JP4139780B2 - Cogeneration system and electric cooking equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電力負荷に対して商用電力系統と系統連系して電力供給可能に、且つ、熱負荷に対して熱エネルギを供給可能に構成されたコージェネレーションシステムに関し、特に、家庭用のコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a cogeneration system configured to be able to supply power to a power load in a grid-connected manner with a commercial power system, and to be able to supply heat energy to a heat load. Regarding generation systems.
従来、一般家庭において消費されるエネルギは、電力会社やガス会社から電力、都市ガス等の形態で供給され、夫々個別に消費されていた。ところで、最近はCO2排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が活発であり実用化も進んでおり、一般家庭、集合住宅、オフィスなどにおいても電力消費地で発電を行う分散型発電システムの利用が今後急速に進展するものと考えられる。特に、熱電併給可能なガスエンジンコージェネレーションシステム等は、電力のみならず、ガスエンジンの発生する熱エネルギを同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率の高さで注目を集めている。このように一般家庭内におけるエネルギ供給の形態が多様化したことにより、家庭内のエネルギ需要傾向とエネルギ供給形態の整合性によってエネルギコスト及びCO2排出量等の環境性が大幅に改善される余地が生じた。 Conventionally, energy consumed in ordinary households is supplied in the form of electric power, city gas, etc. from an electric power company or a gas company and is individually consumed. By the way, recently, a distributed energy system aimed at reducing CO 2 emissions and saving energy has been actively developed and put into practical use, and power is generated in a power consuming area even in ordinary homes, apartment houses, offices, etc. The use of distributed power generation systems is expected to progress rapidly in the future. In particular, gas engine cogeneration systems capable of cogeneration with heat and power are attracting attention because of their high overall energy efficiency because they can effectively use not only electric power but also heat energy generated by the gas engine. As a result of the diversification of energy supply forms in general households, there is room for greatly improving environmental performance such as energy costs and CO 2 emissions due to the consistency between household energy demand trends and energy supply forms. Occurred.
従って、従来は電気機器等の電力負荷に対する電力供給は専ら電力会社等の商用電力系統からの電力で賄っていたが、家庭用のコージェネレーションシステムを導入し商用電力系統と系統連系して、コージェネレーションシステムの発電電力の不足分を商用電力系統からの電力供給で補うという利用形態の場合は、コージェネレーションシステムの運転を、家庭内の電力需要に合わせて行うことで効率の良い利用ができることから、電力需要に合わせた運転計画を行い、当該運転計画に基づいてコージェネレーションシステムの運転を行うことが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
ところで、コージェネレーションシステムは、発電に伴って発生する排熱を利用して熱エネルギの供給も可能であることから、当該熱エネルギを有効に利用することで、更にエネルギの利用効率を高めることができる。従って、コージェネレーションシステムを効率的に利用するためには、電力需要及び熱需要に合わせて発電し、その排熱を利用するに際し、発電した電力を完全に消費し、且つ、排熱を利用した熱エネルギも完全に消費することが重要となる。しかしながら、一般家庭においては、電力需要と熱需要は或る一定の規則性をもって、1日の特定時間帯(例えば、起床時から朝食時、及び、夕食前後の時間帯)に集中して発生するものの、電力需要と熱需要が完全に相関しているわけではなく、個々の家庭の特性(家族数や使用する機器、昼間の在宅者数等)によって変動するため、電力需要と熱需要の両方に対して効率的な発電を実行するのが困難であった。 By the way, the cogeneration system can also supply heat energy by using exhaust heat generated with power generation. Therefore, by effectively using the heat energy, energy utilization efficiency can be further improved. it can. Therefore, in order to efficiently use the cogeneration system, power is generated in accordance with power demand and heat demand, and when the exhaust heat is used, the generated power is completely consumed and the exhaust heat is used. It is important to completely consume the heat energy. However, in general households, electric power demand and heat demand are generated with a certain regularity and concentrated in a specific time of day (for example, from wake-up to breakfast and before and after dinner). However, power demand and heat demand are not completely correlated, and vary depending on individual household characteristics (number of families, equipment used, number of people staying in the daytime, etc.), so both power demand and heat demand However, it was difficult to carry out efficient power generation.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、電力需要と熱需要の両方に対して効率的な発電を行えるコージェネレーションシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a cogeneration system capable of solving the above problems and performing efficient power generation with respect to both power demand and heat demand. There is.
この目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムの第一の特徴構成は、交流電力を出力可能な発電機ユニットを備え、電力負荷に対して前記交流電力を商用電力系統と系統連系させて電力供給可能に、且つ、熱負荷に対して熱エネルギを供給可能に構成されたコージェネレーションシステムであって、前記商用電力系統から電力供給可能に設置された特定の電気機器の始動に伴って発信される特定電気機器始動信号を受信して、前記発電機ユニットの運転を制御する制御手段を備えてなり、前記特定の電気機器が、前記特定の電気機器の利用形態の特徴として少なくとも利用開始後に熱需要が増加する電気機器であり、前記熱負荷が、前記特定の電気機器の利用に伴って熱需要の発生する熱負荷であり、前記制御手段が、前記特定電気機器始動信号を受信した場合に、前記特定の電気機器における電力需要の発生に基づいて前記熱負荷における熱需要を予測し、前記予測に基づいて前記発電機ユニットの運転を制御する点である。 In order to achieve this object, a first characteristic configuration of a cogeneration system according to the present invention includes a generator unit capable of outputting AC power, and the AC power is connected to a commercial power system and a grid connection to a power load. A cogeneration system configured to be able to supply power and supply heat energy to a thermal load, with the start of a specific electrical device installed to be able to supply power from the commercial power system A control means for controlling the operation of the generator unit by receiving a specific electric device start signal transmitted in this manner, and the specific electric device is used at least as a feature of the usage form of the specific electric device an electrical equipment heat demand is increased after the start, the heat load is a generated heat load of the heat demand with the use of the particular electrical device, said control means Wherein when receiving a specific electric equipment start signal, on the basis of the occurrence of the power demand in a particular electrical device to predict the heat demand in the heat load, that controls the operation of the generator unit based on the prediction It is.
上記コージェネレーションシステムの第一の特徴構成によれば、前記制御手段を備えることによって、前記特定の電気機器の始動によってコージェネレーションシステムの起動タイミングを計ることが可能となるため、前記特定の電気機器への電力供給のために行った発電で生じた排熱を、前記電気機器の利用開始後に増加する熱需要に効率よく利用することが可能となり、その結果、効率の良い熱エネルギの利用が図れ、電力需要のみならず熱需要に対しても効率の良い発電が行えるコージェネレーションシステムの運転を提供することが可能となる。 According to the first characteristic configuration of the cogeneration system, since the control unit is provided, it is possible to measure the start timing of the cogeneration system by starting the specific electric device. It is possible to efficiently use the exhaust heat generated by the power generation performed to supply power to the heat demand that increases after the start of the use of the electrical equipment, and as a result, the heat energy can be used efficiently. In addition, it is possible to provide a cogeneration system that can generate power efficiently not only for power demand but also for heat demand.
同コージェネレーションシステムの第二の特徴構成は、上記第一の特徴構成に加えて、前記特定の電気機器が電気調理機器である点にある。 A second characteristic configuration of the cogeneration system is that, in addition to the first characteristic configuration, the specific electric device is an electric cooking device.
上記コージェネレーションシステムの第二の特徴構成によれば、電気調理機器の利用と電気調理機器の利用開始後に増加する給湯需要等の熱需要は、一般家庭において、生活パターンに応じて定期的、且つ、通年行われるため、電力需要のみならず熱需要に対して、コージェネレーションシステムによる発電を、効率良く、より確実に行うことが可能となる。 According to the second characteristic configuration of the cogeneration system, heat demand such as hot water supply demand that increases after the use of the electric cooking equipment and the use of the electric cooking equipment is regular according to the life pattern in a general household, and Since it is performed throughout the year, it is possible to efficiently and more reliably generate power by the cogeneration system not only for power demand but also for heat demand.
同コージェネレーションシステムの第三の特徴構成は、上記第二の特徴構成に加えて、前記特定の電気機器が電磁調理機器である点にある。 A third characteristic configuration of the cogeneration system is that, in addition to the second characteristic configuration, the specific electric device is an electromagnetic cooking device.
上記コージェネレーションシステムの第三の特徴構成によれば、電磁調理機器は家庭用電気機器の中では圧倒的に電力需要が高い機器に相当し、電磁調理機器への電力供給のために行った発電で生じる排熱エネルギも高くなるため、より高い排熱エネルギ利用の効果を生むことが可能となる。また、コージェネレーションシステム発電を他の電気機器の運転状態に拘わらず有効に利用できるため、更にエネルギの利用効率を高めることができる。 According to the third characteristic configuration of the above-mentioned cogeneration system, the electromagnetic cooking device corresponds to a device that has an overwhelmingly high power demand among household electric appliances, and the power generation performed to supply power to the electromagnetic cooking device. Since the exhaust heat energy generated in the process becomes higher, it is possible to produce a higher effect of using the exhaust heat energy. Moreover, since the cogeneration system power generation can be effectively used regardless of the operation state of other electric devices, the energy use efficiency can be further increased.
同コージェネレーションシステムの第四の特徴構成は、上記何れかの特徴構成に加えて、前記特定の電気機器の定格消費電力が、前記コージェネレーションシステムの定格出力以上であることを特徴とする点にある。 A fourth characteristic configuration of the cogeneration system is characterized in that, in addition to any one of the above characteristic configurations, the rated power consumption of the specific electrical device is equal to or higher than the rated output of the cogeneration system. is there.
上記コージェネレーションシステムの第四の特徴構成によれば、前記コージェネレーションシステムが発電した電力を、前記特定の電気機器がすべて利用することが可能となるため、コージェネレーションシステムが発電した電気エネルギが無駄にならず、その結果、エネルギ効率の良いコージェネレーションシステムを提供することが可能となる。 According to the fourth characteristic configuration of the cogeneration system, since the specific electric device can use all the electric power generated by the cogeneration system, the electric energy generated by the cogeneration system is wasted. As a result, an energy efficient cogeneration system can be provided.
同コージェネレーションシステムの第五の特徴構成は、上記何れかの特徴構成に加えて、前記制御手段は、前記熱負荷の1日の予測熱需要から、前記特定の電気機器に対する電力供給に伴って発生する熱エネルギ量を差し引いた熱エネルギ不足分を賄うための発電計画を作成する発電計画手段を備え、前記発電計画手段は、前記熱エネルギ不足分に相当する電力量を、前記特定の電気機器の運転実績のある時間帯以外の時間帯で、前記熱エネルギ不足分の発生する時間帯より前に、前記電力負荷の時間帯別予測電力需要を超過しないように分散させて発電計画を作成する点にある。 According to a fifth characteristic configuration of the cogeneration system, in addition to any one of the characteristic configurations described above, the control unit is configured to supply electric power to the specific electrical device from a predicted heat demand of the thermal load for one day. A power generation plan means for creating a power generation plan for covering a shortage of heat energy generated by subtracting the amount of generated heat energy, wherein the power generation plan means determines the amount of power corresponding to the shortage of heat energy as the specific electric device. In a time zone other than the time zone in which there is an operation record of the power generation, a power generation plan is created by dispersing so as not to exceed the predicted power demand by time zone of the power load before the time zone where the thermal energy shortage occurs In the point.
上記コージェネレーションシステムの第五の特徴構成によれば、前記制御手段に発電計画手段を備えることによって、前記特定の電気機器のために行った発電で生じた熱エネルギだけでは熱需要への供給が賄えない場合にでも、過去の実績から予測した時間帯別予測電力需要を超過しないように分散させて計画した発電によって熱エネルギを補うことができるため、無駄な発電を行うことなく、電力需要と熱需要に合致した電力及び熱エネルギの供給を行うことが可能となる。 According to the fifth characteristic configuration of the cogeneration system, by providing the control means with a power generation planning means, supply of heat demand can be achieved only with heat energy generated by power generation performed for the specific electrical equipment. Even if it cannot be covered, it is possible to supplement the thermal energy with the planned power generation that is distributed so that it does not exceed the predicted power demand for each time period predicted from past results. It is possible to supply power and heat energy that meet the heat demand.
同コージェネレーションシステムの第六の特徴構成は、上記何れかの特徴構成に加えて、前記制御手段は、前記特定の電気機器に対する電力供給に伴って発生する熱エネルギ量の累積値が、所定の熱需要量を超過した場合、運転を停止する制御を行う点にある。 According to a sixth characteristic configuration of the cogeneration system, in addition to any one of the characteristic configurations described above, the control unit has a predetermined cumulative value of the amount of heat energy generated when power is supplied to the specific electrical device. When the heat demand is exceeded, the control is to stop the operation.
上記コージェネレーションシステムの第六の特徴構成によれば、前記特定の電気機器のために行った発電により生じた熱エネルギが、前記特定の電気機器の利用開始後の所定時間内に発生する熱需要量を超えて余剰分が生じた場合に、コージェネレーションシステムの運転を停止することで無駄な発電を抑制でき、高いエネルギ効率を維持可能となる。 According to the sixth characteristic configuration of the cogeneration system, the heat demand generated by the power generation performed for the specific electrical device is generated within a predetermined time after the start of use of the specific electrical device. When surplus occurs exceeding the amount, wasteful power generation can be suppressed by stopping the operation of the cogeneration system, and high energy efficiency can be maintained.
同コージェネレーションシステムの第七の特徴構成は、上記何れかの特徴構成に加えて、前記制御手段は、前記特定の電気機器に対する電力供給に伴って発生する熱エネルギ量の累積値が、所定の熱需要量を超過した場合、特定の熱負荷に対して始動制御信号を発信する点にある。 According to a seventh feature configuration of the cogeneration system, in addition to any one of the feature configurations described above, the control unit may be configured such that a cumulative value of the amount of heat energy generated when power is supplied to the specific electrical device is a predetermined value. When the heat demand is exceeded, a starting control signal is transmitted to a specific heat load.
上記コージェネレーションシステムの第七の特徴構成によれば、前記特定の電気機器のために行った発電により生じた熱エネルギが、前記特定の電気機器の利用開始後の所定時間内に発生する熱需要量を超えて余剰分が生じた場合に、前記制御手段が発信した始動制御信号を受信して特定の熱負荷が始動することによって、余剰となる熱エネルギを効率良く利用できるので、高いエネルギ効率を維持可能となる。 According to the seventh characteristic configuration of the cogeneration system, the heat energy generated by the power generation performed for the specific electric device is generated in a predetermined time after the start of use of the specific electric device. When surplus is generated exceeding the amount, it is possible to efficiently use surplus heat energy by receiving a start control signal transmitted by the control means and starting a specific heat load, so that high energy efficiency Can be maintained.
また、前記目的を達成するための本発明に係る電気調理機器の特徴構成は、電力負荷に対して商用電力系統と系統連系して電力供給可能に、且つ、熱負荷に対して熱エネルギを供給可能に構成されたコージェネレーションシステムに対して、始動時に前記コージェネレーションシステムの起動を促す始動信号を発信する点にある。 In addition, the characteristic configuration of the electric cooking appliance according to the present invention for achieving the above object is that the electric power can be supplied to the electric power load in a grid connection with the commercial electric power system, and the thermal energy is supplied to the thermal load. The point is that a start signal for urging the cogeneration system to start is transmitted to the cogeneration system configured to be able to supply.
上記電気調理機器の特徴構成によれば、電気調理機器の始動時にコージェネレーションシステム起動を促す始動信号を発信するため、コージェネレーションシステムは、電気調理機器の始動に同期して運転を開始できる。この結果、電気調理機器への電力供給のために行った発電で生じた排熱を、電気調理機器の始動開始後に増加する給湯需要等の熱需要に効率よく利用することが可能となり、コージェネレーションシステムの発生する電力と熱エネルギの効率良い利用が図れ、コージェネレーションシステムに対して、電力需要のみならず熱需要に対しても効率の良い発電が行える運転を可能とする。 According to the characteristic configuration of the electric cooking device, since the start signal that prompts the cogeneration system to start is transmitted when the electric cooking device is started, the cogeneration system can start operation in synchronization with the start of the electric cooking device. As a result, it becomes possible to efficiently use the exhaust heat generated by the power generation performed to supply electric power to the electric cooking appliance for heat demand such as hot water supply that increases after the electric cooking appliance starts. Efficient use of the power and heat energy generated by the system is possible, and the cogeneration system can be operated to generate power efficiently not only for power demand but also for heat demand.
本発明に係るコージェネレーションシステム(以下、適宜「本発明システム」という。)、及び電気調理機器(以下、適宜「本発明機器」という。)の実施の形態について、図面に基づいて説明する。 Embodiments of a cogeneration system according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention system” as appropriate) and an electric cooking appliance (hereinafter referred to as “the present invention apparatus” as appropriate) will be described with reference to the drawings.
〈第1実施形態〉
図1に示すように、本発明システム10は、都市ガスを燃料源として電力と熱エネルギを同時に発生する家庭用のガスコージェネレーションシステムであって、都市ガスの燃焼によって機械的な回転エネルギを出力するガスエンジン1と該回転エネルギを電気エネルギに変換して交流電力を出力する発電機2からなる発電機ユニット3、発電機2が発電した第1の交流電力を商用電力系統20と同じ電圧、周波数の第2の交流電力に変換するとともに、変換した第2の交流電力を商用電力系統20と系統連系させるための系統連系インバータ4、ガスエンジン1から発生する排熱を回収するための熱交換器5、熱交換器5で回収された熱エネルギを給湯・暖房用に利用するための排熱利用給湯暖房ユニット6、及び、発電機ユニット3の運転を制御する制御手段7を備えて構成される。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
本発明システム10の発電時には、本発明システム10の発電電力(以下、単に「発電電力」という。)は、商用電力系統20から供給される商用電力(例えば、単相3線式交流100V/200V(50Hzまたは60Hz))と合流して、家庭内の電力負荷21に対して電力の供給を行う。ここで、電力負荷21には、一般家庭で使用される冷蔵庫、テレビ等の家電機器や照明器具が含まれるとともに、電気調理機器の一種である電磁調理機器22(一般に「IHクッキングヒータ」と呼ばれている。)が含まれる場合を想定する。
During power generation by the
排熱利用給湯暖房ユニット6には、熱交換器5で回収された熱エネルギを一旦温水状態で蓄熱するための貯湯タンク(図示せず)が設けられ、給湯需要(熱需要の一例)の発生に合わせて温水を貯湯タンクから供給可能に構成されている。更に、排熱利用給湯暖房ユニット6には、暖房用の熱交換器(図示せず)や風呂追い炊き用の熱交換器(図示せず)も設置されており、夫々の熱需要に対して、熱交換器5で回収された熱エネルギを利用可能に構成されている。従って、排熱利用給湯暖房ユニット6に接続する熱負荷23としては、各種給湯口、温水暖房機器、浴槽等が含まれる。
The waste heat utilization hot water supply /
ここで、本発明システム10の発電出力として、例えば1kW、排熱出力として、例えば約3〜4kWを想定している。これに対し、一般家庭での電磁調理機器22を使用していない状態における電力需要は、図2に例示するように、1日を通して、最低で300W程度、最高で1.5〜2kW程度である。また、一般家庭での1日の熱需要は、1日の電力需要に比べて低いため、発電出力1kWの本発明システム10を常時運転すると出力した熱エネルギが余って無駄になるため、電力需要が高く、且つ、熱需要も高い時間帯にタイミング良く運転する必要がある。
Here, for example, 1 kW is assumed as the power generation output of the
制御手段7は、発電機ユニット3の運転の開始、停止、出力を制御するための制御手段で、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、内蔵メモリに格納された運転制御用プログラムの制御手順に従って、外部から入力される制御信号や状態信号に基づいて発電機ユニット3の運転制御を実行する。
The control means 7 is a control means for controlling the start, stop, and output of the operation of the
本実施形態では、制御手段7に入力される制御信号の1つとして、電磁調理機器22の運転時に出力されるIH始動信号(特定電気機器始動信号の一例)SIHを使用する。IH始動信号SIHは、家庭内の分電盤から分岐して電磁調理機器22だけに接続する電力線24に電流トランス等の専用の電流検知器25を設けることで、電磁調理機器22が始動すると、電力線24に交流電流が通電するため、電流検知器25が当該通電状態を検出して、IH始動信号SIHを出力することができる。この結果、制御手段7は、IH始動信号SIHが入力されることにより、電磁調理機器22の運転開始及び運転状態を検知できるので、電磁調理機器22の運転開始とともに、停止中の発電機ユニット3の運転を起動するように構成されている。
In the present embodiment, an IH start signal (an example of a specific electric device start signal) SIH that is output during operation of the
電磁調理機器22は、通常、その定格消費電力が3〜4.8kWと、一般家庭の最高の電力需要より大きく、更に、本発明システム10の発電電力の定格出力よりも大きい。このため、本発明システム10の発電電力は、全て電磁調理機器22によって有効に利用されることになる。更に、電磁調理機器22の利用は、通常は調理目的であるため、調理時またはその後には、給湯需要が高くなることが見込まれるため、本発明システム10の運転で出力される熱エネルギが温水状態で有効に利用される。具体的に説明すると、夕食調理時における電磁調理機器22の平均的な使用時間は約1時間であるので、本発明システム10は約4kW(=3440kcal)の熱エネルギを出力する。水温は10〜30℃の間で変化するので、40℃の温水を利用する場合は、上記熱エネルギ出力で、115〜334リットルの温水を利用できる計算となる。夕食後の食器洗い等で消費される水量は約100リットルであるので、食器洗い等で消費する熱エネルギは、夕食調理時に電磁調理機器22への電力供給とともに発生するので、発生から消費までの時間遅延も短いため当該遅延による熱損失も殆どなく、発生した電力及び熱エネルギを非常に効率的に利用できる。即ち、家庭内の本発明システム10の利用者は、電力と熱エネルギをタイミング良く効率的に利用することを意識せずに、エネルギの有効利用を図ることができる。
The
尚、夕食後の食器洗いを、食器洗い機で行う場合は消費する温水量は13リットル程度であるが、温水の温度が40℃より高温であるので、ある程度の熱需要が発生するが、夕食調理時に電磁調理機器22への電力供給とともに発生する熱エネルギが、夕食調理後で全て有効に消費されない場合も起こり得る。かかる場合は、IH始動信号SIHが入力されていても、本発明システム10の運転を停止する方が、エネルギ効率が良くなる可能性が高い。そこで、制御手段7が、発電機ユニット3の制御状態を基に、IH始動信号SIHが入力されてから出力した熱エネルギの累積値を計算し、予め設定された当該家庭における夕食調理時に発生が予測される熱需要量を超過する時点で、発電機ユニット3の運転を停止するように制御を行う。或いは、当日の夕食後に浴槽への給湯が予定されている場合は、当該給湯需要を制御手段7に入力しておくことで、制御手段7は、前記累積値が前記予測される熱需要量を超過する時点で、浴槽への給湯を自動的に開始する始動制御信号を、浴槽への給湯を自動制御している制御装置に出力するのが好ましい。
In addition, when dishwashing after dinner is performed in a dishwasher, the amount of hot water consumed is about 13 liters, but since the temperature of the hot water is higher than 40 ° C., a certain amount of heat demand is generated. It may happen that the heat energy generated together with the power supply to the
〈第2実施形態〉
次に、本発明システム10の第2実施形態について説明する。第1実施形態では、本発明システム10の起動が、電磁調理機器22の始動に同期して行われる場合を説明したが、家庭内で消費される熱エネルギは、電磁調理機器22の運転に関連して発生する給湯需要(例えば、食器洗い)以外にも、その他の給湯需要(例えば、浴槽への給湯、入浴時のシャワー、洗面等)或いは暖房需要(温水床暖房等)が存在するため、電磁調理機器22の運転時にのみ本発明システム10を運転しているだけでは、1日を通しての全ての熱需要を賄うことができない場合が生じる。そこで、第2実施形態では、本発明システム10の制御手段7に発電計画手段8の機能を付加し、以下の処理を実行可能に構成している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the
発電計画手段8も、制御手段7の他の機能と同様に、内蔵メモリに格納された発電計画作成用プログラムの制御手順に従って、外部から入力される制御信号やデータに基づいて発電機ユニット3の運転制御用の発電計画を作成する。 Similarly to the other functions of the control means 7, the power generation plan means 8 also follows the control procedure of the power generation plan creation program stored in the built-in memory, based on the control signals and data input from the outside, and Create a power generation plan for operation control.
発電計画手段8は、図3に示すように、制御手段7内に設けられた、熱負荷23の1日の時間帯別の予測熱需要を作成する熱需要予測手段11、及び、電力負荷21(22)の時間帯別の予測電力需要を作成する電力需要予測手段12と協働して、熱負荷23の1日の予測熱需要から、電磁調理機器22に対する電力供給に伴って発生する熱エネルギ量を差し引いた熱エネルギ不足分を賄うための発電計画を作成する。
As shown in FIG. 3, the power generation planning means 8 includes a heat demand prediction means 11 that is provided in the control means 7 and creates a predicted heat demand for each day of the
具体的には、熱需要予測手段11が、排熱利用給湯暖房ユニット6から熱負荷23に供給される給湯量と給湯温度の測定データを受信して、時間帯別の消費熱エネルギを計算して、消費熱エネルギの実績データとして所定の記憶装置に保存する。そして、例えば1日前、2日前、1週間前の同日の各実績データを基に、当日の時間帯別の熱需要を予測する(図4(A)参照)。また、電力需要予測手段12は、電磁調理機器22を含む全ての電力負荷21の負荷電力を測定するために、電磁調理機器22へ分岐する手前(上流側)の電力線26に設けられた電流検知器27と系統連系インバータ4内に設けられた電圧計(図示せず)からの測定データを受信して、時間帯別の消費電力を計算して、消費電力の実績データとして所定の記憶装置に保存する。そして、例えば1日前、2日前、1週間前の同日の各実績データを基に、当日の時間帯別の電力需要を予測する(図4(B)の曲線部分、参照)。尚、電力需要予測手段12は、電磁調理機器22の運転期間中の発電実績データも別途取得する(図4(B)の黒塗り部分、参照)。尚、発電実績データは、制御手段7の制御情報及びIH始動信号SIHより導出可能である。
Specifically, the heat demand prediction means 11 receives the measurement data of the hot water supply amount and the hot water supply temperature supplied from the exhaust heat utilization hot water supply and
発電計画手段8は、先ず、電磁調理機器22の消費電力の実績データから1日の電磁調理機器22の運転期間中に本発明システム10が発生する熱エネルギ(図4(C)の黒塗り部分)を計算し、熱需要予測手段11が作成した予測熱需要(図4(C)の破線部分)の1日の総熱需要から、上記電磁調理機器22の運転期間中に発生する熱エネルギを差し引いて、熱エネルギ不足分を算出する。当該熱エネルギ不足分が正の値である場合は、熱エネルギ不足が発生すると判断して、当該熱エネルギ不足分に相当する必要電力量を計算する。次に、必要電力量を、電磁調理機器22の運転実績のある時間帯以外の時間帯で、熱エネルギ不足分の発生する時間帯より前に、電力需要予測手段12が作成した時間帯別の電力負荷を超過しないように分散させて発電計画(図4(D)の黒塗り部分)を作成する。尚、図4(D)の破線部分は、電磁調理機器22の運転中の発電電力を示す。
First, the power generation plan means 8 starts from the actual power consumption data of the
〈第3実施形態〉
次に、本発明システム10の第3実施形態について説明する。第1実施形態との相違点は、図5に示すように、制御手段7に入力されるIH始動信号SIHが、電流検知器25からではなく、電磁調理機器28が発信する始動信号を用いている点である。即ち、第3実施形態では、始動時に本発明システム10の起動を促す始動信号を発信する電磁調理機器28を使用する。この構成により、第1実施形態の構成と全く同様に、本発明システム10の運転制御を実施できる。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the
以下に、別の実施形態につき説明する。 Hereinafter, another embodiment will be described.
〈1〉上記実施形態において、利用開始後に熱需要が増加する電気機器の一例として電磁調理機器を用いたが、当該電気機器としては、電磁調理機器以外の電気調理機器、或いは、その他同様の熱需要の増加を伴う電気機器であっても構わない。 <1> In the above embodiment, an electromagnetic cooking device is used as an example of an electric device whose heat demand increases after the start of use. However, the electric device may be an electric cooking device other than the electromagnetic cooking device, or other similar heat. It may be an electric device with an increase in demand.
〈2〉上記実施形態において、本発明システム10は、発電機ユニット3がガスエンジン1と発電機2からなるガスエンジン・コージェネレーションシステムを例に説明したが、発電機ユニット3は都市ガスを燃料源とする燃料電池であっても構わない。当該燃料電池コージェネレーションシステムの場合、発電機ユニット3は直流電力を出力するため、使用する系統連系インバータ4も直流電力を交流電力に変換するタイプを用いる。尚、燃料電池コージェネレーションシステムの場合は、発電電力と出力熱エネルギの比が略1対1であるので、当該熱電比率の違いに応じて、本発明システム10の運転停止制御や、上記第2実施形態における発電計画作成を一部変更する必要が生じるが、基本的な考え方は同じである。
<2> In the above embodiment, the
また、本発明システム10は、上記ガスエンジン・コージェネレーションシステム、燃料電池コージェネレーションシステム以外のコージェネレーションシステムであっても構わない。更に、本発明システム10は、都市ガスを燃料源とするコージェネレーションシステムに限定されるものではない。
Further, the
1: ガスエンジン
2: 発電機
3: 発電機ユニット
4: 系統連系インバータ
5: 熱交換器
6: 排熱利用給湯暖房ユニット
7: 制御手段
8: 発電計画手段
9: コンピュータ
10: 本発明に係るコージェネレーションシステム
11: 熱需要予測手段
12: 電力需要予測手段
20: 商用電力系統
21: 電力負荷
22: 電磁調理機器
23: 熱負荷
24: 電力線
25: 電流検知器
26: 電力線
27: 電流検知器
28: 本発明に係る電磁調理機器(電気調理機器)
SIH: IH始動信号(特定電気機器始動信号)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Gas engine 2: Generator 3: Generator unit 4: Grid connection inverter 5: Heat exchanger 6: Waste water use hot water supply heating unit 7: Control means 8: Power generation plan means 9: Computer 10: According to the present invention Cogeneration system 11: Heat demand prediction means 12: Electric power demand prediction means 20: Commercial power system 21: Electric power load 22: Electromagnetic cooking equipment 23: Thermal load 24: Electric power line 25: Current detector 26: Electric power line 27: Current detector 28 : Electromagnetic cooking device (electric cooking device) according to the present invention
S IH : IH start signal (specific electric equipment start signal)
Claims (8)
前記商用電力系統から電力供給可能に設置された特定の電気機器の始動に伴って発信される特定電気機器始動信号を受信して、前記発電機ユニットの運転を制御する制御手段を備えてなり、
前記特定の電気機器が、前記特定の電気機器の利用形態の特徴として少なくとも利用開始後に熱需要が増加する電気機器であり、
前記熱負荷が、前記特定の電気機器の利用に伴って熱需要の発生する熱負荷であり、
前記制御手段が、前記特定電気機器始動信号を受信した場合に、前記特定の電気機器における電力需要の発生に基づいて前記熱負荷における熱需要を予測し、前記予測に基づいて前記発電機ユニットの運転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。 An output capable generator unit AC power, the AC power of commercial power system and by the system interconnection possible supply power to the power load, and the heat energy is configured to be supplied to the heat load Cogeneration system,
Comprising a control means for receiving a specific electrical device start signal transmitted with the start of a specific electrical device installed so as to be able to supply power from the commercial power system, and controlling the operation of the generator unit ;
The specific electric device is an electric device whose heat demand increases at least after the start of use as a feature of the use form of the specific electric device ,
The heat load is a heat load that generates a heat demand with the use of the specific electrical device,
When the control means receives the specific electrical equipment start signal, the control means predicts the heat demand in the thermal load based on the generation of power demand in the specific electrical equipment, and based on the prediction, the generator unit A cogeneration system that controls operation .
前記発電計画手段は、前記熱エネルギ不足分に相当する電力量を、前記特定の電気機器の運転実績のある時間帯以外の時間帯で、前記熱エネルギ不足分の発生する時間帯より前に、前記電力負荷の時間帯別予測電力需要を超過しないように分散させて発電計画を作成することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のコージェネレーションシステム。 The control means generates a power generation plan for covering a shortage of thermal energy generated by subtracting the amount of thermal energy generated with the power supply to the specific electrical equipment from the daily predicted heat demand of the thermal load. With planning means,
The power generation planning means, the amount of electric power corresponding to the shortage of thermal energy, in a time zone other than the time zone in which the specific electric equipment has been operated before the time zone in which the thermal energy shortage occurs, The cogeneration system according to any one of claims 1 to 4, wherein the power generation plan is created by distributing the power load so as not to exceed the predicted power demand by time of the power load.
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