JP2004297895A - 電力供給装置、電力供給経路切り替え方法 - Google Patents
電力供給装置、電力供給経路切り替え方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】発電装置から回収される排熱を有効に利用することができる電力供給装置を提供する。
【解決手段】分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または両方とを決定し、決定された分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、商用電力から供給される電力と分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える。
【選択図】 図１
【解決手段】分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または両方とを決定し、決定された分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、商用電力から供給される電力と分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロガスタービンによって発電する発電装置と商用電源との電力を切り替えて負荷に供給する電力供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自家用発電設備（以下、発電装置と称す）によって負荷に電力を供給すると同時に発電装置によって発生した熱を下水処理施設内、冷暖房、給湯などの熱消費設備に利用するコージェネレーションシステムが普及しつつある。
【０００３】
このようなコージェネレーションにおいて、商用電源から得られる電力と発電装置によって発電された電力とのうち、いずれか一方を選択して負荷に電力を供給する方法がある。発電装置の発電機を駆動する駆動源としては、マイクロガスタービン、ガスエンジン等がある。マイクロガスタービンとは、一般に炭化水素を主成分とする燃料を用い、タービンを回転させた動力で発電するものであり、出力は３００ｋＷ未満である。
【０００４】
そして、負荷が必要とする電力を検出し、検出結果に基づいて、発電装置から電力が供給可能な負荷に対しては、発電装置から電力を供給するように切り替え、検出された電力量に応じて発電装置を駆動させ、負荷に供給する。そして、負荷に対して電力が不足してしまう負荷については、商用電源に切り替えて商用電源から電力を供給している。このとき、発電装置によって発電する際に発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、熱消費設備において利用される。熱消費設備としては、例えば、下水処理施設内においては、消化槽において有機性廃棄物を嫌気消化するために消化槽を温める消化槽加温設備等であり、この消化槽の加温に排熱が利用されることにより、排熱が有効に利用されている。なお、この消化槽加温設備は、所定の間隔で運転する。
【０００５】
また、排熱を有効に利用するコージェネレーション装置がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特願平５−１３０７５１号公報 （第２−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電力供給装置おいては、負荷の需要に応じて発電装置によって発電し、負荷に電力を供給すると、発電装置から発生する熱によって排熱が回収されるものの、熱消費設備が運転していない場合や、熱消費量が充分に大きくない場合などに、回収された排熱を有効に利用することができず、エネルギー効率が低減してしまうという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、発電装置から回収される排熱を有効に利用することができる電力供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置において、前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定する分散型電源制御部と、前記分散型電源制御部によって決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定する切替パターン決定部と、前記切替パターン決定部からの指示に基づいて、前記切替器のそれぞれについて商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える切替制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、前記分散型電源制御部は、前記熱消費設備の運転状態を監視し、前記熱消費設備が運転する場合に必要となる熱量を演算する熱需要量演算部と、前記熱需要量演算部によって演算された熱量を発生するために必要となる前記分散型電源の発電量を演算する発電量演算部と、前記発電量演算部によって決定された発電量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを運転パターンとして決定する運転パターン決定部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、前記運転パターン決定部は、前記熱消費設備において必要となる熱量の増減に応じて、運転パターンを決定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置における電力供給経路切り替え方法あって、前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定し、前記決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定し、前記切り替えが決定された切替器について商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による電力供給装置を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態による電力供給装置を適用した電源供給システムの構成を示す概略ブロック図である。この電力供給システムは、例えば、下水処理場などに設けられる。
この図において、電力供給装置１０は、少なくとも１台の分散型電源２に接続可能に構成され、該発電装置２から供給される電力と商用電源１から供給される電力とを切替器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによって切り替えて、少なくとも１台接続される電力消費装置３に電力を供給する。
【００１４】
分散型電源２は、重油、灯油、都市ガスなどの市販の燃料または、有機性廃棄物を嫌気性消化して得られる消化ガスを燃料とするマイクロガスタービン（以下、「ＭＧＴ」と称す）、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービンなどの出力によって発電機を駆動させて発電する自家発電装置であり、常用自家発電装置と非常用自家発電装置とに分類することが可能である。この図においては、各分散型電源２にＭＧＴが適用されている（符号２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）。なお、分散型電源２としては、燃料電池が用いられる場合もある。また、消化ガスを燃料として用いる場合、消化ガスが生成された後に、貯蔵あるいは圧縮されたものを利用するようにしてもよい。この消化ガスを分散型電源２の燃料として用いることにより、消化ガスを有効に利用することができるとともに、下水処理において生じる汚泥を有効利用することができ、環境保全に寄与することができる。また、市販の燃料を利用しないので、燃料コストを低減することができる。
【００１５】
また、分散型電源２において、燃焼用空気として、有機性廃棄物等から発生する臭気を含んでいてもよく、また、曝気槽から放出される空気であってもよい。また、下水熱を利用してガスタービンに供給される空気を予熱（予冷）し、安定した温度を保つようにしてもよい。
【００１６】
電力消費装置３は、電力供給装置１０から供給される電力によって運転する。なお、この電力消費装置３と電力供給装置１０との間に電力貯蔵装置などの電力安定化装置を介挿させるようにしてもよい。
熱消費設備４は、分散型電源２を運転することにより発生された熱を発交換機を介して熱回収し、この回収され熱を消費する設備であり、例えば、下水処理施設内、冷暖房、給湯などがある。また、下水処理施設内においては、消化槽において有機性廃棄物を嫌気消化するために消化槽を温める消化槽加温設備等であり、この排熱を利用して消化槽を加温することにより、消化槽内の有機性廃棄物が嫌気消化され、消化ガスが発生する。また、熱消費設備４は、熱消費設備４の運転状態を示す運転信号を後述する電力供給装置１０の熱需要量演算部１１１に出力する。
【００１７】
この図１においては、分散型電源２、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）、電力消費装置３、熱消費設備４が３台ずつ設けられる場合について図示されているが、それぞれ３台に限られるものではなく、４台以上であってもよい。また、分散型電源２、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）、電力消費装置３、熱消費設備４は、互いに同数でなくともよい。
【００１８】
次に、図２から図４を用いて、分散型電源２、電力消費装置３、電力供給装置１０について、順次説明する。
図２は、分散型電源２の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、分散型電源２の発電機を駆動する装置として、ＭＧＴが適用された場合について説明する。
この図において、ＭＧＴ２１の出力軸は発電機に連結される。このＭＧＴ２１の排気ガスを熱交換器５０に供給し、熱交換器５０によって温水、スチーム等として熱回収することが可能である。このＭＧＴ２１は、図１におけるＭＧＴ２１Ａ、ＭＧＴ２１Ｂ、ＭＧＴ２１Ｃに相当する。
発電機２２は、ＭＧＴ２１の出力軸に連結されており、ＭＧＴ２１によって駆動されて発電する。ＭＧＴ監視部２３は、ＭＧＴ２１の動作の状態を監視する。
【００１９】
ＭＧＴ監視部２３のうち、状態検出部２４は、ＭＧＴ２１の状態を検出する。この状態の検出は、商用電源１から発電装置２に切り替える場合（特に、発電装置２の運転開始時）においては、発電機２２によって負荷側に供給可能な電圧が所定値以上であるか否かを検出し、所定値以上である場合に、電圧確立信号送信部２５によって、電圧確立信号を電力供給装置１０の後述する電圧確立検出部１８に出力する。ここで、この所定値は、例えば、電力消費装置３において消費される電力に基づいて設定される。
【００２０】
また、状態の検出として、発電装置２から商用電源１に切り替える場合（発電装置２の運転停止時）においては、ＭＧＴ２１を停止させる必要がある場合であるか否かを検出し、停止する必要があることが検出された場合に商用電源側に切り替えを行うための発電機停止モード信号を発電機停止モード信号送信部２６によって、後述する運転パターン決定部１１４に出力する。
停止する必要がある場合とは、例えば、ＭＧＴ２１に供給される燃焼用空気の温度（吸気温度）が上昇し、空気密度が小さくなり、ＭＧＴ２１の燃焼効率が低下することにより、ＭＧＴ２１が発電機２２を駆動させる能力がＭＧＴの出力の上限値に達してしまうため、ＭＧＴに負荷をかけないように安全のためＭＧＴの運転が停止される。
【００２１】
電圧確立信号送信部２５は、状態検出部２４の検出結果に基づいて、電圧確立信号を電力供給装置１０の電圧確立検出部１８に送信する。
発電機停止モード信号送信部２６は、状態検出部２４の検出結果に基づいて、ＭＧＴ２１を停止させる必要があることが検出された場合に、発電機停止モード信号を電力供給装置１０の運転パターン決定部１１４に出力する。
【００２２】
次に、図３を用いて電力消費装置３について説明する。図３は、電力消費装置３の構成を示す概略ブロック図である。
負荷３１は、下水処理場において、汚泥等を処理するための遠心濃縮機、遠心脱水機、水平ベルトフィルタ、スクリュウプレス等、固液分離を行う固液分離装置や、照明装置、モータ（曝気槽に空気を送るブロアモータなど）、冷熱および温熱供給装置、電子計算機など、電力によって駆動する装置である。
状態検出部３３は、負荷３１において消費される電力量を検出し、検出結果を後述する電力供給装置１０の負荷量検出部１１０に出力する。この電力消費装置３内に複数の負荷３１が設けられる場合、状態検出部３３は、各負荷３１において消費される電力の合計を検出する。
【００２３】
次に、図４を用いて電力供給装置１０について説明する。図４は、電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
この図において、分散型電源制御部１１は、分散型電源２から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備４の熱の需要量に基づいて、分散型電源２によって発電すべき電力量と分散型電源２の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源２によって発電すべき電力量と分散型電源２の運転台数との両方とを決定する。
また、分散型電源制御部１１は、熱需要量演算部１１１と、熱量演算部１１２と、発電量演算部１１３と、運転パターン決定部１１４とによって構成される。
【００２４】
熱需要量演算部１１１は、熱消費設備４から出力される運転状態を示す運転信号に基づいて、熱消費設備４の運転状態を監視し、熱消費設備４が運転する場合に必要となる単位時間当たりの熱需要量を演算する。この運転信号には、熱消費設備４が運転する場合に必要となる単位時間あたりの熱量を通知する信号が含まれている。熱需要量演算部１１１は、例えば、運転信号を解析し、内部に設けられたテーブルを参照することにより、解析結果から熱消費設備４を運転する場合に必要となる熱需要量を検出することが可能である。
熱量演算部１１２は、例えば、熱消費設備４において必要となる単位時間当たりの熱需要量と該単位時間当たり熱需要量を供給するために必要となる分散型電源から発生される単位時間当たりの発生熱量とを対応付けて記憶する変換テーブル１２を参照し、熱需要量演算部１１１において演算された熱需要量に対応する単位時間当たりの発生熱量を読み出す。
【００２５】
発電量演算部１１３は、例えば、単位時間当たりの発生熱量と該単位時間当たりの発生熱量を発生するために必要となる単位時間当たりの発電量とを対応付けて記憶する変換テーブル１３を参照し、熱量演算部１１２によって演算された単位時間当たりの熱量を発生するために必要となる分散型電源２の単位時間当たりの発電量を読み出す。
運転パターン決定部１１４は、例えば、発電量演算部１１３によって読み出された発電量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とについて、運転パターンテーブル１５を参照し、運転パターンを決定する。この運転パターン決定部１１４は、熱消費設備４において必要となる熱量が増減するごとに、運転パターンを新たに決定する。
運転パターンテーブル１５は、図５に示すように、発電量、運転すべきＭＧＴとその出力、商用電源側から分散型電源に切り替える切替器と分散型電源側から商用電源側に切り替える切替器とをしめす切替パターン、を対応付けて記憶する。ここでは、運転パターンと切り替えパターンとは、パターン番号によって対応付けされている。
【００２６】
運転指示部１６は、運転パターン決定部１１４によって決定された運転パターンに基づいて、運転させるべきＭＧＴに対して運転させる制御信号を出力する。切替パターン決定部１７は、分散型電源制御部１１によって決定された運転パターンに基づいて、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）のうち切り替えする切替器を運転パターンテーブル１５を参照して決定する。
電圧確立検出部１８は、電圧確立信号送信部２５から送信される電圧確立信号に基づいて、分散型電源２の電圧が確立（安定）したか否かを検出する。
【００２７】
負荷量検出部１１０は、状態検出部３３から出力される電力量の検出結果を監視し、負荷量に相当する消費電力が所定値以上であることが所定時間以上継続した場合に負荷が確立（安定）したことを検出する。これにより、負荷の消費電力が略一定であることが検出可能である。また、各負荷３１と該負荷３１において消費される電力量とを対応付けるテーブルを予め設けておき、稼働している負荷３１を検出し、稼働が検出された負荷の電力量を該テーブルを参照して検出し、電力需要量を算出するようにしてもよい。
切替制御部１９は、切替パターン決定部１７からの指示に基づいて、切替器のそれぞれについて商用電力から供給される電力と分散型電源２によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替えを行う。この切り替えは、切り替え対象の切り替えパターンに対応する運転パターンのＭＧＴについて、電圧確立検出部１８によって電圧が確立したことが検出されるとともに、負荷量検出部１１０によって負荷が確立したことが検出された後に行われる。
【００２８】
切替スイッチ１４は、切替制御部１９からの指示に基づいて、切替器１４Ａ、切替器１４Ｂ、切替器１４Ｃのそれぞれを切り替える。この切替は、分散型電源２によって発電された電力を電力消費装置３に供給する経路（分散型電源側）と、商用電源からの電力を電力消費装置３に供給する経路（商用電源側）とのうち、いずれか一方の経路を選択するように、各切替器を切り替える。
【００２９】
次に、図１の構成における電力供給システムの動作について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。電力供給装置１０の初期状態として、各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）は、商用電源側に設定されている。
１）運転開始
まず、電源供給装置１０の電源が投入され、電力消費装置３の運転開始が指示されると、電源供給装置１０は、運転開始の指示がなされた電力消費装置３に対し、商用電源側から電力を供給する。そして、熱消費設備４から運転信号が出力されているか否かを熱需要量演算部１１１によって監視して運転要求があるか否かを検出し（ステップＳ１１）、運転要求があるすなわち運転信号が出力されている場合に、運転信号を解析し、熱消費設備に必要となる熱需要量ａを検出する（ステップＳ１２）。
【００３０】
熱需要量ａが検出されると、熱量演算部１１２は、変換テーブル１２を参照し、熱需要量ａを発生させるために必要となる、ＭＧＴによって発生すべき発生熱量ｂを算出する（ステップＳ１３）。発生熱量ｂが算出されると、発電量演算部１１３は、変換テーブル１３を参照し、発生熱量ｂに応じた熱量を発生するために必要となる分散型電源２の発電量（例えば、Ｗ１）を読み出す。発電量が決定されると、運転パターン決定部１１４は、負荷量検出部１１０によって各電力消費装置３の負荷量の合計を検出し、読み出された発電量Ｗ１と負荷量の合計とに基づいて、運転パターンテーブル１５を参照し、パターン番号１を運転パターンとして決定する（ステップＳ１４）。ここでは、熱消費設備４の熱需要よりも電力消費装置３の電力需要の方が大きい場合は、熱需要量に応じた電力を分散型電源２から電力消費装置３に供給し、分散型電源２からの電力では不足する電力消費装置３については、商用電源側から電力が供給される。運転パターンが決定されると、運転指示部１６は、運転パターン１に基づいて、ＭＧＴ２１Ａを運転を開始させ、このＭＧＴ２１Ａに連結された発電機２１によって発電量がＷ１１になるようにＭＧＴ２１Ａを運転させるとともに、ＭＧＴ２１Ｂを運転を開始させ、このＭＧＴ２１Ｂに連結された発電機２１によって発電量がＷ１２になるようにＭＧＴ２１Ｂを運転させる（ステップＳ１５）。
【００３１】
一方、切替パターン決定部１７は、運転パターンが決定されると、パターン番号１に対応する切替パターンを運転パターンテーブル１５から読み出し、切替パターンとして決定する（ステップＳ１５）。切替パターンが決定されると、切替制御部１９は、状態検出部３３から出力される電力量の検出結果を負荷量検出部１１０によって監視し、負荷が安定したか否かを検出する（ステップＳ１７）。切替制御部１９は、負荷が安定したことが検出されると、運転が開始されたＭＧＴ２１ＡとＭＧＴ２１Ｂとのそれぞれから電圧確立信号が出力されているか否かを電圧確立検出部１８によって監視し、電圧が確立したか否かを検出する（ステップＳ１８）。電圧が確立したことが検出されると、切替制御部１９は、切替パターンに従って、切替器１４Ａと切替器１４Ｂとを分散型電源側に切り替える（ステップＳ１９）。
【００３２】
２）分散型電源側に切り替えられた後
次に、図６ステップＳ１９の処理が行われた後の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。
切替が行われると、電力供給装置１０は、熱消費設備４において必要となる熱需要量ａが増減したか否かを熱需要量演算部１１１によって検出するとともに、発電機停止モード信号送信部２６から発電機停止モード信号が出力されているか否かを運転パターン決定部１１４によって検出する（ステップＳ２１）。負荷量の増減および運転可能なＭＧＴの台数の減少が発生しなければ、ステップＳ２１を繰り返す。
２−１）熱需要量が増大
熱需要量が増大したことが検出されると、電力供給装置１０は、熱需要量演算部１１１によって増大した後の熱需要量ａを検出し（ステップＳ２２）、熱量演算部１１２によって熱需要量ａに対応する単位時間あたりの発生熱量ｂを算出し、算出された発生熱量ｂに応じた発電量を発電量演算部１１３によって算出する。そして、電力供給装置１０は、負荷量検出部１１０によって負荷量を検出し、算出された発電量と検出された負荷量とに基づいて、運転パターン決定部１１４によって運転パターンを決定し（ステップＳ２３）、次いで、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
そして、電力供給装置１０は、決定された運転パターンに基づいて、運転指示部１６によって各ＭＧＴを運転させ（ステップＳ２５）、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定する。切替パターンが決定された後、切替制御部１９は、負荷量検出部１１０によって負荷量が安定したか否かを検出し（ステップＳ２７）、負荷量の安定が検出された場合、電圧が確立したか否かを電圧確立検出部１８によって検出する（ステップＳ２７）。そして、電圧が確立したことが検出された場合、切替制御部１９は、切替パターンに従って、各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）を切り替える（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ２１に移行する。
【００３４】
２−２）熱需要量が減少
一方、熱需要量が減少している場合、電力供給装置１０は、熱需要量演算部１１１によって検出される熱需要量に応じて、運転パターンを決定する（ステップＳ２３）。このときの運転パターンとしては、運転中のＭＧＴの出力を低減させ、ステップＳ２４以降の処理を行うか、あるいは、ステップＳ２４の後にステップＳ２５において、運転中のいずれかのＭＧＴを運転停止させ、ステップＳ２６以降の処理を行う。運転が停止されたＭＧＴに対応する切替器については、商用電源側に切り替えられる。
【００３５】
２―３）ＭＧＴの台数が減少
他方、運転可能なＭＧＴの台数が減少した場合すなわち、運転中の分散型電源２から発電機停止モード信号を受信した場合、電力供給装置１０は、運転パターン決定部１１４によって、発電機停止モード信号を出力していない分散型電源２の台数をカウントし、運転可能な発電装置２の台数を検出し（ステップＳ２９）、負荷量検出部１１０によって負荷量を検出し（ステップＳ３０）、運転可能な分散型電源２の台数と負荷量とに基づいて、運転パターンを決定する。そして、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定した後（ステップＳ３１）、決定された切替パターンに基づいて、切替制御部１９によって各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）を切り替える（ステップＳ３２）。ここでは、運転パターンとしては、発電機停止モード信号が出力されている分散型電源２を除いた運転パターンが選択される。
【００３６】
そして、ステップＳ３２の後、切替制御部１５は、発電機停止モード信号を出力した分散型電源２に対し、切替スイッチ１４の切り替えが完了したことを通知する切り替え完了通知を出力する。この切り替え完了通知を受信した分散型電源２は、ＭＧＴ２１の運転を停止させる。これにより、負荷装置３に停電を生じさせることなく切り替えを行うことができる。そして、ステップＳ２２に移行する。これにより、新たに負荷量が検出され、検出された負荷量に応じたＭＧＴの台数が決定されることにより、運転すべきＭＧＴの台数を増加させるべく運転パターンが決定される。この場合、発電機停止モード信号が出力されている分散型電源２を除いた分散型電源２が選択されるように運転パターンが決定される。
なお、発電機停止モード信号が解除され、正常に運転することができるようになった分散型電源２については、次回以降の運転パターンに含まれて選択可能となる。
【００３７】
なお、以上説明した実施形態において、負荷量検出部１１は、状態検出部３３から出力される負荷量検出結果に基づいて負荷量を把握したが、負荷２１または切替器の２次側における電力需要を測定装置によって測定し、測定結果に基づいて負荷量を把握するようにしてもよい。
【００３８】
なお、熱消費設備４で熱需要があって電力消費装置３の電力需要がない場合は、補助ボイラを設けておき、熱消費設備４に温水などを供給するようにすればよい。
【００３９】
また、上述した実施形態においては、発電装置の供給可能な電力が所定値以上に到達した場合に切替器を切り替えるようにしたので、負荷装置３を十分に駆動させる電力が発生していないうちに切替器が切り替わってしまうことを防ぎ、これにより、負荷装置３に安定した電力を供給することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態おいて、運転パターン決定部１１４は、分散型電源２の運転台数と出力との両方を決定するようにしたが、運転台数を所定台数に決めておき、出力のみを適宜変更するようにしてもよく、また、出力を所定値に決めておき、運転台数のみを適宜変更するようにしてもよい。
【００４１】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または両方を決定し、決定された分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、切替器を切り替えるようにしたので、熱消費設備の熱需要に応じて分散型電源を駆動させることができ、分散型電源から排出される熱を有効に利用することができ、コージェネレーションのエネルギー効率を向上させることができる。
【００４３】
また、この発明によれば、熱需要量を演算し、演算された熱量を発生するために必要となる分散型電源の発電量を演算し、この発電量に基づいて、運転パターンを決定するようにしたので、熱需要に応じて必要となる最適な運転パターンで分散型電源を運転することによりエネルギー効率を向上させることができるとともに、一部の分散型電源を順次休止させながら運転させることにより、分散型電源の経年劣化を軽減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による電力供給装置を適用した電源供給システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】分散型電源２の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】電力消費装置３の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】運転パターンテーブル１５に記憶される情報の一例を示す図面である。
【図６】電力供給システムの動作について説明するためのフローチャートである。
【図７】電力供給システムの動作について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 商用電源 ２ 分散型電源
３ 電力消費装置 １０ 電力供給装置
１１ 分散型電源制御部 １２、１３ 変換テーブル
１４ 切替スイッチ １４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 切替器
１５ 運転パターンテーブル
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ マイクロガスタービン
２２ 発電機 ２３ ＭＧＴ監視部
２４、３３ 状態検出部 ２５ 電力確立信号送信部
２６ 発電機停止モード信号送信部 ３１ 負荷
５０ 熱交換器
１１１ 熱需要量演算部 １１２ 熱量演算部
１１３ 発電量演算部 １１４ 運転パターン決定部
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロガスタービンによって発電する発電装置と商用電源との電力を切り替えて負荷に供給する電力供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自家用発電設備（以下、発電装置と称す）によって負荷に電力を供給すると同時に発電装置によって発生した熱を下水処理施設内、冷暖房、給湯などの熱消費設備に利用するコージェネレーションシステムが普及しつつある。
【０００３】
このようなコージェネレーションにおいて、商用電源から得られる電力と発電装置によって発電された電力とのうち、いずれか一方を選択して負荷に電力を供給する方法がある。発電装置の発電機を駆動する駆動源としては、マイクロガスタービン、ガスエンジン等がある。マイクロガスタービンとは、一般に炭化水素を主成分とする燃料を用い、タービンを回転させた動力で発電するものであり、出力は３００ｋＷ未満である。
【０００４】
そして、負荷が必要とする電力を検出し、検出結果に基づいて、発電装置から電力が供給可能な負荷に対しては、発電装置から電力を供給するように切り替え、検出された電力量に応じて発電装置を駆動させ、負荷に供給する。そして、負荷に対して電力が不足してしまう負荷については、商用電源に切り替えて商用電源から電力を供給している。このとき、発電装置によって発電する際に発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、熱消費設備において利用される。熱消費設備としては、例えば、下水処理施設内においては、消化槽において有機性廃棄物を嫌気消化するために消化槽を温める消化槽加温設備等であり、この消化槽の加温に排熱が利用されることにより、排熱が有効に利用されている。なお、この消化槽加温設備は、所定の間隔で運転する。
【０００５】
また、排熱を有効に利用するコージェネレーション装置がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特願平５−１３０７５１号公報 （第２−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電力供給装置おいては、負荷の需要に応じて発電装置によって発電し、負荷に電力を供給すると、発電装置から発生する熱によって排熱が回収されるものの、熱消費設備が運転していない場合や、熱消費量が充分に大きくない場合などに、回収された排熱を有効に利用することができず、エネルギー効率が低減してしまうという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、発電装置から回収される排熱を有効に利用することができる電力供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置において、前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定する分散型電源制御部と、前記分散型電源制御部によって決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定する切替パターン決定部と、前記切替パターン決定部からの指示に基づいて、前記切替器のそれぞれについて商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える切替制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、前記分散型電源制御部は、前記熱消費設備の運転状態を監視し、前記熱消費設備が運転する場合に必要となる熱量を演算する熱需要量演算部と、前記熱需要量演算部によって演算された熱量を発生するために必要となる前記分散型電源の発電量を演算する発電量演算部と、前記発電量演算部によって決定された発電量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを運転パターンとして決定する運転パターン決定部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、前記運転パターン決定部は、前記熱消費設備において必要となる熱量の増減に応じて、運転パターンを決定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述の電力供給装置において、商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置における電力供給経路切り替え方法あって、前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定し、前記決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定し、前記切り替えが決定された切替器について商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による電力供給装置を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態による電力供給装置を適用した電源供給システムの構成を示す概略ブロック図である。この電力供給システムは、例えば、下水処理場などに設けられる。
この図において、電力供給装置１０は、少なくとも１台の分散型電源２に接続可能に構成され、該発電装置２から供給される電力と商用電源１から供給される電力とを切替器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによって切り替えて、少なくとも１台接続される電力消費装置３に電力を供給する。
【００１４】
分散型電源２は、重油、灯油、都市ガスなどの市販の燃料または、有機性廃棄物を嫌気性消化して得られる消化ガスを燃料とするマイクロガスタービン（以下、「ＭＧＴ」と称す）、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービンなどの出力によって発電機を駆動させて発電する自家発電装置であり、常用自家発電装置と非常用自家発電装置とに分類することが可能である。この図においては、各分散型電源２にＭＧＴが適用されている（符号２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）。なお、分散型電源２としては、燃料電池が用いられる場合もある。また、消化ガスを燃料として用いる場合、消化ガスが生成された後に、貯蔵あるいは圧縮されたものを利用するようにしてもよい。この消化ガスを分散型電源２の燃料として用いることにより、消化ガスを有効に利用することができるとともに、下水処理において生じる汚泥を有効利用することができ、環境保全に寄与することができる。また、市販の燃料を利用しないので、燃料コストを低減することができる。
【００１５】
また、分散型電源２において、燃焼用空気として、有機性廃棄物等から発生する臭気を含んでいてもよく、また、曝気槽から放出される空気であってもよい。また、下水熱を利用してガスタービンに供給される空気を予熱（予冷）し、安定した温度を保つようにしてもよい。
【００１６】
電力消費装置３は、電力供給装置１０から供給される電力によって運転する。なお、この電力消費装置３と電力供給装置１０との間に電力貯蔵装置などの電力安定化装置を介挿させるようにしてもよい。
熱消費設備４は、分散型電源２を運転することにより発生された熱を発交換機を介して熱回収し、この回収され熱を消費する設備であり、例えば、下水処理施設内、冷暖房、給湯などがある。また、下水処理施設内においては、消化槽において有機性廃棄物を嫌気消化するために消化槽を温める消化槽加温設備等であり、この排熱を利用して消化槽を加温することにより、消化槽内の有機性廃棄物が嫌気消化され、消化ガスが発生する。また、熱消費設備４は、熱消費設備４の運転状態を示す運転信号を後述する電力供給装置１０の熱需要量演算部１１１に出力する。
【００１７】
この図１においては、分散型電源２、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）、電力消費装置３、熱消費設備４が３台ずつ設けられる場合について図示されているが、それぞれ３台に限られるものではなく、４台以上であってもよい。また、分散型電源２、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）、電力消費装置３、熱消費設備４は、互いに同数でなくともよい。
【００１８】
次に、図２から図４を用いて、分散型電源２、電力消費装置３、電力供給装置１０について、順次説明する。
図２は、分散型電源２の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、分散型電源２の発電機を駆動する装置として、ＭＧＴが適用された場合について説明する。
この図において、ＭＧＴ２１の出力軸は発電機に連結される。このＭＧＴ２１の排気ガスを熱交換器５０に供給し、熱交換器５０によって温水、スチーム等として熱回収することが可能である。このＭＧＴ２１は、図１におけるＭＧＴ２１Ａ、ＭＧＴ２１Ｂ、ＭＧＴ２１Ｃに相当する。
発電機２２は、ＭＧＴ２１の出力軸に連結されており、ＭＧＴ２１によって駆動されて発電する。ＭＧＴ監視部２３は、ＭＧＴ２１の動作の状態を監視する。
【００１９】
ＭＧＴ監視部２３のうち、状態検出部２４は、ＭＧＴ２１の状態を検出する。この状態の検出は、商用電源１から発電装置２に切り替える場合（特に、発電装置２の運転開始時）においては、発電機２２によって負荷側に供給可能な電圧が所定値以上であるか否かを検出し、所定値以上である場合に、電圧確立信号送信部２５によって、電圧確立信号を電力供給装置１０の後述する電圧確立検出部１８に出力する。ここで、この所定値は、例えば、電力消費装置３において消費される電力に基づいて設定される。
【００２０】
また、状態の検出として、発電装置２から商用電源１に切り替える場合（発電装置２の運転停止時）においては、ＭＧＴ２１を停止させる必要がある場合であるか否かを検出し、停止する必要があることが検出された場合に商用電源側に切り替えを行うための発電機停止モード信号を発電機停止モード信号送信部２６によって、後述する運転パターン決定部１１４に出力する。
停止する必要がある場合とは、例えば、ＭＧＴ２１に供給される燃焼用空気の温度（吸気温度）が上昇し、空気密度が小さくなり、ＭＧＴ２１の燃焼効率が低下することにより、ＭＧＴ２１が発電機２２を駆動させる能力がＭＧＴの出力の上限値に達してしまうため、ＭＧＴに負荷をかけないように安全のためＭＧＴの運転が停止される。
【００２１】
電圧確立信号送信部２５は、状態検出部２４の検出結果に基づいて、電圧確立信号を電力供給装置１０の電圧確立検出部１８に送信する。
発電機停止モード信号送信部２６は、状態検出部２４の検出結果に基づいて、ＭＧＴ２１を停止させる必要があることが検出された場合に、発電機停止モード信号を電力供給装置１０の運転パターン決定部１１４に出力する。
【００２２】
次に、図３を用いて電力消費装置３について説明する。図３は、電力消費装置３の構成を示す概略ブロック図である。
負荷３１は、下水処理場において、汚泥等を処理するための遠心濃縮機、遠心脱水機、水平ベルトフィルタ、スクリュウプレス等、固液分離を行う固液分離装置や、照明装置、モータ（曝気槽に空気を送るブロアモータなど）、冷熱および温熱供給装置、電子計算機など、電力によって駆動する装置である。
状態検出部３３は、負荷３１において消費される電力量を検出し、検出結果を後述する電力供給装置１０の負荷量検出部１１０に出力する。この電力消費装置３内に複数の負荷３１が設けられる場合、状態検出部３３は、各負荷３１において消費される電力の合計を検出する。
【００２３】
次に、図４を用いて電力供給装置１０について説明する。図４は、電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
この図において、分散型電源制御部１１は、分散型電源２から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備４の熱の需要量に基づいて、分散型電源２によって発電すべき電力量と分散型電源２の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源２によって発電すべき電力量と分散型電源２の運転台数との両方とを決定する。
また、分散型電源制御部１１は、熱需要量演算部１１１と、熱量演算部１１２と、発電量演算部１１３と、運転パターン決定部１１４とによって構成される。
【００２４】
熱需要量演算部１１１は、熱消費設備４から出力される運転状態を示す運転信号に基づいて、熱消費設備４の運転状態を監視し、熱消費設備４が運転する場合に必要となる単位時間当たりの熱需要量を演算する。この運転信号には、熱消費設備４が運転する場合に必要となる単位時間あたりの熱量を通知する信号が含まれている。熱需要量演算部１１１は、例えば、運転信号を解析し、内部に設けられたテーブルを参照することにより、解析結果から熱消費設備４を運転する場合に必要となる熱需要量を検出することが可能である。
熱量演算部１１２は、例えば、熱消費設備４において必要となる単位時間当たりの熱需要量と該単位時間当たり熱需要量を供給するために必要となる分散型電源から発生される単位時間当たりの発生熱量とを対応付けて記憶する変換テーブル１２を参照し、熱需要量演算部１１１において演算された熱需要量に対応する単位時間当たりの発生熱量を読み出す。
【００２５】
発電量演算部１１３は、例えば、単位時間当たりの発生熱量と該単位時間当たりの発生熱量を発生するために必要となる単位時間当たりの発電量とを対応付けて記憶する変換テーブル１３を参照し、熱量演算部１１２によって演算された単位時間当たりの熱量を発生するために必要となる分散型電源２の単位時間当たりの発電量を読み出す。
運転パターン決定部１１４は、例えば、発電量演算部１１３によって読み出された発電量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とについて、運転パターンテーブル１５を参照し、運転パターンを決定する。この運転パターン決定部１１４は、熱消費設備４において必要となる熱量が増減するごとに、運転パターンを新たに決定する。
運転パターンテーブル１５は、図５に示すように、発電量、運転すべきＭＧＴとその出力、商用電源側から分散型電源に切り替える切替器と分散型電源側から商用電源側に切り替える切替器とをしめす切替パターン、を対応付けて記憶する。ここでは、運転パターンと切り替えパターンとは、パターン番号によって対応付けされている。
【００２６】
運転指示部１６は、運転パターン決定部１１４によって決定された運転パターンに基づいて、運転させるべきＭＧＴに対して運転させる制御信号を出力する。切替パターン決定部１７は、分散型電源制御部１１によって決定された運転パターンに基づいて、切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）のうち切り替えする切替器を運転パターンテーブル１５を参照して決定する。
電圧確立検出部１８は、電圧確立信号送信部２５から送信される電圧確立信号に基づいて、分散型電源２の電圧が確立（安定）したか否かを検出する。
【００２７】
負荷量検出部１１０は、状態検出部３３から出力される電力量の検出結果を監視し、負荷量に相当する消費電力が所定値以上であることが所定時間以上継続した場合に負荷が確立（安定）したことを検出する。これにより、負荷の消費電力が略一定であることが検出可能である。また、各負荷３１と該負荷３１において消費される電力量とを対応付けるテーブルを予め設けておき、稼働している負荷３１を検出し、稼働が検出された負荷の電力量を該テーブルを参照して検出し、電力需要量を算出するようにしてもよい。
切替制御部１９は、切替パターン決定部１７からの指示に基づいて、切替器のそれぞれについて商用電力から供給される電力と分散型電源２によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替えを行う。この切り替えは、切り替え対象の切り替えパターンに対応する運転パターンのＭＧＴについて、電圧確立検出部１８によって電圧が確立したことが検出されるとともに、負荷量検出部１１０によって負荷が確立したことが検出された後に行われる。
【００２８】
切替スイッチ１４は、切替制御部１９からの指示に基づいて、切替器１４Ａ、切替器１４Ｂ、切替器１４Ｃのそれぞれを切り替える。この切替は、分散型電源２によって発電された電力を電力消費装置３に供給する経路（分散型電源側）と、商用電源からの電力を電力消費装置３に供給する経路（商用電源側）とのうち、いずれか一方の経路を選択するように、各切替器を切り替える。
【００２９】
次に、図１の構成における電力供給システムの動作について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。電力供給装置１０の初期状態として、各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）は、商用電源側に設定されている。
１）運転開始
まず、電源供給装置１０の電源が投入され、電力消費装置３の運転開始が指示されると、電源供給装置１０は、運転開始の指示がなされた電力消費装置３に対し、商用電源側から電力を供給する。そして、熱消費設備４から運転信号が出力されているか否かを熱需要量演算部１１１によって監視して運転要求があるか否かを検出し（ステップＳ１１）、運転要求があるすなわち運転信号が出力されている場合に、運転信号を解析し、熱消費設備に必要となる熱需要量ａを検出する（ステップＳ１２）。
【００３０】
熱需要量ａが検出されると、熱量演算部１１２は、変換テーブル１２を参照し、熱需要量ａを発生させるために必要となる、ＭＧＴによって発生すべき発生熱量ｂを算出する（ステップＳ１３）。発生熱量ｂが算出されると、発電量演算部１１３は、変換テーブル１３を参照し、発生熱量ｂに応じた熱量を発生するために必要となる分散型電源２の発電量（例えば、Ｗ１）を読み出す。発電量が決定されると、運転パターン決定部１１４は、負荷量検出部１１０によって各電力消費装置３の負荷量の合計を検出し、読み出された発電量Ｗ１と負荷量の合計とに基づいて、運転パターンテーブル１５を参照し、パターン番号１を運転パターンとして決定する（ステップＳ１４）。ここでは、熱消費設備４の熱需要よりも電力消費装置３の電力需要の方が大きい場合は、熱需要量に応じた電力を分散型電源２から電力消費装置３に供給し、分散型電源２からの電力では不足する電力消費装置３については、商用電源側から電力が供給される。運転パターンが決定されると、運転指示部１６は、運転パターン１に基づいて、ＭＧＴ２１Ａを運転を開始させ、このＭＧＴ２１Ａに連結された発電機２１によって発電量がＷ１１になるようにＭＧＴ２１Ａを運転させるとともに、ＭＧＴ２１Ｂを運転を開始させ、このＭＧＴ２１Ｂに連結された発電機２１によって発電量がＷ１２になるようにＭＧＴ２１Ｂを運転させる（ステップＳ１５）。
【００３１】
一方、切替パターン決定部１７は、運転パターンが決定されると、パターン番号１に対応する切替パターンを運転パターンテーブル１５から読み出し、切替パターンとして決定する（ステップＳ１５）。切替パターンが決定されると、切替制御部１９は、状態検出部３３から出力される電力量の検出結果を負荷量検出部１１０によって監視し、負荷が安定したか否かを検出する（ステップＳ１７）。切替制御部１９は、負荷が安定したことが検出されると、運転が開始されたＭＧＴ２１ＡとＭＧＴ２１Ｂとのそれぞれから電圧確立信号が出力されているか否かを電圧確立検出部１８によって監視し、電圧が確立したか否かを検出する（ステップＳ１８）。電圧が確立したことが検出されると、切替制御部１９は、切替パターンに従って、切替器１４Ａと切替器１４Ｂとを分散型電源側に切り替える（ステップＳ１９）。
【００３２】
２）分散型電源側に切り替えられた後
次に、図６ステップＳ１９の処理が行われた後の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。
切替が行われると、電力供給装置１０は、熱消費設備４において必要となる熱需要量ａが増減したか否かを熱需要量演算部１１１によって検出するとともに、発電機停止モード信号送信部２６から発電機停止モード信号が出力されているか否かを運転パターン決定部１１４によって検出する（ステップＳ２１）。負荷量の増減および運転可能なＭＧＴの台数の減少が発生しなければ、ステップＳ２１を繰り返す。
２−１）熱需要量が増大
熱需要量が増大したことが検出されると、電力供給装置１０は、熱需要量演算部１１１によって増大した後の熱需要量ａを検出し（ステップＳ２２）、熱量演算部１１２によって熱需要量ａに対応する単位時間あたりの発生熱量ｂを算出し、算出された発生熱量ｂに応じた発電量を発電量演算部１１３によって算出する。そして、電力供給装置１０は、負荷量検出部１１０によって負荷量を検出し、算出された発電量と検出された負荷量とに基づいて、運転パターン決定部１１４によって運転パターンを決定し（ステップＳ２３）、次いで、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
そして、電力供給装置１０は、決定された運転パターンに基づいて、運転指示部１６によって各ＭＧＴを運転させ（ステップＳ２５）、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定する。切替パターンが決定された後、切替制御部１９は、負荷量検出部１１０によって負荷量が安定したか否かを検出し（ステップＳ２７）、負荷量の安定が検出された場合、電圧が確立したか否かを電圧確立検出部１８によって検出する（ステップＳ２７）。そして、電圧が確立したことが検出された場合、切替制御部１９は、切替パターンに従って、各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）を切り替える（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ２１に移行する。
【００３４】
２−２）熱需要量が減少
一方、熱需要量が減少している場合、電力供給装置１０は、熱需要量演算部１１１によって検出される熱需要量に応じて、運転パターンを決定する（ステップＳ２３）。このときの運転パターンとしては、運転中のＭＧＴの出力を低減させ、ステップＳ２４以降の処理を行うか、あるいは、ステップＳ２４の後にステップＳ２５において、運転中のいずれかのＭＧＴを運転停止させ、ステップＳ２６以降の処理を行う。運転が停止されたＭＧＴに対応する切替器については、商用電源側に切り替えられる。
【００３５】
２―３）ＭＧＴの台数が減少
他方、運転可能なＭＧＴの台数が減少した場合すなわち、運転中の分散型電源２から発電機停止モード信号を受信した場合、電力供給装置１０は、運転パターン決定部１１４によって、発電機停止モード信号を出力していない分散型電源２の台数をカウントし、運転可能な発電装置２の台数を検出し（ステップＳ２９）、負荷量検出部１１０によって負荷量を検出し（ステップＳ３０）、運転可能な分散型電源２の台数と負荷量とに基づいて、運転パターンを決定する。そして、切替パターン決定部１７によって切替パターンを決定した後（ステップＳ３１）、決定された切替パターンに基づいて、切替制御部１９によって各切替器（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）を切り替える（ステップＳ３２）。ここでは、運転パターンとしては、発電機停止モード信号が出力されている分散型電源２を除いた運転パターンが選択される。
【００３６】
そして、ステップＳ３２の後、切替制御部１５は、発電機停止モード信号を出力した分散型電源２に対し、切替スイッチ１４の切り替えが完了したことを通知する切り替え完了通知を出力する。この切り替え完了通知を受信した分散型電源２は、ＭＧＴ２１の運転を停止させる。これにより、負荷装置３に停電を生じさせることなく切り替えを行うことができる。そして、ステップＳ２２に移行する。これにより、新たに負荷量が検出され、検出された負荷量に応じたＭＧＴの台数が決定されることにより、運転すべきＭＧＴの台数を増加させるべく運転パターンが決定される。この場合、発電機停止モード信号が出力されている分散型電源２を除いた分散型電源２が選択されるように運転パターンが決定される。
なお、発電機停止モード信号が解除され、正常に運転することができるようになった分散型電源２については、次回以降の運転パターンに含まれて選択可能となる。
【００３７】
なお、以上説明した実施形態において、負荷量検出部１１は、状態検出部３３から出力される負荷量検出結果に基づいて負荷量を把握したが、負荷２１または切替器の２次側における電力需要を測定装置によって測定し、測定結果に基づいて負荷量を把握するようにしてもよい。
【００３８】
なお、熱消費設備４で熱需要があって電力消費装置３の電力需要がない場合は、補助ボイラを設けておき、熱消費設備４に温水などを供給するようにすればよい。
【００３９】
また、上述した実施形態においては、発電装置の供給可能な電力が所定値以上に到達した場合に切替器を切り替えるようにしたので、負荷装置３を十分に駆動させる電力が発生していないうちに切替器が切り替わってしまうことを防ぎ、これにより、負荷装置３に安定した電力を供給することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態おいて、運転パターン決定部１１４は、分散型電源２の運転台数と出力との両方を決定するようにしたが、運転台数を所定台数に決めておき、出力のみを適宜変更するようにしてもよく、また、出力を所定値に決めておき、運転台数のみを適宜変更するようにしてもよい。
【００４１】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または両方を決定し、決定された分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、切替器を切り替えるようにしたので、熱消費設備の熱需要に応じて分散型電源を駆動させることができ、分散型電源から排出される熱を有効に利用することができ、コージェネレーションのエネルギー効率を向上させることができる。
【００４３】
また、この発明によれば、熱需要量を演算し、演算された熱量を発生するために必要となる分散型電源の発電量を演算し、この発電量に基づいて、運転パターンを決定するようにしたので、熱需要に応じて必要となる最適な運転パターンで分散型電源を運転することによりエネルギー効率を向上させることができるとともに、一部の分散型電源を順次休止させながら運転させることにより、分散型電源の経年劣化を軽減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による電力供給装置を適用した電源供給システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】分散型電源２の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】電力消費装置３の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】運転パターンテーブル１５に記憶される情報の一例を示す図面である。
【図６】電力供給システムの動作について説明するためのフローチャートである。
【図７】電力供給システムの動作について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 商用電源 ２ 分散型電源
３ 電力消費装置 １０ 電力供給装置
１１ 分散型電源制御部 １２、１３ 変換テーブル
１４ 切替スイッチ １４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 切替器
１５ 運転パターンテーブル
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ マイクロガスタービン
２２ 発電機 ２３ ＭＧＴ監視部
２４、３３ 状態検出部 ２５ 電力確立信号送信部
２６ 発電機停止モード信号送信部 ３１ 負荷
５０ 熱交換器
１１１ 熱需要量演算部 １１２ 熱量演算部
１１３ 発電量演算部 １１４ 運転パターン決定部
Claims (4)
- 商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置において、
前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定する分散型電源制御部と、
前記分散型電源制御部によって決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定する切替パターン決定部と、
前記切替パターン決定部からの指示に基づいて、前記切替器のそれぞれについて商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える切替制御部と、
を有することを特徴とする電力供給装置。 - 前記分散型電源制御部は、
前記熱消費設備の運転状態を監視し、前記熱消費設備が運転する場合に必要となる熱量を演算する熱需要量演算部と、
前記熱需要量演算部によって演算された熱量を発生するために必要となる前記分散型電源の発電量を演算する発電量演算部と、
前記発電量演算部によって決定された発電量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを運転パターンとして決定する運転パターン決定部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。 - 前記運転パターン決定部は、前記熱消費設備において必要となる熱量の増減に応じて、運転パターンを決定することを特徴とする請求項２記載の電力供給装置。
- 商用電源から供給される電力とすくなくとも一つの分散型電源を利用して発電された電力とを単数もしくは複数の切替器を介して、該切替器に単数もしくは複数接続された負荷に対し、前記切替器のうち少なくとも１つを適時切り替えて電力を供給する電力供給装置における電力供給経路切り替え方法あって、
前記分散型電源から発生する熱が熱交換器を介して熱回収され、該熱交換器によって回収された熱を消費する熱消費設備の熱の需要量に基づいて、分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうちいずれか一方または分散型電源によって発電すべき電力量と分散型電源の運転台数との両方とを決定し、
前記決定された分散型電源によって発電すべき電力量と前記分散型電源の運転台数とのうち少なくとも一方に基づいて、前記切替器のうち切り替えする切替器を決定し、
前記切り替えが決定された切替器について商用電力から供給される電力と前記分散型電源によって発電された電力とのうちいずれか一方を選択して切り替える
ことを特徴とする電力供給経路切り替え方法。
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- 2003-03-26 JP JP2003086477A patent/JP2004297895A/ja active Pending
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