JP3589618B2

JP3589618B2 - コージェネレーションシステム

Info

Publication number: JP3589618B2
Application number: JP2000190728A
Authority: JP
Inventors: 英樹速水; 悦雄紫藤; 芳文小西; 富徳佐藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-06-26
Also published as: JP2002005970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱と電力を供給する熱電供給事業のコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、発電装置による電力とともに排熱回収により熱も有効に利用されるので、エネルギーの利用効率が高いことから、最近注目されている。通常のコージェネレーションシステムでは、電力需要者が、コージェネレーションシステムを所有していて、システムの故障等に対する維持管理は、全て所有者が行っており、燃料費（都市ガス供給を受ける場合は、都市ガス料金）の支払を行うものであった。
【０００３】
従来のようなコージェネレーションシステムの販売方式では、初期投資の資金力が有る特定の企業においては普及させることができた。ただし、自社のみだけでこのようなことを行おうとすれば、コージェネレーションシステムの設備費用等のイニシャルコストは馬鹿にならず、コージェネレーションシステムを即刻導入することに抵抗感が有る企業も多かった。
一方、近年、電気事業法の規制緩和に伴い、一般電気事業者以外の者にも電気事業への参入が認められるようになった。
【０００４】
そこで、電気事業への参入形態として、例えば、都市ガス事業者から都市ガスの供給を受け（電力と熱の供給先から都市ガスの供給を受ける場合も有る。）、コージェネレーションシステムを運転して、電力と熱を供給する電気事業の形態（以下、熱電供給事業という。熱電供給事業を行う者を熱電供給事業者という。熱と電力の供給を受ける者を熱電需要者、又は顧客という。）が提案されることになった。この場合、コージェネレーションシステムは、熱電供給事業者の所有物であり、熱電需要者の敷地、あるいは建物の屋上、地下室等に、契約により設置して、熱と電力を供給するものである。熱電需要者にとっては、熱と電力の両方の料金を支払うだけで良く、初期投資（コージェネレーションシステムの購入費）も必要なく、維持管理費用も必要ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の技術において、コージェネレーションシステムの技術的内容はある程度明確であったが、上述のような熱電供給事業を行うためには、熱使用量と電力使用量等を数値化したエネルギー使用量情報を収集して、熱電需要者に、供給エネルギー料金を請求できなければ、かかる熱電供給事業は成り立たないのである。
しかしながら、従来のコージェネレーションシステムにどのようなツールを付加して新規なコージェネレーションシステムとするのかについては、具体的手段は何ら明確化されていないのが実情である。すなわち、新規熱電供給事業を展開して、コージェネレーションシステム普及を更に図っていくために効率的な熱電供給事業としての実施形態を具体化したものは、従来存在しなかった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１および２に係る発明のコージェネレーションシステムは、熱電需要者に対して、エネルギー料金の請求処理を容易に行えるようにするとともにメンテナンスを有効に行えるようにすることによって、熱電供給事業を発展させることを目的とし、また、請求項３に係る発明のコージェネレーションシステムは、エネルギー料金の請求処理をより容易に行えるようにすることを目的とし、請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムは、メンテナンスを有効に行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムは、上述のような目的を達成するために、
カロリーメータと電力メータを備え、かつ、エネルギー使用量情報を前記コージェネレーションシステムのメモリー部に記憶させておき、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置がコール信号を外部通信装置から受けた場合、あるいは、予め設定された時間がきた場合、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置により、システム識別信号とエネルギー使用量情報を前記外部通信装置に発信し、外部データシステムのメモリー部に記憶させ、熱電供給事業者の所有物であるコージェネレーションシステムを、熱電需要者の敷地、あるいは建物の屋上、地下室等に、契約により設置して、熱と電力を供給するように構成し、かつ、前記コージェネレーションシステムに故障が起こった場合、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置がコール信号を受けなくても、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置により、システム識別信号と故障情報を外部通信装置に発信するように構成する。
コージェネレーションシステムとは、燃料（例えば、都市ガス、石油、ＬＰＧ等）から、熱エネルギーと電気エネルギーの二種類のエネルギーを取り出して供給するシステムをいう。コージェネレーションシステムには、燃料電池をも含む。
カロリーメータとは、所定期間ｔ１〜ｔ２のコージェネレーションシステムの熱使用量（以下、単に熱使用量ともいう。）を測定する装置をいう。通常は積算熱使用量を測定する。
所定期間ｔ１〜ｔ２は、料金請求のための一定期間（例えば、月等）をいう。一般には、時刻ｔ１は、月の初日の午前０時、ｔ２は、月の末日の午後１２時である。
電力メータとは、所定期間ｔ１〜ｔ２のコージェネレーションシステムの電力使用量（以下、単に電力使用量ともいう。）を測定する装置をいう。通常は積算電力使用量を測定する。
システム識別信号とは、各所に配置されたコージェネレーションシステムを識別するための信号をいう。コージェネレーションシステムに備えられた通信装置の発信部から、外部通信装置の受信部に向けて発信する場合、システム識別信号とエネルギー使用量情報を発信する。システム識別信号により、何処に配置された当該システムのエネルギー使用量情報であるかを識別することができる。
コージェネレーションシステムに備えられた通信装置（単に、通信装置ともいう。）とは、発信部と受信部を有する装置であって、外部通信装置と省エネルギー電力情報等を交信するために外部に集中的に設置された装置である。
外部通信装置とは、発信部と受信部を有する装置であって、コージェネレーションシステムに備えられた通信装置とエネルギー使用量情報等を交信するための装置である。
エネルギー使用量情報とは、コージェネレーションシステムのエネルギー使用量を算出するのに必要な種々のデータ、情報をいう。
基本的には、＜１＞システム識別信号、＜２＞コージェネレーションシステムの熱使用量Ｑ（ｔ２）（期間ｔ１〜ｔ２の間の熱使用量［Ｑ（ｔ２）−Ｑ（ｔ１）］をいう場合もある。）＜３＞コージェネレーションシステムの電力使用量Ｅ（ｔ２）（期間ｔ１〜ｔ２の間の電力使用量［Ｅ（ｔ２）−Ｅ（ｔ１）］をいう場合もある。）であるが、この他、＜４＞コージェネレーションシステムの燃料使用量Ｑｇ（ｔ２）（期間ｔ１〜ｔ２の間の燃料使用量［Ｑｇ（ｔ２）−Ｑｇ（ｔ１）］をいう場合もある。）＜５＞期間の始点ｔ１と終点ｔ２時間毎の運転状況（コージェネレーションシステムを運転しているか否かの情報）＜６＞時間毎の熱使用量Ｑ（ｔ）＜７＞電力使用量Ｅ（ｔ）の値等のエネルギー料金に換算するのに必要なデータ、故障診断に必要なデータ等を含む。
ここに、分散設置されたコージェネレーションシステム内に備えられたメモリー部が特に重要である。
コージェネレーションシステム内に備えられたメモリー部とは、一定期間（例えば、１日〜１月、１月〜１年間等の期間）、エネルギー使用量情報を記憶・蓄積させておく装置である。
エネルギー使用量計量期間を経過した場合（例えば、月の末日の午後１２時）であっても、エネルギー使用量情報をコージェネレーションシステム内に備えられたメモリー部に記憶・蓄積させることによって、即刻エネルギー使用量情報を外部通信装置に送信する必要が無くなるから、かかるメモリー部の役割が重要なのである。コージェネレーションシステムに備えられた通信装置がコール信号を外部通信装置から受けた場合、あるいは予め設定された時間がきた場合（検針システム全体から見て、効率的になるように時間を設定すればよい。）、コージェネレーションシステムに備えられた通信装置により、エネルギー使用量情報を外部通信装置に発信すればよい。
このように、メモリー部に記憶されたエネルギー使用量情報を外部通信装置に送信することにより、各地に配置した当該システムの料金算定期間のエネルギー使用量情報を効率的に取得することができる。エネルギー使用量情報の取得作業（送信作業）を料金算定期間経過後、一斉に集中して取得することが回避でき、取得作業が平準化され、本システムの効率がアップする。
繰り返すことになるが、コージェネレーションシステムは、熱電購買者が地域的に分散することが特徴であり、エネルギー使用量情報を効率的に外部データシステム内に取得するようにすることが特に重要である。
メモリー部が不揮発性のメモリーからなる場合、コージェネレーションシステムが故障しかつ商用電力も停電の場合（蓄電池等のバックアップシステムが、コージェネレーションシステム内に設置されていないか設置されていても故障の場合）であっても、コージェネレーションシステムが故障の直前のエネルギー使用量を不揮発性のメモリーに記憶させておくことができるので、コージェネレーションシステムの熱電併給が再開された場合においても、再開時からエネルギー使用量計量を再開すれば何ら問題はない。家庭用エネルギー量計量システム内の不揮発性のメモリーに記憶されていれば、外部通信システムから再度コール信号を通信装置に発信して、不揮発性のメモリーに記憶されているエネルギー使用量を取得することができるので、料金課金上問題がないからである。
コール信号とは、外部通信装置の発信部により、通信装置を起動させて、コージェネレーションシステムのメモリー部に貯えられたエネルギー使用量情報を入手するための信号であり、外部通信装置を識別するための暗号信号でもある。
コール信号には、上記の他、コージェネレーションシステムのメモリー部に貯えられたエネルギー使用量情報のうち、必要な（要求される）エネルギー使用量情報を特定するための信号を含む。このコール信号を受信した通信装置は、コージェネレーションシステムのメモリー部に貯えられたエネルギー使用量情報をメモリーから引き出し、通信装置の発信部から、外部通信装置の受信部に向けて発信する。
コール信号を受信した通信装置は、コージェネレーションシステムのメモリー部に貯えられた省エネルギー電力情報をメモリーから引き出し、通信装置の発信部から、外部通信装置の受信部に向けて発信する。
コージェネレーションシステムに備えられた通信装置と外部通信装置との通信手段としては、無線、携帯無線、インターネット、電話線等が考えられる。
コージェネレーションシステムに故障が起こった場合とは、例えば、ある期間（ｔ〜ｔ＋Δｔ）について、熱使用量ΔＱと電力使用量ΔＥの和が、燃料使用量ΔＱｇよりも小さい場合とか、設定された値よりも小さいような場合である。
例えば、ある期間（ｔ〜ｔ＋Δｔ）について、コージェネレーションシステムが起動命令の信号として受け取っているにも拘わらず、熱使用量ΔＱと電力使用量ΔＥの和が異常に小さい場合も、当該システムに故障が起こった場合に該当しよう。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムにおいて、更に燃料メータを備えるように構成する。
燃料メータとは、所定期間ｔ１〜ｔ２のコージェネレーションシステムの燃料使用量（以下、単に燃料使用量ともいう。）を測定する装置をいう。通常は積算燃料使用量を測定する。
【０００９】
（削除）
【００１０】
（削除）
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
エネルギー使用量情報に基づいて請求料金に換算させるように構成する。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３のいずれかに係る発明のコージェネレーションシステムにおいて、運転状況、故障の経歴をコージェネレーションシステムのメモリー部又は外部データシステムのメモリー部に記憶させるように構成する。
【００１３】
（削除）
【００１４】
【作用】
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムの構成によれば、カロリーメータと電力メータとによって熱使用量と電力使用量を知ることができ、また、コール信号を受けた場合、あるいは、予め設定された時間がきた場合、各コージェネレーションシステムのメモリー部に記憶させたエネルギー使用量情報を外部通信装置に発信し、その外部データシステムのメモリー部に記憶させることができる。
更に、故障発生時に、それに備えられた通信装置により、外部通信装置に故障情報を自ずと送ることができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明のコージェネレーションシステムの構成によれば、熱使用量と電力使用量に加えて燃料使用量を知ることができる。
【００１６】
（削除）
【００１７】
（削除）
【００１８】
また、請求項３に係る発明のコージェネレーションシステムの構成によれば、エネルギー使用量を請求料金に換算し、具体的な金額を知ることができる。
【００１９】
また、請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムの構成によれば、運転状況、故障の経歴を記憶する。
【００２０】
（削除）
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るコージェネレーションシステムの実施例を示すブロック図であり、コージェネレーションシステム１００は、ガスエンジン２Ａ、発電機２Ｂ、通信装置２０、燃料メータ１０、カロリーメータ１１、電力メータ１２を構成要素としている。
【００２２】
発電機２Ｂはガスエンジン２Ａによって駆動され、ガスエンジン２Ａに燃料１が供給されるとともに、その燃料使用量が、燃料メータ１０によって計測されるように構成されている。
【００２３】
ガスエンジン２Ａで発生する排熱が回収されて熱負荷３に供給され、その熱使用量は、カロリーメータ１１によって計測されるように構成されている。また、発電機２Ｂによって発電された電力が電力負荷４に供給され、その電力使用量が電力メータ１２によって計測されるように構成されている。
【００２４】
燃料メータ１０によって計測される燃料使用量、カロリーメータ１１によって計測される熱使用量、および、電力メータ１２によって計測される電力使用量それぞれがコージェネレーションシステム１００のメモリー部（図示せず）に積算して記憶されていくようになっている。
【００２５】
また、例えば、月の末日の午後１２時、もしくはそれ以降など、予め設定された時間がきた場合に、コージェネレーションシステム１００のメモリー部から、前月の末日の午後１２時などの、予め設定された時間の起算時から積算されて記憶されているエネルギー使用量情報、すなわち、燃料使用量、熱使用量および電力使用量それぞれを、通信装置２０の発信部から、外部通信装置３０の受信部にシステム識別信号とともに発信するとともに、外部データシステム（図示せず）のメモリー部に記憶するように構成されている。
【００２６】
外部データシステムでは、エネルギー使用量情報から、期間ｔ１〜ｔ２の請求料金を、例えば下式（１）で算出するようになっている。
請求料金＝Ｃ０＋Ｃ１＊｛Ｑ（ｔ２）−Ｑ（ｔ１）｝＋Ｃ２＊｛Ｅ（ｔ２）−Ｅ（ｔ１）｝−Ｃ３＊｛Ｑｇ（ｔ２）−Ｑｇ（ｔ１）｝……（１）
ここに、Ｃ０は、基本料金であり、Ｃ１は、熱の単位エネルギー当たりの料金であり、Ｃ２は、電力の単位エネルギー当たりの料金であり、Ｃ３は、燃料の単位量当たりの料金である。
Ｑ（ｔ１）は期間ｔ１での熱使用量、Ｑ（ｔ２）は期間ｔ２での熱使用量、Ｅ（ｔ１）は期間ｔ１での電力使用量、Ｅ（ｔ２）は期間ｔ２での電力使用量、Ｑｇ（ｔ１）期間ｔ１での燃料使用量、Ｑｇ（ｔ２）期間ｔ２での燃料使用量である。
【００２７】
また、通信装置２０では、外部通信装置３０からコール信号を受けたときにも、その期間までの前述したエネルギー使用量情報を、コージェネレーションシステム１００のメモリー部から、外部通信装置３０に発信するとともに、外部データシステム（図示せず）のメモリー部に記憶するように構成されている。
【００２８】
また、コージェネレーションシステム１００のメモリー部には、運転状況や故障の経歴をも記憶されるようになっている。
更に、故障が起こった場合については、外部通信装置３０からコール信号を受けなくても、通信装置２０から外部通信装置３０に故障情報を発信するようになっている。
【００２９】
故障の自己判断としては、例えば、時刻Δｔ毎に常時コージェネレーションシステムを監視しておいて、ある期間（ｔ〜ｔ＋Δｔ）について、熱使用量ΔＱと電力使用量ΔＥの和が、燃料使用量ΔＱｇよりも、設定された値（例えば、０．５＊ΔＱｇ、通常は０．８＊ΔＱｇとなる場合）よりも小さい場合に故障と判断するようになっている。
【００３０】
また、別の例を上げれば、ある期間（ｔ〜ｔ＋Δｔ）について、コージェネレーションシステムが起動命令の信号として受け取っているにも拘わらず、熱使用量ΔＱと電力使用量ΔＥの和が、異常に小さい場合も、当該システムに故障が起こった場合と判断する。即ち、コージェネレーションシステム１００が、電力負荷４の系統（図示せず）からコージェネレーションシステム起動信号を受け取っているにも拘わらず、熱使用量ΔＱと電力使用量ΔＥの和が、設定値（例えば、燃料使用量ΔＱｇの何％とかの値）よりも異常に低い場合は当然に故障と判断される。
【００３１】
上記実施例では、熱電供給事業者が、燃料１を都市ガス需要者など別の事業者から購入する場合で請求料金を算出しているが、燃料１の供給をも管理する場合には、前述（１）式において、Ｃ３＊｛Ｑｇ（ｔ２）−Ｑｇ（ｔ１）｝を減算せずに請求するようにすれば良い。
【００３２】
なお、日本全体としても、１９９９年４月の改正省エネ法施行で、工場側は省エネ計画や省エネ実績の届け出を義務づけられているが、本発明のコージェネレーションシステムを導入すれば、省エネ計画や省エネ実績の届け出の義務を果たすことが可能となり、社会的に有用なものを提供できる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムによれば、熱使用量と電力使用量を知ることができるから、熱電供給事業者が、例えば、都市ガス事業者や燃料供給事業者または熱電需要者から燃料を買い、コージェネレーションシステムを熱電需要者の敷地内、建物の屋上、地下室等に置かせて貰って、熱と電力を供給するという新規なビジネスとしての熱電供給事業を効率的に行うことが可能となった。
詳述すれば、熱電供給事業者の所有物であるコージェネレーションシステムを、熱電需要者の敷地、あるいは建物の屋上、地下室等に、契約により設置して、熱と電力を供給するものであり、熱電供給事業者は熱電需要者から熱と電力の両方の料金を受け取るだけであり、熱使用量と電力使用量を知りさえすれば、必要な費用を算出して熱電需要者に請求できるのである。
これにより、熱電需要者は、資金負担なしにコージェネレーションシステムを導入でき、エネルギー効率の高い運転が可能となり、エネルギー料金の低減を図ることができ、熱電需要者側の経済性を向上できながら、新規なビジネスを創出でき、社会的意義が大きい。
しかも、コール信号を受けた場合、あるいは、予め設定された時間の経過後に、外部通信装置の外部データシステムのメモリー部に記憶させたエネルギー使用量情報によって、各地に配置した当該システムの所定期間のエネルギー使用量情報を知ることができるから、エネルギー使用量情報を効率的に取得することができる。コージェネレーションシステムは、熱電需要者が地域的に分散することが特徴であり、エネルギー使用量情報を効率的に取得することは特に重要である。
更に、故障発生時に、その故障情報を外部通信装置に送ることができるから、その故障情報によって適宜故障に対処でき、メンテナンスを一層有効かつ容易に行える。
これにより、熱電供給事業に加えて、システムの維持管理事業も併せて行うことが可能となり、熱電供給事業の発展をより一層促進できる。
しかも、コージェネレーションシステムからの故障情報を外部データシステムに記憶するから、それらの情報の蓄積によって、コージェネレーションシステムの経済的な寿命も精度良く予測できるようになり、効率的な熱電供給事業を行うことが可能となった。
【００３４】
また、請求項２に係る発明のコージェネレーションシステムによれば、熱使用量と電力使用量に加えて燃料使用量を知ることができるから、熱電需要者から都市ガスなどの燃料の供給を受けて、上述のように熱電供給事業者所有のコージェネレーションシステムを運転して、電力と熱を供給する熱電供給事業を行うときに、熱量使用量と電力使用量の和から燃料使用量を引いて必要な費用を算出し、熱電供給事業者が熱電需要者に請求できるのである。
また、前述したように、都市ガス事業者や燃料供給事業者または熱電需要者から燃料を買うような場合でも、熱電供給事業者は、原料（燃料）を加工して、熱と電力に加工して販売するのであり、燃料使用量と熱使用量と電力使用量を把握できれば、熱力学第１法則（燃料使用エネルギー量＞熱使用エネルギー量と電力使用エネルギー量の和）を用いて、請求料金の妥当性のチェックを行うことができ、熱電需要者に対して、誤った料金請求を事前に避けることが可能となり、熱電供給事業者の信頼性向上に繋がり、新規なビジネスの発展を促進できる。
【００３５】
(削除)
【００３６】
(削除)
【００３７】
また、請求項３に係る発明のコージェネレーションシステムによれば、エネルギー使用量を請求料金に換算し、具体的な金額を知ることができるから、エネルギー使用に伴う費用を熱電需要者に明確に請求でき、熱電供給事業の発展を促進できる。
【００３８】
また、請求項４に係る発明のコージェネレーションシステムによれば、運転状況、故障の経歴を記憶するから、適宜、それらの情報を引き出すことができ、メンテナンスを有効に行えるとともに、本システムや付帯機器などの故障診断、より一層の省エネルギー運転の具体的方法の改善等に繋がり、更に有効な情報を顧客に提示することができ、熱電供給事業の発展を一層促進できる。
【００３９】
（削除）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコージェネレーションシステムの実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１…燃料メータ
２Ａ…ガスエンジン
２Ｂ…発電機
３…熱負荷
４…電力負荷
１０…燃料メータ
１１…カロリーメータ
１２…電力メータ
２０…通信装置
３０…外部通信装置
１００…コージェネレーションシステム

Claims

カロリーメータと電力メータを備え、かつ、エネルギー使用量情報を前記コージェネレーションシステムのメモリー部に記憶させておき、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置がコール信号を外部通信装置から受けた場合、あるいは、予め設定された時間がきた場合、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置により、システム識別信号とエネルギー使用量情報を前記外部通信装置に発信し、外部データシステムのメモリー部に記憶させ、熱電供給事業者の所有物であるコージェネレーションシステムを、熱電需要者の敷地、あるいは建物の屋上、地下室等に、契約により設置して、熱と電力を供給するように構成し、かつ、前記コージェネレーションシステムに故障が起こった場合、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置がコール信号を受けなくても、前記コージェネレーションシステムに備えられた通信装置により、システム識別信号と故障情報を外部通信装置に発信することを特徴とするコージェネレーションシステム。
燃料メータを備えたことを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
エネルギー使用量情報に基づいて請求料金に換算させる請求項１または２に記載のコージェネレーションシステム。
運転状況、故障の経歴をコージェネレーションシステムのメモリー部又は外部データシステムのメモリー部に記憶させることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。