特開2023-161370コージェネレーション装置の運転制御装置、コージェネレーション装置の運転制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023161370
(43)【公開日】2023-11-07
(54)【発明の名称】コージェネレーション装置の運転制御装置、コージェネレーション装置の運転制御プログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 3/00 20060101AFI20231030BHJP
【ＦＩ】
H02J3/00 130
H02J3/00 170
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022071719
(22)【出願日】2022-04-25
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000220262
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹内 文郎
【テーマコード（参考）】
5G066
【Ｆターム（参考）】
5G066AA02
5G066AE01
5G066AE03
5G066AE09
5G066JA07
5G066JB06
5G066KA04
5G066KC01
(57)【要約】
【課題】コージェネレーションシステムの起動及び停止を含む運転制御として、需要予測による運転制御と、実績と予測との乖離状況による運転制御とを併用する。
【解決手段】基本制御では、ＣＥＭＳ２６にて、参照データから需要を予測し、目的にあった運転計画を立案し実行する。例えば、ＣＥＭＳ２６により立案されたＣＧＳ１４の運転計画が７：３０であれば、同時刻になると自動的にＣＧＳが起動する。一方、付加制御は、基本制御における起動時刻（例、７：３０）よりも一定時間前（例、３０分）から電力需要量（実績値）と予め定めたしきい値を比較し、電力需要量Ｐがしきい値Ｐ０を一定時間上回ったらＣＧＳ１４を起動する(起動ロジックに基づく起動)。この付加制御（起動ロジック）を構築することで、最適な運転計画で操業している最中に、需要の予測と実績に乖離が生じた場合でも、デマンド上限を超える、或いは、逆潮流等を回避することができる。
【選択図】図５
【解決手段】基本制御では、ＣＥＭＳ２６にて、参照データから需要を予測し、目的にあった運転計画を立案し実行する。例えば、ＣＥＭＳ２６により立案されたＣＧＳ１４の運転計画が７：３０であれば、同時刻になると自動的にＣＧＳが起動する。一方、付加制御は、基本制御における起動時刻（例、７：３０）よりも一定時間前（例、３０分）から電力需要量（実績値）と予め定めたしきい値を比較し、電力需要量Ｐがしきい値Ｐ０を一定時間上回ったらＣＧＳ１４を起動する(起動ロジックに基づく起動)。この付加制御（起動ロジック）を構築することで、最適な運転計画で操業している最中に、需要の予測と実績に乖離が生じた場合でも、デマンド上限を超える、或いは、逆潮流等を回避することができる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期を含む運転計画を計画する計画部と、
電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた時期と、前記計画部で計画した起動時期との比較に基づき、前記計画部で計画した前記運転計画を調整する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期を含む運転計画を計画する計画部と、
電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた時期と、前記計画部で計画した起動時期との比較に基づき、前記計画部で計画した前記運転計画を調整する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項2】
前記調整部で調整された運転計画の有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期のそれぞれを基準に設定される、請求項１記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項3】
前記調整部が、
前記計画部で計画した前記起動時期よりも前に、電力需要の実績値が、前記起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行する、請求項１又は請求項２記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記計画部で計画した前記起動時期よりも前に、電力需要の実績値が、前記起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行する、請求項１又は請求項２記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項4】
前記調整部が、
前記計画部で計画した前記停止時期よりも前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行する、請求項１又は請求項２記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記計画部で計画した前記停止時期よりも前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行する、請求項１又は請求項２記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項5】
コンピュータを、
請求項１記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
請求項１記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地域冷暖房におけるコージェネレーションシステムの運転に関するものであり、エネルギーマネージメントシステムにて実行されるコージェネレーション装置の運転制御装置、コージェネレーション装置の運転制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
環境性・省エネ性の向上のみならず事業継続計画（ＢＣＰ「Business Continuity Plan」）を維持するためにも地域冷暖房供給（ＤＨＣ「District Heating and Cooling」）のニーズが高まっている。
【0003】
ＤＨＣにおいては、更なる環境負荷低減・高効率を目的とした運転が求められている。このため、過去の需要実績や気象データを活用して、需要家やＤＨＣにて使用するエネルギーを予測し、エネルギー供給源となる熱源機やコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）の最適な運転を実現する地域エネルギーマネージメントシステム（ＣＥＭＳ「Community Energy Management System」）の活用を進めている。
【0004】
一方、ＣＥＭＳは、需要の予測と実績に乖離が生じると、最適な運転制御ができなくなるだけでなく、契約電力超過等が発生する場合がある。
【0005】
特許文献１には、電力需要と熱需要を予測し、該予測に基づき発電装置の起動と停止の繰り返しを抑制することを目的として、発電すると共に、熱を発生する発電装置と、発生した熱を蓄熱する蓄熱部とを備えるコージェネレーションシステムの運転方法であって、所定時間にわたる電力需要を予測する工程と、所定時間にわたる熱需要を予測する工程と、発電装置の起動を許可しない時間帯を入力手段により入力する工程と、予測された電力需要および熱需要、並びに、起動を許可しない時間帯とに基づき、発電装置の起動及び停止を制御する工程と、を備えたＣＧＳが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００６－１２７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１では、予測された電力需要がしきい値以上の場合、又は、実際の電力需要がしきい値以上の場合に発電装置を起動する制御になっているが、当該しきい値は発電装置が効率的に運転できる発電電力量であるため、契約電力超過などのペナルティ回避を目的とした利用には、そぐわない可能性がある（特許文献１の請求項４、段落番号００１２、００６３等参照）。
【0008】
また、特許文献１では、所定量以上の電力需要が所定時間以上継続して予測される場合は、起動を許可しない時間帯を解除して発電装置を起動するため、意図しないケースでも運転する可能性がある（特許文献１の請求項３及び図２参照）。例えば、ＣＧＳにて発電した電力より、電力会社より購入する電力の方が安価な場合も発電する可能性がある。
【0009】
さらに、特許文献１では、予測された電力需要がしきい値以上の場合、又は、実際の電力需要がしきい値以上の場合に発電装置を起動する制御になっているが、瞬時的な超過でも起動する制御になっているため、不要な運転機会が増える可能性がある（特許文献１の図７参照）。
【0010】
本発明は上記事実を考慮し、コージェネレーションシステムの起動及び停止を含む運転制御として、需要予測による運転制御と、実績と予測との乖離状況による運転制御とを併用することができるコージェネレーション装置の運転制御装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御装置は、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期を含む運転計画を計画する計画部と、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた時期と、前記計画部で計画した起動時期との比較に基づき、前記計画部で計画した前記運転計画を調整する調整部と、を有している。
【0012】
本発明によれば、予測部では、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測し、計画部では、予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期を含む運転計画を計画する。
【0013】
調整部では、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた時期と、計画部で計画した起動時期との比較に基づき、計画部で計画した運転計画を調整する。
【0014】
これにより、コージェネレーションシステムの起動及び停止を含む運転制御として、需要予測による運転制御と、実績と予測との乖離状況による運転制御とを併用することができる。
【0015】
本発明において、前記調整部で調整された運転計画の有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の起動時期及び停止時期のそれぞれを基準に設定されることを特徴としている。
【0016】
本発明において、前記調整部が、前記計画部で計画した前記起動時期よりも前に、電力需要の実績値が、前記起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行することを特徴としている。
【0017】
本発明において、前記調整部が、前記計画部で計画した前記停止時期よりも前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行することを特徴としている。
【0018】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御プログラムは、コンピュータを、上記のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させることを特徴としている。
【発明の効果】
【0019】
以上説明した如く本発明によれば、コージェネレーション装置の起動及び停止を含む運転制御として、需要予測による運転制御と、実績と予測との乖離状況による運転制御とを併用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本実施の形態に係る地域冷暖房供給システムの概略図である。
【図2】本実施の形態に係るＣＥＭＳにおいて、基本制御と付加制御とを実行することに特化した機能ブロック図である。
【図3】本実施の形態に係るＣＥＭＳで実行される制御の一つであるＣＧＳ起動時刻設定制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図4】本実施の形態に係るＣＥＭＳで実行される制御の一つであるタイマスタート時に実行される、ＣＧＳ起動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図5】（Ａ）は本実施の形態における基本制御と付加制御とを併用した場合のＣＧＳ起動制御のタイミングチャート、（Ｂ）は比較例として基本制御のみとした場合のＣＧＳ起動制御のタイミングチャートである（予測逸脱パターン）。
【図6】（Ａ）は本実施の形態における基本制御と付加制御とを併用した場合のＣＧＳ起動制御のタイミングチャート、（Ｂ）は比較例として基本制御のみとした場合のＣＧＳ起動制御のタイミングチャートである（予測的中パターン）。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１は、本実施の形態に係る地域冷暖房供給システム１０（以下、ＤＨＣシステム１０という）の概略図である。
【0022】
ＤＨＣシステム１０は、一定地域内の需要家（街区１２）に熱供給設備(ＣＧＳ１４、冷凍機１６、冷温水機１８、及び蒸気ボイラ２０等)から、冷水・温水・蒸気などの熱媒を供給し、冷房・暖房・給湯などを行うシステムである。なお、設備構成は、図１に示す構成に限定されるものではない。
【0023】
ＣＧＳ１４は、ガスエンジン２２と排ガスボイラ２４を備えており、ガスエンジン２２は、主に都市ガスを燃料として、電気を製造（発電）する設備である（図１の白抜き矢印Ａ参照）。製造した電気は、商用電力と共に、街区１２の電源として使用される（図１の太線矢印Ｂ参照）。
【0024】
また、ガスエンジン２２の運転により発生する排ガスは、排ガスボイラ２４によって、温水及び蒸気が製造される。
【0025】
冷凍機１６は、冷房に使用する冷水を製造する設備である。冷温水機１８は、冷水のみならず、暖房や給湯に使用する温水を製造する設備である。蒸気ボイラ２０は、暖房や給湯に仕様する蒸気を製造する設備である。
【0026】
冷凍機１６、冷温水機１８、及び蒸気ボイラ２０で製造された熱媒（冷水、温水及び蒸気）は、地域導管（図１の点線矢印Ｃ参照）を介して街区１２の需要家（オフィスビル、ホテル、宿泊施設、病院、及び公共施設等）へ供給される。
【0027】
本実施の形態のＤＨＣシステム１０は、ＣＥＭＳ２６によって管理されている。
【0028】
ＣＥＭＳ２６は、地域におけるエネルギーを見える化し、ＤＨＣシステム１０の効率の最大化、二酸化炭素排出量の最小化、エネルギー使用量の最小化等を目的として、ＤＨＣシステム１０の各設備（ＣＧＳ１４、冷凍機１６、冷温水機１８、及び蒸気ボイラ２０）を構成する機器を一括制御する（図１の細線矢印Ｄ参照）。
【0029】
ＣＥＭＳ２６の導入により、ＣＧＳ１４の運転計画を立案し、電力供給と消費のギャップを解消することで、例えば、電力消費のピークが午後の時間帯に集中することを防ぐことが可能である（契約電力の維持）。
【0030】
本実施の形態のＣＥＭＳ２６では、基本制御として、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得して需要を予測し、予測結果に基づいて目的にあった運転計画を立案し、計画的にＣＧＳを運転するようにしている。
【0031】
この場合、需要の予測と実績に乖離が生じると、最適な運転制御ができなくなるだけでなく、契約電力超過等が発生する場合がある。
【0032】
そこで、本実施の形態のＣＥＭＳ２６では、上記基本制御に対する付加制御として、実績監視に基づく起動ロジックを確立した。基本制御と付加制御とを併せ持つことで、刻一刻と変化する需要に対し、契約電力超過等のペナルティを発生させない運転を実現している。
【0033】
なお、基本制御と付加制御との関係は、特に優劣があるのではなく、それぞれの制御を区別するために付与した名称であり、例えば、単に、基本制御を第１制御とし、付加制御を第２制御と称してもよい。
【0034】
図２は、本実施の形態に係るＣＥＭＳ２６において、基本制御と付加制御とを実行することに特化した機能ブロック図である。なお、図２の各ブロックは、ＣＥＭＳ２６での基本制御及び付加制御のためのハード構成を限定するものではない。
【0035】
図２に示される如く、情報取得部２８は、情報源群３０から各種参照データを取得する。参照データは、気象データ、需要、ＤＨＣシステムを構成する機器の状態、ＤＨＣシステムを構成する機器の特性（効率）、電力・ガスの価格、商用電力における契約電力（デマンド上限に相当）、平日・休日の区別、需要家イベント、及び蓄熱量を含み、情報取得部２８では、必要に応じて取捨選択した参照データを取得する。
【0036】
情報取得部２８は、電力需要予測部３２に接続されており、取得した参照データを電力需要予測部３２へ送出する。
【0037】
電力需要予測部３２では、予め定めた予測モデルに従い、電力需要を予測する。
【0038】
予測モデルとしては、気象データ群及び電力需要の実績値を取り込み、気象データ群を説明変数とし、かつ実績値を目的変数とした長期回帰モデル等の回帰分析が適用可能である。
【0039】
なお、電力需要の予測は、例えば、過去の参照データが蓄積されたビッグデータを用いたＡＩによる機械学習により電力需要を予測してもよいし、予め定めた計算式の変数に、参照データ又は参照データから導出される係数を代入して計算することで、電力需要を予測してもよい。
【0040】
電力需要予測部３２は、起動時刻計算部３４に接続されており、予測した電力需要を起動時刻計算部３４へ送出する。
【0041】
起動時刻計算部３４では、受領した電力需要に基づいて、基本制御の起点となるＣＧＳ１４の起動時刻ｔ１を計算する。また、起動時刻計算部３４では、ＣＧＳ１４の起動時刻ｔ１が計算されると、当該起動時刻ｔ１に基づいて，付加制御の起点となる起動ロジックの開始時刻ｔ２を計算する。起動ロジックの開始時刻ｔ２は、ＣＧＳ１４の起動時刻ｔ１よりも、予め定めた時間（本実施の形態では、３０分）としている（ｔ２＝ｔ１－３０分）。
【0042】
起動時刻計算部３４で計算された、ＣＧＳ１４の起動時刻ｔ１と、起動ロジックの開始時刻ｔ２とは、それぞれ時刻設定部３６へ送出される。時刻設定部３６では、タイマ３８に、ＣＧＳ１４の起動時刻ｔ１と、起動ロジックの開始時刻ｔ２とをそれぞれ設定する。
【0043】
タイマ３８は、起動ロジック開始指示部４０及びＣＧＳ起動指示部４２に接続されている。
【0044】
ここで、相対的に早い時刻である起動ロジック開始時刻ｔ２（ｔ１よりも３０分前）になると、タイマ３８は起動ロジック開始指示部４０に対して起動ロジックの開始を指示する。
【0045】
また、タイマ３８は、先に動作を開始している起動ロジックからストップ指示（詳細後述）がない限り、相対的に遅い時刻であるＣＧＳ起動時刻ｔ１になると、タイマ３８は、ＣＧＳ起動指示部４２に対してＣＧＳの起動を指示する。
【0046】
ＣＧＳ起動指示部４２は、タイマ３８から起動指示を受けると、ＣＧＳ１４に対して、ＣＧＳの運転開始を指示する。
【0047】
一方、起動ロジック開始指示部４０では、タイマ３８から起動ロジック開始時刻ｔ２の通知を受けると、消費電力取得部４４を起動させ、電力メータ４６から現在の電力（実績値）を取得する。
【0048】
消費電力取得部４４は、電力需要量計測部４８に接続されており、取得した実績値を電力需要量計測部４８へ送出する。電力需要量計測部４８では、現在の電力（実績値）に基づいて、電力需要量Ｐを計測し、計測結果が比較部５０へ送出される。
【0049】
比較部５０は、しきい値記憶部５２に接続されており、電力需要量計測部４８から電力需要量Ｐを受け付けると、当該しきい値記憶部５２から電力需要量の起動しきい値Ｐ０が読み出される。起動しきい値Ｐ０は、図５に示すデマンド上限に対して、一定量低い電力需要量である（図５では、起動しきい値と表記）。
【0050】
なお、起動しきい値Ｐ０は、基本的には一定値でもよいが、例えば、基準の実績値の変化率の下での起動しきい値Ｐ０を決めておき、実績値の変化率が基準よりも大きい場合は、デマンド上限との差を大きく補正し、実績値の変化率が基準よりも低い場合は、デマンド上限との差を小さく補正してもよい。
【0051】
比較部では、実績値に基づく電力需要量Ｐと、起動しきい値Ｐ０とが比較され、比較結果は、ＣＧＳ起動要否判定部５４へ送出される。
【0052】
このＣＧＳ起動要否判定部５４は、タイマ３８及びＣＧＳ起動指示部４２に接続されている。
【0053】
このＣＧＳ起動要否判定部５４において、Ｐ≧Ｐ０と判定された場合には、タイマ３８に対して、ストップ指示信号が出力される。このストップ指示信号により、タイマ３８は、ＣＧＳ起動時刻ｔ１のカウントが中止される。
【0054】
一方、ＣＧＳ起動要否判定部５４での判定において、Ｐ≧Ｐ０と判定された場合には、ＣＧＳ起動指示部４２に対して、起動指示信号を出力する。
【0055】
ＣＧＳ起動指示部４２は、ＣＧＳ起動要否判定部５４から起動指示を受けると、ＣＧＳ１４に対して、ＣＧＳ１４の運転開始を指示する。
【0056】
【0057】
図３は、本実施の形態に係るＣＥＭＳ２６で実行される制御の一つであるＣＧＳ起動時刻設定制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0058】
ステップ１００では、初期設定として、タイマ３８をリセットし、次いで、ステップ１０２へ移行して情報源群３０から、各種参照データを取得して、ステップ１０４へ移行する。
【0059】
ステップ１０４では、取得した参照データに基づき、起動制御対象日の電力を予測し、ステップ１０６へ移行する。
【0060】
ステップ１０６では、ＣＧＳ起動時刻ｔ１を計算し、次いで、ステップ１０８へ移行して、ステップ１０６で計算したＣＧＳ起動時刻ｔ１を、タイマ３８に設定し、ステップ１１０へ移行する。
【0061】
ステップ１１０では、ステップ１０６で計算したＣＧＳ起動時刻ｔ１の所定時間（本実施の形態では、３０分）前を起動ロジック開始時刻ｔ２として、タイマ３８に設定する。
【0062】
次のステップ１１２では、タイマ３８の動作をスタートさせ、このルーチンは終了する。タイマ３８の動作のスタートにより、時系列では、付加制御である起動ロジックが先に開始され、その後、基本制御の下でのＣＧＳ起動指示が実行されることになる。言い換えれば、起動ロジックの下で、ＣＧＳ起動指示があれば、基本制御の下でのＣＧＳ起動時期よりも早く、ＣＧＳ１４は起動する（以下の図４のフローチャート参照）。
【0063】
図４は、本実施の形態に係るＣＥＭＳ２６で実行される制御の一つであるタイマスタート時に実行される、ＣＧＳ起動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0064】
ステップ１２０では、起動ロジック開始時刻ｔ２に到達したか否かを判断し、否定判定された場合は、ステップ１２２へ移行してＣＧＳ起動時刻ｔ１に到達したか否かを判断する。起動ロジック開始時刻ｔ２は、ＣＧＳ起動時刻ｔ１よりも３０分早いので、先にステップ１２０で肯定判定されることになる。
【0065】
言い換えれば、ステップ１２０、１２２では、ステップ１２０において、必ず先に肯定判定されるので、ステップ１２２は不要であるが、仮に、起動ロジック開始時刻ｔ２が設定されていない場合（意図的な未設定又は設定エラー等）を考慮して、ステップ１２０、１２２の制御をループさせるようにした。
【0066】
これにより、タイマスタート後、ＣＧＳ起動時刻ｔ１に到達した場合は、ステップ１３２へ移行して、タイマ動作をストップし、次いで、ステップ１３４へ移行して、ＣＧＳ１４の起動を指示することができる。
【0067】
ステップ１２０で肯定判定、すなわち、起動ロジック開始時刻ｔ２になると、ステップ１２４へ移行する。
【0068】
ステップ１２４では、電力メータ４６から現在の消費電力を取得し、次いで、ステップ１２６へ移行して、電力需要量Ｐ（実績値）を計測し、ステップ１２８へ移行する。
【0069】
ステップ１２８では、しきい値記憶部５２から起動しきい値Ｐ０を読み出し、ステップ１３０へ移行する。
【0070】
ステップ１３０では、実績値に基づく電力需要量Ｐと、起動しきい値Ｐ０とが比較される。このステップ１３０において、Ｐ≧Ｐ０と判定された場合には、ＣＧＳ起動時刻ｔ１を待っていたのでは、電力需要量（実績値）がデマンド上限を超える可能性があるため、ステップ１３２へ移行して、タイマ３８の動作をストップし、次いで、ステップ１３４へ移行して、ＣＧＳ１４の起動を指示する。これにより、基本制御の下での、ＣＧＳ起動時刻ｔ１よりも先に、ＣＧＳ１４を起動することができ、デマンド上限を超えることがない、適正な発電を行うことができる。
【0071】
なお、ステップ１３０でＰ≧Ｐ０と判定された場合、電力需要量のハンチング等の影響を回避するため、一定時間この状態が継続された時点で、ステップ１３２へ移行することが好ましい。
【0072】
また、ステップ１３０で、Ｐ＜Ｐ０と判定された場合には、ステップ１３６へ移行して、ＣＧＳ起動時刻ｔ１に到達したか否かを判断し、否定判定された場合は、ステップ１２４へ戻り、上記工程を繰り返す。
【0073】
また、ステップ１３６で肯定判定された場合は、付加制御の下での起動ロジックではＣＧＳ１４の起動を必要とせず、基本制御の下でのＣＧＳ起動時刻ｔ１に到達したと判断し、ステップ１３２へ移行して、タイマ３８の動作をストップし、次いで、ステップ１３４へ移行して、ＣＧＳ１４の起動を指示する。
【0074】
図５及び図６は、本実施の形態における基本制御と付加制御とを併用した場合の、ＣＧＳ起動制御のタイミングチャートと（図５（Ａ）及び図６（Ａ）参照）、比較例として基本制御のみとした場合の、ＣＧＳ起動制御のタイミングチャート（図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）参照）を示したものである。
【0075】
図５は、ＣＥＭＳ２６による予想に対して実績が逸脱した場合の例であり、それぞれ、ＣＧＳ起動時刻ｔ１が、午前７時３０分に設定されている。ここで、本実施の形態（図５（Ａ））では、ＣＧＳ起動時刻ｔ１に加え、起動ロジック開始時刻ｔ２を午前７時に設定している。
【0076】
図５（Ｂ）に示される如く、比較例（基本制御のみ）では、電力需要量(実績値)が、ＣＧＳ起動時刻ｔ１では、既にデマンド上限に位置しており、この時点でＣＧＳ１４を起動しても、発電が追いつかず、電力需要量がデマンド上限を超えてしまっている。
【0077】
これに対して、図５（Ａ）では、午前７時に開始した起動ロジックにおいて、電力需要量が起動しきい値を超えた時点で、ＣＧＳ１４の起動を指示している。
【0078】
これにより、電力需要量がデマンド上限を超えることなく、商用電力と発電電力とを適正な配分とすることができる。
【0079】
次に、図６は、ＣＥＭＳ２６による予想が的中した場合の例であり、それぞれ、ＣＧＳ起動時刻ｔ１が、午前７時３０分に設定されている。ここで、本実施の形態（図６（Ａ））では、ＣＧＳ起動時刻ｔ１に加え、起動ロジック開始時刻ｔ２を午前７時に設定している。
【0080】
図６（Ｂ）に示される如く、比較例（基本制御のみ）では、電力需要量(実績値)が、ＣＧＳ起動時刻ｔ１でＣＧＳ１４を起動すると、発電が適正に行われ、商用電力と発電電力とを適正な配分とすることができる。
【0081】
また、図６（Ａ）では、午前７時に開始した起動ロジックにおいて、電力需要量が起動しきい値を超えることがないので、図６（Ｂ）と同様に、電力需要量(実績値)が、ＣＧＳ起動時刻ｔ１でＣＧＳ１４を起動する。すなわち、予測が的中した場合において、付加制御である起動ロジックが基本制御に対して、何ら影響することがなく、基本制御と付加制御とを両立することができる。
【0082】
以上説明したように、本実施の形態では、ＣＥＭＳ２６によるＣＧＳ１４の運転制御は、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得して需要を予測し、予測結果に基づいて目的にあった運転計画を立案し、計画的にＣＧＳを運転するという基本制御を前提としている。この基本制御に加え、実績監視に基づく起動ロジックを併せ持つことで、刻一刻と変化する需要に対し、デマンド上限を超えることがないような運転を実現する（以下、付加制御）。
【0083】
すなわち、基本制御では、ＣＥＭＳ２６にて、参照データから需要を予測し、目的（ＤＨＣシステム１０の効率の最大化、二酸化炭素排出量の最小化、エネルギー使用量の最小化等）にあった運転計画を立案し実行する。例えば、ＣＥＭＳ２６により立案されたＣＧＳ１４の運転計画が７：３０であれば、同時刻になると自動的にＣＧＳが起動する。
【0084】
一方、付加制御は、基本制御における起動時刻（ここでは、７：３０）よりも一定時間前（例、３０分）から電力需要量（実績値）と予め定めたしきい値を比較し、電力需要量Ｐがしきい値Ｐ０を一定時間上回ったらＣＧＳ１４を起動する(起動ロジックに基づく起動)。
【0085】
この付加制御（起動ロジック）を構築することで、最適な運転計画で操業している最中に、需要の予測と実績に乖離が生じた場合でも、デマンド上限を超える、或いは、逆潮流等を回避することができる。
【0086】
なお、本実施の形態では、基本制御及び付加制御として、起動しきい値（第１しきい値）を用いて、ＣＧＳ１４の起動時期について説明したが、需要予測の下、基本制御では、ＣＧＳ１４の停止（発電停止）時刻も設定する。この基本制御によるＣＧＳ１４の停止時刻に対して、付加制御として、所定時間早めに起動ロジックと同等に停止ロジックを、基本制御の停止時刻よりも先に実行を開始し、停止しきい値（第２しきい値）を設定して、停止をしてもよい。これにより、電力需要量の予測に反して、電力需要の実績が予測よりも少ない場合に、余剰な発電による逆潮流等を防止することができる。
【0087】
また、起動ロジックにより、基本制御よりもＣＧＳ１４の起動が早まることに特化して説明したが、基本制御よりもＣＧＳ１４の起動を遅くする制御を行ってもよい。ＣＧＳ１４の停止制御についても、起動停止ロジックによって、遅らせる制御を行ってもよい。
【0088】
また、本実施の形態では、ＤＨＣシステム１０という環境で、ＣＧＳ１４としてガスエンジンを適用したが、蒸気タービン発電装置等、他の発電装置であってもよい。
【0089】
また、本実施の形態では、ガスエンジン２２を適用し、ＣＥＭＳ２６によって、発電時期を制御するようにしたが、例えば、一般家庭における燃料電池システムを用いたホームエネルギーマネージメントシステム（ＨＥＭＳ「Home Energy Management System」）においても、本実施の形態に係る基本制御と付加制御との併用は、適用可能である。
【符号の説明】
【0090】
１０ 地域冷暖房供給システム（ＤＨＣシステム）
１２ 街区
１４ ＣＧＳ
１６ 冷凍機
１８ 冷温水機
２０ 蒸気ボイラ
２２ ガスエンジン
２４ 排ガスボイラ
２６ ＣＥＭＳ
２８ 情報取得部
３０ 情報源群
３２ 電力需要予測部(予測部)
３４ 起動時刻計算部
３６ 時刻設定部
３８ タイマ
４０ 起動ロジック開始指示部(調整部)
４２ ＣＧＳ起動指示部（計画部）
４４ 消費電力取得部
４６ 電力メータ
４８ 電力需要量計測部
５０ 比較部(調整部)
５２ しきい値記憶部(調整部)
５４ ＣＧＳ起動要否判定部(調整部)
１２ 街区
１４ ＣＧＳ
１６ 冷凍機
１８ 冷温水機
２０ 蒸気ボイラ
２２ ガスエンジン
２４ 排ガスボイラ
２６ ＣＥＭＳ
２８ 情報取得部
３０ 情報源群
３２ 電力需要予測部(予測部)
３４ 起動時刻計算部
３６ 時刻設定部
３８ タイマ
４０ 起動ロジック開始指示部(調整部)
４２ ＣＧＳ起動指示部（計画部）
４４ 消費電力取得部
４６ 電力メータ
４８ 電力需要量計測部
５０ 比較部(調整部)
５２ しきい値記憶部(調整部)
５４ ＣＧＳ起動要否判定部(調整部)
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-08-23
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項2】
前記調整部で前記起動を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の起動時期を基準に設定される、請求項１記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項3】
地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行する調整部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項4】
前記調整部で前記停止を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の停止時期を基準に設定される、請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項5】
コンピュータを、
請求項１又は請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
請求項１又は請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御装置は、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して、起動を実行する調整部と、を有している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0015】
本発明において、前記調整部で前記起動を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の起動時期を基準に設定されることを特徴としている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御装置は、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して、停止を実行する調整部と、を有している。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】
本発明において、前記調整部で前記停止を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の停止時期を基準に設定されることを特徴としている。
【手続補正書】
【提出日】2023-01-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して起動させることが可能な調整部と、
前記計画部において計画された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させると共に、前記調整部により起動時期が調整された場合は、調整された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させる制御部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して起動させることが可能な調整部と、
前記計画部において計画された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させると共に、前記調整部により起動時期が調整された場合は、調整された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させる制御部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項2】
前記調整部で前記起動を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の起動時期を基準に設定される、請求項１記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項3】
地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して停止させることが可能な調整部と、
前記計画部において計画された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させると共に、前記調整部により停止時期が調整された場合は、調整された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させる制御部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、
前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して停止させることが可能な調整部と、
前記計画部において計画された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させると共に、前記調整部により停止時期が調整された場合は、調整された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させる制御部と、
を有するコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項4】
前記調整部で前記停止を実行することが可能な有効時期が、前記計画部で計画した前記コージェネレーション装置の停止時期を基準に設定される、請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置。
【請求項5】
コンピュータを、
請求項１又は請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
請求項１又は請求項３記載のコージェネレーション装置の運転制御装置として動作させる、
コージェネレーション装置の運転制御プログラム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御装置は、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の起動時期を計画する計画部と、前記計画部で計画した前記起動時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた起動しきい値を超えた場合に、前記計画部で計画した前記起動時期に優先して起動させることが可能な調整部と、前記計画部において計画された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させると共に、前記調整部により起動時期が調整された場合は、調整された起動時期に従って前記コージェネレーション装置を起動させる制御部と、を有している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
本発明に係るコージェネレーション装置の運転制御装置は、地域冷暖房において、電力及び熱の需要に影響を与える各種データを取得し、当該各種データに基づき、電力及び熱の需要を予測する予測部と、前記予測部で予測した電力及び熱の需要に基づいて、コージェネレーション装置の停止時期を計画する計画部と、前記計画部で計画した前記停止時期に到達する前に、電力需要の実績値が、予め定めた停止しきい値を下回った場合に、前記計画部で計画した前記停止時期に優先して停止させることが可能な調整部と、前記計画部において計画された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させると共に、前記調整部により停止時期が調整された場合は、調整された停止時期に従って前記コージェネレーション装置を停止させる制御部と、を有している。