熱電併給システムおよび電力供給方法
（書誌＋要約＋請求の範囲）
(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】特開２００３−７９０５５（Ｐ２００３−７９０５５Ａ）
(43)【公開日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
(54)【発明の名称】熱電併給システムおよび電力供給方法
(51)【国際特許分類第７版】
H02J 3/32
3/46
【ＦＩ】
H02J 3/32
3/46 E
【審査請求】有
【請求項の数】１９
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】１５
(21)【出願番号】特願２００２−７６２９２（Ｐ２００２−７６２９２）
(62)【分割の表示】特願２００１−１９６３５６（Ｐ２００１−１９６３５６）の分割
(22)【出願日】平成１３年６月２８日（２００１．６．２８）
(71)【出願人】
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 富徳
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪ガス株式会社内
(74)【代理人】
【識別番号】１００１０４６０６
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 富徳
【テーマコード（参考）】
5G066
【Ｆターム（参考）】
5G066 HA15 HB09 JA07 JB03
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、商用電力の平準化が可能で、かつ小型化、低価格化の可能な熱電併給システムを提供することである。
【解決手段】昼間の熱電併給システム運転時間帯において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割した場合、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第２消費電力量を商用電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする熱電併給システムとすることにより、小型化、低価格の熱電併給システムを実現でき、熱電併給システムの普及に貢献することが期待されることとなった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】昼間の熱電併給システム運転時間帯において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割した場合、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第２消費電力量を商用電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項２】昼間の熱電併給システム運転時間帯において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割した場合、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第１消費電力量を商用電力により賄い、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項３】昼間の熱電併給システム運転時間帯において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１で二分割した場合、線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量として、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項４】線Ｘ１及び線Ｘ２のうち、１又は２以上が水平線であることを特徴とする請求項１〜３記載の熱電併給システム。
【請求項５】第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことができない時間帯において、第３消費電力を商用電力及び／又は発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする請求項１〜４記載の熱電併給システム。
【請求項６】第３消費電力を発電装置の発電電力により賄うと共に、同時に発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜５記載の熱電併給システム。
【請求項７】夜間時間帯においては、夜間時間帯における消費電力量を第４消費電力量として、第４消費電力量を商用電力により賄うと共に、商用電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜６記載の熱電併給システム。
【請求項８】夜間時間帯においては、夜間時間帯における消費電力量を第４消費電力量として、第４消費電力量を発電装置の発電電力により賄うと共に、発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜７記載の熱電併給システム。
【請求項９】蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、第１消費電力量が発生する時間帯に、蓄電装置に貯えられた電力を、他の電力供給地点へ供給することを特徴とする請求項１〜８記載の熱電併給システム。
【請求項１０】蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、第２消費電力量を、蓄電装置に貯えられた電力により賄うことを特徴とする請求項１〜９記載の熱電併給システム。
【請求項１１】熱電併給システムが発電装置及び蓄電装置を具備することを特徴とする請求項１〜１０記載の熱電併給システム。
【請求項１２】熱電併給システムが、蓄電装置と発電装置を具備した熱電併給システム、発電装置から排出される熱と熱源装置が生成した熱とで負荷に供給する熱量を賄うシステムであることを特徴とする請求項１〜１１記載の熱電併給システム。
【請求項１３】熱電併給システムが、高分子電解質型燃料電池からなることを特徴とする請求項１〜１２記載の熱電併給システム。
【請求項１４】蓄電装置が、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、キャパシタのうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１〜１３記載の熱電併給システム。
【請求項１５】熱電併給システムの燃料が都市ガスであることを特徴とする請求項１〜１４記載の熱電併給システム。
【請求項１６】請求項１〜１５記載の熱電併給システムに対して、都市ガスを供給すると共に、熱電併給システムを有する電力供給地点に商用電力を供給することを特徴とする電力供給方法。
【請求項１７】都市ガスの供給が、都市ガス事業者の導管を通じて都市ガスを託送することによって行われることを特徴とする請求項１６記載の電力供給方法。
【請求項１８】商用電力の供給が、電気事業者の電力線を通じて商用電力を託送することによって行われることを特徴とする請求項１６記載の電力供給方法。
【請求項１９】熱電併給システムが発電装置である請求項１〜１５記載の熱電併給システム。
詳細な説明
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、消費電力量を、蓄電装置に貯えられた電力と商用電力と発電装置の発電電力により賄う熱電併給システム、電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】（１）第１の従来技術としては、消費電力が熱電併給システムの設計値以上の時間帯には、熱電併給システムに商用電力を供給し、消費電力が極端に低い深夜などは、発電装置を停止し商用電力に切替える商用電力バックアップ型熱電併給システムが有る。かかる商用電力バックアップ型熱電併給システムは、基本的には、熱電併給システムの消費電力に追従して発電装置を稼動しているため、最大消費電力に対応した発電装置を設けている。そして消費電力が少ない時間帯には、発電装置は少ない負荷で、かつ低いエネルギー効率で運転されるが、極端な低負荷では運転はできないため、発電装置を停止し商用電力に切替える。
（２）第２の従来技術としては、故障等の特別な場合を除いて商用電源からの電力を受けなくて運転される形態の自己完結型熱電併給システム、即ち、電力需要が少ない時間帯でも、発電装置を運転し、その電力を蓄電装置に蓄え、消費電力が多い時間帯には、発電装置の電力と蓄電装置からの電力により電力を供給する自己完結型熱電併給システムも提案されている（特開平１１−１５５２４４）。消費電力は、例えば、春夏秋冬の季節によって変動（季節変動）し、また一日のうち昼と夜によっても変動（昼夜変動）する。
【０００３】バックアップ型熱電併給システムの場合、消費電力のピーク時間帯に商用電力と発電装置の電力で賄う必要が有る。従って、発電装置の発電能力（設計能力）は、（最大消費電力−商用電力）となり、熱電併給システムの広範囲な普及のために、更に小型化、低価格化を図る必要が有った。又、自己完結型熱電併給システムの場合も、消費電力のピーク時間帯に蓄電装置に貯えられた電力と発電装置の電力で賄う必要が有る。従って、発電装置の発電能力（設計能力）は、（最大消費電力−蓄電装置に貯えられた電力）となり、熱電併給システムの広範囲な普及のために、更に小型化、低価格化を図る必要が有った。国全体として、総合エネルギー効率の高いエネルギー供給方法とするためには、蓄電装置を具備した発電効率が高く、かつ低コストの熱電併給システムを広く普及させる必要が有る。
【０００４】第１の従来技術、第２の従来技術は共に、発電効率を高く維持した上で、更に小型化、低価格化を図っていく問題点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１課題は、商用電力の平準化が可能で、かつ小型化、低価格化の可能な熱電併給システムを提供することである。そして、本発明の第２課題は、小型の蓄電装置（貯蔵電力量が少ない）であっても、ピークセービングの効果が大きい小型、低価格の熱電併給システムを提供することである。そして、本発明の第３課題は、できるだけ商用電力のバックアップ量を少なくすることによって、エネルギー効率の高い、かつ小型で低価格の熱電併給システムを提供することである。そして、本発明の第４課題は、夜間時間帯において、熱電併給システムの発電装置の発電運転をできるだけ停止しないで、発電運転を継続することが可能なエネルギー効率の高い、かつ小型で低価格の熱電併給システムを提供することである。さらに、本発明の課題は、後述の効果を奏する熱電併給システムをを提供することでもある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、時間−消費電力曲線Ｘが、富士山の姿に似ていることに着目し、富士山の白嶺に相当する第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力（あるいは、商用電力）で賄い、真ん中の第２消費電力量を商用電力（あるいは、蓄電装置に貯えられた電力）で賄い、裾野のベースロードを熱電併給システムの発電装置の発電で賄うシステムを着想すれば、本発明の課題を達成し得ることに思い至って、本発明を完成した。課題を解決するための手段は、前述の各請求項に記載された発明である。以下、主として、請求項に記載の用語について説明をし、権利範囲の明確化を図ることに努める。
（用語の説明）・自己完結型熱電併給システムとは、故障等の特別な場合を除いて商用電源からの電力を受けなくて運転される形態の熱電併給システム、即ち、電力需要が少ない時間帯でも、発電装置を運転し、その電力を蓄電装置に蓄え、消費電力が多い時間帯には、発電装置の電力と蓄電装置からの電力により電力を供給する熱電併給システムをいう。
・準自己完結型熱電併給システムとは、自己完結型熱電併給システムにおいて、ピーク時間帯において、発電装置の発電電力、蓄電装置からの電力の他、商用電力によっても電力を供給することを許容する熱電併給システムをいう。
・消費電力、消費電力量とは、電力供給地点において、顧客が消費する電力、あるいは電力量をいう。ここに、消費電力とは、一般に単位時間当りに消費するエネルギー量をいうが、ある時間帯に消費するエネルギー量をいう場合も有る。消費電力量とは、ある時間帯に消費するエネルギー量をいう。時間−消費電力線図とは、横軸に時間ｔをとり、縦軸に消費電力Ｘ（ｔ）をとる線図をいう（例えば、図４、図５を参照のこと。）。線Ｘ１、線Ｘ２（線Ｘ１＞線Ｘ２）は、時間−消費電力曲線の消費電力量を三分割した場合の線をいうが、必ずしも直線、水平線とは限らない。時間ｔの変数と考えて、Ｘ１（ｔ）、Ｘ２（ｔ）とも表現する。Ｘ１値とは、時間ｔにおけるＸ１の値Ｘ１（ｔ）をいう。Ｘ２値とは、時間ｔにおけるＸ２の値Ｘ２（ｔ）をいう。線Ｘ１、線Ｘ２の具体的な線の設定方法は、発明の実施の形態（その１〜その３）に例示する。別の実施の形態として、第１消費電力量を賄う１又は２以上の電気器具（例えば、ｙ１、ｙ２）を設定して、かかる電気器具の消費電力量Ｙ１（ｔ）とすれば、数式２から、Ｘ１（ｔ）を設定することができる。
Ｘ１（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−Ｙ１（ｔ）……数式２第２消費電力量を賄う１又は２以上の電気器具（例えば、ｙ３、ｙ４）を設定して、かかる電気器具の消費電力量Ｙ２（ｔ）とすれば、数式３から、Ｘ２（ｔ）を設定することができる。
Ｘ２（ｔ）＝Ｘ１（ｔ）−Ｙ２（ｔ）……数式３電力供給地点の複数の電気器具ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４について、第１消費電力量を賄う電気器具ｙ１、ｙ２を蓄電装置に貯えられた電力に賄い、電気器具ｙ３、ｙ４を商用電力によって賄うことに設計することも可能である。この場合、電気器具ｙ１、ｙ２の前にスイッチ装置を制御するようにすれば、数式２、数式３から線Ｘ１、線Ｘ２を設定することができる。また、上記において、電気器具をｙ１、ｙ２を商用電力で賄い、電気器具ｙ３、ｙ４を蓄電装置に貯えられた電力により賄うようにすることも可能である。この場合、電気器具ｙ３、ｙ４の前にスイッチ装置を制御するようにすれば、数式２、数式３から線Ｘ１、線Ｘ２を設定することができる。上記において、電気器具ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４の前にスイッチ装置を設けて（図示せず）、どの電気器具を三種類のうちどの電力によって賄うかを予め設定しておき、それをスイッチ制御する。このようにして、数式２、数式３から非線型の線Ｘ１、線Ｘ２を設定することができ、三種類の電力を合併して電力負荷に供給することができる。
線Ｘ１＞線Ｘ２……数式１数式１は、昼間の熱電併給システム運転時間帯において、消費電力量Ｘ（ｔ）と時間軸ｔと線ｔ＝ｔ２１と線ｔ＝ｔ２２によって囲まれた領域内で、任意のｔについて数式１を満足することをいう。すなわち、数式１は、上記領域内で、線Ｘ１は線Ｘ２よりも上に位置し、線Ｘ２は時間軸ｔよりも上に位置することをいう。逆に、数式１を満足するように、線Ｘ１、線Ｘ２を設定することも可能である。第１消費電力量とは、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量をいう。第２消費電力量とは、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量をいう。ただし、請求項３記載発明においては、線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量をいう。第３消費電力量とは、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）と線ｔ＝ｔｄと線ｔ＝ｔｎとで囲まれた消費電力量をいう。第４消費電力量とは、夜間時間帯における消費電力量をいう。昼間の熱電併給システム運転時間帯とは、昼間時間帯のうち、熱電併給システムの運転を行う時間帯（ｔ２１〜ｔ２２の時間帯）をいう。本願明細書においては、昼間の熱電併給システム運転時間帯においては、必ず、熱電併給システムを運転するものとし、逆に熱電併給システムを運転しない時間帯が含まれている場合、昼間の熱電併給システム運転時間帯とは言えない。昼間時間帯たがらといって、昼間時間帯に必ず熱電併給システムをするというものではない．昼間時間帯とは、電力需要の多い昼間の時間帯（ｔｄ〜ｔｎの時間帯）をいい、例えば、午前８時〜午後１０時の時間帯をいうが、これのみに限定されるものではない。夜間時間帯とは、電力需要の少ない夜間の時間帯（ｔｎ〜ｔｄの時間帯）をいい、例えば、午後１０時〜翌朝８時の時間帯をいうが、これのみに限定されるものではない。商用電力とは、電気事業者が、発電所の発電設備によって発電し、電力供給網（電力線）によって供給する電力をいう。電力負荷とは、電力を消費する電気器具等をいう。電力負荷は、通常は交流であるが、直流の場合も考えられる。電力供給地点とは、電力を供給する地点をいう。電力供給地点が有する熱電併給システムは１又は２以上である。熱電併給システムとは、発電装置の電力を供給するとともに、発電装置の運転により生じる排熱を回収して熱を供給するシステムである。熱電併給システムは、消費電力地に設置することを必要とするエネルギー効率の高い分散型システムであることを特徴としている。本発明に係る熱電併給システムは、本システムともいう。蓄電装置とは、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、キャパシタのうちから選択される少なくとも１種又は２種以上を備える装置を含む。キャパシタは、電気器具の使用開始時等の電気負荷の急激増加に対応するのに便利である。リチウム二次電池等と併用することが望ましい。コンバータは、交流電力を直流電力に変換するものである。インバータは、直流電力を交流電力に変換するものである。エネルギー効率とは、従来のように発電所内の発電設備で発電し、電力線で電力供給する場合には、送電損失も含める。従って、エネルギー効率＝（電力エネルギー−送電損失）／（ＬＮＧ一次エネルギー）で算出することができる。一方、本発明の熱電併給システムの場合は、エネルギー効率＝（電力エネルギー＋熱エネルギー）／（ＬＮＧ一次エネルギー）で算出することができる。一般には、前者は、３５〜４０％であるのに対して、後者は、７０〜８５％と非常にエネルギー効率が高い。第１消費電力量が発生する時間帯とは、一般には、熱電併給システムの消費電力がピークの時間帯をいい、消費電力がＸ１値以上の時間帯ｔ１１〜ｔ１２をいう。消費電力がＸ１値以上を厳格に一定時間毎に判断するシステムとする場合の他、過去のデータから、熱電併給システムの電力負荷の消費電力がＸ１値以上の時間帯を予め設定したｔ１１〜ｔ１２をメモリーに記憶させて置き、時間ｔがｔ１１になれば、スイッチを開にし、時間ｔがｔ１２になれば、スイッチを閉にするよう制御を行なうこともできる。消費電力がＸ１値以上の時間帯とは、ピーク時間帯（例えば、朝晩の消費電力のピーク時間帯）を含み、単にピーク時間帯ともいう。ピークオフ時間帯とは、電力負荷（消費電力）が少ない時間帯、電力負荷（消費電力）が落ち込む時間帯で、熱電併給システムの電力負荷の消費電力がＸ２値以下の時間帯ｔ２２〜ｔ２１（例えば、夜間時間帯、深夜料金時間帯）をいう。吸収式冷暖房システムとは、作動媒体として、冷媒とこれを吸収する吸収剤を用いて動作させるヒートポンプ式の冷暖房システムをいう。吸収式冷暖房システムは、熱電併給システムと同様、商用消費電力の夏季の電力ピークセービングの効果が期待されるシステムである。スイッチ・変換器とは、スイッチにより電力線の開閉を行なうと共に直流と交流の相互変換を行なう機器である。直流と交流の変換器としては、コンバータ、インバータが有る。
【０００７】
【発明の実施の形態（その１）】先ず、発明の実施の形態（その１）として、交流の電力負荷２１、直流の発電装置３の場合（図１参照）について説明する。
【０００８】図１は、本発明の実施の形態（その１）のブロック図である。図１の本熱電併給システム１００は、発電装置３と蓄電装置４と排熱回収装置５とを有している。発電装置３で発電された電力は、スイッチ・変換器１３を介して電力負荷２１に供給される。都市ガス２は発電装置３に供給される。発電装置３からの排熱は、排熱回収装置５で排熱が回収され、回収された熱は、熱負荷２２（冷房や暖房や給湯等の熱源として）に供給される。都市ガス２を発電装置３に供給して、電力を発生させて、発生した電力をスイッチ・変換器１３のスイッチを開にして、電力負荷２１に供給する。一方、発電装置３において発生する排熱は熱回収装置５により回収されて、熱負荷２２に熱供給される。商用電力１は、スイッチ・変換器１５を介して、交流の電力負荷２１に直接供給される一方、電力負荷（電力消費）が少ない夜間時間帯（例えば、午後１０時〜翌朝８時）には、スイッチ・変換器１１のスイッチを開にして、コンバータを通じて直流に変換されて、蓄電装置４に貯えられる。蓄電装置４に貯えられた電力は、第１消費電力量が発生する時間帯には、スイッチ・変換器１４のスイッチを開にし、かつインバータを通じて交流に変換した上で、商用電力１及び発電装置３で発電した電力を併合することによって、電力負荷２１に供給される。制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１３、１４、１５のスイッチを開閉して、商用電力１、発電装置３による電力、蓄電装置４に貯えられた電力の三種類の電力配分量（電力供給地点に供給する電力の配分量）を調整することによって、第１〜３消費電力量を賄う。この場合、制御手段、同期投入装置（図示せず）、スイッチ・変換器１３、１４のスイッチにより、電力負荷に供給される電力は位相が一致するように制御される。 又、制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１１のスイッチを開閉して、蓄電装置４への蓄電の開始、停止を行う。制御手段による調整方法の１例は、図６のフローチャートに示す。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、消費電力がＸ１以上の場合、蓄電装置に貯えた電力で賄い、消費電力がＸ１未満の、蓄電装置に貯えた電力で賄うのを停止する。需要電力がＸ２以上の場合、商用電力で賄い、需要電力がＸ２未満の場合、商用電力で賄うのを停止する。消費電力量が発電装置の稼動可能量以上の場合、発電装置の運転を継続するとともに発電装置の発電電力を蓄電装置に貯え、消費電力量が発電装置の稼動可能量未満の場合、発電装置の運転を停止すると共に、消費電力を他の種類の電力で賄う。夜間時間帯において、商用電力により消費電力を賄うと共に、商用電力を蓄電装置に貯える。
【０００９】
【発明の実施の形態（その２）】先ず、発明の実施の形態（その２）として、交流の電力負荷２１、直流の発電装置３の場合（図２参照）について説明する。
【００１０】図２は、本発明の実施の形態（その２）のブロック図である。図２の本熱電併給システム１００は、発電装置３と蓄電装置４と排熱回収装置５とを有している。発電装置３で発電された電力は、スイッチ・変換器１３を介して電力負荷２１に供給される。都市ガス２は発電装置３に供給される。発電装置３からの排熱は、排熱回収装置５で排熱が回収され、回収された熱は、熱負荷２２（冷房や暖房や給湯等の熱源として）に供給される。商用電力１は、スイッチ・変換器１５を介して、交流の電力負荷２１に直接供給される。 電力負荷（電力消費）が少ない夜間時間帯（例えば、午後１０時〜翌朝８時）には、発電装置３で発電する一方、発電した電力を電力負荷２１に供給すると共に、発電装置３で発電した余剰電力を、スイッチ・変換器１６を開にして、蓄電装置４に貯える。蓄電装置４に貯えられた電力は、第１消費電力量が発生する時間帯には、スイッチ・変換器１４のスイッチを開にし、かつインバータを通じて交流に変換した上で、商用電力１及び発電装置３で発電した電力を併合することによって、電力負荷２１に供給される。制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１３、１４、１５のスイッチを開閉して、商用電力１、発電装置３による電力、蓄電装置４に貯えられた電力の三種類の電力配分量（電力供給地点に供給する電力の配分量）を調整することによって、第１〜３消費電力量を賄う。この場合、制御手段、同期投入装置（図示せず）、スイッチ・変換器１３、１４のスイッチにより、電力負荷に供給される電力は位相が一致するように制御される。又、制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１６のスイッチを開閉して、蓄電装置４への蓄電の開始、停止を行う。制御手段による調整方法の１例は、図７のフローチャートに示す。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、消費電力がＸ１以上の場合、商用電力で賄い、消費電力がＸ１未満の、商用電力で賄うのを停止する。需要電力がＸ２以上の場合、蓄電装置に貯えられた電力で賄い、需要電力がＸ２未満の場合、蓄電装置に貯えられた電力で賄うのを停止する。消費電力量が発電装置の稼動可能量以上の、発電装置の運転を停止し、消費電力を他の種類の電力で賄い、消費電力量が発電装置の稼動可能量未満の、発電装置の運転を継続するとともに発電装置の発電電力を蓄電装置に貯える。夜間時間帯において、発電装置の発電運転を継続して発電電力を電力負荷に供給するとともに発電装置の発電電力を蓄電装置に貯える。
【００１１】
【発明の実施の形態（その３）】先ず、発明の実施の形態（その３）として、交流の電力負荷２１、直流の発電装置３の場合（図３参照）について説明する。
【００１２】図３は、本発明の実施の形態（その３）のブロック図である。図３の本熱電併給システム１００は、発電装置３と蓄電装置４と排熱回収装置５とを有している。発電装置３で発電された電力は、スイッチ・変換器１３を介して電力負荷２１に供給される。都市ガス２は発電装置３に供給される。発電装置３からの排熱は、排熱回収装置５で排熱が回収され、回収された熱は、熱負荷２２（冷房や暖房や給湯等の熱源として）に供給される。電力負荷（電力消費）が少ない夜間時間帯（例えば、午後１０時〜翌朝８時）には、発電装置３で発電する一方、発電した電力を電力負荷２１に供給すると共に、発電装置３で発電した余剰電力を、スイッチ・変換器１６を開にして、蓄電装置４に貯える。蓄電装置４に貯えられた電力は、第１消費電力量が発生する時間帯には、スイッチ・変換器１４のスイッチを開にし、かつインバータを通じて交流に変換した上で、発電装置３で発電した電力を併合することによって、電力負荷２１に供給される。制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１３、１４のスイッチを開閉して、発電装置３による電力と蓄電装置４に貯えられた電力の電力配分量（電力供給地点に供給する電力の配分量）を調整することによって、第２消費電力量と３消費電力量を賄う。この場合、制御手段、同期投入装置（図示せず）、スイッチ・変換器１３、１４のスイッチにより、電力負荷に供給される電力は位相が一致するように制御される。又、制御手段（図示せず）により、スイッチ・変換器１６のスイッチを開閉して、蓄電装置４への蓄電の開始、停止を行う。制御手段による調整方法の１例は、図８のフローチャートに示す。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、需要電力がＸ２以上の場合、蓄電装置に貯えられた電力で賄い、需要電力がＸ２未満の場合、蓄電装置に貯えられた電力で賄うのを停止する。消費電力量が発電装置の稼動可能量以上の場合、発電装置の運転を継続するとともに発電装置の発電電力を蓄電装置に貯え、消費電力量が発電装置の稼動可能量未満の場合、発電装置の運転を停止すると共に、消費電力を他の種類の電力で賄う。夜間時間帯において、発電装置の発電運転を継続して発電電力を電力負荷に供給するとともに発電装置の発電電力を蓄電装置に貯える。
（１）請求項１記載発明は、昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割した場合、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第２消費電力量を商用電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする熱電併給システムである。本発明の特徴的構成は、一日当りの消費電力量を、熱電併給システムを有する電力供給地点の電力負荷に３種類の電力をベストミックスして供給する具体的手段に有る。先ず、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図を図４に例示する。 消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割する。線Ｘ１と線Ｘ２は直線とは限らないが、線Ｘ１は線Ｘ２より上に位置するように設定し、線Ｘ２は時間軸ｔよりも上に位置するように設定する（図４参照）。より具体的には、線Ｘ２が、熱電併給システムの発電装置の一日の発電電力計画値となるように、線Ｘ２を設定する。次に、線Ｘ１については、例えば、線Ｘ２に商用電力の契約電力値だけ上になるように、線Ｘ１を設定する。このようにして、線Ｘ１、線Ｘ２を設定した上で、線Ｘ１、線Ｘ２をメモリーに記憶させて、記憶内容を利用してコンピュータにより演算制御を行なう。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）における電力のベストミックス方法は、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第２消費電力量を商用電力により賄い、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うようにするものである。すなわち、消費電力Ｘ（ｔ）が、線Ｘ１以上の時間帯（ｔ１１〜ｔ１２）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを入れ、線Ｘ１未満の時間帯（ｔ１１〜ｔ１２以外）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを切るように制御することによって、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うことが可能となる。消費電力Ｘ（ｔ）が線Ｘ２以上の場合（時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを入れ、線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを切るように制御することによって、第２消費電力量を商用電力により賄うことが可能となる。線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを切る。そして、熱電供給システムの発電装置３の発電運転を継続すると共に、余剰発電電力を蓄電装置４に貯えるように制御することによって、第３消費電力量を発電装置３の発電電力により賄うこととする。一方、夜間時間帯では、電力供給地点の消費電力は、基本的には、商用電力のみで賄われ、かつ商用電力のみで蓄電装置に電力を貯える。従って、上記のような比較的簡単な制御方法により、３種類の電力のベストミックスの方法を実現できることになる（図６のフローチャートを参照）。第１〜第３の消費電力量の大小は、昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）の消費電力が図４のように山形となることから、一般には、第１消費電力量＜第２消費電力量＜第３消費電力量となる（あるいは、線Ｘ１、線Ｘ２を、前述の数式１を満足するように設定することも可能である。）。従って、一番少ない第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うようにすれば、蓄電装置が小型になり低価格な熱電併給システムが実現でき、熱電併給システムの広範囲な普及が可能となる。次に、少ない第２消費電力量を商用電力で賄い、最も多い第３消費電力量を発電装置３の発電電力で賄うようにしたのは、以下の理由からである。電力供給地点のベースロード（第３消費電力量）を、基本的には熱電供給システムの発電装置３で供給することとし、足りない部分（第２消費電力量）を商用電力で賄うこととするのが本発明の考え方である。熱電併給システムのエネルギー効率は商用電力のエネルギー効率よりも遥かに高いので、（熱電併給システムによる電力消費量／商用電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率をアップすることができる。本発明者は、このことに着目して、第２消費電力量を商用電力により賄い、第３消費電力量を発電装置３の発電電力により賄うこととし、本発明の第３課題を達成したものである。（熱電併給システムによる電力消費量／商用電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率を高くすることができるということを着想することにより、本発明課題の解決が可能となった。また、第１消費電力量が発生する時間帯を、予めデータからｔ１１〜ｔ１２に設定して置き、その時間帯ｔ１１〜ｔ１２の時間帯は、第１消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うように制御することも可能である。また、第２消費電力量が発生する時間帯を、予めデータからｔ２１〜ｔ２２に設定して置き、その時間帯ｔ２１〜ｔ２２の時間帯は、第２消費電力量を商用電力により賄うように制御することも可能である。上記のような、比較的単純な供給電力の制御方法により、小型で低コスト化が可能な熱電併給システムを提供することができる。なお、線Ｘ１（ｔ）、線Ｘ２（ｔ）は、一般には、非線型となる。
（２）請求項２記載発明は、昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割した場合、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第１消費電力量、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第１消費電力量を商用電力により賄い、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする熱電併給システムである。本発明の特徴的構成は、一日当りの消費電力量を、熱電併給システムを有する電力供給地点の電力負荷に３種類の電力をベストミックスして供給する具体的手段に有る。先ず、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図を図４に例示する。 消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ１と線Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で三分割する。線Ｘ１と線Ｘ２は直線とは限らないが、線Ｘ１は線Ｘ２より上に位置するように設定し、線Ｘ２は時間軸ｔよりも上に位置するように設定する（図４参照）。より具体的には、線Ｘ２が、熱電併給システムの発電装置の一日の発電電力計画値となるように、線Ｘ２を設定する。次に、線Ｘ１については、例えば、契約電力値を下廻る商用電力により第1消費電力を賄えるように、線Ｘ１を設定する。このようにして、線Ｘ１、線Ｘ２を設定した上で、線Ｘ１、線Ｘ２をメモリーに記憶させて、記憶内容を利用してコンピュータにより演算制御を行なう。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）における電力のベストミックス方法は、線Ｘ１と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第１消費電力量を商用電力により賄い、線Ｘ１と線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うようにするものである。すなわち、消費電力Ｘ（ｔ）が、線Ｘ１以上の時間帯（ｔ１１〜ｔ１２）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを入れ、線Ｘ１未満の時間帯（ｔ１１〜ｔ１２以外）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを切るように制御することによって、第１消費電力量を商用電力により賄うことが可能となる。消費電力Ｘ（ｔ）が線Ｘ２以上の場合（時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを入れ、線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを切るように制御することによって、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うことが可能となる。線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを切る。そして、熱電供給システムの発電装置３の発電運転を継続すると共に、余剰発電電力を蓄電装置４に貯えるように制御することによって、第３消費電力量を発電装置３の発電電力により賄うこととする。一方、夜間時間帯では、電力供給地点の消費電力は、基本的には、発電装置３の発電電力のみで賄われ、かつ消費できない余剰の発電装置３の発電電力を蓄電装置に貯える。従って、上記のような比較的簡単な制御方法により、３種類の電力のベストミックスの方法を実現できることになる（図５を参照）。第１〜第３の消費電力量の大小は、昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）の消費電力が図４のように山形となることから、一般には、第１消費電力量＜第２消費電力量＜第３消費電力量となる（あるいは、線Ｘ１、線Ｘ２を、前述の数式１を満足するように設定することも可能である。）。従って、一番少ない第１消費電力量を商用電力により賄うようにすれば、準自己完結型の低価格な熱電併給システムが実現でき、小型かつ低価格の熱電併給システムの広範囲な普及が可能となる。次に、少ない第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力で賄い、最も多い第３消費電力量を熱電併給システムの発電電力で賄うようにしたのは、以下の理由からである。電力供給地点のベースロード（第３消費電力量）を、基本的には熱電併給システムで供給することとし、足りない部分（第２消費電力量）を蓄電装置に貯えられた電力で賄うこととするのが本発明の考え方である。熱電併給システムのエネルギー効率は蓄電装置に貯えられた電力のエネルギー効率よりも、スイッチ・変換器の電力損失が少ない分だけ高いので、熱電併給システムによる（電力消費量／蓄電装置に貯えられた電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率をアップさせることができる。本発明者は、このことに着目して、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うこととし、本発明の第？課題を達成したものである。熱電併給システムによる（電力消費量／蓄電装置に貯えられた電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率を高くすることができるということを着想することにより、本発明課題の解決が可能となった。また、第１消費電力量が発生する時間帯を、予めデータからｔ１１〜ｔ１２に設定して置き、その時間帯ｔ１１〜ｔ１２の時間帯は、第１消費電力量を商用電力により賄うように制御することも可能である。また、第２消費電力量が発生する時間帯を、予めデータからｔ２１〜ｔ２２に設定して置き、その時間帯ｔ２１〜ｔ２２の時間帯は、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うように制御することも可能である。上記のような、比較的単純な供給電力の制御方法により、小型かつ低コスト化が可能な熱電併給システムを提供することができる。なお、線Ｘ１（ｔ）、線Ｘ２（ｔ）は、一般には、非線型となる。
（３）昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）において、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図の消費電力をＸ（ｔ）とし、消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ２で二分割した場合、線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第２消費電力量、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた消費電力量を第３消費電力量として、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うことを特徴とする熱電併給システムである。本発明の特徴的構成は、一日当りの消費電力量を、熱電併給システムを有する電力供給地点の電力負荷に２種類の電力をベストミックスして供給する具体的手段に有る。先ず、熱電併給システムを有する電力供給地点の時間−消費電力線図を図５に例示する。 消費電力Ｘ（ｔ）を、線Ｘ２で二分割する。線Ｘ２は直線とは限らないが、 線Ｘ２は時間軸ｔよりも上に位置するように設定する（図５を参照）。より具体的には、線Ｘ２が、熱電併給システムの発電装置の一日の発電電力計画値となるように、線Ｘ２を設定する。このようにして、線Ｘ２を設定した上で、線Ｘ２をメモリーに記憶させて、記憶内容を利用してコンピュータにより演算制御を行なう。昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）における電力のベストミックス方法は、線Ｘ２と消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、線Ｘ２と時間軸ｔと消費電力Ｘ（ｔ）で囲まれた第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うようにするものである。すなわち、消費電力Ｘ（ｔ）が線Ｘ２以上の場合（時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを入れ、線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１４のスイッチを切るように制御することによって、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うことが可能となる。線Ｘ２未満の時間帯（ｔ２１〜ｔ２２以外）では、スイッチ・変換器１５のスイッチを切る。そして、発電装置３の発電運転を継続すると共に、余剰発電電力を蓄電装置４に貯えるように制御することによって、第３消費電力量を発電装置３の発電電力により賄うこととする。一方、夜間時間帯では、電力供給地点の消費電力は、基本的には、発電装置３の発電電力のみで賄われ、発電装置３の余剰電力を蓄電装置に貯える。従って、上記のような比較的簡単な制御方法により、２種類の電力のベストミックスの方法を実現できることになる（図５を参照）。第２、第３の消費電力量の大小は、昼間の熱電併給システム運転時間帯（ｔ２１〜ｔ２２）の消費電力が図５のように山形となることから、一般には、第２消費電力量＜第３消費電力量となる（あるいは、線Ｘ２を、数式１を満足するように設定することも可能である。）。従って、より少ない第２消費電力量を蓄電池に貯えられた電力により賄うようにすれば、自己完結型の低価格な熱電併給システムが実現でき、熱電併給システムの広範囲な普及が可能となる。次に、より多い第３消費電力量を熱電併給システムの発電電力で賄うようにしたのは、以下の理由からである。電力供給地点のベースロード（第３消費電力量）を、基本的には発電装置３で供給することとし、足りない部分（第２消費電力量）を蓄電装置４に貯えられた電力で賄うこととするのが本発明の考え方である。熱電併給システムのエネルギー効率は蓄電装置に貯えられた電力のエネルギー効率よりも、スイッチ・変換器の電力損失が少ない分だけ高いので、熱電併給システムによる（電力消費量／蓄電装置に貯えられた電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率をアップすることができる。本発明者は、このことに着目して、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄い、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うこととし、本発明の第４課題を達成したものである。熱電併給システムによる（電力消費量／蓄電装置に貯えられた電力による電力消費量）の比を大きくなるようにすれば、本発明の熱電併給システムのエネルギー効率を高くすることができるということを着想することにより、本発明課題の解決が可能となった。また、第２消費電力量が発生する時間帯を、予めデータからｔ２１〜ｔ２２に設定して置き、その時間帯ｔ２１〜ｔ２２の時間帯は、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力により賄うように制御することも可能である。上記のような、比較的単純な供給電力の制御方法により、小型で低コスト化が可能な熱電併給システムを提供することができる。なお、線Ｘ２（ｔ）は、一般には、非線型となる。
（４）請求項４記載発明は、線Ｘ１及び線Ｘ２のうち、１又は２以上が水平線であることを特徴とする請求項１〜３記載の熱電併給システムである。例えば、線Ｘ２を、熱電併給システムの発電装置の運転計画値に設定することができる。さらに、線Ｘ２より商用契約電力値だけ上に、線Ｘ１（水平線）を設定すること等も可能である。線Ｘ１及び線Ｘ２が、全て水平線とするのは、極自然な線Ｘ１及び線Ｘ２の設定手法でもある。
（５）請求項５記載発明は、第３消費電力量を発電装置の発電電力により賄うことができない時間帯において、第３消費電力を商用電力及び／又は発電装置の発電電力により賄うことを特徴とする請求項１〜４記載の熱電併給システムである。消費電力Ｘ（ｔ）が線Ｘ２よりかなり下側の場合には、効率良く発電装置を運転することができない。そこで、熱電併給システムのエネルギー効率を落としても、例えば熱電併給システムの運転電力を定格電力値より落として、第４消費電力量を発電装置の発電電力で賄うこととする発明が前者の発明である。第４消費電力量が発生する場合の熱電併給システムのエネルギー効率は落ちるが、発電装置を停止しなくて良いという効果が有る。そして、熱電併給システムの発電装置を停止し、第４消費電力を商用電力で賄うこととするのが後者の発明である。
（６）請求項６記載発明は、第３消費電力を発電装置の発電電力により賄うと共に、同時に発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜５記載の熱電併給システムである。本発明は、熱電併給システムの発電装置を停止したり、定格電力値以下の低エネルギー効率状態で運転することをできるだけ回避するようにしたものである。一旦停止すると再起動は煩雑となり、あるいはエネルギー効率の低下を招来するからである。そこで、第４消費電力を発電装置の発電電力により賄うと共に、同時に発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えることとすれば、発電装置の運転継続が可能となり、エネルギー効率が高い熱電併給システムの運転の実現が達成できるという顕著な効果を奏する。停止・再運転を繰り返すことによる煩雑さと運転効率低下を回避することができる。
（７）請求項７記載発明は、夜間時間帯においては、夜間時間帯における消費電力量を第４消費電力量として、第４消費電力量を商用電力により賄うと共に、商用電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜６記載の熱電併給システムである。蓄電装置を備えた熱電併給システムにおいて、夜間時間帯には、夜間時間帯の第４消費電力量を商用電力により賄うと共に、蓄電装置に商用電力（安価な深夜電力が望ましい。）を貯えることを特徴とする請求項１〜４記載の熱電併給システムである。本発明に拠れば、夜間時間帯の電力需要を全て商用電力で賄うと共に、さらに、夜間時間帯の商用電力を蓄電装置に蓄電するので、商用電力の平準化に貢献すると共に、熱電併給システムを電力需要が少ない時間帯に運転する必要がなくなるので、効率的な熱電併給システムの運転が可能となるので、熱電併給システムのエネルギー効率をアップさせることが可能となる。何故ならば、電力需要が少ない時間帯に、熱電併給システムを無理矢理低負荷運転すれば、エネルギー効率がより低い状態で運転せざるを得ないからである。
（８）請求項８記載発明は、夜間時間帯においては、夜間時間帯における消費電力量を第４消費電力量として、第４消費電力量を発電装置の発電電力により賄うと共に、発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えることを特徴とする請求項１〜７記載の熱電併給システムである。本発明に拠れば、夜間時間帯の電力需要を発電装置の発電電力で賄うと共に、さらに、発電装置の発電電力を蓄電装置に貯えるので、熱電併給システムを電力需要が少ない時間帯にも、できるだけ停止することなく連続運転することができるので、熱電併給システムのエネルギー効率をアップさせることが可能となる。何故ならば、エネルギー効率の高い熱電併給システムの発電電力の方を蓄電して使用した方が、エネルギー効率の低い商用電力を蓄電して使用するよりも、エネルギー効率がより高くなる場合も有るからである。
（９）請求項９記載発明は、蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、第１消費電力量が発生する時間帯に、蓄電装置に貯えられた電力を、他の電力供給地点へ供給することを特徴とする請求項１〜８記載の熱電併給システムである。蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、熱電併給システムを有する本電力供給地点の電力需要に余裕が有るので、蓄電装置に貯えられた電力を他の電力供給地点に商用電力として供給することとすれば、広域的な電力ピークセービングの観点から好ましい。
（１０）請求項１０記載発明は、蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、第２消費電力量を、蓄電装置に貯えられた電力により賄うことを特徴とする請求項１〜９記載の熱電併給システムである。蓄電装置に貯えられた電力が第１消費電力量を賄って尚余裕がある場合、熱電併給システムを有する本電力供給地点の電力需要に余裕が有るので、第２消費電力量を蓄電装置に貯えられた電力で賄えば、商用電力の消費量が少なくなり、ピーク時間帯に商用電力の消費を抑えることが可能となり、電力ピークセービングの観点から本発明は好ましい。また、熱電併給システム全体のエネルギー効率は、商用電力の使用量を抑えることができるので、アップさせることが可能となる。
（１１）請求項１１記載発明は、熱電併給システムが発電装置及び蓄電装置を具備することを特徴とする請求項１〜１０記載の熱電併給システムである。本発明は、熱電併給システムが発電装置及び蓄電装置を具備する発明である。発電装置が交流発電装置又は直流発電装置の場合がある。
（１２）請求項１２記載発明は、熱電併給システムが、蓄電装置と発電装置を具備した熱電併給システム、発電装置から排出される熱と熱源装置が生成した熱とで負荷に供給する熱量を賄うシステムであることを特徴とする請求項１〜１１記載の熱電併給システムである。電力供給地点の電力需要と熱需要について設計する場合、一般には、熱の需要が少なく、消費電力に合わせて設計する必要が有り、その場合、熱需要に応じられない場合も生じ、その場合、ボイラー等の熱源装置が生成した熱によって、熱需要に応えようというものである。
（１３）請求項１３記載発明は、熱電併給システムが、高分子電解質型燃料電池からなることを特徴とする請求項１〜１２記載の熱電併給システムである。高分子電解質型燃料電池は、家庭用の熱電併給システムに実用化が期待されているものであり、実用化されれば、音も静かでエネルギー効率も高い分散型発電システムの導入が理想的エネルギー供給形態となる。
（１４）請求項１４記載発明は、蓄電装置が、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、キャパシタのうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１〜１３記載の熱電併給システムである。キャパシタは、電気負荷の急激増加に対応するのに好適である。リチウム二次電池等と併用することが望ましい。例えば、家庭用電気器具を使い始める瞬間には、大きな過渡電力量が必要となるので、キャパシタでかかる過渡電力量を賄うことが可能となる。
（１５）請求項１５記載発明は、熱電併給システムの燃料が都市ガスであることを特徴とする請求項１〜１４記載の熱電併給システムである。熱電併給システムの燃料の燃料は、都市ガスに限定するものでないが、電力供給地点が都市部の場合、都市ガスがクリーンなエネルギーであり、環境に対する負荷を少なくすることができる。
（１６）請求項１６記載発明は、請求項１〜１５記載の熱電併給システムに対して、都市ガスを供給すると共に、熱電併給システムを有する電力供給地点に商用電力を供給することを特徴とする電力供給方法である。エネルギーの規制緩和によって、都市ガス事業者が、熱電併給システムに都市ガスを供給するのは当然としても、都市ガス事業者であっても、熱電併給システムを有する電力供給地点に商用電力を供給することも可能となり得る。エネルギーの規制緩和によって、逆に、電気事業者が、熱電併給システムを有する電力供給地点に商用電力を供給するのは当然としても、電気事業者であっても、熱電併給システムに都市ガスを供給することも可能となり得る。本発明は、上記に鑑みてなされたものである。
（１７）請求項１７記載発明は、都市ガスの供給が、都市ガス事業者の導管を通じて都市ガスを託送することによって行われることを特徴とする請求項１６記載の電力供給方法である。本発明は、請求項１６記載の発明を、電気事業者が実施する場合、都市ガスの供給を都市ガス事業者の導管を通じて託送することを具体的に記載したものである。
（１８）請求項１８記載発明は、商用電力の供給が、電気事業者の電力線を通じて商用電力を託送することによって行われることを特徴とする請求項１６記載の電力供給方法である。請求項１８記載発明は、商用電力の供給を電気事業者の電力線を通じて託送することを特徴とする請求項１６記載の電力供給方法である。本発明は、請求項１６記載の発明を、都市ガス事業者が実施する場合、電気事業者が実施する場合、商用電力の供給を電気事業者の電力線を通じて託送することを具体的に記載したものである。
（１９）請求項１９記載発明は、熱電併給システムが発電装置である請求項１〜１５記載の熱電併給システムである。熱電併給システムは、電力と熱を供給するシステムであるが、電力のみを供給する場合には、熱電併給システムは、発電システムでも有る。発電システムと熱電併給システムは、上位概念と下位概念のの関係が有る。本発明は、請求項１〜請求項１５の上位概念の発明であるが、請求項１〜請求項１４において、熱電併給システムとあるのは発電システムと読み替えるものとする。
【００１３】
【発明の効果】本発明の構成とすることで、既に述べた本発明の課題を充分に達成することができた。すなわち、電力負荷の第１消費電力量がＸ１値以上の時間帯に、発電装置による電力及び商用電力及び蓄電装置に貯えられた電力（三種類の電力）を併用して電力を供給することにより、全体の熱電併給システムを小型化でき、システムの低価格化が可能となった。これにより、家庭用小型システムの大幅な普及を図ることが可能となった。また、夜間時間帯に、商用電力により電力需要を賄うとともに蓄電装置に商用電力を貯えることにより、商用電力の一日全体の負荷を平準化することになるので、本システムは、電気事業者にとってもメリットが有る。また、本発明により、より小型で低価格で商用電力平準化の可能な熱電併給システムを提供することができ、本システムの広範囲な普及が期待されることとなった。特に、夜間時間帯に商用電力を蓄電装置に貯えることにより、所謂ピーク時間帯に蓄電装置に貯えた商用電力を利用することができるので、ピーク時間帯のバックアップ電力量が減少することに繋がり、商用電力の一日全体の負荷をさらに大幅に平準化することになるので、電気事業者にとってもメリットの有るより小型の熱電併給システムの実現を可能にした。以上により、小型で、設置性がよく設備コストの安価な熱電併給システムとすることにより、特に小型用（例えば、家庭用）の熱電併給システムを普及する可能性が高まった。又、夜間料金時間帯の商用電力を積極的に利用することにより、自己完結型熱電併給システムあるいは商用電力バックアップ型熱電併給システムよりも商用電力負荷がより平準化されることにより電気事業者にも受け入れ易いシステムとすることができた。さらに、本発明の蓄電装置を備えた小型熱電併給システムとすることにより、大幅な普及が期待できることにより、夜間の商用余剰電力を分散設置された熱電併給システムの備える蓄電装置に蓄電された商用電力をピーク時間帯に供給することにより、国全体の商用電力負荷を平準化することに繋がり、大型発電所の設置時期を遅らせることができるというメリットを発揮することが可能となった。言わば、普及して分散設置された熱電併給システムの蓄電装置に、商用電力を貯えることができるので、揚水発電のための貯水池を建設するに等しい効果が発揮される。なお、蓄電装置に、熱電併給システムの発電装置の電力を貯えることによっても、国全体の商用電力のピーク時間帯の消費電力カットに貢献することができるという効果を発揮し得ることになった。 又、エネルギー効率の高い本熱電併給システムが広範囲に普及することにより、国の省エネルギー政策の遂行の可能性が高まった。
