JP2002213303A - コージェネレーションシステムの運転方法 - Google Patents
コージェネレーションシステムの運転方法Info
- Publication number
- JP2002213303A JP2002213303A JP2001187998A JP2001187998A JP2002213303A JP 2002213303 A JP2002213303 A JP 2002213303A JP 2001187998 A JP2001187998 A JP 2001187998A JP 2001187998 A JP2001187998 A JP 2001187998A JP 2002213303 A JP2002213303 A JP 2002213303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- heat
- amount
- equation
- demand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
力少なくする状態で熱電併給装置を運転し、かつ、補助
加熱手段を利用して、省エネルギー性を良好に向上す
る。 【解決手段】 熱電併給装置で発生した熱を蓄熱タンク
に貯め、熱電併給装置で発生した電力の余剰分を電気ヒ
ータで熱に変換し、不足分の熱をガスボイラで補うとと
もに不足分の電力を商用電源で賄う。予め特定されてい
る熱需要および電力需要それぞれの経時的変化に基づ
き、1周期を設定時間で分割し、運転状態と運転停止状
態を想定して、熱電併給装置およびガスボイラの運転に
要する燃料供給量、不足分の電力の投入量およびシステ
ムからの放熱量を考慮した一次エネルギーの換算値を分
割時間ごとに求める。一次エネルギーの換算値が最小と
なる運転状態と運転停止状態との組み合わせを求め、そ
の最適な組み合わせで熱電併給装置を運転する。
Description
とを一体化したものとか燃料電池といったような、電力
と熱とを発生する熱電併給装置を設け、電力と熱の両方
を得るように構成したコージェネレーションシステムの
運転方法に関する。
て運転するように構成したものがあったが、熱電併給装
置で発生した熱の総量が熱需要量よりも必要以上に多い
と、余剰の熱を捨てることになって無駄である。
る蓄熱タンクを設け、その蓄熱タンク内の上下の所定箇
所に温度センサを設け、その温度変化に基づいて蓄熱タ
ンク内に温水が満杯になったかほぼ空になったかを判別
させ、熱電併給装置の運転を制御し、熱需要に対応でき
るようにしている。
熱を必要としない場合でも蓄熱タンク内に熱を貯めるこ
とになり、その貯めた熱を消費するまでの時間が長い
と、蓄熱タンクからの放熱量が多くなり、この放熱ロス
のために省エネルギー性が低下する欠点があった。
定格以下の部分は電力需要に追従する運転、更には複数
段の発電量での運転があるが、いずれにおいても、放熱
ロスを少なくするために、熱を消費するまでの時間が短
くなるように熱電併給装置を運転しようとすると、電力
需要が少ないときに運転することになって、見掛け上の
発電効率または発電効率が低下してしまい、省エネルギ
ー性がかえって低下する問題がある。
状態で熱電併給装置を運転しようとすると、前述同様
に、放熱ロスのために、省エネルギー性が低下する問題
がある。
築する場合、敷地面積や断熱構成などのコスト面から蓄
熱タンクが容量的に制約を受けざるを得ず、蓄熱量に限
界があるために、わずかな熱量不足に起因して熱電併給
装置を運転しなければならないなど、省エネルギー性を
低下する欠点があった。
たものであって、請求項1および請求項4に係る発明
は、見掛け上の発電効率を極力高くするとともに放熱ロ
スを極力少なくする状態で熱電併給装置を運転し、か
つ、補助加熱手段を利用して、省エネルギー性を良好に
向上できるようにすることを目的とし、請求項2、請求
項3および請求項6に係る発明は、発電効率を極力高く
するとともに放熱ロスを極力少なくする状態で熱電併給
装置を運転し、かつ、補助加熱手段を利用して、省エネ
ルギー性を良好に向上できるようにすることを目的と
し、請求項6に係る発明は、耐久性を向上できるように
することを目的とする。
ージェネレーションシステムの運転方法は、上述のよう
な目的を達成するために、定格発電量の電力と熱とを発
生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生した熱
を貯める蓄熱タンクと、前記熱電併給装置で発生した電
力を熱に変換する電熱変換手段と、不足分の熱量を補う
補助加熱手段と、所定時間を1周期Tとして、その1周
期T内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を
予め特定する需要変化特定手段と、不足分の電力を投入
可能な買電手段とを備え、前記1周期T内での熱需要分
またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置に
より前記1周期T内で発生させて消費するとともに、余
剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、か
つ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記1周
期Tを設定時間間隔dごとに分割して、各分割時間それ
ぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止す
る状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値
S(t+n・d)が常に下記条件式(1)を満たすとと
もに、下記一次エネルギーの換算値PE[式(4)]が
最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められ
た最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電
量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力より
も小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換
することを特徴としている。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(2)式で表され
る。
れ示している。また、Hn は余剰電力を電熱変換手段で
熱に変換した変換熱量で、F>En (t’)の分を積算
するものであり、下記(3)式で表される。
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。上記(2)式において、
BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を
補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示して
いる。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(4) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5)で表され、また、αは燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αはn
=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補助
加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’は
n=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量である。ΣBEn は、1周期T
となる所定時間T内での不足分の電力の投入量であり、
次式(6)で表され、また、βは電力の一次エネルギー
への換算値であり、n=1〜T/dの総和を求めてい
る。
(7)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
ーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達
成するために、負荷電力が定格発電量より少ない場合に
負荷電力に合わせて運転することができる電力と熱とを
発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生した
熱を貯める蓄熱タンクと、不足分の熱量を補う補助加熱
手段と、所定時間を1周期Tとして、その1周期T内の
熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定
する需要変化特定手段と、不足分の電力を投入可能な買
電手段とを備え、前記1周期T内での熱需要分に相当す
る量の熱を前記熱電併給装置により前記1周期T内で発
生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期
で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補
助加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間間隔dごと
に分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給
装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄
熱タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下
記条件式(8)を満たすとともに、下記一次エネルギー
の換算値PE[式(10)]が最小となる組み合わせの
最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によっ
て、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに
電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力
需要の変化に追従させて運転することを特徴としてい
る。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(9)式で表され
る。
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
B[En (t’)]は、電力量En (t’)における熱
電併給装置の発生熱量を示している。また、BO
(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補う
ように補助加熱手段を起動する場合の関数を示してい
る。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(10) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5a)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量である。ΣBEn は、1周期T
となる所定時間T内での不足分の電力の投入量であり、
次式(11)で表され、また、βは電力の一次エネルギ
ーへの換算値であり、n=1〜T/dの総和を求めてい
る。
(12)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、e
(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の経
時的変化を示す関数である。
ーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達
成するために、複数段に設定した発電量で運転して設定
発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、前記熱
電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、前記熱
電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段
と、不足分の熱量を補う補助加熱手段と、所定時間を1
周期Tとして、その1周期Tおよび次の1周期Tそれぞ
れ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予
め特定する需要変化特定手段と、不足分の電力を投入可
能な買電手段とを備え、前記1周期T内での熱需要分に
相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記1周期T
内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次
の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を
前記補助加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間間隔
dごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱
電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状
態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱
量の変動値S(t+n・d)が常に下記条件式(13)
を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値PE
[式(16)]が最小となる組み合わせの最適運転状態
を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併
給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需
要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記電熱
変換手段で熱に変換することを特徴としている。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(14)式で表され
る。
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。また、Hnは余剰電
力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Fm >E
n (t’)の分を積算するものであり、下記(15)式
で表される。
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=Fm ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。上記(14)式に
おいて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その
不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数
を示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(16) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(17)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量である。ΣBEn は、1周期T
となる所定時間T内での不足分の電力の投入量であり、
次式(18)で表され、また、βは電力の一次エネルギ
ーへの換算値であり、n=1〜T/dの総和を求めてい
る。
(19)で表される。
える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量F
m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
る。
ーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達
成するために、定格発電量の電力と熱とを発生する熱電
併給装置と、前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄
熱タンクと、前記熱電併給装置で発生した電力を第3者
に売る売電手段と、不足分の熱量を補う補助加熱手段
と、所定時間を1周期Tとして、その1周期T内の熱需
要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する
需要変化特定手段と、不足分の電力を投入可能な買電手
段とを備え、前記1周期T内での熱需要分またはその大
半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記1周
期T内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱
を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱
量を前記補助加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間
間隔dごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前
記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定
し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n・
d)が常に下記条件式(20)を満たすとともに、下記
一次エネルギーの換算値PE[式(22)]が最小とな
る組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運
転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転
するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さい
ときの余剰電力を前記売電手段で第3者に売ることを特
徴としている。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(21)式で表され
る。
れ示している。上記(21)式において、BO(t’)
は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補
助加熱手段を起動する場合の関数を示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(22) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(23)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(24)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。
(25)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(2
6)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。
ーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達
成するために、複数段に設定した発電量で運転して設定
発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、前記熱
電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、前記熱
電併給装置で発生した電力を第3者に売る売電手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、所定時間を1周期
Tとして、その1周期Tおよび次の1周期Tそれぞれ内
の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特
定する需要変化特定手段と、不足分の電力を投入可能な
買電手段とを備え、前記1周期T内での熱需要分に相当
する量の熱を前記熱電併給装置により前記1周期T内で
発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周
期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記
補助加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間間隔dご
とに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併
給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と
停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の
変動値S(t+n・d)が常に下記条件式(27)を満
たすとともに、下記一次エネルギーの換算値PE[式
(29)]が最小となる組み合わせの最適運転状態を求
め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装
置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が
設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段
で第3者に売ることを特徴としている。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(28)式で表され
る。
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。上記(28)式にお
いて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不
足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を
示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(29) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(30)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(31)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。
(32)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(3
3)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。
な目的を達成するために、請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5のいずれかに記載のコージェネ
レーションシステムの運転方法において、熱電併給装置
の1周期内における発停回数を設定する発停回数設定手
段を備え、前記熱電併給装置の1周期内における発停回
数が設定回数以下で一次エネルギーの換算値PEが最小
となる組み合わせの最適運転状態を求めるように構成す
る。
ステムの運転方法の構成によれば、例えば、1日間な
ど、1周期となる所定時間内において、熱電併給装置を
定格発電量で運転して発電し、電力需要が定格発電量の
電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を
電熱変換手段によって熱に変換し、不足分の電力を買電
手段で賄うとともに、変換した熱と熱電併給装置で発生
した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱
を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分
の熱を補助加熱手段で補うことができる。このときに、
例えば、1日などの1周期内にとどまらず、翌日の午前
分や昼分の熱需要など次の1周期内の熱需要の一部を賄
うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱
が消費までの間に放熱するなどのシステムからの放熱分
と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱
や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量
で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加
熱手段で補うことをも考慮して、1周期を設定時間間隔
で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を運転する
状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量
が零にならずかつ最大蓄熱量を越えないようにして、2
の(T/d)乗分の仮想の運転状態の組み合わせを求
め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値
が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従っ
て運転する。
ーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、
1日間など、1周期となる所定時間内において、電力需
要が定格発電量を越えるときは熱電併給装置を定格発電
量で運転して発電し、電力需要が定格発電量よりも小さ
いときは熱電併給装置を電力需要に追従して運転して発
電し、不足分の電力を買電手段で賄うとともに熱電併給
装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必
要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるととも
に、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。こ
のときに、例えば、1日などの1周期内にとどまらず、
翌日の午前分や昼分の熱需要など次の1周期内の熱需要
の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンク
に貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電
力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置
で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄う
のに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うこ
とをも考慮して、1周期を設定時間間隔で分割し、その
分割時間ごとに熱電併給装置を運転する状態と停止する
状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が零にならずか
つ最大蓄熱量を越えないようにして、2の(T/d)乗
分の仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づい
て、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み
合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
ーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、
1日間など、1周期となる所定時間内において、熱電併
給装置を複数段に設定した発電量で運転して発電し、電
力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの電力需要
を越える余剰の電力を電熱変換手段によって熱に変換
し、不足分の電力を買電手段で賄うとともに、変換した
熱と熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、
かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に
応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うこと
ができる。このときに、例えば、1日などの1周期内に
とどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の1周
期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容
し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分
と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱
や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量
で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加
熱手段で補うことをも考慮して、1周期を設定時間間隔
で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を複数段に
設定した発電量で運転する状態と停止する状態それぞれ
で、蓄熱タンク内の蓄熱量が零にならずかつ最大蓄熱量
を越えないようにして、(1+m)の(T/d)乗分の
仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、
全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わ
せを求め、その組み合わせに従って運転する。
ーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、
1日間など、1周期となる所定時間内において、熱電併
給装置を定格発電量で運転して発電し、電力需要が定格
発電量の電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰
の電力を売電手段によって第3者に売り、不足分の電力
を買電手段で賄うとともに、熱電併給装置で発生した熱
によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱
タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を
補助加熱手段で補うことができる。このときに、例え
ば、1日などの1周期内にとどまらず、翌日の午前分や
昼分の熱需要など次の1周期内の熱需要の一部を賄うた
めに消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消
費までの間に放熱するなどのシステムからの放熱分と、
不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売
電手段によって第3者に売ること、ならびに、熱電併給
装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を
賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補
うことをも考慮して、1周期を設定時間間隔で分割し、
その分割時間ごとに熱電併給装置を運転する状態と停止
する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が零になら
ずかつ最大蓄熱量を越えないようにして、2の(T/
d)乗分の仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに
基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小とな
る組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転す
る。
ーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、
1日間など、1周期となる所定時間内において、熱電併
給装置を複数段に設定した発電量で運転して発電し、電
力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの電力需要
を越える余剰の電力を売電手段によって第3者に売り、
不足分の電力を買電手段で賄うとともに、変換した熱と
熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、か
つ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応
じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことが
できる。このときに、例えば、1日などの1周期内にと
どまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の1周期
内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、
蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、
不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売
電手段によって第3者に売ること、ならびに、熱電併給
装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を
賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補
うことをも考慮して、1周期を設定時間間隔で分割し、
その分割時間ごとに熱電併給装置を複数段に設定した発
電量で運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タ
ンク内の蓄熱量が零にならずかつ最大蓄熱量を越えない
ようにして、(1+m)の(T/d)乗分の仮想の運転
状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次
エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、
その組み合わせに従って運転する。
ーションシステムの運転方法の構成によれば、使用する
熱電併給装置個々の特性や希望する耐用年数などに応じ
て、その発停回数を設定し、必要以上の発停の繰り返し
を回避する。
面に基づいて詳細に説明する。図1は、コージェネレー
ションシステムの第1実施例を示すシステム構成図であ
り、1は熱電併給装置を、2は蓄熱タンクをそれぞれ示
している。
たって第1のポンプ3を備えた循環配管4が接続されて
いる。循環配管4に熱交換器5が設けられ、熱電併給装
置1と熱交換器5とにわたって、第2のポンプ6を備え
た熱回収用循環配管7が接続されている。
取り出した水を熱電併給装置1からの熱によって加熱
し、その加熱された蓄熱水を蓄熱タンク2に戻して蓄熱
するように構成されている。循環配管4の熱交換器5よ
りも下流側の箇所に電熱変換手段としての電気ヒータ8
が設けられ、熱電併給装置1で発生した電力が余剰の場
合に、余剰電力を熱に変換して蓄熱タンク2の下部から
取り出した水を加熱し、その加熱された蓄熱水を蓄熱タ
ンク2に蓄えることができるように構成されている。図
中9は、給湯用の給湯管を示している。
ように出力用循環配管10が接続されるとともに、その
出力用循環配管10に暖房用熱交換器11が設けられ、
暖房用熱交換器11に、第3のポンプ12を備えた暖房
用循環配管13を介して、室内暖房機、床暖房機、浴室
乾燥機などのセントラルヒーティング用の暖房装置14
が接続されている。
電力線15が接続され、その電力線15に、照明装置や
電気機器などの電気負荷16が接続されている。また、
電力線15に逆潮流防止用の保護装置17を介して商用
電源線18が接続され、発電電力で不足するときに商用
電源からの電力を投入できるように買電手段19が構成
されている。
介して電気ヒータ8が接続され、余剰電力の発生時に電
気ヒータ8に通電するようになっている。この電気ヒー
タ8としては、二点鎖線で示すように、熱回収用循環配
管7に設けるようにしても良い。図中21は補助加熱手
段としてのガスボイラを示している。
ガスボイラ21にはマイクロコンピュータ22が接続さ
れている。マイクロコンピュータ22には、図2のブロ
ック図に示すように、需要変化特定手段23と運転状態
入力手段24と演算手段25と比較手段26と運転制御
手段27とが備えられている。
4のグラフに示すように、1周期Tとしての1日間にお
ける、照明装置や電気機器駆動のための電力需要e
(t’)、および、給湯や暖房などの熱需要h(t’)
の経時的変化が、学習機能などによって予め記憶され、
電力需要e(t’)および熱需要h(t’)の経時的変
化を予め特定できるように構成されている。また、表−
1に、上記給湯や暖房などの熱需要h(t’)の経時的
変化の数値例を示す。なお、図3および図4は、多数の
需要家の平均値をとって概略的な変化として示したもの
である。
の同じ曜日の需要変化などが順次記憶され、それらの需
要変化に基づいて当日1日間および翌日1日間における
熱需要h(t’)、および、電力需要e(t’)の経時
的変化を、予め特定できるようになっているのである。
ての1日間を、例えば、30分間ごとなど、設定時間間
隔dで分割し、各分割時間dそれぞれにおいて、熱電併
給装置1を定格発電量で運転する状態と停止する状態そ
れぞれを入力していくようになっている。
から運転状態と停止状態とを後述する条件式や関係式に
入力し、需要変化特定手段23からの当日1日間におけ
る熱需要h(t’)、および、電力需要e(t’)の経
時的変化とに基づき、設定時間間隔dが30分であれ
ば、2の48乗通りの組み合わせそれぞれにおける一次
エネルギーの換算値を演算するようになっている。
される一次エネルギーの換算値を記憶し、その換算値と
次に入力される換算値とを比較し、小さいほうの換算値
とそのときの熱電併給装置1の運転状態と停止状態との
組み合わせを新たに記憶していき、すべての組み合わせ
について比較した後に、一次エネルギーの換算値が最小
であった組み合わせを最適運転状態として出力するよう
になっている。
の最適運転状態の組み合わせに応答して、熱電併給装置
1、スイッチ回路20およびガスボイラ21に駆動信号
を出力し、一次エネルギーの換算値が最小になる状態で
コージェネレーションシステムを運転するようになって
いる。
実施例では、熱電併給装置1を発電効率が最も高い定格
発電量(100%負荷) で運転し、電力需要e(t’)が定
格発電量よりも小さい余剰電力分を電気ヒータ8によっ
て熱に変換するものとする。ここでの定格発電量として
は、1kwを例示する。この定格発電量は、例えば、
0.8kwなど、使用する熱電併給装置1によって決ま
るものである。
間)として、1周期Tにおける最初の1区間目の30分
間(午前0時から午前0時30分)につき、熱電併給装
置1を運転する状態と停止する状態それぞれにつき、図
5の動作説明に供する参考図を用いて考察する。この図
5は、前述した図3および図4とは関係が無く、説明上
の参考にするために例示するものである。
フ、および、図5の(b)の熱需要と発生熱量との相関
を示すグラフに示すように、余剰電力分YEを電気ヒー
タ8で熱に変換した熱量をH1 とすると、取得する熱量
HT1 は、 HT1 =H1 +発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱
量BH となり、変換熱量H1 は、下記のように表される。
(t’) e(t’)≧Fであれば、E1 (t’)=F ここで、E1 (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
F(1kw)を越える場合は定格電力量となり、負荷電
力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電
力量であり、e(t’)は、予め特定された電力需要
(負荷電力)の経時的変化を示す関数である。
…(35) である。ここでkは熱電比である。また、ガスボイラ2
1で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図5の(b)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(41)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(42)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。但し、ここでは、電力不足では無いために、BE1
は零である。
電併給装置1の発電量であり、次式(43)で表され
る。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。す
なわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不
足を生じないため零になる。
フ、および、図5の(d)の熱需要と発生熱量との相関
を示すグラフに示すように、熱電併給装置1が運転され
ないために、電気ヒータ8で変換する熱量、および、発
生熱量のいずれも零である。したがって、1区間目の3
0分間経過後の蓄熱量S(0.5)は、初期蓄熱量S
(0)から熱需要量と放熱量とを引いた分となる。熱量
が不足したときにおいてのみ、図5の(d)に一点鎖線
で示すように、取得熱量HT1 が、 HT1 =ガスボイラ21で補う熱量BH となる。ガスボイラ21で補う熱量BHは、前述(3
6)式の通りである。条件式としては、前述運転状態の
ときと同様に(39)式となる。
は、GI1 ・αが零となり、 PE=BI1 ・α’+BE1 ・β……(44) となる。BI1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料
供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値
である。BE1 は、1区間の時間(0.5時間)内での
不足分の電力の投入量であり、熱電併給装置1の発電量
が零であるために次式(45)で表され、また、βは電
力の一次エネルギーへの換算値である。
態とを30分ごとの各区間で順次求めることになり、そ
の条件式は下記(46)式で表される。
る。
ある。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(47) ここで、ΣPEn は、n=1〜48の一次エネルギーの
総和である。GIn は熱電併給装置の運転に要する燃料
供給量であり、次式(48)で表され、また、αは燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αはn
=1〜48の総和を求めている。また、BIn はガスボ
イラ21の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’は
n=1〜48の総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。
での不足分の電力の投入量であり、次式(49)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
り、ΣBEn ・βはn=1〜48の総和を求めている。
(50)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
の周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するも
のであり、蓄熱タンク2内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)は、最大蓄熱量Smax を越えない範囲のどのよう
な値であっても良い。
と運転状態との様々な組み合わせが入力されて一次エネ
ルギーの換算値PEが求められる。 運転停止状態と運転状態とを30分ごとに交互に繰り
返して運転する。[図6の(a)] 午前0時〜午前9時、午前12時〜午後5時(12〜
17時)、および、午後10時〜午後12時(22〜2
4時)それぞれを運転停止状態にし、午前9時〜午前1
2時、および、午後5時〜午後10時(17〜22時)
それぞれを運転状態にして運転する。[図6の(b)] 午前0時〜午前6時、午後3時〜午後6時(15〜1
8時)、および、午後8時〜午後12時(20〜24
時)それぞれを運転停止状態にし、午前6時〜午後3時
(6〜15時)、および、午後6時〜午後8時(18〜
20時)それぞれを運転状態にして運転する。[図6の
(c)] 午前2時〜午後6時(2〜18時)を運転停止状態に
し、午前0時〜午前2時、および、午後6時〜午後12
時(18〜24時)それぞれを運転状態にして運転す
る。[図6の(d)]
値PEが比較手段26に入力され、順次比較して一次エ
ネルギーの換算値PEの小さい方が残され、一次エネル
ギーの換算値PEが最小となる運転状態と運転停止状態
の組み合わせの最適運転状態が求められ、例えば、図7
の(a)の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、お
よび、図7の(b)の熱需要と発生熱量との相関を示す
グラフに示すように、運転制御手段27により、最適運
転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最
適な状態でコージェネレーションシステムを運転できる
ことになる。図7において、aは運転開始時、bは運転
終了時を示している。
時間)として30分間(0.5時間)の時間間隔で分割
しているが、本発明としては、例えば、1日を10分間
や20分間で分割するとか、また、生産ラインなどで、
3日間とか1週間を1周期にするなど、その周期や分割
時間間隔としては、適宜設定できる。
して整理すると、以下のようになる。蓄熱タンク2内の
蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記条件式
(1)を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値
PE[式(4)]が最小となる組み合わせの最適運転状
態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給
装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発
電量の電力よりも小さいときの余剰電力を電気ヒータな
どの電熱変換手段で熱に変換することになる。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。
示し、下記(2)式で表される。
れ示している。また、Hn は余剰電力を電熱変換手段で
熱に変換した変換熱量で、F>En (t’)の分を積算
するものであり、下記(3)式で表される。
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。上記(2)式において、
BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を
補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示して
いる。
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5)で表され、また、αは燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αはn
=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補助
加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’は
n=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。
での不足分の電力の投入量であり、次式(6)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
り、n=1〜T/dの総和を求めている。
(7)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
第2実施例では、電力需要e(t’)が定格発電量1k
wよりも小さいところでは、電力需要e(t’)に合わ
せて発電し、定格発電量1kwよりも大きいところで
は、定格発電量1kwで発電するように熱電併給装置1
を運転するものである。
例のような電気ヒータを用いないものであり、構成的に
は、図1および図2の電気ヒータ8およびスイッチ回路
20を無くした構成となる。
ころでは、図8の(a)の電力需要と発電量との相関を
示すグラフに示すように、電力需要e(t’)に合わせ
て発電する。図8の(b)の熱需要と発生熱量との相関
を示すグラフに示すように、取得する熱量HT1 は、 HT1 =発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱量BH となり、発生熱量CHは、下記のように表される。
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
B[E1 (t’)]は、電力量En (t’)における熱
電併給装置の発生熱量を示している。図8の(b)の場
合は、E1 (t’)=e(t’)である。
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図8の(b)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(57)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(58)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。但し、ここでは零である。
電併給装置1の発電量であり、次式(59)で表され
る。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。す
なわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不
足を生じないため零になる。
は、図8の(c)の電力需要と発電量との相関を示すグ
ラフに示すように、定格発電量Fで発電する。図8の
(d)の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示す
ように、取得する熱量HTn は、 HTn =発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱量BH となり、発生熱量CHは、下記のように表される。 CH=0.5・F・k ……(60) ここで、kは熱電比である。
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図8の(d)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5n)が、
1)区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。ま
た、蓄熱量S(0.5n)としては、0以上であるとと
もに、蓄熱タンク2の最大蓄熱量Smax を越えることは
無く、次の条件式を満たす必要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(66)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
n は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(67)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。
電併給装置1の発電量であり、次式(68)で表され
る。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。す
なわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不
足を生じないため零になる。
零であるため、電気ヒータ8を設けない場合と同じであ
り、この第2実施例の作用も、図5の(c)および
(d)によって説明した第1実施例における運転停止状
態と同じであり、説明は省略する。
りの一次エネルギーの換算値PEが比較手段26に入力
され、順次比較して一次エネルギーの換算値PEの小さ
い方が残され、一次エネルギーの換算値PEが最小とな
る運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態
が求められ、例えば、図9の(a)の電力需要と発電量
との相関を示すグラフ、および、図9の(b)の熱需要
と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、運転制
御手段27により、最適運転状態での運転が行われ、省
エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーシ
ョンシステムを運転できることになる。図9において、
aは運転開始時、bは運転終了時を示している。
隔をdとして整理すると、以下のようになる。蓄熱タン
ク2内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記条
件式(8)を満たすとともに、下記一次エネルギーの換
算値PE[式(10)]が最小となる組み合わせの最適
運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱
電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が
定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化
に追従させて運転することとなる。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。
示し、下記(9)式で表される。
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
B[En (t’)]は、電力量En (t’)における熱
電併給装置の発生熱量を示している。また、BO
(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補う
ように補助加熱手段を起動する場合の関数を示してい
る。
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5a)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。
での不足分の電力の投入量であり、次式(10)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
り、n=1〜T/dの総和を求めている。
(11)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、e
(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の経
時的変化を示す関数である。
第3実施例では、熱電併給装置1を500wと定格発電
量1kwとの2段に設定した発電量で運転するものとす
る。すなわち、この第3実施例では、設定時間間隔dを
30分(0.5時間)として、1周期Tにおける最初の
1区間目の30分間(午前0時から午前0時30分)に
つき、熱電併給装置1を定格発電量1kwで運転する状
態、500wで運転する状態、および、運転を停止する
状態それぞれにつき、図8の動作説明に供する参考図を
用いて考察する。また、この第3実施例では、第1実施
例と同様に電熱変換手段としての電気ヒータ8を備え、
発電電力が電力需要を越えた余剰電力分は熱に変換する
ようにしている。
フ、および、図10の(b)の熱需要と発生熱量との相
関を示すグラフに示すように、余剰電力分YEを電気ヒ
ータ8で熱に変換した熱量をH1 とすると、取得する熱
量HT1 は、 HT1 =H1 +発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱
量BH となり、変換熱量H1 は、下記のように表される。
(t’) e(t’)≧F1 であれば、E1 (t’)=F1 ここで、E1 (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
F1 (1kw)を越える場合は定格電力量となり、負荷
電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる
電力量であり、e(t’)は、予め特定された電力需要
(負荷電力)の経時的変化を示す関数である。
……(70)である。ここでk1 は、定格発電量F1
(1kw)での運転した時の熱電比である。また、ガス
ボイラ21で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図10の(b)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(76)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(77)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。但し、ここでは零である。
電併給装置1の発電量であり、次式(78)で表され
る。
の電力を越える場合は定格電力量1kwとなり、負荷電
力が定格発電量1kwの電力より小さい場合はその負荷
電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格
電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零にな
る。
フ、および、図10の(d)の熱需要と発生熱量との相
関を示すグラフに示すように、発電電力F2 が電力需要
e(t’)よりも小さくて余剰電力分が無いために、変
換熱量H1 が零であり、取得する熱量HT1 は、 HT1 =発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱量BH となる。
……(79)である。ここでk2 は、発電量F2 (5
00kw)での運転した時の熱電比である。また、ガス
ボイラ21で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図10の(d)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(85)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(86)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。
電併給装置1の発電量であり、次式(87)で表され
る。
wの電力を越える場合は設定電力量500wとなり、負
荷電力が設定発電量500wの電力より小さい場合はそ
の負荷電力量となる電力量である。
よって説明した第1実施例における運転停止状態と同じ
であり、説明は省略する。
の一次エネルギーの換算値PEが比較手段26に入力さ
れ、順次比較して一次エネルギーの換算値PEの小さい
方が残され、一次エネルギーの換算値PEが最小とな
る、発電量500wおよび1kwそれぞれの運転状態と
運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、
例えば、図11の(a)の電力需要と発電量との相関を
示すグラフ、および、図11の(b)の熱需要と発生熱
量との相関を示すグラフに示すように、運転制御手段2
7により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギ
ー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシス
テムを運転できることになる。図11において、a1は
発電量500wでの運転開始時、a2は発電量500w
での運転終了時でかつ発電量1kwでの運転開始時、a
3は発電量1kwでの運転終了時を示している。
の周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するも
のであり、蓄熱タンク2内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)は、最大蓄熱量Smax を越えない範囲のどのよう
な値であっても良い。また、上記第3実施例では、50
0w運転および定格発電量1kw運転の2種類のステッ
プ運転を行うようにしているが、本発明としては、例え
ば、700w運転および定格発電量1kw運転の2段に
設定した発電量の運転を行うとか、500w運転、70
0w運転および定格発電量1kw運転などの3段以上に
設定した発電量の運転を行うようにしても良く、要する
に複数段の設定発電量で運転する場合を含むものであ
る。
隔をdとして整理すると、以下のようになる。蓄熱タン
ク2内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記条
件式(13)を満たすとともに、下記一次エネルギーの
換算値PE[式(16)]が最小となる組み合わせの最
適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、
熱電併給装置1を複数段の設定発電量で運転するととも
に電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの余剰
電力を電気ヒータなどの電熱変換手段で熱に変換するこ
とになる。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。
示し、下記(14)式で表される。
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。また、Hnは余剰電
力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Fm >E
n (t’)の分を積算するものであり、下記(15)式
で表される。
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=Fm ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。上記(14)式に
おいて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その
不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数
を示している。
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(17)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。
での不足分の電力の投入量であり、次式(18)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
り、n=1〜T/dの総和を求めている。
(19)で表される。
える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量F
m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
る。
の第4実施例を示すシステム構成図であり、第1実施例
と異なるところは次の通りである。すなわち、電気ヒー
タ8を無くし、電力線15に、スイッチ回路31を介し
て電力供給線32が接続され、余剰電力の発生時に、そ
の余剰電力分を第3者に売るように売電手段33が構成
されている。電力供給線32には電力計34が介装さ
れ、第3者に売った電力量を計測するように構成されて
いる。他の構成は第1実施例と同じであり、同一図番を
付すことによりその説明は省略する。
うに、熱電併給装置1、スイッチ回路31およびガスボ
イラ21にはマイクロコンピュータ35が接続されてい
る。マイクロコンピュータ35には、前述第1実施例と
同様に、需要変化特定手段23と運転状態入力手段24
と演算手段25と比較手段26と運転制御手段27とが
備えられている。
変換しない分だけ取得熱量が減少し、かつ、第3者に売
った余剰電力分を一次エネルギーに換算した分だけ一次
エネルギーの換算値が減少することになり、次に説明す
る。
イラ21で補う熱量BH となる。
ある。ここでkは熱電比である。また、ガスボイラ21
で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(94)式で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI
1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であ
り、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱
電併給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれ
ば、α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(95)で表さ
れ、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。但し、ここでは、電力不足では無いために、BE1
は零である。
電併給装置1の発電量であり、次式(96)で表され
る。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。す
なわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不
足を生じないため零になる。
余剰電力量[図5の(a)の余剰電力分YEに相当]
で、F>E1 (t’)の分を積算するものであり、下記
(97)式で表され、また、γは第3者に売るときの価
格分を一次エネルギーに換算した換算値である。
(t’) e(t’)≧Fであれば、E1 (t’)=F ここで、E1 (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。
せず、第1実施例で説明した場合と同じである。すなわ
ち、取得熱量HT1 が、 HT1 =ガスボイラ21で補う熱量BH となり、ガスボイラ21で補う熱量BHは、前述(8
9)式の通りである。条件式としては、前述運転状態の
ときと同様に(92)式となる。
は、GI1 ・αおよびSE1 ・γが零となり、 PE=BI1 ・α’+BE1 ・β……(98) となる。BI1 は、ガスボイラ21の運転に要する燃料
供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値
である。BE1 は、1区間の時間(0.5時間)内での
不足分の電力の投入量であり、熱電併給装置1の発電量
が零であるために次式(99)で表され、また、βは電
力の一次エネルギーへの換算値である。
態とを30分ごとの各区間で順次求めることになり、そ
の条件式は下記(100)式で表される。
る。
ある。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSE1 ・γ…(101) ここで、ΣPEn は、n=1〜48の一次エネルギーの
総和である。GIn は熱電併給装置の運転に要する燃料
供給量であり、次式(102)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜48の総和を求めている。また、BIn はガス
ボイラ21の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜48の総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。
での不足分の電力の投入量であり、次式(103)で表
され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
り、ΣBEn ・βはn=1〜48の総和を求めている。
(104)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
余剰電力量で、F>En (t’)の分を積算するもので
あり、下記(105)式で表され、また、γは第3者に
売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値で
あり、n=1〜48の総和を求めている。
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。
の周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するも
のであり、蓄熱タンク2内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)は、最大蓄熱量Smax を越えない範囲のどのよう
な値であっても良い。
止状態と運転状態との様々な組み合わせが入力されて一
次エネルギーの換算値PEが求められる。
値PEが比較手段26に入力され、順次比較して一次エ
ネルギーの換算値PEの小さい方が残され、一次エネル
ギーの換算値PEが最小となる運転状態と運転停止状態
の組み合わせの最適運転状態が求められ、運転制御手段
27により、最適運転状態での運転が行われ、省エネル
ギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシ
ステムを運転できることになる。
割時間間隔をdとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク2内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常
に下記条件式(20)を満たすとともに、下記一次エネ
ルギーの換算値PE[式(22)]が最小となる組み合
わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態に
よって、熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに
電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電
力を売電手段33で第3者に売ることになる。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(21)式で表され
る。
れ示している。上記(21)式において、BO(t’)
は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補
助加熱手段を起動する場合の関数を示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(22) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(23)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(24)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。
(25)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(2
6)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。
第5実施例では、第3実施例と同様に、熱電併給装置1
を500wと定格発電量1kwとの2段に設定した発電
量で運転するものとする。また、この第5実施例では、
第4実施例と同様に売電手段33を備え、発電電力が電
力需要を越えた余剰電力分は第3者に売るようにしてい
る。
ガスボイラ21で補う熱量BH となる。
……(106)である。ここでk1 は、定格発電量F
1 (1kw)での運転した時の熱電比である。また、ガ
スボイラ21で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図10の(b)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(112)式で表され、また、αは
燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI1
は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であり、
α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併
給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれば、
α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(113)で表
され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。但し、ここでは零である。
電併給装置1の発電量であり、次式(114)で表され
る。
の電力を越える場合は定格電力量1kwとなり、負荷電
力が定格発電量1kwの電力より小さい場合はその負荷
電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格
電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零にな
る。
余剰電力量[図10の(a)の余剰電力分YEに相当]
で、F1 >E1 (t’)の分を積算するものであり、下
記(115)式で表され、また、γは第3者に売るとき
の価格分を一次エネルギーに換算した換算値である。
(t’) e(t’)≧F1 であれば、E1 (t’)=F1 ここで、E1 (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。
フ、および、図10の(d)の熱需要と発生熱量との相
関を示すグラフに示すように、発電電力F2 が電力需要
e(t’)よりも小さくて余剰電力分が無いために、変
換熱量H1 が零であり、取得する熱量HT1 は、 HT1 =発生熱量CH+ガスボイラ21で補う熱量BH となる。
……(116)である。ここでk2 は、発電量F
2 (500kw)での運転した時の熱電比である。ま
た、ガスボイラ21で補う熱量BHは、
不足分を補うようにガスボイラ21を起動する場合の関
数を示している。図10の(d)では零とする。
量を加えたものになり、
の経時的変化を示す関数であり、ex(t’)はシステ
ムからの放熱量である。
過後の蓄熱量S(0.5)が、
おける初期蓄熱量である。また、蓄熱量S(0.5)と
しては、0以上であるとともに、蓄熱タンク2の最大蓄
熱量Smax を越えることは無く、次の条件式を満たす必
要がある。
ボイラ21を起動して不足分の熱量を補うことになる。
供給量であり、下記(122)式で表され、また、αは
燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、BI1
は、ガスボイラ21の運転に要する燃料供給量であり、
α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併
給装置1およびガスボイラ21の燃料が同じであれば、
α=α’となる。
って特定される燃料供給量である。
での不足分の電力の投入量であり、次式(123)で表
され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であ
る。
電併給装置1の発電量であり、次式(124)で表され
る。
wの電力を越える場合は設定電力量500wとなり、負
荷電力が設定発電量500wの電力より小さい場合はそ
の負荷電力量となる電力量である。なお、この負荷電力
が設定発電量500wの電力より小さい場合は余剰電力
が発生し、(111)式によって一次エネルギーの換算
値が求められる。
よって説明した第1実施例における運転停止状態と同じ
であり、説明は省略する。
の一次エネルギーの換算値PEが比較手段26に入力さ
れ、順次比較して一次エネルギーの換算値PEの小さい
方が残され、一次エネルギーの換算値PEが最小とな
る、発電量500wおよび1kwそれぞれの運転状態と
運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、
運転制御手段27により、最適運転状態での運転が行わ
れ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネ
レーションシステムを運転できることになる。
の周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するも
のであり、蓄熱タンク2内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)は、最大蓄熱量Smax を越えない範囲のどのよう
な値であっても良い。また、上記第3実施例では、50
0w運転および定格発電量1kw運転の2種類のステッ
プ運転を行うようにしているが、本発明としては、例え
ば、700w運転および定格発電量1kw運転の2段に
設定した発電量の運転を行うとか、500w運転、70
0w運転および定格発電量1kw運転などの3段以上に
設定した発電量の運転を行うようにしても良く、要する
に複数段の設定発電量で運転する場合を含むものであ
る。
隔をdとして整理すると、以下のようになる。蓄熱タン
ク2内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記条
件式(27)を満たすとともに、下記一次エネルギーの
換算値PE[式(29)]が最小となる組み合わせの最
適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、
熱電併給装置1を複数段の設定発電量で運転するととも
に電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの余剰
電力を電気ヒータなどの電熱変換手段で熱に変換するこ
とになる。
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。
示し、下記(28)式で表される。
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。上記(28)式にお
いて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不
足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を
示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(29) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(30)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(31)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。
(32)で表される。
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(3
3)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。
り、第1実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、マイクロコンピュータ22に熱電併給装置1の1
周期内における発停回数が設定する発停回数設定手段4
1が接続され、この発停回数設定手段41で設定した発
停回数を演算手段25に入力するようになっている。
から入力される運転状態の発停回数が、発停回数設定手
段41から入力される設定発停回数を越えたときに、一
次エネルギーの換算値の演算を停止して、次の運転状態
の入力に移行するようになっている。
の1周期内における発停回数が設定回数以下で一次エネ
ルギーの換算値PEが最小となる組み合わせの最適運転
状態を求めることができ、熱電併給装置1の耐久性を向
上できる。発停回数としては、熱電併給装置1の特性や
希望する耐用年数などによって適宜所望の回数を設定す
れば良い。例えば、希望する耐用年数が10年であれば
3回程度に、そして、スタータ等の交換を考慮すれば6
回程度に設定する、といった具合である。なお、この構
成は、第2、第3、第4および第5実施例にも同様に適
用できる。
第6実施例それぞれにおけるシステムからの放熱量ex
(t’)は、蓄熱タンク2、配管および熱電併給装置1
の筐体からの放熱量ST(t),PL(t),GE
(t)を含み、いずれも、主としてシステム構築時の規
模に比例した熱容量によって決まるものである。例え
ば、配管や熱電併給装置1の筐体や蓄熱タンク2を断熱
材で覆うような構成を採用すれば、その放熱量を抑える
ことができるが、断熱材の断熱効果もシステム構築時に
予め特定できるものであり、いずれにしても、配管や熱
電併給装置1の筐体や蓄熱タンク2からの放熱量は、実
験や計算や学習効果などによって予め特定できるもので
ある。
れる電力需要と熱需要とに基づいて適宜設定されるもの
であり、予め特定できるものである。表−1に基づけ
ば、初期蓄熱量は2,000[×(1/860)kW]である。
どの各種の用途のコージェネレーションシステムに適用
できる。
1に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方
法によれば、電力需要が定格発電量よりも小さいときの
電力需要を越える余剰の電力を電熱変換手段によって熱
に変換し、熱電併給装置を定格発電量で運転して発電す
るから、定格発電量よりも小さい発電量で運転する場合
に比べて見掛け上の発電効率を高くできる。しかも、例
えば、1日などの1周期内にとどまらず、翌日の午前分
の熱需要など次の1周期内の熱需要の一部を賄うために
消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費ま
での間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄う
ことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱
タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに
不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全
体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転
するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな
熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に
対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併
給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上でき
る。
ーションシステムの運転方法によれば、電力需要が定格
発電量を越えるときは熱電併給装置を定格発電量で運転
して発電するから発電効率を高くでき、また、電力需要
が定格発電量よりも小さいときは熱電併給装置を電力需
要に追従して運転して発電し、余剰電力を発生させない
ようにするから、常時定格発電量で運転するよりも効率
を向上できるとともに熱に変換するための構成を不用に
できる。しかも、例えば、1日などの1周期内にとどま
らず、翌日の午前分の熱需要など次の1周期内の熱需要
の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンク
に貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電
力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置
で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄う
のに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うこ
とをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最
小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約
に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段
の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状
態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性
を良好に向上できる。
ーションシステムの運転方法によれば、熱電併給装置を
複数段に設定した発電量で運転するから、常時一定出力
で運転するよりも余剰電力が少なく効率良い運転ができ
る。しかも、例えば、1日などの1周期内にとどまら
ず、翌日の午前分の熱需要など次の1周期内の熱需要の
一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに
貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力
を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で
発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うの
に不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うこと
をも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小
となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に
起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の
利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態
を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を
良好に向上できる。
ーションシステムの運転方法によれば、電力需要が定格
発電量よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力
を売電手段によって第3者に売り、熱電併給装置を定格
発電量で運転して発電するから、定格発電量よりも小さ
い発電量で運転する場合に比べて見掛け上の発電効率を
高くできる。しかも、例えば、1日などの1周期内にと
どまらず、翌日の午前分の熱需要など次の1周期内の熱
需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タ
ンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分
の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段
によって第3者に売ること、ならびに、熱電併給装置で
発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うの
に不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うこと
をも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小
となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に
起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の
利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態
を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を
良好に向上できる。
ーションシステムの運転方法によれば、熱電併給装置を
複数段に設定した発電量で運転するから、常時一定出力
で運転するよりも余剰電力が少なく効率良い運転ができ
る。しかも、例えば、1日などの1周期内にとどまら
ず、翌日の午前分の熱需要など次の1周期内の熱需要の
一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに
貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力
を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段によっ
て第3者に売ること、ならびに、熱電併給装置で発生し
た熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足
するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考
慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる
ように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因し
てわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用に
より良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択
して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に
向上できる。
ーションシステムの運転方法によれば、使用する熱電併
給装置個々の特性や希望する耐用年数などに応じて、そ
の発停回数を設定し、必要以上の発停の繰り返しを回避
し、熱電併給装置の寿命が早期に低下することを防止し
て耐久性を向上できる。
ンシステムを示すシステム構成図である。
示すグラフである。
すグラフである。
(a)および(c)は、それぞれ電力需要と発電量との
相関を示し、(b)および(d)は、それぞれ熱需要と
発生熱量との相関を示している。
ぞれ運転停止状態と運転状態との組み合わせ例を示すタ
イムチャートである。
あり、(a)は電力需要と発電量との相関を示し、
(b)は熱需要と発生熱量との相関を示している。
(a)および(c)は、それぞれ電力需要と発電量との
相関を示し、(b)および(d)は、それぞれ熱需要と
発生熱量との相関を示している。
あり、(a)は電力需要と発電量との相関を示し、
(b)は熱需要と発生熱量との相関を示している。
り、(a)および(c)は、それぞれ電力需要と発電量
との相関を示し、(b)および(d)は、それぞれ熱需
要と発生熱量との相関を示している。
であり、(a)は電力需要と発電量との相関を示し、
(b)は熱需要と発生熱量との相関を示している。
ョンシステムを示すシステム構成図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 定格発電量の電力と熱とを発生する熱電
併給装置と、 前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、 前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変
換手段と、 不足分の熱量を補う補助加熱手段と、 所定時間を1周期Tとして、その1周期T内の熱需要お
よび電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要
変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、 前記1周期T内での熱需要分またはその大半に相当する
量の熱を前記熱電併給装置により前記1周期T内で発生
させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で
消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助
加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間間隔dごとに
分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装
置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱
タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記
条件式(1)を満たすとともに、下記一次エネルギーの
換算値PE[式(4)]が最小となる組み合わせの最適
運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前
記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需
要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前
記電熱変換手段で熱に変換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方法。 【数1】 ここで、S[t+(n−1)d]は各分割時間の運転開
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(2)式で表され
る。 【数2】 ここで、Fは定格発電量の電力を、kは熱電比をそれぞ
れ示している。また、Hn は余剰電力を電熱変換手段で
熱に変換した変換熱量で、F>En (t’)の分を積算
するものであり、下記(3)式で表される。 【数3】 但し、e(t’)<Fであれば、En (t’)=e
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。上記(2)式において、
BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を
補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示して
いる。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(4) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5)で表され、また、αは燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αはn
=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補助
加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料
の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’は
n=1〜T/dの総和を求めている。 【数4】 ここで、GI(t’)は、使用する熱電併給装置によっ
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(6)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。 【数5】 ここで、GPは、熱電併給装置の発電量であり、次式
(7)で表される。 【数6】 ここで、E(t’)は、負荷電力が定格発電量の電力を
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。 - 【請求項2】 負荷電力が定格発電量より少ない場合に
負荷電力に合わせて運転することができる電力と熱とを
発生する熱電併給装置と、 前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、 不足分の熱量を補う補助加熱手段と、 所定時間を1周期Tとして、その1周期T内の熱需要お
よび電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要
変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、 前記1周期T内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱
電併給装置により前記1周期T内で発生させて消費する
とともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを
許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補
い、前記1周期Tを設定時間間隔dごとに分割して、各
分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する
状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄
熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記条件式(8)
を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値PE
[式(10)]が最小となる組み合わせの最適運転状態
を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併
給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格
発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追
従させて運転することを特徴とするコージェネレーショ
ンシステムの運転方法。 【数7】 ここで、S[t+(n−1)d]は各分割時間の運転開
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(9)式で表され
る。 【数8】 ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
B[En (t’)]は、電力量En (t’)における熱
電併給装置の発生熱量を示している。また、BO
(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補う
ように補助加熱手段を起動する場合の関数を示してい
る。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(10) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(5a)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。 【数9】 ここで、GI(t’)は、使用する熱電併給装置によっ
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(11)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。 【数10】 ここで、GPは、熱電併給装置の発電量であり、次式
(12)で表される。 【数11】 ここで、E(t’)は、負荷電力が定格発電量の電力を
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、e
(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の経
時的変化を示す関数である。 - 【請求項3】 複数段に設定した発電量で運転して設定
発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、 前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、 前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変
換手段と、 不足分の熱量を補う補助加熱手段と、 所定時間を1周期Tとして、その1周期Tおよび次の1
周期Tそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経
時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、 前記1周期T内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱
電併給装置により前記1周期T内で発生させて消費する
とともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを
許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補
い、前記1周期Tを設定時間間隔dごとに分割して、各
分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の
設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを
想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)が常に下記条件式(13)を満たすとともに、下
記一次エネルギーの換算値PE[式(16)]が最小と
なる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適
運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発
電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小
さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換する
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
方法。 【数12】 ここで、S[t+(n−1)d]は各分割時間の運転開
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(14)式で表され
る。 【数13】 ここで、Fm は設定発電量を、km は設定発電量Fm で
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。また、Hnは余剰電
力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Fm >E
n (t’)の分を積算するものであり、下記(15)式
で表される。 【数14】 但し、e(t’)<Fm であれば、En (t’)=e
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=Fm ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。上記(14)式に
おいて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その
不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数
を示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β……(16) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(17)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。 【数15】 ここで、GI(t’)は、使用する熱電併給装置によっ
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(18)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。 【数16】 ここで、GPは、熱電併給装置の発電量であり、次式
(19)で表される。 【数17】 ここで、E(t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を越
える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量F
m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
る。 - 【請求項4】 定格発電量の電力と熱とを発生する熱電
併給装置と、 前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、 前記熱電併給装置で発生した電力を第3者に売る売電手
段と、 不足分の熱量を補う補助加熱手段と、 所定時間を1周期Tとして、その1周期T内の熱需要お
よび電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要
変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、 前記1周期T内での熱需要分またはその大半に相当する
量の熱を前記熱電併給装置により前記1周期T内で発生
させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で
消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助
加熱手段で補い、前記1周期Tを設定時間間隔dごとに
分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装
置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱
タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n・d)が常に下記
条件式(20)を満たすとともに、下記一次エネルギー
の換算値PE[式(22)]が最小となる組み合わせの
最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によっ
て、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに
電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電
力を前記売電手段で第3者に売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方法。 【数18】 ここで、S[t+(n−1)d]は各分割時間の運転開
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(21)式で表され
る。 【数19】 ここで、Fは定格発電量の電力を、kは熱電比をそれぞ
れ示している。上記(21)式において、BO(t’)
は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補
助加熱手段を起動する場合の関数を示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(22) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(23)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。 【数20】 ここで、GI(t’)は、使用する熱電併給装置によっ
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(24)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。 【数21】 ここで、GPは、熱電併給装置の発電量であり、次式
(25)で表される。 【数22】 ここで、E(t’)は、負荷電力が定格発電量の電力を
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(2
6)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。 【数23】 但し、e(t’)<Fであれば、En (t’)=e
(t’) e(t’)≧Fであれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が定格発電量の電力
を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力
より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、
e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電力)の
経時的変化を示す関数である。 - 【請求項5】 複数段に設定した発電量で運転して設定
発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、 前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、 前記熱電併給装置で発生した電力を第3者に売る売電手
段と、 不足分の熱量を補う補助加熱手段と、 所定時間を1周期Tとして、その1周期Tおよび次の1
周期Tそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経
時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、 前記1周期T内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱
電併給装置により前記1周期T内で発生させて消費する
とともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを
許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補
い、前記1周期Tを設定時間間隔dごとに分割して、各
分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の
設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを
想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値S(t+n
・d)が常に下記条件式(27)を満たすとともに、下
記一次エネルギーの換算値PE[式(29)]が最小と
なる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適
運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発
電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小
さいときの余剰電力を前記売電手段で第3者に売ること
を特徴とするコージェネレーションシステムの運転方
法。 【数24】 ここで、S[t+(n−1)d]は各分割時間の運転開
始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、n
は、1〜T/dの正の整数であり、h(t’)は、予め
特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ex
(t’)はシステムからの放熱量である。Smax は、蓄
熱タンクの最大蓄熱量を示している。HTn は分割時間
間隔d内での取得熱量を示し、下記(28)式で表され
る。 【数25】 ここで、Fm は設定発電量を、km は設定発電量Fm で
の熱電比をそれぞれ示している。mは、2以上で発電量
の設定段数までの正の整数である。上記(28)式にお
いて、BO(t’)は、熱量不足を生じた際に、その不
足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を
示している。 PE=ΣPEn =ΣGIn ・α+ΣBIn ・α’+ΣBEn ・β−ΣSEn ・γ…(29) ここで、ΣPEn は、n=1〜T/dの一次エネルギー
の総和である。GInは熱電併給装置の運転に要する燃
料供給量であり、次式(30)で表され、また、αは燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣGIn ・αは
n=1〜T/dの総和を求めている。また、BIn は補
助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃
料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣBIn ・α’
はn=1〜T/dの総和を求めている。 【数26】 ここで、GI(t’)は、使用する熱電併給装置によっ
て特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零と
なる。ΣBEn は、1周期Tとなる所定時間T内での不
足分の電力の投入量であり、次式(31)で表され、ま
た、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、n=
1〜T/dの総和を求めている。 【数27】 ここで、GPは、熱電併給装置の発電量であり、次式
(32)で表される。 【数28】 ここで、E(t’)は、負荷電力が定格発電量の電力を
越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力よ
り小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。ま
た、ΣSEn は売電手段で第3者に売る余剰電力量で、
F>En (t’)の分を積算するものであり、下記(3
3)式で表され、また、γは第3者に売るときの価格分
を一次エネルギーに換算した換算値であり、n=1〜T
/dの総和を求めている。 【数29】 但し、e(t’)<Fm であれば、En (t’)=e
(t’) e(t’)≧Fm であれば、En (t’)=F ここで、En (t’)は、負荷電力が設定発電量Fm を
越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量
Fm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であ
り、e(t’)は、予め特定された電力需要(負荷電
力)の経時的変化を示す関数である。 - 【請求項6】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4、請求項5のいずれかに記載のコージェネレーション
システムの運転方法において、 熱電併給装置の1周期内における発停回数を設定する発
停回数設定手段を備え、前記熱電併給装置の1周期内に
おける発停回数が設定回数以下で一次エネルギーの換算
値PEが最小となる組み合わせの最適運転状態を求める
ものであるコージェネレーションシステムの運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001187998A JP4605943B2 (ja) | 2000-11-16 | 2001-06-21 | コージェネレーションシステムの運転方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-349610 | 2000-11-16 | ||
JP2000349610 | 2000-11-16 | ||
JP2001187998A JP4605943B2 (ja) | 2000-11-16 | 2001-06-21 | コージェネレーションシステムの運転方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002213303A true JP2002213303A (ja) | 2002-07-31 |
JP2002213303A5 JP2002213303A5 (ja) | 2008-09-11 |
JP4605943B2 JP4605943B2 (ja) | 2011-01-05 |
Family
ID=26604085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001187998A Expired - Fee Related JP4605943B2 (ja) | 2000-11-16 | 2001-06-21 | コージェネレーションシステムの運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4605943B2 (ja) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005011694A (ja) * | 2003-06-19 | 2005-01-13 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーション・システムの出力制御装置及び出力制御方法 |
JP2006029771A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-02-02 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006125702A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006127867A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006196264A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電装置 |
JP2007165243A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池熱電併給装置 |
JP2009085578A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Aisin Seiki Co Ltd | コジェネレーションシステム |
JP2009099416A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Nippon Oil Corp | コジェネレーションシステム |
JP2010169338A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Toshiba Corp | 排熱利用制御装置及び排熱利用制御方法 |
JP2011027408A (ja) * | 2004-06-15 | 2011-02-10 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
US8280237B2 (en) | 2007-05-28 | 2012-10-02 | Panasonic Corporation | Cogeneration system using surplus electrical current |
JP2012207892A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
WO2012147269A1 (ja) | 2011-04-28 | 2012-11-01 | パナソニック株式会社 | 発電システム |
JP2013167367A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Tokyo Gas Co Ltd | コージェネレーション・システムの貯湯蓄熱制御方法 |
JP2014156806A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 発電システム |
CN111577402A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-25 | 邯郸新兴发电有限责任公司 | 高炉煤气储能发电循环*** |
CN117853273A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-09 | 国网北京市电力公司 | 一种园区级分布式能源***优化方法、装置、设备及介质 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02245453A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
-
2001
- 2001-06-21 JP JP2001187998A patent/JP4605943B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02245453A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4535694B2 (ja) * | 2003-06-19 | 2010-09-01 | 株式会社長府製作所 | コージェネレーション・システムの出力制御装置及び出力制御方法 |
JP2005011694A (ja) * | 2003-06-19 | 2005-01-13 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーション・システムの出力制御装置及び出力制御方法 |
JP2006029771A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-02-02 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP4659525B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2011-03-30 | 大阪瓦斯株式会社 | コージェネレーションシステム |
JP2011027408A (ja) * | 2004-06-15 | 2011-02-10 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006125702A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006127867A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
JP2006196264A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電装置 |
JP4681303B2 (ja) * | 2005-01-12 | 2011-05-11 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電装置 |
JP2007165243A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池熱電併給装置 |
US8280237B2 (en) | 2007-05-28 | 2012-10-02 | Panasonic Corporation | Cogeneration system using surplus electrical current |
JP2009085578A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Aisin Seiki Co Ltd | コジェネレーションシステム |
JP2009099416A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Nippon Oil Corp | コジェネレーションシステム |
JP2010169338A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Toshiba Corp | 排熱利用制御装置及び排熱利用制御方法 |
JP2012207892A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | コージェネレーションシステム |
WO2012147269A1 (ja) | 2011-04-28 | 2012-11-01 | パナソニック株式会社 | 発電システム |
JP2013167367A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Tokyo Gas Co Ltd | コージェネレーション・システムの貯湯蓄熱制御方法 |
JP2014156806A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 発電システム |
CN111577402A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-25 | 邯郸新兴发电有限责任公司 | 高炉煤气储能发电循环*** |
CN117853273A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-09 | 国网北京市电力公司 | 一种园区级分布式能源***优化方法、装置、设备及介质 |
CN117853273B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-06-07 | 国网北京市电力公司 | 一种园区级分布式能源***优化方法、装置、设备及介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4605943B2 (ja) | 2011-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2002213303A (ja) | コージェネレーションシステムの運転方法 | |
JP5025835B2 (ja) | 運転計画方法、及びヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法 | |
WO2011086886A1 (ja) | 需給制御装置、需給制御方法、および、需給制御システム | |
US8008806B2 (en) | Metering pump power source | |
US9494373B2 (en) | Heat pump operation method and heat pump system | |
JP5452422B2 (ja) | パワーコンディショナ | |
JP2006158027A (ja) | 家庭内電力システム | |
JP2002198079A (ja) | 燃料電池システムの制御装置 | |
JP3640686B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP6166512B2 (ja) | 制御装置、電力システム、及び制御方法 | |
JP2014017161A (ja) | 電力システム、装置及び方法 | |
KR20030024886A (ko) | 코제너레이션시스템, 코제너레이션방법, 프로그램 및 매체 | |
JP2003163013A (ja) | 燃料電池システム制御法 | |
JP2003199254A (ja) | コージェネレーションシステム、およびプログラム | |
JP2004312798A (ja) | 分散エネルギーシステムおよびその制御方法 | |
JP5948217B2 (ja) | 集合住宅における燃料電池の稼動制御方法および稼動制御システム | |
JP7076730B2 (ja) | 電力供給システム | |
JP4605942B2 (ja) | コージェネレーションシステムの運転方法 | |
AU2017364286B2 (en) | Electric radiator type heating apparatus including a voltage converter | |
ES2913776T3 (es) | Sistema y procedimiento para la provisión de energía a un consumidor | |
JP6454922B2 (ja) | ヒートポンプ式貯湯装置の運転方法およびヒートポンプ式貯湯装置の運転制御システム | |
JP2002298887A (ja) | 電力管理装置 | |
JP6094360B2 (ja) | 発電システム | |
JP6280736B2 (ja) | エネルギー管理システム及びエネルギー管理方法 | |
JP4222923B2 (ja) | 省エネルギ情報提供システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080118 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101005 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4605943 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131015 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |