JPH02245453A - コージェネレーション・システムの最適制御法 - Google Patents
コージェネレーション・システムの最適制御法Info
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- JPH02245453A JPH02245453A JP1065700A JP6570089A JPH02245453A JP H02245453 A JPH02245453 A JP H02245453A JP 1065700 A JP1065700 A JP 1065700A JP 6570089 A JP6570089 A JP 6570089A JP H02245453 A JPH02245453 A JP H02245453A
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自家発電機と熱回収装置をもつ建物や施設に
おいて、電気と熱の２種類の２次エネルギーを同時に使
用するさいの１次エネルギの利用効率を高めることを目
的としたコージェネレーション・システムの最適制御法
に関する。
おいて、電気と熱の２種類の２次エネルギーを同時に使
用するさいの１次エネルギの利用効率を高めることを目
的としたコージェネレーション・システムの最適制御法
に関する。
商用電力のほかに自家発電によって建物または施設内の
電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが５
このような建物または施設（以下建物等という）におい
て電気と熱を同時に使用する場合に、１次エネルギ（自
家発電に要するエネルギおよび系外から供給され・る商
用電力の合計）の利用効率が最も高くなるように電力需
要と熱需要がバランスしていることが望ましい。しかし
実際には９時間的にも、また量的にもバランスしている
ことはむしろ稀である。コージェネレーシぢン・システ
ム（ＣＧＳ）は、かような電気と熱の２次エネルギを同
時に使用する場合の１次エネルギーの利用効率を高める
ことを目的としたものであるが、このために最も投資効
率のよい機器構成を採用したとしても、その運転態様が
適切でなければＣＧＳの真価が発電され得ない。
電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが５
このような建物または施設（以下建物等という）におい
て電気と熱を同時に使用する場合に、１次エネルギ（自
家発電に要するエネルギおよび系外から供給され・る商
用電力の合計）の利用効率が最も高くなるように電力需
要と熱需要がバランスしていることが望ましい。しかし
実際には９時間的にも、また量的にもバランスしている
ことはむしろ稀である。コージェネレーシぢン・システ
ム（ＣＧＳ）は、かような電気と熱の２次エネルギを同
時に使用する場合の１次エネルギーの利用効率を高める
ことを目的としたものであるが、このために最も投資効
率のよい機器構成を採用したとしても、その運転態様が
適切でなければＣＧＳの真価が発電され得ない。
本発明は、 ＣＣＳを構成している機器類の運転条件を
適正に制御して最小のエネルギで電力と熱を同時にまか
なうことを目的としたものである。
適正に制御して最小のエネルギで電力と熱を同時にまか
なうことを目的としたものである。
本発明は、自家発電機と熱回収装置をもつ建物等におい
て、該建物等の電力需要と熱需要を予測学習すると同時
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し５式
（１）で示す省エネルギ率（ＳＥ）が最大となるように
、該発電機と熱回収装置の運転条件を制御することを特
徴とする。
て、該建物等の電力需要と熱需要を予測学習すると同時
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し５式
（１）で示す省エネルギ率（ＳＥ）が最大となるように
、該発電機と熱回収装置の運転条件を制御することを特
徴とする。
Ｓ［！−（Ｑｌ−Ｑｌ）／＋１１ ｘｌｏｏ
−・−（１）ただし、ＱｌはＣＧＳ（コージェネレ
ーション・システム）によらずに熱および電力需要量を
供給する時の１次エネルギに換算した消費エネルギ＋
ＱｔはＣＧＳによって同一の熱および電力需要量を供給
する時の１次エネルギに換算した消費エネルギを表す。
−・−（１）ただし、ＱｌはＣＧＳ（コージェネレ
ーション・システム）によらずに熱および電力需要量を
供給する時の１次エネルギに換算した消費エネルギ＋
ＱｔはＣＧＳによって同一の熱および電力需要量を供給
する時の１次エネルギに換算した消費エネルギを表す。
第１図に本発明を適用したＣＧＳ系の機器配置例を示す
、建物（某大学）には一般電力負荷ＷＬと冷暖房のため
の熱負荷Ｑ Ｌ ｌおよび給湯熱負荷Ｑ Ｌ２が存在す
る。建物の電力負荷ＷＬは商用電力Ｗ。
、建物（某大学）には一般電力負荷ＷＬと冷暖房のため
の熱負荷Ｑ Ｌ ｌおよび給湯熱負荷Ｑ Ｌ２が存在す
る。建物の電力負荷ＷＬは商用電力Ｗ。
と自家発電機ｌで製造された電力によってまがなわれる
。一方、熱負荷Ｑ ＬｌとＱＬ！は１発電機ｌの駆動源
であるエンジン２の排熱を回収する熱回収装置３および
４を用いることによってまかなわれる。すなわち、エン
ジン２の排ガスは排ガスボイラである排ガス熱交換器５
に導入され、ここで高温水が製造され、この高温水を熱
回収装置３である冷温水発生機に１次側熱源回路Ｐを経
て導き。
。一方、熱負荷Ｑ ＬｌとＱＬ！は１発電機ｌの駆動源
であるエンジン２の排熱を回収する熱回収装置３および
４を用いることによってまかなわれる。すなわち、エン
ジン２の排ガスは排ガスボイラである排ガス熱交換器５
に導入され、ここで高温水が製造され、この高温水を熱
回収装置３である冷温水発生機に１次側熱源回路Ｐを経
て導き。
この冷温水発生機で冷房シーズンでは冷房負荷ＱＬの冷
水を作り、暖房シーズンでは直接的に温水を作る。これ
らの冷水または温水は空調用機器群６に対し２次側の往
路７および還路８によって循環供給され、空調用熱源と
して利用される。また第２の熱回収装置４である放熱用
熱交換器にも高温水を導き、ここで受熱した液媒を貯湯
槽９に２次側の往路１０および還路１１によって循環供
給し、給湯用熱源として利用される。
水を作り、暖房シーズンでは直接的に温水を作る。これ
らの冷水または温水は空調用機器群６に対し２次側の往
路７および還路８によって循環供給され、空調用熱源と
して利用される。また第２の熱回収装置４である放熱用
熱交換器にも高温水を導き、ここで受熱した液媒を貯湯
槽９に２次側の往路１０および還路１１によって循環供
給し、給湯用熱源として利用される。
なお、エンジン２の冷却水循環路１２には冷却用熱交換
器１３が介装され、この冷却用熱交換器１３で放熱する
熱も排ガス熱交換器５に入る前の循環水に供給するよう
にしである。また、第１の熱回収装置３と第２の熱回収
装置４とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するため
の放熱用熱交換器１４が１次側熱源回路Ｐに設けである
。
器１３が介装され、この冷却用熱交換器１３で放熱する
熱も排ガス熱交換器５に入る前の循環水に供給するよう
にしである。また、第１の熱回収装置３と第２の熱回収
装置４とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するため
の放熱用熱交換器１４が１次側熱源回路Ｐに設けである
。
以上のような構成になるＣＧＳ系において、自家発電機
の容量並びに熱回収装置の熱回収量を自在にコントロー
ルできる装置構成とする。これは。
の容量並びに熱回収装置の熱回収量を自在にコントロー
ルできる装置構成とする。これは。
例えば発電機の容量制御は、エンジンの台数制御および
／または回転数制御によって行うことができ、また熱回
収装置の熱回収量制御は、熱回収装置の台数制御および
／または１次側または２次側熱源回路の流量制御によっ
て行うことができる。
／または回転数制御によって行うことができ、また熱回
収装置の熱回収量制御は、熱回収装置の台数制御および
／または１次側または２次側熱源回路の流量制御によっ
て行うことができる。
この制御操作はコンピューター１５からの制御信号Ｘお
よびＹにより操作される制御盤１６および１７によって
行われる。
よびＹにより操作される制御盤１６および１７によって
行われる。
他方、コンピューター１５には、外気条件の計測値並び
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力され
３予め作成されたプログラムに従って外気条件から電力
需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで、電力需
要と熱需要を予測するのは、需要の傾向から予め発電機
を運転しておくか、または停止しておくかを判断するた
めのである。一方、リアルタイムで計測された電力需要
と熱需要に応じて前記（１）式のＳ［！が最大となるよ
うに制御ｎ信号Ｘ、Ｙを出力する。外気条件の計測値と
しては、外気温度Ｔ（検出信号イ）、湿度■（同口）、
気圧Ｐ（同ハ）３日射Ｒ（同二）が採用され、電力需要
の計測値は商用電力計１８の検出値（ネ）および自家発
電機による供給電力の電力計１９の検出値（へ）が採用
される。そして熱需要の計測値としては、冷暖房負荷と
給湯負荷の合計がリアルタイムで計測されるが、冷暖房
負荷については空調用機器群６への２次側の往路７およ
び還路８に介装された熱量計（温度計と流量計とからな
る）２０および２１の熱量検出値（）） （ｆ）の差か
ら求められ、給湯負荷については貯湯槽９への２次側の
往路１ｏと１１に介装された熱量計２２および２３の熱
量検出値（１）（＊）の差から求められる。
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力され
３予め作成されたプログラムに従って外気条件から電力
需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで、電力需
要と熱需要を予測するのは、需要の傾向から予め発電機
を運転しておくか、または停止しておくかを判断するた
めのである。一方、リアルタイムで計測された電力需要
と熱需要に応じて前記（１）式のＳ［！が最大となるよ
うに制御ｎ信号Ｘ、Ｙを出力する。外気条件の計測値と
しては、外気温度Ｔ（検出信号イ）、湿度■（同口）、
気圧Ｐ（同ハ）３日射Ｒ（同二）が採用され、電力需要
の計測値は商用電力計１８の検出値（ネ）および自家発
電機による供給電力の電力計１９の検出値（へ）が採用
される。そして熱需要の計測値としては、冷暖房負荷と
給湯負荷の合計がリアルタイムで計測されるが、冷暖房
負荷については空調用機器群６への２次側の往路７およ
び還路８に介装された熱量計（温度計と流量計とからな
る）２０および２１の熱量検出値（）） （ｆ）の差か
ら求められ、給湯負荷については貯湯槽９への２次側の
往路１ｏと１１に介装された熱量計２２および２３の熱
量検出値（１）（＊）の差から求められる。
このようにして検出値（イ）〜（ヌ）は刻々コンピュー
ター１５に入力され、前記（１）式の（ＳＥ）が最大と
なるようにエンジン３および熱回収装置３の運転条件を
コントロールする。そのさい、前記（１）弐のうち、
ＣＧＳによらずに熱および電力需要量を供給する時の１
次エネルギに換算した消費エネルギＱ１については、電
力負荷は商用電力だけで供給する時の消費電力を、そし
て熱負荷はＣＣＳと同一の燃料を使用する冷凍機とボイ
ラを使用して熱を供給する時の燃料消費量を予め計算に
よって求めておいた解析プログラムを使用し、また、
ＣＧＳによって同一の熱および電力需要量を供給する時
の１次エネルギに換算した消費エネルギＱ２は、毎時の
熱負荷および電力負荷に適合する発電機および熱回収装
置の運転台数と運転容量を予め解析し ＣＣＳの消費電
力と燃料消費量を積算するＣＧＳ解析用プログラムを使
用すればよい、計算できる発電機の運転方式としては定
率、定量ベース、定量ピーク運転のいずれでもよい。
ター１５に入力され、前記（１）式の（ＳＥ）が最大と
なるようにエンジン３および熱回収装置３の運転条件を
コントロールする。そのさい、前記（１）弐のうち、
ＣＧＳによらずに熱および電力需要量を供給する時の１
次エネルギに換算した消費エネルギＱ１については、電
力負荷は商用電力だけで供給する時の消費電力を、そし
て熱負荷はＣＣＳと同一の燃料を使用する冷凍機とボイ
ラを使用して熱を供給する時の燃料消費量を予め計算に
よって求めておいた解析プログラムを使用し、また、
ＣＧＳによって同一の熱および電力需要量を供給する時
の１次エネルギに換算した消費エネルギＱ２は、毎時の
熱負荷および電力負荷に適合する発電機および熱回収装
置の運転台数と運転容量を予め解析し ＣＣＳの消費電
力と燃料消費量を積算するＣＧＳ解析用プログラムを使
用すればよい、計算できる発電機の運転方式としては定
率、定量ベース、定量ピーク運転のいずれでもよい。
一例として、熱電比（同時刻の熱需要／電力需要の比）
が平均すると０．３程度の一般事務所ビルに導入された
ＣＧＳを本発明の最適制御システムで制御した時の状態
を第２図〜第４図に従って説明する。
が平均すると０．３程度の一般事務所ビルに導入された
ＣＧＳを本発明の最適制御システムで制御した時の状態
を第２図〜第４図に従って説明する。
第２図は、各時刻における熱負荷、 ＣＧＳで回収され
た熱量から熱負荷を差し引いた放熱量（利用できなかっ
た熱量）および熱電比を示した。最適制御システムを導
入しない場合には、放熱量が増大して一次エネルギの利
用効率が低下している状況がわかる。
た熱量から熱負荷を差し引いた放熱量（利用できなかっ
た熱量）および熱電比を示した。最適制御システムを導
入しない場合には、放熱量が増大して一次エネルギの利
用効率が低下している状況がわかる。
第３図は、熱電比が平均０．３程度の場合に２本発明に
従う最適制御システムでＣＧＳを制御したときの発電量
、買電量と、電力負荷との関係を示したものである。
ＣＧＳで発電した電気が商用側に逆流しないための（逆
潮流防止のための）買電量を確保しながら、−次エネル
ギの利用効率が最大となる発電依存率で運転されている
。最適制御システムを導入しない場合には、逆潮流防止
のための買電量を確保するだけを商用として買い、残り
全部をＣＧＳで発電してしまうことになる。
従う最適制御システムでＣＧＳを制御したときの発電量
、買電量と、電力負荷との関係を示したものである。
ＣＧＳで発電した電気が商用側に逆流しないための（逆
潮流防止のための）買電量を確保しながら、−次エネル
ギの利用効率が最大となる発電依存率で運転されている
。最適制御システムを導入しない場合には、逆潮流防止
のための買電量を確保するだけを商用として買い、残り
全部をＣＧＳで発電してしまうことになる。
第４図は、最適制御システムを導入したＣＧＳの運転に
よる一次エネルギの省エネルギ率と、最適制御システム
を導入しないでＣＧＳを運転した時の一次エネルギの省
エネルギ率を比較したものである。起動時では両者の省
エネルギ率に大差はないが５午前７時以降２両者の差は
最大で９％程度になり、熱電比が低下した夜間はＣＧＳ
で発電する時のムダを防止して買電で電力負荷をまかな
っていることが分る。
よる一次エネルギの省エネルギ率と、最適制御システム
を導入しないでＣＧＳを運転した時の一次エネルギの省
エネルギ率を比較したものである。起動時では両者の省
エネルギ率に大差はないが５午前７時以降２両者の差は
最大で９％程度になり、熱電比が低下した夜間はＣＧＳ
で発電する時のムダを防止して買電で電力負荷をまかな
っていることが分る。
以上のようにして１本発明によると、 ＣＧＳ系におい
て１次エネルギ消費が最も少ない状態でシステムが稼働
されることになり、真の省エネルギが達成される。
て１次エネルギ消費が最も少ない状態でシステムが稼働
されることになり、真の省エネルギが達成される。
第１図は本発明を適用するＣＧＳ系の例を示した機器配
置系統図、第２図は成る建物の各時刻の熱負荷、放熱量
、および熱電比の変化を示した図。 第３図は同建物について最適制御システムでＣＧＳを制
御したときの発電量、買電量と、電力負荷との関係を示
した図、第４図は最適制御システムを導入したＣＧＳの
運転による一次エネルギの省エネルギ率と、最適制御シ
ステムを導入しないでＣＧＳを運転した時の一次エネル
ギの省エネルギ率を比較した図である。 ｌ・・自家発電機、 ２・・エンジン３・・熱回収装
置（冷温水発生機） ４・・放熱用熱交換器、 ５・・排ガス熱交換器６・
・空調機群、 ９・・貯湯槽、 １３・・冷却用熱
交換器、１４・・放熱用熱交換器、１５・コンピュータ
ー 第３図 時 刻 ｉ４図
置系統図、第２図は成る建物の各時刻の熱負荷、放熱量
、および熱電比の変化を示した図。 第３図は同建物について最適制御システムでＣＧＳを制
御したときの発電量、買電量と、電力負荷との関係を示
した図、第４図は最適制御システムを導入したＣＧＳの
運転による一次エネルギの省エネルギ率と、最適制御シ
ステムを導入しないでＣＧＳを運転した時の一次エネル
ギの省エネルギ率を比較した図である。 ｌ・・自家発電機、 ２・・エンジン３・・熱回収装
置（冷温水発生機） ４・・放熱用熱交換器、 ５・・排ガス熱交換器６・
・空調機群、 ９・・貯湯槽、 １３・・冷却用熱
交換器、１４・・放熱用熱交換器、１５・コンピュータ
ー 第３図 時 刻 ｉ４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 自家発電機と熱回収装置をもつ建物または施設において
、該建物または施設の電力需要と熱需要を予測し、さら
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し、式
（１）で示す省エネルギ率（ＳＥ）が最大となるように
、該発電機と熱回収装置の運転条件を制御することを特
徴とするコージェネレーション・システムの最適制御法
。 ＳＥ＝（Ｑ＿１−Ｑ＿２）／Ｑ＿１×１００・・・（１
）ただし、Ｑ＿１はＣＧＳ（コージェネレーション・シ
ステム）によらずに熱および電力需要量を供給する時の
１次エネルギに換算した消費エネルギ、Ｑ＿２はＣＧＳ
によって同一の熱および電力需要量を供給する時の１次
エネルギに換算した消費エネルギを表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065700A JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065700A JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02245453A true JPH02245453A (ja) | 1990-10-01 |
| JP2821760B2 JP2821760B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=13294548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065700A Expired - Lifetime JP2821760B2 (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821760B2 (ja) |
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| JP2003021392A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
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1989
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