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(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】P2024061641
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】熱電設備のシミュレーションシステム
(51)【国際特許分類】
G06Q 50/06 20240101AFI20240425BHJP
【ＦＩ】
G06Q50/06
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023174707
(22)【出願日】2023-10-06
(31)【優先権主張番号】P 2022169521
(32)【優先日】2022-10-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】305024259
【氏名又は名称】株式会社Ｅ．Ｉ．エンジニアリング
(74)【代理人】
【識別番号】100102048
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 光司
(74)【代理人】
【識別番号】100146503
【弁理士】
【氏名又は名称】高尾 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】小川 彰彦
(72)【発明者】
【氏名】藏田 聰子
【テーマコード（参考）】
5L049
5L050
【Ｆターム（参考）】
5L049CC06
5L050CC06
(57)【要約】
【課題】 太陽光発電機器及び蓄電機器と他の熱電機器とを合理的に統合利用することの可能な熱電設備のシミュレーションシステムを提供すること。
【解決手段】 プロセス条件設定部２２は、太陽光発電機器の水平面日射量等のプロセス条件を設定する。運転条件設定部４０は、蓄電条件設定部４１と太陽光発電出力条件設定部４２とをさらに有する。演算部７ｐは、連続制御における太陽光発電機器の出力変動及び蓄電機器の充放電条件に伴い、複合全エネルギーのいずれかの製造量が目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び調整を繰り返す収斂計算を行う。蓄電機器の１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する。
【選択図】 図２ｃ
【解決手段】 プロセス条件設定部２２は、太陽光発電機器の水平面日射量等のプロセス条件を設定する。運転条件設定部４０は、蓄電条件設定部４１と太陽光発電出力条件設定部４２とをさらに有する。演算部７ｐは、連続制御における太陽光発電機器の出力変動及び蓄電機器の充放電条件に伴い、複合全エネルギーのいずれかの製造量が目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び調整を繰り返す収斂計算を行う。蓄電機器の１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する。
【選択図】 図２ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び燃料（以下、「供給エネルギー」という。）が供給され、少なくとも電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気のうち少なくともいずれか２種類のもの（以下、「複合全エネルギー」という。）を製造して利用設備に供給する熱電設備における前記熱電機器の運転条件と供給エネルギーの使用量又は複合全エネルギーの製造量との関係を求める熱電設備のシミュレーションシステムであって、
前記熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含み、
日別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合全エネルギーの量を設定するエネルギー負荷設定部と、
前記熱電設備及び前記利用設備の少なくとも外気温度又は湿球温度のいずれか並びに前記太陽光発電機器の水平面日射量を含むプロセス条件を設定するプロセス条件設定部と、
時間帯別の前記熱電機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、
前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱電設備を運転させた結果の前記複合全エネルギーの製造量を少なくとも計算する演算部とを備え、
前記運転条件設定部は、前記蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、前記太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に前記太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有し、
前記熱電機器のうち前記太陽光発電機器及び前記蓄電機器を除くいずれかが前記プロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、
前記太陽光発電機器は、前記プロセス条件のうち前記水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、
前記演算部は、
前記連続制御における前記太陽光発電機器の出力変動及び前記蓄電機器の前記充放電条件に伴い、前記複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値に収斂するように当該熱電機器の負荷率を変更させると共にその変更された負荷率に基づいて少なくとも当該熱電機器に関連する前記複合全エネルギーのバランスを調整し、前記製造量が前記目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び前記調整を繰り返す収斂計算を行って、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、
求めた前記充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、
加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する熱電設備のシミュレーションシステム。
前記熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含み、
日別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合全エネルギーの量を設定するエネルギー負荷設定部と、
前記熱電設備及び前記利用設備の少なくとも外気温度又は湿球温度のいずれか並びに前記太陽光発電機器の水平面日射量を含むプロセス条件を設定するプロセス条件設定部と、
時間帯別の前記熱電機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、
前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱電設備を運転させた結果の前記複合全エネルギーの製造量を少なくとも計算する演算部とを備え、
前記運転条件設定部は、前記蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、前記太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に前記太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有し、
前記熱電機器のうち前記太陽光発電機器及び前記蓄電機器を除くいずれかが前記プロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、
前記太陽光発電機器は、前記プロセス条件のうち前記水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、
前記演算部は、
前記連続制御における前記太陽光発電機器の出力変動及び前記蓄電機器の前記充放電条件に伴い、前記複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値に収斂するように当該熱電機器の負荷率を変更させると共にその変更された負荷率に基づいて少なくとも当該熱電機器に関連する前記複合全エネルギーのバランスを調整し、前記製造量が前記目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び前記調整を繰り返す収斂計算を行って、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、
求めた前記充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、
加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項2】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の充電スケジュールと、受電電力の上限値とを少なくとも含み、前記運用方法には、前記受電電力が前記上限値を超えないように買電量を制限するピークカット運転が選択され、前記演算部は、前記上限値を超える電力量を前記蓄電機器の放電量とすると共に前記放電量に基づいて前記蓄電機器が放電を行う時間帯を除く時間帯毎の前記充電量を求める請求項１記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項3】
前記充電スケジュールは、前記蓄電機器の充電開始時刻と、時間帯あたりの最大可能充電量とを含み、前記演算部は、前記１日の合計放電量と前記最大可能充電量とに基づいて前記蓄電機器の充電終了時刻を決定すると共に当該充電終了時刻を含む時間帯における最終充電量を求める請求項２記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項4】
前記充電スケジュールは、前記蓄電機器の充電開始時刻と、充電終了時刻と、これらの時刻間の時間帯毎の充電量とを含み、前記演算部は、前記１日の合計放電量と前記時間帯毎の充電量とに基づいて前記蓄電機器の充電終了時刻又は前記時間帯の内の少なくとも１以上の時間帯における充電量を求める請求項２記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項5】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の放電時間帯と、前記放電時間帯毎の最大可能放電量と、前記蓄電機器の充電スケジュールとを少なくとも含み、前記運転条件設定部は、前記放電時間帯を少なくとも含む時間帯において前記蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、前記運用方法には、前記放電時間帯及び前記放電量に基づいて前記蓄電機器より放電を行うスケジュール放電が選択され、前記演算部は、前記充電スケジュールに基づいて前記放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求める請求項１記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項6】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の放電時間帯と、前記放電時間帯毎の最大可能放電量と、前記蓄電機器の充電スケジュールとを少なくとも含み、前記運転条件設定部は、前記熱電設備から外部へ電力を供給する売電量と売電する売電時間帯を設定する売電条件設定部とをさらに有し、前記運転条件設定部は、前記放電時間帯を少なくとも含む時間帯において前記蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、前記運用方法には、設定された前記放電時間帯及び前記放電量に基づいて前記蓄電機器より放電を行うスケジュール放電が選択され、前記演算部は、前記売電量が満たされるように前記運転優先順位に基づいて前記蓄電機器の放電量を求めると共に、前記充電スケジュールに基づいて前記放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求める請求項１記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項7】
前記複合全エネルギーは、電力エネルギーの前に蒸気エネルギー、この蒸気エネルギーの前にその他のエネルギーの順で計算される請求項１記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項8】
前記熱電機器は、コージェネレーションをさらに含み、
前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求めた結果、前記コージェネレーションが部分負荷運転となる場合に、前記演算部は、前記収斂計算を再度行う請求項７記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求めた結果、前記コージェネレーションが部分負荷運転となる場合に、前記演算部は、前記収斂計算を再度行う請求項７記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項9】
前記太陽光発電出力条件設定部は、前記太陽光発電機器と前記蓄電機器との連結をＡＣ連結又はＤＣ連結の一方に選択する連結状態選択部をさらに有し、ＤＣ連結が選択された場合に、前記太陽光発電機器の出力効率を１とする請求項１～８のいずれに記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項10】
前記蓄電条件設定部は、前記蓄電機器の構成を２系列に分けて設定可能であり、前記演算部は、各系列の前記蓄電機器の充電率（ＳＯＣ）が等しくなるように充放電量の分配が実行される２系列の蓄電機器を１つの蓄電機器と見なす請求項１～８のいずれに記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【請求項11】
各系列の前記蓄電機器にそれぞれ接続されるＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率が異なる場合、前記演算部は、２系列の蓄電機器全体の充電時及び放電時の総合効率を求め、求めた充電時及び放電時の総合効率を用いて前記２系列の蓄電機器全体を１つの蓄電機器と見なす請求項１０記載の熱電設備のシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱電設備のシミュレーションシステム及び熱電設備運転方法に関する。さらに詳しくは、複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び燃料（以下、「供給エネルギー」という。）が供給され、少なくとも電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気のうち少なくともいずれか２種類のもの（以下、「複合全エネルギー」という。）を製造して利用設備に供給する熱電設備における前記熱電機器の運転条件と供給エネルギーの使用量又は複合全エネルギーの製造量との関係を求める熱電設備のシミュレーションシステム及び熱電設備運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
上述の如き熱電設備のシミュレーションシステム及び熱電設備運転方法について、次の特許文献１が知られている。同文献によれば、複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値に収斂するように当該熱電機器の負荷率を変更させると共にその変更された負荷率に基づいて少なくとも当該熱電機器に関連する複合全エネルギーのバランスを調整し、製造量が目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び前記調整を繰り返すことにより、正確なシミュレーションを行っている。この熱電機器には、太陽光発電機器や太陽光集熱機等も含まれており、太陽光関連機器と他の熱電機器とを合理的に統合利用することが可能である。
【0003】
一方、近年では、太陽光発電機器及び蓄電機器の性能が飛躍的に向上し、これら機器を組み合わせた利用も増加している。それに応じて、太陽光発電機器及び蓄電機器を含めた熱電設備のシミュレーションも的確に行えるシステムが望まれるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１１８９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、太陽光発電機器及び蓄電機器と他の熱電機器とを合理的に統合利用することの可能な熱電設備のシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱電設備のシミュレーションシステムの特徴は、複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び燃料（以下、「供給エネルギー」という。）が供給され、少なくとも電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気のうち少なくともいずれか２種類のもの（以下、「複合全エネルギー」という。）を製造して利用設備に供給する熱電設備における前記熱電機器の運転条件と供給エネルギーの使用量又は複合全エネルギーの製造量との関係を求める構成において、前記熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含み、日別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合全エネルギーの量を設定するエネルギー負荷設定部と、前記熱電設備及び前記利用設備の少なくとも外気温度又は湿球温度のいずれか並びに前記太陽光発電機器の水平面日射量を含むプロセス条件を設定するプロセス条件設定部と、時間帯別の前記熱電機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱電設備を運転させた結果の前記複合全エネルギーの製造量を少なくとも計算する演算部とを備え、前記運転条件設定部は、前記蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、前記太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に前記太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有し、前記熱電機器のうち前記太陽光発電機器及び前記蓄電機器を除くいずれかが前記プロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、前記太陽光発電機器は、前記プロセス条件のうち前記水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、前記演算部は、前記連続制御における前記太陽光発電機器の出力変動及び前記蓄電機器の前記充放電条件に伴い、前記複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値に収斂するように当該熱電機器の負荷率を変更させると共にその変更された負荷率に基づいて少なくとも当該熱電機器に関連する前記複合全エネルギーのバランスを調整し、前記製造量が前記目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び前記調整を繰り返す収斂計算を行って、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、求めた前記充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算することにある。
【0007】
上記構成によれば、熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含む。そして、熱電機器のうち太陽光発電機器及び蓄電機器を除くいずれかはプロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、太陽光発電機器は、プロセス条件のうち水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備える。また、蓄電機器は、その構成及び充放電条件に応じて充電量及び放電量は変化する。さらに、従来の太陽光発電機器は、太陽光発電のモジュール（アレイ）の基数単位でしか出力制御ができず、段階的な出力制御となり、調整のために少なからず買電を要していた。しかし、技術の進展により、パワーコンディショナー等を含む太陽光発電機器において１％単位での定格出力制御が可能となり、太陽光発電の出力を連続的に制御することが可能となり、蓄電機器への充電が効率よく行われるようになった。本発明では、運転条件設定部は、蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有する。これにより、上述の如き機器を含む熱電設備において、現実に即した運転条件及び充放電条件の設定が可能となる。
【0008】
そして、上記設定に基づき、演算部は、連続制御における太陽光発電機器の出力変動及び蓄電機器の充放電条件に伴い、複合全エネルギーのいずれかの製造量がエネルギー負荷設定部で設定した目標値に収斂するように当該熱電機器の負荷率を変更させると共にその変更された負荷率に基づいて少なくとも当該熱電機器に関連する複合全エネルギーのバランスを調整し、製造量が目標値に収斂するまで当該熱電機器の負荷率の変更及び調整を繰り返す収斂計算を行って、蓄電機器の１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求める。そして、１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求める。これによって、連続制御における太陽光発電機器の出力変動及び蓄電機器の充放電条件に応じて、各種熱電機器の出力が調整されると共に電力バランス及び蓄電バランスが確保される。そして、蓄電機器からの放電は、発電系機器での発電と見做すことができるので、求めた充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する。このように、太陽光発電機器及び蓄電機器と他の熱電機器とを合理的に統合利用してシミュレートすることができる。
【0009】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の充電スケジュールと、受電電力の上限値とを少なくとも含み、前記運用方法には、前記受電電力が前記上限値を超えないように買電量を制限するピークカット運転が選択され、前記演算部は、前記上限値を超える電力量を前記蓄電機器の放電量とすると共に前記放電量に基づいて前記蓄電機器が放電を行う時間帯を除く時間帯毎の前記充電量を求めるとよい。ピークカット運転とは、熱電設備の買電電力が、予め設定した買電量を超えるときに放電を行うことで、買電電力を一定値以下に抑える運転方法である。また、蓄電機器は、充電と放電を同時に行うことはできない。よって、演算部が、上限値を超える電力量を蓄電機器の放電量とすると共に放電量に基づいて蓄電機器が放電を行う時間帯を除く時間帯毎の前記充電量を求めることで、ピークカット運転においても、熱電設備のシミュレートが可能である。
【0010】
係る場合、前記充電スケジュールは、前記蓄電機器の充電開始時刻と、時間帯あたりの最大可能充電量とを含み、前記演算部は、前記１日の合計放電量と前記最大可能充電量とに基づいて前記蓄電機器の充電終了時刻を決定すると共に当該充電終了時刻を含む時間帯における最終充電量を求めるとよい。上述のピークカット運転において、充電スケジュールとして蓄電機器の充電開始時刻と、時間帯あたりの最大可能充電量とを設定し、１日の合計放電量と最大可能充電量に基づいて充電終了時刻及び最終充電量を決定することで、このような充電スケジュールの設定においても熱電設備のシミュレートが可能である。
【0011】
また、前記充電スケジュールは、前記蓄電機器の充電開始時刻と、充電終了時刻と、これらの時刻間の時間帯毎の充電量とを含み、前記演算部は、前記１日の合計放電量と前記時間帯毎の充電量とに基づいて前記蓄電機器の充電終了時刻又は前記時間帯の内の少なくとも１以上の時間帯における充電量を求めるとよい。上述のピークカット運転において、充電スケジュールとして蓄電機器の充電開始時刻と、充電終了時刻と、これらの時刻間の時間帯毎の充電量とを設定し、１日の合計放電量と時間帯毎の充電量とに基づいて蓄電機器の充電終了時刻又は時間帯の内の少なくとも１以上の時間帯における充電量を求めることで、このような充電スケジュールの設定においても熱電設備のシミュレートが可能である。
【0012】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の放電時間帯と、前記放電時間帯毎の最大可能放電量と、前記蓄電機器の充電スケジュールとを少なくとも含み、前記運転条件設定部は、前記放電時間帯を少なくとも含む時間帯において前記蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、前記運用方法には、前記放電時間帯及び前記放電量に基づいて前記蓄電機器より放電を行うスケジュール放電が選択され、前記演算部は、前記充電スケジュールに基づいて前記放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求めるとよい。スケジュール放電とは、予め設定した放電スケジュール（放電時間帯及びその時間帯での放電量）で放電を行う運転方法である。蓄電機器は、充電と放電を同時に行うことはできない。よって、放電時間帯を少なくとも含む時間帯において蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、充電スケジュールに基づいて放電時間帯を除く時間帯毎に蓄電機器の充電量を求めることで、例えばピークシフト運転や電力卸市場価格連動運転のシミュレートが可能となる。ピークシフト運転とは、買電電力の平準化を目指す運用であり、基本的に買電量の多い時間帯に放電し、買電量の少ない時間帯に充電する運転である。電力卸市場価格連動運転とは、電力料金が高い時間帯に放電し、電力料金が安い時間帯に充電する運転である。上記構成によれば、このような運転方法においても、熱電設備のシミュレートが可能である。
【0013】
前記充放電条件は、前記蓄電機器の運用方法と、前記蓄電機器の放電時間帯と、前記放電時間帯毎の最大可能放電量と、前記蓄電機器の充電スケジュールとを少なくとも含み、前記運転条件設定部は、前記熱電設備から外部へ電力を供給する売電量と売電する売電時間帯を設定する売電条件設定部とをさらに有し、前記運転条件設定部は、前記放電時間帯を少なくとも含む時間帯において前記蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、前記運用方法には、設定された前記放電時間帯及び前記放電量に基づいて前記蓄電機器より放電を行うスケジュール放電が選択され、前記演算部は、前記売電量が満たされるように前記運転優先順位に基づいて前記蓄電機器の放電量を求めると共に、前記充電スケジュールに基づいて前記放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求めるとよい。スケジュール放電とは、予め設定した放電スケジュール（放電時間帯及びその時間帯での放電量）で放電を行う運転方法である。また、蓄電機器は、充電と放電を同時に行うことはできない。よって、熱電設備から外部へ電力を供給する売電量と、放電時間帯を少なくとも含む時間帯において蓄電機器を含む発電系機器の運転優先順位を設定し、売電量が満たされるように運転優先順位に基づいて蓄電機器の放電量を求めると共に充電スケジュールに基づいて放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求めることで、例えばＶＰＰ（Virtual Power Plant＝仮想発電所）発電のシミュレートが可能となる。これにより、例えば、ＶＰＰ供給電力を時間帯毎に外だし電力（逆潮）に設定し、月毎パターン毎にＶＰＰ供給可能な電力量を検討することができる。
【0014】
上記構成において、前記複合全エネルギーは、電力エネルギーの前に蒸気エネルギー、この蒸気エネルギーの前にその他のエネルギーの順で計算されるとよい。そして、前記熱電機器は、コージェネレーションをさらに含み、前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求めた結果、前記コージェネレーションが部分負荷運転となる場合に、前記演算部は、前記収斂計算を再度行う。上記したように、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求めた結果、電力負荷が変更される場合がある。係る場合、例えば、電力負荷の変動によりコージェネレーションが部分負荷運転となる。よって、加算された電力エネルギーの使用量に基づいて、再度収斂計算を行うことで、より正確なシミュレートが可能となる。
【0015】
上記いずれかの特徴構成において、前記太陽光発電出力条件設定部は、前記太陽光発電機器と前記蓄電機器との連結をＡＣ連結又はＤＣ連結の一方に選択する連結状態選択部をさらに有し、ＤＣ連結が選択された場合に、前記太陽光発電機器の出力効率を１とするとよい。図１ｃ，１ｄに示すように、太陽光発電機器と蓄電機器とは、太陽光発電電力を交流（ＡＣ）に変換して熱電設備のＡＣ母線を介して蓄電機器に連結（接続）するＡＣ連結と、太陽光発電電力を直流（ＤＣ）のまま直接蓄電機器に連結（接続）するＤＣ連結とがある。ＡＣ連結では変換損失が生じるが、ＤＣ連結では変換損失が生じない。よって、上記構成によれば、いずれの連結（接続）方法を選択してもシミュレートが可能であり、これらを比較することも可能となる。
【0016】
また、上記いずれかの特徴構成において、前記蓄電条件設定部は、前記蓄電機器の構成を２系列に分けて設定可能であり、前記演算部は、各系列の前記蓄電機器の充電率（ＳＯＣ）が等しくなるように充放電量の分配が実行される２系列の蓄電機器を１つの蓄電機器と見なすとよい。熱電設備において、蓄電機器は１系列（１種）のみならず、例えば増設等によって１系統増加することも考えられる。上記構成によれば、蓄電機器を２系列設けた熱電設備であってもシミュレートが可能である。
【0017】
さらに、上記構成において、各系列の前記蓄電機器にそれぞれ接続されるＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率が異なる場合、前記演算部は、２系列の蓄電機器全体の充電時及び放電時の総合効率を求め、求めた充電時及び放電時の総合効率を用いて前記２系列の蓄電機器全体を１つの蓄電機器と見なすとよい。蓄電機器を２系列設ける場合において、蓄電機器のＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率が一致するとは限らない。上記構成によれば、蓄電機器のＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率が一致しない場合であっても、蓄電機器を２系列設けた熱電設備のシミュレートが可能である。
【発明の効果】
【0018】
上記本発明に係る熱電設備のシミュレーションシステムの特徴によれば、太陽光発電機器及び蓄電機器と他の熱電機器とを合理的に統合利用することが可能となった。また、太陽光発電機器及び蓄電機器のシミュレーションもより正確となり、これらの機器の導入評価や、その設置の事前評価や、効率の良い設置のシミュレーションも行えるようになった。
【0019】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1a】本発明に係るシミュレーションシステムの対象となる熱電設備の一般的システム図である。
【図1b】熱電設備の一例におけるブロック図である。
【図1c】太陽光発電機器が蓄電機器にＡＣ連結された熱電設備における蓄電機器の構成及び電力の流れを示す模式図である。
【図1d】太陽光発電機器が蓄電機器にＤＣ連結された熱電設備における蓄電機器の構成及び電力の流れを示す模式図である。
【図2a】本発明に係るシミュレーションシステムのビジネスデータフロー図である。
【図2b】本発明に係るシミュレーションシステムのハードウエアの構成図である。
【図2c】本発明に係るシミュレーションシステムのソフトウエアの構成図である。
【図3a】各設定部の設定手順を示すフロー図である。
【図3b】運転条件設定部での設定手順を示すフロー図である。
【図4】熱電負荷データの一例を示す図である。
【図5a】ガスエンジンコージェネレーションの機器性能データの発電効率、蒸気収率及び排温水収率の部分負荷特性グラフである。
【図5b】ジェネリンクの部分負荷特性グラフである。
【図6】電力負荷の切り替え選択を説明する模式図である。
【図7】蓄電機器を含む発電系機器の運転条件の設定を示す図であり、（ａ）は８時－１８時、（ｂ）は１８時－２２時、（ｃ）は２２時－８時の設定例を示す。
【図8a】一般的ロジックフロー全体を示す図である。
【図8b】冷水及び温水エネルギーバランスの一般的ロジックフロー図である。
【図8c】低圧蒸気エネルギーバランスの一般的ロジックフロー図である。
【図8d】ガスエンジン排温水エネルギーバランスの一般的ロジックフロー図である。
【図8e】給湯エネルギーバランス及び電力エネルギーバランスの一般的ロジックフロー図である。
【図9a】ピークカット運転における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図9b】ピークカット運転における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図9c】ピークカット運転における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図10a】ＶＰＰ発電における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図10b】ＶＰＰ発電における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図10c】ＶＰＰ発電における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図11a】蓄電機器を第一優先としたピークシフト運転における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図11b】蓄電機器を第一優先としたピークシフト運転における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図11c】蓄電機器を第一優先としたピークシフト運転における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図11d】ガスエンジンを第一優先としたピークシフト運転における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図11e】ガスエンジンを第一優先としたピークシフト運転における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図11f】ガスエンジンを第一優先としたピークシフト運転における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図12a】蓄電機器を第一優先とした電力卸市場価格連動運転における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図12b】蓄電機器を第一優先とした電力卸市場価格連動運転における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図12c】蓄電機器を第一優先とした電力卸市場価格連動運転における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図13a】太陽光発電の余剰活用における時間帯別電力バランスの一例を示すグラフである。
【図13b】太陽光発電の余剰活用における時間帯別電力バランスの一例を示す帳票である。
【図13c】太陽光発電の余剰活用における蓄電機器の時間帯別放充電バランスの一例を示す帳票である。
【図14a】２系列の蓄電機器のＡＣ連結の例を示す図である。
【図14b】２系列の蓄電機器のＤＣ連結の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
次に、本発明の実施形態について、図１～９を参照しながら説明する。
図１ａに本発明の対象となる熱電設備の一般的システム図を例示する。熱電設備Ｍは複数の熱電機器より構成される。同図に例示する熱電設備Ｍには、次の表１ａの如く、蒸気Ｒ（高圧蒸気Ｒ１及び低圧蒸気Ｒ２）、化石燃料及びその他燃料（以下、単に「燃料」という。）Ｒ３、電力Ｒ４、冷水Ｒ５、温水Ｒ６が供給され、蒸気Ｓ（高圧蒸気Ｓ１及び低圧蒸気Ｓ２）、冷水Ｓ３，４、温水Ｓ５，６、給湯Ｓ７、電力Ｓ８が製造され利用設備（ビル、工場、地域冷暖房等）に供給される。
図１ａに本発明の対象となる熱電設備の一般的システム図を例示する。熱電設備Ｍは複数の熱電機器より構成される。同図に例示する熱電設備Ｍには、次の表１ａの如く、蒸気Ｒ（高圧蒸気Ｒ１及び低圧蒸気Ｒ２）、化石燃料及びその他燃料（以下、単に「燃料」という。）Ｒ３、電力Ｒ４、冷水Ｒ５、温水Ｒ６が供給され、蒸気Ｓ（高圧蒸気Ｓ１及び低圧蒸気Ｓ２）、冷水Ｓ３，４、温水Ｓ５，６、給湯Ｓ７、電力Ｓ８が製造され利用設備（ビル、工場、地域冷暖房等）に供給される。
【0022】
【表1a】
【0023】
熱電機器は、大略、発電系機器Ｍ１００、ボイラ系機器Ｍ２００、冷水系機器Ｍ３００、温水系機器Ｍ４００、低冷水系機器Ｍ５００、給湯系機器Ｍ６００、冷却塔系機器Ｍ７００（グループ冷却塔）、蓄熱系機器Ｍ８００、ポンプ系機器Ｍ９００及び太陽光関連機器Ｍ１０００に系統別に分類されており、これらを適宜組み合わせて上述の如き熱電設備が構築される。本発明において、蓄電機器（ＳＢ）Ｍ１９０は、発電系機器Ｍ１００に含まれる。各系統Ｍ１００～１０００に含まれる熱電機器を例えば表１ｂに列挙する。なお、表１ｂは例示に過ぎず、例えば低冷水系機器として、低冷水系電動ターボ冷凍機や低冷水系電動ヒートポンプを設け、低冷水が供給されるようにすることも可能である。また、ジェネリンク（登録商標）は、ガスコージェネレーション（ガスエンジン、燃料電池）から発生する１００℃以下の排熱温水を有効に利用し、冷房を行う排温水投入型吸収冷凍機である。太陽光関連機器Ｍ１０００は、他の熱電機器に電力Ｒ４を供給する太陽光発電機器Ｍ１１００と、他の熱電機器としての太陽熱温水利用機器に太陽熱温水Ｒ７を供給する太陽熱集熱機器Ｍ１２００を含む。太陽熱温水Ｒ７の供給を受ける太陽熱温水利用機器としては、ソーラージェネリンク（太陽熱温水投入型吸収冷凍機）及び／又はソーラー温水熱交換器がある。また、本明細書において、熱源機器とは、熱電機器から蓄電機器を含む発電系機器及び太陽光発電機器を除いたものをいう。なお、各機器は、受け入れるエネルギーと製造され供給するエネルギーによって特定され、上記の如く系統別に分類される。
【0024】
【表1b】
【0025】
ここで、シミュレーションシステム１は、図２ａの如く構成されており、ＤＢサーバー４に対しネットワーク５を通じて、複数のユーザー端末２と、管理者端末３とが接続されている。ユーザー端末２及び管理者端末３等のハードウエアの構成は、図２ｂ及び表１ｃに示すように構成されている。各端末のハードウエアは、大略、ユーザーインターフェイス６、ＣＰＵ７等を備え、データ及びプログラム等７ｘ～７ｚを稼働させて処理を行う。
【0026】
【表1c】
【0027】
ユーザーインターフェイス６はモニタ６ａ、キーボード６ｂ、マウス６ｃを備え、後述の表示画面のボタンや入力欄をユーザーが操作するためのものである。ユーザーインターフェイス６はＣＰＵ７、一時記憶メモリ７ｂ、ＨＤＤ７ｃ、ネットワークアダプタ７ｄ等とデータバス、アドレスバス等のバス７ａにより接続されている。ＣＰＵ７、一時記憶メモリ７ｂ、ＨＤＤ７ｃ等は連携して演算部７ｐを構成し、上記データ、アプリケーションプログラム等を稼働させる。
【0028】
図２ａに示すように、ＤＢサーバー４のデータベース（「データベース」を以下、「ＤＢ」と省略する。）群１００は、電力料金等ＤＢ１０１、環境負荷ＤＢ１０２及び機器性能ＤＢ１０３を備えている。この電力料金等ＤＢ１０１には、電力料金等の供給エネルギーの価格に関する情報が記憶され、保存される。環境負荷ＤＢ１０２には公表されている各種データ等から作成される環境負荷データ（単位環境負荷）が記憶される。また、機器性能ＤＢ１０３には、機器の部分負荷特性、外気温度及び湿球温度による機器効率の変化、内部動力消費量及びシステムに組み込まれた機器の制約条件等が主要メーカの機種別、燃料別、能力別に記憶される。
【0029】
本システムのユーザーは、ＤＢサーバー４に対しＴＣＰ／ＩＰ等のネットワーク５を通じてアクセスし、電力料金データファイル１０１ａ、環境負荷データファイル１０２ａ及びメーカ・機器データテンプレートファイル１０３ａを各ＤＢ１０１～１０３から読み込み、読込データ１００ａとして保存する。これらの読み込みにより、カタログに記載されていないデータや、更新機器のデータ、新機種のデータ等を利用することができる。
【0030】
電力料金データ及び環境負荷データは、各ユーザーの独自の評価データに手動で変更してシミュレーションを実施することもでき、ケースファイル１０６に保存される。このように、後述する各設定部へ設定された条件及びパラメータはケースファイルとして電子記録媒体であるＨＤＤ７ｃに記録可能である。なお、電子記録媒体としては、ＨＤＤ７ｃに限らず、磁気ディスク、光ディスク、ＲＡＭ等の各種のリムーバブルディスクを電子記録媒体として使用することも可能である。
【0031】
演算部７ｐでは、処理用アプリケーション７ｙ、負荷作成アプリケーション７ｚが稼働する。負荷作成アプリケーション７ｚは状況に応じて熱電負荷を作成し、熱電負荷ファイル１０４に保存する。そして、これらを稼働させ、ユーザーが評価するエネルギーシステムに合わせたデータに修正して実施したシミュレーションデータをケースファイル１０６と熱電負荷ファイル１０４として保存することができる。評価用には、アウトプットグラフ、帳票の表示１５５、簡易印刷１５６、ファイル（表形式）１５７として出力を行うことができる。ユーザーは、いつでもケースファイル１０６を読込んで省エネルギー効果等を評価することができる。また、エネルギーシステムの太陽光発電機器及び蓄電機器を除く熱電機器のいずれかが部分負荷特性を含み、太陽光発電機器が後述の斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、演算部７ｐは連続制御における太陽光発電機器の出力特性及び蓄電機器の充放電条件に伴い複合全エネルギーのいずれかの製造量がエネルギー負荷設定部で設定した目標値となるように当該熱電機器の負荷率を変更させて収斂計算を行う。また、演算部７ｐは、収斂計算が完了するように熱電機器の台数を判定し台数を変更する計算判定部７ｑを備える。
【0032】
例えば運転条件設定部４０で余分な台数又は不適切な熱電機器の種類が選択されていた場合、収斂計算が目標値に収束しないことが想定され得る。係る場合に、熱源機器では設定した優先順位に従って熱負荷に見合う台数のみを立ち上げて、その台数により演算部７ｐが再度収斂計算を行う。発電系機器は買電により処理でき、収束計算の負荷低減のため、自動立上を行わないように構成されている。
【0033】
一方、設定した熱電機器の能力が乏しい又は台数が少なく、目標値（例えば、目標冷水負荷）まで計算結果が到達せずに収斂計算が完了しないと判定した場合には、計算判定部７ｑは設定した優先順位の最も低い熱源機器を１台増加させ、再度収斂計算を行う。この収斂計算が完了可能となるまで繰り返し行い、負荷に見合うだけの台数に増加させる。ここで、優先順位の最も低い熱源機器は、通常熱電設備のシステム構成において重要度が低く、熱電設備全体に与える影響は小さいものと考えられる。また、優先順位の最も低い熱源機器の台数を増加させるだけであるので、再計算を簡易に行うことができる。これにより、熱電設備全体に大きな影響を与えることなく迅速にシミュレーションを行うことができる。
【0034】
図１ｂに熱電設備Ｍのブロックフローの一例を示す。この熱電設備Ｍは、ガスエンジンコージェネレーションＭ１５０（以下、「ＧＥコージェネ」「ガスエンジンコージェネ」「ガスエンジン」と称することもある。）、低圧ボイラＭ２２０、吸収式冷凍機Ｍ３１０、ターボ冷凍機Ｍ３５０、ジェネリンクＭ３８０、太陽光発電機器Ｍ１１００及び蓄電機器Ｍ１９０より構成してある。ガスエンジンコージェネレーションＭ１５０は、排熱ボイラＭ１５０ａを備えている。
【0035】
太陽光発電機器Ｍ１１００（太陽光発電ユニット）は、太陽光発電モジュール（アレイ）と、パワーコンディショナーＭ１１０１又はＤＣ・ＤＣ変換器Ｍ１１０２を含む。太陽光発電機器Ｍ１１００は、図１ｃに示す如き交流（ＡＣ）に変換してＡＣ母線Ａｂに接続する場合（ＡＣ連結）と、図１ｄに示す如き直流（ＤＣ）のまま蓄電機器Ｍ１９０に接続する場合（ＤＣ連結）とがある。ＡＣ連結の場合、太陽光の発電電力は、パワーコンディショナーＭ１１０１を介してＡＣ母線Ａｂを経由して蓄電機器Ｍ１９０に供給（充電）される。そのため、ＤＣ→ＡＣ→ＤＣと変換されるので、変換損失が生じる。他方、ＤＣ連結の場合、太陽光の発電電力は、ＤＣ・ＤＣ変換器Ｍ１１０２を介して直接蓄電機器Ｍ１９０に電力が供給（充電）されると共に一部（余剰）はＡＣ母線Ａｂに供給される。よって、変換損失が少なくて済む。本発明では、後述する連結状態選択部４２ａの設定により、ＡＣ連結とＤＣ連結とを切り替えてシミュレートすることができ、比較することも可能である。
【0036】
図２ｃに示すように、本発明に係るシミュレーションシステム１のソフトウェア構成は、大略、エネルギー負荷設定部１０、基本条件設定部２０、システム構築設定部３０、運転条件設定部４０、運転結果出力部５０、ケースファイル等作成部６０及び表示制御部７０よりなる。また、ＤＢ群１００は、先の図２ａと同様である。
【0037】
基本条件設定部２０は、ユーティリティーコスト設定部２１、プロセス条件設定部２２、環境負荷設定部２３及び温度データ設定部２４とからなる。ユーティリティーコスト設定部２１は、電力コスト設定部２１ａ及び燃料コスト設定部２１ｂを備えている。また、運転条件設定部４０は、蓄電機器Ｍ１９０の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部４１と、太陽光発電機器Ｍ１１００の出力効率を設定すると共に太陽光発電機器Ｍ１１００の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部４２と、熱電設備から外部へ電力を供給する売電量と売電する売電時間帯を設定する売電条件設定部４３を有する。さらに、太陽光発電出力条件設定部４２は、太陽光発電機器Ｍ１１００と蓄電機器Ｍ１９０との連結をＡＣ連結又はＤＣ連結の一方に選択する連結状態選択部４２ａをさらに有する。
【0038】
ここで、図３ａにシミュレーションシステムの各設定部の設定手順を示す。
この設定手順は、図２ｃ及び図３ａに示すように、まず、エネルギー負荷設定部１０によりエネルギー負荷を設定する（Ｓ２０１）。次に、プロセス条件設定部２２により熱媒のプロセス条件を設定する（Ｓ２０２）。そして、環境負荷設定部２３及びユーティリティーコスト設定部２１により環境負荷ＤＢ１０２及び電力料金等ＤＢ１０１から読み込むことで環境負荷データ及びユーティリティーコストを設定する（Ｓ２０３，２０４）。これらを設定後、システム構築設定部３０において、熱電機器を選択して機器性能データを読み込むことにより熱電設備を構築し（Ｓ２０６，２０７）、その構築した熱電設備における運転条件を運転条件設定部４０により設定する（Ｓ２０８）。熱電設備の構築状況は適宜表示制御部７０を介してフロー図に表示される。上記各ステップで設定した条件は、ケースファイル等作成部６０によりユーザー機器テンプレートファイル１０３ｂ、熱電負荷ファイル１０４及びケースファイル１０６等の個別データ１００ｂとして適宜保存することができる。また、上記各ステップにおいてＤＢ群１００の各種データを利用して設定したが、保存している個別データ１００ｂを利用して各種設定を行うことも可能である。
この設定手順は、図２ｃ及び図３ａに示すように、まず、エネルギー負荷設定部１０によりエネルギー負荷を設定する（Ｓ２０１）。次に、プロセス条件設定部２２により熱媒のプロセス条件を設定する（Ｓ２０２）。そして、環境負荷設定部２３及びユーティリティーコスト設定部２１により環境負荷ＤＢ１０２及び電力料金等ＤＢ１０１から読み込むことで環境負荷データ及びユーティリティーコストを設定する（Ｓ２０３，２０４）。これらを設定後、システム構築設定部３０において、熱電機器を選択して機器性能データを読み込むことにより熱電設備を構築し（Ｓ２０６，２０７）、その構築した熱電設備における運転条件を運転条件設定部４０により設定する（Ｓ２０８）。熱電設備の構築状況は適宜表示制御部７０を介してフロー図に表示される。上記各ステップで設定した条件は、ケースファイル等作成部６０によりユーザー機器テンプレートファイル１０３ｂ、熱電負荷ファイル１０４及びケースファイル１０６等の個別データ１００ｂとして適宜保存することができる。また、上記各ステップにおいてＤＢ群１００の各種データを利用して設定したが、保存している個別データ１００ｂを利用して各種設定を行うことも可能である。
【0039】
ここで、図１ｂに示す如く熱電設備Ｍに蓄電機器Ｍ１９０が含まれる場合、運転条件設定部４０による設定（Ｓ２０８）は、図３ｂに示すように、蓄電条件設定部４１により蓄電機器Ｍ１９０の運転条件を設定すると共に（Ｓ２０８１）、他の熱電機器の運転条件を設定して（Ｓ２０８２）、演算部７ｐにより初期のシミュレーション計算が実行される（Ｓ２０８３）。そこで、演算部７ｐは、蓄電機器Ｍ１９０の充電量及び放電量を時間帯別に求めて充放電のバランスを計算し（Ｓ２０８４）、求めた充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量（電力負荷）に加算する（Ｓ２０８５）。そして、加算した電力エネルギーの使用量（電力負荷）に基づいて、ユーティリティー消費量を計算し、出力する（Ｓ２１０）。なお、ユーティリティー消費量とは、複合全エネルギーを製造するために必要となる供給エネルギーの消費量を指す。供給エネルギーは、電力、燃料及び受入熱量（蒸気、冷水、温水、排温水）を含む。
【0040】
他方、エネルギーバランスを取る必要が生じた場合（Ｓ２０８６）、これらの新たな設定条件及び加算された電力エネルギーの使用量に基づいて時間帯別及び／又は年間のシミュレーションを演算部７ｐにより実行する（Ｓ２０９）。その結果は運転結果出力部５０により、図９等に示す如きグラフや帳票の形式で出力される（Ｓ２１０）。また、条件を変更して繰り返しシミュレーションを行うことも可能である。係る場合、運転優先順位、運転可否及び最低買電量、電主、熱主等の変更、蓄電機器の運転条件の変更等（Ｓ２１１）は運転条件で行い、比較検討の為の機器の追加、変更及び削除等（Ｓ２１２）はシステム構築設定で行う。そして、再度シミュレーションを実行し出力する（Ｓ２０９，２１０）。
【0041】
ここで、上記シミュレーションにおける一般的バランス計算処理手順を図８を参照しながら説明する。エネルギーバランスステップを以下、「ＥＢ」と省略する。
同図に示すように、一般的処理手順は、冷水ＥＢ（Ｓ０１）、温水ＥＢ（Ｓ０２）、低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）、高圧蒸気ＥＢ（Ｓ０４）、ガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５）、給湯ＥＢ（Ｓ０６）、電力ＥＢ（Ｓ０７）からなる。このように、複合全エネルギーは、電力エネルギーの前に蒸気エネルギー、この蒸気エネルギーの前にその他のエネルギーの順で、上記各ステップでの設定条件に基づいて順次計算される。
同図に示すように、一般的処理手順は、冷水ＥＢ（Ｓ０１）、温水ＥＢ（Ｓ０２）、低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）、高圧蒸気ＥＢ（Ｓ０４）、ガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５）、給湯ＥＢ（Ｓ０６）、電力ＥＢ（Ｓ０７）からなる。このように、複合全エネルギーは、電力エネルギーの前に蒸気エネルギー、この蒸気エネルギーの前にその他のエネルギーの順で、上記各ステップでの設定条件に基づいて順次計算される。
【0042】
エネルギー負荷設定（Ｓ２０１）において、エネルギー負荷設定部１０は、月別、日別及びパターン別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合エネルギーの量を設定する。例えば、図４に示す如く、外気温度、湿球温度及び熱電負荷データとして冷水負荷、蒸気負荷、電力負荷、冷水供給温度及び冷水戻り温度を設定する。外気温度は、ガスタービンの吸気温度と関連し、その吸気温度はガスタービン発電量のパラメータとなる。
【0043】
湿球温度は、冷却水温度に影響し、吸収式冷凍機及びターボ冷凍機の性能（ＣＯＰ）の変数となり電力消費量、化石燃料消費量に関係する。後述する機器性能データにおいて、冷却水温度は湿球温度＋任意温度例えば＋５℃として規定してある。この外気温度、湿球温度は、例えば気象庁のＨＰからダウンロードしたデータを用いて設定する。また、外気温度、湿球温度の他、河川水温度、海水温度、下水・井戸水等の温度も月別で時間帯毎に設定可能である。
【0044】
また、冷水負荷、低冷水負荷、温水負荷、低圧蒸気、高圧蒸気、給湯負荷、電力負荷等の熱電負荷データは、熱電設備が既に稼働している場合、その稼働時に採取してある熱電負荷データを利用して設定することができる。また、このエネルギー負荷設定は、１２ヶ月分を各月最大３１パターンの負荷まで２４時間データで設定可能であり、さらに、夏季設計日、冬期設計日の負荷を設定可能である。ここで、夏季設計日とは予測される冷熱の最大負荷で例えば８月の１５％アップの負荷等を設定する。同様に冬期設計日とは予測される温熱の最大負荷で例えば２月の１５％アップの負荷等を設定する。また、冷水、低冷水、温水の各供給温度及び戻り温度も同様に設定可能である。
【0045】
次に、プロセス条件設定（Ｓ２０２）において、プロセス条件設定部２２は、基本条件、燃料データ、電気系統・蒸気系統及びガスエンジン、ガスタービン及び燃料電池等の回収蒸気の種類等の熱媒のプロセス条件を設定する。このプロセス条件設定部２２は、エネルギー負荷設定部１０の熱媒の温度差、外気温度及び湿球温度を使用するかを選択すると共に、冷水、温水、低冷水の供給温度と戻り温度との各目標温度差及びミニマムバイバス流量を設定する。また、高圧・低圧
【0046】
次に、プロセス条件設定（Ｓ２０２）において、プロセス条件設定部２２は、基本条件、燃料データ、電気系統・蒸気系統及びガスエンジン、ガスタービン及び燃料電池等の回収蒸気の種類等の熱媒のプロセス条件を設定する。このプロセス条件設定部２２は、エネルギー負荷設定部１０の熱媒の温度差、外気温度及び湿球温度を使用するかを選択すると共に、冷水、温水、低冷水の供給温度と戻り温度との各目標温度差及びミニマムバイバス流量を設定する。また、高圧・低圧蒸気の条件（圧力ＭｐａＧ、蒸気エンタルピーｋＪ／ｋｇ、還水のエンタルピーｋＪ／ｋｇ、蒸気回収率％）を設定する。
【0047】
ここで、蒸気エンタルピーの計算処理手順では、まず蒸気圧力を設定し、蒸気種別として飽和蒸気又は過熱蒸気のいずれかを選択すると、その蒸気圧力が過熱蒸気であるか飽和蒸気であるかを判定する。飽和蒸気である場合、設定された圧力により、飽和蒸気エンタルピーが計算され、その計算結果が蒸気エンタルピーとして入力される。一方、過熱蒸気である場合、過熱蒸気温度を入力すると過熱蒸気エンタルピーが計算され、計算結果が蒸気エンタルピーとして入力される。なお、高圧蒸気と低圧蒸気の各圧力は個別に設定可能であり、計算手順はいずれも同一である。
【0048】
燃料のプロセス条件では、ガス、重油、灯油及びその他の油並びに水素の発熱量及び比重を設定する。電気系統及び蒸気系統については、熱電負荷データの電力負荷、低圧蒸気負荷の内訳、発電電力の供給先、ガスエンジン、ガスタービン及び燃料電池等の回収蒸気種別、蒸気減圧による電力回収をそれぞれ設定する。
【0049】
熱電負荷データの電力負荷の内訳は、エネルギー負荷設定部１０で設定した電力負荷が熱電設備以外に供給される電力負荷であるか、熱電設備の電力を含んだ電力負荷であるかを選定する。熱電設備以外の負荷の設定により、エネルギー負荷設定部１０で設定した電力負荷は利用設備に供給される電力として設定される。
【0050】
同様に熱電負荷データの低圧蒸気負荷の内訳は、低圧蒸気負荷が熱電設備以外に供給される蒸気負荷であるか、熱電設備で発生する蒸気負荷であるかを選定する。熱電設備以外への供給のみの場合、設定された蒸気負荷は利用設備へ供給する蒸気である。また、全蒸気負荷（蒸気発生器からの蒸気負荷）を選択する場合は、利用設備に蒸気が供給され且つ熱電設備で蒸気が使用される場合であり、蒸気発生機器から発生する合計流量として設定される。上述の電力負荷及び蒸気負荷はシミュレーションに用いられ、結果として帳票等に出力される。
【0051】
また、蒸気減圧による電力回収は、高圧蒸気に余剰が生じ低圧蒸気に減圧される時に電力回収ができる電力回収設備について設定する。係る場合、最大発電量と部分負荷発電量に必要な高圧蒸気量と排蒸気のエンタルピーを設定する。
【0052】
各回収蒸気種別は、発電系機器（ガスエンジン、ガスタービン及び燃料電池）から発生する蒸気を低圧蒸気とするか、高圧蒸気とするかを選択する。例えば、「低圧蒸気」と設定した場合、ガスエンジンＭ１５０の排熱ボイラＭ１５０ａからの蒸気供給先を低圧蒸気側に供給することが指定される。
【0053】
さらに、プロセス条件設定部２２は、太陽光関連機器のプロセス条件としての水平面日射量を設定する。水平面日射量データには、機器が設置される場所の緯度、経度、標高及び元日からの通し日数を含む共通データと、データ時刻、気温、水平面全天日射量、水平面全天日射量直達成分、水平面全天日射量天空散乱成分、風速の１時間毎のデータを含む。さらに、寒冷地においては積雪のデータを含んでもよい。１時間毎のデータは、例えば公的機関等が公表している日射量データベースからダウンロードした日射量データを用いる。また、太陽光発電モジュール（又は太陽熱集熱器本体）の傾斜角（例えば水平を０度）及び方位（例えば真南を０度、西向きを正とし、－９０～９０度）も設定する。方位や傾斜角を任意に設定できるので、方位や傾斜角をパラメータとして容易にシミュレートすることも可能である。例えば同一地点において最適な方位や傾斜角を検討できる。
【0054】
そして、上記の水平面日射量データ、傾斜角及び方位に基づいて、斜面日射量直達成分、斜面日射量天空散乱成分及び斜面射量地面反射成分がそれぞれ求められ、これらを合算して斜面日射量が求められる。計算の詳細は、本件出願人による特許第６１１８９７３号公報に記載の通りである。
【0055】
発電電力の供給先の設定は、発電系機器が発電した電気をどこに供給し利用するかを決定するために、熱電設備と利用設備の電力を負担、熱電設備のみの電力を負担、利用設備のみの電力を負担のいずれかから選択する。例えば、「熱電設備と需要家（利用設備）の電力負担」を選択した場合、利用設備と熱電設備の両方に電力が供給される。合計電力に対して発電され不足分は買電する設定となる。
【0056】
電力供給先を「熱電設備への供給」と選択すると、熱電設備で消費される電力量にあわせて発電系機器が発電するように電力をバランスさせる。また、「需要家のみ」を選択すれば、同様に熱源以外の電力量にあわせて発電系機器が発電するように電力をバランスさせる。つまり、発電電力の供給先の決定により発電系機器が発電する量が変わることとなる。
【0057】
図６に示すように、熱電設備Ｍで消費される電力量ＣＥ１、利用設備Ｆで消費される電力量ＣＥ２、発電系機器Ｍ１００及び太陽光発電機器Ｍ１１００の発電量ＧＥａ（ＧＥａ１～３）とすると、熱電設備Ｍだけで電力が使用される場合（例えばターボ冷凍機Ｍ３５０への供給）、ＧＥａ１＞ＣＥ１であれば逆潮しないように収斂計算を行う。熱電設備Ｍ及び利用設備Ｆの両方で電力が使用される場合、ＧＥａ２＞ＣＥ１＋ＣＥ２であれば逆潮しないように収斂計算を行う。また、利用設備Ｆだけで使用される場合は、ＧＥａ３＞ＣＥ２であれば逆潮しないように収斂計算される。つまり、収斂させる電力の量が異なることとなる。この点は蒸気についても同様である。
【0058】
このように、電力負荷について、利用設備で使用される電力負荷のみであるか、利用設備且つ熱電設備の両方で使用される電力負荷であるかを選定することで切り替え選択してエネルギー評価することができ、又、蒸気負荷については、利用設備で使用される蒸気負荷のみであるか、利用設備且つ熱電設備の両方で使用される蒸気負荷であるかを選定することで切り替え選択してエネルギー評価することができる。
【0059】
さらに、図１ｂに示す如く、熱電設備Ｍに蓄電機器Ｍ１９０が含まれる場合、蓄電機器Ｍ１９０は、熱電設備ＭのＡＣ母線Ａｂ（ＡＣ連結）又は太陽光発電機器Ｍ１１００（ＤＣ連結）から電力の供給を受けて蓄電する。すなわち、熱電機器Ｍで消費される電力量ＣＥ１には、蓄電機器Ｍ１９０が蓄電する充電量も含まれる。よって、蓄電機器Ｍ１９０の構成及び充放電条件に伴って、熱電機器Ｍで消費される電力量ＣＥ１が変化することとなり、収斂させる電力の量は蓄電機器Ｍ１９０によっても異なることとなる。
【0060】
また、図１ｂの熱電設備Ｍにおいては、基本条件の設定は冷水の目標温度差、低圧蒸気圧力及びそのエンタルピーの設定となる。燃料データの設定は、ガス低位発熱量及び比重の設定である。電気系統・蒸気系統の条件設定は、電力負荷の内訳を熱電設備以外の負荷（利用設備）のみに設定し、蒸気負荷の内訳を熱電設備以外（利用設備）での使用とする設定である。ガスエンジン等回収蒸気の種類は低圧蒸気と設定する。
【0061】
環境負荷データ設定（Ｓ２０３）において、環境負荷データ設定部２３は環境負荷データを設定する。具体的には、エネルギー負荷設定部１０、基本条件設定部２０、システム構築設定部３０及び運転条件設定部４０にて設定した条件で求められた電力消費量（使用量）及び化石燃料及び他の燃料消費量に対し、環境負荷データ（単位環境負荷）をそれぞれ乗じて環境負荷（一次エネルギー、ＣＯ2、ＮＯｘ、ＳＯｘ）を出力するために設定する。設定されるデータは電力、ガス、灯油、重油、その他の油及び水素毎にＣＯ2、ＮＯｘ、ＳＯｘの各排出原単位及び原油換算値である。電力は、さらに一次エネルギー換算値が設定される。また、電力は、例えば昼間及び夜間のように時間帯別に設定可能である。
【0062】
次に、ユーティリティーコスト設定（Ｓ２０４）において、電力コスト設定部２１ａ及び燃料コスト設定部２１ｂは、電力及び燃料コストの設定を行う。
【0063】
システム構築設定（Ｓ２０６）において、システム構築設定部３０は、熱電設備Ｍのシステム構成を構築する。このシステム構築設定部３０は同一機種、能力の異なる機種、動作のためのエネルギーが異なる機種又はメーカの異なる機種の熱電機器を複数台任意に設定し、運転条件設定部４０の運転条件に従い各々を動作させることが可能である。
【0064】
熱電機器の各性能データは、ＤＢ群１００の機器性能ＤＢ１０３に記憶されており、機器データ読み込み（Ｓ２０７）において、この性能データを読み込むことにより設定する。機器性能ＤＢ１０３は、上述の機器の系統毎に、機器別、メーカー別、型番別、燃料別、能力別、性能別に分類整理されて記憶されている。性能データの読み込みは、システム構築設定部３０及び表示制御部７０を介してこれらの分類を選択して行う。
【0065】
この表示制御部７０は、図１ａに示す如きフロー図として表示すると共に、そのフロー図上で熱電設備のシステム構築を行う。このフロー図は、熱電設備Ｍを構成し得る複数種の熱電機器と、熱電設備Ｍに供給され各熱電機器に受入られる供給エネルギーと、熱電設備Ｍで製造され利用設備に供給される複合全エネルギーとを予め接続線で接続し関連づけた図である。
【0066】
これらの熱電機器は、その熱電機器の種別によって受入れるエネルギーと製造され供給するエネルギーが特定される。そのため、予め各熱電機器とその熱電機器で受入及び／又は製造されるエネルギーを接続線で関連づけ接続した熱電設備をフロー図として作成しておくことができる。接続線は、受入及び／又は製造されるエネルギー毎に割り振られてある。
【0067】
上述の如きフロー図上で熱電機器を選択することで、設定した熱電機器及びエネルギーが識別可能に表示されるので、熱電機器とエネルギーとの関連が視覚的に理解できる。よって、高度な専門家でなくても熱電設備Ｍのシステム構築が可能となる。なお、図１ｂの実線は各機器Ｍ１５０，Ｍ２２０，Ｍ３１０，Ｍ３８０等における内部電力を示す。また、太陽光関連機器は、水平面日射量データに基づく斜面日射量及び外気温度によって出力特性が変動し、製造される電力や太陽熱温水熱量が変動する。また、蓄電機器の充放電条件によって充電量及び放電量が変わり、電力使用量（電力負荷）も変化する。この内部電力及び太陽光関連機器の出力特性並びに蓄電機器の充電量及び放電量の変動が、エネルギーバランスの変更の一因となり、収斂計算によりエネルギーバランスが保たれる。図１ａ，ｂに示すフロー図はあくまで一例に過ぎず、適宜設定可能であり、予め複数種のフロー図を作成し記憶しておいても構わない。
【0068】
熱電設備を構成する熱電機器は、系列毎に分類され、機器種別に整理されているので、少なくとも発電系、ボイラ系、冷水系、温水系、低冷水系、給湯系及び太陽光関連系として系列別に分類された機器を選択して機器データを読込むことでその系統に選定された機器とみなされ、各系統の機能に応じて各熱電機器間並びに各熱電機器間と複合全エネルギーの系統及び供給エネルギーとを関連付けて設定することができる。その結果、各機器は読み込まれると適切に接続され、系列のバランス結果の負荷を分担する役割を担うことができる。但し、機器の選定では、熱電設備を構成したに過ぎず、運転条件設定部４０で設定された優先順位に従って機器は運転される。
【0069】
ここで、上述の如く機器性能ＤＢ１０３より読込みこんだ熱電機器の機器性能データについて説明する。
ガスエンジンコージェネレーションＭ１５０の機器性能データは、図５ａに例示する４点の負荷率で発電効率、蒸気回収率及び排温水回収率が多項式の回帰式により決定される。
ガスエンジンコージェネレーションＭ１５０の機器性能データは、図５ａに例示する４点の負荷率で発電効率、蒸気回収率及び排温水回収率が多項式の回帰式により決定される。
【0070】
また、最低負荷率、補機の消費電力、起動時ロスに関する設定を行う。補機の消費電力は、定格負荷と部分負荷（５０％負荷運転時）の出力％を設定する。また、ガスエンジンを停止しなければならない最低負荷率を設定する。起動時のエネルギーロス（定格運転（負荷率１００％）相当分）が何分相当かを設定する。
【0071】
さらに、主機の能力・台数・燃料、ＮＯｘ値、ガスエンジン１台当たりの能力及び水の消費量の計算に使用される排熱ボイラからのブローダウン量を設定する。また、ガスエンジンから排熱される蒸気及び排熱を外部利用するかどうかを設定する。
【0072】
ガスエンジンコージェネレーションＭ１５０の機器性能データは、システム構築設定部３０により機器性能ＤＢ１０３から発電系、能力、メーカ等を選択して読込まれる。このデータの読み込みにより、データが設定される。コージェネレーションの排熱ボイラから発生する蒸気の接続先は、プロセス条件設定部２２におけるガスエンジンの回収蒸気の種類で設定された低圧蒸気に供給される。発生する低圧蒸気の圧力及びエンタルピーはプロセス条件設定部２２で設定した低圧蒸気の圧力０．７８５ＭｐａＧ、低圧蒸気のエンタルピー２７７０．９ｋＪ／ｋｇで発生される。ガスエンジンＭ１５０から発生する排温水ＨＨＷは、排温水ヘッダーＨ３に供給される。
【0073】
低圧ボイラＭ２２０の機器性能データは、低圧ボイラの複数の任意の負荷率％における熱効率％を設定する。また、上記と同様に、ブローダウン量、主機の能力・台数・燃料、ＮＯｘ値、補機の消費電力及び起動時のエネルギーロスを設定する。低圧ボイラＭ２２０機器の性能データも上記と同様に、データの読み込みにより設定される。低圧ボイラから発生する蒸気の接続先及び低圧蒸気の圧力及びエンタルピーは、上記と同様にプロセス条件設定部２２において設定した条件にて設定される。
【0074】
吸収式冷凍機Ｍ３１０の機器性能データは、任意の複数の部分負荷率における冷水モード運転時のＣＯＰを設定する。これらを設定することで、上記回帰式と同様に、各モードにおけるＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして、変化するＣＯＰ％との関係が設定される。また、冷水、冷却水の各設計温度差を設定する。冷却水温度は、外気湿球温度、河川水、海水の温度データに対し任意温度を付与して例えば湿球温度＋５℃と設定可能であり、機器の運転可能な下限値も設定する。また、各モードにおけるＣＰＯと出口温度をパラメータに追加してもよい。以下の各機器においても同様である。
【0075】
冷水モードＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして変化するＣＯＰ％との関係及び湿球温度をパラメータとして冷却塔能力との関係を上記回帰式により同様に求める。また、主機の台数、設計能力及び実際能力（経年劣化した場合等の能力）、付属冷却塔のファン１台当りの能力及び消費電力、冷却塔能力及び付属冷却塔の補給水濃縮倍率を設定する。付属冷却塔の外気湿球温度と冷却能力の関係を上述の回帰式を用いて設定する。
【0076】
さらに、ポンプの消費動力等を設定する。ポンプの消費動力は、冷水ポンプ、冷却水ポンプの各揚程を設定する。揚程は設備によって異なるため、手動で入力する。また、ポンプの流量制御方式を例えば定流量と設定する。さらに、吸収冷凍機の補機の消費電力及び起動時のエネルギーロスを上記と同様に設定する。
【0077】
ここで、ポンプ効率の計算処理手順では、上記各揚程を設定すると、自動でポンプ効率等が算出され設定される。なお、ポンプ効率を例に説明するがモータ効率も同様に計算される。本例においては、冷水、冷却水も水である為に比重は１とする。
【0078】
始めに、ポンプ容量を計算する。熱電機処理熱量及び温度差より内部計算により算出される。求めたポンプ容量を用いてポンプ効率を求める。なお、ＪＩＳ Ｂ８３１３のＡ効率をポンプ容量の対数３次式で近似する。次に、モータ軸動力を求め、そのポンプ軸動力に基づいてモータ余裕率を算定する。ポンプ揚程は上記で入力された値が参照される。求めたモータ余裕率及びモータ軸動力からモータ所要動力を算出する。求めたモータ所要動力に基づいて、モータ効率を算出する。そして、求めたモータ効率及びポンプ効率からモータ、ポンプ総合効率を算出し、その計算結果が、ポンプ効率として設定される。また、上記のステップで求めたポンプ容量、ポンプ軸動力、モータ所要動力は内部データとして記憶される。
【0079】
さらに、吸収冷凍機から発生する排熱を排熱する場所を設定する。付属冷却塔からの排熱かグループ冷却塔からの排熱かを選択することが可能である。また、これら冷却塔からの排熱に変えて図１ａに示す外部利用水Ｗである河川水／海水からの直接排熱及び河川水／海水からの間接排熱（熱交換器を介した）を選択することも可能である。外部利用水Ｗには河川水／海水の他、下水、井戸水、下水処理水等も含まれる。河川水／海水を選択すると、基本条件設定部２０の温度データ設定部２４により設定された温度データを利用して排熱される。海水へ直接排熱の場合は海水を選択して記載の温度条件で海水に排熱され海に放熱される。間接排熱の場合は、図１ａの送水ポンプＭ９６０を熱電設備に追加して排熱を熱交換して同様に海に放熱される。
【0080】
熱電設備に空冷ヒートポンプや電動ヒートポンプ等のヒートポンプを備える場合、採熱についての設定も同様に可能である。空冷ヒートポンプは外気温度（空気）から採熱して温水（温熱）を作る機器である。電動ヒートポンプは冷却塔又は外部利用水Ｗから採熱して温水（温熱）を作ることも可能な機器である。温水は暖房に使用され冬期に負荷が大きくなるため、外気温が低い空気から採熱する空冷ヒートポンプのＣＯＰは小さく効率は低くなる。一方、外部利用水Ｗは冬期でも外気温より高いので電動ヒートポンプで外部利用水Ｗから採熱することで高いＣＯＰで温熱を効率よく作ることができる。例えば、河川水／海水を選択することで電動ヒートポンプの採熱源を設定する。吸収冷凍機Ｍ３１０の性能データも上記と同様に、データの読み込みにより、設定される。蒸気の供給、低圧蒸気の圧力及びエンタルピーは上記と同様である。
【0081】
ターボ冷凍機Ｍ３５０の機器性能データは、主機の能力・台数を設定する。また、部分負荷率と冷水運転の時のＣＯＰを設定し、冷水ＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして変化するＣＯＰ％との関係を設定する。設計の冷水温度差及び冷却水温度差及び冷却水温度を設定する。これらの設定は吸収式冷凍機と同様である。また、冷水ＣＯＰと負荷率をパラメータとして、変化するＣＯＰとの関係及び冷水ＣＯＰと冷却水温度をパラメータとして、変化するＣＯＰ％との関係についても同様に回帰式により求める。また、ポンプ効率や排熱先の設定も吸収式冷凍機と同様の設定であり、機器データの読み込みにより設定する。
【0082】
ジェネリンクＭ３８０の機器性能データは、図５ｂに示す如き排熱回収量と負荷率との関係、同図に示す如き燃料消費率と負荷率との関係を含んでいる。負荷率がＰ１の点よりも低い範囲では排温水のみで冷水製造でき、それを超えると燃料を消費しながら排温水も回収する。
【0083】
太陽光発電機器Ｍ１１００の機器性能データは、太陽電池パネルのタイプ（例えば、結晶系であるかアモルファルス系であるか）、１基当たりの合計定格出力、標準試験条件における日射強度、電力取出し可能最低日射量、モジュール変換効率、パワーコンディショナーＭ１１０１の出力効率（実効効率）及び消費電力及び定格出力を設定する。これらのデータは機器ＤＢ１０３に格納されており、読み込むことで設定される。また、基数、アレイ設置方式（架台設置、屋根置き、屋根一体形等）を設定する。そして、これら設定及び先にプロセス条件設定部２２の水平面日射量データに基づく斜面日射量（設定した斜面）、外気温度及び風速に基づいて有効発電電力が求められる。このように、太陽光発電機器は、斜面日射量、外気温度及び風速によって変動する出力特性を備える。なお、計算の詳細は、本件出願人による特許第６１１８９７３号公報に記載の通りである。
【0084】
蓄電機器Ｍ１９０の機器性能データは、蓄電容量及び充放電効率を含み、例えば、入力フォームを介して設定される。なお、蓄電機器Ｍ１９０の充放電条件は、後述する蓄電条件設定部４１により設定される。
【0085】
運転条件設定部４０は、運転条件設定（Ｓ２０８）において月別、日別及びパターン毎に時間帯別で前記熱電機器毎の運転可否及び／又は運転優先順位を設定する。この運転条件の設定により熱電機器の運転計画が構築される。
図７（ａ）（ｂ）に示すように、発電系機器、ボイラ系機器の昼間の運転計画を設定する。この設定画面において、昼間の時間(例えば８時から２２時)を任意の２つの時間帯に分け、その時間帯毎にそれぞれの負荷の状況に応じて任意に最大第８優先順位までを設定する。なお、同図は設定の一例に過ぎず、設定可能な時間帯の数及び優先順位は適宜増減可能である。例えば、８時から２２時を６つの任意の時間帯に分割し、各時間帯において最大第８優先順位まで設定することも可能である。また、発電系機器の運転方式を買電制御運転、最大発電運転、熱主運転（熱負荷優先）かを選択設定する。同図では８時から１８時まで、低圧ボイラ、ガスエンジンコージェネの運転を設定し、発電系機器の運転を買電制御運転としている。また、同図（ｃ）に示すように、夜間（例えば、２２時から８時）についても低圧ボイラの運転を設定して、発電系機器の運転を買電制御運転の運転方法を選定している。最低買電量を設定する項目は、電力会社から購入する最低買電電力量を規定するものであり、同図では０ＫＷと設定してある。
図７（ａ）（ｂ）に示すように、発電系機器、ボイラ系機器の昼間の運転計画を設定する。この設定画面において、昼間の時間(例えば８時から２２時)を任意の２つの時間帯に分け、その時間帯毎にそれぞれの負荷の状況に応じて任意に最大第８優先順位までを設定する。なお、同図は設定の一例に過ぎず、設定可能な時間帯の数及び優先順位は適宜増減可能である。例えば、８時から２２時を６つの任意の時間帯に分割し、各時間帯において最大第８優先順位まで設定することも可能である。また、発電系機器の運転方式を買電制御運転、最大発電運転、熱主運転（熱負荷優先）かを選択設定する。同図では８時から１８時まで、低圧ボイラ、ガスエンジンコージェネの運転を設定し、発電系機器の運転を買電制御運転としている。また、同図（ｃ）に示すように、夜間（例えば、２２時から８時）についても低圧ボイラの運転を設定して、発電系機器の運転を買電制御運転の運転方法を選定している。最低買電量を設定する項目は、電力会社から購入する最低買電電力量を規定するものであり、同図では０ＫＷと設定してある。
【0086】
また、複数の発電系機器の運転制御方法を指定する発電系機器の負荷分担方法を選択設定する。同図には、「ラスト機のみ部分負荷」を設定した例を示す。「ラスト機のみ部分負荷」は、運転優先順位の最後に指定された機器の部分負荷運転で発電量を調整する場合に設定する。また、「全ＧＴ／全ＧＥ同一負荷運転」や「ラストモデルのみ均一負荷」の設定も可能である。「全ＧＴ／全ＧＥ同一負荷運転」は、設定された発電機ガスタービン、ガスエンジンを全て同一負荷で運転して発電量を調整する場合に設定される。また、「ラストモデルのみ均一負荷」の設定は、複数の発電機で優先順位が最後に指定されている機器が複数台であり、この最後の優先順位の複数台の機器で発電量を調整する場合に設定する。このように、複数の発電機器が設定されている場合には、様々な発電機の制御方法にて検討することができる。なお、夜間の時間（例えば２２時から８時）も上記と同様に設定可能である。昼間、夜間の時間帯は自由に変更可能であり、サマータイムについても対応可能である。
【0087】
冷水、温水系機器についても運転条件を設定する。例えば昼間の時間(８時から２２時)を任意の４つの時間帯に分け、その時間帯毎に負荷の状況に応じて最大第２０優先順位まで設定する。なお、この設定される時間帯の数及び優先順位も上記と同様に適宜増減可能である。また、優先順位の他、各機器の出口温度も設定する。低冷水系機器も同様に設定可能である。
【0088】
図１ｂに示すように、熱電設備Ｍに蓄電機器Ｍ１９０が含まれる場合、運転条件設定部４０は、蓄電機器Ｍ１９０を発電系機器の１種として、他の発電系機器との優先順位を決定する。なお、蓄電機器の運転優先順位を設定する時間帯は、蓄電機器からの放電時間帯を少なくとも含む時間帯である。蓄電機器からの放電が、発電系機器の発電と同等に見做すことができるからである。
【0089】
また、蓄電条件設定部４１により蓄電機器の構成としての蓄電容量及び充放電効率並びに充放電条件としての運転パラメータの設定方法を設定する。さらに、充放電条件として、運用方法、最低蓄電量、ピークカット運転時の受電電力上限値、充電スケジュール、放電スケジュールを蓄電条件設定部４１により設定する。運用方法としては、ピークカット運転やスケジュール放電等が選択可能である。充電スケジュールは、充電開始時刻及び時間帯単位での最大可能充電量を設定する場合と、任意の時間帯毎に充電量を設定する場合とがある。また、放電スケジュールは、任意の時間帯毎に放電が可能な最大可能放電量を設定する。
【0090】
図１ｂに示すように、熱電設備Ｍに太陽光発電機器Ｍ１１００が含まれる場合、運転条件設定部４０は、図７に示す如くユーザーが設定した運転条件（運転順位）に関わらず、強制的に太陽光発電機器を発電系機器よりも優先させる。これは、日時を問わず適用される。太陽光エネルギーは、その供給量を調整不可能であるので、太陽光関連機器で製造される電力を有効利用し且つその変動を吸収するために他の優先順位よりも優先させる。
【0091】
また、太陽光発電出力条件設定部４２により、太陽光発電機器Ｍ１１００の出力制御を設定する。ここで、出力制限とは、例えば、電力会社が太陽光発電事業者に対し太陽光発電の出力抑制（制限）を要請する場合が挙げられる。特に、熱電設備Ｍが蓄電機器Ｍ１９０を含む場合、太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する。従来の太陽光発電機器の出力制御は、太陽光発電のモジュール（アレイ）の基数単位でしか制御できず、段階的な出力制御となり、調整のために少なからず買電を要していた。しかし、技術の進展により、パワーコンディショナーにおいて１％単位での定格出力制御が可能となり、太陽光発電の出力を連続的に制御することが可能となった。本発明では、パワーコンディショナーでの１％単位での定格出力制御を太陽光発電の連続制御として設定する。これにより、蓄電機器Ｍ１９０を含む熱電設備Ｍにおいて、電力会社から太陽光発電の出力制限を受けた場合であっても、熱電設備のシミュレーションが可能となる。
【0092】
さらに、連結状態選択部４２ａにより、太陽光発電機器と蓄電機器との連結がＡＣ連結かＤＣ連結かが選択される。ＤＣ連結が選択された場合、パワーコンディショナーの出力効率（実効効率）の出力効率を１とする。ＤＣ連結におけるＤＣ・ＤＣ変換器は、ＡＣ連結におけるパワーコンディショナーに相当するものであり、ＤＣ・ＤＣ変換器ではほとんど変換ロスは生じない。この選択により、ＡＣ連結とＤＣ連結との比較シミュレーションも容易に行うことができる。
【0093】
外部の活用できる高圧蒸気、低圧蒸気、冷水、温水、電力を受け入れる受入量を設定する。各受入量は、複数の任意の時間帯を設定し、各時間帯における受入量をそれぞれ設定する。例えば低圧蒸気最大１ｔ／ｈを昼夜ごみ焼却設備から受け入れる設定とすると、熱電設備の低圧蒸気使用量が１ｔ／ｈより小さい場合は、熱電設備に必要な蒸気量のみを受け入れる。他方、熱電設備の低圧蒸気使用量が１ｔ／ｈより大きい場合は、最大の１ｔ／ｈの低圧蒸気を受け入れて不足分は熱電設備で低圧蒸気をバランスさせる。なお、熱電設備で製造し他の設備に供給可能な複合全エネルギー量も同様に設定する。これらの設定値が考慮され供給エネルギーや複合全エネルギーのバランスがとられる。高圧蒸気、冷水、温水、電力も全て同様に処理される。これにより、エネルギー負荷設定部１０で設定されたエネルギー負荷を参照しながら運転条件設定部４０で熱電設備の運転計画を設定することができる。
【0094】
図１ｂに示す熱電設備Ｍにおいては、図７（ａ），（ｂ）に示す例では、ガスエンジン及び低圧ボイラを設定する。更に太陽光発電機器は、昼間の時間帯、夜間の時間帯に関係なく日射量によって発電されるので、太陽光発電機器が熱電設備に組込まれると、昼間の時間帯の第一優先順位として太陽光発電機器が発電系機器よりも優先機器として扱われる。従って、太陽光発電機器の次にガスエンジンが優先される。また、最低買電量を０ＫＷと設定する。一方、図７（ｃ）に示す例では、夜間は低圧ボイラのみの表示とし、夜間の時間帯においても第一優先順位として太陽光発電機器が扱われる。最低買電量の設定を行わず不足電力は買電するように設定する。また、冷水温水の昼間で使用する設備をジェネリンク、吸収冷凍機及び電動ターボ冷凍機とする設定を行う。一方、夜間は吸収冷凍機のみに設定する。これらを１２ヶ月分設定する。なお、熱電設備に蓄電機器が含まれているので、少なくとも蓄電機器の放電時間帯において、ガスエンジンと蓄電機器とで優先順位を設定可能である。
【0095】
上記各ステップにおける運転条件設定後、シミュレーションが実行されその結果が出力される。出力ステップ（Ｓ２１０）において、運転結果出力部５０は、シミュレーション結果を時間帯別及び／又は年間計算として出力する。出力形式として、グラフや帳票等がある。
【0096】
時間帯別及び年間計算出力としては、電力バランス、低圧蒸気バランス、燃料消費、冷水バランス、運転台数、従量料金（ユーティリティーコスト）、電力消費詳細及び電力消費量（ユーティリティー消費量）の結果を出力可能である。また、蓄電機器の充放電バランス、太陽光発電の発電量等も出力可能である。
【0097】
ここで、図２ｃ、３、８ａ～ｅ、９を参照しながら、運転条件設定部４０による運転条件設定（Ｓ２０８）及び演算部７ｐによるシミュレーション計算手順について以下説明する。これらは、図８ａのＳ０１～０７のステップよりなり、各ステップは図８ｂ～ｅに対応する。なお、以下の各説明において、買電制御運転は、電力に逆潮が生じない運転であり、最大発電運転は、発電系機器が１００％の負荷で運転され電力の逆潮を許す運転である。また、各ステップの説明に当たり、図１ｂの熱電設備を用いた実例に関連するステップのみを先に示し、８月の買電制御運転のケースを例示する。この熱電設備Ｍは、図１ｃに示す如く、太陽光発電機器は、コンディショナーを介してＡＣ母線にＡＣ連結されている。この熱電設備Ｍのように、太陽光発電機器及び蓄電機器の双方を含む場合、電力優先運転となるため、図８ｃ，８ｅ中のステップＳ３４及びＳ７２では、ＹＥＳが選択される。よって、熱主運転に関する説明を省略する。熱主運転の詳細は、本件出願人による特許第６１１８９７３号公報に記載の通りである。
【0098】
「冷水ＥＢ（Ｓ０１、図８ｂ）」
まず、冷水熱負荷及び往還温度差の読み込み（Ｓ１１）、必要冷水流量の計算を計算する（Ｓ１２）。次に、冷凍機の運転優先順位に基づいて、冷水熱負荷と冷水流量の両者を満足する冷凍機の運転台数を決定し（Ｓ１３）、運転する各冷凍機の運転負荷率及びＣＯＰを計算する（Ｓ１４）。この計算において、冷水出口温度設定が同じであれば均一負荷率とする。そして、運転する各冷凍機の冷熱製造量、電力・燃料・蒸気の消費量、冷却塔排熱、熱回収ＨＰの温水回収熱量等を計算し（Ｓ１５）、温水エネルギーバランスステップ（Ｓ２）に移行する。なお、冷却塔排熱は上述の外部利用水への排熱も可能である。
まず、冷水熱負荷及び往還温度差の読み込み（Ｓ１１）、必要冷水流量の計算を計算する（Ｓ１２）。次に、冷凍機の運転優先順位に基づいて、冷水熱負荷と冷水流量の両者を満足する冷凍機の運転台数を決定し（Ｓ１３）、運転する各冷凍機の運転負荷率及びＣＯＰを計算する（Ｓ１４）。この計算において、冷水出口温度設定が同じであれば均一負荷率とする。そして、運転する各冷凍機の冷熱製造量、電力・燃料・蒸気の消費量、冷却塔排熱、熱回収ＨＰの温水回収熱量等を計算し（Ｓ１５）、温水エネルギーバランスステップ（Ｓ２）に移行する。なお、冷却塔排熱は上述の外部利用水への排熱も可能である。
【0099】
「低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３、図８ｃ）」
同図に示すように、まず、低圧プロセス蒸気熱負荷の読み込み（Ｓ３１ａ）、低圧プロセス蒸気量の計算する（Ｓ３１ｂ）。低圧蒸気消費量を低圧プロセス蒸気量と熱電機器駆動用低圧蒸気量との和から算出し（Ｓ３１ｃ）、発電系機器が低圧蒸気回収であるか否かを判断する（Ｓ３２ａ）。低圧蒸気回収でない場合、低圧ボイラの運転優先順位に基づいて、低圧ボイラ負荷を満足する低圧ボイラの運転台数を決定し（Ｓ３３ａ）、運転する各低圧ボイラの運転負荷率を計算（１台のみ部分負荷率）して（Ｓ３３ｂ）、運転する各低圧ボイラの蒸気製造量、電力・燃料の消費量などを計算する（Ｓ３３ｃ）。
同図に示すように、まず、低圧プロセス蒸気熱負荷の読み込み（Ｓ３１ａ）、低圧プロセス蒸気量の計算する（Ｓ３１ｂ）。低圧蒸気消費量を低圧プロセス蒸気量と熱電機器駆動用低圧蒸気量との和から算出し（Ｓ３１ｃ）、発電系機器が低圧蒸気回収であるか否かを判断する（Ｓ３２ａ）。低圧蒸気回収でない場合、低圧ボイラの運転優先順位に基づいて、低圧ボイラ負荷を満足する低圧ボイラの運転台数を決定し（Ｓ３３ａ）、運転する各低圧ボイラの運転負荷率を計算（１台のみ部分負荷率）して（Ｓ３３ｂ）、運転する各低圧ボイラの蒸気製造量、電力・燃料の消費量などを計算する（Ｓ３３ｃ）。
【0100】
他方、発電系機器が低圧蒸気回収である場合、低圧ボイラ負荷Ｓ２を低圧蒸気消費量から低圧蒸気受入量を差し引くことで求めると共に、低圧ボイラの蒸気発生量、電力消費量、燃料などを計算する（Ｓ３２ｂ）。ここで、低圧蒸気受入量は外部からの排蒸気受入も可能とする。そして、電主運転か熱主運転かを判断する（Ｓ３４）。
【0101】
買電制御運転（電力優先）である場合、Ｓ３５ａ～Ｓ３５ｆの及び一点鎖線で囲むＳ７１～Ｓ７３の電力ＥＢのステップが実行される。なお、電力ＥＢ０７は図８ｅに示すが、理解の便宜のためにここで説明する。目標発電量から運転機器とその運転台数を設定し（Ｓ３５ａ）、蓄電機器を除く発電系機器を最大負荷率（１００％）に設定する（Ｓ３５ｂ）。そして、Ｓ３５ｃ～Ｓ３５ｆ、７１、７３のステップを実行し、余剰電力が一定誤差範囲（例えば１ｋＷ）以内であれば（Ｓ７３）終了し後続のステップに移行する。ここで、ステップＳ３５ｃ,Ｓ７１における発電量には、太陽光発電機器の発電量及び蓄電機器の放電量が加えられる。一方で、蓄電機器の充電量は、電力使用量に加えられる。余剰電力が誤差範囲以内でなければ（Ｓ７３）、後述するように発電系機器の負荷率Ｐ１を変更し、Ｓ３５ｃ～Ｓ３５ｆ、７１～７４のステップを余剰電力が誤差範囲以内となるまで繰り返す収斂（収束）計算を実行する。
【0102】
ここで、ステップＳ３５ａ～Ｓ７４に関連する図１ｂの熱電設備Ｍを用いた買電制御運転の収斂計算についてさらに詳しく説明する。冷水負荷、冷水の温度差から必要な冷凍機台数と負荷率を求め、ジェネリックＭ３８０と吸収冷凍機Ｍ３１０を１台と決定する。そして、この時の負荷率より必要な低圧蒸気量Ｓ２（ｔ／ｈ）を求める（Ｓ３２ｂ）。
【0103】
システム内消費電力Ｅａ及び最低買電量Ｗ１との差異（Ｅａ－Ｗ１）ｋＷを目標発電量とし、これから、太陽光発電電力の発電量及び蓄電機器の放電量を差し引いてガスエンジンコージェネＭ１５０等の運転台数を決定する（Ｓ３５ａ）。システム内消費電力Ｅａは、Ｍ１５０，Ｍ２２０，Ｍ３１０，Ｍ３５０，Ｍ３８０等の機器の内部消費電力と電力負荷Ｓ８とを含むものとする。さらに、この電力負荷Ｓ８には、蓄電機器の充電量が含まれる。ガスエンジンＭ１５０等の蓄電機器を除く発電系機器の負荷率を１００％に設定する（Ｓ３５ｂ）。そして、設定されたガスエンジンでの発電量Ｇ１（ｋＷ／ｈ）、回収蒸気量Ｓ１（ｔ／ｈ）、内部消費電力、燃料消費量等を性能曲線より求める（Ｓ３５ｃ）。
【0104】
この計算結果から回収可能な低圧蒸気量Ｓ１（ｔ）を求め、Ｓ１，Ｓ２を比較して余剰蒸気が発生するか否かを判断する（Ｓ３５ｄ）。蒸気が余剰している場合は設備外に廃棄する（Ｓ３５ｅ）。蒸気が不足の場合、Ｓ３（ｔ／ｈ）＝Ｓ２－Ｓ１に相当する低圧ボイラＭ２２０を運転し、その蒸気発生量、内部消費電力、消費燃料等を計算する（Ｓ３５ｆ）。そして、上述の結果より、蓄電機器の充電量を含むシステム内消費電力Ｅａを積算計算する（Ｓ７１ａ）。
【0105】
ここで、図示省略するが、Ｓ３５ｃ～Ｓ７１，Ｓ７３の初回のループのみガスエンジンコージェネが太陽光発電量Ｅｓ及び蓄電機器の充電量及び放電量を考慮した上で発電量不足か否かを判定する。Ｇ１≦Ｅａ－Ｗ１－Ｅｓの場合、不足電力を購入して、計算は終了する。一方、Ｇ１＞Ｅａ－Ｗ１－Ｅｓの場合、ＡＢＳ（Ｇ１－（Ｅａ－Ｗ１－Ｅｓ））が許容される誤差範囲α以内かを判定する。本実施形態では許容誤差範囲α＝±１ｋＷ以内としており、誤差範囲内の場合、計算は終了する。
【0106】
許容誤差が±１ｋＷ以内でない場合、ガスエンジンコージェネの負荷率Ｐ１を変更し、Ｇ１＝Ｅａ－Ｗ１－Ｅｓになるよう負荷率Ｐ１を求める。しかし、負荷率Ｐ１が変更され、回収蒸気量Ｓ１が変動すると、当該ガスエンジンコージェネや他の機器の運転条件の変動に伴って内部消費電力が変動し、システム内消費電力Ｅａも変動する結果、買電制御運転で逆潮を防ぐという当初の目的を達成できない。また、太陽光発電機器は、斜面日射量、外気温度及び風速によって発電量は変動する。そこで、Ｓ７３の収斂がなされるまで、以下の如くＳ７４の負荷率Ｐ１変更を経てＳ３５ｃからＳ７１を繰り返す収斂計算が必要となる。
【0107】
各説明変数による２次式として作成した目標発電量から負荷率％を求めると、２次式の解として得ることができる。発電量が目標発電量より小である場合にＰmin＝Ｐmid とする２分検索による収束計算で目標の負荷率％を求める。同時に、Ｐmid％での発電量ｋＷと目標発電量ｋＷ間の差は、１ｋＷ以下を許容誤差としている。なお、収束不可の場合を考慮して最大収束計算回数を２０回としているが、収束回数は適宜設定可能である。収斂した場合はさらに次のステップに進む（Ｓ３６ａ）。
【0108】
２分検索方は代数方程式数値計算法よる収束計算方法の一例に過ぎない。代数方程式数値計算法よる収束計算方法は、高次代数方程式や分数方程式、無理方程式、あるいは超越方程式のように微分・積分を含まない方程式の数値計算である。その他、代表的なものとしてニュートン・ラプソン法、２分検索法、レギュラ・ファルシ法ベアストウ・ヒッチコック法、リン法、ベルヌーイ法、グレッフェ法等を用いてもよい。本発明における全ての収斂計算はこれらの各手法を用いることができる。
【0109】
ここで、蓄電機器の充放電条件の運用方法として「ピークカット運転」が選択された場合を例に説明する。ピークカット運転とは、熱電設備の買電電力が、予め設定した買電量を超えるときに放電を行うことで、買電電力を一定値以下に抑える運転方法である。例えば、蓄電機器の構成を蓄電容量６５００ｋｗｈ、充放電効率９５％と設定すると共に、充放電条件として、ピークカット運転時の受電電力上限値を２０００ｋｗ、充電スケジュールを充電開始時刻２２時、時間帯毎の最大可能充電量を８００ｋｗと設定した場合のグラフ及び帳票を図９ａ～ｃに示す。
【0110】
同図の例では、１６－１７時は、ガスエンジンの発電量のみでは電力消費量を賄えないため買電するが、受電電力上限値（買電量）が２０００ｋｗを越えないように蓄電機器から放電され電力バランスがとられる。１８－２０時では、電力消費量を全て買電で賄っているが、買電量が２０００ｋｗを超えないように蓄電機器から放電することによって電力のバランスがとられる。すなわち、演算部は、受電電力上限値を超える電力量を蓄電機器の放電量とする。ここで、充電スケジュールでは、充電開始時刻２２時、充電量８００ｋｗと設定されているが、蓄電機器は充電と放電を同時に行うことはできないため、放電が優先される。また、０－１時の時間帯では、充電量が設定値に満たない値となっている。これは、一日の合計放電量に見合う充電量が確保できればよいので、充電量を調整して、充電を１時で完了させている。このように、演算部は、上述の放電量に基づいて蓄電機器が放電を行う時間帯を除く時間帯毎の充電量を求める。そして、１日の合計放電量と最大可能充電量とに基づいて前記蓄電機器の充電終了時刻を決定すると共に当該充電終了時刻を含む時間帯における最終充電量を決定する。なお、グラフや帳票の数値はＤＣベースの値であり、本例の太陽光発電機器と蓄電機器とはＡＣ連結であるので、充電・放電ではコンディショナーの実効効率が考慮される。例えば、２２－２３時の充電は８００ｋｗであるので、ＡＣ母線から８００ｋｗ／０．９５（実効効率）＝８４２．１ｋｗとなる。また、１８－１９時では、蓄電機器から８５５．４ｋｗ放電されるので、実効効率０．９５を掛けてＡＣ換算で８１２．６ｋｗとなる。
【0111】
また、７－８時、１１－１２時では、電力消費量に対し太陽光発電量が相対的に多く行われている。ここで、太陽光発電は、発電系機器のガスエンジンよりも優先する運転順位（条件）であるため、逆潮が生じないようにガスエンジンの発電量を抑制する部分負荷運転を行われる。これにより、当該時間帯において、蒸気発生量が変化することとなり、蒸気エネルギーバランスが取られるように収斂計算が実行される。
【0112】
このように、蓄電機器の１日の充電量と放電量とが等しくなるように且つ電力バランスが維持されるように蓄電機器の充電量及び放電量が時間帯別に計算される。そして、蓄電機器の充電量を電力負荷に組み込んで計算することで、太陽光発電機器及び蓄電機器を備える熱電設備のシミュレートが可能となり、加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算することが可能となる。
【0113】
第一回目の太陽光発電量Ｅｓ＋ガスタービン発電機の発電量Ｇ１、上記の如く蓄電機器の充電量を含むシステム内必要電力Ｅａ及び運転条件設定部４０の最低買電量Ｗ１との関係を比較する。例えば７時から８時で逆潮電力が発生している場合、これはＧ１＋Ｅｓ＞Ｅａ－Ｗ１に相当する。発電機及び太陽光発電からの電力量が余剰電気として電力会社に逆潮しないようにガスエンジン発電機の負荷率を順次先述のＰmidと変更して収斂計算を行う。Ｇ１＋Ｅｓ＜Ｅａ－Ｗである場合、収斂計算を完了する。このように、コージェネレーション機器（ガスエンジンコージェネＭ１５０）の負荷率調整により、太陽光発電機器の発電電力の変動を吸収し且つ、発電電力の逆潮を防ぐことができる。
【0114】
熱電設備の構成により、図８ａに示す他のバランス計算ステップが行われる。以下に、上述以外のステップについて説明する。
【0115】
「温水ＥＢ（Ｓ０２）」
図８ｂに示すように、温水熱負荷及び往還温度差を読み込み（Ｓ２１）、必要温水流量の計算を計算する（Ｓ２２）。次に、温水系機器の運転優先順位に基づいて、温水熱負荷と温水流量の両者を満足する温水系機器の運転台数を決定し（Ｓ２３）、運転する各温水系機器の運転負荷率を計算する（Ｓ２４）。この計算において、温水出口温度設定が同じであれば均一負荷率とし、熱回収ＨＰの負荷率は他と異なる場合がある。そして、運転する各温水系機器の温熱製造量、電力・燃料・蒸気の消費量、採熱量などを計算し（Ｓ２５）、先の低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）へ移行する。なお、採熱量は外部利用水（海水、河川水など）からの採熱も可能である。
図８ｂに示すように、温水熱負荷及び往還温度差を読み込み（Ｓ２１）、必要温水流量の計算を計算する（Ｓ２２）。次に、温水系機器の運転優先順位に基づいて、温水熱負荷と温水流量の両者を満足する温水系機器の運転台数を決定し（Ｓ２３）、運転する各温水系機器の運転負荷率を計算する（Ｓ２４）。この計算において、温水出口温度設定が同じであれば均一負荷率とし、熱回収ＨＰの負荷率は他と異なる場合がある。そして、運転する各温水系機器の温熱製造量、電力・燃料・蒸気の消費量、採熱量などを計算し（Ｓ２５）、先の低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）へ移行する。なお、採熱量は外部利用水（海水、河川水など）からの採熱も可能である。
【0116】
「高圧蒸気ＥＢ」
これは、Ｓ０３の低圧蒸気ＥＢにおける「低圧蒸気」が「高圧蒸気」と置換される他はほぼ同様であるため図示省略する。但し、ヘッダーで減圧されて低圧蒸気として受け入れられる分量は、先のステップＳ３５ｅにおける余剰蒸気とはならない点が異なる。低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）の符号Ｂから詳細を図示しない高圧蒸気ＥＢ（Ｓ０４）を経て符号Ｃ以降にガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５）が実行される。
これは、Ｓ０３の低圧蒸気ＥＢにおける「低圧蒸気」が「高圧蒸気」と置換される他はほぼ同様であるため図示省略する。但し、ヘッダーで減圧されて低圧蒸気として受け入れられる分量は、先のステップＳ３５ｅにおける余剰蒸気とはならない点が異なる。低圧蒸気ＥＢ（Ｓ０３）の符号Ｂから詳細を図示しない高圧蒸気ＥＢ（Ｓ０４）を経て符号Ｃ以降にガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５）が実行される。
【0117】
「ガスエンジン排温水ＥＢ（Ｓ０５、図８ｄ）」
まず始めに、先の冷水ＥＢ（Ｓ０１）において、各冷水系機器の運転台数及び負荷率が計算され、排温水投入型吸収冷凍機の冷水熱量（製造量Ｍａ）Ａ及び他の冷水系機器の冷水熱量が決定される（Ｓ１３～Ｓ１５）。また、先の温水ＥＢ（Ｓ０２）において、各温水系機器の運転台数及び負荷率が計算され、温水回収熱交換器の温水熱量Ｂが決定される（Ｓ２３～Ｓ２５）。
まず始めに、先の冷水ＥＢ（Ｓ０１）において、各冷水系機器の運転台数及び負荷率が計算され、排温水投入型吸収冷凍機の冷水熱量（製造量Ｍａ）Ａ及び他の冷水系機器の冷水熱量が決定される（Ｓ１３～Ｓ１５）。また、先の温水ＥＢ（Ｓ０２）において、各温水系機器の運転台数及び負荷率が計算され、温水回収熱交換器の温水熱量Ｂが決定される（Ｓ２３～Ｓ２５）。
【0118】
次いで、排温水投入型吸収冷凍機が運転しているか否かを判定する（Ｓ５１ａ）。運転している場合、ガスエンジンの排温水量を計算し、その排温水量で発生可能な排温水投入型吸収冷凍機の発生冷水熱量Ａ’を計算する（Ｓ５２ａ）。そして、発生冷水熱量Ａ’が先の冷水熱量Ａに対して不足するかを判定し（Ｓ５３ａ）、不足しない場合はＳ５５ａへ移行する。他方、不足する場合、不足する冷水熱量を他の冷水系機器で製造するように冷水系機器の運転優先順位に基づいて他の冷水系機器の運転台数及び負荷率を決定し（Ｓ５４ａ）、Ｓ５５ａへ移行する。他の冷水系機器の必要蒸気量Ｓ２及び蒸気発生機器の発生蒸気量Ｓ１を求め（Ｓ５５ａ、Ｓ５６）、発生蒸気量Ｓ１と必要蒸気量Ｓ２の差分が所定の誤差範囲αとなるか判定する（Ｓ５７）。なお、誤差範囲αの単位及び数値は、エネルギーによって異なる。
【0119】
差分が誤差範囲α以内でない場合、蒸気発生機器の負荷率を変更し（Ｓ５８）、符号ＳＲ５８ａの経路を通ってステップＳ５２ａに戻る。不足冷水熱量が解消し且つ誤差範囲α以内となるまで上記ステップＳ５２ａ～５８を繰り返し行う。すなわち、発生蒸気量Ｓ１が必要蒸気量Ｓ２に収束するように蒸気発生機器の負荷率を変更させて収斂計算を行い、冷水及び蒸気のバランスがとれる冷水系機器の運転台数及び／又は負荷率を決定する。差分が誤差範囲α以内となれば、給湯ＥＢ（Ｓ０６）へ移行する。
【0120】
一方、排温水投入型吸収冷凍機が運転していない場合、温水回収熱交換器が運転しているかを判定する（Ｓ５１ｂ）。温水回収熱交換器が運転している場合、図中の破線で囲むステップＳ５２ｂ～５８，経路ＳＲ５８ｂの手順となる。この手順は上述の冷水系機器と同様であり、蒸気発生機器の負荷率を変更させて収斂計算を行い、温水及び蒸気の双方のバランスをとれる温水系機器の運転台数及び／又は負荷率を決定する。温水回収熱交換器が運転していない場合は給湯ＥＢ（Ｓ０６）へ移行する。
【0121】
「給湯ＥＢ（Ｓ０６、図８ｅ）」
まず、給湯熱負荷、給湯供給温度、給水温度が読み込まれ（Ｓ６１）、給水流量および貯湯タンク内温度を計算する（Ｓ６２）。次に、貯湯タンク内温度により給湯機の運転／停止および運転／停止の台数を決定し（Ｓ６３）、指定時刻に貯湯タンク蓄熱満了するよう給湯機追加運転する（Ｓ６４）。そして、運転する各給湯機の製造熱量、電力・燃料の消費量を計算し（Ｓ６５）、次の電力ＥＢ（Ｓ０７）に移行する。
まず、給湯熱負荷、給湯供給温度、給水温度が読み込まれ（Ｓ６１）、給水流量および貯湯タンク内温度を計算する（Ｓ６２）。次に、貯湯タンク内温度により給湯機の運転／停止および運転／停止の台数を決定し（Ｓ６３）、指定時刻に貯湯タンク蓄熱満了するよう給湯機追加運転する（Ｓ６４）。そして、運転する各給湯機の製造熱量、電力・燃料の消費量を計算し（Ｓ６５）、次の電力ＥＢ（Ｓ０７）に移行する。
【0122】
「電力ＥＢ（Ｓ０７）」
ここでは、上述のＳ７１の次に電主運転か否かが判断され（Ｓ７２）、大略先の低圧蒸気ＥＢでの説明の通りである。熱主運転の場合は（Ｓ７２）、買電量を計算し（Ｓ７５）、終了する。電主運転で負荷率Ｐ１を再設定した場合は、説明の便宜上低圧蒸気ＥＢ０３のＳ３５ｃの前（Ｋ）に戻るように設定したが、計算に矛盾を生じない限り、例えば冷水ＥＢ０１の当初位置（Ｋ’）に戻るように設定しても構わない。条件を再設定し、再度全ての系統の機器において運転状態を再度調整し、特定の複合全エネルギーが目標値に収斂することに意味がある。
ここでは、上述のＳ７１の次に電主運転か否かが判断され（Ｓ７２）、大略先の低圧蒸気ＥＢでの説明の通りである。熱主運転の場合は（Ｓ７２）、買電量を計算し（Ｓ７５）、終了する。電主運転で負荷率Ｐ１を再設定した場合は、説明の便宜上低圧蒸気ＥＢ０３のＳ３５ｃの前（Ｋ）に戻るように設定したが、計算に矛盾を生じない限り、例えば冷水ＥＢ０１の当初位置（Ｋ’）に戻るように設定しても構わない。条件を再設定し、再度全ての系統の機器において運転状態を再度調整し、特定の複合全エネルギーが目標値に収斂することに意味がある。
【0123】
各機器には関連する機器が各機器モデルの中に組み込まれ各機器毎の運転条件(負荷率)に従って、又は、制限条件があればその条件の範囲で運転され計算される。例えば、排温水投入型吸収冷凍機の関連機器としての補機動力、冷水ポンプ、冷却水ポンプ、個別冷却塔、制約条件として起動ロス、運転可能な冷却水温度の下限値等を考慮して運転される排温水投入型吸収冷凍機の排温水回収量、ガス（燃料）量、電力量、水の使用量、アウトプットされる冷水量が計算される。排温水投入型吸収冷凍機１台では負荷設定部の冷水流量が不足する場合は、運転条件設定部４０で設定された冷凍機の順番で他の冷凍器（例えば吸収冷凍機）が立上がり冷水量をバランスさせる。もし、それでも冷水バランスが取れない場合は、優先順位の最後の機器（例えばターボ冷凍機）が自動的に追起動してバランスさせるように構成されている。
【0124】
吸収冷凍機に供給される蒸気は、必要蒸気バランスからボイラ系及び発電系で発生される蒸気から供給されるように構成されている。ボイラ系も発電系についても冷水系と同様に各機器はモデル化されていて、運転条件設定部４０で設定された順番で立上がり蒸気量、発電量をバランスさせる。もしそれでも蒸気のバランスが取れない場合は、優先順位の最後のボイラー系機器が追起動してバランスさせるように構成されている。発電系機器は、買電により処理でき、収斂計算の負担軽減のため、追起動を行わないように構成されている。もし、ガスエンジン発電機を停止しても余剰電力が生じる場合は、太陽光発電機器の出力を下げて電力バランスがとられる。
【0125】
このように、システムバランス計算の手順は、各系列毎に順番、例えば冷水、温水、低圧蒸気、高圧蒸気、給湯、電力の順番に熱電収支バランスを組み立てる。組み立てた条件に変更が生じた時場合は、多変数代数方程式数値解析法で収斂計算を行い、全ての系統の熱電バランスを計算する。このバランス結果に基づいて各機器の負荷で運転し出力された機器のアウトプットが、必要とされる情報に整理されて運転結果出力部５０により上述の如く出力される。その出力は、上述した如き時間帯別出力及び年間計算出力によるグラフ形式や帳票形式にて行われる。
【0126】
次に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、蓄電機器のピークカット運転の充電スケジュールを蓄電機器の充電開始時刻と時間帯あたりの最大可能充電量とにより設定した。しかし、充電スケジュールの設定は、これに限らず、蓄電機器の充電開始時刻と、充電終了時刻と、これらの時刻間の時間帯毎の充電量とにより設定しても構わない。係る場合、１日の合計放電量と時間帯毎の充電量とに基づいて蓄電機器の充電終了時刻又は時間帯の内の少なくとも１以上の時間帯における充電量を変更して、１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とを等しくする。
上記実施形態において、蓄電機器のピークカット運転の充電スケジュールを蓄電機器の充電開始時刻と時間帯あたりの最大可能充電量とにより設定した。しかし、充電スケジュールの設定は、これに限らず、蓄電機器の充電開始時刻と、充電終了時刻と、これらの時刻間の時間帯毎の充電量とにより設定しても構わない。係る場合、１日の合計放電量と時間帯毎の充電量とに基づいて蓄電機器の充電終了時刻又は時間帯の内の少なくとも１以上の時間帯における充電量を変更して、１日の合計充電量と蓄電機器の１日の合計放電量とを等しくする。
【0127】
また、上記実施形態では、蓄電機器の運用方法をピークカット運転としたが、これに限られるものではなく、たとえば、スケジュール放電を選択することも可能である。スケジュール放電とは、予め設定した放電スケジュール（放電時間帯及びその時間帯での放電量）で放電を行う運転方法である。スケジュール放電では、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。これらの設定により、例えば、（１）ＶＰＰ（Virtual Power Plant＝仮想発電所）発電、（２）ピークシフト運転、（３）電力卸市場価格連動運転のシミュレートが可能となる。
【0128】
（１）ＶＰＰ発電
この例として、蓄電機器の構成を蓄電容量８０００ｋｗｈ、充放電効率９５％と設定すると共に、充放電条件として、充電開始時刻を２０時、時間帯単位での最大可能充電量を８００ｋｗ、放電スケジュールを１０～１３時が最大可能放電量１８００ｋｗ、１３時～１６時が最大可能放電量２０００ｋｗと設定した場合の電力バランスのグラフ及び帳票を図１０ａ～ｃに示す。同図の例では、放電時間帯を含む時間帯において、ガスエンジンコージェネ２台を蓄電機器よりも優先させている。
この例として、蓄電機器の構成を蓄電容量８０００ｋｗｈ、充放電効率９５％と設定すると共に、充放電条件として、充電開始時刻を２０時、時間帯単位での最大可能充電量を８００ｋｗ、放電スケジュールを１０～１３時が最大可能放電量１８００ｋｗ、１３時～１６時が最大可能放電量２０００ｋｗと設定した場合の電力バランスのグラフ及び帳票を図１０ａ～ｃに示す。同図の例では、放電時間帯を含む時間帯において、ガスエンジンコージェネ２台を蓄電機器よりも優先させている。
【0129】
ＶＶＰ発電においては、さらに、売電条件設定部４３により熱電設備から外部へ電力を供給（売電）する売電量及び売電時間帯が設定される。
【0130】
例えば、１０時～１３時に１０００ｋｗを売電し、１３～１６時に１５００ｋｗを売電する設定を行う。図１０ａ，ｂに示すように、売電条件設定部４３により設定された売電時間帯において、設定した売電量が外部へ供給（電力消費）される一方、この売電条件が満たされ且つ電力バランスが確保されるよう蓄電機器から放電が放電スケジュールに基づいて行われる。同図の例では、１０－１２時に、ＶＰＰ発電としての供給（売電）電力１０００ｋｗが必要であるが、その供給電力を含む電力消費量に対し太陽光発電量が相対的に多く行われている。太陽光発電は、上記実施形態と同様に、発電系機器のガスエンジンよりも優先する運転順位（条件）であるため、逆潮が生じないようにガスエンジンの発電量を抑制する部分負荷運転を行われる。これにより、当該時間帯において、蒸気発生量が変化することとなり、蒸気エネルギーバランスが取られるように収斂計算が実行される。なお、８－１２時においても、逆潮が生じないようにガスエンジンの発電量を抑制する部分負荷運転を行われる。
【0131】
他方、１２－１６時においては、電力消費量の増加に伴い太陽光発電を加えても電力が不足するため、蓄電機器より放電を行うことで電力バランスが取られる。ここで、充電スケジュールは、充電開始時刻２０時、充電量８００ｋｗと設定されているが、蓄電機器は充電と放電を同時に行うことはできないため、放電が優先される。また、０－１時の時間帯では、充電量が設定値に満たない値となっている。これは、一日の合計放電量に見合う充電量が確保できればよいので、充電量を調整して、充電を１時で完了させている。このように、演算部は、上述の放電量に基づいて蓄電機器が放電を行う時間帯を除く時間帯毎の充電量を求める。
【0132】
すなわち、演算部は、売電量が満たされるように蓄電機器の放電量を求めると共に、充電スケジュールに基づいて前記放電時間帯を除く時間帯毎に前記蓄電機器の充電量を求める。このように、ＶＰＰ供給電力を時間帯毎に外だし電力（逆潮）に設定し、月毎パターン毎にＶＰＰ供給可能な電力量を検討できる。そして、この検討結果に基づいて、電力会社と定量的に契約することができる。
【0133】
（２）ピークシフト運転
ピークシフト運転とは、買電電力の平準化を目指す運用であり、基本的に買電量の多い時間帯に放電し、買電量の少ない時間帯に充電する運転である。係る場合の設定は、上記と同様であり、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の最大可能放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。設定した放電時間帯を少なくとも含む時間帯において蓄電機器と他の発電系機器との運転優先順位を設定する。そして、演算部は、設定した充電スケジュールに基づいて放電時間帯を除く時間帯毎に蓄電機器の充電量を求めて、電力バランスをとる。本例では、上記他の発電系機器として、ガスエンジンコージェネを例に以下説明する。
ピークシフト運転とは、買電電力の平準化を目指す運用であり、基本的に買電量の多い時間帯に放電し、買電量の少ない時間帯に充電する運転である。係る場合の設定は、上記と同様であり、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の最大可能放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。設定した放電時間帯を少なくとも含む時間帯において蓄電機器と他の発電系機器との運転優先順位を設定する。そして、演算部は、設定した充電スケジュールに基づいて放電時間帯を除く時間帯毎に蓄電機器の充電量を求めて、電力バランスをとる。本例では、上記他の発電系機器として、ガスエンジンコージェネを例に以下説明する。
【0134】
図１１ａ～ｃに示す例では、設定した充電スケジュールに従って２２時～７時の間で充電がなされ、電力負荷として加算されている。そして、設定された放電スケジュールに従って８時以降に放電が開始されると共に太陽光発電の発電量も増加する。そのため、蓄電機器を発電系機器の第一優先と設定した場合、７－１０時の時間帯ではガスエンジンコージェネは１００％運転となるが、１０時－１５時の時間帯では太陽光発電が十分に行われるので、買電することなく、ガスエンジンコージェネが部分負荷運転となり電力バランスが取られる。さらに、この部分負荷運転により、低圧蒸気や排温水の発生（供給）量も低下するので、これらのエネルギーも他の機器とバランスを取るように収斂計算がなされる。
【0135】
一方、ガスエンジンコージェネを発電系機器の第一優先（１００％負荷）と設定した場合は、図１１ｄ～ｆに例示するように、１０時－１２時の時間帯では太陽光発電が十分に行われるので、蓄電機器から放電することなしで、ガスエンジンコージェネが部分負荷運転となり電力バランスが取られる。他の時間帯では、蓄電機器が電力負荷に見合うように必要な放電を行う。
【0136】
（３）電力卸市場価格連動運転
電力料金の設定の一部には、電力卸市場の電力卸市場価格に連動して電力料金を設定するものがある。例えば、太陽光発電が多い昼間の時間帯の電力料金は実質０円／ｋＷｈに設定され、それ以外の太陽光発電が少ない時間帯の電力料金は高く設定されている。この電力卸市場価格連動運転は、電力料金が高い時間帯に放電し電力料金が安い時間帯に充電する運転であり、買電電力の平準化を目指すピークシフト運転と同様である。よって、この運転の場合も上記ピークシフト運転と同様に、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の最大可能放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。
電力料金の設定の一部には、電力卸市場の電力卸市場価格に連動して電力料金を設定するものがある。例えば、太陽光発電が多い昼間の時間帯の電力料金は実質０円／ｋＷｈに設定され、それ以外の太陽光発電が少ない時間帯の電力料金は高く設定されている。この電力卸市場価格連動運転は、電力料金が高い時間帯に放電し電力料金が安い時間帯に充電する運転であり、買電電力の平準化を目指すピークシフト運転と同様である。よって、この運転の場合も上記ピークシフト運転と同様に、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の最大可能放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。
【0137】
図１２ａ～ｃに示す例では、太陽光発電が多い８時を充電開始時刻に設定されてあり、時間帯あたりの最大可能充電量に従って８－１６時の間で充電がなされ、電力負荷として加算されている。また、この時間帯は電力料金が安価に設定されているので、ガスエンジンコージェネを運転せずに買電を利用し、ランニングコストを下げる。また、設定された放電スケジュールに従って、５－８時及び１６時－２１時の時間帯で蓄電機器から放電される。そのため、蓄電機器を発電系機器の第一優先と設定した場合、２１－１時の時間帯ではガスエンジンコージェネは１００％運転となり、買電量を最小限にする運転が行われる。そして、１時－５時の時間帯では利用設備の電力消費量の減少に追従して、買電することなく、ガスエンジンコージェネが部分負荷運転となり電力バランスが取られる。さらに、この部分負荷運転により、低圧蒸気や排温水の発生（供給）量も低下するので、これらのエネルギーも他の機器とバランスを取るように収斂計算がなされる。また、１６時－２１時の時間帯では太陽光発電ではなく火力発電となるため、ＣＯ2の削減効果も得られる。
【0138】
さらに、上記各実施形態において、蓄電機器は１系列であった。しかし、１系列に限らず２系列でも同様にシミュレーションを実行することができる。係る場合、蓄電条件設定部４１により、各系列の蓄電容量及び充放電効率がそれぞれ設定される。そして、演算部７ｐは、各系列の蓄電機器の充電率（ＳＯＣ）が等しくなるように充放電量の分配が実行される２系列の蓄電機器を１つの蓄電機器と見なす。なお、２系列の蓄電機器を用いる場合、これらは並列接続され、充放電が行われる。
【0139】
ここで、蓄電機器の充電率とは、残存（蓄電）している電気量を蓄電機器の容量で除して％表記にしたものであり、ＳＯＣ（State Of Charge）又は残容量とも表せる。本発明におけるシミュレーションでは、蓄電機器が実際に放電（充電）させることのできる蓄電量を１００％（満充電）～０％（完全放電）とする。そのため、例えば、蓄電機器のカタログや技術資料等に「ＳＯＣ３０％～８０％で使用する」と記載されている場合、この「３０％～８０％」が本発明の「０％～１００％」に相当する。
【0140】
さらに、各系列の蓄電機器にそれぞれ接続されるＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率が異なる場合、演算部７ｐは、２系列の蓄電機器全体の充電時及び放電時の総合効率を求め、求めた充電時及び放電時の総合効率を用いて２系列の蓄電機器全体を１つの蓄電機器と見なす。
【0141】
図１４ａに示す如く、太陽光発電機器が蓄電機器にＡＣ連結されている場合、まず、第一系列の蓄電機器のＡＣベースでの放電量をＰD1、第一系列の蓄電機器の双方向ＤＣ・ＡＣ変換器の変換効率ηA1とすると、第一系列の蓄電機器のＤＣベースの放電量は、下記式１で表される。
【0142】
【数1】
【0143】
また、第一系列の蓄電機器のＡＣベースでの充電量ＰC1は、下記式２で表される。
【0144】
【数2】
【0145】
２系列の蓄電機器の充電率（ＳＯＣ）が等しくなるように放電するためには、ＤＣベースの各放電電力をＰ’D1，Ｐ’D2［ｋＷ］、各蓄電機器の蓄電容量をＱB1，ＱB2［ｋＷｈ］とすると下記式３を満たさなければならない。
【0146】
【数3】
【0147】
そして、ＡＣベースでの放電量をＰD1，ＰD2とすると、上記式３は下記式４となり、放電電力の比（ＰD2／ＰD1）となる。
【0148】
【数4】
【0149】
よって、この放電時の総合効率は、下記式５により求められる。
【0150】
【数5】
【0151】
他方、２系列の蓄電機器の充電率（ＳＯＣ）が等しくなるように充電するためには、ＤＣベースの各充電電力をＰ’C1，Ｐ’C2［ｋＷ］、各蓄電機器の蓄電容量をＱB1，ＱB2［ｋＷｈ］とすると下記式６を満たさなければならない。この式６は式７となり、充電効率の比となる。そして、充電時の総合効率も上記放電時と同様に下記式８により求められる。
【0152】
【数6】
【0153】
【数7】
【0154】
【数8】
【0155】
他方、図１４ｂに示す如く、太陽光発電機器が蓄電機器にＤＣ連結されている場合、太陽光発電電力のＤＣ・ＤＣ変換器の出力ＰPVのうち、蓄電機器に流れる分が充電電力Ｐ’Cは、下記式９となる。そして、この時の太陽光発電電力の配分は、下記式１０となる。これにより、２系列のＤＣ連結の場合であっても総合効率が求められる。
【0156】
【数9】
【0157】
【数10】
【0158】
なお、上記各実施形態において、熱電機器として、発電系機器としてコージェネレーションを含むものであった。しかし、例えば、コージェネレーション等の発電系機器を含まず、蓄電機器と太陽光発電機器と熱源機器とを含む熱電設備において、太陽光発電の余剰活用をシミュレートすることも可能である。
【0159】
太陽光余剰活用をシミュレートする場合、設定は、例えば、蓄電機器の放電時間帯と、放電時間帯毎の放電量と、蓄電機器の充電スケジュールが設定される。この例では、余剰となる太陽光発電を充電し、夕方の電力が不足する時間帯に放電する。
【0160】
図１３ａに示す如く、充電スケジュールとして、任意の時間帯毎に充電量を設定する。これは、日照条件等に基づいて予め予測（シミュレート）した余剰太陽光発電量を充電量として設定している。上述したように、技術の進展により、パワーコンディショナーにおいて１％単位での定格出力制御（連続制御）が可能となった。よって、太陽光発電条件設定部４２により太陽光発電機器の出力制御を連続制御とすることで、太陽光発電機器と蓄電機器とを少なくとも含む熱電設備Ｍにおいて、蓄電及び放電を考慮した電力負荷のシミュレーションが可能となる。
【0161】
本例において、図１３ｂ，ｃに示すように、８時～１０時において電力負荷は、太陽光発電で賄えていないので、買電電力により電力バランスを取っている。一方、７－８時、１０～１３時、１４－１５時においては、太陽光発電で電力負荷を賄えており、買電が不要となる。そして、余剰分を電力単価が高くなる１６時以降に放電し電力負荷のバランスをとっている。このように、充電スケジュールに日射予報等を考慮して、余剰電力量の予測値を想定して設定することで余剰太陽光発電を充電に回す運転のシミュレーションも可能となる。
【0162】
太陽光余剰活用をシミュレートする場合、熱電設備のシミュレーションシステムの構成は、以下の構成となる。
【0163】
複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び燃料（以下、「供給エネルギー」という。）が供給され、少なくとも電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気のうち少なくともいずれか２種類のもの（以下、「複合全エネルギー」という。）を製造して利用設備に供給する熱電設備における前記熱電機器の運転条件と供給エネルギーの使用量又は複合全エネルギーの製造量との関係を求める熱電設備のシミュレーションシステムであって、
前記熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含み、
日別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合全エネルギーの量を設定するエネルギー負荷設定部と、
前記熱電設備及び前記利用設備の少なくとも外気温度又は湿球温度のいずれか並びに前記太陽光発電機器の水平面日射量を含むプロセス条件を設定するプロセス条件設定部と、
時間帯別の前記熱電機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、
前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱電設備を運転させた結果の前記供給エネルギーの使用量を少なくとも計算する演算部とを備え、
前記運転条件設定部は、前記蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、前記太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に前記太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有し、
前記熱電機器のうち前記太陽光発電機器及び前記蓄電機器を除くいずれかが前記プロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、
前記太陽光発電機器は、前記プロセス条件のうち前記水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、
前記演算部は、
前記連続制御における前記太陽光発電機器の出力変動及び前記蓄電機器の前記充放電条件に伴い、前記複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値になるように当該熱電機器の負荷率を変更させて前記熱電設備の電力エネルギーの使用量の算出を行って、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、
求めた前記充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、
加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する熱電設備のシミュレーションシステム。
前記熱電機器は、少なくとも、太陽光発電機器及び蓄電機器並びにモータを用いたポンプを少なくとも備える熱電機器を含み、
日別で時間帯毎に利用設備で必要とされる複合全エネルギーの量を設定するエネルギー負荷設定部と、
前記熱電設備及び前記利用設備の少なくとも外気温度又は湿球温度のいずれか並びに前記太陽光発電機器の水平面日射量を含むプロセス条件を設定するプロセス条件設定部と、
時間帯別の前記熱電機器毎の運転可否及び運転優先順位を設定する運転条件設定部と、
前記運転条件設定部の運転条件に従い前記熱電設備を運転させた結果の前記供給エネルギーの使用量を少なくとも計算する演算部とを備え、
前記運転条件設定部は、前記蓄電機器の構成及び充放電条件を設定する蓄電条件設定部と、前記太陽光発電機器の出力効率を設定すると共に前記太陽光発電機器の出力制御を連続制御に設定する太陽光発電出力条件設定部とをさらに有し、
前記熱電機器のうち前記太陽光発電機器及び前記蓄電機器を除くいずれかが前記プロセス条件によって変動する部分負荷特性を含み、
前記太陽光発電機器は、前記プロセス条件のうち前記水平面日射量に基づく斜面日射量及び外気温度によって変動する出力特性を備え、
前記演算部は、
前記連続制御における前記太陽光発電機器の出力変動及び前記蓄電機器の前記充放電条件に伴い、前記複合全エネルギーのいずれかの製造量が前記エネルギー負荷設定部で設定した目標値になるように当該熱電機器の負荷率を変更させて前記熱電設備の電力エネルギーの使用量の算出を行って、前記蓄電機器の１日の合計充電量と前記蓄電機器の１日の合計放電量とが等しくなり且つ電力エネルギーのバランスを維持し得る前記蓄電機器の充電量及び放電量を時間帯別に求め、
求めた前記充電量を時間帯毎に電力エネルギーの使用量に加算し、
加算された電力エネルギーの使用量に基づいてユーティリティー消費量を計算する熱電設備のシミュレーションシステム。
【0164】
上記実施形態において、太陽光関連機器のパネル傾き及び方位をユーザーが入力し、その入力値（固有値）に基づき斜面日射量を求めた。しかし、例えば、太陽追尾型の太陽光発電機器の場合、これら角度は季節（月）や時間で変動する。その場合、ユーザーの入力に替えて例えば月別・時間毎に最適なパネル傾き及び方位を算出し、その算出値に基づき斜面日射量を求めるとよい。
【産業上の利用可能性】
【0165】
本発明は、複数の熱電機器が接続され、少なくとも電力及び化石燃料が供給され、電力、低冷水、冷水、温水、給湯、高圧蒸気及び低圧蒸気を製造して利用設備に供給する熱電設備において、熱電設備が少なくとも太陽光関連機器を有し、複合全エネルギーのいずれかを製造するのに要するエネルギー使用量をシミュレートする熱電設備のシミュレーションシステムとして利用することができる。また、本発明は、エネルギー負荷設定部、基本条件設定部、システム構築設定部及び運転条件設定部の条件で求められた電力消費量及び化石燃料及び他の燃料消費量並びに環境負荷データ設定部の単位環境負荷をそれぞれ乗じて環境負荷（一次エネルギー、ＣＯ2、ＮＯｘ、ＳＯｘ）をシミュレートするシステムとして利用することができる。さらに、本発明は、熱電機器の現状シミュレートによる運転診断、運転方法の変更による省エネルギー、機器リニューアルによる改良とその省エネルギー、環境負荷低減の評価及び熱電設備の最適設計のコンサルテーションに利用することができる。
【符号の説明】
【0166】
１：シミュレーションシステム、２：ユーザー端末、３：管理者端末、４：ＤＢサーバー、５：ネットワーク、６：ユーザーインターフェイス、６ａ：モニタ、６ｂ：キーボード、６ｃ：マウス、７：ＣＰＵ（演算手段）、７ａ：バス、７ｂ：一時記憶メモリ、７ｃ：ＨＤＤ、７ｄ：ネットワークアダプタ、７ｐ：演算部、７ｑ：計算判定部、７ｘ：データファイル、７ｙ：処理用アプリケーション（演算手段）、７ｚ：負荷作成アプリケーション、１０：エネルギー負荷設定部、２０：基本条件設定部、２１：ユーティリティーコスト設定部、２１ａ：電力コスト設定部、２１ｂ：燃料コスト設定部、２２：プロセス条件設定部、２３：環境負荷データ設定部、２４：温度データ設定部、３０：システム構築設定部、４０：運転条件設定部、４１：蓄電条件設定部、４２：太陽光発電出力条件設定部、４２ａ：連結状態選択部、４３：売電条件設定部、５０：運転結果出力部、６０：ケースファイル等作成部、７０：表示制御部、７１：表示ウィンドゥ、１００：データベース群、１００ａ：読込データ、１１０：個別データ群、２００：顧客データベース、２０１：ケースファイルデータベース、
Ａｂ：ＡＣ母線、Ｄｂ：ＤＣ母線、Ｆ：利用設備、Ｍ：熱電設備、Ｍ１２０ａ：排熱ボイラ、Ｍ１９０：蓄電機器、Ｍ１９０ａ：双方向ＤＣ・ＡＣ変換器、Ｍ１１０１：パワーコンディショナー、Ｍ１１０２：ＤＣ・ＤＣ変換器
Ａｂ：ＡＣ母線、Ｄｂ：ＤＣ母線、Ｆ：利用設備、Ｍ：熱電設備、Ｍ１２０ａ：排熱ボイラ、Ｍ１９０：蓄電機器、Ｍ１９０ａ：双方向ＤＣ・ＡＣ変換器、Ｍ１１０１：パワーコンディショナー、Ｍ１１０２：ＤＣ・ＤＣ変換器
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図1d】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図8d】
【図8e】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10a】
【図10b】
【図10c】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図11d】
【図11e】
【図11f】
【図12a】
【図12b】
【図12c】
【図13a】
【図13b】
【図13c】
【図14a】
【図14b】