JP2005184933A

JP2005184933A - 複数台の発電装置の電力制御装置

Info

Publication number: JP2005184933A
Application number: JP2003419876A
Authority: JP
Inventors: Yukito Yoneda; 幸人米田; Nobuaki Kasuga; 信秋春日
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】レスポンスよく電力制御を行うことができる発電装置の電力制御装置を提供することである。
【解決手段】商用電源と、マスター発電装置と、クライアント発電装置と、で電力を供給する電力供給システムであって、マスター発電装置とクライアント発電装置に、それぞれ機関制御と電力制御とを統合したシーケンサを有する機関電力制御装置を設け、マスター発電装置に、総負荷に対するマスター発電装置の第１目標発電量と各クライアント発電装置の第２目標発電量とを設定する発電量設定手段と、第２目標発電量を各クライアント発電装置へ伝達する手段と、を設け、各クライアント発電装置に、クライアント発電装置の発電量が第２目標発電量に達したことをマスター発電装置に伝達する手段を設け、マスター発電装置に、マスター発電装置の発電量とクライアント発電装置の発電量とを記憶する記憶手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源と複数台の発電装置とで電力を提供する電力供給システムの電力制御装置に関するものである。

図２は、従来のコージェネレーションシステム２００の系統略図である。図２に示すように、コージェネレーションシステム２００は、商用電源９０と発電機９４及び発電機９５とを有している。また、コージェネレーションシステム２００は、商用電源９０から供給される受電電力値と、発電機９４及び９５から供給される発電電力値とを統括管理する共通電力制御装置９１を備えている。

共通電力制御装置９１には、商用電源９０から受電電力値信号８２が入力される。共通電力制御装置９１は、受電電力値信号８２と総負荷とから発電機９４と９５が供給するべき発電量を算出し、第１電力制御装置９２ａに発電電力目標値信号９８を送り、第２電力制御装置９３ａに発電電力目標値信号９９を送る。

発電電力目標値信号９８を受けた第１電力制御装置９２ａは、発電機９４の発電量が目標値になるように第１機関制御装置９２ｂに制御信号８３を送り、第１機関制御装置９２ｂは、この制御信号８３に基づいて発電機９４の発電量を制御する。また、発電電力目標値信号９９を受けた第２電力制御装置９３ａは、発電機９５の発電量が目標値になるように第２機関制御装置９３ｂに制御信号８４を送り、第２機関制御装置９３ｂは、この制御信号８４に基づいて発電機９５の発電量を制御する。

発電機９４の発電量が目標値に達すると、それを示す発電電力値信号９６が第１電力制御装置９２ａから共通電力制御装置９１に入力される。また、発電機９５の発電量が目標値に達すると、発電電力値信号９７が第２電力制御装置９３ａから共通電力制御装置９１に入力される。その結果、共通電力制御装置９１は、負荷に対する電力の供給量の過不足を把握することができるようになっている。

ところで、図２に示すように、電気室８０には共通電力制御装置９１と第１電力制御装置９２ａと第２電力制御装置９３ａとが配置されており、機側操作盤８１には、第１機関制御装置９２ｂと第２機関制御装置９３ｂとが配置されている。

したがって、制御信号８３は、第１電力制御装置９２ａから第１機関制御装置９２ｂへレスポンスよく伝達されない。これが原因で、共通電力制御装置９１が発電電力目標値信号９８を発してから発電機９４の発電量が目標値に達するまでに相当なタイムラグが生じる。発電機９５に関しても、事情は発電機９４と同じである。
特開平０９−３２２５８２号公報

そこで、本発明では、レスポンスよく電力制御を行うことができる複数台の発電装置の電力制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明では、商用電源と、１台のマスター発電装置と、１台又は複数台のクライアント発電装置と、で電力を供給する電力供給システムであって、前記マスター発電装置と各クライアント発電装置に、それぞれ機関制御と電力制御とを統合したシーケンサを有する機関電力制御装置を設け、前記マスター発電装置に、総負荷に対するマスター発電装置の第１目標発電量と各クライアント発電装置の第２目標発電量とを設定する発電量設定手段と、前記第２目標発電量を各クライアント発電装置へ伝達する第１伝達手段と、を設け、前記各クライアント発電装置に、クライアント発電装置の発電量が第２目標発電量に達したことをマスター発電装置に伝達する第２伝達手段を設け、前記マスター発電装置に、マスター発電装置の発電量と前記第２伝達手段で伝達されたクライアント発電装置の発電量とを記憶する記憶手段を設けた。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記各クライアント発電装置のうちの少なくとも１つが、前記マスター発電装置の代替機能を有するようにした。

請求項１の発明では、マスター発電装置と各クライアント発電装置に、それぞれ機関制御と電力制御とを統合したシーケンサを有する機関電力制御装置を設けたので、レスポンスよく電力制御を行うことができる。また、マスター発電装置と各クライアント発電装置とが直接信号の送受信を行うようにしたので、共通ユニットを設けていた従来の電力制御装置と比較して安価であり、且つ、レスポンスに優れた電力制御装置を構成することができる。

請求項２の発明では、各クライアント発電装置のいずれかに、マスター発電装置の代替機能を持たせるようにしたので、マスター発電装置をメンテナンスする際に、代替機能を有するクライアント発電装置をマスター発電装置とすることができ、負荷への電力供給を停止させることなくマスター発電装置のメンテナンスを行うことができる。

図１は、請求項１及び請求項２の発明を実施したコージェネレーションシステム１００の系統略図である。コージェネレーションシステム１００は、第１発電装置３０、第２発電装置３１、及び商用電源１０と、で構成されている。

第１発電装置３０は、第１機関電力制御装置１と発電機３とで構成されている。発電機３の発電電力量は、第１機関電力制御装置１により制御される。第２発電装置３１は、第２機関電力制御装置２と発電機４とで構成されている。発電機４の発電電力量は、第２機関電力制御装置２により制御される。

図１に示すように、商用電源１０は電気室２０内に配置されており、第１機関電力制御装置１と第２機関電力制御装置２は、機側操作盤２１の中に収容されている。商用電源１０が供給する受電電力量を示す受電電力値信号９が、第１機関電力制御装置１と第２機関電力制御装置２に入力されるようになっている。

第１発電装置３０は、デフォルトの設定でマスター発電装置として設定されており、同様に第２発電装置３１は、デフォルトの設定でクライアント発電装置として設定されている。

このマスター発電装置とクライアント発電装置の設定は、変更が可能となっており、ソフトウェアスイッチにより第２発電装置３１をマスター発電装置に設定し、第１発電装置３０をクライアント発電装置に設定することもできるようになっている。

第１機関電力制御装置１は、マスター用入出力部５、クライアント用入出力部７、ＣＰＵ１１及びメモリ１７を有している。また、第２機関電力制御装置２は、マスター用入出力部８、クライアント用入出力部６、ＣＰＵ１２及びメモリ１８を有している。

第１発電装置３０がマスター発電装置に設定されており、第２発電装置３１がクライアント発電装置に設定されているときには、第１機関電力制御装置１は、ＣＰＵ１１の発する指令を制御信号１３としてマスター用入出力部５を介して第２機関電力制御装置２へ出力し（第１伝達手段）、逆に、第２機関電力制御装置２からの制御信号１４が、マスター用入出力部５を介してＣＰＵ１１に入力される（第２伝達手段）。

第１発電装置３０がクライアント発電装置として設定されており、第２発電装置３１がマスター発電装置に設定されているときには、第２機関電力制御装置２は、ＣＰＵ１２の発する指令を制御信号１６としてマスター用入出力部８を介して第１機関電力制御装置１へ出力し（第１伝達手段）、逆に、第１機関電力制御装置１からの制御信号１５が、マスター用入出力部８を介してＣＰＵ１２に入力される（第２伝達手段）。

ＣＰＵ１１には、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）というシーケンサが搭載されている。このＰＬＣにより、発電機３を駆動する内燃機関の駆動の制御と、電力の制御とを行うことができるようになっている。ＣＰＵ１２にも同様のＰＬＣが搭載されている。

従って、第２発電装置３１は、第１発電装置３０と同様の構成を備えており、デフォルトの設定がクライアント発電装置として設定されている点のみがマスター発電装置として設定されている第１発電装置３０と異なっている。

次に、動作を説明する。本来は、発電機３と発電機４とを定格で運転し、その上で不足する電力を商用電源１０から供給するのが最も経済的であり、好ましいのであるが、このような電力の供給の仕方では逆潮を生じる恐れがあるため、商用電源１０からの供給受電電力量を予め若干多目に設定しておき、不足分を第１発電装置３０と第２発電装置３１の発電電力（定格値以下の発電電力）で賄うようにする。

デフォルトの設定において、マスター発電装置である第１発電装置３０には、受電電力値信号９と、図示しない総負荷（例えば、工場の生産ライン、照明、空調などの負荷の総計）情報が入力され、共にメモリ１７に記憶される。

ＣＰＵ１１（発電量設定手段）は、メモリ１７に記憶された受電電力値信号９と総負荷情報とから、第１発電装置３０が供給するべき目標発電量と、第２発電装置３１が供給するべき目標発電量とを算出する。第２発電装置３１の目標発電量は、マスター用入出力部５を介して制御信号１３として出力される。制御信号１３は、第２機関電力制御装置２のクライアント用入出力部６を介してＣＰＵ１２に入力され、そしてメモリ１８に記憶される。

ＣＰＵ１２は、発電機４の現在の発電量とメモリ１８に記憶された目標発電量との偏差を算出し、この偏差がゼロとなるように発電機４の発電量を制御する。第１機関電力制御装置１内においても、ＣＰＵ１１が現在の発電機３の発電量と目標発電量の偏差を算出し、この偏差がゼロとなるように発電機３の発電量を制御する。第１機関電力制御装置１が発電機３の発電量を直接制御しているので、ＣＰＵ１１は、発電機３の発電量が目標発電量に到達したことを直ちに検出することができる。

第２機関電力制御装置２は、発電機４の発電量が目標発電量となるように発電機４を制御し、発電機４の発電量が目標発電量に達したことを制御信号１４としてクライアント用入出力部６から出力する。制御信号１４は、マスター用入出力部５を介して第１機関電力制御装置１のＣＰＵ１１に入力され、そしてメモリ１７に記憶される。

ＣＰＵ１１は、発電機３の発電量と発電機４の発電量がそれぞれ目標発電量に達したことを検出し、メモリ１７に記憶されている総負荷と総発電量（マスター発電装置の発電量とクライアント発電装置の発電量の総和）とを比較する。その結果、マスター発電装置である第１発電装置３０は、総負荷に対応する所望する発電量が確保されたことを認識する。

デフォルトの設定を変更し、第２発電装置３１をマスター発電装置とし、第１発電装置３０をクライアント発電装置として設定すると、第２機関電力制御装置２のＣＰＵ１２（発電量設定手段）が算出した発電機３の目標発電量が、制御信号１６としてマスター用入出力部８から出力される。

第１機関電力制御装置１（ＣＰＵ１１）は、クライアント用入出力部７を介して制御信号１６を受け取り、発電機３の発電量が目標発電量となるように発電機３を制御し、発電機３の発電量が目標発電量に達したことを制御信号１５としてクライアント用入出力部７を介して出力する。第２機関電力制御装置２（ＣＰＵ１２）は、マスター用入出力部８を介して制御信号１５を受け取り、発電機３の発電量が目標発電量に達したことを認識する。

図１では、第１発電装置３０（発電機３）と第２発電装置３１（発電機４）の２つの発電装置で発電する例を示したが、発電装置の数は３つ以上であっても差し支えない。発電装置の数が３つ以上の場合には、そのうちの１台をマスター発電装置とし、その他の発電装置をクライアント発電装置とする。クライアント発電装置のうちの少なくとも１台は、マスター発電装置として設定することができるようにしておくのが好ましい。

すなわち、マスター発電装置に切替え可能な発電装置には、図１に示す第２機関電力制御装置２のように、クライアント用入出力部６とマスター用入出力部８の２種類の入出力部を設けておき、デフォルトの設定ではクライアント発電装置として設定されており、図示しない切替装置を操作することによりマスター発電装置として設定することもできるようにしておく。

このようにすると、デフォルトの設定におけるマスター発電装置をメンテナンスする際において、デフォルトの設定における各クライアント発電装置が制御する発電機のみで継続して発電することができ、工場の生産ラインや空調等の負荷への電力供給を停止させることなくマスター発電装置のメンテナンスを行うことができる。

第１機関電力制御装置１のＣＰＵ１１や第２機関電力制御装置２のＣＰＵ１２のように、機関の制御装置と電力の制御装置とを一体にした制御装置（ＰＬＣ）を使用することにより、両者間の制御信号の送受信はソフトウェア上で行うことができるようになり、レスポンスよく発電機３及び発電機４の発電電力量を変化させることができる。

請求項１の発明を実施すると、従来のように、共通電力制御装置９１（図２）を設けずに済むので、複数の発電装置の負荷バランスをレスポンスよく調整する（例えば、均等に調整する）ことができるようになる。

請求項１及び請求項２の発明を実施したコージェネレーションシステムの系統略図である。従来のコージェネレーションシステムの系統略図である。

符号の説明

１第１機関電力制御装置
２第２機関電力制御装置
３、４発電機
５第１機関電力制御装置のマスター用入出力部
６第１機関電力制御装置のクライアント用入出力部
７第２機関電力制御装置のマスター用入出力部
８第２機関電力制御装置のクライアント用入出力部
９受電電力値信号
１０商用電源
１１第１機関電力制御装置のＣＰＵ
１２第２機関電力制御装置のＣＰＵ
１３〜１６制御信号
１７第１機関電力制御装置のメモリ
１８第２機関電力制御装置のメモリ
２０電気室
２１機側操作盤
３０第１発電装置
３１第２発電装置
１００コージェネレーションシステム

Claims

商用電源と、１台のマスター発電装置と、１台又は複数台のクライアント発電装置と、で電力を供給する電力供給システムであって、
前記マスター発電装置と各クライアント発電装置に、それぞれ機関制御と電力制御とを統合したシーケンサを有する機関電力制御装置を設け、
前記マスター発電装置に、総負荷に対するマスター発電装置の第１目標発電量と各クライアント発電装置の第２目標発電量とを設定する発電量設定手段と、前記第２目標発電量を各クライアント発電装置へ伝達する第１伝達手段と、を設け、
前記各クライアント発電装置に、クライアント発電装置の発電量が第２目標発電量に達したことをマスター発電装置に伝達する第２伝達手段を設け、
前記マスター発電装置に、マスター発電装置の発電量と前記第２伝達手段で伝達されたクライアント発電装置の発電量とを記憶する記憶手段を設けたことを特徴とする複数台の発電装置の電力制御装置。
前記各クライアント発電装置のうちの少なくとも１つが、前記マスター発電装置の代替機能を有している請求項１に記載の複数台の発電装置の電力制御装置。