JP4330543B2 - Cogeneration system - Google Patents
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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、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の稼動時に前記熱電併給装置の出力を電力負荷よりも抑制幅分小さい電主出力に設定する電主出力運転を実行可能な運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and the combined heat and power device when the combined heat and power device is in operation. The present invention relates to a cogeneration system provided with operation control means capable of executing a main output operation that sets an output to a main output that is smaller than the power load by a suppression width.
かかるコージェネレーションシステムでは、エンジン駆動発電機や燃料電池等の熱電併給装置を備えて、熱電併給装置の発電電力を電気機器等の電力消費部に供給すると共に、熱電併給装置の発生熱を、例えばその熱により加熱した湯水として一旦貯湯槽に貯えて、給湯部や暖房機器等の熱消費部に供給するように構成される。
そして、このようなコージェネレーションシステムを各家庭等に設けることで、その家庭で消費される電力の少なくとも一部を熱電併給装置の発電電力で補うことができるので、商用電源からの受電電力を少なくすることができる上に、そのときの発生熱を湯水として利用することができるため、省エネルギ性及び経済性の点で有効である。
In such a cogeneration system, a combined heat and power supply device such as an engine-driven generator or a fuel cell is provided, and the generated power of the combined heat and power supply device is supplied to a power consuming unit such as an electric device, and the generated heat of the combined heat and power device is, for example, The hot water heated by the heat is temporarily stored in a hot water storage tank and supplied to a heat consuming unit such as a hot water supply unit or a heating device.
And by providing such a cogeneration system in each home, etc., at least part of the power consumed in that home can be supplemented with the power generated by the combined heat and power supply device, so that the power received from the commercial power source is reduced. Moreover, since the heat generated at that time can be used as hot water, it is effective in terms of energy saving and economical efficiency.
このようなコージェネレーションシステムでは、例えば、運転制御手段により、数分(例えば1分)等の比較的短い出力調整周期で、熱電併給装置の設定出力を、電力消費部における電力負荷よりも抑制幅分小さい電主出力に設定する電主出力運転を実行するように構成される場合がある(例えば、特許文献1を参照。)。 In such a cogeneration system, for example, by the operation control means, the set output of the combined heat and power unit is suppressed more than the power load in the power consumption unit in a relatively short output adjustment period such as several minutes (for example, 1 minute). There is a case where the main output operation is set to be performed with a small main output (see, for example, Patent Document 1).
つまり、コージェネレーションシステムでは、熱電併給装置の出力が電力負荷の急激な減少に対して敏感に追従することができないため、熱電併給装置の発電電力を電力負荷よりも抑制幅分小さくすることにより、熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力の発生を抑制しようとしたものである。
そして、このように熱電併給装置の発電電力を電力負荷よりも抑制幅分小さくしても余剰電力が発生する場合には、この余剰電力を、電気ヒータにより貯湯槽に貯える熱に変換することになる。
In other words, in the cogeneration system, since the output of the combined heat and power device cannot follow the sudden decrease in the power load sensitively, by making the generated power of the combined heat and power device smaller than the power load by the suppression width, It is intended to suppress the generation of surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the cogeneration apparatus.
And when surplus power is generated even if the generated power of the combined heat and power supply device is made smaller than the power load by the suppression width in this way, this surplus power is converted into heat stored in the hot water storage tank by the electric heater. Become.
上記電主出力運転を実行するにあたり、余剰電力の発生を極力抑制ししかも発電電力にて極力電力負荷を賄えるようにすることが望まれるものであり、そのためには上記抑制幅を適正な大きさに設定する必要があるが、従来では、上記抑制幅を一定の大きさに設定していたため、抑制幅がコージェネレーションシステムの設置箇所の運転状況に応じた適正な大きさでないことにより、例えば、抑制幅が小さすぎて余剰電力の発生を適切に抑制するができない虞や、あるいは、抑制幅が大きすぎて余剰電力の発生を抑制できるものの、発電電力が電力負荷よりもかなり小さくなってしまう虞があり、改善が望まれていた。
説明を加えると、コージェネレーションシステムの設置箇所の運転状況が、電力負荷が大きな範囲で急激に変動し且つその変動が頻繁に起こる場合には、上記抑制幅を十分大きく設定することが望ましく、逆に、コージェネレーションシステムの設置箇所の運転状況が、電力負荷が大きな範囲で変動することが少なく、しかも、その変動もあまり起こらないような場合には、上記抑制幅を小さくすることが望ましいものとなる。
ちなみに、コージェネレーションシステムの電力負荷の変動に対する追従能力は、システム毎に固体差があることが考えられ、また、使用に伴って変化することが考えられる。このように、コージェネレーションシステムの電力負荷の変動に対する追従能力に差異がある場合には、それに合わせて上記抑制幅を設定することも望まれるものとなる。
In executing the above main output operation, it is desired to suppress the generation of surplus power as much as possible and to cover the power load with the generated power as much as possible. However, in the past, since the suppression width was set to a certain size, the suppression width is not an appropriate size according to the operation status of the location where the cogeneration system is installed. There is a possibility that the generation of surplus power cannot be appropriately suppressed because the suppression width is too small, or the generation power becomes considerably smaller than the power load although the suppression width is too large to suppress the generation of surplus power. Therefore, improvement was desired.
In other words, if the operating conditions at the location where the cogeneration system is installed fluctuates rapidly in the range where the power load is large and the fluctuation occurs frequently, it is desirable to set the suppression range sufficiently large. In addition, if the operating status of the location where the cogeneration system is installed rarely fluctuates in a large range of power load, and the fluctuation does not occur so much, it is desirable to reduce the suppression range. Become.
By the way, it is considered that the follow-up capability with respect to fluctuations in the power load of the cogeneration system may vary depending on the system, and may change with use. As described above, when there is a difference in the tracking capability with respect to fluctuations in the power load of the cogeneration system, it is also desired to set the suppression width accordingly.
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、熱電併給装置の出力を電力負荷よりも抑制幅分小さい電主出力に設定する電主出力運転を実行するにあたり、その抑制幅を適切に調整して、省エネルギ性の向上を図ることができるコージェネレーションを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to execute the main output operation in which the output of the combined heat and power supply apparatus is set to the main output that is smaller than the power load by the suppression width. The present invention is to provide a cogeneration system that can adjust the suppression width appropriately to improve energy saving.
上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムは、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置で発生された熱を回収して湯水として貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置の稼動時に前記熱電併給装置の出力を電力負荷よりも抑制幅分小さい電主出力に設定する電主出力運転を実行可能な運転制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムであって、その第1特徴構成は、前記熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力を演算又は計測する余剰電力導出手段を備え、
前記運転制御手段が、前記電主出力運転において、前記抑制幅を前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整する点にある。
A cogeneration system according to the present invention for achieving the above object includes a combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, The cogeneration system is provided with operation control means capable of executing an electric main output operation in which the output of the cogeneration device is set to an electric main output that is smaller than a power load when the cogeneration device is in operation. The first characteristic configuration includes surplus power deriving means for calculating or measuring surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the combined heat and power device,
The operation control means adjusts the suppression width based on surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means in the main output operation.
即ち、上記コージェネレーションシステムの第1特徴構成によれば、運転制御手段により、電力負荷よりも若干の抑制幅分小さい電主出力に設定する形態で電力負荷に追従させる電主出力運転を実行する場合において、上記余剰電力導出手段により、上記余剰電力を演算又は計測すると共に、その抑制幅を、上記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整することで、余剰電力の発生を極力抑制し、しかも発電電力にて極力電力負荷を賄えるようにすることができるものとなる。 In other words, according to the first characteristic configuration of the cogeneration system, the operation control means performs the main output operation for following the power load in such a manner that the main output is set to be slightly smaller than the power load. In such a case, the surplus power is calculated or measured by the surplus power deriving means, and the suppression width is adjusted based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means, thereby generating surplus power. As much as possible, the power load can be covered by the generated power as much as possible.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第2特徴構成は、前記余剰電力を前記貯湯槽に貯える熱に変換する電気ヒータを備えた点にある。 The 2nd characteristic structure of the cogeneration system which concerns on this invention exists in the point provided with the electric heater which converts the said surplus electric power into the heat stored in the said hot water storage tank.
即ち、上記コージェネレーションシステムの第2特徴構成によれば、上記電気ヒータにより余剰電力を熱に変換して利用する場合においても、運転制御手段が電主出力運転において余剰電力導出手段の演算又は計測結果に基づいて抑制幅を調整することで、余剰電力を出来るだけ少なくすることができるので、電気ヒータの発生熱をできるだけ少なくして、熱余り状態の発生を抑制することができる。 That is, according to the second characteristic configuration of the cogeneration system, even when the surplus power is converted into heat by the electric heater and used, the operation control means calculates or measures the surplus power deriving means in the main output operation. Since the surplus power can be reduced as much as possible by adjusting the suppression width based on the result, the generated heat of the electric heater can be reduced as much as possible to suppress the occurrence of the excess heat state.
本発明に係るコージェネレーションシステムの第3特徴構成は、前記運転制御手段が、前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力の平均値又は積算値を算出し、前記抑制幅を前記平均値又は積算値に応じて設定する点にある。 According to a third characteristic configuration of the cogeneration system according to the present invention, the operation control unit calculates an average value or an integrated value of the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving unit, and the suppression width is set to the average value. Or it is in the point set according to an integrated value.
即ち、上記コージェネレーションシステムの第3特徴構成によれば、運転制御手段が、電主出力運転において、余剰電力導出手段の演算又は測定結果に基づいて抑制幅を調整するに、その抑制幅を、頻繁に変動する余剰電力の瞬時値ではなく、比較的緩慢に変動する余剰電力の平均値又は積算値に応じて設定することで、熱電併給装置の出力を比較的安定して、出力の頻繁な変動による熱電併給装置の損傷及び効率低下を抑制することができる。尚、上記平均値又は積算値としては、期間をずらしながら順次くり返して計算する移動平均値又は移動積算値や、1日毎等の所定の期間毎に計算する期別平均値又は期別積算値等を用いることができる。 That is, according to the third characteristic configuration of the cogeneration system, the operation control unit adjusts the suppression range based on the calculation or measurement result of the surplus power deriving unit in the main output operation. By setting according to the average value or integrated value of surplus power that fluctuates relatively slowly, not the instantaneous value of surplus power that fluctuates frequently, the output of the combined heat and power supply device becomes relatively stable, It is possible to suppress damage to the cogeneration device due to fluctuations and decrease in efficiency. In addition, as the average value or integrated value, a moving average value or moving integrated value that is repeatedly calculated while shifting the period, an average value by period or an integrated value by period that is calculated every predetermined period such as every day, etc. Can be used.
本発明に係るコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
この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。
A cogeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the cogeneration system recovers the
前記燃料電池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。
The output of the
The commercial power source 7 is, for example, a single-phase three-wire system 100/200 V, and is electrically connected to a
The
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において商用電源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。
The received
The electric power supplied from the
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、上記余剰電力は、インバータ6の出力として計測される燃料電池1の発電電力から、電力負荷計測手段11で計測される電力負荷を差し引いた電力値として演算可能であり、よって、上記電力負荷計測手段11及びインバータ6が、余剰電力を演算又は計測するための余剰電力導出手段Xとしても機能する。
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、商用電源7から受電する受電電力により賄われることになる。尚、この余剰電力は、例えば電気ヒータ12へ供給される電力を余剰電力として計測可能な余剰電力計測手段を設けるなどして、別の方法で演算又は計測しても構わない。
The
The
The surplus power can be calculated as a power value obtained by subtracting the power load measured by the power load measuring means 11 from the generated power of the
Incidentally, the surplus power is calculated as described above, and ON / OFF is switched by the
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を通して熱媒を熱消費端末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の燃焼により貯湯槽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。
The hot
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、貯湯槽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、貯湯槽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。
The hot
Then, by switching the three-
前記貯湯用熱交換器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。
前記熱源用熱交換器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。
そして、補助加熱手段Mが、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。
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40が設けられている。
The hot water
In the heat
The auxiliary heating means M includes a
Further, the heat
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。
The cooling
The
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。
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。
In the heat exchanger for
The said
また、貯湯槽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負荷計測手段31が設けられ、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。
Further, a hot water supply load measuring means 31 for measuring the hot water supply heat load when supplying hot water taken out from the
前記運転制御部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。
The
ちなみに、給湯するときには、熱源用断続弁40を閉弁した状態で貯湯槽2から取り出した湯水を給湯するように構成され、貯湯槽2から取り出した湯水を補助加熱手段Mにて加熱したり、貯湯槽2から取り出した湯水に水を混合させて、図外のリモコン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、貯湯槽2では、貯湯槽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。
By the way, when hot water is supplied, the hot water taken out from the
Therefore, in the
先ず、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を加える。
前記運転制御部5は、燃料電池1の稼動時に燃料電池1の出力を、現在要求されている現電力負荷に対して追従する電主出力に設定する電主運転制御を実行する。
First, the operation control of the
The
詳しくは、運転制御部5は、上記電主運転制御において、1分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、上記現電力負荷を求め、最小出力(例えば250W)から最大出力(例えば1000W)の範囲内で、図3(a)に示すように連続的に、上記現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池1の出力をその決定した電主出力に設定する。
尚、上記最小出力は、許容範囲内で0W又はそれに近い極めて小さい出力に設定しても構わない。
Specifically, the
The minimum output may be set to 0 W or an extremely small output close to it within an allowable range.
尚、上記現電力負荷は、電力負荷計測手段11の計測値に基づいて求められ、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期における電力負荷の平均値として求められる。また、現電力負荷を、実際の電力負荷よりも余裕分小さめに求めても構わない。 The current power load is obtained based on the measured value of the power load measuring means 11, and the current power load is obtained as an average value of the power load in the previous output adjustment period. Further, the current power load may be obtained with a margin smaller than the actual power load.
上記のような電主運転制御では、運転制御部5が、現電力負荷を計測してから燃料電池1の出力を電主出力に設定するまでに、若干の時間遅れが存在する。
即ち、図3(b)に示すように、燃料電池1の実際の発電電力は、現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化するようになる。そして、燃料電池1の発電電力が現電力負荷の急激な減少に対して敏感に追従することができずに、燃料電池1の発電電力が現電力負荷を上回り、余剰電力が発生し、その余剰電力が上述した電気ヒータ12に供給される。
In the electric main operation control as described above, there is a slight time delay from when the
That is, as shown in FIG. 3B, the actual generated power of the
そして、運転制御部5は、上記電主運転制御において、この余剰電力を減少させて、電気ヒータ12による発生熱を抑制して、熱余り状態の発生を抑制するべく、以下に示す電主出力運転を実行するように構成されている。以下、この電主出力運転について説明を加える。
And the
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、ラジエター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や給湯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、ラジエター19を作動させる状態である。
Incidentally, the excess heat state means, for example, that hot water stored in the
(電主出力運転)
運転制御部5は、電主出力運転において、燃料電池1の出力を、現電力負荷よりも所定の量又は割合で示される抑制幅分小さい電主出力に設定するように構成されている。
即ち、図4(a)に示すように、電主出力運転では、最小出力から最大出力の範囲内で、現電力負荷から抑制幅分小さい電主出力を決定し、燃料電池1の出力をその決定した電主出力に設定する。
即ち、現電力負荷から抑制幅分小さい出力が、最小出力から最大出力の範囲内である場合には、その出力が電主出力となり、現電力負荷から抑制幅分小さい出力が、最大出力よりも大きい場合には、最大出力を電主出力として決定し、現電力負荷から抑制幅分小さい出力が、最小出力よりも小さい場合には、最小出力を電主出力として決定する。
(Main output operation)
In the main output operation, the
That is, as shown in FIG. 4 (a), in the main output operation, the main output that is smaller by the suppression width from the current power load is determined within the range from the minimum output to the maximum output, and the output of the
That is, if the output that is smaller by the suppression width from the current power load is within the range from the minimum output to the maximum output, that output becomes the main output, and the output that is smaller by the suppression width from the current power load is less than the maximum output. When the output is large, the maximum output is determined as the main output, and when the output smaller than the current output load by the suppression width is smaller than the minimum output, the minimum output is determined as the main output.
そして、このような電主出力運転を実行することで、図4(b)に示すように、燃料電池1の実際の発電電力が現電力負荷の変化状態に対して若干遅れて変化した場合でも、余剰電力を抑制することができる。
Then, even when the actual power output of the
尚、上記電主出力は、電主運転制御において、最小出力から最大出力の範囲内で現電力負荷に追従するように設定される電主出力に対して、上記抑制幅分小さい出力として設定することができる。また、この場合には、電主出力が最小出力未満とならないように、上記電主出力から上記抑制幅分小さい出力が最小出力よりも小さい場合には、最小出力を電主出力に決定する。 The main output is set as an output smaller by the suppression width than the main output set to follow the current power load within the range from the minimum output to the maximum output in the main operation control. be able to. In this case, in order to prevent the main output from becoming less than the minimum output, when the output smaller than the main output by the suppression width is smaller than the minimum output, the minimum output is determined as the main output.
更に、運転制御部5は、この電主出力運転において、燃料電池1の出力を現電力負荷に対して低下させる幅である抑制幅を、余剰電力導出手段Xで演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するように構成されている。
Further, in this main output operation, the
即ち、図6に示すように、運転制御部5は、上記電主出力運転において、先ず、余剰電力導出手段Xにより余剰電力Eoを演算又は計測すると共に、その現在の余剰電力Eoと過去一定期間の余剰電力Eoとから、余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)を演算する(ステップ#2)。
That is, as shown in FIG. 6, in the main output operation, the
次に、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が上限値e1(例えば50W)よりも大きいか否かを判定する(ステップ#3)。
そして、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が上限値e1(例えば50W)以下である場合には、上記抑制幅Edを上記移動平均値Ave(Eo)に設定する。
このように、電主出力運転において、抑制幅Edを、余剰電力導出手段Xで演算又は計測される余剰電力の移動平均値Ave(Eo)に設定することで、燃料電池1の発電電力を出来るだけ大きくしながら、電気ヒータ12により熱に変換される余剰電力を出来るだけ少なくすることができる。
尚、上記抑制幅Edは、上記移動平均値Ave(Eo)ではなく、例えば、瞬時値である余剰電力Eoに設定しても構わない。
Next, it is determined whether or not the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than an upper limit value e1 (for example, 50 W) (step # 3).
When the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is equal to or less than the upper limit value e1 (for example, 50 W), the suppression width Ed is set to the moving average value Ave (Eo).
Thus, in the main output operation, by setting the suppression width Ed to the moving average value Ave (Eo) of the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X, the generated power of the
The suppression width Ed may be set not to the moving average value Ave (Eo) but to, for example, the surplus power Eo that is an instantaneous value.
一方、上記余剰電力Eoの移動平均値Ave(Eo)が上限値e1(例えば50W)よりも大きい場合には、商用電源7からの受電電力の過剰な増加による省エネルギ性の悪化を抑制するべく、上記抑制幅Edを上記上限値e1に設定する(ステップ#4)。
尚、このステップ#3及びステップ#4を省略して、上記抑制幅Edを常に上記移動平均値Ave(Eo)に設定するように構成しても構わない。また、上記移動平均値の代わりに、1日毎等の所定の期間毎の余剰電力の平均値として計算される期別平均値に応じて抑制幅を調整しても構わない。また、上記移動平均値の変わりに、過去一定期間の余剰電力の移動積算値や1日毎等の所定の期間毎の余剰電力の積算値として計算される期別積算値に応じて抑制幅を調整しても構わない。
On the other hand, when the moving average value Ave (Eo) of the surplus power Eo is larger than the upper limit value e1 (for example, 50 W), it is necessary to suppress deterioration of energy saving due to excessive increase in received power from the commercial power supply 7. The suppression width Ed is set to the upper limit e1 (step # 4).
Note that
更に、運転制御部5は、上記電主出力運転を実行したと仮定した場合に、後述する熱不足状態が予測されない形態で抑制幅Edの上限値e1を設定することができる。
Furthermore, the
尚、熱不足状態とは、例えば、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が空であり、補助加熱手段M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や給湯負荷よりも小さくて、貯湯槽2内に貯湯されている湯水が空であり、補助加熱手段Mを作動させる状態である。そして、例えば図5に示すように、1日等の判定対象期間における予測電力負荷と予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対して電主出力運転を実行したと仮定した場合に燃料電池1の発生熱が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生するか否かを判断することができる。
Note that the heat shortage state means, for example, that the hot water stored in the
即ち、電主出力を変化させながら、上記のような熱不足状態が発生するか否かの判断を行うことにより、電主出力運転を実行したと仮定した場合に熱不足が予測されない電主出力範囲を求めることができ、その電主出力範囲の最下限の現電力負荷に対する抑制幅を上限値e1として決定する。
そして、抑制幅Edがその上限値e1以下になるように制限することで、電主出力運転を実行することによる熱不足状態の発生を抑制することができ、結果、省エネルギ性の悪化を回避することができる。
尚、熱不足状態の発生を抑制する必要がない場合などにおいて、このような抑制幅Edを上限値e1以下に制限することを省略しても構わない。
That is, by changing the main output and determining whether or not the above heat shortage occurs, it is assumed that the main output operation has been executed. The range can be obtained, and the suppression width for the current power load at the lowest limit of the main output range is determined as the upper limit e1.
And by restrict | limiting so that the suppression width | variety Ed may become the upper limit e1 or less, generation | occurrence | production of the heat shortage state by performing an electric main output driving | running | working can be suppressed, As a result, deterioration of energy saving property is avoided. can do.
In the case where it is not necessary to suppress the occurrence of the heat shortage state, it may be omitted to limit the suppression width Ed to the upper limit value e1 or less.
尚、時系列的な電力負荷、及び、時系列的な熱負荷は、運転制御部5により以下に示すように管理される。
即ち、運転制御部5は、例えば、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷として、単位時間あたりの実電力負荷、実給湯熱負荷、及び、実端末熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段11及びインバータ6の出力値、給湯熱負荷計測手段31、及び、端末熱負荷計測手段32にて計測する。
そして、運転制御部5は、電力負荷計測手段11及びインバータ6の出力値、給湯熱負荷計測手段31、及び、端末熱負荷計測手段32にて計測された値を記憶することにより、時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を1時間等の単位時間毎に管理するように構成されている。
また、運転制御部5は、実際の使用状況に応じて時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を更新する場合には、電力負荷計測手段11及びインバータ6の出力値、給湯熱負荷計測手段31、及び、端末熱負荷計測手段32にて計測された値と、既に記憶されている値とを所定の割合で足し合わせ、その足し合わせた値を記憶するように構成されている。
The time series power load and the time series heat load are managed by the
That is, the
And the
In addition, when the
上記実施形態では、貯湯槽2に加えて、熱消費端末3を設けて、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷としたコージェネレーションシステムを例示したが、熱消費端末3を設けずに、給湯熱負荷を熱負荷とするコージェネレーションシステムとしてもよい。
In the said embodiment, in addition to the
上記実施形態では、電気ヒータ12が燃料電池1の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ12にて貯湯槽2内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、運転制御手段5は、通常時に実行される電主出力運転において、燃料電池1の出力の現電力負荷に対する抑制幅を余剰電力導出手段Xで演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するように構成したが、別に、一次的に実行される電主出力運転において、抑制幅を余剰電力に基づいて調整しても構わない。例えば、熱余り状態の発生が予測される時期又は熱余り状態が発生している時期である熱余り対処時期に実行される電主出力運転において、抑制幅を余剰電力に基づいて調整することで、余剰電力の減少により電気ヒータ12による発生熱を抑制して、熱余り状態を回避するように構成しても構わない。
In the above embodiment, the operation control means 5 is based on the surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means X in the main power output operation that is normally performed, with the surplus power deriving means X calculating the suppression width for the current power load. However, in the main output operation that is primarily executed, the suppression width may be adjusted based on the surplus power. For example, in the main output operation that is executed at the time when the excess heat state is predicted or when the excess heat state is generated, the adjustment range is adjusted based on the excess power. The heat generated by the
上記実施形態では、熱電併給装置として、燃料電池1を例示したが、熱電併給装置として、例えば、ガスエンジンなどの内燃機関と発電装置とを組み合わせたものや、スターリングエンジンなどの外燃機関と発電装置とを組み合わせたものなどを適応することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、余剰電力を熱に変換する電気ヒータ12を備え、その余剰電力により発生した熱を利用するように構成したが、余剰電力を別の用途で利用するように構成しても構わず、例えば、余剰電力を商用電源7側に逆潮流させる形態で外部に売却するように構成しても構わない。
In the above embodiment, the
本発明に係るコージェネレーションシステムは、例えば燃料電池を熱電併給装置として備え、熱電併給装置の出力を電力負荷よりも抑制幅分小さい電主出力に設定する電主出力運転を実行するにあたり、その抑制幅を適切に調整して、省エネルギ性の向上を図るためのコージェネレーションシステムに適用可能である。 The cogeneration system according to the present invention includes, for example, a fuel cell as a combined heat and power supply device, and when executing a main output operation in which the output of the combined heat and power supply device is set to a main output that is smaller than the power load by a suppression width, the suppression is performed. The present invention can be applied to a cogeneration system for appropriately adjusting the width and improving energy saving.
1:燃料電池(熱電併給装置)
2:貯湯槽
5:運転制御部(運転制御手段)
12:電気ヒータ
X:余剰電力導出手段
1: Fuel cell (cogeneration device)
2: Hot water storage tank 5: Operation control unit (operation control means)
12: Electric heater X: Surplus power deriving means
Claims (3)
前記熱電併給装置の発電電力の電力負荷に対する余剰分である余剰電力を演算又は計測する余剰電力導出手段を備え、
前記運転制御手段が、前記電主出力運転において、前記抑制幅を前記余剰電力導出手段で演算又は計測される余剰電力に基づいて調整するコージェネレーションシステム。 A combined heat and power device that generates heat and electric power, a hot water storage tank that collects the heat generated by the combined heat and power device and stores it as hot water, and outputs the power of the combined heat and power device during operation of the combined heat and power device A cogeneration system provided with an operation control means capable of executing a main output operation set to a main output smaller than the suppression width,
Surplus power deriving means for calculating or measuring surplus power that is a surplus with respect to the power load of the generated power of the combined heat and power supply device,
The cogeneration system in which the operation control means adjusts the suppression width based on surplus power calculated or measured by the surplus power deriving means in the main output operation.
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