JP2006250471A

JP2006250471A - エネルギ供給システム

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Publication number: JP2006250471A
Application number: JP2005069355A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takimoto; 桂嗣滝本; Yukitsugu Masumoto; 幸嗣桝本
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: JP4516862B2

Abstract

【課題】需要家の生活パターンが通常とは異なったとしても、エネルギ効率の低下を抑制可能なエネルギ供給システムを提供する。
【解決手段】需要家による熱使用状況及び電力使用状況の少なくとも一方と直接又は間接的に関連する使用状況関連データを収集する使用状況関連データ収集手段１１、３１、３２、３５、３６によって収集される、計画運転対象期間内における実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、実使用状況関連データの特異性の程度を判定する使用状況関連データ判定部６４が設けられ、制御手段５は、使用状況関連データ判定部によって判定された実使用状況関連データの特異性の程度が大きいときには、計画運転対象期間の途中で、計画運転モードとは別の予備運転モードを実行するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて前記熱電併給装置を計画運転する計画運転モードを実行する制御手段とが設けられているエネルギ供給システムに関する。

需要家に対して熱及び電力のエネルギを供給するためのエネルギ供給システムとして、熱と電力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消費する熱負荷装置と、その熱電併給装置で発生した電力を消費する電力負荷装置と、計画運転対象期間内における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて熱電併給装置を計画運転する計画運転モードを実行する制御手段とが設けられているシステムがある。このようなエネルギ供給システムでは、熱負荷装置で消費される熱を湯水の形態で蓄える貯湯装置への貯湯が、その湯水を生成する熱電併給装置の計画運転によって行われることで、湯水が実際に使用されるときには既に充分な量の湯水が貯湯装置に貯湯されているようになるというものである。但し、需要家が毎日規則正しい生活パターンで生活する訳ではない、即ち、実際の電力負荷及び熱負荷が予測電力負荷及び予測熱負荷の通りに生じる訳ではないことを考えておかなければならない。

そのような問題に鑑みて、需要家の通常の生活パターンに基づいてどの程度の量の湯水を何時までに貯湯装置に貯湯しておけば良いのかを予測して熱電併給装置の計画運転を行い、且つ、需要家が通常の生活パターンとは異なる特別な使用形態で湯水を使用するときには、需要家自身が特定の期間及び目標貯湯量を指定して、その特定期間中は目標貯湯量が維持されるように熱電併給装置を運転させるように構成されているエネルギ供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−５５２５号公報

上述した従来のエネルギ供給システムでは、需要家が通常の生活パターンとは異なる使用形態で湯水を使用するときには、上記時間帯が何時であり及び使用される湯水の量がどの程度になるかについて需要家自身に判断させて指令させているが、過去の生活パターンとは異なる湯水の特別な使用形態において上記特定の期間及び上記目標貯湯量が如何ほどになるのかを需要家自身が正確に予測することには困難さが伴う。

そのため、需要家自身が目標貯湯量及び時刻などを指定し、その指定内容に基づいた熱電併給装置の計画運転が行われたとしても、熱電併給装置の電力出力及び熱出力が実際の電力負荷及び熱負荷に対して過剰又は不足することもある。その場合、需要家の生活パターンが通常時と異なることは分かっているものの、予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく計画運転が仇となってしまう。そして、湯水が余ったときの熱の廃棄や、湯水の不足によって生じる補助加熱ボイラの運転の必要性などによって、エネルギ供給システムのエネルギ効率の低下を招く可能性が高い。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、需要家の生活パターンが通常とは異なったとしても、エネルギ効率の低下を抑制可能なエネルギ供給システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るエネルギ供給システムの第１特徴構成は、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて前記熱電併給装置を計画運転する計画運転モードを実行する制御手段とが設けられているエネルギ供給システムであって、
需要家による熱使用状況及び電力使用状況の少なくとも一方と直接又は間接的に関連する使用状況関連データを収集する使用状況関連データ収集手段と、
前記使用状況関連データ収集手段によって収集される、前記計画運転対象期間内における実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、前記実使用状況関連データの特異性の程度を判定する使用状況関連データ判定部が設けられ、
前記制御手段は、前記使用状況関連データ判定部によって判定された前記実使用状況関連データの特異性の程度が大きいときには、前記計画運転対象期間の途中で、前記計画運転モードとは別の予備運転モードを実行するように構成されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、使用状況関連データ収集手段によって収集される、計画運転対象期間内における熱使用状況及び電力使用状況などの実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、実使用状況関連データの特異性の程度を判定することで、需要家の生活パターンが通常とは異なる状態であることを定量的に識別できる。そして、制御手段が、使用状況関連データ判定部によって判定された実使用状況関連データの特異性の程度が大きいとき、つまり、熱電併給装置の計画運転が有効とならない可能性のあるときには、計画運転対象期間の途中で、上記計画運転モードとは別の予備運転モードを実行することで、計画運転が仇となった場合に発生し得る熱の過不足を防止できる。
従って、需要家の生活パターンが通常とは異なったとしても、エネルギ効率の低下を抑制可能なエネルギ供給システムが提供されることになる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記予備運転モードは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する運転モードである点にある。

上記第２特徴構成によれば、制御手段が、現在要求されている現電力負荷を賄うように熱電併給装置を運転する予備運転モードで熱電併給装置を運転させるので、少なくとも電力使用状況には合致した熱電併給装置の運転が行われる。従って、電力の大きな過不足が発生しないようになり、エネルギ効率の低下を抑制することが可能となる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、前記予備運転モードは、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記熱電併給装置の仮発電出力との差から求まる不足電力を、買電によって賄ったときの一次エネルギ消費量、及び、前記仮発電出力を前記熱電併給装置で賄ったときの一次エネルギ消費量、の和が最小となるような発電出力で前記熱電併給装置を運転する運転モードである点にある。

上記第３特徴構成によれば、電力負荷を買電によって賄うときのエネルギ効率と、熱電併給装置によって賄うときのエネルギ効率とを併せて考慮して、買電量と熱電併給装置からの給電量とが最もエネルギ効率が良くなるように配分される。従って、熱供給に関するエネルギ効率は不明であるものの（つまり、熱の過不足が発生し得るものの）、電力の大きな過不足が発生しないようにしながら、電力供給に関しては最もエネルギ効率を良くすることができる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第４特徴構成は、上記第１から第３の何れかの特徴構成に加えて、前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて浴槽に風呂湯張りを行う風呂湯張り手段を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての風呂湯張り時刻が前記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り時刻から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する点にある。

上記第４特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、実使用状況関連データとしての風呂湯張り時刻が上記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り時刻から離れるほど、実使用状況関連データの特異性、即ち、その時点での需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定して、制御手段が、上記計画運転モードとは別の予備運転モードで熱電併給装置を稼動させるようになる。その結果、熱電併給装置は、需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいときには有効でなくなる可能性が高い計画運転モードで稼動されることが無くなるので、エネルギ効率の低下を抑制しながら需要家に対して熱及び電力を供給できる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第５特徴構成は、上記第１から第４の何れかの特徴構成に加えて、前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて浴槽に風呂湯張りを行う風呂湯張り手段を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての風呂湯張り回数が前記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り回数から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する点にある。

上記第５特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、実使用状況関連データとしての風呂湯張り回数が上記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り回数から離れるほど、実使用状況関連データの特異性、即ち、その時点での需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定して、制御手段が、上記計画運転モードとは別の予備運転モードで熱電併給装置を稼動させるようになる。その結果、熱電併給装置は、需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいときには有効でなくなる可能性が高い計画運転モードで稼動されることが無くなるので、エネルギ効率の低下を抑制しながら需要家に対して熱及び電力を供給できる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第６特徴構成は、上記第１から第５の何れかの特徴構成に加えて、前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての電力負荷が前記基準使用状況関連データとしての基準電力負荷から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する点にある。

上記第６特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、実使用状況関連データとしての電力負荷が基準使用状況関連データとしての基準電力負荷から離れるほど、実使用状況関連データの特異性、即ち、その時点での需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定して、制御手段が、上記計画運転モードとは別の予備運転モードで熱電併給装置を稼動させるようになる。その結果、熱電併給装置は、需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいときには有効でなくなる可能性が高い計画運転モードで稼動されることが無くなるので、エネルギ効率の低下を抑制しながら需要家に対して熱及び電力を供給できる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第７特徴構成は、上記第１から第６の何れかの特徴構成に加えて、前記使用状況関連データ判定部は、設定時間毎の実電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の現時点までの実積算値を前記実使用状況関連データとし、及び、前記設定時間毎の基準電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の前記現時点までの基準積算値を前記基準使用状況関連データとし、前記実積算値が前記基準積算値から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する点にある。

上記第７特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、設定時間毎の実電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の現時点までの実積算値を前記実使用状況関連データとし、及び、設定時間毎の基準電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の前記現時点までの基準積算値を基準使用状況関連データとし、実積算値が基準積算値から離れるほど、実使用状況関連データの特異性、即ち、その時点での需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定して、制御手段が、上記計画運転モードとは別の予備運転モードで熱電併給装置を稼動させるようになる。その結果、熱電併給装置は、需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいときには有効でなくなる可能性が高い計画運転モードで稼動されることが無くなるので、エネルギ効率の低下を抑制しながら需要家に対して熱及び電力を供給できる。

本発明に係るエネルギ供給システムの第８特徴構成は、上記第１から第７の何れかの特徴構成に加えて、水又は前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて得られる温水を供給する給水及び給湯装置を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての前記水及び前記温水の少なくとも一方の実供給量が前記基準使用状況関連データとしての前記水及び前記温水の少なくとも一方の基準供給量から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する点にある。

上記第８特徴構成によれば、使用状況関連データ判定部が、実使用状況関連データとしての水及び温水の少なくとも一方の実供給量が基準使用状況関連データとしての水及び温水の少なくとも一方の基準供給量から離れるほど、実使用状況関連データの特異性、即ち、その時点での需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定して、制御手段が、上記計画運転モードとは別の予備運転モードで熱電併給装置を稼動させるようになる。その結果、熱電併給装置は、需要家の生活パターンの特異性の程度が大きいときには有効でなくなる可能性が高い計画運転モードで稼動されることが無くなるので、エネルギ効率の低下を抑制しながら需要家に対して熱及び電力を供給できる。

本発明に係るエネルギ供給システムについて図面に基づいて説明する。
このエネルギ供給システムは、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１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯タンク２への貯湯及び暖房端末３への熱媒供給を行う貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する制御手段５などから構成されている。

燃料電池１は、その出力を調整可能に構成され、その燃料電池１の電力の出力側には、系統連係用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用系統７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
商用系統７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷装置９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷装置９に供給するように構成されている。

受電電力供給ライン８には、電力負荷装置９の電力負荷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において商用系統７側に電流が流れる所謂逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。

電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
ちなみに、上記のように余剰電力を演算して、電気ヒータ１２の消費電力をその余剰電力以上となるように、作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるので、電力負荷計測手段１１で計測される電力負荷から、燃料電池１の発電電力を引き電気ヒータ１２の消費電力を加えた分の電力が、商用系統７から受電する受電電力により賄われることになる。

貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯タンク２、湯水循環路１６を通して貯湯タンク２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を暖房端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器２５、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、ファン２７を作動させた状態でのバーナ２８の燃焼により貯湯タンク２内から取り出した湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器２９などを備えて構成されている。
つまり、本発明の「貯湯装置」は、本実施形態の貯湯ユニット４によって実現できる。

湯水循環路１６は、湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７を備え、その一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所に三方弁１８が設けられており、分岐された一方側の流路には、ラジエター１９が設けられている。
そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９を通過するように循環させる状態と、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水がラジエター１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。

貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１から出力される熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
熱源用熱交換器２５においては、燃料電池１が発生する熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
補助加熱ボイラＪは、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成されている。そして、貯湯タンク２内に湯が十分に貯湯されておらず、給湯装置３３へ供給される湯水の温度が設定温度以下であるときには、湯水が補助加熱ボイラＪによって加熱されることになる。
また、熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁３７が設けられている。

冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられている。
そして、分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。

熱媒加熱用熱交換器２６においては、熱源用熱交換器２５や補助加熱用熱交換器２９にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
暖房端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などにて構成されている。

また、貯湯タンク２から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、暖房端末３での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段３２も設けられている。

そして、制御手段５は、燃料電池１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転及び冷却水循環ポンプ１５の作動状態を制御すると共に、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御することによって、貯湯タンク２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。

ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁３７を閉弁した状態で貯湯タンク２から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯タンク２から取り出した湯水を補助加熱ボイラＪにて加熱したり、貯湯タンク２から取り出した湯水に水を混合させて、リモコン操作部３４にて設定されている給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
したがって、貯湯タンク２では、貯湯タンク２の容量の範囲内で、燃料電池１の出力に応じて追加された湯水から、給湯用として取り出された湯水を差し引いた分の湯水が貯湯されていることになる。

次に、図１〜図１１を参照して、本発明のエネルギ供給システムにおける燃料電池１の運転制御について説明する。
本発明のエネルギ供給システムにおいて、制御手段５は、計画運転対象期間内における、需要家の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて燃料電池１を計画運転する計画運転モードを実行するように構成されている。
図２に示すように、制御手段５には、予測電力負荷演算部５１、予測熱負荷演算部５２、仮運転パターン読出部５３、予測エネルギ削減量演算部５４、最大予測エネルギ削減量選定部５５、仮稼動時間帯設定部５６、予測熱出力積算部５７及び記憶部６３が設けられている。
記憶部６３には、上記電力負荷計測手段１１、上記給湯熱負荷計測手段３１及び上記暖房熱負荷計測手段３２によって計測された過去の電力負荷データ及び過去の熱負荷データが記憶されている。予測電力負荷演算部５１は、記憶部６３に記憶されている需要家の過去の電力負荷データに基づいて将来の予測電力負荷を演算する。予測熱負荷演算部５２は、記憶部６３に記憶されている需要家の過去の熱負荷データに基づいて将来の予測熱負荷を演算する。この熱負荷には、給湯装置３３により温水を使用する給湯熱負荷と、暖房端末３により温水の熱を消費する暖房熱負荷とがあるが、本実施形態の説明では、説明を容易にするために、熱負荷として給湯熱負荷が発生する場合について説明する。そして、図３（ａ）に示すのが、予測電力負荷演算部５１が演算した時系列的な予測電力負荷であり、図３（ｂ）に示すのが、予測熱負荷演算部５２が演算した時系列的な予測熱負荷である。

仮運転パターン読出部５３は、記憶部６３に記憶された燃料電池１の仮運転パターンデータを読み出すように構成されている。具体的には、記憶部６３の仮運転パターンデータには、燃料電池１の計画運転が行われる計画運転対象期間（本実施形態では、０時〜２４時までの２４時間）において燃料電池１を起動時刻から停止時刻まで継続して１回稼動させる各種パターン、即ちパターン１〜パターン３００までの３００種類のパターンが登録されており、仮運転パターン読出部５３は、これら仮運転パターンを第１番目のパターン１から第３００番目のパターン３００まで一つずつ読み出すように構成されている。

予測エネルギ削減量演算部５４は、読み出した仮運転パターンに従って予測電力負荷を賄うように電主運転ベースでもって燃料電池１を仮運転したときの予測エネルギ削減量を演算するように構成されている。予測エネルギ削減量演算部５４が演算する予測エネルギ削減量（Ｐ）は、計画運転対象期間における予測電力負荷及び予測給湯熱負荷を賄うように商用系統７から買電するとともに補助加熱ボイラＪを稼動させたときの予測消費エネルギ量（Ｅ１）から、この予測電力負荷及び予測給湯熱負荷を賄うように所定パターンに従って燃料電池１を稼動させるとともに、不足する予測給湯熱負荷については補助加熱ボイラＪを稼動させ、不足する予測電力負荷については商用系統７から買電するときの予測消費エネルギ量（Ｅ２）を減算した値である。即ち、予測エネルギ削減量（ｐ）を数式で示すと、下記の数式（１）となる。

Ｐ＝Ｅ１−Ｅ２・・・（１）

この数式（１）において、燃料電池１を稼動しないときの予測エネルギ量（Ｅ１）は下記の数式（２）で表すことができる。

Ｅ１＝〔（計画運転対象期間における予測給湯熱負荷）／（補助加熱ボイラＪの給湯効率）〕＋〔（計画運転対象期間における予測電力負荷を賄う予測買電量）／（商用系統７の発電効率）〕・・・（２）

そして、燃料電池１を稼動するときの予測エネルギ量（Ｅ２）は下記の数式（３）で表すことができる。

Ｅ２＝（仮運転パターンに従って電主運転で燃料電池１を稼動させたときのエネルギ使用量）＋〔（燃料電池１を稼動させても不足して買電する必要がある残予測買電量）／（商用系統７の発電効率）〕＋〔（燃料電池１を稼動させても不足して補充する必要がある残予測給湯熱負荷）／（補助加熱ボイラＪの給湯効率）〕・・・（３）

また、予測エネルギ量（Ｅ２）を演算する際に、燃料電池１の起動ロス、即ち起動する際のエネルギロスを考慮するのが望ましい。この起動ロスは燃料電池１を連続運転するときには、その連続運転の期間中は考慮する必要はないが、停止状態から起動するときに発生し、計画運転対象期間に稼動開始すると、そのときの予測エネルギ量（Ｅ２）は下記の数式（４）で表すことができる。

Ｅ２＝（仮運転パターンに従って電主運転で燃料電池１を稼動させたときのエネルギ使用量）＋〔（燃料電池１を稼動させても不足して買電する必要がある残予測買電量）／（商用系統７の発電効率）〕＋〔（燃料電池１を稼動させても不足して補充する必要がある残予測給湯熱負荷）／（補助加熱ボイラＪの給湯効率）〕＋起動ロス・・・（４）

最大予測エネルギ削減量選定部５５は、予測エネルギ削減量演算部５４により演算された各仮運転パターンでの予測エネルギ削減量のうちの最大値を選定するように構成されている。そして、仮稼動時間帯設定部５６は、選定された最大予測エネルギ削減量に対応する仮運転パターンの稼動時間帯を仮稼動時間帯として設定し、この仮稼動時間帯が記憶部６３に記憶されるようにする。

予測熱出力積算部５７は、仮稼動時間帯にわたって予測電力負荷を賄うように電主運転ベースで運転したときに発生する予測熱出力を積算する。この予測熱出力は、貯湯タンク２に貯湯したときの放熱ロスを考慮したもの（この放熱ロスは予測給湯熱負荷に基づき、貯湯タンク２に貯湯される時間を勘案して演算され、このような放熱ロスを考慮した所謂予測有効貯湯熱量）であるのが好ましく、この放熱ロスは、貯湯タンク２に貯湯される時間が長くなるほど大きく、貯湯される時間が短くなるほど小さくなる。

制御手段５には、更に、現電力負荷演算部５８、発電出力設定部５９、現熱出力積算部６０、熱出力比較部６１が設けられている。現電力負荷演算部５８は電力負荷装置９の現時点の実際の電力負荷を演算し、この現電力負荷は電力負荷計測手段１１の計測データを用いて演算される。また、発電出力設定部５９は現電力負荷に基づいてこの現電力負荷を賄うように電主運転するときの燃料電池１の発電出力を設定し、現熱出力積算部６０は、燃料電池１を現電力負荷に基づき電主運転をベースに稼動させたときに発生する現熱出力を積算演算し、この現熱出力についても放熱ロスを考慮したもの（この放熱ロスも予測電力負荷に基づき、貯湯タンク２に貯湯される時間を勘案して演算され、このような放熱ロスを考慮した所謂現有効貯湯熱量）であるのが好ましい。

次に、図５及び図６のフローチャートを参照して、エネルギ供給システムにおいて行われる燃料電池１の運転制御（計画運転モード及び予備運転モード）について説明する。
このエネルギ供給システムにおいて、燃料電池１を計画運転モードで稼動させる制御を行うとき、まず、仮運転パターンを設定する計画運転対象期間を２４時間（一日）とし、その開始の所定特定時刻、例えば午前０時毎に予測エネルギ削減量の演算が行われるように構成されている。図５に示すステップＳ１において、仮稼動時間帯設定部５６は、上記特定時刻（本実施形態では午前０時）になると、予測エネルギ削減量が最大となるような燃料電池１の仮稼動時間帯の設定制御を実行する。図６には、仮稼動時間帯設定部５６が行う燃料電池１の仮稼動時間帯の設定制御のフローを示す。

図６のステップＳ１ａにおいて、予測電力負荷演算部５１は、記憶部６３に記憶されている過去の電力負荷データに基づいて、計画運転対象期間における時系列的な予測電力負荷を演算する。また、同じくステップＳ１ａにおいて予測熱負荷演算部５２は、記憶部６３に記憶されている過去の熱負荷データに基づいて、計画運転対象期間における時系列的な予測熱負荷を演算する。図３（ａ）に示すのが、演算された予測電力負荷であり、図３（ｂ）に示すのが、演算された予測熱負荷である。尚、実施形態では、予測電力負荷及び予測熱負荷を演算する時間帯を１時間とし、１時間単位で予測電力負荷及び予測熱負荷を演算しているが、例えば０．５時間単位、０．２５時間単位などの適宜の時間単位に設定することもできる。

次に、ステップＳ１ｂにおいて仮運転パターン読出部５３は、記憶部６３に記憶された燃料電池１の仮運転パターンデータを読み出す。仮運転パターンは、図４に示すように、計画運転対象期間（本実施形態において２４時間）において燃料電池１が１回稼動するパターンである。例えば、午前０時〜午前１時の期間（時間帯「１」）のみを稼動させるパターン１（起動時刻が午前０時、停止時刻が午前１時）や、午前０時〜午前２時の時間帯（時間帯「１」及び「２」）のみを稼動させるパターン２（起動時刻が午前０時、停止時刻が午前２時）、午前０時〜午前３時の時間帯（時間帯「１」、「２」及び「３」）のみを稼動させるパターン３・・・午前０時〜午後１２時の時間帯（時間帯「１」〜「２４」）を稼動させるパターン２４などがある。また、午前１時〜午前２時の時間（時間帯「２」）から稼動開始させるパターンとして、この時間帯「２」をのみを稼動させるパターン２５、午前１時〜午前３時の時間帯（時間帯「２」及び「３」）を稼動せるパターン２６・・・午前１時〜午後１２時の時間帯（時間帯「２」〜「２４」）を稼動させるパターン４７の２３種類がある。更に、午前２時〜午前３時の時間帯（時間帯「３」）から稼動開始させるパターンとしてはパターン４８〜パターン６９の２２種類があり、午前３時〜午前４時の時間帯（時間帯「４」）から稼動開始させるパターンとしてはパターン７０〜パターン９０の２１種類あり、このようにして一日の最後の午後２３時〜午後２４時の時間帯（時間帯「２４」）から稼動開始させるパターンとしてはパターン３００の１種類がある。このように、仮運転パターンはパターン１からパターン３００までの３００種類のものがある。

従って、ステップＳ１ｂにおいて仮運転パターン読出部５３が第１番目のパターン１を読み出すと、ステップＳ１ｃにおいて予測エネルギ削減量演算部５４は、読み出された仮運転パターンのパターン１に従って燃料電池１を仮運転したときの予測エネルギ削減量を演算する。即ち、予測エネルギ削減量演算部５４は、図３（ｃ）に示すように、予測電力負荷を賄うように電主運転で燃料電池１を仮運転したときの予測エネルギ削減量を演算する。この実施形態では、燃料電池１の定格発電出力が１０００Ｗに、最小発電出力が３００Ｗに設定されており、従って、予測電力負荷が１０００Ｗ以上のときには仮運転パターンにおける予測発電出力が１０００Ｗに、また予測電力負荷が３００Ｗ以下のときは仮運転パターンにおける予測発電出力が３００Ｗに設定される。

具体的には、仮運転パターンの第１番目のパターン１の場合、図７に示すように、時間帯「１」において燃料電池１が５００Ｗで稼動され、この発電出力で予測電力負荷が賄われるようになる。そして、この稼動によって燃料電池１は２３０３ｋＪの予測熱出力を発生し、この予測熱出力が貯湯ユニット４の貯湯タンク２に温水として貯えられるようになり、貯湯タンク２に貯えられていた初期貯湯蓄熱量（例えば、８３７４ｋＪ）と時間帯「１」にて発生した予測熱出力が、時間帯「９」において発生する予測給湯熱負荷（例えば、２７７１７ｋＪ）において消費され、不足する予測給湯熱負荷（例えば、１８２５９ｋＪ）が補助加熱ボイラＪの稼動によって賄われるようになる。この実施形態では、貯湯タンク２に貯えられている期間の放熱ロスが考慮されており、この放熱ロスが貯湯放熱量の欄に示され、予測タンク蓄熱量が時間の経過とともに放熱ロスだけ減少するようになる。このような場合、予測エネルギ量（Ｅ２）は、時間帯「１」の予測電力負荷は燃料電池１の稼動で賄われ、時間帯「２」から時間帯「２４」までの予測電力負荷は商用系統７からの買電によって賄われる。また、時間帯「９」の予測給湯熱負荷（計画運転対象期間内においては例えば時間帯「９」にてこの予測給湯熱負荷のみが発生するとする）の一部、例えば９４５８ｋＪについては貯湯タンク２に貯えられた温水（即ち、所定時刻時に予め貯えられていた熱量及び時間帯「１」における燃料電池１の稼動により発生した熱出力）により賄われ、この予測給湯負荷の残部、例えば１８２５９ｋＪについては補助加熱ボイラＪの稼動により賄われるようになる。これらを上記数式（３）に適用して、燃料電池１を稼動させたときの予測エネルギ量（Ｅ２）が演算され、この予測エネルギ量（Ｅ２）を用いて仮運転パターンのパターン１における予測エネルギ削減量を演算すると、図７に示すように２０９３ｋＪとなる。

上述のようにして予測エネルギ削減量演算部５４が、仮運転パターンのパターン１における予測エネルギ削減量を演算すると、次にステップＳ１ｄに移行して、仮運転パターンの全パターンについての読出しが行われたか否かが判断され、全パターンの読出し、及び、その仮運転パターンにおける予測エネルギ削減量の演算が終了するまでステップＳ１ｂ及びステップＳ１ｃが同様の手法で繰り返される。

例えば、仮運転パターンの第１番目（第２番目、第３番目・・・）のパターン１（パターン２，３・・・）についての予測エネルギ削減量の演算が行われると、次に第２番目（第３番目、第４番目・・・）のパターン２（パターン３，４・・・）の読出しが行われ、読み出されたパターン２（パターン３，４・・・）における予測エネルギ削減量の演算が上述したのと同様に行われる。
仮運転パターンの第２番目のパターン２の場合、図８に示すように、予測エネルギ量（Ｅ２）は、時間帯「１」及び「２」の予測電力負荷が燃料電池１の稼動で賄われ、時間帯「３」から時間帯「２４」までの予測電力負荷が商業系統１２からの買電によって賄われる。また、時間帯「９」の予測給湯熱負荷の一部、例えば１２３４３ｋＪについては貯湯タンク２に貯えられた温水により賄われ、この予測給湯負荷の残部、例えば１５３７４ｋＪについては補助加熱ボイラＪの稼動により賄われるようになり、このときの予測エネルギ削減量は図８に示すように２５１２ｋＪとなる。
また、仮運転パターンの第２４番目のパターン２４の場合、図９に示すようになり、このときの予測エネルギ削減量は１２５６ｋＪとなり、更に仮運転パターンの第２５番目のパターン２５の場合、図１０に示すようになり、このときの予測エネルギ削減量は２３０３ｋＪとなり、仮運転パターンの最後のパターン３００の場合、図１１に示すようになり、このときの予測エネルギ削減量は８３７ｋＪとなる。

上述のようにして仮運転パターンの全パターンについての予測エネルギ削減量が演算されると、ステップＳ１ｅにおいて最大予測エネルギ削減量選定部５５は、各仮運転パターンについて演算された予測エネルギ削減量のうち最も大きい値を選定する。次に、ステップＳ１ｆにおいて仮稼動時間帯設定部５６は、選定された最大値の予測エネルギ削減量である仮運転パターンに対応する稼動時間帯を仮稼動時間帯として設定し、その仮稼動時間帯を記憶部６３に記憶させる。

上述のようにして仮稼動時間帯が設定された後は図５のステップＳ２に移行し、予測熱出力積算部５７は、仮運転パターンの選定パターンに従って燃料電池１を予測電力負荷を賄うように電主運転したときに発生する予測熱出力、換言すると貯湯タンク２に温水として貯湯される予測貯湯蓄熱量を積算し、この予測熱出力の積算値を記憶部６３に記憶させる。

その後、ステップＳ３において、設定された仮稼動時間帯の開始時刻になったと判定されると、ステップＳ３からステップＳ４に移行し、作動制御部６２は、稼動信号を生成してこの稼動信号に基づいて燃料電池１を稼動させる。その結果、燃料電池１の発電電力が電力負荷装置９で消費され（余剰電力が生じたときには、電気ヒータ１２によって温水として貯えられる）、燃料電池１から回収された熱が温水として貯湯ユニット４に貯えられる。燃料電池１のこの稼動は、電力負荷装置９で実際に消費される現時点の電力負荷（この現電力負荷として、現時点から所定時間、例えば５分前までの平均電力負荷を用いることができる）を賄うような電主運転で行われる。即ち、ステップＳ５において現電力負荷演算部５８は、現時点の電力負荷を演算し、ステップＳ６において発電出力設定部５９は、発電出力が現電力負荷と等しくなる（又は現電力負荷よりも幾分小さくなる）ように燃料電池１の発電出力を設定する。例えば、現電力負荷が５００Ｗであるときには、燃料電池１の発電出力は５００Ｗ（又は４６０Ｗ）に設定され、このようにして燃料電池１は現電力負荷を賄うように電主運転される。そして、ステップＳ７において現熱出力積算部６０は、計画運転モードでの燃料電池１の稼動によって実際に生成される現熱出力をその稼動開始時から積算する。

以上のように、燃料電池１を上述のような計画運転モードで運転制御することによって、その稼動停止を計画運転対象期間である２４時間（一日）当たり最大１回とすることができ、稼動、稼動停止が頻繁に繰り返されることを回避することができている。

但し、来客があるために本来は４人家族であるにも拘わらず当日は７人の在宅者がいるという場合や、月曜日が祝日であるために通常の休日と同様の生活パターンで月曜日を過ごすという場合や、出かけていて不在である場合など、需要家の熱負荷のパターンが通常とは異なる特異日も存在する。
従って、本実施形態のエネルギ供給システムでは、需要家による熱使用状況及び電力使用状況の少なくとも一方と直接又は間接的に関連する使用状況関連データを収集する使用状況関連データ収集手段と、使用状況関連データ計測部によって計測される、計画運転対象期間内における実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、実使用状況関連データの特異性の程度を判定する使用状況関連データ判定部６４が設けられている。後述するように、上記使用状況関連データ収集手段は、図２に示した電力負荷計測手段１１、給湯熱負荷計測手段３１、暖房熱負荷計測手段３２、及び、リモコン操作部３４の風呂湯張りスイッチ３５と予約スイッチ３６を用いて実現可能である。

そして、図５のステップＳ８からステップＳ１０に示すように、計画運転モードで燃料電池１を稼動させつつ、使用状況関連データ判定部６４によって判定された実使用状況関連データの特異性の程度が大きいときには、計画運転対象期間の途中で、上述した計画運転モードとは別の予備運転モードを実行する。
この予備運転モードの詳細については後述する。

具体的には、燃料電池１を計画運転モードで稼動させている途中で、ステップＳ８において使用状況関連データ判定部６４は、使用状況関連データ収集手段によって収集された計画運転対象期間内における実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、実使用状況関連データの特異性の程度を判定する。次に、ステップＳ９において作動制御部６２は、使用状況関連データ判定部６４によって判定された実使用状況関連データの特異性の程度が大きいときには、ステップＳ１０に移行して、上記計画運転モードとは別の非計画状態で燃料電池１を運転する予備運転モードを実行する発電出力設定処理を実行するように構成されている。そして、ステップＳ１５において、仮運転パターンの全パターンによる予測エネルギ削減量の再演算を行う所定時刻（計画運転対象期間の開始時刻）、例えば午前０時に達したか否かが判断され、この所定時刻に達するまではステップＳ１０にリターンして上記予備運転モードで燃料電池１が稼動される。また、ステップＳ１５においてこの所定時刻に達したと判定されると、この制御フローの初めにリターンする。

他方で、ステップＳ９において作動制御部６２は、実使用状況関連データの特異性の程度が大きくないと判定したときには、ステップＳ１１に移行する。つまり、燃料電池１が上記計画運転モードで稼動され続ける。

そして、ステップＳ１１において熱出力比較部６１は、予測熱出力積算部５７による予測積算熱出力と現熱出力積算部６０による現積算熱出力とを比較する。現積算熱出力が予測積算熱出力よりも小さいときにはステップＳ１２に移行し、設定された仮稼動時間帯の終了時刻に達したか否かが判断され、この終了時刻に達するまではステップＳ５にリターンして燃料電池１の稼動が継続される。また、ステップＳ１２においてこの終了時刻に達したと判定されると、ステップＳ１３に移行して燃料電池１の稼動が停止されて、ステップＳ１４に移行する。

他方で、ステップＳ１１において、燃料電池１の稼動によって現積算熱出力が予測積算熱出力以上になると、ステップＳ１３に移行し、所定熱出力を得るための燃料電池１の省エネルギ運転が行われたとして燃料電池１を稼動停止させる。そしてステップＳ１４において、上記所定時刻（計画運転対象期間の開始時刻）に達したか否かが判断され、この所定時刻に達したと判定されると、この図５に示す制御フローの初めにリターンする。

以下に、予備運転モードに関連する図５のステップＳ８からステップＳ１０の詳細について説明する。
上述した使用状況関連データ収集手段として、需要家による電力使用状況と直接関連する使用状況関連データを計測する電力負荷計測手段１１を用いた場合、計画運転対象期間内における時系列的な電力負荷に関する情報を収集できる、また、後述するような電力負荷の時間変動量、つまり、電力負荷装置９における設定時間毎の実電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の現時点までの実積算値に関する情報を収集できる。

また、使用状況関連データ収集手段として、需要家による熱使用状況と直接関連する使用状況関連データを計測する給湯熱負荷計測手段３１を用いた場合、需要家が浴槽へ風呂湯張りを行うときに要した給湯熱負荷量の情報を収集することができる。同様に、使用状況関連データ収集手段として、需要家による熱使用状況と直接関連する使用状況関連データを計測する暖房熱負荷計測手段３２を用いた場合、需要家が暖房端末３で消費した暖房熱負荷量の情報を収集することができる。

また更に、使用状況関連データ収集手段として上記給湯熱負荷量計測手段３１を用いた場合、需要家による熱使用状況と間接的に関連する使用状況関連データとして、需要家が給湯装置３３を用いて消費した水量の情報を収集することができる。例えば、夏場などは給湯装置３３において温水を使用せず（つまり、熱を消費せず）に水を使用することもあるため、本実施形態では、給湯熱負荷計測手段３１において計測される水及び温水の実供給量を、需要家による熱使用状況と間接的に関連する使用状況関連データと見なしている。つまり、この給湯装置３３は、本発明の「給水及び給湯装置」に相当する。

また更に、使用状況関連データ収集手段として、需要家が操作するリモコン操作部３４の風呂湯張りスイッチ３５や風呂湯張り時刻を予約するための予約スイッチ３６を用いた場合、風呂湯張りスイッチ３５がオン操作された時刻を風呂湯張り時刻の情報として収集することや、予約スイッチ３６によって予約された風呂湯張り予約時刻を風呂湯張り時刻の情報として収集することができる。加えて、風呂湯張りスイッチ３５のオン操作、及び、予約スイッチ３６による予約操作に基づいて行われた風呂湯張り回数の情報を収集することができる。

以上のように、使用状況関連データ収集手段が収集可能な実使用状況関連データには、電力負荷、電力負荷の時間変動量、風呂湯張り時刻、風呂湯張り回数、水及び温水の実供給量などがある。

制御手段５に設けられた使用状況関連データ判定部６４は、図５及び図６を参照して説明した計画運転モードでの運転制御中に、上記使用状況関連データ収集手段によって収集される実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、実使用状況関連データの特異性の程度を判定するように構成されている。
例えば、使用状況関連データ判定部６４は、実使用状況関連データとしての電力負荷装置９の電力負荷が基準使用状況関連データとしての基準電力負荷から離れるほど、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいと判定する。上記基準電力負荷としては、計画運転対象期間内の需要家自身又は他の需要家の過去の平均電力負荷など、基準となり得る電力負荷に関する情報である。従って、使用状況関連データ判定部６４は、例えば当日の最初の１５時間（本実施形態では０時から１５時の間）の電力負荷合計が、過去の平均的な電力負荷の１日の電力負荷合計よりも大きくなれば、その時点で、当日の電力負荷の特異性の程度が大きいと判定する。

また、使用状況関連データ判定部６４は、実使用状況関連データとしての電力負荷装置９の電力負荷の時間変動量が基準使用状況関連データとしての基準の電力負荷の時間変動量から離れるほど、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいと判定する。
例えば、需要家の過去の１時間毎の電力負荷の平均値、その１時間毎の電力負荷に関して時系列的に前後の差の絶対値、及び、その時刻までの絶対値の積算値は下記の表１のようになる。

表１に示すように、需要家が通常の生活パターンで電力を使用していれば１時間毎の電力負荷は変動を繰り返すため、差の絶対値の積算値は一様に増大する。しかし、需要家が不在である場合には１時間毎の電力負荷は変動しないため、上記表１中の１１時から１７時までと同様に、差の絶対値は零になる。そして、差の絶対値の積算値も零である。従って、差の絶対値の積算値の増大の様子が異なれば、需要家は通常の生活パターンで電力を使用していないと判定することができる。例えば、使用状況関連データ収集手段としての電力負荷計測手段によって計測された電力負荷に関して、１２時の時点での上記差の絶対値の積算値が例えば０．５以下である場合、使用状況関連データ判定部６４は、電力負荷の変動がほとんど無い特異性の程度が大きい状態を認識できる。

また更に、使用状況関連データ判定部６４は、実使用状況関連データとしての風呂湯張り時刻が基準使用状況関連データとしての基準の風呂湯張り時刻から離れるほど、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいと判定する。従って、使用状況関連データ判定部６４は、例えば当日の風呂湯張り時刻（風呂湯張りスイッチ３５がオン操作された時刻又は予約スイッチ３６による風呂湯張り予約時刻）が、過去の平均的な風呂湯張り時刻から例えば４時間以上離れると、その時点で、当日の風呂湯張り時刻の特異性の程度が大きいと判定する。

また更に、使用状況関連データ判定部６４は、実使用状況関連データとしての風呂湯張り回数が基準使用状況関連データとしての基準の風呂湯張り回数から離れるほど、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいと判定する。従って、使用状況関連データ判定部６４は、例えば当日の風呂湯張り回数が、過去の平均的な風呂湯張り回数より多くなったときには、その時点で、当日の風呂湯張り回数の特異性の程度が大きいと判定する。

また更に、使用状況関連データ判定部６４は、実使用状況関連データとしての給湯装置３３からの水及び温水の少なくとも一方の実供給量が基準使用状況関連データとしての基準の供給量から離れるほど、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいと判定する。従って、使用状況関連データ判定部６４は、例えば通常の生活パターンでは欠かさず水が使用される３時から１３時までの水又は温水の使用量が、基準となる過去の３時から１３時までの平均的な水又は温水の使用量の値よりも小さければ、その時点で、当日の水又は温水の使用量の特異性の程度が大きいと判定する。

以上のようにして使用状況関連データ判定部６４が需要家の当日の生活パターンの特異性の程度が大きいと判定すると、作動制御部６２は、その時点で実行している計画運転モードとは別の非計画状態で燃料電池１を運転する予備運転モードを実行する。

予備運転モードとしては、電力負荷装置９において現在要求されている現電力負荷を賄うように燃料電池１を運転する運転モード、所謂、電主運転モードを採用することができる。燃料電池１が電主運転モードで稼動されると、少なくとも燃料電池１の発電出力は実電力負荷と実質的に等しくなるので、大きな電力余剰は発生しなくなる。その結果、需要家の生活パターンが通常とは異なったとしても、電力供給に関してはエネルギ効率の低下を抑制可能である。

他の予備運転モードとしては、電力負荷装置９において現在要求されている現電力負荷と仮に設定した燃料電池１の仮発電出力との差から求まる不足電力を、商用系統７からの買電によって賄ったときの一次エネルギ消費量、及び、上記仮発電出力を燃料電池１で賄ったときの一次エネルギ消費量、の和が最小となるような最適発電出力で燃料電池１を運転する運転モードを採用することができる。
例えば、電力負荷装置９の電力負荷がＡｋＷであり、燃料電池１の発電出力がＢｋＷであり、その発電出力：ＢｋＷのときの燃料電池１発電効率がｅ（Ｂ）であり、商用系統７に電力を供給する発電所の発電効率がｅｐであるとすると、上記最適発電電力は、下記式のＦ（Ｂ）が最小となる発電電力：Ｂのことである。

Ｆ（Ｂ）＝［Ｍａｘ（Ａ−Ｂ、０）／ｅｐ＋Ｂ／ｅ（Ｂ）］

つまり、上記式の第１項は、不足電力：（Ａ−Ｂ）を買電で賄うときの一次エネルギ消費量を表し、第２項は、燃料電池１を発電電力：Ｂを出力するように稼動させたときの一次エネルギ消費量を表している。燃料電池１は発電出力に応じて発電効率：ｅ（Ｂ）が変化するので、燃料電池１の発電出力が変化すると、Ｆ（Ｂ）の値も変化する。従って、Ｆ（Ｂ）の値が最小となる発電電力：Ｂで燃料電池１を稼動させれば、熱供給に関するエネルギ効率は不明であるものの（つまり、熱の過不足が発生し得るものの）、電力の大きな過不足が発生しないようにしながら、電力供給に関しては最もエネルギ効率を良くすることができる。そして、設定タイミングで定期的に上記Ｆ（Ｂ）が最小となる最適発電電力：Ｂを導出し、その発電電力：Ｂで燃料電池１を稼動させればよい。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、実使用状況関連データの特異性の程度が大きいか否かを判定する基準（基準使用状況関連データ）をいくつか例示したが、基準使用状況関連データは適宜変更可能である。また、需要家毎、曜日毎、月毎、季節毎などに応じて変更してもよい。

＜２＞
上記実施形態では、熱電併給装置として燃料電池を用いた場合について説明したが、例えば、ガスエンジン発電装置などを熱電併給装置として用いてもよい。

＜３＞
上記実施形態では、計画運転対象期間が０時から２４時までの２４時間である場合について説明したが、例えば、午前２時から翌日の午前２時までの２４時間を計画運転対象期間とする場合や、０時から４８時間を計画運転対象期間とする場合などに改変してもよい。

＜４＞
上記実施形態では、上記計画運転とは別の予備運転モードとして二つの例を示したが、他の運転モードを予備運転モードとして実行してもよい。例えば、燃料電池１の定格出力の２５％等での一定出力運転を連続して、又は、断続的に実行するような予備運転モードなど、他の運転モードを実行してもよい。

本発明のエネルギ供給システムは、需要家の生活パターンが規則的では無くなったときに、熱電併給装置を本来の計画運転モードとは別の予備運転モードで稼動させてエネルギ効率の低下を抑制可能なコージェネレーションシステムに適用可能である。

エネルギ供給システムの概略構成図エネルギ供給システムの制御ブロック図予測電力負荷及び予測給湯熱負荷などを説明するための図仮運転パターンの各種パターンを示す図エネルギ供給システムの制御を示すフローチャート仮稼動時間帯の設定制御を示すフローチャート仮運転パターンの第１番目のパターン１における予測エネルギ削減量の演算を説明するための図仮運転パターンの第２番目のパターン２における予測エネルギ削減量の演算を説明するための図仮運転パターンの第２４番目のパターン２４における予測エネルギ削減量の演算を説明するための図仮運転パターンの第２５番目のパターン２５における予測エネルギ削減量の演算を説明するための図仮運転パターンの第３００番目のパターン３００における予測エネルギ削減量の演算を説明するための図

符号の説明

１燃料電池（熱電併給装置）
５制御手段
１１電力負荷計測手段（使用状況関連データ収集手段）
３１給湯熱負荷計測手段（使用状況関連データ収集手段）
３２暖房熱負荷計測手段（使用状況関連データ収集手段）
３５風呂湯張りスイッチ（使用状況関連データ収集手段）
３６予約スイッチ（使用状況関連データ収集手段）
６４使用状況関連データ判定部

Claims

熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、計画運転対象期間内における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて前記熱電併給装置を計画運転する計画運転モードを実行する制御手段とが設けられているエネルギ供給システムであって、
需要家による熱使用状況及び電力使用状況の少なくとも一方と直接又は間接的に関連する使用状況関連データを収集する使用状況関連データ収集手段と、
前記使用状況関連データ収集手段によって収集される、前記計画運転対象期間内における実使用状況関連データを基準使用状況関連データと比較して、前記実使用状況関連データの特異性の程度を判定する使用状況関連データ判定部が設けられ、
前記制御手段は、前記使用状況関連データ判定部によって判定された前記実使用状況関連データの特異性の程度が大きいときには、前記計画運転対象期間の途中で、前記計画運転モードとは別の予備運転モードを実行するように構成されているエネルギ供給システム。
前記予備運転モードは、現在要求されている現電力負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する運転モードである請求項１記載のエネルギ供給システム。
前記予備運転モードは、現在要求されている現電力負荷と仮に設定した前記熱電併給装置の仮発電出力との差から求まる不足電力を、買電によって賄ったときの一次エネルギ消費量、及び、前記仮発電出力を前記熱電併給装置で賄ったときの一次エネルギ消費量、の和が最小となるような発電出力で前記熱電併給装置を運転する運転モードである請求項１記載のエネルギ供給システム。
前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて浴槽に風呂湯張りを行う風呂湯張り手段を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての風呂湯張り時刻が前記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り時刻から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する請求項１〜３の何れか一項に記載のエネルギ供給システム。
前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて浴槽に風呂湯張りを行う風呂湯張り手段を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての風呂湯張り回数が前記基準使用状況関連データとしての基準風呂湯張り回数から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する請求項１〜４の何れか一項に記載のエネルギ供給システム。
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての電力負荷が前記基準使用状況関連データとしての基準電力負荷から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する請求項１〜５の何れか一項に記載のエネルギ供給システム。
前記使用状況関連データ判定部は、設定時間毎の実電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の現時点までの実積算値を前記実使用状況関連データとし、及び、前記設定時間毎の基準電力負荷データを時系列的に前後で比較してその差の絶対値を演算し、演算した絶対値の前記現時点までの基準積算値を前記基準使用状況関連データとし、前記実積算値が前記基準積算値から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する請求項１〜６の何れか一項に記載のエネルギ供給システム。
水又は前記熱電併給装置で発生した熱にて貯湯する貯湯装置に貯湯された湯水を用いて得られる温水を供給する給水及び給湯装置を備え、
前記使用状況関連データ判定部は、前記実使用状況関連データとしての前記水及び前記温水の少なくとも一方の実供給量が前記基準使用状況関連データとしての前記水及び前記温水の少なくとも一方の基準供給量から離れるほど、前記特異性の程度が大きいと判定する請求項１〜７の何れか一項に記載のエネルギ供給システム。