第 5 章 熱負荷･電力負荷の変化が空調設備設計に与える影響の分析
5.3 シミュレーションによるコージェネレーションシステム導入の影響分析
5.3.2 検討システムモデルの概要
(2) コージェネレーションシステムモデル
本シミュレーションでは、台数制御、また故障やメンテナンス等を考慮しガスエンジンコージェ ネレーションを2基以上とした。そこで、2009年度〔GE-2基〕と2015年度〔GE-2基〕に加えて、
震災後はコージェネレーションシステムが有効になると考えられるため、2015 年度〔GE-3 基〕で のシミュレーションも行った。そのため、ケースモデルは、2009年度〔GE-2基〕、2015年度〔 GE-2基〕、2015年度〔GE-3基〕の3つである。
a) システム構成
電力負荷をガスエンジン発電機と系統電力で賄い、冷房負荷を電動冷凍機（ターボ冷凍機）と蒸 気焚ジェネリンクで賄い、暖房負荷をガスエンジン発電機の排熱とボイラで賄うシステム構成とす る。図 5.3.2 にコージェネレーションシステムモデルのシステム構成を示す。冷水の往きの温度は 7℃、還りの温度は14℃で温度差 7℃とする。温熱の搬送は蒸気で行い、行きの圧力は 0.785MPa、 還りの温度は80℃とする。発電機の容量は2009年度の需要家の電力負荷の8-22時における最小供 給電力を基準にし選定する。排熱は蒸気と温水の両方を取り出せるタイプを使用する。蒸気は圧力 により搬送するためポンプを用いない。冷却塔は個別冷却塔を採用する。
図 5.3.2 コージェネレーションシステムモデルのシステム構成
b) 発電機器・熱源機器の選定方針
図 5.3.3に発電機器と熱源機器の設計方針を示す。①に機器選定の参考とした熱・電力負荷を示
す。熱源機器は経年劣化を考慮して、時刻別熱負荷の最大値を1.1倍した値が賄えるように機器容 量を決定する。
まず②のガスエンジン発電機を 8-22時における時刻別電力負荷の最小値約1,000[kWh]を参考に、
発電効率が高い容量規模から、550[kW]を1台の容量基準として、2台と 3台のケースを想定した。
また、次に③の蒸気焚ジェネリンクをガスエンジン発電機の排温水を消費できるように選定する。
次に④のターボ冷凍機を蒸気焚ジェネリンクと合わせて夏期最大冷熱負荷が賄えるように選定する。
次に⑤のボイラをガスエンジン発電機の蒸気排熱と合わせて冬期最大温熱（蒸気）負荷が賄えるよ うに選定する。
以上の方針により設定した各熱源機器の台数を表 5.3.1 にケース別で示す。また、図 5.3.4～図
5.3.6に、2009年度・2015年度〔GE-2基〕・2015年度〔GE-3基〕の代表日の熱・電力負荷推移に対
する熱源機器容量を示す。
図 5.3.3 コージェネレーションシステムモデルの機器選定方針
表 5.3.1 ケース別各熱源機器の台数
2009年度 2015年度〔GE2台〕 2015年度〔GE3台〕
GEコージェネレーション 2基 2基 3基 蒸気焚ジェネリンク 2基 2基 3基
小型ターボ冷凍機 2基 1基 2基
大型ターボ冷凍機 2基 2基 2基
小型ボイラ 2基 1基 2基
大型ボイラ 3基 3基 2基
a)電力負荷平日
b)冷熱負荷平日
c)冷熱負荷休日
d)温熱負荷平日
e)温熱負荷休日
図 5.3.4 2009年度の熱・電力負荷推移に対する熱源機器容量
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別電力負荷・機器容量 [kWh]
ガスエンジンコージェネレーション ガスエンジンコージェネレーション 電力平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量[MJ/h]
ジェネリンク ジェネリンク ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱休日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量[MJ/h]
ボイラ ボイラ ボイラ ボイラ ボイラ 温熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量[MJ/h]
ボイラ 温熱休日
a)電力負荷平日
b)冷熱負荷平日
c)冷熱負荷休日
d)温熱負荷平日
e)温熱負荷休日
図 5.3.5 2015年度〔GE-2基〕の熱・電力負荷推移に対する熱源機器容量
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別電力負荷・機器容量 [kWh]
ガスエンジンコージェネレーション ガスエンジンコージェネレーション 電力休平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ジェネリンク ジェネリンク ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱休日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ボイラ ボイラ ボイラ ボイラ 温熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ボイラ 温熱休日
a)電力負荷平日
b)冷熱負荷平日
c)冷熱負荷休日
d)温熱負荷平日
e)温熱負荷休日
図 5.3.6 2015年度〔GE-3基〕の熱・電力負荷推移に対する熱源機器容量
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別電力負荷・機器容量 [kWh]
ガスエンジンコージェネレーション ガスエンジンコージェネレーション ガスエンジンコージェネレーション 電力休平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ジェネリンク ジェネリンク ジェネリンク ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ジェネリンク ターボ冷凍機 ターボ冷凍機 冷熱休日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ボイラ ボイラ ボイラ ボイラ 温熱平日
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23 3-4 8-9 13-14 18-19 23-0 4-5 9-10 14-15 19-20 0-1 5-6 10-11 15-16 20-21 1-2 6-7 11-12 16-17 21-22 2-3 7-8 12-13 17-18 22-23
4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 ピーク負荷
時刻別熱負荷・機器容量 [MJ/h]
ボイラ 温熱休日
c) ガスエンジンコージェネレーション運転計画
運転計画の方針を表 5.3.2に示す。平日の8-22時に運転し発電させる。8-18時の間は選定した 全基運転させ、18-22時の間は電力負荷に追従するため1基運転を止める。
表 5.3.2 ガスエンジンコージェネレーション運転計画
昼間（8－22時）
夜間（22－8時）
昼間①（8-18時） 昼間②（18-22時）
夏期
（6-9月） GE-2基(3基)* GE-1基(2基) * － 冬期
（12-3月） GE-2基(3基) * GE-1基(2基) * － 中間期
（4,5,10,11月） GE-2基(3基) * GE-1基(2基) * －
*括弧内はGECGS-3基の場合の運転計画を示す。
d) 熱源機器運転計画
運転計画の方針を表 5.3.3に示す。CGSの排熱を消費することを優先するため、蒸気焚ジェネリ ンクは、ガスエンジン台数と合わ、コージェネレーションシステム同様に8-18時の間は選定した 全基運転させ、18-22時の間は1基運転を停止する。
ターボ冷凍機は夏期（6-9月）では大型機を優先として運転し、その他の月では小型機を優先と する。またボイラは、冬期（12-3月）では大型機を優先として運転する。その他の月では、小型 機を優先とする。
表 5.3.3 熱源機器運転計画
昼間（8－22時） 夜間（22－8時）
冷水優先順位 蒸気優先順位 冷水優先順位 蒸気優先順位 夏期
6-9月
1.蒸気焚ｼﾞｪﾈﾘﾝｸ 2.ターボ冷凍機
1.CGS排熱
2.ボイラ ターボ冷凍機 ボイラ
冬期 12-3月
1.蒸気焚ｼﾞｪﾈﾘﾝｸ 2.ターボ冷凍機
1.CGS排熱
2.ボイラ ターボ冷凍機 ボイラ
中間期 4,5,10,11月
1.蒸気焚ｼﾞｪﾈﾘﾝｸ 2.ターボ冷凍機
1.CGS排熱
2.ボイラ ターボ冷凍機 ボイラ
5.3.3 比較熱源システムの設定