コージェネレーションシステム
【課題】評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となるコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】熱電併給装置Ｎの運転を制御する運転制御手段Ｈが、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、熱電併給装置Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯を求め、その第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、且つ、その第１運転時間帯の第１評価値が、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置Ｎを停止させる場合の第２評価値よりも優れている場合には、第１運転時間帯にて熱電併給装置Ｎを運転する。
【解決手段】熱電併給装置Ｎの運転を制御する運転制御手段Ｈが、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、熱電併給装置Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯を求め、その第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、且つ、その第１運転時間帯の第１評価値が、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置Ｎを停止させる場合の第２評価値よりも優れている場合には、第１運転時間帯にて熱電併給装置Ｎを運転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステムに関し、詳しくは、
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されて、熱電併給装置の発電電力を電気機器等にて消費し、熱電併給装置から発生する熱にて貯湯槽に貯湯して、その貯湯槽に貯湯されている湯水を台所や風呂等にて消費する形態で使用される。
ちなみに、熱電併給装置は、燃料電池やエンジン駆動式の発電機等にて構成される。
【０００３】
そして、このコージェネレーションシステムにおいては、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値が求められる。
そして、第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、第１運転時間帯において熱電併給装置が設定出力条件にて運転され、かつ、第２評価値が第１評価値よりも優れているときには、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置が停止されることになる。
尚、第１運転時間帯としては、判定対象期間の全ての時間帯を運転時間帯として定める場合を含むことになる。
【０００４】
評価値としては、熱電併給装置を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、熱電併給装置を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、又は、熱電併給装置を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等がある。
ちなみに、コージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、都市ガス等のガス燃料にて作動する補助加熱器にて熱を補うことになるので、一般に、評価値を求める際には、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求めることになる。
【０００５】
また、設定出力条件としては、熱電併給装置が出力する電力を電力負荷に追従させる電主運転条件や、熱電併給装置の出力する電力を定格に維持する定格運転条件がある。
つまり、熱電併給装置が、燃料電池の場合には、一般に、熱電併給装置が出力する電力を電力負荷に追従させる電主運転条件が設定され、そして、熱電併給装置が、エンジン駆動式の発電機の場合には、一般に、熱電併給装置の出力する電力が定格となる定格運転条件が設定される。
【０００６】
このようなコージェネレーションシステムにおいて、運転判別タイミングの周期と判定対象期間とを同じ長さ（例えば１日に相当する２４時間）に設定して、単に、第１評価値と第２評価値とを求めることにより熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置を運転することが考えられるが、この場合には、熱使用量が少ないときには、第２評価値が第１評価値よりも優れている状態が続いて、熱電併給装置の運転を停止する状態が継続するものになり、熱電併給装置を必ずしも適正に運転できるものとはならない虞がある。
【０００７】
そこで、このようなコージェネレーションシステムの従来例として、運転判別タイミングの周期と判定対象期間とを同じ長さ（例えば１日に相当する２４時間）に設定し、かつ、判定対象期間に続く設定追加期間（例えば、１日又は２日に相当する２４時間又は４８時間）を定め、そして、判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量、並びに、設定追加期間の時系列的な予測熱負荷に基づいて、判定対象期間における熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置の運転を制御するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
すなわち、運転判別タイミングにおいて、第１評価値と第２評価値とを上述の如く求めることに加えて、判定対象期間内において熱電併給装置を運転したときに貯湯槽に貯えられた湯水を、設定追加期間にて消費することを仮定した状態で、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件で運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、及び、その第２運転時間の評価値としての第３評価値を求める。
【０００９】
そして、第１〜第３評価値のうちで第１評価値が優れている場合には、判定対象期間内における第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、第１〜第３評価値のうちで第３評価値が優れている場合には、判定対象期間内における第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、さらに、第１〜第３評価値のうちで第２評価値が優れている場合には、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止する形態に熱電併給装置の運転形態を定めることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１８５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のコージェネレーションシステムは、判定対象期間に続く設定追加期間の時系列的な予測熱負荷をも考慮して、判定対象期間における熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置の運転を制御するものである。
しかしながら、従来のコージェネレーションシステムでは、判定対象期間に続く設定追加期間において熱電併給装置を運転した場合についての評価を行っていないため、必ずしも、評価値が優れた運転形態を定めることができない虞があった。
【００１２】
つまり、例えば、運転判別タイミングにおいて、貯湯槽に多量の熱量が貯えられているときには、判定対象期間においては運転を停止し、設定追加期間において熱電併給装置を運転することにより、評価値を向上できる場合を考えることができるが、従来のコージェネレーションシステムでは、判定対象期間に続く設定追加期間において、つまり、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合についての評価を行わずに、熱電併給装置の運転形態を定めるものであるため、必ずしも評価値が優れた運転形態を定めることができない虞があった。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価することにより、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となるコージェネレーション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】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたものであって、その第１特徴構成は、
前記判定対象期間が、前記運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて求めた前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた前記第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては前記熱電併給装置を停止するように運転形態を定めることを、前記周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、
その運転判別タイミングにおいて定める前記運転形態にて前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されている点を特徴とする。
【００１５】
すなわち、判定対象期間が運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、そのように設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めることが、周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行され、運転判別タイミングにおいて定められた運転形態にて熱電併給装置の運転が制御されることになる。
【００１６】
そして、運転判別タイミングにおいて定められる運転形態は、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては熱電併給装置を停止する運転形態として定められることになる。
【００１７】
このように運転判別タイミングにおいて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めるものであるから、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価して熱電併給装置の運転形態を定めることができるものとなる。
つまり、例えば、運転判別タイミングにおいて、貯湯槽に多量の熱量が貯えられているときに、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間においては運転を停止し、次の運転判別タイミング以降の期間において熱電併給装置を運転するようにすることも可能となり、評価値が一層向上するように熱電併給装置を運転することが可能となる。
【００１８】
しかも、評価値が優れた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては熱電併給装置を停止するように運転形態を定めるものであるから、つまり、評価値が優れた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しないときには、第１評価値が第２評価値よりも優れているか否かに拘わらず熱電併給装置の運転を停止し、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転するように運転形態を定めるものであるから、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間の熱量の使用状況や、電力の使用状況を考慮して、運転形態を定めることができるものとなり、熱電併給装置を評価値の優れた運転形態に運転することが可能となる。
【００１９】
つまり、判定対象期間が運転判別タイミングの運転周期よりも長い場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の運転形態を定めることに加えて、次の運転判別タイミングの以降の期間における運転形態をも、その運転判別タイミングにおいて定めて運転するようにすると、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の期間における熱量の使用状況や、電力の使用状況が、予測される時系列的な予測負荷や時系列的な電力負荷と大きく異なると、次の運転判別タイミングの以降の期間における運転形態が、評価値の優れた運転形態とは異なるものとなる虞がある。
【００２０】
このような不都合を回避するために、運転判別タイミングにおいて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、運転形態を定めるにあたり、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の運転形態を定めて、次の運転判別タイミングにおいて、改めて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、運転形態を定めるものであるから、判定対象期間を運転判別タイミングの運転周期よりも長い期間としながらも、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間の熱量の使用状況や、電力の使用状況を考慮して、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となる。
【００２１】
要するに、本発明の第１特徴構成によれば、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価することにより、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００２２】
本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めて、
前記第１運転時間帯が前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第１比率分評価値が前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れていない場合において、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる運転形態を定めるように構成されている点を特徴とする。
【００２３】
すなわち、運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値が求められる。
【００２４】
そして、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転するように運転形態が定められる。
【００２５】
また、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止させるように運転形態が定められることになる。
【００２６】
つまり、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合においても、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れていないときにおいては、第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転する運転形態を定めることなく、第３評価値及び第４評価値に基づいて運転形態を定めることになる。具体的には、第３評価値が第４評価値よりも優れていれば、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置が運転し、そして、第３評価値が第４評価値よりも優れていなければ、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置が停止するように運転形態が定められることになる。
【００２７】
ちなみに、第１評価値を第３評価値及び第４評価値と比較するにあたり、判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値を求めて、その第１比率分評価値と第３評価値及び第４評価値と比較するのは、第１評価値が、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における評価値であるのに対して、第３評価値及び第４評価値が、運転判別タイミングの周期と同じ長さの期間に対応する評価値であるため、その第１評価値うちの、運転判別タイミングの周期に相当する長さの期間に対応する第１比率分評価値を求めて、その第１比率分評価値と第３評価値及び第４評価値とを比較するようにすれば、同じ長さの期間に対応する評価値同士を比較することになるからである。
【００２８】
したがって、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めた方が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯されている熱量に基づいて、運転形態を定めた場合よりも、評価値が優れた運転形態を設定できるときには、評価値の優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００２９】
つまり、例えば、熱量の使用が多く、しかも、その熱量の使用が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、規則正しく行われるような使用状況においては、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めた方が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯されている熱量に基づいて、運転形態を定めた場合よりも、評価値が優れた運転形態を設定できることが考えられるが、このような場合において、評価値が優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００３０】
要するに、本発明の第２特徴構成によれば、第１特徴構成による作用効果に加えて、評価値が優れた運転形態を一層適切に設定できるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００３１】
本発明の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合において、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている点を特徴とする。
【００３２】
すなわち、第２評価値が第１評価値よりも優れている場合においても、第３評価値が、第４評価値及び第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転する運転形態が定められることになり、そして、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止する運転形態が定められることになる。
【００３３】
ちなみに、第３評価値を第２評価値と比較するにあたり、第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値を求めて、その第２比率分評価値と第３評価値とするのは、第２評価値が、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における評価値であるのに対して、第３評価値及び第４評価値が、運転判別タイミングの周期と同じ長さの期間に対応する評価値であるため、その第２評価値うちの、運転判別タイミングの周期に相当する長さの期間に対応する第２比率分評価値を求めて、その第２比率分評価値と第３評価値とを比較するようにすれば、同じ長さの期間に対応する評価値同士を比較することになるからである。
【００３４】
つまり、第２評価値が第１評価値よりも優れている場合においても、第３評価値が、第２比率分評価値よりも優れ、しかも、第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転する形態を定めることにより、評価値が優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００３５】
要するに、本発明の第３特徴構成によれば、第２特徴構成による作用効果に加えて、評価値が優れた運転形態を一層適切に設定できるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００３６】
本発明の第４特徴構成は、上記第２又は第３特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、前記第１運転時間帯を前記判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、前記第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成されている点を特徴とする。
【００３７】
すなわち、運転制御手段が、第１運転時間帯を判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、第２運転時間帯を運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するものとして、第１運転時間帯や第２運転時間帯を求めるものであるから、熱電併給装置の早期劣化を抑制することができる。
【００３８】
つまり、第１運転時間帯を判定対象期間内に設定するにあたり、複数個の第１運転時間帯を選択し、また、第２運転時間帯を運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に設定するにあたり、複数個の第２運転時間帯を選択することが考えられるが、この場合、熱電併給装置が起動停止を繰り返す回数が増加して、熱電併給装置が早期に劣化する虞がある。
【００３９】
要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第２又は第３特徴構成による作用効果に加えて、熱電併給装置の早期の劣化を回避することができるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４０】
本発明の第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、停止している前記熱電併給装置を起動する起動ロス、及び、運転している前記熱電併給装置を停止する停止ロスを含めて、前記第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、前記第４評価値を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００４１】
すなわち、停止して熱電併給装置を起動するためには、その起動のためにエネルギを消費する起動ロスがあり、また、運転している熱電併給装置を停止するためには、その停止のためにエネルギを消費する停止ロスが存在する。
【００４２】
運転制御手段が、このような起動ロス及び停止ロスを含めて、第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、第４評価値を求めることになるから、各評価値が起動ロス及び停止ロスを鑑みた適切な値として求めることができ、結果的に、一層適切に運転形態を定めることができる。
【００４３】
要するに、本発明の第５特徴構成によれば、上記第４特徴構成による作用効果に加えて、一層適切に運転形態を定めることができるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４４】
本発明の第６特徴構成は、上記第４又は第５特徴構成に加えて、
前記運転判別タイミングの周期が２４時間に設定され、前記判別対象期間が４８時間に設定されている点を特徴とする。
【００４５】
すなわち、使用者の熱量の使用形態や電力の使用形態は、通常、一日に相当する２４時間を単位として繰り返すことになる。
つまり、使用者の違いによって、熱量の使用量やその使用時間帯が変動し、電力の使用量やその使用時間帯が変動するものの、使用者ごとの熱量の使用形態や電力の使用形態は、通常、一日に相当する２４時間を単位として繰り返す傾向となる。
【００４６】
そして、熱電併給装置を運転することによる貯湯槽に貯える熱量は、１日に相当する２４時間のうちに全てが消費されるとは限らず、次の日（明日）に相当する２４時間に分けて消費されることが多いことを鑑みれば、判定対象期間が２日に相当する４８時間であることが好ましいものとなる。ちなみに、判定対象期間の開始時点、つまり、運転判別タイミングは、０時とは限らず、午前１時、午前２時、午前３時等、種々の時刻を設定できるものである。
尚、熱電併給装置を運転することによる貯湯槽に貯える熱量が、次の日に分けて消費されることに加えて、次の日の後の次の日（あさって）に消費されることを考慮することも考えられるが、貯湯槽に貯湯した熱量が放熱することや、貯湯槽の容量を鑑みれば、判定対象期間は２日が好ましいものとなる。
【００４７】
要するに、本発明の第６特徴構成によれば、上記第４又は第５特徴構成による作用効果に加えて、使用者の熱量の使用形態や電力の使用形態に沿った状態で熱電併給装置の運転形態を定めることが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４８】
本発明の第７特徴構成は、上記第４〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段は、前記運転判別タイミングにおいて、
前記熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、前記熱電併給装置を停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、前記運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記２評価値とするように構成され、且つ、
前記運転開始時刻変更パターンの夫々における前記終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、前記運転開始時刻及び前記停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、記憶した評価値のうちで、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを前記第３評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記前記次の運転判別タイミングにある場合の評価値を前記第４評価値とするように構成されている点を特徴とする。
【００４９】
すなわち、運転制御手段は、運転判別タイミングにおいて、熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、熱電併給装置を停止させる停止時刻を設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めることになる。
【００５０】
そして、運転制御手段は、運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値のうちで、運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記第２評価値とすることになる。ちなみに、第１評価値に対応する運転パターンにて、第１運転時間帯を求めることになる。
【００５１】
また、運転制御手段は、運転開始時刻変更パターンの夫々における終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶することになる。そして、記憶した評価値のうちで、運転開始時刻が次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを第３評価値とし、且つ、運転開始時刻が次の運転判別タイミングにある場合の評価値を第４評価値とする。ちなみに、第３評価値に対応する運転パターンにて、第２運転時間帯を求めることになる。
【００５２】
したがって、第１評価値及び第２評価値並びに第１運転時間帯を求めるための演算を利用して、第３評価値及び第４評価値並びに第２運転時間帯を求めることができるため、第１評価値及び第２評価値並びに第１運転時間帯を求めるための演算と、第３評価値及び第４評価値並びに第２運転時間帯を求めるための演算とを各別に行うのに比べて、運転制御手段の負荷を軽減して、第１評価値、第２評価値及び第１運転時間帯、並びに、第３評価値、第４評価値及び第２運転時間帯を迅速に求めることができるのであり、運転判別タイミングにおいて熱電併給装置の運転形態を定めることを迅速に行って、熱電併給装置を適切に運転することが可能となる。
【００５３】
要するに、本発明の第７特徴構成によれば、上記第４〜６特徴構成による作用効果に加えて、運転判別タイミングにおいて熱電併給装置の運転形態を定めることを迅速に行って、熱電併給装置を適切に運転することが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】コージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】コージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図
【図３】予測電力負荷を示す説明図
【図４】予測熱負荷を示す説明図
【図５】第１運転パターンを示す説明図
【図６】第２運転パターンを示す説明図
【図７】電池発電効率及び電池熱効率を示す図
【図８】制御作動を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
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としての燃料電池Ｎ、その燃料電池Ｎで発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽１を備えた貯湯ユニットＴ、及び、燃料電池Ｎ及び貯湯ユニットＴの運転を制御する運転制御手段としての運転制御部Ｈを備えている。
尚、貯湯ユニットＴは、給湯箇所に湯水を供給することに加えて、床暖房装置や浴室暖房装置等の熱消費端末２にも回収した熱を供給するように構成されている。
【００５６】
燃料電池Ｎは、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池Ｎは、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
【００５７】
燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを燃料ガスとしてセルスタックに供給するように構成されている。
そして、燃料調整弁３によって燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、燃料電池Ｎの発電出力を調節できるように構成されている。
【００５８】
燃料電池Ｎの電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられている。このインバータ６は、燃料電池Ｎ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して、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に供給するように構成されている。
つまり、燃料電池Ｎ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。
尚、商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖである。
【００５９】
受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力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、燃料電池Ｎ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るように構成されている。つまり、発電出力の余剰電力が、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されることにより、燃料電池Ｎから受電電力供給ライン８に供給される電力が調整されるように構成されている。
【００６０】
電気ヒータ１２は、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Ｎの冷却水を加熱するように設けられている。そして、電気ヒータ１２は、複数のヒータ部分から構成され、各ヒータ部分が作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるように構成されている。
つまり、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、複数のヒータ部分のうちのＯＮ状態にするヒータ部分の数を多くして、電気ヒータ１２の消費電力を大きくすることができ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ヒータ部分の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することができる。
【００６１】
貯湯ユニットＴは、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯槽１、湯水循環路１６を通して貯湯槽１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を通して熱媒を前記熱消費端末２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、貯湯槽１から取り出されて給湯路２７を通流する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器２８などを備えて構成されている。
【００６２】
湯水循環路１６は、貯湯槽１の底部と頂部とに接続されており、貯湯槽１の底部から取り出した湯水を貯湯槽１の頂部に戻す形態で、湯水循環ポンプ１７により湯水循環路１６を通して貯湯槽１の湯水を循環させ、そして、湯水循環路１６を通して循環される湯水を貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽１に温度成層を形成する状態で湯水を貯湯するように構成されている。
【００６３】
湯水循環路１６における貯湯槽１の底部に接続される側の一部に、並列状態で分岐路が接続され、そして、その接続箇所に三方弁１８が設けられ、また、分岐路には、ラジエータ１９が設けられている。
三方弁１８は、ラジエータ１９を通過させて貯湯槽１の下部から取り出した湯水を循環させる状態と、ラジエータ１９をバイパスさせて貯湯槽１の下部から取り出した湯水を循環させる状態とに切り換えるように構成されている。
【００６４】
給湯路２７が、湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して貯湯槽１に接続され、給水路２９が貯湯槽１の底部に接続されている。
そして、給湯路２７を通して貯湯槽１内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのような給湯に伴って給水路２９より貯湯槽１に給水されるように構成されている。
【００６５】
熱源用循環路２０は、給湯路２７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路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】
補助加熱器２８は、給湯路２７における熱源用循環路２０との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器２８ａ、その補助加熱用熱交換器２８ａを加熱するバーナ２８ｂ、そのバーナ２８ｂに燃焼用空気を供給するファン２８ｃ、補助加熱器２８の運転を制御する燃焼制御部（図示省略）等を備えて構成され、燃焼制御部が、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節するように構成されている。
【００６７】
冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４が配置される流路部分と熱源用熱交換器２５が配置される流路部分とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５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。
この分流弁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に通流させる状態や、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５に通流させる状態にも調整できるように構成されている。
【００６８】
貯湯用熱交換器２４は、燃料電池Ｎの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水が通流することにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱するように構成されている。
熱源用熱交換器２５は、燃料電池Ｎの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水が通流することにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱するように構成されている。
熱媒加熱用熱交換器２６は、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２８にて加熱された熱源用湯水が通流することにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱するように構成されている。
【００６９】
給湯路２７には、給湯先に湯水を給湯する給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、又、熱消費端末２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。尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段３１及び端末熱負荷計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
【００７０】
湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽１に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
【００７１】
貯湯槽１には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽１の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽１の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽１の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽１の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられ、更に、給水路２９には、貯湯槽１に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。
【００７２】
運転制御部Ｈは、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度に基づいて、貯湯槽１の貯湯熱量を演算するように構成されている。
すなわち、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度の夫々を、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、貯湯槽１の上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、貯湯槽１の上層部における重み係数をＡ１とし、中層部における重み係数をＡ２とし、下層部における重み係数をＡ３とする。
そして、運転制御部Ｈは、貯湯熱量（ｋｃａｌ）を、下記の式１にて演算することになる。
【００７３】
貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ……………（式１）
【００７４】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽１の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
【００７５】
以下、運転制御部Ｈの制御作動について詳述する。
先ず、運転制御部Ｈが燃料電池Ｎの運転のために実行する運転処理について説明する。
運転制御部Ｈは、後述の如く、燃料電池Ｎの運転時間帯を求めることになり、そして、その運転時間帯の開始時点よりも以前の時点において、燃料電池Ｎを起動させる処理を行い、運転時間帯の開始時点において、燃料電池Ｎの発電を開始する運転開始処理を行うことになり、その後、調整弁３の調整処理や、冷却水循環ポンプ１５を作動させる処理等を行い、運転時間帯の終了時点では、燃料電池Ｎを停止させる停止処理を行う形態で、燃料電池Ｎの運転制御を行うことになる。
【００７６】
尚、運転時間帯の直前の時間帯において、燃料電池Ｎが既に運転中の場合には、上述の起動処理を行うことなく、運転時間帯の直前の時間帯において、燃料電池Ｎが停止中の場合のときに、上述の起動処理を行うことになる。そして、運転時間帯の開始時点よりも以前に起動処理を開始する時点は、起動処理を開始したのち、燃料電池Ｎが発電可能になるまでに要する時間を見込んで設定されることになる。
【００７７】
そして、燃料電池Ｎを運転しているとき、つまり、発電するように燃料電池Ｎを運転しているときには、運転制御部Ｈは、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、分流弁３０及び熱源用断続弁４０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽１内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末２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。
【００７８】
すなわち、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中において、熱消費端末２用の端末用リモコン（図示省略）からの運転指令がないときには、貯湯運転を行い、熱消費端末２用の端末用リモコンから運転指令があると、熱媒供給運転を行うように構成されている。
運転制御部Ｈは、貯湯運転では、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁４０を閉弁した状態で、貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、貯湯槽１に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１７の作動を制御するように構成されている。尚、この貯湯運転により、後述の如く、目標貯湯温度の湯が温度成層を形成する状態で貯湯槽１に貯湯されることになる。
【００７９】
又、運転制御部Ｈは、熱媒供給運転では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１及び熱媒循環ポンプ２３を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、熱消費端末２での端末熱負荷に応じた量の冷却水を熱源用熱交換器２５に通流させるように分流弁３０を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁３０を貯湯用熱交換器２４側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ１７の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。
そして、運転制御部Ｈは、熱媒供給運転の実行中に端末用リモコンから運転の停止が指令されると、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、熱源用断続弁４０を閉弁し、熱源用循環ポンプ２１を停止させて、湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、熱媒供給運転から貯湯運転に切り換えるように構成されている。
【００８０】
尚、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中でないときに、熱消費端末２用の端末用リモコンから運転指令があると、補助加熱器２８を熱源として熱媒供給運転を行うべく、熱源用循環ポンプ２１及び熱源循環ポンプ２３を作動させるように構成されている。
【００８１】
ちなみに、補助加熱器２８の燃焼制御部は、給湯路２７を通して貯湯槽１の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、熱媒供給運転が実行されるときにおいて、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水の温度が目標出湯温度よりも低いときには、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節することになる。
【００８２】
さらに、運転制御部Ｈは、貯湯運転の実行中に、下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽１の底部にまで貯湯されて、貯湯槽１の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽１の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換え、かつ、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽１の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽１に供給するように構成されている。
【００８３】
次に、運転制御部Ｈが燃料電池Ｎの運転時間帯を求めて、燃料電池Ｎを運転する制御について説明する。
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽１に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、燃料電池Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めるように構成されている。
尚、本実施形態は、設定出力条件として、燃料電池Ｎが出力する電力を予測電力負荷に追従させる、いわゆる電主出力運転条件が設定されている。
また、本実施形態においては、後述の如く、評価値として、一次エネルギ量を求めるように構成されている。
また、本実施形態においては、運転判別タイミングが、午前２時に設定されている。
【００８４】
そして、運転制御部Ｈは、第１評価値が第２評価値よりも優れているときには、第１運転時間帯において熱電併給装置を定出力条件にて運転し、かつ、第２評価値が第１評価値よりも優れているときには、判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されている。
【００８５】
運転制御部Ｈは、基本的には、上述の通り、第１評価値及び第２評価値を求めて、運転時間帯を定めて運転するように構成されることになるが、具体的には、次に述べるように構成されている。
すなわち、判定対象期間が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定されている。詳しくは、本実施形態においては、運転判別タイミングの周期が１日に相当する２４時間に設定され、判定対象期間が２日に相当する４８時間に設定されている。
【００８６】
そして、運転制御部Ｈが、運転判別タイミングにおいて求めた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては燃料電池Ｎを停止するように運転形態を定めることを、周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、その運転判別タイミングにおいて定める運転形態にて燃料電池Ｎの運転を制御するように構成されている。
【００８７】
ちなみに、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するとは、第１運転時間帯のうちの少なくとも一部が、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在すればよいことを意味するものであり、そのように第１運転時間帯のうちの少なくとも一部が、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在する場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転するとは、第１運転時間帯のうちの、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の時間帯を運転することを意味するものである。
【００８８】
さらに、運転制御部Ｈは、運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽１に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、燃料電池Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めるように構成されている。
【００８９】
そして、運転制御部Ｈは、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池を運転し、且つ、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めるように構成されている。
【００９０】
また、第２評価値が記第１評価値よりも優れている場合において、第３評価値が、第４評価値及び第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第３評価値が、第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている。
【００９１】
また、運転制御部Ｈは、第１運転時間帯を判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成され、さらに、停止している燃料電池Ｎを起動する起動ロス、及び、運転している燃料電池Ｎを停止する停止ロスを含めて、第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、第４評価値を求めるように構成されている。
【００９２】
以下、運転制御部Ｈが実行する演算処理について詳述する。
（データ管理処理）
先ず、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めるデータ管理処理について説明をする。ちなみに、熱負荷は、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷と、前記熱消費端末２での端末熱負荷とからなる。
運転制御部Ｈは、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷として、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたる実電力負荷データ及び実熱負荷データを、運転判別タイミングの周期（以下、運転周期と略称する）ごとに対応付けて、且つ、各運転周期のデータを設定時間（本実施形態では１時間）ごとに対応付けた状態で不揮発性のメモリ３４に記憶して、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理するように構成されている。尚、本実施形態では、午前２時から次の午前２時までを一日として、データを管理するように構成されている。
【００９３】
実電力負荷データは、電力負荷計測手段１１の計測値及びインバータ６の出力値を加えた値として求められ、実熱負荷データは、給湯熱負荷計測手段３１にて計測される実給湯熱負荷データと、端末熱負荷計測手段３２にて計測される実端末熱負荷データを加えた値として求められる。ちなみに、設定時間ごとの実電力負荷データ及び実熱負荷データは、その設定時間内において設定サンプリング間隔でサンプリングしたデータの平均値として求められることになる。
【００９４】
（負荷予測処理）
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミング（午前２時）において、その運転判別タイミング以降の判定対象期間（２日分に相当する４８時間）における時系列的な予測電力負荷（図３参照）及び時系列的な予測熱負荷（図４参照）を、不揮発性のメモリ３４に記憶されている実電力負荷データ及び実熱負荷データに基づいて求める、負荷予測処理を行うように構成されている。
【００９５】
時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求める方法は、種々存在するが、例えば、判定対象期間の各日の夫々について、その曜日に対応する４週分の実電力負荷データ及び実熱負荷データにおける対応する設定時間ごとのデータの平均値を求める平均化処理を行い、その平均化処理にて求めた実電力負荷データ及び実熱負荷データを、判定対象期間の各日についての予測電力負荷及び予測熱負荷とすることにより、運転判別タイミング以降の判定対象期間（２日分に相当する４８時間）の時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めることができる。
また、上述の平均化処理にて求めた実電力負荷データ及び実熱負荷データと、前日に計測した実電力負荷データ及び実熱負荷データとをさらに平均化処理して、その平均化処理した実電力負荷データ及び実熱負荷データを、判定対象期間の各日についての予測電力負荷及び予測熱負荷とすることもできる。
【００９６】
ちなみに、予測電力負荷の単位はｋＷｈであり、予測熱負荷の単位はｋＷｈである。
尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて、８６０に設定される係数αにてｋｃａｌにて示される値を除することにより、ｋＷｈの単位とすることができる。
【００９７】
尚、本実施形態においては、熱負荷の発生状態として、熱消費端末２での端末熱負荷が発生しておらず、給湯熱負荷のみが発生する状態であるとして、以下説明する。
つまり、過去熱負荷データとしては過去給湯熱負荷データのみが含まれて、予測熱負荷として予測給湯熱負荷のみが求められる場合であるとして説明する。
【００９８】
（貯湯された熱量の算出処理）
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミング（午前２時）において、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽１に貯湯された熱量を求める、貯湯された熱量の算出処理を行うように構成されている。
すなわち、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、及び、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度Ｔｉに基づいて、上記の式１により貯湯熱量を求め、その貯湯熱量を、貯湯槽１に貯湯された熱量とする。
【００９９】
（評価値の算出処理）
運転制御部Ｈは、運転判別タイミング（午前２時）において、評価値の算出処理を行うように構成されている。
すなわち、燃料電池Ｎを運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間（本実施形態では１時間）ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、燃料電池Ｎを停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、運転開始時刻変更パターンと終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、運転開始時刻が判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを第１評価値とし、且つ、運転開始時刻が判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を２評価値とするように構成されている。
【０１００】
加えて、運転制御部Ｈは、運転開始時刻変更パターンの夫々における終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、積算された評価値のうちで、運転開始時刻が次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを第３評価値とし、且つ、運転開始時刻が次の運転判別タイミングにある場合の評価値を第４評価値とするように構成されている。
【０１０１】
本実施形態においては、判定対象期間が４８時間であり、前記設定時間が１時間であるので、燃料電池Ｎを運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、燃料電池Ｎを停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンとしては、図５に示すように、１１７７通りがあり、以下、この１１７７通りのパターンを第１運転パターンと略称する。
ちなみに、この第１運転パターンの中には、判定対象期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを運転するパターン（図５のパターン４８参照）、及び、判定対象期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを停止させるパターン（図５のパターン１１７７参照）が含まれる。
【０１０２】
また、第１運転パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値が記憶されることになり、このように運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するパターンとしては、図６に示すように、３０１通りがあり、以下、この３０１通りのパターンを第２運転パターンと略称する。
ちなみに、この第２運転パターンの中には、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間（以下、この期間を「タイミング期間」と略称する）の全ての時間帯において燃料電池Ｎを運転するパターン（図６のパターン２４参照）、及び、タイミング期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを停止させるパターン（図６のパターン３０１参照）が含まれることになる。
【０１０３】
この実施形態では、上述の如く、第１〜第４評価値として、時系列的な予測電力負荷、及び、時系列的な予測熱負荷を賄うのに必要とする一次エネルギ量を求めるように構成されている。
つまり、運転制御部Ｈは、第１運転パターン及び第２運転パターンの夫々について、燃料電池Ｎが出力する電力を予測電力負荷に追従させる、いわゆる電主出力運転を行うと仮定した場合における一次エネルギ量を求めることになる。
そして、本実施形態では、燃料電池Ｎが発生する熱量と貯湯槽１に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器２８にて熱を補うことになるので、評価値を求める際において、燃料電池Ｎが発生する熱量と貯湯槽１に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器２８にて熱を補うことを条件として、評価値を求めることになる。
【０１０４】
説明を加えると、判定対象期間を設定時間（１時間）ごとに区分けした４８の単位時間帯の夫々について、第１運転パターンに沿って燃料電池Ｎを運転すると仮定した場合において、燃料電池Ｎを運転する単位時間帯においては電主出力運転を行うと仮定した場合の一次エネルギ量を求め、且つ、燃料電池Ｎを停止する単位時間帯においては燃料電池Ｎを停止した場合の一次エネルギ量を求めて、そのように求める一次エネルギ量を積算することにより、第１運転パターン夫々における一次エネルギ量を求めることになり、また、その第１運転パターン夫々における一次エネルギ量を求める途中において、第２運転パターンの夫々における一次エネルギ量を求める（記憶する）ことになる。
【０１０５】
燃料電池Ｎを運転する場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ１は、下記式２にて求められることになり、燃料電池Ｎを運転しない場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ２は、下記式３にて求められることになる。
Ｕ１＝燃料電池の運転エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……（式２）
Ｕ２＝予測電力負荷／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率…（式３）
【０１０６】
つまり、燃料電池Ｎを運転しない場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ２（ｋＷｈ）は、単位時間帯の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、単位時間帯の予測不足熱量を補助加熱器２８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。
燃料電池Ｎを運転する場合の単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ１は、燃料電池の運転エネルギ消費量、つまり、燃料電池Ｎを運転した場合に消費する運転エネルギ消費量、単位時間帯の予測不足熱量を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量、及び、単位時間帯の予測不足電力量を商用電源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を加えた値として求められる。
【０１０７】
上記式２における燃料電池の運転エネルギ消費量、つまり、燃料電池Ｎを運転した場合に消費する運転エネルギ消費量は、下記式４にて求められる。
運転エネルギ消費量＝予測発電出力÷電池発電効率……………（式４）
尚、この式４における予測発電出力（ｋＷ）は、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力（例えば０．３ｋＷ）以上且つ最大出力（例えば１．０ｋＷ）以下の範囲のときは予測電力負荷に設定され、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力よりも小さいときはその最小出力に設定され、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最大出力よりも大きいときはその最大出力に設定される。
【０１０８】
上記式２及び式３における商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率であり、例えば、０．３６６に設定される。
また、上記式２及び式３における補助加熱器熱効率は、補助加熱器２８における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率であり、例えば０．７に設定される。
さらに、式４における電池発電効率は、燃料電池Ｎにおける単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、図７に例示するように、発電出力に応じた電池発電効率が、予めメモリ３４に記憶されている。
【０１０９】
尚、燃料電池Ｎを運転した場合の運転エネルギ消費量を求めるに当たって、判定対象期間内において燃料電池Ｎを起動させるときは、その燃料電池Ｎを起動させるときに消費する起動時消費エネルギを加え、判定対象期間内において燃料電池Ｎを停止させる場合は、その燃料電池Ｎを停止させるときに消費する停止時消費エネルギを加えることになる。
ちなみに、起動時消費エネルギは、前記燃料ガス生成部を構成する改質器、変成器等の機器類を設定作動温度にウオームアップするのに必要とするエネルギを含むものであり、又、停止時消費エネルギは、燃料電池Ｎを停止させる際に燃料ガス生成部のガス通流経路にパージガス（原燃料ガス又は不活性ガス）をパージする際に必要とするエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等の機器類を駆動するエネルギを含むものである。そして、燃料電池Ｎの起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、燃料電池Ｎ固有のものであるため、予め、実験等により求められてメモリ３４に記憶されている。例えば、起動時消費エネルギは１９００Ｗｈに、停止時消費エネルギは２００Ｗｈに夫々設定されている。
【０１１０】
上記式２及び式３における予測不足電力量は、燃料電池Ｎの発電出力を電主出力運転により調節したときに予測電力負荷に対して不足する電力量であり、下記の式５に、電主出力運転したときの発電出力を代入して求めることになる。
尚、予測不足電力量は、０よりも小さい値として求められたときは０とする。
予測不足電力量＝予測電力負荷−発電出力……………（式５）
【０１１１】
上記式２及び式３における予測不足熱量は、下記式６にて求められる。
予測不足熱量＝予測熱負荷n−予測貯湯熱量n-1……………（式６）
また、上記式６における予測貯湯熱量は、下記式７にて求められる。
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）……（式７）
【０１１２】
上記式７における予測熱出力（ｋＷｈ）は、下記式８にて求められる。
予測熱出力＝｛（予測発電出力÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×β−ベース放熱量……………（式８）
尚、この実施形態では、予測熱負荷は、各単位時間帯の開始時点に発生するものであるとし、予測熱出力は、各単位時間帯において燃料電池Ｎを運転することにより発生するものとする。
【０１１３】
上記の式６及び式７において、添え字「ｎ」は、判定対象期間において運転開始時刻から停止時刻に向けて並ぶ単位時間帯の順序（１〜４８）を示し、例えば、ｎ＝１のときは、判定対象期間の１番目の単位時間帯を示す。
ちなみに、予測貯湯熱量n-1は、ｎ＝１のときには予測貯湯熱量0となり、この予測貯湯熱量0は、判定対象期間の開始時点（運転判別タイミング）の予測貯湯熱量であり、上述の如く、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４及び給水温度センサＳｉ夫々の検出温度に基づいて、式１により求められる。
【０１１４】
また、予測貯湯熱量nの最大値は、貯湯槽１の貯湯量が満杯になったときに貯湯槽１に
蓄える熱量である槽満杯貯湯熱量以下に規制され、その槽満杯貯湯熱量は、例えば、貯湯槽１の貯湯温度、貯湯槽１への給水温度及び貯湯槽１の容量から求められる。ちなみに、貯湯温度は、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３及び下端温度センサＳ４夫々の検出温度のうち放熱作動用設定温度（例えば４５°Ｃ）以上のものの平均値とされ、給水温度は、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度の平均値とされる。
槽放熱率は、貯湯槽１からの放熱率であり、例えば、０．０１２に予め設定されて、メモリ３４に記憶されている。
又、式４にて求められた予測不足熱量が負の値のときは、予測不足熱量を０とする。
【０１１５】
上記式８における余剰電力は、予測発電出力が予測電力負荷よりも大きい場合に、予測発電出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
例えば、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池Ｎの最小出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、０．９に設定される。
【０１１６】
上記式８における電池熱効率は、燃料電池Ｎにおける単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、図７に例示するように、発電出力に応じて設定されてメモリ３４に記憶されている。
【０１１７】
上記式８におけるベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置１の発生熱量のうち、貯湯槽１への貯湯及び熱消費端末２による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、例えば０．０６ｋＷｈに設定されて、メモリ３４に記憶されている。
【０１１８】
以上の説明から明らかなように、運転制御部Ｈは、第１運転パターンの夫々について、判定対象期間の最初の単位時間帯のから最後の単位時間帯に向けて、各単位時間帯の一次エネルギ量を、上記式１〜式８に基づいて求めて、順次積算することにより、第１及び第２評価値を求め、且つ、第１運転時間帯を求めることになる。
また、上記の如く第１運転候補パターンの夫々について、判定対象期間の最初の単位時間帯のから最後の単位時間帯に向けて、各単位時間帯の一次エネルギ量を、上記式１〜式８に基づいて求めて、順次積算する途中において、第２運転パターンの夫々についての評価値を記憶しておき、記憶しておいた評価値に基づいて、第３評価値、第４評価値、及び、第２運転時間帯を求めることになる。
【０１１９】
（運転形態設定処理）
運転制御部Ｈは、第１〜第４評価値、及び、第１及び第２運転時間帯を求めたのちにおいて、運転形態設定処理を行うように構成されている。
すなわち、第１評価値が第２評価値よりも優れているか否かを判別する。
そして、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合においては、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するか否かを判別することになる。
第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するときにおいては、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値、つまり、本実施形態においては第１評価値の１／２に相当する値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているか否かを判別する。
【０１２０】
そして、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転する運転形態を定める。
また、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合においては、第３評価値が第４評価値よりも優れているか否かを判別し、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転する形態を定める。
さらに、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているか否かを判別したときに、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めることになる。
【０１２１】
また、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めることになる。
【０１２２】
加えて、第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合においては、第３評価値が、第４評価値、及び、第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値、つまり、本実施形態においては第２評価値の１／２に相当する値よりも優れているか否かを判別する。
そして、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池Nを運転する形態を定める。
また、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Nを停止する運転形態を定める。
【０１２３】
次に、運転制御部Ｈの制御内容について、図８のフローチャートに基づいて説明を加える。
先ず、運転判別タイミングであるか否かを判別し（＃１）、運転判別タイミングである場合には、負荷予測処理（＃２）、貯湯された熱量の算出処理（＃３）、評価値の算出処理（＃４）、及び、運転形態設定処理（＃５）を、順次実行する。
【０１２４】
＃１にて運転判別タイミングでないと判別したとき、及び、＃５の運転形態設定処理を実行したのちは、運転切換タイミングであるか否かを判別する（＃６）。
運転切換タイミングとは、運転判別タイミング、及び、その運転判別タイミングから一時間ずつが経過するごとのタイミングである。
【０１２５】
＃６にて運転判別タイミングでないと判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃１２）、運転中の場合は、燃料電池Ｎの運転を管理する運転処理を行う（＃１３）。
＃１２にて運転中でないと判別した場合及び運転処理（＃１３）を実行したのちは、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理するデータ管理処理（＃１４）を実行したのち、＃１に戻ることになる。
【０１２６】
＃６にて運転判別タイミングであると判別したときには、現在の時間帯が判定対象期間における４８の単位時間帯のうちのいずれであるかを判別して、その単位時間帯が、運転形態設定処理にて定められた運転形態において、燃料電池Ｎを運転する必要がある時間帯であるか、つまり、運転が必要であるか否かを判別する（＃７）。
【０１２７】
＃７にて燃料電池Ｎを運転が必要であると判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃８）、運転中でないときには、燃料電池Ｎの運転を開始する運転開始処理（＃９）を実行する。
＃８にて運転中であると判別したときや、運転開始処理（＃９）を実行したのちは、＃１４のデータ管理処理に移行する。
【０１２８】
＃７にて燃料電池Ｎを運転が必要で無いと判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃１０）、運転中あるときには、燃料電池Ｎの運転を停止する停止処理（＃１１）を実行する。
＃１０にて運転中で無いと判別したときや、停止処理（＃１１）を実行したのちは、＃１４のデータ管理処理に移行する。
【０１２９】
尚、図８に示すフローチャートにおいては記載を省略するが、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎが停止中である場合には、燃焼電池Ｎを運転する必要がある時間帯の開始時点よりも設定時間前に相当する燃料電池Ｎを起動するタイミングであるか否かを判別し、起動するタイミングである場合には、燃料電池Ｎを起動させる起動処理を実行することになる。
また、図８に示すフローチャートにおいては記載を省略するが、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中であるか否かに拘わらず、熱消費端末２用の端末用リモコンからの運転指令に基づいて熱媒供給運転を行い、燃料電池Ｎの運転中においては貯湯運転を行うことになる。
【０１３０】
ちなみに、例示はしないが、運転制御部Ｈの運転を開始する運転指令及び停止指令を指令する運転スイッチが設けられおり、運転制御部Ｈは、運転指令が指令されると、燃料電池Ｎの運転制御、貯湯運転、熱媒供給運転を行い、さらには、補助加熱器２８に運転の許可指令を指令することになり、そして、運転スイッチにて停止指令が指令されると、燃料電池Ｎの運転制御、貯湯運転、熱媒供給運転を停止する状態を維持し、さらには、補助加熱器２８に停止指令を指令することになる。
【０１３１】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記実施形態では、評価値として、一次エネルギ量を求めるようにしたが、下記の式９に基づいて、エネルギ削減量Ｐを評価値として求めるようにしてもよい。
予測エネルギ削減量Ｐ＝熱電併給装置を導入しない場合のエネルギ消費量−熱電併給装置Ｎを導入した場合のエネルギ消費量……………（式９）
尚、熱電併給装置を導入しない場合のエネルギ消費量は、予測電力負荷の全てを商用電源７にて賄い、予測熱負荷の全てを従来給湯器の発生熱にて賄う場合において消費するエネルギ量である。
また、熱電併給装置を導入した場合のエネルギ消費量は、熱電併給装置が運転で消費する運転エネルギ消費量と、予測電力負荷から予測発電出力を引いた分に相当する予測不足電力量を商用電源７にて賄い、予測不足熱量を補助加熱器の発生熱にて賄う場合において消費するエネルギ量との和である。
【０１３２】
また、評価値としては、二酸化炭素の発生量を求めるようにしてもよい。
つまり、商用電源における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する二酸化炭素の発生量、熱電併給装置と補助加熱器とのそれぞれで消費される燃料（例えば都市ガス）の単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する二酸化炭素の発生量、商用電源におけるエネルギ消費量、及び、熱電併給装置と補助加熱器とのエネルギ消費量から、熱電併給装置Ｎを運転しない場合の二酸化炭素の発生量、及び、熱電併給装置Ｎを運転した場合の二酸化炭素の発生量を求めるようにしてもよい。
【０１３３】
さらに、評価値としては、例えば、予測エネルギコスト削減額や、二酸化炭素の削減量を求めるようにしてもよい。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、熱電併給装置を導入しない場合のエネルギコストから、熱電併給装置を導入した場合のエネルギコストを減じて求めることができる。
熱電併給装置を導入しない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを従来給湯器で賄うときのエネルギコストの和として求められる。
一方、熱電併給装置Ｎを導入した場合のエネルギコストは、熱電併給装置を運転するときのエネルギコスト（燃料コスト）と、予測不足電力量を商用電源から買電するときのコストと、予測不足熱量を補助加熱器の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【０１３４】
又、予測二酸化炭素削減量は、上述した熱電併給装置Ｎを導入しない場合の二酸化炭素の発生量から熱電併給装置Ｎを導入した場合の二酸化炭素の発生量を減じて求めることができる。
【０１３５】
（ロ）上記実施形態では、判定対象期間を区分けする設定時間として、１時間を例示したが、この設定時間は、例えば１５分や５分にする等、種々変更できる。
ちなみに、設定時間の大きさに合わせて、過去の時系列的な電力負荷及び過去の時系列的な熱負荷を管理して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めることになる。
尚、熱電併給装置Ｎを、現実の電力負荷に追従させて電主出力運転するにあたり、その出力の調整周期は、上記の設定時間と同じであってもよいが、例えば３分にする等、異なる時間に定めてもよい。
【０１３６】
（ハ）上記実施形態では、商用発電効率は、一定の値であると説明したが、昼間と夜間とで異なる場合には、昼間と夜間とで異なる値を用いても良い。
同様に、予測エネルギコスト削減額等の経済性を用いる場合において、昼間と夜間とで商用電源のエネルギコストが異なる場合には、昼間と夜間とで異なる値を用いるようにしても良い。
【０１３７】
（二）上記実施形態では、運転時間帯を、判定対象期間やタイミング期間に、１回だけ設定する場合を例示したが、判定対象期間やタイミング期間に、運転時間帯を、２回等、複数回設定するようにしてもよい。
また、運転判別タイミングの周期は、２４時間に代えて、１２時間や６時間にすることが考えられ、そして、判定対象期間の長さも、４８時間に限らず、種々変更できる。
ちなみに、判定対象期間の長さは、運転判別タイミングの周期の整数倍の長さにするに限らず、１．５倍、１．７倍、２．５倍等の各種の長さに設定するようにしてもよい。
【０１３８】
（ホ）上記実施形態では、評価値を求めるにあたり、熱電併給装置を停止状態に維持する際には、エネルギを消費しないものとしたが、熱電併給装置を停止状態に維持するには、例えば熱電併給装置を発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ（電力）が消費されるものであるから、評価値を求めるにあたり、熱電併給装置を停止状態に維持する際に消費されるエネルギを加えるようにしてもよい。
【０１３９】
（ヘ）上記実施形態においては、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、都市ガス等のガス燃料にて作動する補助加熱器にて熱を補うことになるので、評価値を求める際において、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求める場合を例示した。
【０１４０】
しかしながら、十分大きな貯湯槽を備えさせて、評価値を求めるにあたり、熱不足が生じない条件にて熱電併給装置を運転させるようにすれば、必ずしも補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求めるようにしなくてもよい。
ちなみに、上記実施形態にて述べた如く、余剰電力にて作動させる電気ヒータが備えられる場合においては、単に電主出力運転を行うと熱不足が予測される場合には、電主出力運転を行うにあたり、予測電気負荷よりも設定量大きめの出力にて運転することを設定出力条件として熱電併給装置を運転させれば、電力負荷が小さい場合にも、熱不足が生じないようにすることができるものとなる。
【０１４１】
（ト）上記実施形態においては、第１運転時間帯及び第２運転時間帯を定めるにあたって、評価値の最も優れたものに対応する運転時間帯を、第１運転時間帯及び第２運転時間帯として定めるようにしたが、必ずしも評価値が最も優れたものに対応する運転時間帯を第１運転時間帯及び第２運転時間帯とする必要はなく、例えば、評価値が２番目又は３番目に優れたものに対応する運転時間帯に基づいて、第１運転時間帯及び第２運転時間帯を定めるようにしてもよい。
【０１４２】
（チ）上記実施形態においては、熱消費端末を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとする場合を例示したが、熱消費端末を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。
ちなみに、熱電併給装置から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとして、評価値を求めるようにしてもよい。
【０１４３】
（リ） 熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池を例示したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。そして、熱電併給装置をガスエンジンにより駆動される発電機とする場合には、設定出力条件として、定格出力運転条件とすることがよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 貯湯槽
Ｈ 運転制御手段
Ｎ 熱電併給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステムに関し、詳しくは、
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されて、熱電併給装置の発電電力を電気機器等にて消費し、熱電併給装置から発生する熱にて貯湯槽に貯湯して、その貯湯槽に貯湯されている湯水を台所や風呂等にて消費する形態で使用される。
ちなみに、熱電併給装置は、燃料電池やエンジン駆動式の発電機等にて構成される。
【０００３】
そして、このコージェネレーションシステムにおいては、周期的な運転形態判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値が求められる。
そして、第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、第１運転時間帯において熱電併給装置が設定出力条件にて運転され、かつ、第２評価値が第１評価値よりも優れているときには、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置が停止されることになる。
尚、第１運転時間帯としては、判定対象期間の全ての時間帯を運転時間帯として定める場合を含むことになる。
【０００４】
評価値としては、熱電併給装置を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、熱電併給装置を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、又は、熱電併給装置を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等がある。
ちなみに、コージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、都市ガス等のガス燃料にて作動する補助加熱器にて熱を補うことになるので、一般に、評価値を求める際には、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求めることになる。
【０００５】
また、設定出力条件としては、熱電併給装置が出力する電力を電力負荷に追従させる電主運転条件や、熱電併給装置の出力する電力を定格に維持する定格運転条件がある。
つまり、熱電併給装置が、燃料電池の場合には、一般に、熱電併給装置が出力する電力を電力負荷に追従させる電主運転条件が設定され、そして、熱電併給装置が、エンジン駆動式の発電機の場合には、一般に、熱電併給装置の出力する電力が定格となる定格運転条件が設定される。
【０００６】
このようなコージェネレーションシステムにおいて、運転判別タイミングの周期と判定対象期間とを同じ長さ（例えば１日に相当する２４時間）に設定して、単に、第１評価値と第２評価値とを求めることにより熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置を運転することが考えられるが、この場合には、熱使用量が少ないときには、第２評価値が第１評価値よりも優れている状態が続いて、熱電併給装置の運転を停止する状態が継続するものになり、熱電併給装置を必ずしも適正に運転できるものとはならない虞がある。
【０００７】
そこで、このようなコージェネレーションシステムの従来例として、運転判別タイミングの周期と判定対象期間とを同じ長さ（例えば１日に相当する２４時間）に設定し、かつ、判定対象期間に続く設定追加期間（例えば、１日又は２日に相当する２４時間又は４８時間）を定め、そして、判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量、並びに、設定追加期間の時系列的な予測熱負荷に基づいて、判定対象期間における熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置の運転を制御するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
すなわち、運転判別タイミングにおいて、第１評価値と第２評価値とを上述の如く求めることに加えて、判定対象期間内において熱電併給装置を運転したときに貯湯槽に貯えられた湯水を、設定追加期間にて消費することを仮定した状態で、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件で運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、及び、その第２運転時間の評価値としての第３評価値を求める。
【０００９】
そして、第１〜第３評価値のうちで第１評価値が優れている場合には、判定対象期間内における第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、第１〜第３評価値のうちで第３評価値が優れている場合には、判定対象期間内における第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、さらに、第１〜第３評価値のうちで第２評価値が優れている場合には、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止する形態に熱電併給装置の運転形態を定めることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１８５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のコージェネレーションシステムは、判定対象期間に続く設定追加期間の時系列的な予測熱負荷をも考慮して、判定対象期間における熱電併給装置の運転形態を定めて、熱電併給装置の運転を制御するものである。
しかしながら、従来のコージェネレーションシステムでは、判定対象期間に続く設定追加期間において熱電併給装置を運転した場合についての評価を行っていないため、必ずしも、評価値が優れた運転形態を定めることができない虞があった。
【００１２】
つまり、例えば、運転判別タイミングにおいて、貯湯槽に多量の熱量が貯えられているときには、判定対象期間においては運転を停止し、設定追加期間において熱電併給装置を運転することにより、評価値を向上できる場合を考えることができるが、従来のコージェネレーションシステムでは、判定対象期間に続く設定追加期間において、つまり、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合についての評価を行わずに、熱電併給装置の運転形態を定めるものであるため、必ずしも評価値が優れた運転形態を定めることができない虞があった。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価することにより、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となるコージェネレーション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】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたものであって、その第１特徴構成は、
前記判定対象期間が、前記運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて求めた前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた前記第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては前記熱電併給装置を停止するように運転形態を定めることを、前記周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、
その運転判別タイミングにおいて定める前記運転形態にて前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されている点を特徴とする。
【００１５】
すなわち、判定対象期間が運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、そのように設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めることが、周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行され、運転判別タイミングにおいて定められた運転形態にて熱電併給装置の運転が制御されることになる。
【００１６】
そして、運転判別タイミングにおいて定められる運転形態は、判定対象期間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては熱電併給装置を停止する運転形態として定められることになる。
【００１７】
このように運転判別タイミングにおいて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めるものであるから、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価して熱電併給装置の運転形態を定めることができるものとなる。
つまり、例えば、運転判別タイミングにおいて、貯湯槽に多量の熱量が貯えられているときに、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間においては運転を停止し、次の運転判別タイミング以降の期間において熱電併給装置を運転するようにすることも可能となり、評価値が一層向上するように熱電併給装置を運転することが可能となる。
【００１８】
しかも、評価値が優れた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては熱電併給装置を停止するように運転形態を定めるものであるから、つまり、評価値が優れた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しないときには、第１評価値が第２評価値よりも優れているか否かに拘わらず熱電併給装置の運転を停止し、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転するように運転形態を定めるものであるから、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間の熱量の使用状況や、電力の使用状況を考慮して、運転形態を定めることができるものとなり、熱電併給装置を評価値の優れた運転形態に運転することが可能となる。
【００１９】
つまり、判定対象期間が運転判別タイミングの運転周期よりも長い場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の運転形態を定めることに加えて、次の運転判別タイミングの以降の期間における運転形態をも、その運転判別タイミングにおいて定めて運転するようにすると、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の期間における熱量の使用状況や、電力の使用状況が、予測される時系列的な予測負荷や時系列的な電力負荷と大きく異なると、次の運転判別タイミングの以降の期間における運転形態が、評価値の優れた運転形態とは異なるものとなる虞がある。
【００２０】
このような不都合を回避するために、運転判別タイミングにおいて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、運転形態を定めるにあたり、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の運転形態を定めて、次の運転判別タイミングにおいて、改めて、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、運転形態を定めるものであるから、判定対象期間を運転判別タイミングの運転周期よりも長い期間としながらも、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間の熱量の使用状況や、電力の使用状況を考慮して、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となる。
【００２１】
要するに、本発明の第１特徴構成によれば、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間に引き続く期間において、熱電併給装置を運転した場合をも評価することにより、評価値の優れた運転形態を的確に定めることが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００２２】
本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めて、
前記第１運転時間帯が前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第１比率分評価値が前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れていない場合において、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる運転形態を定めるように構成されている点を特徴とする。
【００２３】
すなわち、運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値が求められる。
【００２４】
そして、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転するように運転形態が定められる。
【００２５】
また、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止させるように運転形態が定められることになる。
【００２６】
つまり、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合においても、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れていないときにおいては、第１運転時間帯にて熱電併給装置を運転する運転形態を定めることなく、第３評価値及び第４評価値に基づいて運転形態を定めることになる。具体的には、第３評価値が第４評価値よりも優れていれば、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置が運転し、そして、第３評価値が第４評価値よりも優れていなければ、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置が停止するように運転形態が定められることになる。
【００２７】
ちなみに、第１評価値を第３評価値及び第４評価値と比較するにあたり、判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値を求めて、その第１比率分評価値と第３評価値及び第４評価値と比較するのは、第１評価値が、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における評価値であるのに対して、第３評価値及び第４評価値が、運転判別タイミングの周期と同じ長さの期間に対応する評価値であるため、その第１評価値うちの、運転判別タイミングの周期に相当する長さの期間に対応する第１比率分評価値を求めて、その第１比率分評価値と第３評価値及び第４評価値とを比較するようにすれば、同じ長さの期間に対応する評価値同士を比較することになるからである。
【００２８】
したがって、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めた方が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯されている熱量に基づいて、運転形態を定めた場合よりも、評価値が優れた運転形態を設定できるときには、評価値の優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００２９】
つまり、例えば、熱量の使用が多く、しかも、その熱量の使用が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、規則正しく行われるような使用状況においては、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、熱電併給装置の運転形態を定めた方が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定された判定対象期間についての時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽に貯湯されている熱量に基づいて、運転形態を定めた場合よりも、評価値が優れた運転形態を設定できることが考えられるが、このような場合において、評価値が優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００３０】
要するに、本発明の第２特徴構成によれば、第１特徴構成による作用効果に加えて、評価値が優れた運転形態を一層適切に設定できるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００３１】
本発明の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、
前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合において、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている点を特徴とする。
【００３２】
すなわち、第２評価値が第１評価値よりも優れている場合においても、第３評価値が、第４評価値及び第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転する運転形態が定められることになり、そして、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止する運転形態が定められることになる。
【００３３】
ちなみに、第３評価値を第２評価値と比較するにあたり、第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値を求めて、その第２比率分評価値と第３評価値とするのは、第２評価値が、運転判別タイミングの周期よりも長い判定対象期間における評価値であるのに対して、第３評価値及び第４評価値が、運転判別タイミングの周期と同じ長さの期間に対応する評価値であるため、その第２評価値うちの、運転判別タイミングの周期に相当する長さの期間に対応する第２比率分評価値を求めて、その第２比率分評価値と第３評価値とを比較するようにすれば、同じ長さの期間に対応する評価値同士を比較することになるからである。
【００３４】
つまり、第２評価値が第１評価値よりも優れている場合においても、第３評価値が、第２比率分評価値よりも優れ、しかも、第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転する形態を定めることにより、評価値が優れた運転形態を適切に設定できるものとなる。
【００３５】
要するに、本発明の第３特徴構成によれば、第２特徴構成による作用効果に加えて、評価値が優れた運転形態を一層適切に設定できるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００３６】
本発明の第４特徴構成は、上記第２又は第３特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、前記第１運転時間帯を前記判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、前記第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成されている点を特徴とする。
【００３７】
すなわち、運転制御手段が、第１運転時間帯を判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、第２運転時間帯を運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するものとして、第１運転時間帯や第２運転時間帯を求めるものであるから、熱電併給装置の早期劣化を抑制することができる。
【００３８】
つまり、第１運転時間帯を判定対象期間内に設定するにあたり、複数個の第１運転時間帯を選択し、また、第２運転時間帯を運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に設定するにあたり、複数個の第２運転時間帯を選択することが考えられるが、この場合、熱電併給装置が起動停止を繰り返す回数が増加して、熱電併給装置が早期に劣化する虞がある。
【００３９】
要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第２又は第３特徴構成による作用効果に加えて、熱電併給装置の早期の劣化を回避することができるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４０】
本発明の第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記運転制御手段は、停止している前記熱電併給装置を起動する起動ロス、及び、運転している前記熱電併給装置を停止する停止ロスを含めて、前記第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、前記第４評価値を求めるように構成されている点を特徴とする。
【００４１】
すなわち、停止して熱電併給装置を起動するためには、その起動のためにエネルギを消費する起動ロスがあり、また、運転している熱電併給装置を停止するためには、その停止のためにエネルギを消費する停止ロスが存在する。
【００４２】
運転制御手段が、このような起動ロス及び停止ロスを含めて、第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、第４評価値を求めることになるから、各評価値が起動ロス及び停止ロスを鑑みた適切な値として求めることができ、結果的に、一層適切に運転形態を定めることができる。
【００４３】
要するに、本発明の第５特徴構成によれば、上記第４特徴構成による作用効果に加えて、一層適切に運転形態を定めることができるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４４】
本発明の第６特徴構成は、上記第４又は第５特徴構成に加えて、
前記運転判別タイミングの周期が２４時間に設定され、前記判別対象期間が４８時間に設定されている点を特徴とする。
【００４５】
すなわち、使用者の熱量の使用形態や電力の使用形態は、通常、一日に相当する２４時間を単位として繰り返すことになる。
つまり、使用者の違いによって、熱量の使用量やその使用時間帯が変動し、電力の使用量やその使用時間帯が変動するものの、使用者ごとの熱量の使用形態や電力の使用形態は、通常、一日に相当する２４時間を単位として繰り返す傾向となる。
【００４６】
そして、熱電併給装置を運転することによる貯湯槽に貯える熱量は、１日に相当する２４時間のうちに全てが消費されるとは限らず、次の日（明日）に相当する２４時間に分けて消費されることが多いことを鑑みれば、判定対象期間が２日に相当する４８時間であることが好ましいものとなる。ちなみに、判定対象期間の開始時点、つまり、運転判別タイミングは、０時とは限らず、午前１時、午前２時、午前３時等、種々の時刻を設定できるものである。
尚、熱電併給装置を運転することによる貯湯槽に貯える熱量が、次の日に分けて消費されることに加えて、次の日の後の次の日（あさって）に消費されることを考慮することも考えられるが、貯湯槽に貯湯した熱量が放熱することや、貯湯槽の容量を鑑みれば、判定対象期間は２日が好ましいものとなる。
【００４７】
要するに、本発明の第６特徴構成によれば、上記第４又は第５特徴構成による作用効果に加えて、使用者の熱量の使用形態や電力の使用形態に沿った状態で熱電併給装置の運転形態を定めることが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【００４８】
本発明の第７特徴構成は、上記第４〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段は、前記運転判別タイミングにおいて、
前記熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、前記熱電併給装置を停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、前記運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記２評価値とするように構成され、且つ、
前記運転開始時刻変更パターンの夫々における前記終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、前記運転開始時刻及び前記停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、記憶した評価値のうちで、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを前記第３評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記前記次の運転判別タイミングにある場合の評価値を前記第４評価値とするように構成されている点を特徴とする。
【００４９】
すなわち、運転制御手段は、運転判別タイミングにおいて、熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、熱電併給装置を停止させる停止時刻を設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めることになる。
【００５０】
そして、運転制御手段は、運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値のうちで、運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記第２評価値とすることになる。ちなみに、第１評価値に対応する運転パターンにて、第１運転時間帯を求めることになる。
【００５１】
また、運転制御手段は、運転開始時刻変更パターンの夫々における終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶することになる。そして、記憶した評価値のうちで、運転開始時刻が次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを第３評価値とし、且つ、運転開始時刻が次の運転判別タイミングにある場合の評価値を第４評価値とする。ちなみに、第３評価値に対応する運転パターンにて、第２運転時間帯を求めることになる。
【００５２】
したがって、第１評価値及び第２評価値並びに第１運転時間帯を求めるための演算を利用して、第３評価値及び第４評価値並びに第２運転時間帯を求めることができるため、第１評価値及び第２評価値並びに第１運転時間帯を求めるための演算と、第３評価値及び第４評価値並びに第２運転時間帯を求めるための演算とを各別に行うのに比べて、運転制御手段の負荷を軽減して、第１評価値、第２評価値及び第１運転時間帯、並びに、第３評価値、第４評価値及び第２運転時間帯を迅速に求めることができるのであり、運転判別タイミングにおいて熱電併給装置の運転形態を定めることを迅速に行って、熱電併給装置を適切に運転することが可能となる。
【００５３】
要するに、本発明の第７特徴構成によれば、上記第４〜６特徴構成による作用効果に加えて、運転判別タイミングにおいて熱電併給装置の運転形態を定めることを迅速に行って、熱電併給装置を適切に運転することが可能となるコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】コージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】コージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図
【図３】予測電力負荷を示す説明図
【図４】予測熱負荷を示す説明図
【図５】第１運転パターンを示す説明図
【図６】第２運転パターンを示す説明図
【図７】電池発電効率及び電池熱効率を示す図
【図８】制御作動を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
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としての燃料電池Ｎ、その燃料電池Ｎで発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽１を備えた貯湯ユニットＴ、及び、燃料電池Ｎ及び貯湯ユニットＴの運転を制御する運転制御手段としての運転制御部Ｈを備えている。
尚、貯湯ユニットＴは、給湯箇所に湯水を供給することに加えて、床暖房装置や浴室暖房装置等の熱消費端末２にも回収した熱を供給するように構成されている。
【００５６】
燃料電池Ｎは、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池Ｎは、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
【００５７】
燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを燃料ガスとしてセルスタックに供給するように構成されている。
そして、燃料調整弁３によって燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、燃料電池Ｎの発電出力を調節できるように構成されている。
【００５８】
燃料電池Ｎの電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられている。このインバータ６は、燃料電池Ｎ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して、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に供給するように構成されている。
つまり、燃料電池Ｎ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。
尚、商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖである。
【００５９】
受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力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、燃料電池Ｎ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るように構成されている。つまり、発電出力の余剰電力が、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されることにより、燃料電池Ｎから受電電力供給ライン８に供給される電力が調整されるように構成されている。
【００６０】
電気ヒータ１２は、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Ｎの冷却水を加熱するように設けられている。そして、電気ヒータ１２は、複数のヒータ部分から構成され、各ヒータ部分が作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるように構成されている。
つまり、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、複数のヒータ部分のうちのＯＮ状態にするヒータ部分の数を多くして、電気ヒータ１２の消費電力を大きくすることができ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ヒータ部分の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することができる。
【００６１】
貯湯ユニットＴは、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯槽１、湯水循環路１６を通して貯湯槽１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を通して熱媒を前記熱消費端末２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、貯湯槽１から取り出されて給湯路２７を通流する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器２８などを備えて構成されている。
【００６２】
湯水循環路１６は、貯湯槽１の底部と頂部とに接続されており、貯湯槽１の底部から取り出した湯水を貯湯槽１の頂部に戻す形態で、湯水循環ポンプ１７により湯水循環路１６を通して貯湯槽１の湯水を循環させ、そして、湯水循環路１６を通して循環される湯水を貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽１に温度成層を形成する状態で湯水を貯湯するように構成されている。
【００６３】
湯水循環路１６における貯湯槽１の底部に接続される側の一部に、並列状態で分岐路が接続され、そして、その接続箇所に三方弁１８が設けられ、また、分岐路には、ラジエータ１９が設けられている。
三方弁１８は、ラジエータ１９を通過させて貯湯槽１の下部から取り出した湯水を循環させる状態と、ラジエータ１９をバイパスさせて貯湯槽１の下部から取り出した湯水を循環させる状態とに切り換えるように構成されている。
【００６４】
給湯路２７が、湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して貯湯槽１に接続され、給水路２９が貯湯槽１の底部に接続されている。
そして、給湯路２７を通して貯湯槽１内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのような給湯に伴って給水路２９より貯湯槽１に給水されるように構成されている。
【００６５】
熱源用循環路２０は、給湯路２７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路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】
補助加熱器２８は、給湯路２７における熱源用循環路２０との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器２８ａ、その補助加熱用熱交換器２８ａを加熱するバーナ２８ｂ、そのバーナ２８ｂに燃焼用空気を供給するファン２８ｃ、補助加熱器２８の運転を制御する燃焼制御部（図示省略）等を備えて構成され、燃焼制御部が、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節するように構成されている。
【００６７】
冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４が配置される流路部分と熱源用熱交換器２５が配置される流路部分とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５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。
この分流弁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に通流させる状態や、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５に通流させる状態にも調整できるように構成されている。
【００６８】
貯湯用熱交換器２４は、燃料電池Ｎの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水が通流することにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱するように構成されている。
熱源用熱交換器２５は、燃料電池Ｎの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水が通流することにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱するように構成されている。
熱媒加熱用熱交換器２６は、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２８にて加熱された熱源用湯水が通流することにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱するように構成されている。
【００６９】
給湯路２７には、給湯先に湯水を給湯する給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、又、熱消費端末２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。尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段３１及び端末熱負荷計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
【００７０】
湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽１に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
【００７１】
貯湯槽１には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽１の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽１の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽１の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽１の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられ、更に、給水路２９には、貯湯槽１に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。
【００７２】
運転制御部Ｈは、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度に基づいて、貯湯槽１の貯湯熱量を演算するように構成されている。
すなわち、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度の夫々を、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、貯湯槽１の上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、貯湯槽１の上層部における重み係数をＡ１とし、中層部における重み係数をＡ２とし、下層部における重み係数をＡ３とする。
そして、運転制御部Ｈは、貯湯熱量（ｋｃａｌ）を、下記の式１にて演算することになる。
【００７３】
貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ……………（式１）
【００７４】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽１の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
【００７５】
以下、運転制御部Ｈの制御作動について詳述する。
先ず、運転制御部Ｈが燃料電池Ｎの運転のために実行する運転処理について説明する。
運転制御部Ｈは、後述の如く、燃料電池Ｎの運転時間帯を求めることになり、そして、その運転時間帯の開始時点よりも以前の時点において、燃料電池Ｎを起動させる処理を行い、運転時間帯の開始時点において、燃料電池Ｎの発電を開始する運転開始処理を行うことになり、その後、調整弁３の調整処理や、冷却水循環ポンプ１５を作動させる処理等を行い、運転時間帯の終了時点では、燃料電池Ｎを停止させる停止処理を行う形態で、燃料電池Ｎの運転制御を行うことになる。
【００７６】
尚、運転時間帯の直前の時間帯において、燃料電池Ｎが既に運転中の場合には、上述の起動処理を行うことなく、運転時間帯の直前の時間帯において、燃料電池Ｎが停止中の場合のときに、上述の起動処理を行うことになる。そして、運転時間帯の開始時点よりも以前に起動処理を開始する時点は、起動処理を開始したのち、燃料電池Ｎが発電可能になるまでに要する時間を見込んで設定されることになる。
【００７７】
そして、燃料電池Ｎを運転しているとき、つまり、発電するように燃料電池Ｎを運転しているときには、運転制御部Ｈは、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、分流弁３０及び熱源用断続弁４０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽１内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末２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。
【００７８】
すなわち、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中において、熱消費端末２用の端末用リモコン（図示省略）からの運転指令がないときには、貯湯運転を行い、熱消費端末２用の端末用リモコンから運転指令があると、熱媒供給運転を行うように構成されている。
運転制御部Ｈは、貯湯運転では、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁４０を閉弁した状態で、貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、貯湯槽１に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１７の作動を制御するように構成されている。尚、この貯湯運転により、後述の如く、目標貯湯温度の湯が温度成層を形成する状態で貯湯槽１に貯湯されることになる。
【００７９】
又、運転制御部Ｈは、熱媒供給運転では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１及び熱媒循環ポンプ２３を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、熱消費端末２での端末熱負荷に応じた量の冷却水を熱源用熱交換器２５に通流させるように分流弁３０を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁３０を貯湯用熱交換器２４側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ１７の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。
そして、運転制御部Ｈは、熱媒供給運転の実行中に端末用リモコンから運転の停止が指令されると、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、熱源用断続弁４０を閉弁し、熱源用循環ポンプ２１を停止させて、湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、熱媒供給運転から貯湯運転に切り換えるように構成されている。
【００８０】
尚、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中でないときに、熱消費端末２用の端末用リモコンから運転指令があると、補助加熱器２８を熱源として熱媒供給運転を行うべく、熱源用循環ポンプ２１及び熱源循環ポンプ２３を作動させるように構成されている。
【００８１】
ちなみに、補助加熱器２８の燃焼制御部は、給湯路２７を通して貯湯槽１の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、熱媒供給運転が実行されるときにおいて、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水の温度が目標出湯温度よりも低いときには、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節することになる。
【００８２】
さらに、運転制御部Ｈは、貯湯運転の実行中に、下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽１の底部にまで貯湯されて、貯湯槽１の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽１の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換え、かつ、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽１の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽１に供給するように構成されている。
【００８３】
次に、運転制御部Ｈが燃料電池Ｎの運転時間帯を求めて、燃料電池Ｎを運転する制御について説明する。
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽１に貯湯された熱量に基づいて、判定対象期間のうちで、燃料電池Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、判定対象期間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めるように構成されている。
尚、本実施形態は、設定出力条件として、燃料電池Ｎが出力する電力を予測電力負荷に追従させる、いわゆる電主出力運転条件が設定されている。
また、本実施形態においては、後述の如く、評価値として、一次エネルギ量を求めるように構成されている。
また、本実施形態においては、運転判別タイミングが、午前２時に設定されている。
【００８４】
そして、運転制御部Ｈは、第１評価値が第２評価値よりも優れているときには、第１運転時間帯において熱電併給装置を定出力条件にて運転し、かつ、第２評価値が第１評価値よりも優れているときには、判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されている。
【００８５】
運転制御部Ｈは、基本的には、上述の通り、第１評価値及び第２評価値を求めて、運転時間帯を定めて運転するように構成されることになるが、具体的には、次に述べるように構成されている。
すなわち、判定対象期間が、運転判別タイミングの周期よりも長く設定されている。詳しくは、本実施形態においては、運転判別タイミングの周期が１日に相当する２４時間に設定され、判定対象期間が２日に相当する４８時間に設定されている。
【００８６】
そして、運転制御部Ｈが、運転判別タイミングにおいて求めた第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転し、且つ、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては燃料電池Ｎを停止するように運転形態を定めることを、周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、その運転判別タイミングにおいて定める運転形態にて燃料電池Ｎの運転を制御するように構成されている。
【００８７】
ちなみに、第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するとは、第１運転時間帯のうちの少なくとも一部が、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在すればよいことを意味するものであり、そのように第１運転時間帯のうちの少なくとも一部が、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在する場合において、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転するとは、第１運転時間帯のうちの、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の時間帯を運転することを意味するものである。
【００８８】
さらに、運転制御部Ｈは、運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける貯湯槽１に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、燃料電池Ｎを設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めるように構成されている。
【００８９】
そして、運転制御部Ｈは、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池を運転し、且つ、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めるように構成されている。
【００９０】
また、第２評価値が記第１評価値よりも優れている場合において、第３評価値が、第４評価値及び第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて熱電併給装置を運転し、且つ、第３評価値が、第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている。
【００９１】
また、運転制御部Ｈは、第１運転時間帯を判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成され、さらに、停止している燃料電池Ｎを起動する起動ロス、及び、運転している燃料電池Ｎを停止する停止ロスを含めて、第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、第４評価値を求めるように構成されている。
【００９２】
以下、運転制御部Ｈが実行する演算処理について詳述する。
（データ管理処理）
先ず、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めるデータ管理処理について説明をする。ちなみに、熱負荷は、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷と、前記熱消費端末２での端末熱負荷とからなる。
運転制御部Ｈは、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷として、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたる実電力負荷データ及び実熱負荷データを、運転判別タイミングの周期（以下、運転周期と略称する）ごとに対応付けて、且つ、各運転周期のデータを設定時間（本実施形態では１時間）ごとに対応付けた状態で不揮発性のメモリ３４に記憶して、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理するように構成されている。尚、本実施形態では、午前２時から次の午前２時までを一日として、データを管理するように構成されている。
【００９３】
実電力負荷データは、電力負荷計測手段１１の計測値及びインバータ６の出力値を加えた値として求められ、実熱負荷データは、給湯熱負荷計測手段３１にて計測される実給湯熱負荷データと、端末熱負荷計測手段３２にて計測される実端末熱負荷データを加えた値として求められる。ちなみに、設定時間ごとの実電力負荷データ及び実熱負荷データは、その設定時間内において設定サンプリング間隔でサンプリングしたデータの平均値として求められることになる。
【００９４】
（負荷予測処理）
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミング（午前２時）において、その運転判別タイミング以降の判定対象期間（２日分に相当する４８時間）における時系列的な予測電力負荷（図３参照）及び時系列的な予測熱負荷（図４参照）を、不揮発性のメモリ３４に記憶されている実電力負荷データ及び実熱負荷データに基づいて求める、負荷予測処理を行うように構成されている。
【００９５】
時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求める方法は、種々存在するが、例えば、判定対象期間の各日の夫々について、その曜日に対応する４週分の実電力負荷データ及び実熱負荷データにおける対応する設定時間ごとのデータの平均値を求める平均化処理を行い、その平均化処理にて求めた実電力負荷データ及び実熱負荷データを、判定対象期間の各日についての予測電力負荷及び予測熱負荷とすることにより、運転判別タイミング以降の判定対象期間（２日分に相当する４８時間）の時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めることができる。
また、上述の平均化処理にて求めた実電力負荷データ及び実熱負荷データと、前日に計測した実電力負荷データ及び実熱負荷データとをさらに平均化処理して、その平均化処理した実電力負荷データ及び実熱負荷データを、判定対象期間の各日についての予測電力負荷及び予測熱負荷とすることもできる。
【００９６】
ちなみに、予測電力負荷の単位はｋＷｈであり、予測熱負荷の単位はｋＷｈである。
尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて、８６０に設定される係数αにてｋｃａｌにて示される値を除することにより、ｋＷｈの単位とすることができる。
【００９７】
尚、本実施形態においては、熱負荷の発生状態として、熱消費端末２での端末熱負荷が発生しておらず、給湯熱負荷のみが発生する状態であるとして、以下説明する。
つまり、過去熱負荷データとしては過去給湯熱負荷データのみが含まれて、予測熱負荷として予測給湯熱負荷のみが求められる場合であるとして説明する。
【００９８】
（貯湯された熱量の算出処理）
運転制御部Ｈは、周期的な運転判別タイミング（午前２時）において、その運転判別タイミングにおいて貯湯槽１に貯湯された熱量を求める、貯湯された熱量の算出処理を行うように構成されている。
すなわち、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽１の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、及び、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度Ｔｉに基づいて、上記の式１により貯湯熱量を求め、その貯湯熱量を、貯湯槽１に貯湯された熱量とする。
【００９９】
（評価値の算出処理）
運転制御部Ｈは、運転判別タイミング（午前２時）において、評価値の算出処理を行うように構成されている。
すなわち、燃料電池Ｎを運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間（本実施形態では１時間）ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、燃料電池Ｎを停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、運転開始時刻変更パターンと終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、運転開始時刻が判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを第１評価値とし、且つ、運転開始時刻が判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を２評価値とするように構成されている。
【０１００】
加えて、運転制御部Ｈは、運転開始時刻変更パターンの夫々における終了時刻変更パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、積算された評価値のうちで、運転開始時刻が次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを第３評価値とし、且つ、運転開始時刻が次の運転判別タイミングにある場合の評価値を第４評価値とするように構成されている。
【０１０１】
本実施形態においては、判定対象期間が４８時間であり、前記設定時間が１時間であるので、燃料電池Ｎを運転開始させる運転開始時刻を判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、燃料電池Ｎを停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンとしては、図５に示すように、１１７７通りがあり、以下、この１１７７通りのパターンを第１運転パターンと略称する。
ちなみに、この第１運転パターンの中には、判定対象期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを運転するパターン（図５のパターン４８参照）、及び、判定対象期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを停止させるパターン（図５のパターン１１７７参照）が含まれる。
【０１０２】
また、第１運転パターンの夫々について、判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値が記憶されることになり、このように運転開始時刻及び停止時刻が次の運転判別タイミング以前のものに該当するパターンとしては、図６に示すように、３０１通りがあり、以下、この３０１通りのパターンを第２運転パターンと略称する。
ちなみに、この第２運転パターンの中には、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの期間（以下、この期間を「タイミング期間」と略称する）の全ての時間帯において燃料電池Ｎを運転するパターン（図６のパターン２４参照）、及び、タイミング期間の全ての時間帯において燃料電池Ｎを停止させるパターン（図６のパターン３０１参照）が含まれることになる。
【０１０３】
この実施形態では、上述の如く、第１〜第４評価値として、時系列的な予測電力負荷、及び、時系列的な予測熱負荷を賄うのに必要とする一次エネルギ量を求めるように構成されている。
つまり、運転制御部Ｈは、第１運転パターン及び第２運転パターンの夫々について、燃料電池Ｎが出力する電力を予測電力負荷に追従させる、いわゆる電主出力運転を行うと仮定した場合における一次エネルギ量を求めることになる。
そして、本実施形態では、燃料電池Ｎが発生する熱量と貯湯槽１に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器２８にて熱を補うことになるので、評価値を求める際において、燃料電池Ｎが発生する熱量と貯湯槽１に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器２８にて熱を補うことを条件として、評価値を求めることになる。
【０１０４】
説明を加えると、判定対象期間を設定時間（１時間）ごとに区分けした４８の単位時間帯の夫々について、第１運転パターンに沿って燃料電池Ｎを運転すると仮定した場合において、燃料電池Ｎを運転する単位時間帯においては電主出力運転を行うと仮定した場合の一次エネルギ量を求め、且つ、燃料電池Ｎを停止する単位時間帯においては燃料電池Ｎを停止した場合の一次エネルギ量を求めて、そのように求める一次エネルギ量を積算することにより、第１運転パターン夫々における一次エネルギ量を求めることになり、また、その第１運転パターン夫々における一次エネルギ量を求める途中において、第２運転パターンの夫々における一次エネルギ量を求める（記憶する）ことになる。
【０１０５】
燃料電池Ｎを運転する場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ１は、下記式２にて求められることになり、燃料電池Ｎを運転しない場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ２は、下記式３にて求められることになる。
Ｕ１＝燃料電池の運転エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……（式２）
Ｕ２＝予測電力負荷／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率…（式３）
【０１０６】
つまり、燃料電池Ｎを運転しない場合の各単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ２（ｋＷｈ）は、単位時間帯の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、単位時間帯の予測不足熱量を補助加熱器２８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。
燃料電池Ｎを運転する場合の単位時間帯の一次エネルギ量Ｕ１は、燃料電池の運転エネルギ消費量、つまり、燃料電池Ｎを運転した場合に消費する運転エネルギ消費量、単位時間帯の予測不足熱量を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量、及び、単位時間帯の予測不足電力量を商用電源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を加えた値として求められる。
【０１０７】
上記式２における燃料電池の運転エネルギ消費量、つまり、燃料電池Ｎを運転した場合に消費する運転エネルギ消費量は、下記式４にて求められる。
運転エネルギ消費量＝予測発電出力÷電池発電効率……………（式４）
尚、この式４における予測発電出力（ｋＷ）は、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力（例えば０．３ｋＷ）以上且つ最大出力（例えば１．０ｋＷ）以下の範囲のときは予測電力負荷に設定され、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力よりも小さいときはその最小出力に設定され、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最大出力よりも大きいときはその最大出力に設定される。
【０１０８】
上記式２及び式３における商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率であり、例えば、０．３６６に設定される。
また、上記式２及び式３における補助加熱器熱効率は、補助加熱器２８における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率であり、例えば０．７に設定される。
さらに、式４における電池発電効率は、燃料電池Ｎにおける単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、図７に例示するように、発電出力に応じた電池発電効率が、予めメモリ３４に記憶されている。
【０１０９】
尚、燃料電池Ｎを運転した場合の運転エネルギ消費量を求めるに当たって、判定対象期間内において燃料電池Ｎを起動させるときは、その燃料電池Ｎを起動させるときに消費する起動時消費エネルギを加え、判定対象期間内において燃料電池Ｎを停止させる場合は、その燃料電池Ｎを停止させるときに消費する停止時消費エネルギを加えることになる。
ちなみに、起動時消費エネルギは、前記燃料ガス生成部を構成する改質器、変成器等の機器類を設定作動温度にウオームアップするのに必要とするエネルギを含むものであり、又、停止時消費エネルギは、燃料電池Ｎを停止させる際に燃料ガス生成部のガス通流経路にパージガス（原燃料ガス又は不活性ガス）をパージする際に必要とするエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等の機器類を駆動するエネルギを含むものである。そして、燃料電池Ｎの起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、燃料電池Ｎ固有のものであるため、予め、実験等により求められてメモリ３４に記憶されている。例えば、起動時消費エネルギは１９００Ｗｈに、停止時消費エネルギは２００Ｗｈに夫々設定されている。
【０１１０】
上記式２及び式３における予測不足電力量は、燃料電池Ｎの発電出力を電主出力運転により調節したときに予測電力負荷に対して不足する電力量であり、下記の式５に、電主出力運転したときの発電出力を代入して求めることになる。
尚、予測不足電力量は、０よりも小さい値として求められたときは０とする。
予測不足電力量＝予測電力負荷−発電出力……………（式５）
【０１１１】
上記式２及び式３における予測不足熱量は、下記式６にて求められる。
予測不足熱量＝予測熱負荷n−予測貯湯熱量n-1……………（式６）
また、上記式６における予測貯湯熱量は、下記式７にて求められる。
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）……（式７）
【０１１２】
上記式７における予測熱出力（ｋＷｈ）は、下記式８にて求められる。
予測熱出力＝｛（予測発電出力÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×β−ベース放熱量……………（式８）
尚、この実施形態では、予測熱負荷は、各単位時間帯の開始時点に発生するものであるとし、予測熱出力は、各単位時間帯において燃料電池Ｎを運転することにより発生するものとする。
【０１１３】
上記の式６及び式７において、添え字「ｎ」は、判定対象期間において運転開始時刻から停止時刻に向けて並ぶ単位時間帯の順序（１〜４８）を示し、例えば、ｎ＝１のときは、判定対象期間の１番目の単位時間帯を示す。
ちなみに、予測貯湯熱量n-1は、ｎ＝１のときには予測貯湯熱量0となり、この予測貯湯熱量0は、判定対象期間の開始時点（運転判別タイミング）の予測貯湯熱量であり、上述の如く、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４及び給水温度センサＳｉ夫々の検出温度に基づいて、式１により求められる。
【０１１４】
また、予測貯湯熱量nの最大値は、貯湯槽１の貯湯量が満杯になったときに貯湯槽１に
蓄える熱量である槽満杯貯湯熱量以下に規制され、その槽満杯貯湯熱量は、例えば、貯湯槽１の貯湯温度、貯湯槽１への給水温度及び貯湯槽１の容量から求められる。ちなみに、貯湯温度は、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３及び下端温度センサＳ４夫々の検出温度のうち放熱作動用設定温度（例えば４５°Ｃ）以上のものの平均値とされ、給水温度は、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度の平均値とされる。
槽放熱率は、貯湯槽１からの放熱率であり、例えば、０．０１２に予め設定されて、メモリ３４に記憶されている。
又、式４にて求められた予測不足熱量が負の値のときは、予測不足熱量を０とする。
【０１１５】
上記式８における余剰電力は、予測発電出力が予測電力負荷よりも大きい場合に、予測発電出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
例えば、予測電力負荷が燃料電池Ｎの最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池Ｎの最小出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、０．９に設定される。
【０１１６】
上記式８における電池熱効率は、燃料電池Ｎにおける単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、図７に例示するように、発電出力に応じて設定されてメモリ３４に記憶されている。
【０１１７】
上記式８におけるベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置１の発生熱量のうち、貯湯槽１への貯湯及び熱消費端末２による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、例えば０．０６ｋＷｈに設定されて、メモリ３４に記憶されている。
【０１１８】
以上の説明から明らかなように、運転制御部Ｈは、第１運転パターンの夫々について、判定対象期間の最初の単位時間帯のから最後の単位時間帯に向けて、各単位時間帯の一次エネルギ量を、上記式１〜式８に基づいて求めて、順次積算することにより、第１及び第２評価値を求め、且つ、第１運転時間帯を求めることになる。
また、上記の如く第１運転候補パターンの夫々について、判定対象期間の最初の単位時間帯のから最後の単位時間帯に向けて、各単位時間帯の一次エネルギ量を、上記式１〜式８に基づいて求めて、順次積算する途中において、第２運転パターンの夫々についての評価値を記憶しておき、記憶しておいた評価値に基づいて、第３評価値、第４評価値、及び、第２運転時間帯を求めることになる。
【０１１９】
（運転形態設定処理）
運転制御部Ｈは、第１〜第４評価値、及び、第１及び第２運転時間帯を求めたのちにおいて、運転形態設定処理を行うように構成されている。
すなわち、第１評価値が第２評価値よりも優れているか否かを判別する。
そして、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合においては、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するか否かを判別することになる。
第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在するときにおいては、その第１評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値、つまり、本実施形態においては第１評価値の１／２に相当する値が、第３評価値及び第４評価値よりも優れているか否かを判別する。
【０１２０】
そして、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転する運転形態を定める。
また、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合においては、第３評価値が第４評価値よりも優れているか否かを判別し、第３評価値が第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池Ｎを運転する形態を定める。
さらに、第１比率分評価値が第３評価値及び第４評価値よりも優れていない場合において、第３評価値が第４評価値よりも優れているか否かを判別したときに、第３評価値が第４評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めることになる。
【０１２１】
また、第１評価値が第２評価値よりも優れている場合において、第１運転時間帯が運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Ｎを停止させる運転形態を定めることになる。
【０１２２】
加えて、第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合においては、第３評価値が、第４評価値、及び、第２評価値における判定対象期間に対する運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値、つまり、本実施形態においては第２評価値の１／２に相当する値よりも優れているか否かを判別する。
そして、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、第２運転時間帯にて燃料電池Nを運転する形態を定める。
また、第３評価値が、第４評価値及び第２比率分評価値よりも優れていないときには、運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて燃料電池Nを停止する運転形態を定める。
【０１２３】
次に、運転制御部Ｈの制御内容について、図８のフローチャートに基づいて説明を加える。
先ず、運転判別タイミングであるか否かを判別し（＃１）、運転判別タイミングである場合には、負荷予測処理（＃２）、貯湯された熱量の算出処理（＃３）、評価値の算出処理（＃４）、及び、運転形態設定処理（＃５）を、順次実行する。
【０１２４】
＃１にて運転判別タイミングでないと判別したとき、及び、＃５の運転形態設定処理を実行したのちは、運転切換タイミングであるか否かを判別する（＃６）。
運転切換タイミングとは、運転判別タイミング、及び、その運転判別タイミングから一時間ずつが経過するごとのタイミングである。
【０１２５】
＃６にて運転判別タイミングでないと判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃１２）、運転中の場合は、燃料電池Ｎの運転を管理する運転処理を行う（＃１３）。
＃１２にて運転中でないと判別した場合及び運転処理（＃１３）を実行したのちは、時系列的な過去電力負荷及び時系列的な過去熱負荷を管理するデータ管理処理（＃１４）を実行したのち、＃１に戻ることになる。
【０１２６】
＃６にて運転判別タイミングであると判別したときには、現在の時間帯が判定対象期間における４８の単位時間帯のうちのいずれであるかを判別して、その単位時間帯が、運転形態設定処理にて定められた運転形態において、燃料電池Ｎを運転する必要がある時間帯であるか、つまり、運転が必要であるか否かを判別する（＃７）。
【０１２７】
＃７にて燃料電池Ｎを運転が必要であると判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃８）、運転中でないときには、燃料電池Ｎの運転を開始する運転開始処理（＃９）を実行する。
＃８にて運転中であると判別したときや、運転開始処理（＃９）を実行したのちは、＃１４のデータ管理処理に移行する。
【０１２８】
＃７にて燃料電池Ｎを運転が必要で無いと判別したときには、現在、燃料電池Ｎが運転中であるか否かを判別し（＃１０）、運転中あるときには、燃料電池Ｎの運転を停止する停止処理（＃１１）を実行する。
＃１０にて運転中で無いと判別したときや、停止処理（＃１１）を実行したのちは、＃１４のデータ管理処理に移行する。
【０１２９】
尚、図８に示すフローチャートにおいては記載を省略するが、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎが停止中である場合には、燃焼電池Ｎを運転する必要がある時間帯の開始時点よりも設定時間前に相当する燃料電池Ｎを起動するタイミングであるか否かを判別し、起動するタイミングである場合には、燃料電池Ｎを起動させる起動処理を実行することになる。
また、図８に示すフローチャートにおいては記載を省略するが、運転制御部Ｈは、燃料電池Ｎの運転中であるか否かに拘わらず、熱消費端末２用の端末用リモコンからの運転指令に基づいて熱媒供給運転を行い、燃料電池Ｎの運転中においては貯湯運転を行うことになる。
【０１３０】
ちなみに、例示はしないが、運転制御部Ｈの運転を開始する運転指令及び停止指令を指令する運転スイッチが設けられおり、運転制御部Ｈは、運転指令が指令されると、燃料電池Ｎの運転制御、貯湯運転、熱媒供給運転を行い、さらには、補助加熱器２８に運転の許可指令を指令することになり、そして、運転スイッチにて停止指令が指令されると、燃料電池Ｎの運転制御、貯湯運転、熱媒供給運転を停止する状態を維持し、さらには、補助加熱器２８に停止指令を指令することになる。
【０１３１】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記実施形態では、評価値として、一次エネルギ量を求めるようにしたが、下記の式９に基づいて、エネルギ削減量Ｐを評価値として求めるようにしてもよい。
予測エネルギ削減量Ｐ＝熱電併給装置を導入しない場合のエネルギ消費量−熱電併給装置Ｎを導入した場合のエネルギ消費量……………（式９）
尚、熱電併給装置を導入しない場合のエネルギ消費量は、予測電力負荷の全てを商用電源７にて賄い、予測熱負荷の全てを従来給湯器の発生熱にて賄う場合において消費するエネルギ量である。
また、熱電併給装置を導入した場合のエネルギ消費量は、熱電併給装置が運転で消費する運転エネルギ消費量と、予測電力負荷から予測発電出力を引いた分に相当する予測不足電力量を商用電源７にて賄い、予測不足熱量を補助加熱器の発生熱にて賄う場合において消費するエネルギ量との和である。
【０１３２】
また、評価値としては、二酸化炭素の発生量を求めるようにしてもよい。
つまり、商用電源における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する二酸化炭素の発生量、熱電併給装置と補助加熱器とのそれぞれで消費される燃料（例えば都市ガス）の単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する二酸化炭素の発生量、商用電源におけるエネルギ消費量、及び、熱電併給装置と補助加熱器とのエネルギ消費量から、熱電併給装置Ｎを運転しない場合の二酸化炭素の発生量、及び、熱電併給装置Ｎを運転した場合の二酸化炭素の発生量を求めるようにしてもよい。
【０１３３】
さらに、評価値としては、例えば、予測エネルギコスト削減額や、二酸化炭素の削減量を求めるようにしてもよい。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、熱電併給装置を導入しない場合のエネルギコストから、熱電併給装置を導入した場合のエネルギコストを減じて求めることができる。
熱電併給装置を導入しない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを従来給湯器で賄うときのエネルギコストの和として求められる。
一方、熱電併給装置Ｎを導入した場合のエネルギコストは、熱電併給装置を運転するときのエネルギコスト（燃料コスト）と、予測不足電力量を商用電源から買電するときのコストと、予測不足熱量を補助加熱器の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【０１３４】
又、予測二酸化炭素削減量は、上述した熱電併給装置Ｎを導入しない場合の二酸化炭素の発生量から熱電併給装置Ｎを導入した場合の二酸化炭素の発生量を減じて求めることができる。
【０１３５】
（ロ）上記実施形態では、判定対象期間を区分けする設定時間として、１時間を例示したが、この設定時間は、例えば１５分や５分にする等、種々変更できる。
ちなみに、設定時間の大きさに合わせて、過去の時系列的な電力負荷及び過去の時系列的な熱負荷を管理して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求めることになる。
尚、熱電併給装置Ｎを、現実の電力負荷に追従させて電主出力運転するにあたり、その出力の調整周期は、上記の設定時間と同じであってもよいが、例えば３分にする等、異なる時間に定めてもよい。
【０１３６】
（ハ）上記実施形態では、商用発電効率は、一定の値であると説明したが、昼間と夜間とで異なる場合には、昼間と夜間とで異なる値を用いても良い。
同様に、予測エネルギコスト削減額等の経済性を用いる場合において、昼間と夜間とで商用電源のエネルギコストが異なる場合には、昼間と夜間とで異なる値を用いるようにしても良い。
【０１３７】
（二）上記実施形態では、運転時間帯を、判定対象期間やタイミング期間に、１回だけ設定する場合を例示したが、判定対象期間やタイミング期間に、運転時間帯を、２回等、複数回設定するようにしてもよい。
また、運転判別タイミングの周期は、２４時間に代えて、１２時間や６時間にすることが考えられ、そして、判定対象期間の長さも、４８時間に限らず、種々変更できる。
ちなみに、判定対象期間の長さは、運転判別タイミングの周期の整数倍の長さにするに限らず、１．５倍、１．７倍、２．５倍等の各種の長さに設定するようにしてもよい。
【０１３８】
（ホ）上記実施形態では、評価値を求めるにあたり、熱電併給装置を停止状態に維持する際には、エネルギを消費しないものとしたが、熱電併給装置を停止状態に維持するには、例えば熱電併給装置を発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ（電力）が消費されるものであるから、評価値を求めるにあたり、熱電併給装置を停止状態に維持する際に消費されるエネルギを加えるようにしてもよい。
【０１３９】
（ヘ）上記実施形態においては、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、都市ガス等のガス燃料にて作動する補助加熱器にて熱を補うことになるので、評価値を求める際において、熱電併給装置が発生する熱量と貯湯槽に貯えられた熱量にて予測熱負荷を賄えないときには、補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求める場合を例示した。
【０１４０】
しかしながら、十分大きな貯湯槽を備えさせて、評価値を求めるにあたり、熱不足が生じない条件にて熱電併給装置を運転させるようにすれば、必ずしも補助加熱器にて熱を補うことを条件として、評価値を求めるようにしなくてもよい。
ちなみに、上記実施形態にて述べた如く、余剰電力にて作動させる電気ヒータが備えられる場合においては、単に電主出力運転を行うと熱不足が予測される場合には、電主出力運転を行うにあたり、予測電気負荷よりも設定量大きめの出力にて運転することを設定出力条件として熱電併給装置を運転させれば、電力負荷が小さい場合にも、熱不足が生じないようにすることができるものとなる。
【０１４１】
（ト）上記実施形態においては、第１運転時間帯及び第２運転時間帯を定めるにあたって、評価値の最も優れたものに対応する運転時間帯を、第１運転時間帯及び第２運転時間帯として定めるようにしたが、必ずしも評価値が最も優れたものに対応する運転時間帯を第１運転時間帯及び第２運転時間帯とする必要はなく、例えば、評価値が２番目又は３番目に優れたものに対応する運転時間帯に基づいて、第１運転時間帯及び第２運転時間帯を定めるようにしてもよい。
【０１４２】
（チ）上記実施形態においては、熱消費端末を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとする場合を例示したが、熱消費端末を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。
ちなみに、熱電併給装置から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとして、評価値を求めるようにしてもよい。
【０１４３】
（リ） 熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池を例示したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。そして、熱電併給装置をガスエンジンにより駆動される発電機とする場合には、設定出力条件として、定格出力運転条件とすることがよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 貯湯槽
Ｈ 運転制御手段
Ｎ 熱電併給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記判定対象期間が、前記運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて求めた前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた前記第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては前記熱電併給装置を停止するように運転形態を定めることを、前記周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、
その運転判別タイミングにおいて定める前記運転形態にて前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めて、
前記第１運転時間帯が前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合において、
その第１評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第１比率分評価値が前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れていない場合において、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる運転形態を定めるように構成されている請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、
前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合において、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記運転制御手段は、前記第１運転時間帯を前記判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、前記第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成されている請求項２又は３に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転制御手段は、停止している前記熱電併給装置を起動する起動ロス、及び、運転している前記熱電併給装置を停止する停止ロスを含めて、前記第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、前記第４評価値を求めるように構成されている請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記運転判別タイミングの周期が２４時間に設定され、前記判別対象期間が４８時間に設定されている請求項４又は５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記運転制御手段は、前記運転判別タイミングにおいて、
前記熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、前記熱電併給装置を停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、前記運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記第２評価値とするように構成され、且つ、
前記運転開始時刻変更パターンの夫々における前記終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、前記運転開始時刻及び前記停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、記憶した評価値のうちで、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを前記第３評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングにある場合の評価値を前記第４評価値とするように構成されている請求項４〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
周期的な運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミング以降の判定対象期間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおいて前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、前記判定対象期間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第１運転時間帯、その第１運転時間帯の評価値としての第１評価値、及び、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる場合の評価値としての第２評価値を求めて、
前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れているときには、前記第１運転時間帯において前記熱電併給装置を前記設定出力条件にて運転し、かつ、前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れているときには、前記判定対象期間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記判定対象期間が、前記運転判別タイミングの周期よりも長く設定され、
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて求めた前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては求めた前記第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第１運転時間帯がその運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在しない場合には、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間においては前記熱電併給装置を停止するように運転形態を定めることを、前記周期的な運転判別タイミングにて繰り返し実行して、
その運転判別タイミングにおいて定める前記運転形態にて前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記運転制御手段が、
前記運転判別タイミングにおいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷、並びに、その運転判別タイミングにおける前記貯湯槽に貯湯された熱量に基づいて、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間のうちで、前記熱電併給装置を設定出力条件にて運転すると仮定したときの評価値が優れた第２運転時間帯、その第２運転時間帯の評価値としての第３評価値、及び、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させるときの評価値としての第４評価値を求めて、
前記第１運転時間帯が前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に存在し、かつ、前記第１評価値が前記第２評価値よりも優れている場合において、
その第１評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第１比率分評価値が、前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れているときには、その第１運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第１比率分評価値が前記第３評価値及び前記第４評価値よりも優れていない場合において、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、前記第３評価値が前記第４評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止させる運転形態を定めるように構成されている請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、
前記第２評価値が前記第１評価値よりも優れている場合において、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２評価値における前記判定対象期間に対する前記運転判別タイミングの周期の比率分に相当する第２比率分評価値よりも優れているときには、その運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間において、前記第２運転時間帯にて前記熱電併給装置を運転し、且つ、
前記第３評価値が、前記第４評価値及び前記第２比率分評価値よりも優れていないときには、前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間の全てにおいて前記熱電併給装置を停止する運転形態を定めるように構成されている請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記運転制御手段は、前記第１運転時間帯を前記判定対象期間のうちに１つ選択し、且つ、前記第２運転時間帯を前記運転判別タイミングから次の運転判別タイミングまでの間に１つ選択するように構成されている請求項２又は３に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転制御手段は、停止している前記熱電併給装置を起動する起動ロス、及び、運転している前記熱電併給装置を停止する停止ロスを含めて、前記第１評価値、第２評価値、第３評価値、及び、前記第４評価値を求めるように構成されている請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記運転判別タイミングの周期が２４時間に設定され、前記判別対象期間が４８時間に設定されている請求項４又は５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記運転制御手段は、前記運転判別タイミングにおいて、
前記熱電併給装置を運転開始させる運転開始時刻を前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点まで設定時間ごとに変化させた運転開始時刻変更パターンの夫々において、前記熱電併給装置を停止させる停止時刻を前記設定時間ごとに変化させた終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、前記設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算することにより、前記運転開始時刻変更パターンと前記終了時刻変更パターンとの組み合わせからなる複数の運転パターンの夫々についての評価値を求めて、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点よりも前にある場合のうちで評価値が優れたものを前記第１評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記判定対象期間の終了時点にある場合の評価値を前記第２評価値とするように構成され、且つ、
前記運転開始時刻変更パターンの夫々における前記終了時刻変更パターンの夫々について、前記判定対象期間の開始時点からその判定対象期間の終了時点に向けて、設定時間ごとの評価値を順次求めて、その設定時間ごとの評価値を積算する途中において、前記運転開始時刻及び前記停止時刻が前記次の運転判別タイミング以前のものに該当するものについての積算された評価値を記憶しておき、記憶した評価値のうちで、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングよりも前にある場合のうちで優れたものを前記第３評価値とし、且つ、前記運転開始時刻が前記次の運転判別タイミングにある場合の評価値を前記第４評価値とするように構成されている請求項４〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５２８９３（Ｐ２０１１−５２８９３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２００１（Ｐ２００９−２０２００１）
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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