コージェネレーションシステム
【課題】実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定し得るコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを熱電併給装置１の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く複数の運転周期を熱電併給装置１の運転を停止する待機用の運転周期とする複数周期対応型の断続運転形態であり、運転制御手段が、補助加熱手段２８の予測エネルギ消費量として、貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、貯湯槽２に貯湯される湯水の予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段２８を作動させる関係となる場合に、補助加熱手段２８を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている。
【解決手段】複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを熱電併給装置１の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く複数の運転周期を熱電併給装置１の運転を停止する待機用の運転周期とする複数周期対応型の断続運転形態であり、運転制御手段が、補助加熱手段２８の予測エネルギ消費量として、貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、貯湯槽２に貯湯される湯水の予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段２８を作動させる関係となる場合に、補助加熱手段２８を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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り、複数種の運転形態の夫々について、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量に基づいて、熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態にて熱電併給装置を運転するように構成されて、高い運転メリットが得られるように構成されている。
ちなみに、補助加熱手段の予測エネルギ消費量としては、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量が求められることになる。
尚、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。
【０００３】
又、このようなコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の複数種の運転形態のうちに上記複数周期対応型の断続運転形態を含めることにより、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期内に定めた運転時間帯で熱電併給装置を運転することにより貯湯槽に貯えられる熱量にて、それに続く運転周期の負荷熱量も賄うことができる程度に負荷熱量が小さい場合には、複数周期対応型の断続運転形態にて運転することにより高い運転メリットが得られることになる。例えば、運転周期が１日に設定される場合は、１日の内に定めた運転時間帯で熱電併給装置を運転することにより貯湯槽に貯えられる熱量にて、それに続く日の負荷熱量も賄うことができる程度に負荷熱量が小さい場合に、複数周期対応型の断続運転形態にて運転することにより高い運転メリットが得られることになる。
そして、このような複数周期対応型の断続運転形態には、待機用の運転周期の数が１つのものや複数のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
尚、複数種の運転形態に含める運転形態には、複数周期対応型の断続運転形態の他に、運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転し且つその運転周期において熱電併給装置を運転する運転時間帯を熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態、又は、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態がある。
単周期対応型の断続運転形態は、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるときよりも予測負荷熱量が大きい場合に、運転メリットが複数周期対応型の断続運転形態よりも高く求められるものであり、そして、連続運転形態は、単周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるときよりも、さらに予測負荷熱量が大きい場合に、運転メリットが単周期対応型の断続運転形態よりも高く求められるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、貯湯槽に貯留される湯水の貯湯温度は貯湯槽からの外部放熱により低下するものであり、そして、貯湯槽からの放熱量は気温が低いほど多いため、気温が低いほど、貯湯温度が低下する度合が大きくなる。
このため、気温が低いときに、待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期での貯湯温度が貯湯初期の温度よりも大きく低下する場合があり、そのような場合には、貯湯槽から送出されて給湯路を通流する湯水を目標給湯温度に加熱するように補助加熱手段が加熱作動することになる。ちなみに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期とは、待機用の運転周期の数が２つの場合は、２つ目の待機用の運転周期であり、待機用の運転周期の数が３つ以上の場合は、２つ目又は３つ目等の複数目以降の待機用の運転周期である。
【０００７】
しかしながら、従来のコージェネレーションシステムでは、運転メリットを求めるときの補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量を求めるものであるため、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において貯湯される湯水を目標給湯温度にするために補助加熱手段が加熱作動することがあっても、そのように補助加熱手段が加熱作動するときに消費されるエネルギ消費量を鑑みることなく運転メリットを求めることになるので、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを実際の運転メリットよりも高く求めることになり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを適切に求めることができなかった。
そして、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを適切に求めることができない結果、実際の運転メリットが低くなるにも拘わらず、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定される虞があり、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができないという問題があった。
【０００８】
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、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるであるものにおいて、
前記貯湯槽に貯湯された湯水の貯湯温度が外部放熱により低下する貯湯温度低下度合を求める貯湯温度低下度合検知手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、前記運転用の運転形態の選定対象とする前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らすように構成されている点にある。
【００１０】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件を満足するときは、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす。
【００１１】
つまり、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯される湯水が複数の待機用の運転周期に持ち越されたときに、貯湯温度低下度合が大きいために、貯湯槽の湯水の貯湯温度が複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすので、待機用の運転周期に貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる虞があるような複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるのを回避することができるようになり、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる条件で選定する運転用の運転形態の選定を適切に行うことができる。
従って、気温が低いために複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなるにも拘わらず複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されて、実際の運転メリットが低くなるという不都合を防止することができるようになった。
要するに、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【００１２】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、前記複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている点にある。
【００１３】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定する。
【００１４】
つまり、貯湯温度低下度合が更に大きくなって、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯される湯水が複数の待機用の運転周期に持ち越されたときに、複数の待機用の運転周期における最初の待機用の運転周期でも貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、貯湯温度低下度合に応じて、待機用の運転周期の数が多い複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されないようにしたり、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されないようにすることができるので、貯湯温度低下度合に応じて、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００１５】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態であり、
前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、前記２周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている点にある。
【００１６】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、２周期対応型の断続運転形態も除外した状態で運転用の運転形態を選定する。
【００１７】
つまり、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期にて熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、後続する複数の運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、後続する１つの運転周期の予測負荷熱量を賄える場合には、２周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも少なくなって、２周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも高くなるので、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになって、予測負荷熱量により一層適応した運転形態が運転用として選定されるようにすることが可能となり、省エネルギ性を更に向上することができる。
そして、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯された湯水が運転用の運転周期に続く運転周期に持ち越されたときに、貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件を満足する貯湯温度低下度合よりも大きいために、貯湯槽の湯水の貯湯温度が運転用の運転周期に続く１つ目の運転周期には目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、２周期対応型の断続運転形態も運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、複数周期対応型の断続運転形態に２周期対応型の断続運転形態を含む場合においても、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記貯湯温度低下度合検知手段が、前記貯湯温度低下度合に影響を与える情報として気温又は前記給水路を通して前記貯湯槽に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて前記貯湯温度低下度合を求めるように構成されている点にある。
【００１９】
即ち、貯湯温度低下度合検知手段は、貯湯温度低下度合に影響を与える情報として気温又は給水路を通して貯湯槽に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて貯湯温度低下度合を求める。
つまり、気温が低いほど貯湯槽からの放熱量が多くなり、又、給水路を通して貯湯槽に供給される水の給水温度は気温の変化に応じて変化するものであるので、気温や給水温度は、貯湯温度低下度合を適切に反映するものである。
そこで、気温又は給水温度を検出して、その検出情報に基づいて貯湯温度低下度合を求めるようにすることにより、貯湯温度低下度合を適切に求めることができる。
そして、適切に求めた貯湯温度低下度合に基づいて、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすことや、複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定することや、２周期対応型の断続運転形態を運転用の断続運転形態として選定する対象から除外することを適切に行わせることができる。
従って、実際の運転メリットが高くなる運転形態をより一層的確に運転用として選定することができるようになった。
【００２０】
第５特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記貯湯温度低下度合検知手段が、前記貯湯温度低下度合として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度を求めるように構成され、
前記待機用運転周期減少条件が、前記予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる条件である点にある。
【００２１】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段により貯湯温度低下度合として求められた貯湯槽の予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると、待機用運転周期減少条件を満足するとして、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす。
ちなみに、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係としては、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係を代表的な例として挙げることができるが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
【００２２】
つまり、複数の待機用の運転周期夫々における貯湯槽の予測貯湯温度を求めて、複数の待機用の運転周期夫々について、予測貯湯温度と目標給湯温度とを比較することにより、複数の待機用の運転周期のうちに予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係となる待機用の運転周期が存在するか否かを予測することができる。
そして、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在する複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在しない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とすることにより、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らことになる。
従って、上述のように、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在しない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とするので、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる条件で選定する運転用の運転形態の選定をより一層適切に行うことができるものとなり、実際の運転メリットが高くなる運転形態をより一層的確に運転用として選定することができるようになった。
【００２３】
第６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、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるものにおいて、
前記運転制御手段が、前記補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている点にある。
【００２４】
即ち、運転制御手段は、運転メリットを求めるときの補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、貯湯槽に貯湯される湯水の温度と目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるので、複数種の運転形態夫々の運転メリットを求めるときには、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量だけではなく、貯湯槽の湯水の貯湯温度と目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量をも鑑みて求めることになり、複数種の運転形態夫々の運転メリットを実際の運転メリットに適合するように適切に求めることができる。
ちなみに、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係としては、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係を代表的な例として挙げることができるが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
【００２５】
つまり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される場合には、それを補うときのエネルギ消費量をも鑑みて運転メリットを求めることとなり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを実際の運転メリットに適合するように適切に求めることができる。
そして、気温が低いために、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になる虞がある場合には、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットが低く求められて、その複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、気温が低いために複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になるにも拘わらず複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されて、実際の運転メリットが低くなるという不都合を防止することができるようになった。
要するに、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【００２６】
第７特徴構成は、上記第６特徴構成に加えて、
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態である点にある。
【００２７】
即ち、複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態であるので、運転制御手段は、待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態、及び、待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００２８】
つまり、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期にて熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、後続する複数の運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、後続する１つの運転周期の予測負荷熱量を賄える場合には、２周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも少なくなって、２周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも高くなるので、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになって、予測負荷熱量により一層適応した運転形態が運転用として選定されるようにすることが可能となり、省エネルギ性を更に向上することができる。
【００２９】
そして、２周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、貯湯槽の湯水の貯湯温度が運転用の運転周期に続く１つ目の運転周期である待機用の運転周期には目標給湯温度よりも低くなると予測される場合には、それを補うときのエネルギ消費量をも鑑みて運転メリットが求められることとなるので、気温が低いために、運転用の運転周期に続く待機用の運転周期には貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなるまで低下する虞がある場合には、２周期対応型の断続運転形態についての運転メリットが低く求められて、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、複数周期対応型の断続運転形態に２周期対応型の断続運転形態を含む場合においても、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００３０】
第８特徴構成は、上記第１〜第７特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記複数種の運転形態のうちの１つが、運転周期の一部の時間帯で前記熱電併給装置を運転し且つその運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である点にある。
【００３１】
即ち、複数種の運転形態のうちの１つが、１つの運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転し且つその運転周期において熱電併給装置を運転する運転時間帯を、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態であるので、運転制御手段は、複数周期対応型の断続運転形態に加えて単周期対応型の断続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００３２】
つまり、運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、熱電併給装置を運転する運転周期に後続する運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、熱電併給装置を運転する運転周期の予測負荷熱量を賄える場合は、単周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が、複数周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量よりも少なくなって、単周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが高くなるので、その単周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになる。
従って、運転周期の時系列的な予測負荷熱量を積算した運転周期の予測総負荷熱量が運転周期によって大きく変動しても、予測総負荷熱量に適応した運転形態にて熱電併給装置を運転することができるので、省エネルギ性を更に向上することができる。
【００３３】
第９特徴構成は、上記第１〜第８特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態である点にある。
【００３４】
即ち、複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態であるので、運転制御手段は、複数周期対応型の断続運転形態に加えて連続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００３５】
つまり、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転しないと、その運転周期の予測負荷熱量を賄えないほど、運転周期の予測負荷熱量が大きいときは、連続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が、複数周期対応型の断続運転形態や単周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量よりも少なくなって、連続運転形態について求められる運転メリットが高くなるので、その連続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになる。
従って、運転周期の時系列的な予測負荷熱量を積算した運転周期の予測総負荷熱量が運転周期によって更に大きく変動しても、予測総負荷熱量に適応した運転形態にて熱電併給装置を運転することができるので、省エネルギ性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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
【図２】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
【図３】予測エネルギ削減量を求める処理を説明する図
【図４】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
【図５】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
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
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、給水路２９を通して給水され且つ給湯路２７を通して湯水が送出される貯湯槽２と、前記燃料電池１が発生する熱にて貯湯槽２への貯湯を行う貯湯ユニット４と、前記給湯路２７を通流する湯水を加熱する補助加熱手段としての補助加熱器２８と、前記燃料電池１、前記貯湯ユニット４及び前記補助加熱器２８等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。
【００３８】
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の発電出力を調節するように構成されている。
【００３９】
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。
【００４０】
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負荷電力計測手段１１が設けられ、この負荷電力計測手段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、発電出力の余剰電力は、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。
【００４１】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、湯水循環路１６を通して湯水循環ポンプ１７にて循環される貯湯槽２の湯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により各別に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。
【００４２】
前記貯湯ユニット４は、前記貯湯槽２、前記湯水循環ポンプ１７及び前記補助加熱器２８に加えて、前記湯水循環路１６を通流する湯水を加熱する貯湯用熱交換器２４などを備えて構成されている。
前記燃料電池１が発生する熱を回収する冷却水を循環させる冷却水循環路１３が、前記貯湯用熱交換器２４を通して冷却水を循環させるように設けられ、その冷却水循環路１３に冷却水循環ポンプ１５が設けられている。
【００４３】
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、その湯水循環路１６に、前記貯湯用熱交換器２４及び前記電気ヒータ１２が貯湯用熱交換器２４が上流側に位置する状態で設けられている。そして、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を通して循環させて、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において燃料電池１の発生熱を回収した冷却水にて加熱し、更に、余剰電力が生じるときはその余剰電力を消費する前記電気ヒータ１２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留されるように構成されている。
つまり、前記燃料電池１にて発生する熱にて貯湯槽２に貯留される湯水を加熱する貯湯手段Ｈが、前記冷却水循環路１３、前記冷却水循環ポンプ１５、前記貯湯用循環路１６、前記湯水循環ポンプ１７及び前記貯湯用熱交換器２４等を備えて構成されている。
【００４４】
前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも上流側の部分に、並列状の２つの流路部分からなる並列状流路部分が設けられ、その並列状流路部分における合流箇所に三方弁１８が設けられ、その並列状流路部分における一方の流路部分には、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。
【００４５】
前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記電気ヒータ１２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、上水道に接続された前記給水路２９を通して、前記貯湯槽２の底部に給水される構成となっている。
【００４６】
前記補助加熱器２８は、前記給湯路２７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、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａから流出する湯水の温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、この補助加熱器２８の運転は前記運転制御部５により制御される。
【００４７】
前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａの設置箇所よりも下流側の箇所に、前記給水路２９から分岐された混合用給水路３３が接続され、その給湯路２７と混合用給水路３３との接続箇所に、前記貯湯槽２から送出されて給湯路２７を通流する湯水と混合用給水路３３からの水との混合比率を調整するミキシング弁３４が設けられている。
【００４８】
前記給湯路２７におけるミキシング弁３４の設置箇所よりも下流側の部分に、前記給湯先に給湯する湯水の給湯温度を検出する給湯温度センサ３５、及び、給湯流量を検出する給湯流量センサ３６が設けられている。そして、これら給湯温度センサ３５及び給湯流量センサ３６夫々の検出情報に基づいて、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量を検出するように構成されている。
【００４９】
前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４と前記電気ヒータ１２との間の箇所に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱された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。
【００５０】
前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量及び貯湯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（リットル）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とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式１）にて演算することができる。
【００５１】
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……………（式１）
【００５２】
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。
【００５３】
又、上記式１にて求められた貯湯熱量、及び、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、給水温度センサＳｉ夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔｉに基づいて、貯湯槽２の貯湯量を下記の式（２）にて演算することができる。
【００５４】
貯湯量＝貯湯熱量÷（Ｔａ−Ｔｉ）……………（式２）
但し、Ｔａは、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Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のうち、湯判別用設定温度（例えば４０°Ｃ）以上であって貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯の温度であると見なされるものの平均温度である。
【００５５】
前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中は、前記冷却水循環ポンプ１５を作動させ、並びに、前記湯水循環ポンプ１７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を行うように構成されている
そして、前記運転制御部５は、その貯湯運転では、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加熱温度（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。即ち、前記運転制御部５は、前記貯湯槽２に貯留される湯水を前記目標加熱温度に加熱するように前記貯湯ユニット４の加熱作動を制御するように構成されている。
【００５６】
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。
【００５７】
前記運転制御部５による前記補助加熱器２８の運転制御、及び、前記給湯先に給湯する給湯温度の調節制御について説明する。
運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度がこのコージェネレーションシステムのリモコン操作部（図示省略）の温度設定部（図示省略）にて設定される目標給湯温度よりも高いときは、前記給湯温度センサ３５の検出温度が目標給湯温度になるように前記ミキシング弁３４の作動を制御するように構成されている。
又、運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときは、補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度及び給湯流量センサ３６にて検出される湯水の流量に基づいて、貯湯槽２から送出される湯水を目標給湯温度に加熱するために要する補助加熱器２８の必要燃焼量を求めて、その求めた必要燃焼量が補助加熱器２８の燃焼量調節範囲における最小燃焼量よりも大きいか否かを判別し、必要燃焼量が最小燃焼量よりも大きい場合は、補助加熱器２８の流出温度センサの検出温度が目標給湯温度になるように補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、混合用給水路３３からの水の混合量を０にすべく混合用給水路３３側を閉じるようにミキシング弁３４の作動を制御し、必要燃焼量が最小燃焼量以下の場合は、補助加熱器２８の燃焼量を最小燃焼量に調節し、且つ、給湯温度センサ３５にて検出される湯水の温度が目標給湯温度になるようにミキシング弁３４の作動を制御するように構成されている。
つまり、前記運転制御部５は、前記給湯路２７を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路２７を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御するように構成されている。
【００５８】
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。
この運転制御部５は、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記燃料電池１が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記燃料電池１の運転用の運転形態として選定するように構成されている。ちなみに、この第１実施形態では、前記燃料電池１にて発生する熱の全量が前記貯湯槽２に貯湯するために用いられ、その貯湯槽２に貯湯される湯水が前記給湯先にて消費されるので、時系列的な予測負荷熱量は、時系列的な予測給湯負荷熱量に相当する。
尚、このように運転制御部５が燃料電池１の運転用の運転形態を選定する処理を運転形態選定処理と記載する。
そして、運転制御部５は、その運転形態選定処理にて選定した運転用の運転形態にて燃料電池１を運転するように構成されている。
【００５９】
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記燃料電池１の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記燃料電池１の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記燃料電池１を運転する運転時間帯を、燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態である。
【００６０】
そして、この第１実施形態においては、前記複数周期対応型の断続運転形態として、前記待機用の運転周期の数が２つの３周期対応型の断続運転形態と、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態とが含まれる。
【００６１】
又、前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の一部の時間帯で前記燃料電池１を運転し且つその運転周期において前記燃料電池１を運転する運転時間帯を燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である。
又、前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記燃料電池１を連続して運転する連続運転形態である。
【００６２】
そして、運転制御部５が、前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び前記貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が前記目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている。
【００６３】
この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量を運転周期を構成する複数の単位時間毎に区分けして管理するように構成されている。
又、前記運転制御部５が、各運転周期の開始時点を前記運転形態選定タイミングとして、運転周期毎に前記運転形態選定処理を実行するように構成されている。
ちなみに、前記運転周期が１日に設定され、その運転周期を構成する単位時間が１時間に設定されている。
【００６４】
以下、各運転形態について説明を加える。
前記連続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれる。
そして、前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１の発電出力を予測負荷電力に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる強制連続運転形態である。
【００６５】
更に、抑制連続運転形態が、前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が槽満杯貯湯熱量以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態の発生を抑制し且つ燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定めるものであり、前記強制連続運転形態が、前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽１の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態の発生を抑制し且つ燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定めるものである。
【００６６】
単周期対応型、２周期対応型及び３周期対応型夫々の断続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれている。
そして、単周期対応型、２周期対応型及び３周期対応型夫々の断続運転形態の複数種の運転形態が、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める強制断続運転形態である。
【００６７】
尚、この第１実施形態では、運転周期が１日に設定され、前記３周期対応型の断続運転形態は、１つの運転用の運転周期と２つの待機用の運転周期の３つの運転周期、即ち、３日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この３周期対応型の断続運転形態を３日対応型の断続運転形態を記載する場合がある。
又、２周期対応型の断続運転形態は、１つの運転用の運転周期と１つの待機用の運転周期の２つの運転周期、即ち、２日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この２周期対応型の断続運転形態を２日対応型の断続運転形態と記載する場合がある。
又、単周期対応型の断続運転形態は、１つの運転周期、即ち、１日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この単周期対応型の断続運転形態を１日対応型の断続運転形態と記載する場合がある。
【００６８】
以下、強制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各強制断続運転形態夫々における設定増大出力、並びに、抑制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各抑制断続運転形態夫々における設定抑制出力の設定方法について、説明する。
増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を前記燃料電池１の発電出力調節範囲（例えば、０．２５〜０．７５ｋＷ）内で段階的（例えば、０．０５ｋＷ間隔）に設定し、各仮設定出力について、前記燃料電池１の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池１から発生する出力増大時発生熱量（ｋＷ）を下記の式３にて求め、仮設定出力を燃料電池１にて得る場合と商用電源７にて得る場合との予測エネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差（ｋＷ）を下記の式４にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、前記運転制御部５のメモリ３７に記憶させてある。
【００６９】
出力増大時発生熱量＝（仮設定出力÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式３）
出力抑制時発電用エネルギ量差＝仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………（式４）
但し、商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率である。
【００７０】
ちなみに、電池発電効率よりも商用電源発電効率の方が大きいため、出力抑制時発電用エネルギ量差は負の値として求められるので、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が小さいほど、エネルギ消費の面で有利となる。
【００７１】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の各単位時間について、予測負荷電力に追従する電主出力よりも大きい仮設定出力のうち、出力増大時発生熱量が最大のものを設定増大出力として設定し、電主出力よりも小さい仮設定出力のうち、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が最小のものを設定抑制出力として設定するように構成されている。
【００７２】
以下、前記運転形態選定処理について説明を加える。
先ず、時系列的な過去負荷電力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、時系列的な予測負荷電力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、熱負荷データは、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量データ及び給湯量データからなる。
運転制御部５は、実負荷電力データ、実給湯負荷熱量データ及び実給湯量データを運転周期及び単位時間に対応付けてメモリ３７に記憶することにより、過去の時系列的な負荷電力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するように構成されている。
【００７３】
ちなみに、実負荷電力は、前記負荷電力計測手段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、実給湯量は前記給湯流量センサ３６にて計測され、実給湯負荷熱量は前記給湯流量センサ３６の計測流量及び給湯温度センサ３５の検出温度により求められる。
尚、この第１実施形態では、給湯温度を予め設定された設定給湯温度（目標給湯温度に相当する）として、実給湯負荷熱量は給湯流量センサ３６の検出流量と設定給湯温度とにより求められる。
【００７４】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前３時）において、時系列的な過去負荷電力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、連続する予測用設定回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負荷電力データ及び時系列的な予測熱負荷データ、並びに、予測用設定回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時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている。ちなみに、時系列的な予測熱負荷データは、時系列的な予測給湯負荷熱量データ、及び、時系列的な予測給湯量データからなる。又、前記予測用設定回数は複数回数（例えば３回）に設定される。
【００７５】
例えば、運転周期の開始時点において、図３に示すように、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測負荷電力データ、予測給湯負荷熱量データ及び予測給湯量データを単位時間毎に求め、予測用設定回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（図３では、２回目の運転周期の一部についてのみ図示）の予測給湯負荷熱量データ及び予測給湯量データを単位時間毎に求める。
ちなみに、予測負荷電力データの単位はｋＷｈであり、予測給湯負荷熱量データの単位はｋｃａｌ／ｈであり、予測給湯量データの単位はリットルである。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。
【００７６】
各運転形態の予測エネルギ削減量は、下記の式６に示すように、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合の予測エネルギ消費量を減じることにより演算する。
【００７７】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２……………（式６）
【００７８】
前記燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１（ｋＷｈ）は、下記の式７に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、最初の運転周期の予測給湯負荷熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和として求められる。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１は、同様に求められる。
【００７９】
Ｅ１＝予測負荷電力／商用電源発電効率＋予測給湯負荷熱量／補助加熱器熱効率……………（式７）
但し、予測給湯負荷熱量はｋＷｈに変換した値である。
【００８０】
一方、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２（ｋＷｈ）は、下記の式８に示すように、最初の運転周期において燃料電池１を運転したときに燃料電池１にて消費されると予測される予測エネルギ消費量である運転周期予測エネルギ消費量と、予測負荷電力から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和にて求められる。
【００８１】
Ｅ２＝運転周期予測エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……………（式８）
但し、予測不足熱量はｋＷｈに変換した値である。
商用電源発電効率：商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率であり、例えば、０．３６６に設定される。
補助加熱器熱効率：補助加熱器２８における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率であり、例えば０．７に設定される。
【００８２】
運転周期予測エネルギ消費量は、下記の式９にて、各運転形態において燃料電池１を運転する単位時間の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより求める。
【００８３】
予測エネルギ消費量＝（発電出力÷電池発電効率）……………（式９）
【００８４】
各単位時間の予測不足熱量は、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度以上のときは、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式１０、式１１により求め、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときは、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式１２、式１３により求める。
但し、各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における単位時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の単位時間を示す。
【００８５】
予測貯湯温度n≧予測給湯温度の場合
［予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nの場合］
予測不足熱量n＝０……………（式１０）
［予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nの場合］
予測不足熱量n＝予測給湯負荷熱量n−予測貯湯熱量n-1……………（式１１）
【００８６】
予測貯湯温度n＜予測給湯温度の場合
［予測貯湯量n≧予測給湯量nの場合］
予測不足熱量n＝（予測給湯温度−予測貯湯温度n-1）×予測給湯流量n……………（式１２）
［予測貯湯量n＜予測給湯量nの場合］
予測不足熱量n＝（予測給湯温度−予測貯湯温度n-1）×予測貯湯量n-1＋（予測給湯温
度−給水温度）×（予測給湯流量n−予測貯湯量n-1）……………（式１３）
【００８７】
但し、この実施形態では、予測給湯温度は一定の温度（前記設定給湯温度）とし、給水温度は運転周期の開始時点に前記給水温度センサＳｉにて検出される温度とする。
【００８８】
各単位時間の予測貯湯量n、予測貯湯温度n、予測貯湯熱量nは夫々下記の式１４、式１５、式１６により求める。
【００８９】
予測貯湯量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測貯湯槽利用熱量n）÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＋予測貯湯可能熱量n÷（予測貯湯槽供給温度n−給水温度）……………（式１４）
但し、上記の式１４にて求められた予測貯湯量nが貯湯槽２の容量（以下、貯湯槽容量と記載する場合がある）よりも大きいときは、予測貯湯量nは貯湯槽容量とされる。
【００９０】
予測貯湯温度n＝〔｛（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＋予測貯湯可能熱量n｝÷｛予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＋予測貯湯可能熱量n÷（予測貯湯槽供給温度n−給水温度）｝〕×（１−槽放熱率）＋給水温度……………（式１５）
【００９１】
但し、槽放熱率は、貯湯槽２からの放熱率であり、予め設定されて（例えば、１．２％）、メモリ３７に記憶されている。
又、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＜０のときは、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＝０とされる。
又、予測貯湯量n-1−予測給湯負荷熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＜０のときは、予測貯湯量n-1−予測給湯負荷熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＝０とされる。
【００９２】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯温度n−給水温度）×予測貯湯量n……………（式１６）
【００９３】
尚、上記の式１４、式１５において、ｎ＝１のときの予測貯湯熱量0は、上記の式１に基づいて求めた値であり、ｎ＝１のときの予測貯湯量0は、上記の式２に基づいて求めた値であり、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0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夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のうち前記湯判別用設定温度以上のものの平均温度である。
【００９４】
上記の式１４、式１５において、予測貯湯槽供給温度n、予測貯湯可能熱量nは夫々下記の式１７、式１８により求め、予測貯湯槽利用熱量nは、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測
給湯温度以上のときは、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式２１、式２２により求め、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときは、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式２３、式２４により求める。
る。
予測貯湯槽供給温度n＝燃料電池送出温度＋｛（電気ヒータ回収熱量n−放熱熱量）÷予測出力熱量n｝×（燃料電池送出温度−給水温度）……………（式１７）
予測貯湯可能熱量n＝予測出力熱量n−放熱熱量＋電気ヒータ回収熱量n……………（式１８）
【００９５】
但し、電気ヒータ回収熱量n、予測出力熱量nは夫々下記の式１９、式２０にて求める。
又、燃料電池送出温度は、前記貯湯用熱交換器２４にて前記燃料電池１の冷却水にて加熱された湯水の温度であり、前記目標加熱温度に設定され、放熱熱量は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４から前記貯湯槽２までの部分における放熱ロスであり、予め設定されている。
【００９６】
電気ヒータ回収熱量n＝（予測発電電力n−予測負荷電力n）×β……………（式１９）
但し、βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、０．９に設定される。
【００９７】
予測出力熱量n＝（予測発電電力n÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式２０）
但し、電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は発電出力に応じて変動するものであり、予め、発電出力に応じて設定されて前記メモリ３７に記憶されている。そして、運転制御部５は、その電池発電効率及び電池熱効率の記憶情報から予測発電出力に応じた電池発電効率及び電池熱効率を求めるように構成されている。
【００９８】
予測貯湯温度n≧予測給湯温度の場合
［予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝給湯負荷熱量n……………（式２１）
［予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式２２）
【００９９】
予測貯湯温度n＜予測給湯温度の場合
［予測貯湯量n-1≧予測給湯量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測給湯流量n……………（式２３）
［予測貯湯量n-1＜予測給湯量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1……………（式２４）
【０１００】
つまり、運転制御部５は、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯温度、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯熱量、及び、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯量を求めるように構成され、並びに、前記時系列的な予測給湯量、前記時系列的な予測貯湯温度、前記時系列的な予測貯湯熱量及び前記時系列的な予測貯湯量に基づいて、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度以上のときにおいて、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量を上回る場合に、前記予測給湯負荷熱量のうち前記予測貯湯熱量を上回る熱量を得るためのエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求め、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低いときにおいて、前記予測給湯量が前記予測貯湯量以下の場合には、前記予測給湯量の湯水を前記予測貯湯温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求め、前記予測給湯量が前記予測貯湯量がよりも多い場合には、前記予測貯湯量の湯水を前記予測貯湯温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量と前記予測給湯量のうち前記予測貯湯量を上回る量の湯水を前記給水路２９を通して給水される水の給水温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量とを加えたエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求めるように構成されている。
【０１０１】
そして、運転制御部５が上述のように前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び前記貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が前記目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されることになる。
【０１０２】
又、運転制御部５は、前記時系列的な予測給湯量、前記時系列的な予測貯湯温度、前記時系列的な予測貯湯熱量及び前記時系列的な予測貯湯量に基づいて、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度以上のときにおいて、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量以下の場合には、予測給湯負荷熱量を予測貯湯槽利用熱量とし、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量を上回る場合には、前記予測貯湯熱量を予測貯湯槽利用熱量とし、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低いときにおいて、前記予測給湯量が前記予測貯湯量以下の場合には、前記予測給湯量の湯水を前記給水温度から前記予測貯湯温度に加熱するのに要する熱量を予測貯湯槽利用熱量として求め、前記予測給湯量が前記予測貯湯量よりも多い場合には、前記予測貯湯量の湯水を前記給水温度から前記予測貯湯温度に加熱するのに要する熱量を予測貯湯槽利用熱量として求めるように構成されている。
【０１０３】
次に、貯湯槽２に貯湯された湯水が燃料電池１が運転されることがない状態で次の単位時間に持ち越される場合、上記式１５によれば、単位時間の予測貯湯温度は、その単位時間の直前の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、給水温度が低いほど低く求められる点について説明する。
即ち、ｎ番目の単位時間では燃料電池１が運転されないので、上記の式１５において、予測貯湯可能熱量nを０とし、又、説明をわかり易くするために、予測給湯負荷熱量nが０であって予測貯湯槽利用熱量nが０であるとすると、上記式１５は、下記の式１５ａとる。
【０１０４】
予測貯湯温度n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×（１−槽放熱率）＋給水温度＝予測貯湯温度n-1−（予測貯湯温度n-1−給水温度）×槽放熱率……………（式１５ａ）
【０１０５】
上記式１５ａは、ｎ−１番目の単位時間の終了時点での予測貯湯温度n-1は、ｎ番目の単位時間の終了時点には、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×槽放熱率にて求められる温度低下することを示し、その温度の低下幅は、給水温度が低いほど大きくなるので、ｎ番目の単位時間の予測貯湯温度は、ｎ−１番目の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、給水温度が低いほど低く求められることになる。
そして、給水温度は気温に応じて変化するものであるので、ｎ番目の単位時間の予測貯湯温度は、ｎ−１番目の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、気温が低いほど低く求められることになる。
【０１０６】
つまり、気温が低いほど貯湯槽２から外部に放熱し易くて、貯湯温度が低下し易いものであり、上記の式１５によれば、複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の時系列的な予測貯湯温度は、その複数周期対応型の断続運転形態の運転用の運転周期における終了時点の予測貯湯温度が同じであるとすると、気温が低いほど低く求められることになる。
【０１０７】
以下、各運転形態の予測エネルギ削減量を求める手順について説明を加える。
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
各単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求め、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求め、その運転周期予測エネルギ消費量に基づいて、式８により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求める。そして、そのように求めた燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２と式７により求めた燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１とに基づいて、式６により、予測エネルギ削減量Ｐを求める。
【０１０８】
強制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱不足状態となる熱不足単位時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱不足単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定増大出力に調節する強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、強制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１０９】
そして、全ての強制運転用の仮運転パターンのうちで熱余り状態となる熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱不足単位時間が生じない場合は、その強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定め、その強制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱不足単位時間が生じるときは、熱不足単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１１０】
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱余り単位時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱余り単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定抑制出力に調節する抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、抑制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１１１】
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターンのうちで熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱余り単位時間が生じない場合は、その抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定め、その抑制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱余り単位時間が生じるときは、熱余り単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１１２】
つまり、運転制御部５が、上述のように負荷追従連続運転形態、強制連続運転形態及び抑制連続運転形態の夫々について予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、負荷追従連続運転形態、強制連続運転形態及び抑制連続運転形態の夫々について、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、前記燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１１３】
１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を前記運転時間帯を構成する単位時間とし且つ運転周期の残りの単位時間を燃料電池１を停止する停止時間帯を構成する単位時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、全ての仮運転パターンが形成され、その全ての仮運転パターンのうち、運転周期の全単位時間を運転時間帯とするパターンを除いた全ての仮運転パターンが、１日対応型断続運転用の仮運転パターンとしてメモリ３７に記憶されている。
即ち、第１番目の単位時間から運転を開始させるパターンとして、第１番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１、第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１〜第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第１〜第２３番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。また、第２番目の単位時間から運転開始させるパターンとして、この第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第２、第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第２〜第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。このように、運転周期の最後の第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンまで、１日対応型断続運転用の仮運転パターンは、２９９種類のものがある。
【０１１４】
全ての１日対応型断続運転用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発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
又、運転時間帯に含まれない単位時間の予測出力熱量は０になり、運転時間帯に含まれない単位時間の予測貯湯量、予測貯湯温度及び予測貯湯熱量は、予測出力熱量nを０として求める。
【０１１５】
図３に、運転時間帯が１３時から翌日の２時までの時間帯に設定された仮運転パターンについて、予測エネルギ削減量Ｐを求めるに当たって、各単位時間について、予測不足熱量を求めるために予測貯湯温度、予測貯湯量及び予測貯湯熱量等を求めた例を示す。
尚、図３は、２２時に予測不足熱量が発生し、そして、その２２時の予測貯湯温度が５０°Ｃであって予測給湯温度の４６°Ｃよりも高く、且つ、２１時の予測貯湯熱量が３０７２ｋｃａｌであって２２時の予測給湯負荷熱量の３２００ｋｃａｌよりも少ないので、上記の式１１により予測不足熱量が求められる場合の例を示す。
【０１１６】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１１７】
２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンに運転周期の全ての単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンを加えた全ての仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を電主出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
例えば、図３に示す断続運転用の仮運転パターンは、最終の単位時間（２時）の予測貯湯熱量が２００５ｋｃａｌであって０よりも大きいので、２日対応型の仮運転パターンとして選択される。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測給湯負荷熱量として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
尚、各単位時間の予測貯湯量、予測貯湯温度及び予測貯湯熱量は、予測出力熱量nを０として求める。
又、各単位時間の予測貯湯槽利用熱量は、上記の式２１〜式２４により求める。
【０１１８】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目の運転周期における予測貯湯槽利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量（予測貯湯槽利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の２日対応型の仮運転パターンを、２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１１９】
３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択し、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測給湯負荷熱量として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
【０１２０】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目及び３回目の運転周期における予測貯湯槽利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量（予測貯湯槽利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の３日対応型の仮運転パターンを、３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２１】
１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用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発電出力を設定増大出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１２２】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２３】
２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１２４】
１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターン夫々について、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発電出力を設定抑制出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１２５】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２６】
２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１２７】
つまり、運転制御部５が、上述のように１日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、１日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転周期の時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１２８】
又、運転制御部５が、上述のように２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転用の運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量、並びに、待機用の運転周期における時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転用の運転周期における燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量並びに待機用運転周期における時系列的な予測貯湯槽利用熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの時系列的な予測換算エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１２９】
そして、単位時間の予測貯湯槽利用熱量と単位時間の予測不足熱量とを加えると単位時間の予測給湯負荷熱量となるので、予測貯湯槽利用熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量は、予測給湯負荷熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量から予測不足熱量を得るときの補助加熱器２８の予測エネルギ消費量を減じたエネルギ消費量となる。
つまり、運転制御部５が、２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転用の運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量、並びに、待機用の運転周期における時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転用の運転周期における燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量並びに待機用運転周期における補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１３０】
前記運転制御部５は、前記熱余り単位時間が存在する場合は、上述のように、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定し、前記熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定する。
又、運転制御部５は、上述のように求めた１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量の９個の予測エネルギ削減量のうちで、最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量として設定する。
そして、運転制御部５は、上述のように設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量に基づいて、それら連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が大きい方に対応する運転形態に燃料電池１の運転形態を定める。
【０１３１】
以下、図４に示すフローチャートに基づいて、前記運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作について説明する。
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、予め実験等により求めて、待機時消費エネルギＺとして、メモリ３７に記憶させてある。
【０１３２】
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、データ管理処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、並びに、時系列的な給湯負荷熱量データ及び時系列的な給湯量データからなる時系列的な給湯熱負荷データを求め、運転メリット演算処理を実行して、複数種の運転形態夫々の予測エネルギ削減量を求める（ステップ＃１〜３）。
【０１３３】
運転メリット演算処理では、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を求め、更に、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を牽制用の設定値Ｆに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を前記設定値Ｆに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間及び熱不足単位時間いずれも存在しない場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々を前記設定値Ｆに定める。
【０１３４】
ちなみに、前記設定値Ｆは、種々の予測負荷電力及び予測熱負荷に対応して負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々として求められると予測される値のうちの最小値よりも小さく設定してある。尚、その最小値が負の値として求められると予測される場合は、前記設定値Ｆを前記最小値よりも絶対値が大きい負の値に設定することになる。
【０１３５】
更に、１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１、１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ２、１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ３、２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ４、２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ５、２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ６、３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ７、３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ８、３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ９を求める。
【０１３６】
続いて、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３のうちの最大のものを連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃに設定し、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃４，５）。
【０１３７】
続いて、ステップ＃６において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態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」よりも大きいか否かを判断することにより、連続運転形態及び断続運転形態のうちのいずれか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にするよりも省エネルギになるかを判断する。
【０１３８】
つまり、連続運転形態や断続運転形態を実行したときの予測エネルギ消費量が燃料電池１を運転しないときの予測エネルギ消費量よりも多くなって、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃや断続運転形態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、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態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、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかを実行した方が待機モードにするよりも省エネルギになる。
【０１３９】
そして、ステップ＃６にて、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかを実行した方が待機モードに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＃７にて、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大か否かを判断し、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大でない場合は、ステップ＃８にて、燃料電池１の運転形態を３種の連続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態に定める。
【０１４０】
ステップ＃７において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大と判断すると、ステップ＃９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給湯負荷熱量を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃１０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。
【０１４１】
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給湯負荷熱量を合計することにより求めた運転周期の予測給湯負荷熱量である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の予測出力熱量を０として、最初の運転周期の予測給湯負荷熱量のうち、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貯湯槽利用熱量である。
例えば、運転周期の開始時点が、図３にて示す２回目の運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Ｌは、２回目の運転周期の各単位時間の予測給湯負荷熱量を合計した値となり、Ｕは、２回目の運転周期の各単位時間の予測貯湯槽利用熱量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。
【０１４２】
そして、ステップ＃１０で待機条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃１１において、燃料電池１の運転形態を９種の断続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態に定める。
【０１４３】
又、ステップ＃１０で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１２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＃１３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＃１４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。
【０１４４】
つまり、メモリ３７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、運転時間帯に発電出力を電主出力に調節するとして、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、貯湯槽２の湯を使い切る状態で燃料電池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。
【０１４５】
そして、ステップ＃１４において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１５において、燃料電池１の運転を負荷追従運転にて継続する負荷追従運転継続モードに定め、ステップ＃１６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。
【０１４６】
前記運転継続時間設定処理では、ステップ＃１４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＃１４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を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を前記式８により求めて、その求めた予測エネルギ消費量Ｅ２及び前記式７により求めた燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を前記式６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。
【０１４７】
ステップ＃６にて、待機モードにする方が省エネルギになると判断したとき、ステップ＃１２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＃１３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＃１４にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃１７にて待機モードに設定する。
【０１４８】
運転制御手段５は、前記運転形態選定処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
つまり、燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を現在要求されている現負荷電力に追従させる現負荷電力追従運転を実行する。
その現負荷電力追従運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現負荷電力を求め、最小出力（例えば３００Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、連続的に現負荷電力に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現負荷電力は、前記負荷電力計測手段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、その現負荷電力は、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。
【０１４９】
燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定抑制出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定増大出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
【０１５０】
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの負荷追従断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間においては現負荷電力追従運転を実行し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定抑制出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定増大出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
【０１５１】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転形態選定処理を実行し、その運転形態選定処理では、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、先の運転形態選定処理にて２日対応型又は３日対応型の負荷追従、抑制又は強制のいずれかの断続運転形態に設定されて、今回の運転形態選定処理を行う時点が２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転形態選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日対応型又は３日対応型の断続運転形態における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日対応型又は３日対応型の断続運転形態が継続される。
【０１５２】
又、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態においてその１回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、又は、３日対応型の断続運転形態においてその２回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、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、いずれかの断続運転形態に定められることになる。
【０１５３】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、運転制御部５の運転形態選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の運転形態選定処理における制御動作について説明する。
【０１５４】
この第２実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に、各運転形態の予測エネルギ削減量を上記の式６〜式８に基づいて求めるが、各運転形態の予測エネルギ削減量を求めるに当たって、予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める手順が上記の第１実施形態と異なる。
即ち、上記の第１実施形態においては、各単位時間の予測貯湯温度を求めて、その予測貯湯温度が予測給湯温度以上のとき、及び、予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときの夫々に応じて予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求めたが、この第２実施形態においては、各単位時間の予測貯湯熱量を求めて、予測貯湯温度に関係なく、単に予測貯湯熱量と予測給湯負荷熱量とに基づいて予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
【０１５５】
以下、予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める手順について、説明を加える。
即ち、各単位時間の予測貯湯熱量を下記の式２５により求め、その求めた各単位時間の予測貯湯熱量に基づいて、各単位時間の予測不足熱量を下記の式２６により求め、各単位時間の予測貯湯槽利用熱量を下記の式２７〜式２９により求める。
る。
【０１５６】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測給湯負荷熱量n＋予測貯湯可能熱量n）×（１−槽放熱率）……………（式２５）
但し、ｎ＝１のときの予測貯湯熱量0は、上記の式１に基づいて求めた値であり、予測熱出力は、上記の式２０にて求める。
【０１５７】
予測不足熱量n＝予測給湯負荷熱量n−予測貯湯熱量n-1……………（式２６）
但し、予測不足熱量n＜０のときは、予測不足熱量n＝０とされる。
【０１５８】
予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nのときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝予測給湯負荷熱量n……………（式２７）
予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nのときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式２８）
予測貯湯熱量n-1＝０のときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝０……………（式２９）
【０１５９】
負荷追従、抑制及び強制夫々の連続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める手順は、上記の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１６０】
この第２実施形態では、前記貯湯槽２に貯湯された湯水の貯湯温度が外部放熱により低下する貯湯温度低下度合を求める貯湯温度低下度合検知手段Ｄが設けられている。
そして、前記運転制御部５は、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、前記運転用の運転形態の選定対象とする前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らすように構成されている。
この第２実施形態では、前記複数周期対応型の断続運転形態として、３日対応型の断続運転形態及び２日対応型の断続運転形態が設けられているので、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件を満足するときは、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、２日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とすることにより、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすように構成されている。
又、運転制御部５は、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、前記２日対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている。
【０１６１】
前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明を加える。
前記運転制御部５は、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度に基づいて、給水温度が待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い場合は、貯湯温度低下度合を小と求め、給水温度が前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下で且つその待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも低い２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高い場合は、貯湯温度低下度合を中と求め、給水温度が前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、貯湯温度低下度合を大と求めるように構成されている。
そして、給水温度が前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下で且つ前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高い条件、即ち、貯湯温度低下度合が中である条件が、待機用運転周期減少条件として定められ、給水温度が前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の条件、即ち、貯湯温度低下度合が大である条件が、２周期対応型除外条件として定められている。
ちなみに、前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１が例えば１５°Ｃに設定され、前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２が例えば１０°Ｃに設定される。
【０１６２】
つまり、前記給水温度センサＳｉ及び前記運転制御部５により、貯湯温度低下度合検知手段Ｄが構成され、その貯湯温度低下度合検知手段Ｄが、貯湯温度低下度合に影響を与える情報として前記給水路２９を通して前記貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて前記貯湯温度低下度合を求めるように構成されている。
【０１６３】
以下、図５に示すフローチャートに基づいて、前記運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作について説明する。
運転制御部５は、運転周期の開始時点になる毎に、データ管理処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、並びに、時系列的な給湯負荷熱量データ及び時系列的な給湯量データからなる時系列的な給湯熱負荷データを求める（ステップ＃２１，２２）。
続いて、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度Ｔｉが待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い（即ち、貯湯温度低下度合が小である）場合、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高く且つ待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下（即ち、貯湯温度低下度合が中）の場合、及び、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下（即ち、貯湯温度低下度合が大）の場合の夫々に応じて、運転メリット演算処理を実行し、続いて、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉを設定する処理を実行する（ステップ＃２３〜＃３０）。
【０１６４】
即ち、給水温度Ｔｉが待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い場合は、上記の第１実施形態において説明した運転メリット演算処理と同様の通常用運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態全ての運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３〜２５）。
【０１６５】
給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高く且つ待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下の場合は、第１低温時用の運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、９種の断続運転形態のうち、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態、３日対応型の強制断続運転形態の３種の断続運転形態を除いた１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態及び２日対応型の強制断続運転形態の６種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３、２６〜２８）。
【０１６６】
給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、第２低温時用の運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、９種の断続運転形態のうち、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態を除いた１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態及び１日対応型の強制断続運転形態の３種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３，２６，２９，３０）。
【０１６７】
続いて、ステップ＃３１にて、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３のうちの最大のものを連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃに設定する。
続いて、ステップ＃３２にて、上述の処理にて設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに基づいて、燃料電池１の運転形態を設定する運転形態設定処理を実行する。この運転形態設定処理は、上記の第１実施形態において説明した図４のフローチャートにおけるステップ＃６〜１７の処理と同様であるので説明を省略する。
【０１６８】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、上記の第２実施形態における貯湯温度低下度合検知手段Ｄの別の実施形態を説明するものであるので、主として、貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明する。
【０１６９】
即ち、貯湯温度低下度合検知手段Ｄが、前記貯湯温度低下度合として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の予測貯湯温度を求めるように構成されている。
そして、前記待機用運転周期減少条件が、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低くなる条件に設定されている。
【０１７０】
前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明を加える。
前記運転制御部５は、待機用の運転周期の数が最大の複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を貯湯温度演算用の待機用の運転周期の数として、上記の第１実施形態において説明した式１５ａに基づいて、貯湯温度演算用の数の待機用の運転周期夫々について、複数の単位時間夫々の予測貯湯温度を求めるように構成されている。つまり、この運転制御部５を用いて前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄが構成されている。
ちなみに、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0は、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて湯水循環路１６を通して貯湯槽２に供給される湯水の温度である貯湯槽供給温度（上記の第１実施形態において説明した目標加熱温度（例えば６０°Ｃ））に設定される。
例えば、この第３実施形態では、待機用の運転周期の最大数は２つであるので、２つの時系列に並ぶ待機用の運転周期夫々について、複数の単位時間夫々の予測貯湯温度を求めることになる。
【０１７１】
そして、前記運転制御部５は、複数の待機用の運転周期夫々について各単位時間の予測貯湯温度と目標給湯温度とを比較することにより、複数の待機用の運転周期夫々について、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在するか否かを判別して、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する待機用の運転周期を含む複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する待機用の運転周期を含まない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とするように構成されている。
例えば、この第３実施形態では、２つ目の待機用の運転周期に予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する場合は、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、１つ目の待機用の運転周期に予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する場合は、２日対応型の断続運転形態も運転用の運転形態の選定対象から除外することになる。
【０１７２】
運転用の運転形態の選定対象から除外する複数周期対応型の断続運転形態がない場合、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外する場合、３日対応型及び２日対応型両方の断続運転形態を選定対象から除外する場合の夫々において、運転用の運転形態を選定する処理は、上記の第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１７３】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、複数周期対応型の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転形態として、待機用の運転周期の数が１つの２日対応型及び待機用の運転周期の数が２つの３日対応型の２種を備える場合について例示したが、複数周期対応型の各断続運転形態に含ませる種類は２種に限定されるものではなく、例えば、待機用の運転周期の数が３つの４日対応型を加えた３種、更に、待機用の運転周期の数が４つの５日対応型を加えた４種を備えるように構成しても良い。
【０１７４】
（ロ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、単周期対応型、複数周期対応型夫々の断続運転形態について、負荷追従、抑制及び強制の３種を備える場合について例示したが、負荷追従、抑制及び強制のうちのいずれか１種、又は、いずれか２種を備えるように構成しても良く、又、運転時間帯において燃料電池１の発電出力を定格出力（例えば発電出力調節範囲における最大出力）に調節する断続運転形態を含ませても良い。
【０１７５】
（ハ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、運転制御部５にて実行可能な複数種の運転形態として、連続運転形態を除外しても良い。あるいは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を定格出力に調節する定格連続運転形態を含ませても良い。
【０１７６】
（ニ） 補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求める運転形態としては、上記の第１実施形態においては、複数種の運転形態の全てを適用する場合について例示したが、複数種の運転形態のうちの、待機用の運転形態を設定する運転形態、即ち、複数周期対応型夫々の断続運転形態のみを適用しても良い。
【０１７７】
（ホ） 貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときの補助加熱器２８のエネルギ消費量を求める手順は、上記の第１実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、貯湯槽２を上下方向に定量ずつの複数の区画に区分して、複数の区画夫々の湯水の温度の経時的な変化を予測して、上方の区画から順に給湯路２７を通して送出されるとして、各区画の湯水の予測温度と目標給湯温度とを比較して、湯水の予測温度が目標給湯温度よりも低い区画毎に予測不足熱量を求め、求めた予測不足熱量に基づいて補助加熱器２８のエネルギ消費量を求めるように構成しても良い。
説明を加えると、給水路２９から貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、貯湯用循環路１６を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、貯湯槽２の容量データに基づいて、運転周期の各単位時間毎に、貯湯槽２における前記複数の区画夫々について、貯湯用循環路１６を通して循環されて貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯水が存在する加熱湯水存在区画であるか否かを判別し、加熱湯水存在区画については加熱後の経過時間を求める。
そして、加熱湯水存在区画の湯水の予測温度を下記の式３０により求める。
【０１７８】
加熱湯水存在区画の湯水の予測温度＝（貯湯槽供給温度−給水温度）×（１−槽放熱率）n＋給水温度……………(式３０)
【０１７９】
但し、貯湯槽供給温度は、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて湯水循環路１６を通して貯湯槽２に供給される湯水の温度であり、上記の第１実施形態において説明した目標加熱温度（例えば６０°Ｃ）に設定される。
又、ｎは、貯湯用熱交換器２４にて加熱された後の経過時間である。
【０１８０】
（ヘ） 貯湯温度低下度合に影響を与える情報としては、上記の第２実施形態において例示した給水温度に限定されるものではなく、例えば、気温や、あるいは、余剰電力が生じないときの貯湯槽供給温度でも良い。ちなみに、貯湯槽供給温度は、上記の式１７にて求められる温度である。
【０１８１】
（ト） 貯湯温度低下度合検知手段Ｄの具体構成は、上記の第２実施形態において例示した構成、即ち、給水温度センサＳｉにて給水温度を貯湯温度低下度合に影響を与える情報として検出して、その検出した給水温度に基づいて貯湯温度低下度合を求める構成に限定されるものではない。
例えば、運転メリットを求める運転周期の月日を特定するカレンダ機能を運転制御部５に備えさせて、そのカレンダ機能により特定した月日に基づいて貯湯温度低下度合を求めるように構成しても良い。
又、インターネットを通じてコージェネレーションシステムが設置されている場所の気温を入手して、その気温に基づいて貯湯温度低下度合を求めるように構成しても良い。
【０１８２】
（チ） 貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすように構成する場合、上記の第２実施形態では、待機用の運転周期の数を２から１に減らす如く、待機用運転周期の数を１段階で減らす場合について例示したが、待機用運転周期減少条件として貯湯温度低下度合に応じて複数段階に設定して、待機用運転周期の数を複数段階で減らすように構成しても良い。
例えば、複数周期対応型の断続運転形態として、２日対応型及び３日対応型に加えて、４日対応型を含むように構成する。
待機用運転周期減少条件として、第１段の待機用運転周期減少条件と、その第１段の待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた第２段の待機用運転周期減少条件との２段階に設定する。
そして、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が第１段の待機用運転周期減少条件を満足するときは、４日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が第２段の待機用運転周期減少条件を満足するときは、４日対応型及び３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外するように構成する。
【０１８３】
（リ） 上記の第２実施形態において、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、２日対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定する構成に代えて、運転制御部５を、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、前記複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成しても良い。
説明を加えると、複数周期対応型除外条件を、２周期対応型除外条件と同様に、給水温度が２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の条件、即ち、貯湯温度低下度合が大である条件に定める。
そして、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、３日対応型及び２日対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定するように構成する。
【０１８４】
（ヌ） 上記の第３実施形態において、式１５ａに基づいて予測貯湯温度を求める場合、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0を、上記式１５にて求めた運転用の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯温度としても良い。
【０１８５】
（ル） 上記の第１〜第３の各実施形態においては、貯湯温度センサＳｈを、湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４と電気ヒータ１２との間の箇所に設ける場合について例示したが、湯水循環路１６における電気ヒータ１２よりも下流側の箇所に設けても良い。
又、上記の第１〜第３の各実施形態においては、電気ヒータ１２を、湯水循環路１６を通流する貯湯槽２の湯水を加熱するように設ける場合について例示したが、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ても良い。
上述のいずれの場合も、貯湯温度センサＳｈの検出温度が目標加熱温度になるように湯水循環量を調節すべく湯水循環ポンプ１７の作動を制御することになり、貯湯温度センサＳｈにて温度が検出される湯水は、電気ヒータ１２が余剰電力を消費することにより発生する熱にて加熱された後の湯水であるので、予測貯湯槽供給温度は、上記の式１７において電気ヒータ回収熱量を０として求めることになる。
【０１８６】
（ヲ） 強制連続運転形態及び強制断続運転形態における設定増大出力の設定方法としては、上記の各実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、予測負荷電力に対して設定増大率大きい電力に設定する方法、発電出力調節範囲における最大出力に設定する方法、あるいは、複数段階の仮設定増大出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定増大出力を設定増大出力に設定する方法でも良い。
又、抑制連続運転形態及び抑制断続運転形態における設定抑制出力の設定方法としては、上記の各実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、予測負荷電力に対して設定減少率小さい電力に設定する方法、発電出力調節範囲における最小出力に設定する方法、あるいは、複数段階の仮設定抑制出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定抑制出力を設定抑制出力に設定する方法でも良い。
【０１８７】
（ワ） 上記の第１〜第３の各実施形態においては、単周期対応型、複数周期対応型夫々の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転夫々において、運転時間帯を運転周期内に１つ設定する場合について例示したが、運転周期内に複数設定しても良い。
【０１８８】
（カ） 単周期対応型、複数周期対応型夫々の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転夫々において、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として定めるに当たって、上記の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して定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して定める等、運転メリットが高くなる条件は種々に変更可能である。
【０１８９】
（ヨ） 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。
【０１９０】
（タ） 上記の各実施形態においては、燃料電池１の発生熱量を貯湯槽２に貯留される湯水の加熱用として利用する場合について例示したが、貯湯槽２に貯留される湯水の加熱用以外に、床暖房装置や浴室暖房乾燥機等に循環供給される熱媒の加熱用として利用するように構成しても良い。
【０１９１】
（レ） 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。
【０１９２】
（ソ） 上記各実施形態では、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係として、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係である場合を例示したが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
この場合の補助加熱手段の加熱作動について、補助加熱手段が上記実施形態の補助加熱器２８にて構成される場合を例に挙げて説明を加えると、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低いときには、上記実施形態と同様に、補助加熱器２８の加熱作動が制御され、予測貯湯温度が目標給湯温度とそれよりも数°Ｃ高い温度の間の温度範囲にあるときには、補助加熱器２８が最小燃焼量にて加熱作動するように制御されることになる。そして、このように補助加熱器２８を最小燃焼量にて作動させたときには、上記実施形態と同様に、温水の温度が目標給湯温度になるようにミキシング弁３４の作動を制御することになる。
ちなみに、このように補助加熱器２８を最小燃焼量にて作動させたときに、温水の温度が目標給湯温度になるようにするにあたって、補助加熱器２８にて加熱される前の貯湯槽からの湯水に水を供給するミキシング弁を備えさせる場合においては、目標給湯温度、湯水の通水量、及び、最小燃焼量による加熱熱量から、補助加熱器２８にて加熱した後の湯水の温度を目標給湯温度にするために、補助加熱器２８に供給する湯水の供給温度を求めて、その供給温度になるようにミキシング弁にて水を貯湯槽からの湯水に混合させるようにすることができる。
【符号の説明】
【０１９３】
１ 熱電併給装置
２ 貯湯槽
５ 制御手段
２７ 給湯路
２８ 補助加熱手段
２９ 給水路
Ｄ 貯湯温度低下度合検知手段
Ｈ 貯湯手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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り、複数種の運転形態の夫々について、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量に基づいて、熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態にて熱電併給装置を運転するように構成されて、高い運転メリットが得られるように構成されている。
ちなみに、補助加熱手段の予測エネルギ消費量としては、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量が求められることになる。
尚、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。
【０００３】
又、このようなコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の複数種の運転形態のうちに上記複数周期対応型の断続運転形態を含めることにより、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期内に定めた運転時間帯で熱電併給装置を運転することにより貯湯槽に貯えられる熱量にて、それに続く運転周期の負荷熱量も賄うことができる程度に負荷熱量が小さい場合には、複数周期対応型の断続運転形態にて運転することにより高い運転メリットが得られることになる。例えば、運転周期が１日に設定される場合は、１日の内に定めた運転時間帯で熱電併給装置を運転することにより貯湯槽に貯えられる熱量にて、それに続く日の負荷熱量も賄うことができる程度に負荷熱量が小さい場合に、複数周期対応型の断続運転形態にて運転することにより高い運転メリットが得られることになる。
そして、このような複数周期対応型の断続運転形態には、待機用の運転周期の数が１つのものや複数のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
尚、複数種の運転形態に含める運転形態には、複数周期対応型の断続運転形態の他に、運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転し且つその運転周期において熱電併給装置を運転する運転時間帯を熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態、又は、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態がある。
単周期対応型の断続運転形態は、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるときよりも予測負荷熱量が大きい場合に、運転メリットが複数周期対応型の断続運転形態よりも高く求められるものであり、そして、連続運転形態は、単周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるときよりも、さらに予測負荷熱量が大きい場合に、運転メリットが単周期対応型の断続運転形態よりも高く求められるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、貯湯槽に貯留される湯水の貯湯温度は貯湯槽からの外部放熱により低下するものであり、そして、貯湯槽からの放熱量は気温が低いほど多いため、気温が低いほど、貯湯温度が低下する度合が大きくなる。
このため、気温が低いときに、待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態にて熱電併給装置が運転されると、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期での貯湯温度が貯湯初期の温度よりも大きく低下する場合があり、そのような場合には、貯湯槽から送出されて給湯路を通流する湯水を目標給湯温度に加熱するように補助加熱手段が加熱作動することになる。ちなみに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期とは、待機用の運転周期の数が２つの場合は、２つ目の待機用の運転周期であり、待機用の運転周期の数が３つ以上の場合は、２つ目又は３つ目等の複数目以降の待機用の運転周期である。
【０００７】
しかしながら、従来のコージェネレーションシステムでは、運転メリットを求めるときの補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量を求めるものであるため、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において貯湯される湯水を目標給湯温度にするために補助加熱手段が加熱作動することがあっても、そのように補助加熱手段が加熱作動するときに消費されるエネルギ消費量を鑑みることなく運転メリットを求めることになるので、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを実際の運転メリットよりも高く求めることになり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを適切に求めることができなかった。
そして、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを適切に求めることができない結果、実際の運転メリットが低くなるにも拘わらず、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定される虞があり、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができないという問題があった。
【０００８】
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、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるであるものにおいて、
前記貯湯槽に貯湯された湯水の貯湯温度が外部放熱により低下する貯湯温度低下度合を求める貯湯温度低下度合検知手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、前記運転用の運転形態の選定対象とする前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らすように構成されている点にある。
【００１０】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件を満足するときは、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす。
【００１１】
つまり、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯される湯水が複数の待機用の運転周期に持ち越されたときに、貯湯温度低下度合が大きいために、貯湯槽の湯水の貯湯温度が複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすので、待機用の運転周期に貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる虞があるような複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されるのを回避することができるようになり、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる条件で選定する運転用の運転形態の選定を適切に行うことができる。
従って、気温が低いために複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなるにも拘わらず複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されて、実際の運転メリットが低くなるという不都合を防止することができるようになった。
要するに、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【００１２】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、前記複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている点にある。
【００１３】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定する。
【００１４】
つまり、貯湯温度低下度合が更に大きくなって、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯される湯水が複数の待機用の運転周期に持ち越されたときに、複数の待機用の運転周期における最初の待機用の運転周期でも貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、貯湯温度低下度合に応じて、待機用の運転周期の数が多い複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されないようにしたり、複数周期対応型の断続運転形態が運転用として選定されないようにすることができるので、貯湯温度低下度合に応じて、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００１５】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態であり、
前記運転制御手段は、前記貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、前記２周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている点にある。
【００１６】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段にて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、２周期対応型の断続運転形態も除外した状態で運転用の運転形態を選定する。
【００１７】
つまり、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期にて熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、後続する複数の運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、後続する１つの運転周期の予測負荷熱量を賄える場合には、２周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも少なくなって、２周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも高くなるので、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになって、予測負荷熱量により一層適応した運転形態が運転用として選定されるようにすることが可能となり、省エネルギ性を更に向上することができる。
そして、運転用の運転周期での熱電併給装置の運転により貯湯槽に貯湯された湯水が運転用の運転周期に続く運転周期に持ち越されたときに、貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件を満足する貯湯温度低下度合よりも大きいために、貯湯槽の湯水の貯湯温度が運転用の運転周期に続く１つ目の運転周期には目標給湯温度よりも低くなる虞があるような場合には、２周期対応型の断続運転形態も運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、複数周期対応型の断続運転形態に２周期対応型の断続運転形態を含む場合においても、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記貯湯温度低下度合検知手段が、前記貯湯温度低下度合に影響を与える情報として気温又は前記給水路を通して前記貯湯槽に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて前記貯湯温度低下度合を求めるように構成されている点にある。
【００１９】
即ち、貯湯温度低下度合検知手段は、貯湯温度低下度合に影響を与える情報として気温又は給水路を通して貯湯槽に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて貯湯温度低下度合を求める。
つまり、気温が低いほど貯湯槽からの放熱量が多くなり、又、給水路を通して貯湯槽に供給される水の給水温度は気温の変化に応じて変化するものであるので、気温や給水温度は、貯湯温度低下度合を適切に反映するものである。
そこで、気温又は給水温度を検出して、その検出情報に基づいて貯湯温度低下度合を求めるようにすることにより、貯湯温度低下度合を適切に求めることができる。
そして、適切に求めた貯湯温度低下度合に基づいて、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすことや、複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定することや、２周期対応型の断続運転形態を運転用の断続運転形態として選定する対象から除外することを適切に行わせることができる。
従って、実際の運転メリットが高くなる運転形態をより一層的確に運転用として選定することができるようになった。
【００２０】
第５特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記貯湯温度低下度合検知手段が、前記貯湯温度低下度合として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度を求めるように構成され、
前記待機用運転周期減少条件が、前記予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる条件である点にある。
【００２１】
即ち、運転制御手段は、貯湯温度低下度合検知手段により貯湯温度低下度合として求められた貯湯槽の予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると、待機用運転周期減少条件を満足するとして、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす。
ちなみに、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係としては、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係を代表的な例として挙げることができるが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
【００２２】
つまり、複数の待機用の運転周期夫々における貯湯槽の予測貯湯温度を求めて、複数の待機用の運転周期夫々について、予測貯湯温度と目標給湯温度とを比較することにより、複数の待機用の運転周期のうちに予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係となる待機用の運転周期が存在するか否かを予測することができる。
そして、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在する複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在しない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とすることにより、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らことになる。
従って、上述のように、貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される待機用の運転周期が存在しない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とするので、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる条件で選定する運転用の運転形態の選定をより一層適切に行うことができるものとなり、実際の運転メリットが高くなる運転形態をより一層的確に運転用として選定することができるようになった。
【００２３】
第６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、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態であるものにおいて、
前記運転制御手段が、前記補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている点にある。
【００２４】
即ち、運転制御手段は、運転メリットを求めるときの補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、貯湯槽に貯湯される湯水の温度と目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるので、複数種の運転形態夫々の運転メリットを求めるときには、貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量だけではなく、貯湯槽の湯水の貯湯温度と目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量をも鑑みて求めることになり、複数種の運転形態夫々の運転メリットを実際の運転メリットに適合するように適切に求めることができる。
ちなみに、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係としては、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係を代表的な例として挙げることができるが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
【００２５】
つまり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になると予測される場合には、それを補うときのエネルギ消費量をも鑑みて運転メリットを求めることとなり、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを実際の運転メリットに適合するように適切に求めることができる。
そして、気温が低いために、複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期において、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になる虞がある場合には、複数周期対応型の断続運転形態についての運転メリットが低く求められて、その複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、気温が低いために複数の待機用の運転周期における後側の待機用の運転周期には貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係になるにも拘わらず複数周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されて、実際の運転メリットが低くなるという不都合を防止することができるようになった。
要するに、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定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。
【００２６】
第７特徴構成は、上記第６特徴構成に加えて、
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態である点にある。
【００２７】
即ち、複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態であるので、運転制御手段は、待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態、及び、待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００２８】
つまり、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つの運転周期にて熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、後続する複数の運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、後続する１つの運転周期の予測負荷熱量を賄える場合には、２周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも少なくなって、２周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが待機用の運転周期の数が複数の複数周期対応型の断続運転形態よりも高くなるので、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになって、予測負荷熱量により一層適応した運転形態が運転用として選定されるようにすることが可能となり、省エネルギ性を更に向上することができる。
【００２９】
そして、２周期対応型の断続運転形態についての運転メリットを求めるときに、貯湯槽の湯水の貯湯温度が運転用の運転周期に続く１つ目の運転周期である待機用の運転周期には目標給湯温度よりも低くなると予測される場合には、それを補うときのエネルギ消費量をも鑑みて運転メリットが求められることとなるので、気温が低いために、運転用の運転周期に続く待機用の運転周期には貯湯槽の湯水の貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなるまで低下する虞がある場合には、２周期対応型の断続運転形態についての運転メリットが低く求められて、その２周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されないようにすることが可能となる。
従って、複数周期対応型の断続運転形態に２周期対応型の断続運転形態を含む場合においても、実際の運転メリットが高くなる運転形態を運転用として選定することができるようになった。
【００３０】
第８特徴構成は、上記第１〜第７特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記複数種の運転形態のうちの１つが、運転周期の一部の時間帯で前記熱電併給装置を運転し且つその運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である点にある。
【００３１】
即ち、複数種の運転形態のうちの１つが、１つの運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転し且つその運転周期において熱電併給装置を運転する運転時間帯を、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態であるので、運転制御手段は、複数周期対応型の断続運転形態に加えて単周期対応型の断続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００３２】
つまり、運転周期の一部の時間帯で熱電併給装置を運転すると、その運転にて貯湯槽に貯えられる熱量により、熱電併給装置を運転する運転周期に後続する運転周期の予測負荷熱量は賄えないものの、熱電併給装置を運転する運転周期の予測負荷熱量を賄える場合は、単周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が、複数周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量よりも少なくなって、単周期対応型の断続運転形態について求められる運転メリットが高くなるので、その単周期対応型の断続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになる。
従って、運転周期の時系列的な予測負荷熱量を積算した運転周期の予測総負荷熱量が運転周期によって大きく変動しても、予測総負荷熱量に適応した運転形態にて熱電併給装置を運転することができるので、省エネルギ性を更に向上することができる。
【００３３】
第９特徴構成は、上記第１〜第８特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態である点にある。
【００３４】
即ち、複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態であるので、運転制御手段は、複数周期対応型の断続運転形態に加えて連続運転形態を含む複数の運転形態の夫々について、熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めて、複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を熱電併給装置の運転用の運転形態として選定する。
【００３５】
つまり、運転周期の全時間帯にわたって熱電併給装置を連続して運転しないと、その運転周期の予測負荷熱量を賄えないほど、運転周期の予測負荷熱量が大きいときは、連続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量が、複数周期対応型の断続運転形態や単周期対応型の断続運転形態における補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量よりも少なくなって、連続運転形態について求められる運転メリットが高くなるので、その連続運転形態が運転用の運転形態として選定されることになる。
従って、運転周期の時系列的な予測負荷熱量を積算した運転周期の予測総負荷熱量が運転周期によって更に大きく変動しても、予測総負荷熱量に適応した運転形態にて熱電併給装置を運転することができるので、省エネルギ性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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
【図２】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
【図３】予測エネルギ削減量を求める処理を説明する図
【図４】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
【図５】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
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
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、給水路２９を通して給水され且つ給湯路２７を通して湯水が送出される貯湯槽２と、前記燃料電池１が発生する熱にて貯湯槽２への貯湯を行う貯湯ユニット４と、前記給湯路２７を通流する湯水を加熱する補助加熱手段としての補助加熱器２８と、前記燃料電池１、前記貯湯ユニット４及び前記補助加熱器２８等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。
【００３８】
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の発電出力を調節するように構成されている。
【００３９】
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。
【００４０】
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負荷電力計測手段１１が設けられ、この負荷電力計測手段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、発電出力の余剰電力は、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。
【００４１】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、湯水循環路１６を通して湯水循環ポンプ１７にて循環される貯湯槽２の湯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により各別に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。
【００４２】
前記貯湯ユニット４は、前記貯湯槽２、前記湯水循環ポンプ１７及び前記補助加熱器２８に加えて、前記湯水循環路１６を通流する湯水を加熱する貯湯用熱交換器２４などを備えて構成されている。
前記燃料電池１が発生する熱を回収する冷却水を循環させる冷却水循環路１３が、前記貯湯用熱交換器２４を通して冷却水を循環させるように設けられ、その冷却水循環路１３に冷却水循環ポンプ１５が設けられている。
【００４３】
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、その湯水循環路１６に、前記貯湯用熱交換器２４及び前記電気ヒータ１２が貯湯用熱交換器２４が上流側に位置する状態で設けられている。そして、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を通して循環させて、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において燃料電池１の発生熱を回収した冷却水にて加熱し、更に、余剰電力が生じるときはその余剰電力を消費する前記電気ヒータ１２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留されるように構成されている。
つまり、前記燃料電池１にて発生する熱にて貯湯槽２に貯留される湯水を加熱する貯湯手段Ｈが、前記冷却水循環路１３、前記冷却水循環ポンプ１５、前記貯湯用循環路１６、前記湯水循環ポンプ１７及び前記貯湯用熱交換器２４等を備えて構成されている。
【００４４】
前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも上流側の部分に、並列状の２つの流路部分からなる並列状流路部分が設けられ、その並列状流路部分における合流箇所に三方弁１８が設けられ、その並列状流路部分における一方の流路部分には、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。
【００４５】
前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記電気ヒータ１２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、上水道に接続された前記給水路２９を通して、前記貯湯槽２の底部に給水される構成となっている。
【００４６】
前記補助加熱器２８は、前記給湯路２７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、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａから流出する湯水の温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、この補助加熱器２８の運転は前記運転制御部５により制御される。
【００４７】
前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａの設置箇所よりも下流側の箇所に、前記給水路２９から分岐された混合用給水路３３が接続され、その給湯路２７と混合用給水路３３との接続箇所に、前記貯湯槽２から送出されて給湯路２７を通流する湯水と混合用給水路３３からの水との混合比率を調整するミキシング弁３４が設けられている。
【００４８】
前記給湯路２７におけるミキシング弁３４の設置箇所よりも下流側の部分に、前記給湯先に給湯する湯水の給湯温度を検出する給湯温度センサ３５、及び、給湯流量を検出する給湯流量センサ３６が設けられている。そして、これら給湯温度センサ３５及び給湯流量センサ３６夫々の検出情報に基づいて、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量を検出するように構成されている。
【００４９】
前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４と前記電気ヒータ１２との間の箇所に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱された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。
【００５０】
前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量及び貯湯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（リットル）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とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式１）にて演算することができる。
【００５１】
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……………（式１）
【００５２】
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。
【００５３】
又、上記式１にて求められた貯湯熱量、及び、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、給水温度センサＳｉ夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔｉに基づいて、貯湯槽２の貯湯量を下記の式（２）にて演算することができる。
【００５４】
貯湯量＝貯湯熱量÷（Ｔａ−Ｔｉ）……………（式２）
但し、Ｔａは、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Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のうち、湯判別用設定温度（例えば４０°Ｃ）以上であって貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯の温度であると見なされるものの平均温度である。
【００５５】
前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中は、前記冷却水循環ポンプ１５を作動させ、並びに、前記湯水循環ポンプ１７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を行うように構成されている
そして、前記運転制御部５は、その貯湯運転では、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加熱温度（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。即ち、前記運転制御部５は、前記貯湯槽２に貯留される湯水を前記目標加熱温度に加熱するように前記貯湯ユニット４の加熱作動を制御するように構成されている。
【００５６】
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。
【００５７】
前記運転制御部５による前記補助加熱器２８の運転制御、及び、前記給湯先に給湯する給湯温度の調節制御について説明する。
運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度がこのコージェネレーションシステムのリモコン操作部（図示省略）の温度設定部（図示省略）にて設定される目標給湯温度よりも高いときは、前記給湯温度センサ３５の検出温度が目標給湯温度になるように前記ミキシング弁３４の作動を制御するように構成されている。
又、運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときは、補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度及び給湯流量センサ３６にて検出される湯水の流量に基づいて、貯湯槽２から送出される湯水を目標給湯温度に加熱するために要する補助加熱器２８の必要燃焼量を求めて、その求めた必要燃焼量が補助加熱器２８の燃焼量調節範囲における最小燃焼量よりも大きいか否かを判別し、必要燃焼量が最小燃焼量よりも大きい場合は、補助加熱器２８の流出温度センサの検出温度が目標給湯温度になるように補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、混合用給水路３３からの水の混合量を０にすべく混合用給水路３３側を閉じるようにミキシング弁３４の作動を制御し、必要燃焼量が最小燃焼量以下の場合は、補助加熱器２８の燃焼量を最小燃焼量に調節し、且つ、給湯温度センサ３５にて検出される湯水の温度が目標給湯温度になるようにミキシング弁３４の作動を制御するように構成されている。
つまり、前記運転制御部５は、前記給湯路２７を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路２７を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御するように構成されている。
【００５８】
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。
この運転制御部５は、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記燃料電池１が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記燃料電池１の運転用の運転形態として選定するように構成されている。ちなみに、この第１実施形態では、前記燃料電池１にて発生する熱の全量が前記貯湯槽２に貯湯するために用いられ、その貯湯槽２に貯湯される湯水が前記給湯先にて消費されるので、時系列的な予測負荷熱量は、時系列的な予測給湯負荷熱量に相当する。
尚、このように運転制御部５が燃料電池１の運転用の運転形態を選定する処理を運転形態選定処理と記載する。
そして、運転制御部５は、その運転形態選定処理にて選定した運転用の運転形態にて燃料電池１を運転するように構成されている。
【００５９】
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記燃料電池１の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記燃料電池１の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記燃料電池１を運転する運転時間帯を、燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態である。
【００６０】
そして、この第１実施形態においては、前記複数周期対応型の断続運転形態として、前記待機用の運転周期の数が２つの３周期対応型の断続運転形態と、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態とが含まれる。
【００６１】
又、前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の一部の時間帯で前記燃料電池１を運転し且つその運転周期において前記燃料電池１を運転する運転時間帯を燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である。
又、前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記燃料電池１を連続して運転する連続運転形態である。
【００６２】
そして、運転制御部５が、前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び前記貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が前記目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されている。
【００６３】
この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、複数の単位時間からなる運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量を運転周期を構成する複数の単位時間毎に区分けして管理するように構成されている。
又、前記運転制御部５が、各運転周期の開始時点を前記運転形態選定タイミングとして、運転周期毎に前記運転形態選定処理を実行するように構成されている。
ちなみに、前記運転周期が１日に設定され、その運転周期を構成する単位時間が１時間に設定されている。
【００６４】
以下、各運転形態について説明を加える。
前記連続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれる。
そして、前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１の発電出力を予測負荷電力に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる強制連続運転形態である。
【００６５】
更に、抑制連続運転形態が、前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が槽満杯貯湯熱量以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態の発生を抑制し且つ燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定めるものであり、前記強制連続運転形態が、前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽１の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態の発生を抑制し且つ燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定めるものである。
【００６６】
単周期対応型、２周期対応型及び３周期対応型夫々の断続運転形態として、予測負荷電力に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれている。
そして、単周期対応型、２周期対応型及び３周期対応型夫々の断続運転形態の複数種の運転形態が、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、燃料電池１の発電出力を前記予測負荷電力よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが最も高くなる単位時間に定める強制断続運転形態である。
【００６７】
尚、この第１実施形態では、運転周期が１日に設定され、前記３周期対応型の断続運転形態は、１つの運転用の運転周期と２つの待機用の運転周期の３つの運転周期、即ち、３日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この３周期対応型の断続運転形態を３日対応型の断続運転形態を記載する場合がある。
又、２周期対応型の断続運転形態は、１つの運転用の運転周期と１つの待機用の運転周期の２つの運転周期、即ち、２日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この２周期対応型の断続運転形態を２日対応型の断続運転形態と記載する場合がある。
又、単周期対応型の断続運転形態は、１つの運転周期、即ち、１日間を計画運転の対象期間とするので、以下では、この単周期対応型の断続運転形態を１日対応型の断続運転形態と記載する場合がある。
【００６８】
以下、強制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各強制断続運転形態夫々における設定増大出力、並びに、抑制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各抑制断続運転形態夫々における設定抑制出力の設定方法について、説明する。
増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を前記燃料電池１の発電出力調節範囲（例えば、０．２５〜０．７５ｋＷ）内で段階的（例えば、０．０５ｋＷ間隔）に設定し、各仮設定出力について、前記燃料電池１の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池１から発生する出力増大時発生熱量（ｋＷ）を下記の式３にて求め、仮設定出力を燃料電池１にて得る場合と商用電源７にて得る場合との予測エネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差（ｋＷ）を下記の式４にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、前記運転制御部５のメモリ３７に記憶させてある。
【００６９】
出力増大時発生熱量＝（仮設定出力÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式３）
出力抑制時発電用エネルギ量差＝仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………（式４）
但し、商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率である。
【００７０】
ちなみに、電池発電効率よりも商用電源発電効率の方が大きいため、出力抑制時発電用エネルギ量差は負の値として求められるので、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が小さいほど、エネルギ消費の面で有利となる。
【００７１】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の各単位時間について、予測負荷電力に追従する電主出力よりも大きい仮設定出力のうち、出力増大時発生熱量が最大のものを設定増大出力として設定し、電主出力よりも小さい仮設定出力のうち、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が最小のものを設定抑制出力として設定するように構成されている。
【００７２】
以下、前記運転形態選定処理について説明を加える。
先ず、時系列的な過去負荷電力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、時系列的な予測負荷電力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、熱負荷データは、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量データ及び給湯量データからなる。
運転制御部５は、実負荷電力データ、実給湯負荷熱量データ及び実給湯量データを運転周期及び単位時間に対応付けてメモリ３７に記憶することにより、過去の時系列的な負荷電力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するように構成されている。
【００７３】
ちなみに、実負荷電力は、前記負荷電力計測手段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、実給湯量は前記給湯流量センサ３６にて計測され、実給湯負荷熱量は前記給湯流量センサ３６の計測流量及び給湯温度センサ３５の検出温度により求められる。
尚、この第１実施形態では、給湯温度を予め設定された設定給湯温度（目標給湯温度に相当する）として、実給湯負荷熱量は給湯流量センサ３６の検出流量と設定給湯温度とにより求められる。
【００７４】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前３時）において、時系列的な過去負荷電力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、連続する予測用設定回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負荷電力データ及び時系列的な予測熱負荷データ、並びに、予測用設定回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時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている。ちなみに、時系列的な予測熱負荷データは、時系列的な予測給湯負荷熱量データ、及び、時系列的な予測給湯量データからなる。又、前記予測用設定回数は複数回数（例えば３回）に設定される。
【００７５】
例えば、運転周期の開始時点において、図３に示すように、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測負荷電力データ、予測給湯負荷熱量データ及び予測給湯量データを単位時間毎に求め、予測用設定回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（図３では、２回目の運転周期の一部についてのみ図示）の予測給湯負荷熱量データ及び予測給湯量データを単位時間毎に求める。
ちなみに、予測負荷電力データの単位はｋＷｈであり、予測給湯負荷熱量データの単位はｋｃａｌ／ｈであり、予測給湯量データの単位はリットルである。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。
【００７６】
各運転形態の予測エネルギ削減量は、下記の式６に示すように、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合の予測エネルギ消費量を減じることにより演算する。
【００７７】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２……………（式６）
【００７８】
前記燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１（ｋＷｈ）は、下記の式７に示すように、最初の運転周期の予測負荷電力の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、最初の運転周期の予測給湯負荷熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和として求められる。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１は、同様に求められる。
【００７９】
Ｅ１＝予測負荷電力／商用電源発電効率＋予測給湯負荷熱量／補助加熱器熱効率……………（式７）
但し、予測給湯負荷熱量はｋＷｈに変換した値である。
【００８０】
一方、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２（ｋＷｈ）は、下記の式８に示すように、最初の運転周期において燃料電池１を運転したときに燃料電池１にて消費されると予測される予測エネルギ消費量である運転周期予測エネルギ消費量と、予測負荷電力から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７における予測エネルギ消費量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合の予測エネルギ消費量との和にて求められる。
【００８１】
Ｅ２＝運転周期予測エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……………（式８）
但し、予測不足熱量はｋＷｈに変換した値である。
商用電源発電効率：商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率であり、例えば、０．３６６に設定される。
補助加熱器熱効率：補助加熱器２８における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率であり、例えば０．７に設定される。
【００８２】
運転周期予測エネルギ消費量は、下記の式９にて、各運転形態において燃料電池１を運転する単位時間の予測エネルギ消費量を求めて、その求めた単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより求める。
【００８３】
予測エネルギ消費量＝（発電出力÷電池発電効率）……………（式９）
【００８４】
各単位時間の予測不足熱量は、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度以上のときは、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式１０、式１１により求め、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときは、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式１２、式１３により求める。
但し、各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における単位時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の単位時間を示す。
【００８５】
予測貯湯温度n≧予測給湯温度の場合
［予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nの場合］
予測不足熱量n＝０……………（式１０）
［予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nの場合］
予測不足熱量n＝予測給湯負荷熱量n−予測貯湯熱量n-1……………（式１１）
【００８６】
予測貯湯温度n＜予測給湯温度の場合
［予測貯湯量n≧予測給湯量nの場合］
予測不足熱量n＝（予測給湯温度−予測貯湯温度n-1）×予測給湯流量n……………（式１２）
［予測貯湯量n＜予測給湯量nの場合］
予測不足熱量n＝（予測給湯温度−予測貯湯温度n-1）×予測貯湯量n-1＋（予測給湯温
度−給水温度）×（予測給湯流量n−予測貯湯量n-1）……………（式１３）
【００８７】
但し、この実施形態では、予測給湯温度は一定の温度（前記設定給湯温度）とし、給水温度は運転周期の開始時点に前記給水温度センサＳｉにて検出される温度とする。
【００８８】
各単位時間の予測貯湯量n、予測貯湯温度n、予測貯湯熱量nは夫々下記の式１４、式１５、式１６により求める。
【００８９】
予測貯湯量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測貯湯槽利用熱量n）÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＋予測貯湯可能熱量n÷（予測貯湯槽供給温度n−給水温度）……………（式１４）
但し、上記の式１４にて求められた予測貯湯量nが貯湯槽２の容量（以下、貯湯槽容量と記載する場合がある）よりも大きいときは、予測貯湯量nは貯湯槽容量とされる。
【００９０】
予測貯湯温度n＝〔｛（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＋予測貯湯可能熱量n｝÷｛予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＋予測貯湯可能熱量n÷（予測貯湯槽供給温度n−給水温度）｝〕×（１−槽放熱率）＋給水温度……………（式１５）
【００９１】
但し、槽放熱率は、貯湯槽２からの放熱率であり、予め設定されて（例えば、１．２％）、メモリ３７に記憶されている。
又、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＜０のときは、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1−予測貯湯槽利用熱量n＝０とされる。
又、予測貯湯量n-1−予測給湯負荷熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＜０のときは、予測貯湯量n-1−予測給湯負荷熱量n÷（予測貯湯温度n-1−給水温度）＝０とされる。
【００９２】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯温度n−給水温度）×予測貯湯量n……………（式１６）
【００９３】
尚、上記の式１４、式１５において、ｎ＝１のときの予測貯湯熱量0は、上記の式１に基づいて求めた値であり、ｎ＝１のときの予測貯湯量0は、上記の式２に基づいて求めた値であり、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0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夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のうち前記湯判別用設定温度以上のものの平均温度である。
【００９４】
上記の式１４、式１５において、予測貯湯槽供給温度n、予測貯湯可能熱量nは夫々下記の式１７、式１８により求め、予測貯湯槽利用熱量nは、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測
給湯温度以上のときは、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯負荷熱量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式２１、式２２により求め、貯湯槽２の予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときは、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量以上の場合、及び、貯湯槽２の予測貯湯量が予測給湯量よりも小さい場合の夫々に応じて、下記の式２３、式２４により求める。
る。
予測貯湯槽供給温度n＝燃料電池送出温度＋｛（電気ヒータ回収熱量n−放熱熱量）÷予測出力熱量n｝×（燃料電池送出温度−給水温度）……………（式１７）
予測貯湯可能熱量n＝予測出力熱量n−放熱熱量＋電気ヒータ回収熱量n……………（式１８）
【００９５】
但し、電気ヒータ回収熱量n、予測出力熱量nは夫々下記の式１９、式２０にて求める。
又、燃料電池送出温度は、前記貯湯用熱交換器２４にて前記燃料電池１の冷却水にて加熱された湯水の温度であり、前記目標加熱温度に設定され、放熱熱量は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４から前記貯湯槽２までの部分における放熱ロスであり、予め設定されている。
【００９６】
電気ヒータ回収熱量n＝（予測発電電力n−予測負荷電力n）×β……………（式１９）
但し、βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、０．９に設定される。
【００９７】
予測出力熱量n＝（予測発電電力n÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式２０）
但し、電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は発電出力に応じて変動するものであり、予め、発電出力に応じて設定されて前記メモリ３７に記憶されている。そして、運転制御部５は、その電池発電効率及び電池熱効率の記憶情報から予測発電出力に応じた電池発電効率及び電池熱効率を求めるように構成されている。
【００９８】
予測貯湯温度n≧予測給湯温度の場合
［予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝給湯負荷熱量n……………（式２１）
［予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式２２）
【００９９】
予測貯湯温度n＜予測給湯温度の場合
［予測貯湯量n-1≧予測給湯量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測給湯流量n……………（式２３）
［予測貯湯量n-1＜予測給湯量nの場合］
予測貯湯槽利用熱量n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×予測貯湯量n-1……………（式２４）
【０１００】
つまり、運転制御部５は、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯温度、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯熱量、及び、前記貯湯槽２の時系列的な予測貯湯量を求めるように構成され、並びに、前記時系列的な予測給湯量、前記時系列的な予測貯湯温度、前記時系列的な予測貯湯熱量及び前記時系列的な予測貯湯量に基づいて、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度以上のときにおいて、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量を上回る場合に、前記予測給湯負荷熱量のうち前記予測貯湯熱量を上回る熱量を得るためのエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求め、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低いときにおいて、前記予測給湯量が前記予測貯湯量以下の場合には、前記予測給湯量の湯水を前記予測貯湯温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求め、前記予測給湯量が前記予測貯湯量がよりも多い場合には、前記予測貯湯量の湯水を前記予測貯湯温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量と前記予測給湯量のうち前記予測貯湯量を上回る量の湯水を前記給水路２９を通して給水される水の給水温度から前記目標給湯温度に加熱するためのエネルギ量とを加えたエネルギ量を前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として求めるように構成されている。
【０１０１】
そして、運転制御部５が上述のように前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、前記補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び前記貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が前記目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求めるように構成されることになる。
【０１０２】
又、運転制御部５は、前記時系列的な予測給湯量、前記時系列的な予測貯湯温度、前記時系列的な予測貯湯熱量及び前記時系列的な予測貯湯量に基づいて、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度以上のときにおいて、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量以下の場合には、予測給湯負荷熱量を予測貯湯槽利用熱量とし、前記予測給湯負荷熱量が前記予測貯湯熱量を上回る場合には、前記予測貯湯熱量を予測貯湯槽利用熱量とし、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低いときにおいて、前記予測給湯量が前記予測貯湯量以下の場合には、前記予測給湯量の湯水を前記給水温度から前記予測貯湯温度に加熱するのに要する熱量を予測貯湯槽利用熱量として求め、前記予測給湯量が前記予測貯湯量よりも多い場合には、前記予測貯湯量の湯水を前記給水温度から前記予測貯湯温度に加熱するのに要する熱量を予測貯湯槽利用熱量として求めるように構成されている。
【０１０３】
次に、貯湯槽２に貯湯された湯水が燃料電池１が運転されることがない状態で次の単位時間に持ち越される場合、上記式１５によれば、単位時間の予測貯湯温度は、その単位時間の直前の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、給水温度が低いほど低く求められる点について説明する。
即ち、ｎ番目の単位時間では燃料電池１が運転されないので、上記の式１５において、予測貯湯可能熱量nを０とし、又、説明をわかり易くするために、予測給湯負荷熱量nが０であって予測貯湯槽利用熱量nが０であるとすると、上記式１５は、下記の式１５ａとる。
【０１０４】
予測貯湯温度n＝（予測貯湯温度n-1−給水温度）×（１−槽放熱率）＋給水温度＝予測貯湯温度n-1−（予測貯湯温度n-1−給水温度）×槽放熱率……………（式１５ａ）
【０１０５】
上記式１５ａは、ｎ−１番目の単位時間の終了時点での予測貯湯温度n-1は、ｎ番目の単位時間の終了時点には、（予測貯湯温度n-1−給水温度）×槽放熱率にて求められる温度低下することを示し、その温度の低下幅は、給水温度が低いほど大きくなるので、ｎ番目の単位時間の予測貯湯温度は、ｎ−１番目の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、給水温度が低いほど低く求められることになる。
そして、給水温度は気温に応じて変化するものであるので、ｎ番目の単位時間の予測貯湯温度は、ｎ−１番目の単位時間の予測貯湯温度が同じであるとすると、気温が低いほど低く求められることになる。
【０１０６】
つまり、気温が低いほど貯湯槽２から外部に放熱し易くて、貯湯温度が低下し易いものであり、上記の式１５によれば、複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の時系列的な予測貯湯温度は、その複数周期対応型の断続運転形態の運転用の運転周期における終了時点の予測貯湯温度が同じであるとすると、気温が低いほど低く求められることになる。
【０１０７】
以下、各運転形態の予測エネルギ削減量を求める手順について説明を加える。
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
各単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求め、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求め、その運転周期予測エネルギ消費量に基づいて、式８により、燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を求める。そして、そのように求めた燃料電池１を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２と式７により求めた燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１とに基づいて、式６により、予測エネルギ削減量Ｐを求める。
【０１０８】
強制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱不足状態となる熱不足単位時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱不足単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定増大出力に調節する強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、強制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１０９】
そして、全ての強制運転用の仮運転パターンのうちで熱余り状態となる熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱不足単位時間が生じない場合は、その強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定め、その強制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱余り単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱不足単位時間が生じるときは、熱不足単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１１０】
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱余り単位時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の単位時間のうちの熱余り単位時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を発電出力を設定抑制出力に調節する抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、抑制運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間の予測エネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１１１】
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターンのうちで熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱余り単位時間が生じない場合は、その抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定め、その抑制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱不足単位時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱余り単位時間が生じるときは、熱余り単位時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１１２】
つまり、運転制御部５が、上述のように負荷追従連続運転形態、強制連続運転形態及び抑制連続運転形態の夫々について予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、負荷追従連続運転形態、強制連続運転形態及び抑制連続運転形態の夫々について、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、前記燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１１３】
１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を前記運転時間帯を構成する単位時間とし且つ運転周期の残りの単位時間を燃料電池１を停止する停止時間帯を構成する単位時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、全ての仮運転パターンが形成され、その全ての仮運転パターンのうち、運転周期の全単位時間を運転時間帯とするパターンを除いた全ての仮運転パターンが、１日対応型断続運転用の仮運転パターンとしてメモリ３７に記憶されている。
即ち、第１番目の単位時間から運転を開始させるパターンとして、第１番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１、第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第１〜第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第１〜第２３番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。また、第２番目の単位時間から運転開始させるパターンとして、この第２番目の単位時間を運転時間帯とするパターン、第２、第３番目の単位時間を運転時間帯とするパターン・・・第２〜第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンの２３種類がある。このように、運転周期の最後の第２４番目の単位時間を運転時間帯とするパターンまで、１日対応型断続運転用の仮運転パターンは、２９９種類のものがある。
【０１１４】
全ての１日対応型断続運転用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発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
又、運転時間帯に含まれない単位時間の予測出力熱量は０になり、運転時間帯に含まれない単位時間の予測貯湯量、予測貯湯温度及び予測貯湯熱量は、予測出力熱量nを０として求める。
【０１１５】
図３に、運転時間帯が１３時から翌日の２時までの時間帯に設定された仮運転パターンについて、予測エネルギ削減量Ｐを求めるに当たって、各単位時間について、予測不足熱量を求めるために予測貯湯温度、予測貯湯量及び予測貯湯熱量等を求めた例を示す。
尚、図３は、２２時に予測不足熱量が発生し、そして、その２２時の予測貯湯温度が５０°Ｃであって予測給湯温度の４６°Ｃよりも高く、且つ、２１時の予測貯湯熱量が３０７２ｋｃａｌであって２２時の予測給湯負荷熱量の３２００ｋｃａｌよりも少ないので、上記の式１１により予測不足熱量が求められる場合の例を示す。
【０１１６】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１１７】
２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンに運転周期の全ての単位時間を運転時間帯とする仮運転パターンを加えた全ての仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を電主出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
例えば、図３に示す断続運転用の仮運転パターンは、最終の単位時間（２時）の予測貯湯熱量が２００５ｋｃａｌであって０よりも大きいので、２日対応型の仮運転パターンとして選択される。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測給湯負荷熱量として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
尚、各単位時間の予測貯湯量、予測貯湯温度及び予測貯湯熱量は、予測出力熱量nを０として求める。
又、各単位時間の予測貯湯槽利用熱量は、上記の式２１〜式２４により求める。
【０１１８】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目の運転周期における予測貯湯槽利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量（予測貯湯槽利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の２日対応型の仮運転パターンを、２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１１９】
３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択し、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測給湯負荷熱量として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
【０１２０】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目及び３回目の運転周期における予測貯湯槽利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量（予測貯湯槽利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の３日対応型の仮運転パターンを、３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２１】
１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用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発電出力を設定増大出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１２２】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２３】
２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１２４】
１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターン夫々について、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発電出力を設定抑制出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間の予測エネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間の予測エネルギ消費量は０として、各単位時間の予測エネルギ消費量を積算することにより、運転周期予測エネルギ消費量を求める。
【０１２５】
そして、全ての１日対応型断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の１日対応型断続運転用の仮運転パターンを求めて、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その１日対応型断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２６】
２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１２７】
つまり、運転制御部５が、上述のように１日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、１日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転周期の時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１２８】
又、運転制御部５が、上述のように２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、予測エネルギ削減量を求めるように構成されることにより、運転制御部５が、２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転用の運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量、並びに、待機用の運転周期における時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転用の運転周期における燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量並びに待機用運転周期における時系列的な予測貯湯槽利用熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの時系列的な予測換算エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１２９】
そして、単位時間の予測貯湯槽利用熱量と単位時間の予測不足熱量とを加えると単位時間の予測給湯負荷熱量となるので、予測貯湯槽利用熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量は、予測給湯負荷熱量を補助加熱器２８にて得るとしたときの予測換算エネルギ消費量から予測不足熱量を得るときの補助加熱器２８の予測エネルギ消費量を減じたエネルギ消費量となる。
つまり、運転制御部５が、２日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態、並びに、３日対応型の負荷追従、強制及び抑制の夫々の断続運転形態について、運転用の運転周期における時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量、並びに、待機用の運転周期における時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転用の運転周期における燃料電池１の時系列的な予測エネルギ消費量及び補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量並びに待機用運転周期における補助加熱器２８の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを求めるように構成されることになる。
【０１３０】
前記運転制御部５は、前記熱余り単位時間が存在する場合は、上述のように、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定し、前記熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定する。
又、運転制御部５は、上述のように求めた１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量の９個の予測エネルギ削減量のうちで、最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量として設定する。
そして、運転制御部５は、上述のように設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量に基づいて、それら連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が大きい方に対応する運転形態に燃料電池１の運転形態を定める。
【０１３１】
以下、図４に示すフローチャートに基づいて、前記運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作について説明する。
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、予め実験等により求めて、待機時消費エネルギＺとして、メモリ３７に記憶させてある。
【０１３２】
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、データ管理処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、並びに、時系列的な給湯負荷熱量データ及び時系列的な給湯量データからなる時系列的な給湯熱負荷データを求め、運転メリット演算処理を実行して、複数種の運転形態夫々の予測エネルギ削減量を求める（ステップ＃１〜３）。
【０１３３】
運転メリット演算処理では、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を求め、更に、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を牽制用の設定値Ｆに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を前記設定値Ｆに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間及び熱不足単位時間いずれも存在しない場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々を前記設定値Ｆに定める。
【０１３４】
ちなみに、前記設定値Ｆは、種々の予測負荷電力及び予測熱負荷に対応して負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々として求められると予測される値のうちの最小値よりも小さく設定してある。尚、その最小値が負の値として求められると予測される場合は、前記設定値Ｆを前記最小値よりも絶対値が大きい負の値に設定することになる。
【０１３５】
更に、１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１、１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ２、１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ３、２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ４、２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ５、２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ６、３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ７、３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ８、３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ９を求める。
【０１３６】
続いて、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３のうちの最大のものを連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃに設定し、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃４，５）。
【０１３７】
続いて、ステップ＃６において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態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」よりも大きいか否かを判断することにより、連続運転形態及び断続運転形態のうちのいずれか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にするよりも省エネルギになるかを判断する。
【０１３８】
つまり、連続運転形態や断続運転形態を実行したときの予測エネルギ消費量が燃料電池１を運転しないときの予測エネルギ消費量よりも多くなって、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃや断続運転形態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、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態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、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかを実行した方が待機モードにするよりも省エネルギになる。
【０１３９】
そして、ステップ＃６にて、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかを実行した方が待機モードに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＃７にて、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大か否かを判断し、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大でない場合は、ステップ＃８にて、燃料電池１の運転形態を３種の連続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態に定める。
【０１４０】
ステップ＃７において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大と判断すると、ステップ＃９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給湯負荷熱量を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃１０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。
【０１４１】
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給湯負荷熱量を合計することにより求めた運転周期の予測給湯負荷熱量である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の予測出力熱量を０として、最初の運転周期の予測給湯負荷熱量のうち、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貯湯槽利用熱量である。
例えば、運転周期の開始時点が、図３にて示す２回目の運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Ｌは、２回目の運転周期の各単位時間の予測給湯負荷熱量を合計した値となり、Ｕは、２回目の運転周期の各単位時間の予測貯湯槽利用熱量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。
【０１４２】
そして、ステップ＃１０で待機条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃１１において、燃料電池１の運転形態を９種の断続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態に定める。
【０１４３】
又、ステップ＃１０で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１２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＃１３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＃１４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。
【０１４４】
つまり、メモリ３７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、運転時間帯に発電出力を電主出力に調節するとして、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、貯湯槽２の湯を使い切る状態で燃料電池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。
【０１４５】
そして、ステップ＃１４において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１５において、燃料電池１の運転を負荷追従運転にて継続する負荷追従運転継続モードに定め、ステップ＃１６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。
【０１４６】
前記運転継続時間設定処理では、ステップ＃１４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＃１４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を運転した場合の予測エネルギ消費量Ｅ２を前記式８により求めて、その求めた予測エネルギ消費量Ｅ２及び前記式７により求めた燃料電池１を運転しない場合の予測エネルギ消費量Ｅ１を前記式６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。
【０１４７】
ステップ＃６にて、待機モードにする方が省エネルギになると判断したとき、ステップ＃１２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＃１３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＃１４にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、ステップ＃１７にて待機モードに設定する。
【０１４８】
運転制御手段５は、前記運転形態選定処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
つまり、燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を現在要求されている現負荷電力に追従させる現負荷電力追従運転を実行する。
その現負荷電力追従運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現負荷電力を求め、最小出力（例えば３００Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、連続的に現負荷電力に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現負荷電力は、前記負荷電力計測手段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、その現負荷電力は、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。
【０１４９】
燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定抑制出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定増大出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、他の単位時間では現負荷電力追従運転を実行する。
【０１５０】
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの負荷追従断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間においては現負荷電力追従運転を実行し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定抑制出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定増大出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
【０１５１】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転形態選定処理を実行し、その運転形態選定処理では、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、先の運転形態選定処理にて２日対応型又は３日対応型の負荷追従、抑制又は強制のいずれかの断続運転形態に設定されて、今回の運転形態選定処理を行う時点が２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転形態選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日対応型又は３日対応型の断続運転形態における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日対応型又は３日対応型の断続運転形態が継続される。
【０１５２】
又、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態においてその１回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、又は、３日対応型の断続運転形態においてその２回目の運転周期における実際の給湯負荷熱量が予測給湯負荷熱量よりも多くなって、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、いずれかの断続運転形態に定められることになる。
【０１５３】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、運転制御部５の運転形態選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の運転形態選定処理における制御動作について説明する。
【０１５４】
この第２実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に、各運転形態の予測エネルギ削減量を上記の式６〜式８に基づいて求めるが、各運転形態の予測エネルギ削減量を求めるに当たって、予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める手順が上記の第１実施形態と異なる。
即ち、上記の第１実施形態においては、各単位時間の予測貯湯温度を求めて、その予測貯湯温度が予測給湯温度以上のとき、及び、予測貯湯温度が予測給湯温度よりも低いときの夫々に応じて予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求めたが、この第２実施形態においては、各単位時間の予測貯湯熱量を求めて、予測貯湯温度に関係なく、単に予測貯湯熱量と予測給湯負荷熱量とに基づいて予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める。
【０１５５】
以下、予測不足熱量及び予測貯湯槽利用熱量を求める手順について、説明を加える。
即ち、各単位時間の予測貯湯熱量を下記の式２５により求め、その求めた各単位時間の予測貯湯熱量に基づいて、各単位時間の予測不足熱量を下記の式２６により求め、各単位時間の予測貯湯槽利用熱量を下記の式２７〜式２９により求める。
る。
【０１５６】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測給湯負荷熱量n＋予測貯湯可能熱量n）×（１−槽放熱率）……………（式２５）
但し、ｎ＝１のときの予測貯湯熱量0は、上記の式１に基づいて求めた値であり、予測熱出力は、上記の式２０にて求める。
【０１５７】
予測不足熱量n＝予測給湯負荷熱量n−予測貯湯熱量n-1……………（式２６）
但し、予測不足熱量n＜０のときは、予測不足熱量n＝０とされる。
【０１５８】
予測貯湯熱量n-1≧予測給湯負荷熱量nのときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝予測給湯負荷熱量n……………（式２７）
予測貯湯熱量n-1＜予測給湯負荷熱量nのときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式２８）
予測貯湯熱量n-1＝０のときは、
予測貯湯槽利用熱量n＝０……………（式２９）
【０１５９】
負荷追従、抑制及び強制夫々の連続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める手順は、上記の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１６０】
この第２実施形態では、前記貯湯槽２に貯湯された湯水の貯湯温度が外部放熱により低下する貯湯温度低下度合を求める貯湯温度低下度合検知手段Ｄが設けられている。
そして、前記運転制御部５は、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、前記運転用の運転形態の選定対象とする前記複数周期対応型の断続運転形態における前記待機用の運転周期の数を減らすように構成されている。
この第２実施形態では、前記複数周期対応型の断続運転形態として、３日対応型の断続運転形態及び２日対応型の断続運転形態が設けられているので、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件を満足するときは、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、２日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とすることにより、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすように構成されている。
又、運転制御部５は、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、前記２日対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成されている。
【０１６１】
前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明を加える。
前記運転制御部５は、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度に基づいて、給水温度が待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い場合は、貯湯温度低下度合を小と求め、給水温度が前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下で且つその待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも低い２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高い場合は、貯湯温度低下度合を中と求め、給水温度が前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、貯湯温度低下度合を大と求めるように構成されている。
そして、給水温度が前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下で且つ前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高い条件、即ち、貯湯温度低下度合が中である条件が、待機用運転周期減少条件として定められ、給水温度が前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の条件、即ち、貯湯温度低下度合が大である条件が、２周期対応型除外条件として定められている。
ちなみに、前記待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１が例えば１５°Ｃに設定され、前記２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２が例えば１０°Ｃに設定される。
【０１６２】
つまり、前記給水温度センサＳｉ及び前記運転制御部５により、貯湯温度低下度合検知手段Ｄが構成され、その貯湯温度低下度合検知手段Ｄが、貯湯温度低下度合に影響を与える情報として前記給水路２９を通して前記貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出して、その検出情報に基づいて前記貯湯温度低下度合を求めるように構成されている。
【０１６３】
以下、図５に示すフローチャートに基づいて、前記運転形態選定処理における運転制御部５の制御動作について説明する。
運転制御部５は、運転周期の開始時点になる毎に、データ管理処理を実行して、時系列的な予測負荷電力データ、並びに、時系列的な給湯負荷熱量データ及び時系列的な給湯量データからなる時系列的な給湯熱負荷データを求める（ステップ＃２１，２２）。
続いて、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度Ｔｉが待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い（即ち、貯湯温度低下度合が小である）場合、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高く且つ待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下（即ち、貯湯温度低下度合が中）の場合、及び、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下（即ち、貯湯温度低下度合が大）の場合の夫々に応じて、運転メリット演算処理を実行し、続いて、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉを設定する処理を実行する（ステップ＃２３〜＃３０）。
【０１６４】
即ち、給水温度Ｔｉが待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１よりも高い場合は、上記の第１実施形態において説明した運転メリット演算処理と同様の通常用運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態全ての運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３〜２５）。
【０１６５】
給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２よりも高く且つ待機用運転周期減少用の設定温度Ｔｓ１以下の場合は、第１低温時用の運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、９種の断続運転形態のうち、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態、３日対応型の強制断続運転形態の３種の断続運転形態を除いた１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態及び２日対応型の強制断続運転形態の６種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３、２６〜２８）。
【０１６６】
給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、第２低温時用の運転メリット演算処理を実行して、３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐ２ｃ，Ｐｃ３、並びに、９種の断続運転形態のうち、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態を除いた１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態及び１日対応型の強制断続運転形態の３種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３を求め、それらの予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃２３，２６，２９，３０）。
【０１６７】
続いて、ステップ＃３１にて、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３のうちの最大のものを連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃに設定する。
続いて、ステップ＃３２にて、上述の処理にて設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに基づいて、燃料電池１の運転形態を設定する運転形態設定処理を実行する。この運転形態設定処理は、上記の第１実施形態において説明した図４のフローチャートにおけるステップ＃６〜１７の処理と同様であるので説明を省略する。
【０１６８】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、上記の第２実施形態における貯湯温度低下度合検知手段Ｄの別の実施形態を説明するものであるので、主として、貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明する。
【０１６９】
即ち、貯湯温度低下度合検知手段Ｄが、前記貯湯温度低下度合として、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の予測貯湯温度を求めるように構成されている。
そして、前記待機用運転周期減少条件が、前記予測貯湯温度が前記目標給湯温度よりも低くなる条件に設定されている。
【０１７０】
前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄについて説明を加える。
前記運転制御部５は、待機用の運転周期の数が最大の複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を貯湯温度演算用の待機用の運転周期の数として、上記の第１実施形態において説明した式１５ａに基づいて、貯湯温度演算用の数の待機用の運転周期夫々について、複数の単位時間夫々の予測貯湯温度を求めるように構成されている。つまり、この運転制御部５を用いて前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄが構成されている。
ちなみに、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0は、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて湯水循環路１６を通して貯湯槽２に供給される湯水の温度である貯湯槽供給温度（上記の第１実施形態において説明した目標加熱温度（例えば６０°Ｃ））に設定される。
例えば、この第３実施形態では、待機用の運転周期の最大数は２つであるので、２つの時系列に並ぶ待機用の運転周期夫々について、複数の単位時間夫々の予測貯湯温度を求めることになる。
【０１７１】
そして、前記運転制御部５は、複数の待機用の運転周期夫々について各単位時間の予測貯湯温度と目標給湯温度とを比較することにより、複数の待機用の運転周期夫々について、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在するか否かを判別して、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する待機用の運転周期を含む複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する待機用の運転周期を含まない複数周期対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象とするように構成されている。
例えば、この第３実施形態では、２つ目の待機用の運転周期に予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する場合は、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、１つ目の待機用の運転周期に予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる単位時間が存在する場合は、２日対応型の断続運転形態も運転用の運転形態の選定対象から除外することになる。
【０１７２】
運転用の運転形態の選定対象から除外する複数周期対応型の断続運転形態がない場合、３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外する場合、３日対応型及び２日対応型両方の断続運転形態を選定対象から除外する場合の夫々において、運転用の運転形態を選定する処理は、上記の第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１７３】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、複数周期対応型の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転形態として、待機用の運転周期の数が１つの２日対応型及び待機用の運転周期の数が２つの３日対応型の２種を備える場合について例示したが、複数周期対応型の各断続運転形態に含ませる種類は２種に限定されるものではなく、例えば、待機用の運転周期の数が３つの４日対応型を加えた３種、更に、待機用の運転周期の数が４つの５日対応型を加えた４種を備えるように構成しても良い。
【０１７４】
（ロ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、単周期対応型、複数周期対応型夫々の断続運転形態について、負荷追従、抑制及び強制の３種を備える場合について例示したが、負荷追従、抑制及び強制のうちのいずれか１種、又は、いずれか２種を備えるように構成しても良く、又、運転時間帯において燃料電池１の発電出力を定格出力（例えば発電出力調節範囲における最大出力）に調節する断続運転形態を含ませても良い。
【０１７５】
（ハ） 上記の第１〜第３の各実施形態において、運転制御部５にて実行可能な複数種の運転形態として、連続運転形態を除外しても良い。あるいは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を定格出力に調節する定格連続運転形態を含ませても良い。
【０１７６】
（ニ） 補助加熱器２８の予測エネルギ消費量として、貯湯槽２に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量及び貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量を求める運転形態としては、上記の第１実施形態においては、複数種の運転形態の全てを適用する場合について例示したが、複数種の運転形態のうちの、待機用の運転形態を設定する運転形態、即ち、複数周期対応型夫々の断続運転形態のみを適用しても良い。
【０１７７】
（ホ） 貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が目標給湯温度よりも低い場合にそれを補うときの補助加熱器２８のエネルギ消費量を求める手順は、上記の第１実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、貯湯槽２を上下方向に定量ずつの複数の区画に区分して、複数の区画夫々の湯水の温度の経時的な変化を予測して、上方の区画から順に給湯路２７を通して送出されるとして、各区画の湯水の予測温度と目標給湯温度とを比較して、湯水の予測温度が目標給湯温度よりも低い区画毎に予測不足熱量を求め、求めた予測不足熱量に基づいて補助加熱器２８のエネルギ消費量を求めるように構成しても良い。
説明を加えると、給水路２９から貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、貯湯用循環路１６を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、貯湯槽２の容量データに基づいて、運転周期の各単位時間毎に、貯湯槽２における前記複数の区画夫々について、貯湯用循環路１６を通して循環されて貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯水が存在する加熱湯水存在区画であるか否かを判別し、加熱湯水存在区画については加熱後の経過時間を求める。
そして、加熱湯水存在区画の湯水の予測温度を下記の式３０により求める。
【０１７８】
加熱湯水存在区画の湯水の予測温度＝（貯湯槽供給温度−給水温度）×（１−槽放熱率）n＋給水温度……………(式３０)
【０１７９】
但し、貯湯槽供給温度は、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて湯水循環路１６を通して貯湯槽２に供給される湯水の温度であり、上記の第１実施形態において説明した目標加熱温度（例えば６０°Ｃ）に設定される。
又、ｎは、貯湯用熱交換器２４にて加熱された後の経過時間である。
【０１８０】
（ヘ） 貯湯温度低下度合に影響を与える情報としては、上記の第２実施形態において例示した給水温度に限定されるものではなく、例えば、気温や、あるいは、余剰電力が生じないときの貯湯槽供給温度でも良い。ちなみに、貯湯槽供給温度は、上記の式１７にて求められる温度である。
【０１８１】
（ト） 貯湯温度低下度合検知手段Ｄの具体構成は、上記の第２実施形態において例示した構成、即ち、給水温度センサＳｉにて給水温度を貯湯温度低下度合に影響を与える情報として検出して、その検出した給水温度に基づいて貯湯温度低下度合を求める構成に限定されるものではない。
例えば、運転メリットを求める運転周期の月日を特定するカレンダ機能を運転制御部５に備えさせて、そのカレンダ機能により特定した月日に基づいて貯湯温度低下度合を求めるように構成しても良い。
又、インターネットを通じてコージェネレーションシステムが設置されている場所の気温を入手して、その気温に基づいて貯湯温度低下度合を求めるように構成しても良い。
【０１８２】
（チ） 貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らす条件として定めた待機用運転周期減少条件を満足するときは、運転用の運転形態の選定対象とする複数周期対応型の断続運転形態における待機用の運転周期の数を減らすように構成する場合、上記の第２実施形態では、待機用の運転周期の数を２から１に減らす如く、待機用運転周期の数を１段階で減らす場合について例示したが、待機用運転周期減少条件として貯湯温度低下度合に応じて複数段階に設定して、待機用運転周期の数を複数段階で減らすように構成しても良い。
例えば、複数周期対応型の断続運転形態として、２日対応型及び３日対応型に加えて、４日対応型を含むように構成する。
待機用運転周期減少条件として、第１段の待機用運転周期減少条件と、その第１段の待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた第２段の待機用運転周期減少条件との２段階に設定する。
そして、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が第１段の待機用運転周期減少条件を満足するときは、４日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外し、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が第２段の待機用運転周期減少条件を満足するときは、４日対応型及び３日対応型の断続運転形態を運転用の運転形態の選定対象から除外するように構成する。
【０１８３】
（リ） 上記の第２実施形態において、貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた２周期対応型除外条件を満足するときは、２日対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定する構成に代えて、運転制御部５を、前記貯湯温度低下度合検知手段Ｄにて求められた貯湯温度低下度合が前記待機用運転周期減少条件よりも貯湯温度低下度合が大きい条件に定めた複数周期対応型除外条件を満足するときは、前記複数周期対応型の断続運転形態を除外した状態で前記運転用の運転形態を選定するように構成しても良い。
説明を加えると、複数周期対応型除外条件を、２周期対応型除外条件と同様に、給水温度が２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の条件、即ち、貯湯温度低下度合が大である条件に定める。
そして、給水温度Ｔｉが２周期対応型除外用の設定温度Ｔｓ２以下の場合は、３日対応型及び２日対応型の断続運転形態を除外した状態で運転用の運転形態を選定するように構成する。
【０１８４】
（ヌ） 上記の第３実施形態において、式１５ａに基づいて予測貯湯温度を求める場合、ｎ＝１のときの予測貯湯温度0を、上記式１５にて求めた運転用の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯温度としても良い。
【０１８５】
（ル） 上記の第１〜第３の各実施形態においては、貯湯温度センサＳｈを、湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４と電気ヒータ１２との間の箇所に設ける場合について例示したが、湯水循環路１６における電気ヒータ１２よりも下流側の箇所に設けても良い。
又、上記の第１〜第３の各実施形態においては、電気ヒータ１２を、湯水循環路１６を通流する貯湯槽２の湯水を加熱するように設ける場合について例示したが、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ても良い。
上述のいずれの場合も、貯湯温度センサＳｈの検出温度が目標加熱温度になるように湯水循環量を調節すべく湯水循環ポンプ１７の作動を制御することになり、貯湯温度センサＳｈにて温度が検出される湯水は、電気ヒータ１２が余剰電力を消費することにより発生する熱にて加熱された後の湯水であるので、予測貯湯槽供給温度は、上記の式１７において電気ヒータ回収熱量を０として求めることになる。
【０１８６】
（ヲ） 強制連続運転形態及び強制断続運転形態における設定増大出力の設定方法としては、上記の各実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、予測負荷電力に対して設定増大率大きい電力に設定する方法、発電出力調節範囲における最大出力に設定する方法、あるいは、複数段階の仮設定増大出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定増大出力を設定増大出力に設定する方法でも良い。
又、抑制連続運転形態及び抑制断続運転形態における設定抑制出力の設定方法としては、上記の各実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、予測負荷電力に対して設定減少率小さい電力に設定する方法、発電出力調節範囲における最小出力に設定する方法、あるいは、複数段階の仮設定抑制出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定抑制出力を設定抑制出力に設定する方法でも良い。
【０１８７】
（ワ） 上記の第１〜第３の各実施形態においては、単周期対応型、複数周期対応型夫々の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転夫々において、運転時間帯を運転周期内に１つ設定する場合について例示したが、運転周期内に複数設定しても良い。
【０１８８】
（カ） 単周期対応型、複数周期対応型夫々の負荷追従、抑制及び強制の各断続運転夫々において、運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として定めるに当たって、上記の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して定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して定める等、運転メリットが高くなる条件は種々に変更可能である。
【０１８９】
（ヨ） 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。
【０１９０】
（タ） 上記の各実施形態においては、燃料電池１の発生熱量を貯湯槽２に貯留される湯水の加熱用として利用する場合について例示したが、貯湯槽２に貯留される湯水の加熱用以外に、床暖房装置や浴室暖房乾燥機等に循環供給される熱媒の加熱用として利用するように構成しても良い。
【０１９１】
（レ） 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。
【０１９２】
（ソ） 上記各実施形態では、予測貯湯温度と目標給湯温度との関係が補助加熱手段を作動させる関係として、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低くなる関係である場合を例示したが、その他の例としては、予測貯湯温度が目標給湯温度より数°Ｃ（例えば、１あるいは２°Ｃ）高い温度よりも低くなる関係を挙げることができる。つまり、予測貯湯温度が目標給湯温度より高くても、補助加熱手段を通過するときに低くなる虞があることに鑑みて、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱する場合を挙げることができる。
この場合の補助加熱手段の加熱作動について、補助加熱手段が上記実施形態の補助加熱器２８にて構成される場合を例に挙げて説明を加えると、予測貯湯温度が目標給湯温度よりも低いときには、上記実施形態と同様に、補助加熱器２８の加熱作動が制御され、予測貯湯温度が目標給湯温度とそれよりも数°Ｃ高い温度の間の温度範囲にあるときには、補助加熱器２８が最小燃焼量にて加熱作動するように制御されることになる。そして、このように補助加熱器２８を最小燃焼量にて作動させたときには、上記実施形態と同様に、温水の温度が目標給湯温度になるようにミキシング弁３４の作動を制御することになる。
ちなみに、このように補助加熱器２８を最小燃焼量にて作動させたときに、温水の温度が目標給湯温度になるようにするにあたって、補助加熱器２８にて加熱される前の貯湯槽からの湯水に水を供給するミキシング弁を備えさせる場合においては、目標給湯温度、湯水の通水量、及び、最小燃焼量による加熱熱量から、補助加熱器２８にて加熱した後の湯水の温度を目標給湯温度にするために、補助加熱器２８に供給する湯水の供給温度を求めて、その供給温度になるようにミキシング弁にて水を貯湯槽からの湯水に混合させるようにすることができる。
【符号の説明】
【０１９３】
１ 熱電併給装置
２ 貯湯槽
５ 制御手段
２７ 給湯路
２８ 補助加熱手段
２９ 給水路
Ｄ 貯湯温度低下度合検知手段
Ｈ 貯湯手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態である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、前記補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量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。
【請求項２】
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態である請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記複数種の運転形態のうちの１つが、運転周期の一部の時間帯で前記熱電併給装置を運転し且つその運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態である請求項１〜３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。
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯槽に貯留される湯水を加熱する貯湯手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱手段の加熱作動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、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測負荷熱量を時系列に並ぶ運転周期毎に区分けして管理し、且つ、
周期的な運転形態選定タイミングにおいて、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測負荷熱量に基づいて、前記熱電併給装置が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段が消費すると予測される時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットを、複数種の運転形態の夫々について求めて、前記複数種の運転形態のうちで運転メリットが高い運転形態を前記熱電併給装置の運転用の運転形態として選定するように構成され、
前記複数種の運転形態のうちの一部が、時系列的に並ぶ運転周期のうちの１つを前記熱電併給装置の運転を行う運転用の運転周期とし、それに続く運転周期を前記熱電併給装置の運転を停止する待機用の運転周期とし、且つ、前記運転用の運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める複数周期対応型の断続運転形態である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、前記補助加熱手段の予測エネルギ消費量として、前記貯湯槽に貯湯される湯水の熱量が不足する場合にそれを補うときのエネルギ消費量、及び、前記貯湯槽に貯湯される湯水の予測貯湯温度と前記目標給湯温度との関係が前記補助加熱手段を作動させる関係となる場合に、前記補助加熱手段を作動させるときのエネルギ消費量を加えたエネルギ消費量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。
【請求項２】
前記複数周期対応型の断続運転形態のうちの１つが、前記待機用の運転周期の数が１つの２周期対応型の断続運転形態である請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記複数種の運転形態のうちの１つが、運転周期の一部の時間帯で前記熱電併給装置を運転し且つその運転周期において前記熱電併給装置を運転する運転時間帯を、前記熱電併給装置の時系列的な予測エネルギ消費量及び前記補助加熱手段の時系列的な予測エネルギ消費量に関係する運転メリットが高くなる時間帯に定める単周期対応型の断続運転形態である請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記複数種の運転形態の１つが、運転周期の全時間帯にわたって前記熱電併給装置を連続して運転する連続運転形態である請求項１〜３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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４０７６８（Ｐ２０１３−４０７６８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５８５１９（Ｐ２０１２−２５８５１９）
【出願日】平成２４年１１月２７日（２０１２．１１．２７）
【分割の表示】特願２００８−６９７９２（Ｐ２００８−６９７９２）の分割
【原出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２７日（２０１２．１１．２７）
【分割の表示】特願２００８−６９７９２（Ｐ２００８−６９７９２）の分割
【原出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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