給湯負荷が発生する時刻から遡って前記午前中の給湯負荷を賄うように前記発電機を運転した場合の一次エネルギー消費量とを比較し、前記一次エネルギー量が小さくなる時間サイクルを選択し、前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項６】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
貯湯タンクのタンク残熱とタンク残熱の予測値との乖離が一定量を超えたときに、前記発電機の出力を変更する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生前であり、且つ、前記貯湯タンクが満タンになると判断したときに、前記貯湯タンクが満タンになるタンク満タン時刻から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が一定量を超えたときが風呂負荷発生後であり、且つ、予測対象日当日に前記発電機を停止する停止時における前記貯湯タンクのタンク残熱が予測したタンク残熱より大きくなると判断したときに、前記停止時から遡って前記発電機の出力を抑制するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８の何れか一つに記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記乖離が小さくなったときに、前記発電機の出力抑制を解除するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項１０】
予測対象日のエネルギー負荷パターンを予測して発電機の運転パターンを決定するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
風呂時刻のバラツキが大きいときに、風呂時刻の平均値から標準偏差分だけ時間を減算して第１風呂候補時刻を算出し、前記第１風呂候補時刻を風呂時刻に設定して前記発電機の運転パターンを決定する運転制御プログラム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の運転制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、前記風呂時刻の平均値を風呂時刻として前記発電機の運転パターンを仮決めしたときの貯湯タンクのタンク残熱を算出し、前記貯湯タンクのタンク残熱が、前記貯湯タンクのタンク満タン量に対して所定の割合を常に超えると判断したときに、前記第１風呂候補時刻から、前記風呂時刻の平均値に標準偏差分だけ時間を加算した第２風呂候補時刻まで、前記発電機を最低出力で運転するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載するコージェネレーションシステムの運転制御装置において、
前記運転制御プログラムは、予測対象日当日に風呂負荷が発生した後、前記発電機を電力負荷追従運転に変更するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−４２２０２（Ｐ２０１２−４２２０２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１８６３（Ｐ２０１１−２２１８６３）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【分割の表示】特願２００６−２１２４３８（Ｐ２００６−２１２４３８）の分割
【原出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【分割の表示】特願２００６−２１２４３８（Ｐ２００６−２１２４３８）の分割
【原出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
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