JP5032857B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、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、運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定め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。

かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置して、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ものである。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。

このようなコージェネレーションシステムにおいては、運転制御手段により、上述のように連続運転メリット及び断続運転メリットを求め、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めて、その定めた運転形態にて熱電併給装置を運転するようになっている。

例えば、連続運転メリット及び断続運転メリットのうち、運転メリットが高い方に対応する運転形態を熱電併給装置の運転形態として定めることにより、運転メリットを向上させるようにしたり、あるいは、連続運転メリットが所定の値以上のときは、連続運転形態を断続運転形態よりも優先して熱電併給装置の運転形態として定め、連続運転メリットが所定の値よりも小さいときは、連続運転メリット及び断続運転メリットのうち、運転メリットが高い方に対応する運転形態を熱電併給装置の運転形態として定めることにより、運転メリットを向上させながらも、熱電併給装置の起動及び停止を抑制して耐久性を向上させるようにしてある。

ちなみに、運転メリットとしては、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。

そして、このようなコージェネレーションシステムにおいて、従来は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理するように構成されて、熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットは、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとする形態で、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、その最初の運転周期について求めるように構成されていた。
又、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットは、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で求めるように構成されていた。

ちなみに、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるに当たって、運転形態判定対象期間の開始時点から時間間隔を隔てた時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットは、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるのは、勿論である。

更に、断続運転メリットとしては、最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを求めるように構成されていた（例えば、特許文献１参照。）。

つまり、夏期等、熱負荷が小さい場合や、コージェネレーションシステムの設置箇所の熱負荷が小さい場合は、例えば運転周期を１日に設定すると、１日目に定めた運転時間帯において熱電併給装置を運転することにより、その運転により貯湯槽に貯湯される湯水にて２日目、あるいは、２日目及び３日目等の熱負荷を賄うことができる場合がある。
そこで、運転周期を１日に定めて、運転形態判定対象期間を複数（例えば、２、３回）の運転周期にて構成し、予測電力負荷及び予測熱負荷を前記複数の運転周期の夫々に区分けして管理して、上述のように、断続運転メリットを最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷のみならず、最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷をも鑑みて求めるように構成されていた。

ちなみに、従来では、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして予測電力負荷及び予測熱負荷を管理して、上述のように、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める場合、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新するように構成して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されていた。

特開２００６−１２７８６７号公報

かかるコージェネレーションシステムにおいて、連続運転メリットや断続運転メリットは、設置箇所の電力消費状況や熱消費状況に応じて変化することはもちろんであるが、運転形態判定対象期間の開始時点において求める連続運転メリットや断続運転メリットは、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価するものではなく、その運転形態判定対象期間に続く運転形態判定対象期間をも含めた状態において、連続運転形態と断続運転形態とのうちの適正な運転形態を選択するのに好都合な運転メリットを評価する値として求められる必要があるが、従来では、運転形態判定対象期間の開始時点において、連続運転メリットや断続運転メリットが、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価する値として求められるものであり、改善する必要がある。

以下、運転形態判定対象期間を複数の運転周期にて構成して、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新し、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成する場合を対象にして、説明を加える。

起動時消費エネルギは、運転周期を例えば１日に設定する場合においては、一般家庭の通常の電力負荷及び熱負荷を対象として求められる１日分の連続運転メリットと同等となる、又は、１日分の断続運転メリットよりも大きくなる等、かなり大きいので、運転メリットを、起動時消費エネルギを消費するとして求めるか消費しないとして求めるかにより、求められる運転メリットはかなり大きく異なる。

ところで、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、運転周期（例えば１日）当たりのものとして、電気負荷を設定量とした状態で、一般家庭における想定される熱負荷の発生範囲において熱負荷に応じて試算すると、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費するとして求めた場合、並びに、起動時消費エネルギを消費しないとして求めた場合のいずれの場合でも、例えば熱負荷が小さい場合等、負荷の状況によっては、熱負荷の発生範囲の略全体にわたって、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなる傾向となる。

つまり、断続運転メリットは、運転周期のうちの熱電併給装置を運転すると運転メリットにおいて有利となる時間帯に運転時間帯を定めることにより求めるものであるので、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、起動時消費エネルギを消費するかしないかを同様に扱って運転周期当たりで求めると、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなる傾向となるのである。

説明を加えると、図８において、連続運転メリット（具体的には、熱電併給装置を運転することによる一次エネルギ削減量）を起動時消費エネルギ及び熱電併給装置を停止するときの停止時消費エネルギを消費するとして求めた場合の熱負荷との関係をＬｃ２にて示し、断続運転メリット（具体的には、熱電併給装置を運転することによる一次エネルギ削減量）を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めた場合の熱負荷との関係をＬｉ２にて示すように、熱負荷の発生範囲の全体にわたって、Ｌｉ２がＬｃ２に対して運転メリットが高い側（一次エネルギ削減量が多い側）に位置するものとなり、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費するとして求めると、熱負荷の発生範囲の全体にわたって断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなることが分かる。
又、図８において、連続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めた場合の熱負荷との関係をＬｃ１にて示し、断続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めた場合の熱負荷との関係をＬｉ１にて示すように、熱負荷の発生範囲の全体にわたって、Ｌｉ１がＬｃ１に対して運転メリットが高い側に位置するものとなり、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を起動時消費エネルギを消費しないとして求めると、熱負荷の発生範囲の全体にわたって断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなることが分かる。

尚、図８において、予測熱負荷や予測エネルギ削減量は、１運転周期当たりに換算した値である。例えば、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットを、断続運転メリットとして求めた場合、予測熱負荷や予測エネルギ削減量は、１運転周期当たりに換算してある。

次に、図９に基づいて、熱電併給装置を連続運転形態にて運転する場合及び断続運転形態にて運転する場合の夫々における起動時消費エネルギの消費形態について説明する。
図９において、熱電併給装置をその発電電力を電力負荷に追従させる状態で運転するとして、運転形態判定対象期間を例えば３回の運転周期にて構成する場合に、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の熱電併給装置の発電電力の経時変化を、（イ）にて示し、３回の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の熱電併給装置の発電電力の経時変化を、（ロ）にて示す。
図９から分かるように、運転形態判定対象期間を構成する各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、各運転周期において起動時消費エネルギが消費され、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、少なくとも２回目以降の運転周期では、起動時消費エネルギが消費されることがない。

従って、連続運転メリット及び断続運転メリット夫々を、運転周期当たりのものとして、起動時消費エネルギを消費するとして求めた場合、あるいは、起動時消費エネルギを消費しないとして求めた場合に、断続運転メリットが連続運転メリットよりも高くなる場合でも、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合がある。

しかしながら、従来では、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するとする形態で求め、断続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求めることに起因して、以下に説明するように、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることを適切に行うことができないという問題があった。

即ち、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める場合に、運転周期の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときには、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、起動時消費エネルギを消費するものとして求め、運転周期の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには、連続運転メリットは起動時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転メリットについては、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを起動時消費エネルギを消費しないとして求めることになるので、運転周期の開始時点毎に、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなるように求められ易い傾向となり、運転形態判定対象期間を構成する各運転周期において熱電併給装置が断続運転形態にて運転され易くなる。

つまり、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合でも、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される虞があり、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることを適切に行うことができないのである。

ちなみに、運転周期そのものを運転形態判定対象期間とする場合について、簡単に説明すると、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中であるときには、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、起動時消費エネルギを消費するものとして求め、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには、連続運転メリットは起動時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転メリットについては、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを起動時消費エネルギを消費しないとして求めることになるので、運転周期そのものを運転形態判定対象期間とする場合においても、断続運転メリットの方が連続運転メリットよりも高くなるように求められ易い傾向となり、以降の運転形態判定対象期間では、熱電併給装置が断続運転形態にて運転され易くなる。
従って、運転メリットを複数の運転形態判定対象期間全体にわたって評価すると、複数の運転形態判定対象期間にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転形態判定対象期間において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合でも、各運転形態判定対象期間において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される虞があり、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることを適切に行うことができないのである。

要するに、従来では、運転形態判定対象期間の開始時点において、連続運転メリットや断続運転メリットが、その運転形態判定対象期間についての運転メリットを単に評価する値として求められるものであるため、その運転形態判定対象期間に続く運転形態判定対象期間をも含めた状態においては、連続運転形態の方を選択すべきであるにも拘わらず断続運転が選択される傾向となるものであり、改善する必要がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めて熱電併給装置を運転し得るコージェネレーションシステムを提供することにある。

本発明のコージェネレーションシステムの第１特徴構成は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、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、運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めて、
その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるように構成されたものであって、
前記運転制御手段が、
前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする又は前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるように構成され、且つ、
運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとする又は起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求め、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で求める。
ちなみに、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるに当たって、運転形態判定対象期間の開始時点から時間間隔を隔てた時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットは、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるのは、勿論である。

つまり、断続運転メリットを求めるに当たっては、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費するとする形態にて求めるようにすることにより、各運転形態判定対象期間の断続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、並びに、運転形態判定対象期間におけるどのような時間帯に運転時間帯が仮定されるにも拘らず、起動時消費エネルギを消費するとする形態にて求めることになる。
そして、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとする又は起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求め、断続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めることにより、連続運転メリットの方が断続運転メリットよりも高く求められ易いようにすることが可能となる。

例えば、図８において、連続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めた場合の熱負荷との関係を示すＬｃ１と、断続運転メリットを起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めた場合の熱負荷との関係を示すＬｉ２とを比較すると、Ｑよりも大きい熱負荷の範囲では、連続運転メリットの方が断続運転メリットよりも高くなる。
ちなみに、図８のＬｃ１は、連続運転メリットを停止時消費エネルギを消費しないとして求め、Ｌｉ２は断続運転メリットを停止時消費エネルギを消費するとして求めた結果を示すものであるが、起動時消費エネルギに対して停止時消費エネルギはかなり小さくて、停止時消費エネルギを消費するかしないかにより、運転メリットの演算値に与える影響は小さいので、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を求めるに当たって、停止時消費エネルギの扱いを変えたとしても、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めた連続運転メリットと、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めた断続運転メリットとの関係は、図８のＬｃ１とＬｉ２との関係に類似したものとなり、連続運転メリットを起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、断続運転メリットを起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めることにより、連続運転メリットの方が断続運転メリットよりも高く求められ易いようにすることが可能となるのである。

そして、一旦、連続運転メリットの方が断続運転メリットよりも高くなるように求められて、熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められると、次の運転形態判定対象期間の開始時点においては熱電併給装置が運転中となるものの、断続運転メリットは起動時消費エネルギを消費するとする形態で求められることになり、次の運転形態判定対象期間の開始時点においても、連続運転メリットの方が断続運転メリットよりも高くなるように求められ易くなるので、連続する複数の運転形態判定対象期間にわたって熱電併給装置の運転形態が連続運転形態に定められ易くなる。

つまり、運転メリットを複数の運転形態判定対象期間全体にわたって評価すると、複数の運転形態判定対象期間にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転形態判定対象期間において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定められるようにすることが可能となり、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めることが可能となる。

従って、運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めて熱電併給装置を運転し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

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、
前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、
前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めるように構成され、且つ、
前記最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理する。
そして、運転制御手段は、熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求める。
又、運転制御手段は、前記最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求める。

つまり、断続運転メリットは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷を賄うのが運転メリットが高いとして求める場合や、その最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に加えてその最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷も賄うのが運転メリットが高いとして求める場合があって、熱負荷に応じて運転メリットが大きくなるように求められるのに対して、連続運転メリットは、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷を対象にして求めるものである。

しかしながら、断続運転メリットは起動時消費エネルギを消費するとする形態で求め、連続運転メリットは起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるものであり、しかも、起動時消費エネルギはかなり大きいものであって、連続運転メリットを求める場合と断続運転メリットを求める場合とを比較すると、連続運転メリットを求める場合の方が運転メリットを高く求め易いようにすることが可能となるので、熱負荷が小さいときには断続運転形態に定め、熱負荷が大きいときには連続運転形態に定めるように、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めることが可能となる。

又、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理するようにするにしても、断続運転メリット及び連続運転メリット夫々を上述したようにして求めるように構成することにより、最初の運転周期については予測電力負荷及び予測熱負荷を管理し、その最初の運転周期に後続する運転周期については予測熱負荷のみを管理するようにすることが可能となるので、予測電力負荷及び予測熱負荷を記憶させるためのメモリの記憶容量を小さくすることが可能となるので、コストダウンを図ることが可能となる。
要するに、熱負荷の大小に拘わらず、運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めて熱電併給装置を運転することができるようになった。

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、
運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、
前記断続運転形態の運転時間帯を前記最初の運転周期内に１つ設定するように構成され、且つ、
運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高い運転時間帯、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を前記断続運転形態の運転時間帯として設定する又は前記運転メリットが高い方の運転時間帯の開始時点を前記断続運転形態の運転開始タイミングとして設定するように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めたときは、断続運転形態の運転時間帯を前記最初の運転周期内に１つ設定し、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとし又は仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ熱電併給装置が停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、運転メリットが高い運転時間帯を求め、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて、運転メリットが高い運転時間帯を求めて、それら求めた運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を求める。
そして、運転制御手段は、運転メリットが高い方の運転時間帯を断続運転形態の運転時間帯として設定する、又は、運転メリットが高い方の運転時間帯の開始時点を断続運転形態の運転開始タイミングとして設定する。

つまり、断続運転メリットを求めるに当たって、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めると、その運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットが、種々の時間帯に仮定した運転時間帯についての運転メリットのうちで高くならない場合でも、起動時消費エネルギを消費しないとする又は仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めると、その運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットが、種々の時間帯に仮定した運転時間帯についての運転メリットのうちで高くなる場合がある。
そして、断続運転形態を、その運転時間帯を運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯に設定して実行する状態を想定すると、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中のときには、熱電併給装置の運転をそのまま継続すれば良いので、起動時消費エネルギを消費することなく断続運転形態を実行することができ、一方、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が停止中のときには、熱電併給装置を起動させる必要があるので、起動時消費エネルギを消費した上で断続運転形態を実行することになる。

そこで、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置の運転形態を断続運転形態に定めたときには、その断続運転形態の運転時間帯を上述のように設定することにより、その断続運転形態の運転時間帯を、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中か停止中かに応じて、運転メリットが高くなる時間帯に設定することが可能となる。

従って、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めることができながら、断続運転形態に定めたときには、運転形態判定対象期間の開始時点において熱電併給装置が運転中か停止中かに応じて、断続運転形態の運転時間帯を運転メリットが高くなる時間帯に設定する、又は、断続運転形態の運転開始タイミングを運転メリットが高くなる時間帯の開始時点に設定することが可能となるので、運転メリットをより一層向上するように熱電併給装置を運転することができるようになった。

第４特徴構成は、上記第２又は第３特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新するように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることになる。
そして、ある運転周期の開始時点において、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定めると、それ以降の運転周期においても熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定め易くなり、複数の運転周期にわたって熱電併給装置が連続運転形態にて運転され易くなるので、運転メリットを運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期全体にわたって評価すると、複数の運転周期にわたって連続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合の方が、各運転周期において断続運転形態にて熱電併給装置が運転される場合よりも運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態に定められるようにすることが可能となり、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めることが可能となる。

ところで、運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して、実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動する場合がある。
そのような場合は、複数の運転周期から構成される運転形態判定対象期間の予測電力負荷及び予測熱負荷を対象にして定めた運転形態にて熱電併給装置を運転しているときに、複数の運転周期のうちの最初の運転周期において、その最初の運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動すると、先に定めた運転形態にて熱電併給装置の運転を継続すると、運転メリットを向上するように運転することができなくなる虞がある。

そこで、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるようにすることにより、最初の運転周期の予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動しても、次の運転周期の開始時点になると、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、その更新した運転形態判定対象期間の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、新たに連続運転メリット及び断続運転メリットを求めて、熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めることができる。
従って、予測電力負荷や予測熱負荷に対して実際の電力負荷や実際の熱負荷が変動しても、運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに適切に定めて熱電併給装置を運転することができるようになった。

第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を待機形態、前記連続運転形態及び前記断続運転形態のいずれかに定めるように構成されている点を特徴とする。

即ち、運転制御手段は、運転形態判定対象期間の全時間帯において熱電併給装置を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理する。
そして、運転制御手段は、そのように管理している待機メリット、並びに、予測電力負荷、予測熱負荷、熱電併給装置の運転による消費エネルギ及び起動時消費エネルギにより求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を待機形態、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定める。

つまり、例えば予測電力負荷や予測熱負荷が小さい場合は、熱電併給装置を連続運転形態又は断続運転形態で運転するよりも、運転形態判定対象期間の全時間帯において熱電併給装置を停止させて運転を待機させる方が運転メリットが高くなる場合がある。
そこで、連続運転メリット及び断続運転メリットを求めるのに加えて、待機メリットを管理して、それら待機メリット、連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、熱電併給装置の運転形態を待機形態、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定めるようにすることにより、熱電併給装置を連続運転形態又は断続運転形態で運転するよりも、熱電併給装置の運転を待機させる方が運転メリットが高くなる場合には、熱電併給装置の運転を待機させることが可能となる。
従って、運転メリットをより一層向上するように熱電併給装置を運転することができるようになった。

〔第１実施形態〕
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、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯手段としての貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。

前記燃料電池１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１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、前記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。
前記燃料ガス生成部は、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前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。

そして、前記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、前記燃料電池１の発電電力を調節するように構成されている。
前記燃料電池１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、そのインバータ６は、燃料電池１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するように構成されている。
前記商用電源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９に供給するように構成されている。

前記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、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。

前記電気ヒータ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。
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電気ヒータ１２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しても構わない。

前記貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯槽２、湯水循環路１６を通して貯湯槽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を通して熱媒を前記熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、前記湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、前記熱源用循環路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、前記熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、前記貯湯槽２から取り出されて給湯路２７を通流する湯水及び前記熱源用循環路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。

前記湯水循環路１６は、前記貯湯槽２の底部と頂部とに接続されて、前記湯水循環ポンプ１７により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の頂部に戻す形態で貯湯槽２の湯水を湯水循環路１６を通して循環させ、そのように湯水循環路１６を通して循環される湯水を前記貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯湯されるように構成されている。
前記湯水循環路１６は、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、ラジエータ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、貯湯槽２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と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ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。

前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、その給湯路２７を通して前記貯湯槽２内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのように給湯されるのに伴って、貯湯槽２に給水すべく、給水路２９が貯湯槽２の底部に接続されている。

前記熱源用循環路２０は、前記給湯路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。

前記補助加熱器２８は、前記給湯路２７における前記熱源用循環路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、その燃焼制御部により、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。

前記冷却水循環路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。

前記貯湯用熱交換器２４においては、燃料電池１の発生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。前記熱源用熱交換器２５においては、燃料電池１の発生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。
前記熱媒加熱用熱交換器２６においては、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２８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。前記熱消費端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。

前記給湯路２７には、前記給湯先に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、又、前記熱消費端末３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。

前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽２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。
又、前記貯湯槽２には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽２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２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２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２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、前記給水路２９には、貯湯槽２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。

前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量の演算方法について、説明する。
前記上端温度センサ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２の湯水の温度を、夫々、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶとする。
又、前記上層部における重み係数をＡ１とし、前記中層部における重み係数をＡ２とし、前記下層部における重み係数をＡ３とし、エネルギ量の単位をワットとカロリー間で変換するための係数をα（例えば「８６０」に設定される）とすると、貯湯熱量（Ｗ）は、下記の（式１）にて演算することができる。

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｝÷α……………（式１）

重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２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。

前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中には前記冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転を制御し、並びに、前記湯水循環ポンプ１７、前記熱源用循環ポンプ２１、前記熱媒循環ポンプ２３、前記分流弁３０及び前記熱源用断続弁４０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末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。

前記運転制御部５は、熱消費端末３用の端末用リモコン（図示省略）から運転の指令がされない状態では、前記貯湯運転を行い、その貯湯運転では、前記分流弁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、前記貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、前記貯湯槽２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、前記湯水循環ポンプ１７の作動を制御するように構成されている。そして、この貯湯運転により、目標貯湯温度の湯が貯湯槽２に貯湯されることになる。

又、前記運転制御部５は、前記端末用リモコンから運転が指令されると、前記熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、前記熱消費端末３での端末熱負荷に応じた量の冷却水を前記熱源用熱交換器２５に通流させるように前記分流弁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が貯湯用熱交換器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。
前記運転制御部５は、前記熱媒供給運転の実行中に前記端末用リモコンから運転の停止が指令されると、前記分流弁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、前記熱源用断続弁４０を閉弁し、前記熱源用循環ポンプ２１を停止させて、前記湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、前記熱媒供給運転から前記貯湯運転に切り換えるように構成されている。

そして、前記給湯路２７を通して前記貯湯槽２の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、前記熱媒供給運転の実行中は、前記補助加熱器２８の前記燃焼制御部は、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水の温度が前記目標出湯温度よりも低いときは、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を前記目標出湯温度に加熱して出湯すべく、前記バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節することになる。

更に、前記運転制御部５は、前記貯湯運転の実行中に、前記下端温度センサ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２の底部にまで貯湯されて、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽２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を切り換えると共に、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽２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２に供給するように構成されている。

次に、運転制御部５による燃料電池１の運転の制御について説明する。
運転制御部５は、運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記燃料電池１の運転による消費エネルギ（以下、運転時消費エネルギと記載する場合がある）、燃料電池１を起動するときの起動時消費エネルギ、及び、燃料電池１を停止するときの停止時消費エネルギに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として燃料電池１を断続運転すると仮定する場合において最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求める運転メリット演算処理を実行して、その運転メリット演算処理にて求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、選択条件により、燃料電池１の運転モード（運転形態に相当する）を連続運転モード（連続運転形態に相当する）及び断続運転モード（断続運転形態に相当する）のいずれかに定める運転モード設定処理を実行するように構成されている。
そして、運転制御部５は、その運転モード設定処理にて定めた運転モードにて燃料電池１を運転するように構成されている。

この第１実施形態では、前記選択条件が、燃料電池１の運転モードを連続運転メリット及び断続運転メリットのうちの運転メリットが高い方に対応する運転モードに定める条件に設定されている。

前記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、変成器等を夫々における処理が可能なように設定された温度にウオームアップするのに要するエネルギを含むものである。又、停止時消費エネルギは、燃料電池１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）をパージする際に要するエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等を駆動するエネルギを含むものである。

この第１実施形態では、運転周期が１日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する２回の運転周期にて構成され、又、運転周期が複数の単位時間にて構成され、その単位時間が１時間に設定されている。
又、運転メリットとしては、燃料電池１を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。

そして、この第１実施形態では、運転制御部５が、前記運転メリット演算処理において、燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるように構成されている。

又、運転制御部５が、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、前記停止時消費エネルギを消費しないとする形態で、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めるように構成され、且つ、前記最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成されている。

更に、運転制御部５が、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１の運転形態を前記断続運転モードに定めたときは、その断続運転モードの運転時間帯を設定する運転時間帯設定処理を実行するように構成され、その運転時間帯設定処理においては、前記断続運転モードの運転時間帯を前記最初の運転周期内に１つ設定するように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとしかつ燃料電池１が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を前記断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成されている。

つまり、断続運転モードの運転時間帯は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に１つ設定されることから、断続運転モードでは、運転形態判定対象期間の間に燃料電池１が１回停止されることになるので、断続運転メリットは、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求められることになる。

尚、断続運転モードにおいて、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、１日毎断続運転モードと記載し、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように前記最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、２日毎断続運転モードと記載する場合がある。

更に、運転制御部５は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。

更に、運転制御部５は、運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池１を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池１の運転形態を待機モード（待機形態に相当する）、前記連続運転モード及び前記断続運転モードのいずれかに定めるように構成されている。

以下、前記運転モード設定処理について説明を加える。
先ず、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データを管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求めるデータ管理処理について説明を加える。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３での端末熱負荷とを合わせたものとして求められる。
運転制御部５は、実電力負荷データ、実給湯熱負荷データ及び実端末熱負荷データを運転周期及び単位時間に対応付けて不揮発性のメモリ３４に記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、運転周期毎に単位時間毎に対応付けて管理し、その時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データの管理データに基づいて、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして管理するように構成されている。

但し、この第１実施形態では、予測電力負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の最初の運転周期についてのみ管理し、予測熱負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の全てについて、運転周期に区分けして管理するように構成されている。
ちなみに、実電力負荷は、前記電力負荷計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測され、実給湯熱負荷は前記給湯熱負荷計測手段３１にて計測され、実端末熱負荷は前記端末熱負荷計測手段３２にて計測される。

そして、前記運転制御部５は、運転形態判定対象期間の開始時点（各運転周期の開始時点（例えば午前３時）に相当する）において、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データの管理データに基づいて、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データ並びに前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期（以下、２回目の運転周期を記載する場合がある）の時系列的な予測熱負荷データを夫々単位時間毎に求めて、メモリ３４に記憶するように構成されている。
例えば、図３に示すように、運転形態判定対象期間の開始時点において、最初の運転周期の予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを単位時間毎に求めるように構成されている。

次に、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量を演算する前記運転メリット演算処理について、説明する。
前記連続運転モード時の予測エネルギ削減量として、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、及び、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
前記負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において、燃料電池１の発電電力を予測電力負荷に対して追従させる電主運転を実行すると仮定したときの予測エネルギ削減量であり、前記抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を実行すると仮定したときに、予測熱負荷に対して燃料電池１の発生熱が余る熱余り状態が予測される場合に、運転形態判定対象期間の一部の時間帯において燃料電池１の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定すると仮定したときの予測エネルギ削減量である。

運転制御部５は、燃料電池１を運転するときには、１分以下等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、現在要求されている現電力負荷を求め、最小出力（例えば３００Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、連続的に現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電電力をその決定した電主出力に調整する形態で、現電力負荷に追従させる電主運転を実行する。
尚、前記現電力負荷は、前記電力負荷計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測し、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間（例えば５秒）でサンプリングしたデータの平均値として求められる。

ちなみに、熱余り状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ１９を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池１から出力される熱が熱消費端末３で要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ１９を作動させる状態である。
熱余り状態の予測について説明を加える。
前記運転制御部５は、運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対応して連続的に電主運転を実行することを想定して、燃料電池１の発生熱が予測熱負荷に対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求める。

又、前記運転制御部５は、前記断続運転モードにおいては、燃料電池１を運転するときには前記電主運転を実行する。

運転制御部５は、ある燃料電池１の仮運転パターンに対して、予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されている。
つまり、運転制御部５は、予め設定された仮運転パターンにおける運転時間帯において燃料電池１を運転する形態で予測電力負荷に対して電主運転を実行すると仮定して、燃料電池１の時系列的な予測発電電力及び予測発生熱を演算する。
そして、運転制御部５は、下記の式２に示すように、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池１を前記仮運転パターンで運転した場合のエネルギ消費量の削減量を、前記予測エネルギ削減量として演算する。

予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２……………（式２）

前記燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、下記の式３に示すように、前記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、予測熱負荷の全てを補助加熱器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。

Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源７の発電効率＋予測熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率……………（式３）

一方、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、前記予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１の消費エネルギである運転時消費エネルギと、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源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、予測熱負荷から予測発生熱のうちの予測熱負荷として利用される予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和に、起動時消費エネルギを消費するとする場合は、その起動時消費エネルギを加え、停止時消費エネルギを消費するとする場合は、その停止時消費エネルギを加えて求められる。

つまり、この第１実施形態では、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとし、且つ、停止時消費エネルギは消費しないとする形態で求めるので、連続運転モードにて燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の式４に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加えない起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求められる。

Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率……………（式４）

又、この第１実施形態では、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず起動時消費エネルギを消費するとし、且つ、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求めるので、断続運転モードにて燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の式５に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加える起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式にて求められる。

Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率＋起動時消費エネルギ＋停止時消費エネルギ……………（式５）

ちなみに、燃料電池１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１に固有のものであり、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。

上記のような予測エネルギ削減量Ｐを求める方法について説明を加える。
図５に示すように、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する仮運転パターンの全てがメモリ３４に記憶されている。
例えば、運転形態判定対象期間の開始時点を午前３時とすると、午前３時〜午前４時の時間（単位時間１）から運転を開始させるパターンとして、午前３時〜午前４時の時間（単位時間「１」）を運転時間帯とするパターン１（起動時刻が午前３時、停止時刻が午前４時）や、午前３時〜午前５時の時間帯（単位時間「１」及び「２」）を運転時間帯とするパターン２（起動時刻が午前３時、停止時刻が午前５時）、午前３時〜午前６時の時間帯（単位時間「１」、「２」及び「３」）を運転時間帯とするパターン３・・・午前３時〜次の日の午前３時の時間帯（単位時間「１」〜「２４」）を運転時間帯とするパターン２４の２４種類がある。また、午前４時〜午前５時の時間（単位時間「２」）から運転開始させるパターンとして、この単位時間「２」を運転時間帯とするパターン２５、午前４時〜午前６時の時間帯（単位時間「２」及び「３」）を運転時間帯とするパターン２６・・・午前４時〜次の日の午前３時の時間帯（単位時間「２」〜「２４」）を運転時間帯とするパターン４７の２３種類がある。このように、運転周期の最後の午前２時〜午前３時の時間帯（単位時間「２４」）を運転時間帯とするパターン３００まで、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。

図４に示すように、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期における２４の単位時間夫々について、予測電力負荷（ａ）及び予測熱負荷（ｍ）を求め、更に、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期に後続する運転周期における夫々の単位時間について、予測熱負荷（ｍ）を求め、仮運転パターンにおいて設定される運転時間帯に含まれる単位時間の夫々について、燃料電池１の電主出力（ｂ）をその予測電力負荷（ａ）に対して追従する形態で求める。尚、この際に、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力以下である場合には、電主出力（ｂ）はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量（ｉ）として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池１の最大出力以上である場合には、電主出力（ｂ）はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量（ｃ）として求められる。

運転時間帯に含まれる夫々の単位時間において、電主出力（ｂ）を燃料電池１の発電効率（ｅ）にて除することにより、燃料電池１の一次エネルギ消費量である運転時消費エネルギ（ｇ）を求めると共に、その運転時消費エネルギ（ｇ）と燃料電池１の発熱効率（ｆ）を乗ずることにより燃料電池１の発生熱量（ｄ）を求める。
運転時間帯以外の夫々の単位時間においては、電主出力（ｂ）は０に設定されるので、運転時消費エネルギ（ｇ）、発生熱量（ｄ）は０となる。

更に、最初の運転周期の夫々の単位時間において、貯湯槽２の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量（ｄ）から排熱ロス（ｈ）を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量を加えたものから、貯湯槽２において放熱される貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）と、を差し引いた分を、貯湯槽２に貯えられる貯湯熱量（ｋ）として求め、更に、貯湯槽２の最大容量を超える分の熱量をラジエータ１９で放熱される余剰熱量（ｊ）として求める。但し、運転形態判定対象期間の開始時点における貯湯熱量は、前記上端温度センサ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、上記の式１に基づいて求められる。

又、最初の運転周期に後続する運転周期の夫々の単位時間については、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量（ｋ）が継続して予測熱負荷（ｍ）として利用される状態を想定して、前の単位時間の貯湯熱量（ｋ）から、貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）とを差し引いた分を、次の単位時間の貯湯熱量（ｋ）として求める。

負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
先ず、負荷追従連続運転モードにて燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、運転周期の全時間帯にわたって予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、最初の運転周期における運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを、前記式４の起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより求める。
又、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式３により、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
そして、上述のように求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式２に代入することにより、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐを求める。

抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
先ず、抑制連続運転モードにて燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、以下のようにして求める。
最初の運転周期内において前記熱余り時間帯以前に、燃料電池１の出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制時間帯を１つ設定する形態で、複数段階に設定した抑制出力、抑制時間帯を異ならせて形成される全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように、運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを求めて、前記式４の起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより、抑制用仮運転パターンの夫々について、エネルギ消費量Ｅ２を求めると共に、熱余り状態が発生する熱余り時間帯が生じるか否かを判断する。
又、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式３により、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
そして、熱余り時間帯が生じない全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうちの最大のものを抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとする。

断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
メモリ３４に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、最初の運転周期における運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを、前記式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式に代入することにより求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式３により、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
そして、仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうちの最大のものを１日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量とする。

又、メモリ３４に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である２で割ることにより１運転周期（１日）当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを２日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとする。
そして、１日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐ及び２日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐのうち、大きい方を断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとして求める。

ところで、燃料電池１を停止させていても、例えば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り、運転周期内の全時間帯において燃料電池１を停止させているときにコージェネレーションシステムにて消費されるエネルギを待機時消費エネルギＺとして、予め実験等により求めてある。
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が、負の値として求められる場合がある。
そして、例えば、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギＺの負の値よりも大きい場合は、燃料電池１を負荷追従連続運転モードにて運転した方が運転を待機させるよりも省エネルギとなり、逆に、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギＺの負の値よりも小さい場合は、燃料電池１を負荷追従連続運転モードにて運転するよりも運転を待機させる方が省エネルギとなるので、待機時消費エネルギＺを待機メリットとして用いることが可能である。
そこで、運転制御部５のメモリ３４に、待機メリットとして待機時消費エネルギＺを記憶させてある。つまり、運転制御部５が、待機メリットとして待機時消費エネルギＺを管理するように構成されている。

ちなみに、待機時消費エネルギＺは、例えば下記の式にて求めることができる。
Ｚ＝待機時の消費電力×待機時間／商用電源７の発電効率

そして、運転制御部５は、上述のように求めた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値よりも大きい場合は、それら負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が最大のものに対応する運転モードに、燃料電池１の運転モードを定め、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値以下の場合は、燃料電池１の運転モードを待機モードに定める。

図８に、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量の夫々を、電気負荷を設定量とした状態で、熱負荷に応じて求めた結果を示す。
図８において、Ｌｃ１は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Ｌｃ２は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。
又、図８において、Ｌｉ１は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Ｌｉ２は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。

図８のＬｃ１、Ｌｉ２に示すように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、予測熱負荷がＱ以上のときは、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量以上になって、燃料電池１の運転モードが連続運転モードに定められ、予測熱負荷がＱよりも小さいときは、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が連続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなって、燃料電池１の運転モードが断続運転モードに定められるようになる。
しかしながら、図８のＬｃ１、Ｌｃ２、Ｌｉ１、Ｌｉ２から分かるように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求める場合及び消費しないとして求める場合のいずれと比較しても、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなることがなく、燃料電池１の運転モードが連続運転モードに定められることがない。

従って、燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるようにすることにより、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池１の運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池１の運転モードを連続運転モードに定められるようにすることができるようになり、燃料電池１の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに適切に定めることができる。

ちなみに、図８のＬｃ１は、連続運転メリットを停止時消費エネルギを消費しないとして求め、Ｌｉ２は断続運転メリットを停止時消費エネルギを消費するとして求めた結果を示すものであるが、起動時消費エネルギに対して停止時消費エネルギがかなり小さくて、停止時消費エネルギを消費するかしないかにより、運転メリットの演算値に与える影響は小さいので、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を求めるに当たって、停止時消費エネルギの扱いを変えたとしても、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めた連続運転メリットと、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めた断続運転メリットとの関係は、図８のＬｃ１とＬｉ２との関係に類似したものとなり、上述のように、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池１の運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池１の運転モードを連続運転モードに定められるようにすることができるものとなる。

次に、燃料電池１の運転モードを断続運転モードに定めたときに実行する前記運転時間帯設定処理について、説明を加える。
即ち、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める演算式として、下記の式６に示すように、起動時消費エネルギを加えず且つ停止時消費エネルギを加える起動時非消費／停止時消費用の演算式が設定されている。

Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率＋停止時消費エネルギ……………（式６）

そして、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中のときは、メモリ３４に記憶されている仮運転パターンにおいて設定数Ｎ１（例えば２個）以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンのうち、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定する仮運転パターン夫々については、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式６の起動時非消費／停止時消費用の演算式により求め、その他の仮運転パターン夫々については、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、前記式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
又、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が停止中のときは、メモリ３４に記憶されている仮運転パターンにおいて設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、前記式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、前記式３により、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。

そして、設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうち最大の仮運転パターンの運転時間帯を１日毎断続運転モードの運転時間帯とする。

又、設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である２で割ることにより１運転周期当たりの予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を２日毎断続運転モードの運転時間帯とする。
そして、１日毎断続運転モードの運転時間帯及び２日毎断続運転モードの運転時間帯のうち、予測エネルギ削減量Ｐが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定する。

尚、上述のように断続運転モードの運転時間帯を設定するに当たっては、メモリ３４に記憶されている仮運転パターンの全てについて、上述のように予測エネルギ削減量Ｐを求めることにより、１日毎断続運転モードの運転時間帯及び２日毎断続運転モードの運転時間帯を求めて、予測エネルギ削減量Ｐが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成しても良い。
しかしながら、運転時間帯が短過ぎる仮運転パターンは、エネルギ消費量の削減の上でメリットが得られ難く、又、耐久性の面でも好ましくないので、上述のように、設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンに限って、予測エネルギ削減量Ｐを求めて、１日毎断続運転モードの運転時間帯及び２日毎断続運転モードの運転時間帯を求め、予測エネルギ削減量Ｐが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成することにより、断続運転モードの運転時間帯を耐久性に悪影響を与えない範囲で予測エネルギ削減量Ｐが最大となるように設定することができる。

以下、図６に示すフローチャートに基づいて、前記運転モード選択処理について説明する。
運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば、午前３時）になる毎に、運転形態判定対象期間を、その開始時点から引き続く２回の運転周期にて構成するように更新して、運転モード選択処理を実行する。
つまり、運転周期の開始時点になる毎に、上述のようにデータ管理処理を実行して予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、上述のように運転メリット演算処理を実行して、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉを演算し、それらのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいか否かを判断することにより、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのうちのいずれか１つを実行した方が、運転周期の全時間帯において燃料電池１を停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する（ステップ＃１〜４）。

つまり、負荷追従連続運転モードや抑制連続運転モードや断続運転モードを実行したときのエネルギ消費量が燃料電池１を運転しないときのエネルギ消費量よりも多くなって、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１や、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２や、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが負の値として求められる場合があるが、それらの正負に拘らず、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいときは、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになる。

そして、ステップ＃４にて、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになると判断したときは、ステップ＃５にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大か否かを判断し、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大でない場合は、燃料電池１の運転モードを、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１及び抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２のうちエネルギ削減量が大きい方に対応する運転モードに設定する、つまり、連続運転モードに設定することになる（ステップ＃６）。

又、詳細は後述するが、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大であると判断すると、燃料電池１の運転モードを断続運転モードに設定することになり、前記選択条件が、連続運転メリット及び断続運転メリットのうち運転メリットが高い方に対応する運転モードに定める条件に定められている。

ステップ＃５において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大であると判断すると、ステップ＃７において、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃８では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。

ちなみに、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＬは、最初の運転周期の各単位時間の予測熱負荷（ｍ）を合計することにより求めた最初の運転周期の予測熱負荷である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の発生熱量（ｄ）を０として、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量である。
例えば、最初の運転周期の開始時点が、図４の（ｂ）にて示す運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Ｌは、図４の（ｂ）に示す如き、運転周期の全単位時間（時間０〜２３）の予測熱負荷（ｍ）を合計した値となり、Ｕは、図４の（ｂ）に示す如き、運転周期の全単位時間（時間０〜２３）の予測利用熱量（ｎ）を合計した値となる。
尚、前記下位設定値Ｋは、例えば、０．４に設定する。

つまり、貯湯槽２からは放熱があることから、最初の運転周期の開始時点における貯湯槽２の貯湯熱量にて最初の運転周期における予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率を求めるに当たっては、最初の運転周期の開始時点の貯湯槽２の貯湯熱量そのものを用いるよりも、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量Ｕを用いる方が、貯湯槽２からの放熱を考慮することができるので、熱負荷賄賄い率を適切に求めることができる。

そして、ステップ＃８で待機条件を満たさないと判断したときは、燃料電池１の運転モードを断続運転モードに設定し、上述したように運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する（ステップ＃９，１０）。

又、ステップ＃８で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１１で、燃料電池１が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが前記下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍ（例えば０．９）よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃１３において、燃料電池１の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。

つまり、メモリ３４に記憶されている仮運転パターンのうち、開始時点に引き続き且つ個数が１〜設定数Ｎ２（例えば１０個）の単位時間からなる時間帯を運転時間帯として仮定する全ての仮運転パターンの夫々について、運転時間帯に予測電力負荷に追従させる電主運転を実行したとして、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になるか否かを判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在するときは、最初の運転周期の最終の単位時間の貯湯熱量が０よりも大きくなる熱余り状態になることなく、燃料電池１の運転を継続することが可能であり、運転継続条件を満たすと判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在しないときは、運転継続条件を満たさないと判断する。

そして、ステップ＃１３において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１４において、燃料電池１の運転モードを、その燃料電池１の運転を運転継続時間継続する運転継続モードに設定し、ステップ＃１５において、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。

前記運転継続時間設定処理では、ステップ＃１３にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量Ｐが最大となる仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
つまり、ステップ＃１３にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンの夫々について、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式６の起動時非消費／停止時消費用の演算式により求めて、その求めたエネルギ消費量Ｅ２及び前記式３により求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を前記式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。

ステップ＃４にて、待機モードを実行した方が省エネルギになると判断したとき、ステップ＃１１にて、燃料電池１が停止中であると判断したとき、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃１３にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する。

運転制御手段５は、前記運転モード設定処理にて、燃料電池１の運転モードを負荷追従連続運転モードに設定したときは、運転周期の全時間帯にわたって現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、抑制連続運転モードに設定したときは、運転周期のうちで抑制時間帯においては燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の時間帯では現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、断続運転モードに設定したときは、運転時間帯設定処理にて設定した運転時間帯において現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、運転継続モードに設定したときは、運転継続時間設定処理にて設定した運転継続時間の間現電力負荷に追従させる電主運転を実行する形態で、燃料電池１の運転を継続し、待機モードに設定したときは、次の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の運転を停止させる。

つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転モード設定処理を実行し、その運転モード実行処理では、上述のように、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池１が停止中であると判断した場合、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断した場合、及び、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たさないと判断した場合のいずれかの場合では、待機モードに設定するように構成されているので、先の運転モード設定処理にて２日毎断続運転モードに設定されて、今回の運転モード設定処理を行う時点が２日毎断続運転モードにおける２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転モード判定処理にて前述のように待機モードに設定されると、その２日毎断続運転モードにおける２回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１が停止されることになり、２日毎断続運転モードが実行される。

又、２日毎断続運転モードにおいてその１回目の運転周期における実際の熱負荷が予測熱負荷よりも多くなって、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下で待機条件を満たさないと判断されると、新たに、断続運転モードに設定されることになる。

又、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たすと判断されると、最初の運転周期における最終の単位時間になっても熱余り状態にならないように燃料電池１の運転が継続されるので、起動時消費エネルギを消費することなく、最初の運転周期の熱負荷を十分に賄うことが可能となり、省エネルギ性を一段と向上することができる。

以下、本発明の第２〜第４の各実施形態を説明するが、第２〜第４の各実施形態は、運転制御部５の運転モード設定処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第１実施形態と同様であるので、コージェネレーションシステムの全体構成については説明を省略して、主として、運転制御部５の運転モード選択処理における制御動作について説明する。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量に基づいて燃料電池１の運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めるための選択条件についての別の実施形態を説明するものであり、データ管理処理及び運転メリット演算処理は、上記の第１実施形態と同様であり、又、燃料電池１の運転形態を断続運転モードに定めたときに運転時間帯設定処理を実行する点も、上記の第１実施形態と同様であるので、それらデータ管理処理、運転メリット演算処理及び運転時間帯設定処理の説明を省略する。

又、この第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、運転周期が１日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する２回の運転周期にて構成され、運転メリットとしては、燃料電池１を運転することによるエネルギ削減量が用いられる。
更に、第１実施形態と同様に、運転制御部５は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、前記運転モード設定処理を実行するように構成されている。

この第２実施形態では、前記選択条件が、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇ（例えば５８０Ｗｈ）以上のときは、燃料電池１の運転モードを断続運転モードよりも優先して連続運転モードに定め、且つ、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇよりも小さいときは、燃料電池１の運転モードを連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちのエネルギ削減量が大きい方に対応する運転モードに定める条件に設定されている。

以下、図７に示すフローチャートに基づいて、運転モード設定処理について説明する。
運転周期の開始時点になる毎に、第１実施形態と同様にデータ管理処理を実行して予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、第１実施形態と同様に運転メリット演算処理を実行して、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉを演算する（ステップ＃２１〜２３）。

続いて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇ以上か否かを判断して、設定削減量Ｇ以上のときは、運転モードを負荷追従連続運転モードに設定し、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇよりも小さいときは、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２が設定削減量Ｇ以上か否かを判断して、設定削減量Ｇ以上のときは、運転モードを抑制連続運転モードに設定する（ステップ＃２４〜２６）。

続いて、ステップ＃２４、＃２６にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２のいずれも設定削減量Ｇ以上でないと判断すると、ステップ＃２７で、第１実施形態と同様に、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃２８では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。

ステップ＃２８で、待機条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃２９において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さいか否かを判断することにより、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのうちのいずれか１つを実行した方が、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１を停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する。

そして、ステップ＃２９にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さくないと判断したときは、ステップ＃３０において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉであるか否かを判断する。

そして、ステップ＃３０において、最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉでないと判断すると、負荷追従連続運転モード及び抑制連続運転モードのうちの予測エネルギ削減量が大きい方に運転モードを設定し（ステップ＃２５）、最大のものが断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉであると判断すると、燃料電池１の運転モードを断続運転モードに設定し、第１実施形態と同様に運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する（ステップ＃３１，３２）。

又、ステップ＃２８で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃３３で、燃料電池１が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃３４にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが前記下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍよりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃３５において、第１実施形態と同様に、燃料電池１の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断し、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃３６において、燃料電池１の運転モードを運転継続モードに設定し、ステップ＃３７において、第１実施形態と同様に、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する（ステップ＃３７）。

ステップ＃２９にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さいと判断したとき、ステップ＃３３にて、燃料電池１が停止中であると判断したとき、ステップ＃３４にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃３５にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する（ステップ＃３８）。

そして、第１実施形態と同様に、運転制御手段５は、前記運転モード設定処理にて、燃料電池１の運転モードを負荷追従連続運転モードに設定したときは、運転周期の全時間帯にわたって現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、抑制連続運転モードに設定したときは、運転周期のうちで抑制時間帯においては燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の時間帯では現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、断続運転モードに設定したときは、運転時間帯設定処理にて設定した運転時間帯において現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、運転継続モードに設定したときは、運転継続時間設定処理にて設定した運転継続時間の間現電力負荷に追従させる電主運転を実行する形態で、燃料電池１の運転を継続し、待機モードに設定したときは、次の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の運転を停止させる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 運転形態判定対象期間を複数の運転周期にて構成する場合、その運転形態判定対象期間を構成する運転周期の個数は、上記の各実施形態において例示した２個に限定されるものではなく、３個以上でも良い。
又、運転形態判定対象期間を１個の運転周期にて構成しても良い。
例えば、運転形態判定対象期間を３個の運転周期にて構成する場合、断続運転モードとしては、上記の各実施形態において説明した１日毎断続運転モードに加えて、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目の運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定める２日毎断続運転モード、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目及び３回目の運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定める３日毎断続運転モードが含まれる。
この場合、メモリ３４に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を２で割ることにより１運転周期当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを２日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとして求める。
又、メモリ３４に記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えた値を３で割ることにより１運転周期当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを３日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとして求める。

（ロ） 上記の各実施形態においては、断続運転形態の運転時間帯を運転形態判定対象期間内に１回のみを設定する場合について例示したが、運転形態判定対象期間内に複数回設定しても良い。

（ハ） 上記の各実施形態においては、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を、停止時消費エネルギを消費するかしないかのいずれかに定めることにより、停止時消費エネルギを考慮して求める場合について例示したが、連続運転メリット及び断続運転メリットのいずれも、停止時消費エネルギを消費しないとして、停止時消費エネルギを考慮することなく求めるように構成しても良い。

（ニ） 断続運転メリットを求めるときには、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２をコージェネレーションシステムを待機させるときに消費する待機電力を含める状態で求めるようにしても良い。

（ホ） 上記の第１及び第２の各実施形態において、連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求める構成に代えて、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求める構成としても良い。
運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１の運転形態を断続運転モードに形態に定めたときに、運転時間帯を設定するために運転メリットを求めるに当たって、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットについては、上記の第１及び第２の各実施形態では、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるときには、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求める場合について例示したが、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池１が運転中であるときには、前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるように構成しても良い。
ちなみに、前記仮起動時消費エネルギとしては、例えば、０に近い小さい値に設定する。

（ヘ） 上記の第１及び第２の各実施形態においては、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を前記断続運転モードの運転時間帯として設定するように構成する場合について例示したが、前記運転メリットが高い方の運転時間帯の開始時点を断続運転モードの運転開始タイミングとして設定するように構成しても良い。
上記の別実施形態においても、例えば、前記運転時間帯にわたって燃料電池１を運転することにより貯湯槽２に貯湯されると予測される予測貯湯熱量を求めておいて、前記運転開始タイミングで燃料電池１が発電を開始した後、貯湯槽２の実際の貯湯熱量が前記予測貯湯熱量に達すると燃料電池１を停止させるように構成する。

（ト） 運転メリットとしては、上記の各実施形態において例示した予測エネルギ削減量等の省エネルギ性に限定されるものではなく、例えば、予測エネルギコスト削減額等の経済性や、予測二酸化炭素削減量等の環境性を用いても良い。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストから、燃料電池１を運転したときのエネルギコストを減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させ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７から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８で賄うときのエネルギコスト（燃料コスト）の和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときのエネルギコストは、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１のエネルギコスト（燃料コスト）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８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。

又、予測二酸化炭素削減量は、燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量から、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量を減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量は、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８で賄うときの二酸化炭素発生量との和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量は、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１からの二酸化炭素発生量と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８の発生熱で補う場合の二酸化炭素発生量との和として求められる。

（チ） 運転メリットを求めるに当たって、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量等は、予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で賄い、予測熱負荷の全てを前記補助加熱器２８とは異なる一般的な給湯器にて賄うとして求めるように構成しても良い。

（リ） 上記の各実施形態においては、熱消費端末３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したが、熱消費端末３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。又、燃料電池１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３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３が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとする。

（ヌ） 運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして、上記の各実施形態においては、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯とするときの運転メリットを求める場合について例示したが、例えば、２番目又は３番目に運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯とするときの運転メリットを求めるように構成する等、運転メリットが高くなる条件は種々に変更可能である。

（ル） 上記の各実施形態においては、燃料電池１を運転するときは、現電力負荷に対応して電主運転を実行する場合について例示したが、燃料電池１を運転するときに、燃料電池１の出力をある一定の出力に設定する定格運転を実行するように構成しても良い。

（ヲ） 熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、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。

実施形態に係る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 実施形態に係る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 予測電力負荷及び予測熱負荷を示す図 運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態を示す説明図 仮運転パターンを説明する図 第１実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図 第２実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図 予測熱負荷と予測エネルギ削減量との関係を示す図 起動時消費エネルギの消費形態を説明する図

符号の説明

１ 熱電併給装置
２ 貯湯槽
４ 貯湯手段
５ 運転制御手段

Claims (5)

1. 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、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、運転形態判定対象期間の開始時点において、
   時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、前記熱電併給装置の運転による消費エネルギ、及び、前記熱電併給装置を起動するときの起動時消費エネルギに基づいて、
   運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を断続運転すると仮定する場合において運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めて、
   その求めた連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定め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、
   前記運転制御手段が、
   前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費しないとする又は前記起動時消費エネルギよりも小さい値として設定した仮起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めるように構成され、且つ、
   運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるか否かに拘わらず、前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求め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。
2. 前記運転制御手段が、
   前記運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、
   前記熱電併給装置を連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、前記複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めるように構成され、且つ、
   前記最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高くなるように前記最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、前記運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求めるように構成されている請求項１記載のコージェネレーションシステム。
3. 前記運転制御手段が、
   運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置の運転形態を前記断続運転形態に定めたときは、
   前記断続運転形態の運転時間帯を前記最初の運転周期内に１つ設定するように構成され、且つ、
   運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において前記熱電併給装置が運転中であるときには前記起動時消費エネルギを消費しないとし又は前記仮起動時消費エネルギを消費するとしかつ前記熱電併給装置が停止中であるときには前記起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高い運転時間帯、及び、前記最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記複数の運転周期のうちの前記最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を前記断続運転形態の運転時間帯として設定する又は前記運転メリットが高い方の運転時間帯の開始時点を前記断続運転形態の運転開始タイミングとして設定するように構成されている請求項２記載のコージェネレーションシステム。
4. 前記運転制御手段が、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新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。
5. 前記運転制御手段が、運転形態判定対象期間の全時間帯において前記熱電併給装置を停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記熱電併給装置の運転形態を待機形態、前記連続運転形態及び前記断続運転形態のいずれかに定めるように構成されている請求項１〜４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。

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