JP4605943B2 - コージェネレーションシステムの運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと発電機とを一体化したものとか燃料電池といったような、電力と熱とを発生する熱電併給装置を設け、電力と熱の両方を得るように構成したコージェネレーションシステムの運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のものとして、電力需要に追従して運転するように構成したものがあったが、熱電併給装置で発生した熱の総量が熱需要量よりも必要以上に多いと、余剰の熱を捨てることになって無駄である。
【０００３】
そこで、熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクを設け、その蓄熱タンク内の上下の所定箇所に温度センサを設け、その温度変化に基づいて蓄熱タンク内に温水が満杯になったかほぼ空になったかを判別させ、熱電併給装置の運転を制御し、熱需要に対応できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に熱を必要としない場合でも蓄熱タンク内に熱を貯めることになり、その貯めた熱を消費するまでの時間が長いと、蓄熱タンクからの放熱量が多くなり、この放熱ロスのために省エネルギー性が低下する欠点があった。
【０００５】
運転形態としては、定格発電量での運転、定格以下の部分は電力需要に追従する運転、更には複数段の発電量での運転があるが、いずれにおいても、放熱ロスを少なくするために、熱を消費するまでの時間が短くなるように熱電併給装置を運転しようとすると、電力需要が少ないときに運転することになって、見掛け上の発電効率または発電効率が低下してしまい、省エネルギー性がかえって低下する問題がある。
【０００６】
逆に、発電効率を重視し、発電効率が高い状態で熱電併給装置を運転しようとすると、前述同様に、放熱ロスのために、省エネルギー性が低下する問題がある。
【０００７】
また、コージェネレーションシステムを構築する場合、敷地面積や断熱構成などのコスト面から蓄熱タンクが容量的に制約を受けざるを得ず、蓄熱量に限界があるために、わずかな熱量不足に起因して熱電併給装置を運転しなければならないなど、省エネルギー性を低下する欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１、請求項２、請求項７および請求項８に係る発明は、見掛け上の発電効率を極力高くするとともに放熱ロスを極力少なくする状態で熱電併給装置を運転し、かつ、補助加熱手段を利用して、省エネルギー性を良好に向上できるようにすることを目的とし、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項９および請求項１０に係る発明は、発電効率を極力高くするとともに放熱ロスを極力少なくする状態で熱電併給装置を運転し、かつ、補助加熱手段を利用して、省エネルギー性を良好に向上できるようにすることを目的とし、請求項１１に係る発明は、耐久性を向上できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、上述のような目的を達成するために、
定格発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴としている。
また、請求項２に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、上述のような目的を達成するために、
請求項１に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
前記１周期Ｔ内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（４）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴としている。
【数３０】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２）式で表される。
【数３１】

ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。また、Ｈ_nは余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３）式で表される。
【数３２】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
上記（２）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（４）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数３３】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量である。
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（６）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数３４】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（７）で表される。
【数３５】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００１０】
また、請求項３に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
負荷電力が定格発電量より少ない場合に負荷電力に合わせて運転することができる電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追従させて運転することを特徴としている。
また、請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（８）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１０）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追従させて運転することを特徴としている。
【数３６】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓmax は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴn は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（９）式で表される。
【数３７】

ここで、Ｅn （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。Ｂ［Ｅn （ｔ’）］は、電力量Ｅn （ｔ’）における熱電併給装置の発生熱量を示している。
また、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
ＰＥ＝ΣＰＥn ＝ΣＧＩn ・α＋ΣＢＩn ・α’＋ΣＢＥn ・β……（１０） ここで、ΣＰＥn は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩnは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５ａ）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩn ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩn は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩn ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数３８】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量である。
ΣＢＥn は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１１）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数３９】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１２）で表される。
【数４０】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００１１】
また、請求項５に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
複数段に設定した発電量で運転して設定発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期として、その１周期および次の１周期それぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴としている。
また、請求項６に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
請求項５に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔおよび次の１周期Ｔそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
複数段に設定した発電量で運転して設定発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔおよび次の１周期Ｔそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、 不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１３）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１６）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴としている。
【数４１】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（１４）式で表される。
【数４２】

ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。また、Ｈ_nは余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ_m ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（１５）式で表される。
【数４３】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ_m
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆ_m を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
上記（１４）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（１６）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（１７）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数４４】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量である。
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１８）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数４５】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１９）で表される。
【数４６】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆm を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００１２】
また、請求項７に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
定格発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した電力を第３者に売る売電手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴としている。
また、請求項８に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
前記１周期Ｔ内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２０）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２２）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴としている。
【数４７】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓmax は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴn は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２１）式で表される。
【数４８】

ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。
上記（２１）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
ＰＥ＝ΣＰＥn
＝ΣＧＩn ・α＋ΣＢＩn ・α’＋ΣＢＥn ・β−ΣＳＥn ・γ…（２２）
ここで、ΣＰＥn は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩnは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（２３）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩn ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩn は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩn ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数４９】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
ΣＢＥn は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（２４）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数５０】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（２５）で表される。
【数５１】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥn は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅn （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（２６）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数５２】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅn （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅn （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅn （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００１３】
また、請求項９に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
複数段に設定した発電量で運転して設定発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した電力を第３者に売る売電手段と、
不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
所定時間を１周期として、その１周期および次の１周期それぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴としている。
また、請求項１０に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法は、前述のような目的を達成するために、
所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔおよび次の１周期Ｔそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２７）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２９）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴としている。
【数５３】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２８）式で表される。
【数５４】

ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。
上記（２８）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
ＰＥ＝ΣＰＥ_n
＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β−ΣＳＥ_n ・γ…（２９）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（３０）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数５５】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（３１）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数５６】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（３２）で表される。
【数５７】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３３）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数５８】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆ_m を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００１４】
また、請求項１１に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０のいずれかに記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
熱電併給装置の１周期内における発停回数を設定する発停回数設定手段を備え、前記熱電併給装置の１周期内における発停回数が設定回数以下で一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる組み合わせの最適運転状態を求めるように構成する。
【００１５】
【作用】
請求項１および請求項２に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、１日間など、１周期となる所定時間内において、熱電併給装置を定格発電量で運転して発電し、電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を電熱変換手段によって熱に変換し、不足分の電力を買電手段で賄うとともに、変換した熱と熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。
このときに、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱するなどのシステムからの放熱分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、１周期を設定時間間隔で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、請求項２に係る発明の場合には２の（Ｔ／ｄ）乗分といったように仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
【００１６】
また、請求項３および請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、１日間など、１周期となる所定時間内において、電力需要が定格発電量を越えるときは熱電併給装置を定格発電量で運転して発電し、電力需要が定格発電量よりも小さいときは熱電併給装置を電力需要に追従して運転して発電し、不足分の電力を買電手段で賄うとともに熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。
このときに、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、１周期を設定時間間隔で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、請求項４に係る発明の場合には２の（Ｔ／ｄ）乗分といったように仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
【００１７】
また、請求項５および請求項６に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、１日間など、１周期となる所定時間内において、熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転して発電し、電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を電熱変換手段によって熱に変換し、不足分の電力を買電手段で賄うとともに、変換した熱と熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。
このときに、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、１周期を設定時間間隔で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、請求項６に係る発明の場合には（１＋ｍ）の（Ｔ／ｄ）乗分といったように仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
【００１８】
また、請求項７および請求項８に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、１日間など、１周期となる所定時間内において、熱電併給装置を定格発電量で運転して発電し、電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を売電手段によって第３者に売り、不足分の電力を買電手段で賄うとともに、熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。
このときに、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱するなどのシステムからの放熱分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段によって第３者に売ること、ならびに、熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、１周期を設定時間間隔で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、請求項８に係る発明の場合には２の（Ｔ／ｄ）乗分といったように仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
【００１９】
また、請求項９および請求項１０に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、例えば、１日間など、１周期となる所定時間内において、熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転して発電し、電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を売電手段によって第３者に売り、不足分の電力を買電手段で賄うとともに、変換した熱と熱電併給装置で発生した熱によって熱需要を賄い、かつ、後で必要とする熱を蓄熱タンクに貯めて熱需要に応じるとともに、不足分の熱を補助加熱手段で補うことができる。
このときに、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分や昼分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段によって第３者に売ること、ならびに、熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、１周期を設定時間間隔で分割し、その分割時間ごとに熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転する状態と停止する状態それぞれで、蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、請求項１０に係る発明の場合には（１＋ｍ）の（Ｔ／ｄ）乗分といったように仮想の運転状態の組み合わせを求め、それに基づいて、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となる組み合わせを求め、その組み合わせに従って運転する。
【００２０】
また、請求項１１に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法の構成によれば、使用する熱電併給装置個々の特性や希望する耐用年数などに応じて、その発停回数を設定し、必要以上の発停の繰り返しを回避する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例につき、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、コージェネレーションシステムの第１実施例を示すシステム構成図であり、１は熱電併給装置を、２は蓄熱タンクをそれぞれ示している。
【００２２】
蓄熱タンク２には、その底側から上部にわたって第１のポンプ３を備えた循環配管４が接続されている。循環配管４に熱交換器５が設けられ、熱電併給装置１と熱交換器５とにわたって、第２のポンプ６を備えた熱回収用循環配管７が接続されている。
【００２３】
この構成により、蓄熱タンク２の下部から取り出した水を熱電併給装置１からの熱によって加熱し、その加熱された蓄熱水を蓄熱タンク２に戻して蓄熱するように構成されている。
循環配管４の熱交換器５よりも下流側の箇所に電熱変換手段としての電気ヒータ８が設けられ、熱電併給装置１で発生した電力が余剰の場合に、余剰電力を熱に変換して蓄熱タンク２の下部から取り出した水を加熱し、その加熱された蓄熱水を蓄熱タンク２に蓄えることができるように構成されている。図中９は、給湯用の給湯管を示している。
【００２４】
循環配管４には、熱交換器５と直列になるように出力用循環配管１０が接続されるとともに、その出力用循環配管１０に暖房用熱交換器１１が設けられ、暖房用熱交換器１１に、第３のポンプ１２を備えた暖房用循環配管１３を介して、室内暖房機、床暖房機、浴室乾燥機などのセントラルヒーティング用の暖房装置１４が接続されている。
【００２５】
熱電併給装置１には、発電電力を取り出す電力線１５が接続され、その電力線１５に、照明装置や電気機器などの電気負荷１６が接続されている。また、電力線１５に逆潮流防止用の保護装置１７を介して商用電源線１８が接続され、発電電力で不足するときに商用電源からの電力を投入できるように買電手段１９が構成されている。
【００２６】
また、電力線１５に、スイッチ回路２０を介して電気ヒータ８が接続され、余剰電力の発生時に電気ヒータ８に通電するようになっている。この電気ヒータ８としては、二点鎖線で示すように、熱回収用循環配管７に設けるようにしても良い。図中２１は補助加熱手段としてのガスボイラを示している。
【００２７】
熱電併給装置１、スイッチ回路２０およびガスボイラ２１にはマイクロコンピュータ２２が接続されている。
マイクロコンピュータ２２には、図２のブロック図に示すように、需要変化特定手段２３と運転状態入力手段２４と演算手段２５と比較手段２６と運転制御手段２７とが備えられている。
【００２８】
需要変化特定手段２３では、図３および図４のグラフに示すように、１周期Ｔとしての１日間における、照明装置や電気機器駆動のための電力需要ｅ（ｔ’）、および、給湯や暖房などの熱需要ｈ（ｔ’）の経時的変化が、学習機能などによって予め記憶され、電力需要ｅ（ｔ’）および熱需要ｈ（ｔ’）の経時的変化を予め特定できるように構成されている。また、表−１に、上記給湯や暖房などの熱需要ｈ（ｔ’）の経時的変化の数値例を示す。なお、図３および図４は、多数の需要家の平均値をとって概略的な変化として示したものである。
【表１】

【００２９】
すなわち、前日の需要変化とか、１週間前の同じ曜日の需要変化などが順次記憶され、それらの需要変化に基づいて当日１日間および翌日１日間における熱需要ｈ（ｔ’）、および、電力需要ｅ（ｔ’）の経時的変化を、予め特定できるようになっているのである。
【００３０】
運転状態入力手段２４では、１周期Ｔとしての１日間を、例えば、３０分間ごとなど、設定時間間隔ｄで分割し、各分割時間ｄそれぞれにおいて、熱電併給装置１を定格発電量で運転する状態と停止する状態それぞれを入力していくようになっている。
【００３１】
演算手段２５では、運転状態入力手段２４から運転状態と停止状態とを後述する条件式や関係式に入力し、需要変化特定手段２３からの当日１日間における熱需要ｈ（ｔ’）、および、電力需要ｅ（ｔ’）の経時的変化とに基づき、設定時間間隔ｄが３０分であれば、２の４８乗通りの組み合わせそれぞれにおける一次エネルギーの換算値を演算するようになっている。
【００３２】
比較手段２６では、演算手段２５から入力される一次エネルギーの換算値を記憶し、その換算値と次に入力される換算値とを比較し、小さいほうの換算値とそのときの熱電併給装置１の運転状態と停止状態との組み合わせを新たに記憶していき、すべての組み合わせについて比較した後に、一次エネルギーの換算値が最小であった組み合わせを最適運転状態として出力するようになっている。
【００３３】
運転制御手段２７では、比較手段２６からの最適運転状態の組み合わせに応答して、熱電併給装置１、スイッチ回路２０およびガスボイラ２１に駆動信号を出力し、一次エネルギーの換算値が最小になる状態でコージェネレーションシステムを運転するようになっている。
【００３４】
次に、上記条件式について説明する。
第１実施例では、熱電併給装置１を発電効率が最も高い定格発電量(100％負荷) で運転し、電力需要ｅ（ｔ’）が定格発電量よりも小さい余剰電力分を電気ヒータ８によって熱に変換するものとする。ここでの定格発電量としては、１ｋｗを例示する。この定格発電量は、例えば、０．８ｋｗなど、使用する熱電併給装置１によって決まるものである。
【００３５】
先ず、設定時間間隔ｄを３０分（０．５時間）として、１周期Ｔにおける最初の１区間目の３０分間（午前０時から午前０時３０分）につき、熱電併給装置１を運転する状態と停止する状態それぞれにつき、図５の動作説明に供する参考図を用いて考察する。この図５は、前述した図３および図４とは関係が無く、説明上の参考にするために例示するものである。
【００３６】
▲１▼運転状態
図５の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図５の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、余剰電力分ＹＥを電気ヒータ８で熱に変換した熱量をＨ₁ とすると、取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝Ｈ₁ ＋発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となり、変換熱量Ｈ₁ は、下記のように表される。
【数５９】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力Ｆ（１ｋｗ）を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００３７】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ・ｋ ……（３５）
である。ここでｋは熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数６０】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図５の（ｂ）では零とする。
【００３８】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数６１】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【００３９】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数６２】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数６３】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【００４０】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（４０）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（４１）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数６４】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【００４１】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（４２）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。但し、ここでは、電力不足では無いために、ＢＥ₁ は零である。
【数６５】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（４３）で表される。
【数６６】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【００４２】
▲２▼運転停止状態
図５の（ｃ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図５の（ｄ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、熱電併給装置１が運転されないために、電気ヒータ８で変換する熱量、および、発生熱量のいずれも零である。したがって、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）は、初期蓄熱量Ｓ（０）から熱需要量と放熱量とを引いた分となる。熱量が不足したときにおいてのみ、図５の（ｄ）に一点鎖線で示すように、取得熱量ＨＴ₁ が、
ＨＴ₁ ＝ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となる。ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、前述（３６）式の通りである。条件式としては、前述運転状態のときと同様に（３９）式となる。
【００４３】
この場合の一次エネルギーの換算値ＰＥは、ＧＩ₁ ・αが零となり、
ＰＥ＝ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（４４）
となる。
ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、熱電併給装置１の発電量が零であるために次式（４５）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
【数６７】

【００４４】
上述のようにして、運転状態と運転停止状態とを３０分ごとの各区間で順次求めることになり、その条件式は下記（４６）式で表される。
【数６８】

ここで、ｎは１〜４８（２４÷０．５）の正の整数である。
【００４５】
一次エネルギーの換算値ＰＥは次の通りである。
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（４７）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜４８の一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（４８）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜４８の総和を求めている。また、ＢＩ_n はガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜４８の総和を求めている。
【数６９】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
【００４６】
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（４９）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＥ_n ・βはｎ＝１〜４８の総和を求めている。
【数７０】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（５０）で表される。
【数７１】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００４７】
１周期としての１日間経過後において、その周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するものであり、蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）は、最大蓄熱量Ｓ_max を越えない範囲のどのような値であっても良い。
【００４８】
上述の結果、下記のような、運転停止状態と運転状態との様々な組み合わせが入力されて一次エネルギーの換算値ＰＥが求められる。
▲１▼運転停止状態と運転状態とを３０分ごとに交互に繰り返して運転する。［図６の（ａ）］
▲２▼午前０時〜午前９時、午前１２時〜午後５時（１２〜１７時）、および、午後１０時〜午後１２時（２２〜２４時）それぞれを運転停止状態にし、午前９時〜午前１２時、および、午後５時〜午後１０時（１７〜２２時）それぞれを運転状態にして運転する。［図６の（ｂ）］
▲３▼午前０時〜午前６時、午後３時〜午後６時（１５〜１８時）、および、午後８時〜午後１２時（２０〜２４時）それぞれを運転停止状態にし、午前６時〜午後３時（６〜１５時）、および、午後６時〜午後８時（１８〜２０時）それぞれを運転状態にして運転する。［図６の（ｃ）］
▲３▼午前２時〜午後６時（２〜１８時）を運転停止状態にし、午前０時〜午前２時、および、午後６時〜午後１２時（１８〜２４時）それぞれを運転状態にして運転する。［図６の（ｄ）］
【００４９】
最終的に２⁴⁸通りの一次エネルギーの換算値ＰＥが比較手段２６に入力され、順次比較して一次エネルギーの換算値ＰＥの小さい方が残され、一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、例えば、図７の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図７の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、運転制御手段２７により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシステムを運転できることになる。図７において、ａは運転開始時、ｂは運転終了時を示している。
【００５０】
上記第１実施例では、１周期を１日（２４時間）として３０分間（０．５時間）の時間間隔で分割しているが、本発明としては、例えば、１日を１０分間や２０分間で分割するとか、また、生産ラインなどで、３日間とか１週間を１周期にするなど、その周期や分割時間間隔としては、適宜設定できる。
【００５１】
そこで、１周期をＴ、分割時間間隔をｄとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（４）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を電気ヒータなどの電熱変換手段で熱に変換することになる。
【数７２】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
【００５２】
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２）式で表される。
【数７３】

ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。また、Ｈ_n は余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３）式で表される。
【数７４】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
上記（２）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
【００５３】
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（４）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数７５】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
【００５４】
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（６）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数７６】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（７）で表される。
【数７７】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００５５】
次に、第２実施例について説明する。
この第２実施例では、電力需要ｅ（ｔ’）が定格発電量１ｋｗよりも小さいところでは、電力需要ｅ（ｔ’）に合わせて発電し、定格発電量１ｋｗよりも大きいところでは、定格発電量１ｋｗで発電するように熱電併給装置１を運転するものである。
【００５６】
また、この第２実施例では、前述第１実施例のような電気ヒータを用いないものであり、構成的には、図１および図２の電気ヒータ８およびスイッチ回路２０を無くした構成となる。
【００５７】
▲１▼運転状態
電力需要ｅ（ｔ’）が定格発電量１ｋｗよりも小さいところでは、図８の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフに示すように、電力需要ｅ（ｔ’）に合わせて発電する。図８の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となり、発生熱量ＣＨは、下記のように表される。
【数７８】

ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。Ｂ［Ｅ₁ （ｔ’）］は、電力量Ｅ_n （ｔ’）における熱電併給装置の発生熱量を示している。図８の（ｂ）の場合は、Ｅ₁ （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）である。
【００５８】
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数７９】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図８の（ｂ）では零とする。
【００５９】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数８０】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【００６０】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数８１】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数８２】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【００６１】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（５６）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（５７）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数８３】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【００６２】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（５８）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。但し、ここでは零である。
【数８４】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（５９）で表される。
【数８５】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【００６３】
定格発電量１ｋｗよりも大きいところでは、図８の（ｃ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフに示すように、定格発電量Ｆで発電する。図８の（ｄ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、取得する熱量ＨＴ_n は、
ＨＴ_n ＝発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となり、発生熱量ＣＨは、下記のように表される。
ＣＨ＝０．５・Ｆ・ｋ ……（６０）
ここで、ｋは熱電比である。
【００６４】
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数８６】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図８の（ｄ）では零とする。
【００６５】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数８７】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【００６６】
これらのことから、ｎ区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５ｎ）が、
【数８８】

となる。ここで、Ｓ［０．５（ｎ−１）］は、（ｎ−１）区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５ｎ）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数８９】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【００６７】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ_n ・α＋ＢＩ_n ・α’＋ＢＥ_n ・β……（６５）
となる。ＧＩ_n は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（６６）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ_n は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数９０】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【００６８】
ＢＥ_n は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（６７）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
【数９１】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（６８）で表される。
【数９２】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【００６９】
▲２▼運転停止状態
前述第１実施例において電気ヒータ８で変換する熱量が零であるため、電気ヒータ８を設けない場合と同じであり、この第２実施例の作用も、図５の（ｃ）および（ｄ）によって説明した第１実施例における運転停止状態と同じであり、説明は省略する。
【００７０】
この第２実施例によれば、最終的に２⁴⁸通りの一次エネルギーの換算値ＰＥが比較手段２６に入力され、順次比較して一次エネルギーの換算値ＰＥの小さい方が残され、一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、例えば、図９の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図９の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、運転制御手段２７により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシステムを運転できることになる。図９において、ａは運転開始時、ｂは運転終了時を示している。
【００７１】
以上のことから、１周期をＴ、分割時間間隔をｄとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（８）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１０）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追従させて運転することとなる。
【数９３】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
【００７２】
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（９）式で表される。
【数９４】

ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。Ｂ［Ｅ_n （ｔ’）］は、電力量Ｅ_n （ｔ’）における熱電併給装置の発生熱量を示している。
また、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
【００７３】
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（１０）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５ａ）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数９５】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
【００７４】
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１０）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数９６】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１１）で表される。
【数９７】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００７５】
次に、第３実施例について説明する。
この第３実施例では、熱電併給装置１を５００ｗと定格発電量１ｋｗとの２段に設定した発電量で運転するものとする。すなわち、この第３実施例では、設定時間間隔ｄを３０分（０．５時間）として、１周期Ｔにおける最初の１区間目の３０分間（午前０時から午前０時３０分）につき、熱電併給装置１を定格発電量１ｋｗで運転する状態、５００ｗで運転する状態、および、運転を停止する状態それぞれにつき、図８の動作説明に供する参考図を用いて考察する。
また、この第３実施例では、第１実施例と同様に電熱変換手段としての電気ヒータ８を備え、発電電力が電力需要を越えた余剰電力分は熱に変換するようにしている。
【００７６】
▲１▼定格発電量１ｋｗでの運転状態
図１０の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図１０の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、余剰電力分ＹＥを電気ヒータ８で熱に変換した熱量をＨ₁ とすると、取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝Ｈ₁ ＋発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となり、変換熱量Ｈ₁ は、下記のように表される。
【数９８】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ₁ であれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ₁ であれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝Ｆ₁
ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力Ｆ₁ （１ｋｗ）を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【００７７】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ₁ ・ｋ₁ ……（７０）
である。ここでｋ₁ は、定格発電量Ｆ₁ （１ｋｗ）での運転した時の熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数９９】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図１０の（ｂ）では零とする。
【００７８】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数１００】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【００７９】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数１０１】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数１０２】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【００８０】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（７５）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（７６）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数１０３】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【００８１】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（７７）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。但し、ここでは零である。
【数１０４】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（７８）で表される。
【数１０５】

ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量１ｋｗの電力を越える場合は定格電力量１ｋｗとなり、負荷電力が定格発電量１ｋｗの電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【００８２】
▲２▼発電量５００ｗでの運転状態
図１０の（ｃ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図１０の（ｄ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、発電電力Ｆ₂ が電力需要ｅ（ｔ’）よりも小さくて余剰電力分が無いために、変換熱量Ｈ₁ が零であり、取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となる。
【００８３】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ₂ ・ｋ₂ ……（７９）
である。ここでｋ₂ は、発電量Ｆ₂ （５００ｋｗ）での運転した時の熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数１０６】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図１０の（ｄ）では零とする。
【００８４】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数１０７】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【００８５】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数１０８】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数１０９】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【００８６】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（８４）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（８５）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数１１０】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【００８７】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（８６）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
【数１１１】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（８７）で表される。
【数１１２】

ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量５００ｗの電力を越える場合は設定電力量５００ｗとなり、負荷電力が設定発電量５００ｗの電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００８８】
▲３▼運転停止状態
この第３実施例の作用は、図５の（ｃ）および（ｄ）によって説明した第１実施例における運転停止状態と同じであり、説明は省略する。
【００８９】
この第３実施例の場合、最終的に３⁴⁸通りの一次エネルギーの換算値ＰＥが比較手段２６に入力され、順次比較して一次エネルギーの換算値ＰＥの小さい方が残され、一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる、発電量５００ｗおよび１ｋｗそれぞれの運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、例えば、図１１の（ａ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図１１の（ｂ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、運転制御手段２７により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシステムを運転できることになる。図１１において、ａ１は発電量５００ｗでの運転開始時、ａ２は発電量５００ｗでの運転終了時でかつ発電量１ｋｗでの運転開始時、ａ３は発電量１ｋｗでの運転終了時を示している。
【００９０】
１周期としての１日間経過後において、その周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するものであり、蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）は、最大蓄熱量Ｓ_max を越えない範囲のどのような値であっても良い。
また、上記第３実施例では、５００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転の２種類のステップ運転を行うようにしているが、本発明としては、例えば、７００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転の２段に設定した発電量の運転を行うとか、５００ｗ運転、７００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転などの３段以上に設定した発電量の運転を行うようにしても良く、要するに複数段の設定発電量で運転する場合を含むものである。
【００９１】
以上のことから、１周期をＴ、分割時間間隔をｄとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１３）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１６）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給装置１を複数段の設定発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を電気ヒータなどの電熱変換手段で熱に変換することになる。
【数１１３】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
【００９２】
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（１４）式で表される。
【数１１４】

ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。また、Ｈ_n は余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ_m ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（１５）式で表される。
【数１１５】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ_m
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆ_m を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
上記（１４）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
【００９３】
ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（１６）
ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（１７）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１１６】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
【００９４】
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１８）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１１７】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１９）で表される。
【数１１８】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆ_m を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【００９５】
図１２は、コージェネレーションシステムの第４実施例を示すシステム構成図であり、第１実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、電気ヒータ８を無くし、電力線１５に、スイッチ回路３１を介して電力供給線３２が接続され、余剰電力の発生時に、その余剰電力分を第３者に売るように売電手段３３が構成されている。
電力供給線３２には電力計３４が介装され、第３者に売った電力量を計測するように構成されている。他の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことによりその説明は省略する。
【００９６】
図１３の第４実施例のブロック図に示すように、熱電併給装置１、スイッチ回路３１およびガスボイラ２１にはマイクロコンピュータ３５が接続されている。
マイクロコンピュータ３５には、前述第１実施例と同様に、需要変化特定手段２３と運転状態入力手段２４と演算手段２５と比較手段２６と運転制御手段２７とが備えられている。
【００９７】
この第４実施例では、電気ヒータ８で熱に変換しない分だけ取得熱量が減少し、かつ、第３者に売った余剰電力分を一次エネルギーに換算した分だけ一次エネルギーの換算値が減少することになり、次に説明する。
【００９８】
▲１▼運転状態
取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となる。
【００９９】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ・ｋ ……（８８）
である。ここでｋは熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数１１９】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。
【０１００】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数１２０】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【０１０１】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数１２１】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数１２２】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【０１０２】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β−ＳＥ₁ ・γ……（９３）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（９４）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数１２３】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【０１０３】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（９５）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。但し、ここでは、電力不足では無いために、ＢＥ₁ は零である。
【数１２４】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（９６）で表される。
【数１２５】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【０１０４】
また、ＳＥ₁ は、売電手段で第３者に売る余剰電力量［図５の（ａ）の余剰電力分ＹＥに相当］で、Ｆ＞Ｅ₁ （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（９７）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値である。
【数１２６】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【０１０５】
▲２▼運転停止状態
熱電併給装置１が運転されないために、余剰電力が発生せず、第１実施例で説明した場合と同じである。すなわち、取得熱量ＨＴ₁ が、
ＨＴ₁ ＝ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となり、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、前述（８９）式の通りである。条件式としては、前述運転状態のときと同様に（９２）式となる。
【０１０６】
この場合の一次エネルギーの換算値ＰＥは、ＧＩ₁ ・αおよびＳＥ₁ ・γが零となり、
ＰＥ＝ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（９８）
となる。
ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、熱電併給装置１の発電量が零であるために次式（９９）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
【数１２７】

【０１０７】
上述のようにして、運転状態と運転停止状態とを３０分ごとの各区間で順次求めることになり、その条件式は下記（１００）式で表される。
【数１２８】

ここで、ｎは１〜４８（２４÷０．５）の正の整数である。
【０１０８】
一次エネルギーの換算値ＰＥは次の通りである。

ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜４８の一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（１０２）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜４８の総和を求めている。また、ＢＩ_n はガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜４８の総和を求めている。
【数１２９】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
【０１０９】
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１０３）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＥ_n ・βはｎ＝１〜４８の総和を求めている。
【数１３０】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１０４）で表される。
【数１３１】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
【０１１０】
また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（１０５）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜４８の総和を求めている。
【数１３２】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【０１１１】
１周期としての１日間経過後において、その周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するものであり、蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）は、最大蓄熱量Ｓ_max を越えない範囲のどのような値であっても良い。
【０１１２】
上述の結果、第１実施例と同様に、運転停止状態と運転状態との様々な組み合わせが入力されて一次エネルギーの換算値ＰＥが求められる。
【０１１３】
最終的に２⁴⁸通りの一次エネルギーの換算値ＰＥが比較手段２６に入力され、順次比較して一次エネルギーの換算値ＰＥの小さい方が残され、一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、運転制御手段２７により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシステムを運転できることになる。
【０１１４】
この第４実施例において、１周期をＴ、分割時間間隔をｄとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２０）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２２）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を売電手段３３で第３者に売ることになる。
【数１３３】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２１）式で表される。
【数１３４】

ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。
上記（２１）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。

ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（２３）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１３５】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（２４）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１３６】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（２５）で表される。
【数１３７】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（２６）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１３８】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【０１１５】
次に、第５実施例について説明する。
この第５実施例では、第３実施例と同様に、熱電併給装置１を５００ｗと定格発電量１ｋｗとの２段に設定した発電量で運転するものとする。また、この第５実施例では、第４実施例と同様に売電手段３３を備え、発電電力が電力需要を越えた余剰電力分は第３者に売るようにしている。
【０１１６】
▲１▼定格発電量１ｋｗでの運転状態
取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝Ｈ₁ ＋発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となる。
【０１１７】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ₁ ・ｋ₁ ……（１０６）
である。ここでｋ₁ は、定格発電量Ｆ₁ （１ｋｗ）での運転した時の熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数１３９】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図１０の（ｂ）では零とする。
【０１１８】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数１４０】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【０１１９】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数１４１】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数１４２】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【０１２０】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β−ＳＥ₁ ・γ……（１１１）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（１１２）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数１４３】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【０１２１】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（１１３）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
但し、ここでは零である。
【数１４４】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（１１４）で表される。
【数１４５】

ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量１ｋｗの電力を越える場合は定格電力量１ｋｗとなり、負荷電力が定格発電量１ｋｗの電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。すなわち、負荷電力が定格電力より小さい場合は、電力不足を生じないため零になる。
【０１２２】
また、ＳＥ₁ は、売電手段で第３者に売る余剰電力量［図１０の（ａ）の余剰電力分ＹＥに相当］で、Ｆ₁ ＞Ｅ₁ （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（１１５）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値である。
【数１４６】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ₁ であれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ₁ であれば、Ｅ₁ （ｔ’）＝Ｆ₁
ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【０１２３】
▲２▼発電量５００ｗでの運転状態
図１０の（ｃ）の電力需要と発電量との相関を示すグラフ、および、図１０の（ｄ）の熱需要と発生熱量との相関を示すグラフに示すように、発電電力Ｆ₂ が電力需要ｅ（ｔ’）よりも小さくて余剰電力分が無いために、変換熱量Ｈ₁ が零であり、取得する熱量ＨＴ₁ は、
ＨＴ₁ ＝発生熱量ＣＨ＋ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨ
となる。
【０１２４】
また、発生熱量ＣＨ＝０．５・Ｆ₂ ・ｋ₂ ……（１１６）
である。ここでｋ₂ は、発電量Ｆ₂ （５００ｋｗ）での運転した時の熱電比である。
また、ガスボイラ２１で補う熱量ＢＨは、
【数１４７】

となる。ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うようにガスボイラ２１を起動する場合の関数を示している。図１０の（ｄ）では零とする。
【０１２５】
一方、消費される熱量は、熱需要量に放熱量を加えたものになり、
【数１４８】

となる。ここで、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。
【０１２６】
これらのことから、１区間目の３０分間経過後の蓄熱量Ｓ（０．５）が、
【数１４９】

となる。ここで、Ｓ（０）は、１区間目の運転開始時における初期蓄熱量である。また、蓄熱量Ｓ（０．５）としては、０以上であるとともに、蓄熱タンク２の最大蓄熱量Ｓ_max を越えることは無く、次の条件式を満たす必要がある。
【数１５０】

すなわち、ここで、熱量が不足する場合であれば、ガスボイラ２１を起動して不足分の熱量を補うことになる。
【０１２７】
ここでの一次エネルギーの換算値ＰＥは、
ＰＥ＝ＧＩ₁ ・α＋ＢＩ₁ ・α’＋ＢＥ₁ ・β……（１２１）
となる。ＧＩ₁ は、熱電併給装置１の運転に要する燃料供給量であり、下記（１２２）式で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値である。また、ＢＩ₁ は、ガスボイラ２１の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値である。熱電併給装置１およびガスボイラ２１の燃料が同じであれば、α＝α’となる。
【数１５１】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置１によって特定される燃料供給量である。
【０１２８】
ＢＥ₁ は、１区間の時間（０．５時間）内での不足分の電力の投入量であり、次式（１２３）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値である。
【数１５２】

ここで、ＧＰは、１区間の時間（０．５時間）内での熱電併給装置１の発電量であり、次式（１２４）で表される。
【数１５３】

ここで、Ｅ₁ （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量５００ｗの電力を越える場合は設定電力量５００ｗとなり、負荷電力が設定発電量５００ｗの電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。なお、この負荷電力が設定発電量５００ｗの電力より小さい場合は余剰電力が発生し、（１１１）式によって一次エネルギーの換算値が求められる。
【０１２９】
▲３▼運転停止状態
この第５実施例の作用は、図５の（ｃ）および（ｄ）によって説明した第１実施例における運転停止状態と同じであり、説明は省略する。
【０１３０】
この第５実施例の場合、最終的に３⁴⁸通りの一次エネルギーの換算値ＰＥが比較手段２６に入力され、順次比較して一次エネルギーの換算値ＰＥの小さい方が残され、一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる、発電量５００ｗおよび１ｋｗそれぞれの運転状態と運転停止状態の組み合わせの最適運転状態が求められ、運転制御手段２７により、最適運転状態での運転が行われ、省エネルギー性を向上する最適な状態でコージェネレーションシステムを運転できることになる。
【０１３１】
１周期としての１日間経過後において、その周期で取得した熱を翌日に消費することを許容するものであり、蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）は、最大蓄熱量Ｓ_max を越えない範囲のどのような値であっても良い。
また、上記第３実施例では、５００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転の２種類のステップ運転を行うようにしているが、本発明としては、例えば、７００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転の２段に設定した発電量の運転を行うとか、５００ｗ運転、７００ｗ運転および定格発電量１ｋｗ運転などの３段以上に設定した発電量の運転を行うようにしても良く、要するに複数段の設定発電量で運転する場合を含むものである。
【０１３２】
以上のことから、１周期をＴ、分割時間間隔をｄとして整理すると、以下のようになる。
蓄熱タンク２内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２７）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２９）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、熱電併給装置１を複数段の設定発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を電気ヒータなどの電熱変換手段で熱に変換することになる。
【数１５４】

ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
【０１３３】
ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２８）式で表される。
【数１５５】

ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。
上記（２８）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。

ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_n は熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（３０）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１５６】

ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（３１）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１５７】

ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（３２）で表される。
【数１５８】

ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３３）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
【数１５９】

但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆ_m を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
【０１３４】
図１４は、第６実施例のブロック図であり、第１実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、マイクロコンピュータ２２に熱電併給装置１の１周期内における発停回数が設定する発停回数設定手段４１が接続され、この発停回数設定手段４１で設定した発停回数を演算手段２５に入力するようになっている。
【０１３５】
演算手段２５では、運転状態入力手段２４から入力される運転状態の発停回数が、発停回数設定手段４１から入力される設定発停回数を越えたときに、一次エネルギーの換算値の演算を停止して、次の運転状態の入力に移行するようになっている。
【０１３６】
この第６実施例によれば、熱電併給装置１の１周期内における発停回数が設定回数以下で一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる組み合わせの最適運転状態を求めることができ、熱電併給装置１の耐久性を向上できる。
発停回数としては、熱電併給装置１の特性や希望する耐用年数などによって適宜所望の回数を設定すれば良い。例えば、希望する耐用年数が１０年であれば３回程度に、そして、スタータ等の交換を考慮すれば６回程度に設定する、といった具合である。なお、この構成は、第２、第３、第４および第５実施例にも同様に適用できる。
【０１３７】
上記第１、第２、第３、第４、第５および第６実施例それぞれにおけるシステムからの放熱量ｅｘ（ｔ’）は、蓄熱タンク２、配管および熱電併給装置１の筐体からの放熱量ＳＴ（ｔ），ＰＬ（ｔ），ＧＥ（ｔ）を含み、いずれも、主としてシステム構築時の規模に比例した熱容量によって決まるものである。例えば、配管や熱電併給装置１の筐体や蓄熱タンク２を断熱材で覆うような構成を採用すれば、その放熱量を抑えることができるが、断熱材の断熱効果もシステム構築時に予め特定できるものであり、いずれにしても、配管や熱電併給装置１の筐体や蓄熱タンク２からの放熱量は、実験や計算や学習効果などによって予め特定できるものである。
【０１３８】
また、初期蓄熱量Ｓ（０）は、予め特定される電力需要と熱需要とに基づいて適宜設定されるものであり、予め特定できるものである。表−１に基づけば、初期蓄熱量は2,000［×(1/860)kW］である。
【０１３９】
本発明は、家庭用や製造工場や商用ビルなどの各種の用途のコージェネレーションシステムに適用できる。
【０１４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１および請求項２に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、電力需要が定格発電量よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を電熱変換手段によって熱に変換し、熱電併給装置を定格発電量で運転して発電するから、定格発電量よりも小さい発電量で運転する場合に比べて見掛け上の発電効率を高くできる。
しかも、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上できる。
【０１４１】
また、請求項３および請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、電力需要が定格発電量を越えるときは熱電併給装置を定格発電量で運転して発電するから発電効率を高くでき、また、電力需要が定格発電量よりも小さいときは熱電併給装置を電力需要に追従して運転して発電し、余剰電力を発生させないようにするから、常時定格発電量で運転するよりも効率を向上できるとともに熱に変換するための構成を不用にできる。
しかも、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上できる。
【０１４２】
また、請求項５および請求項６に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転するから、常時一定出力で運転するよりも余剰電力が少なく効率良い運転ができる。
しかも、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、変換した熱や熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上できる。
【０１４３】
また、請求項７および請求項８に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、電力需要が定格発電量よりも小さいときの電力需要を越える余剰の電力を売電手段によって第３者に売り、熱電併給装置を定格発電量で運転して発電するから、定格発電量よりも小さい発電量で運転する場合に比べて見掛け上の発電効率を高くできる。
しかも、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段によって第３者に売ること、ならびに、熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上できる。
【０１４４】
また、請求項９および請求項１０に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、熱電併給装置を複数段に設定した発電量で運転するから、常時一定出力で運転するよりも余剰電力が少なく効率良い運転ができる。
しかも、例えば、１日などの１周期内にとどまらず、翌日の午前分の熱需要など次の１周期内の熱需要の一部を賄うために消費することを許容し、蓄熱タンクに貯めた熱が消費までの間に放熱する分と、不足分の電力を買電手段で賄うことと、余剰の電力を売電手段によって第３者に売ること、ならびに、熱電併給装置で発生した熱や蓄熱タンクに貯めた熱量で熱需要を賄うのに不足するときに不足分の熱を補助加熱手段で補うことをも考慮して、全体の一次エネルギーへの変換値が最小となるように運転するから、蓄熱タンクの容量の制約に起因してわずかな熱量不足を生じても、補助加熱手段の利用により良好に対処でき、放熱ロスのより少ない状態を選択して熱電併給装置を運転でき、省エネルギー性を良好に向上できる。
【０１４５】
また、請求項１１に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方法によれば、使用する熱電併給装置個々の特性や希望する耐用年数などに応じて、その発停回数を設定し、必要以上の発停の繰り返しを回避し、熱電併給装置の寿命が早期に低下することを防止して耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るコージェネレーションシステムを示すシステム構成図である。
【図２】ブロック図である。
【図３】実施例の説明に供する電力需要の経時的変化を示すグラフである。
【図４】実施例の説明に供する熱需要の経時的変化を示すグラフである。
【図５】第１実施例の動作説明に供する参考図であり、（ａ）および（ｃ）は、それぞれ電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ運転停止状態と運転状態との組み合わせ例を示すタイムチャートである。
【図７】第１実施例の最適運転状態を例示するグラフであり、（ａ）は電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）は熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図８】第２実施例の動作説明に供する参考図であり、（ａ）および（ｃ）は、それぞれ電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図９】第２実施例の最適運転状態を例示するグラフであり、（ａ）は電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）は熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図１０】第３実施例の動作説明に供する参考図であり、（ａ）および（ｃ）は、それぞれ電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図１１】第３実施例の最適運転状態を例示するグラフであり、（ａ）は電力需要と発電量との相関を示し、（ｂ）は熱需要と発生熱量との相関を示している。
【図１２】本発明の第４実施例に係るコージェネレーションシステムを示すシステム構成図である。
【図１３】第４実施例のブロック図である。
【図１４】第６実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１…熱電併給装置
２…蓄熱タンク
８…電熱変換手段としての電気ヒータ
１９…買電手段
２１…補助加熱手段としてのガスボイラ
２３…需要変化特定手段
３３…売電手段
４１…発停回数設定手段

Claims (11)

1. 定格発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
   前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
   前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段と、
   不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
   所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
   不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
   前記１周期内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
2. 請求項１に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
   所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
   前記１周期Ｔ内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（４）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
   

   

   ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
   ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２）式で表される。
   

   

   ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。また、Ｈ_n は余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３）式で表される。
   

   

   但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
   ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
   ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
   上記（２）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
   ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（４）
   ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
   ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（６）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（７）で表される。
   

   

   ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
3. 負荷電力が定格発電量より少ない場合に負荷電力に合わせて運転することができる電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
   前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
   不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
   所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
   不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
   前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追従させて運転することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
4. 請求項３に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
   所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
   前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（８）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１０）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときには電力需要の変化に追従させて運転することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
   

   

   ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓmax は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
   ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（９）式で表される。
   

   

   ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。Ｂ［Ｅ_n （ｔ’）］は、電力量Ｅ_n （ｔ’）における熱電併給装置の発生熱量を示している。
   また、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
   ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（１０）
   ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（５ａ）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
   ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１１）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１２）で表される。
   

   

   ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
5. 複数段に設定した発電量で運転して設定発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
   前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
   前記熱電併給装置で発生した電力を熱に変換する電熱変換手段と、
   不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
   所定時間を１周期として、その１周期および次の１周期それぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
   不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
   前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
6. 請求項５に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
   所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔおよび次の１周期Ｔそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
   前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（１３）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（１６）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記電熱変換手段で熱に変換することを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
   

   

   ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
   ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（１４）式で表される。
   

   

   ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。また、Ｈ_nは余剰電力を電熱変換手段で熱に変換した変換熱量で、Ｆ_m ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（１５）式で表される。
   

   

   但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
   ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ_m
   ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆm を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
   上記（１４）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
   ＰＥ＝ΣＰＥ_n ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β……（１６）
   ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（１７）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
   ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（１８）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（１９）で表される。
   

   

   ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆm を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆm より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。
7. 定格発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
   前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
   前記熱電併給装置で発生した電力を第３者に売る売電手段と、
   不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
   所定時間を１周期として、その１周期内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
   不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
   前記１周期内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
8. 請求項７に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
   所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
   前記１周期Ｔ内での熱需要分またはその大半に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２０）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２２）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を定格発電量で運転するとともに電力需要が定格発電量の電力よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
   

   

   ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓmax は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
   ＨＴ_n は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２１）式で表される。
   

   

   ここで、Ｆは定格発電量の電力を、ｋは熱電比をそれぞれ示している。
   上記（２１）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
   ＰＥ＝ΣＰＥ_n
   ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β−ΣＳＥ_n ・γ…（２２）
   ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（２３）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
   ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（２４）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（２５）で表される。
   

   

   ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（２６）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
   

   

   但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
   ｅ（ｔ’）≧Ｆであれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
   ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
9. 複数段に設定した発電量で運転して設定発電量の電力と熱とを発生する熱電併給装置と、
   前記熱電併給装置で発生した熱を貯める蓄熱タンクと、
   前記熱電併給装置で発生した電力を第３者に売る売電手段と、
   不足分の熱量を補う補助加熱手段と、
   所定時間を１周期として、その１周期および次の１周期それぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段と、
   不足分の電力を投入可能な買電手段とを備え、
   前記１周期内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期を設定時間間隔ごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量が０以上でかつ最大蓄熱量を越えないようにして、全体の一次エネルギーの換算値が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
10. 請求項９に記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
    所定時間を１周期Ｔとして、その１周期Ｔおよび次の１周期Ｔそれぞれ内の熱需要および電力需要それぞれの経時的変化を予め特定する需要変化特定手段を備え、
    前記１周期Ｔ内での熱需要分に相当する量の熱を前記熱電併給装置により前記１周期Ｔ内で発生させて消費するとともに、余剰となった熱を次の周期で消費することを許容し、かつ、不足分の熱量を前記補助加熱手段で補い、前記１周期Ｔを設定時間間隔ｄごとに分割して、各分割時間それぞれにおいて前記熱電併給装置を複数段の設定発電量それぞれで運転する状態と停止する状態とを想定し、前記蓄熱タンク内の蓄熱量の変動値Ｓ（ｔ＋ｎ・ｄ）が常に下記条件式（２７）を満たすとともに、下記一次エネルギーの換算値ＰＥ［式（２９）］が最小となる組み合わせの最適運転状態を求め、求められた最適運転状態によって、前記熱電併給装置を複数段の定格発電量で運転するとともに電力需要が設定発電量よりも小さいときの余剰電力を前記売電手段で第３者に売ることを特徴とするコージェネレーションシステムの運転方法。
    

    

    ここで、Ｓ［ｔ＋（ｎ−１）ｄ］は各分割時間の運転開始時の蓄熱タンク内の蓄熱量を示している。また、ｎは、１〜Ｔ／ｄの正の整数であり、ｈ（ｔ’）は、予め特定された熱需要の経時的変化を示す関数であり、ｅｘ（ｔ’）はシステムからの放熱量である。Ｓ_max は、蓄熱タンクの最大蓄熱量を示している。
    ＨＴn は分割時間間隔ｄ内での取得熱量を示し、下記（２８）式で表される。
    

    

    ここで、Ｆ_m は設定発電量を、ｋ_m は設定発電量Ｆ_m での熱電比をそれぞれ示している。ｍは、２以上で発電量の設定段数までの正の整数である。
    上記（２８）式において、ＢＯ（ｔ’）は、熱量不足を生じた際に、その不足分を補うように補助加熱手段を起動する場合の関数を示している。
    ＰＥ＝ΣＰＥ_n
    ＝ΣＧＩ_n ・α＋ΣＢＩ_n ・α’＋ΣＢＥ_n ・β−ΣＳＥ_n ・γ…（２９）
    ここで、ΣＰＥ_n は、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの一次エネルギーの総和である。ＧＩ_nは熱電併給装置の運転に要する燃料供給量であり、次式（３０）で表され、また、αは燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＧＩ_n ・αはｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。また、ＢＩ_n は補助加熱手段の運転に要する燃料供給量であり、α’は燃料の一次エネルギーへの換算値であり、ΣＢＩ_n ・α’はｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
    

    

    ここで、ＧＩ（ｔ’）は、使用する熱電併給装置によって特定される燃料供給量であり、運転停止状態では零となる。
    ΣＢＥ_n は、１周期Ｔとなる所定時間Ｔ内での不足分の電力の投入量であり、次式（３１）で表され、また、βは電力の一次エネルギーへの換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
    

    

    ここで、ＧＰは、熱電併給装置の発電量であり、次式（３２）で表される。
    

    

    ここで、Ｅ（ｔ’）は、負荷電力が定格発電量の電力を越える場合は定格電力量となり、負荷電力が定格電力より小さい場合はその負荷電力量となる電力量である。また、ΣＳＥ_n は売電手段で第３者に売る余剰電力量で、Ｆ＞Ｅ_n （ｔ’）の分を積算するものであり、下記（３３）式で表され、また、γは第３者に売るときの価格分を一次エネルギーに換算した換算値であり、ｎ＝１〜Ｔ／ｄの総和を求めている。
    

    

    但し、ｅ（ｔ’）＜Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝ｅ（ｔ’）
    ｅ（ｔ’）≧Ｆ_m であれば、Ｅ_n （ｔ’）＝Ｆ
    ここで、Ｅ_n （ｔ’）は、負荷電力が設定発電量Ｆm を越える場合は設定電力量となり、負荷電力が設定発電量Ｆ_m より小さい場合はその負荷電力量となる電力量であり、ｅ（ｔ’）は、予め特定された電力需要（負荷電力）の経時的変化を示す関数である。
11. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０のいずれかに記載のコージェネレーションシステムの運転方法において、
    熱電併給装置の１周期内における発停回数を設定する発停回数設定手段を備え、前記熱電併給装置の１周期内における発停回数が設定回数以下で一次エネルギーの換算値ＰＥが最小となる組み合わせの最適運転状態を求めるものであるコージェネレーションシステムの運転方法。

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