JP2006042551A

JP2006042551A - 発電設備のバックアップ制御方法および装置

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Publication number: JP2006042551A
Application number: JP2004221713A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nagabuchi; 尚之永渕; Hiroshi Ikeda; 池田　　啓
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP4226528B2

Abstract

【課題】発電設備のバックアップにかかるコストを低減する。
【解決手段】不具合発生予兆検知部１０１が発電設備１Ａの不具合発生の予兆を検出すると、運転条件-寿命関係推定部１０２が発電設備１Ａの主要部品の運転条件-寿命情報を推定する。そして、継続運転判定部１０３がこの運転条件-寿命情報に基づいて発電設備１Ａを次回計画停止日まで継続運転できるか否かを判定する。継続運転できない場合は局所負荷４に供給する電力にかかるコストを考慮して、継続運転できる場合は局所負荷４に供給する電力の不足分にかかるコストを考慮して、バックアップ選択部１０５が、バックアップ先として基幹系統３Ｂおよびバックアップ用発電設備１Ｂのいずれかを選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電設備のバックアップ技術に関する。

特許文献１には、発電設備を遠隔監視して、対象設備の状況に応じて運転方法を変更し、不足電力を同一系統内の別発電設備で補充する技術が開示されている。該技術によれば、発電設備の異常時にバックアップを稼動させて不足分を補うことができる。

特開２００２-６９３８号公報

しかし、引用文献１記載の技術では、バックアップにかかるコストを考慮していない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は発電設備のバックアップにかかるコストを低減することができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、負荷に接続された発電設備のバックアップとして、第１の連系器を介して前記負荷に接続されたバックアップ用発電設備および第２の連系器を介して前記負荷に接続された電力系統のいずれかを用いる。そして、前記発電設備の所定部品（例えばタービン翼）の運転実績から前記発電設備のバックアップが必要か否かを判断し、バックアップが必要な場合に、前記バックアップ用発電設備により不足電力を補う場合にかかるコストと、前記電力系統から不足電力を補う場合にかかるコストとを比較し、その比較結果に基づいて、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択する。

例えば、負荷に接続された発電設備のバックアップを制御する発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記発電設備の運転状態情報に基づいて、前記発電設備の不具合発生の予兆を検出する不具合予兆検知ステップと、
前記不具合予兆検知ステップにより前記発電設備の不具合発生の予兆が検出された場合に、前記発電設備を構成する所定部品の運転実績に基づいて、前記所定部品の運転条件と寿命との関係を示す運転条件-寿命情報を推定する部品寿命推定ステップと、
前記部品寿命推定ステップで前記所定部品の運転条件-寿命情報が推定された場合に、当該所定部品の運転条件-寿命情報と、設定された前記所定部品の交換時期までの残り時間とに基づいて、前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できるか否かを判定する継続運転判定ステップと、
前記継続運転判定ステップにより前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できないと判定した場合に、第１の連系器を介して前記負荷に接続されたバックアップ用発電設備により前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストと、第２の連系器を介して前記負荷に接続された電力系統から前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択する第１のバックアップ選択ステップと、
前記継続運転判定ステップにより前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できると判定した場合に、前記所定部品の寿命が前記交換時期までの残り時間以上となる運転条件で前記発電設備を稼動させた場合の発電量に基づいて、前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量のうち、前記発電設備では賄えない不足電力量を推定する不足電力量推定ステップと、
前記不足電力量推定ステップにより推定された不足電力量が所定値より大きい場合に、前記バックアップ用発電設備により前記不足電力量を補う場合にかかるコストと、前記電力系統から前記不足電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択する第２のバックアップ選択ステップと、を有する。

本発明では、発電設備のバックアップが必要な場合に、バックアップ用発電設備により不足電力を補う場合にかかるコストと、電力系統から不足電力を補う場合にかかるコストとの比較結果に基づいて、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択するので、発電設備のバックアップにかかるコストを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態が適用されたバックアップシステムの概略構成図である。

図示するように、本実施形態のバックアップシステムは、局所負荷用発電設備１Ａと、バックアップ用発電設備１Ｂと、運転制御装置２Ａと、運転制御装置２Ｂと、局所系統３Ａと、基幹系統３Ｂと、バックアップ系統３Ｃと、所内負荷４と、遮断機５Ａ、５Ｂと、変圧器６Ａ、６Ｂと、連系器７Ａ、７Ｂと、ネットワーク８と、バックアップ制御装置１０と、を有する。

局所負荷用発電設備１Ａは、遮断機５Ａおよび変圧器６Ａを介して局所系統３Ａに接続され、発電した電力を局所系統３Ａに供給する。局所系統３Ａには所内負荷４が接続されており、局所系統３Ａを介して電力が所内負荷４に供給される。運転制御装置２Ａは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報を入手する。そして、入手した運転状態情報をネットワーク８を介してバックアップ制御装置１０に送信する。また、入手した運転状態情報と、予め設定されたあるいはネットワーク８を介してバックアップ制御装置１０より受信した運転計画情報とに従って、局所負荷用発電設備１Ａの運転を制御する。

バックアップ用発電設備１Ｂは、遮断機５Ｂおよび変圧器６Ｂを介してバックアップ系統３Ｃに接続され、発電した電力をバックアップ系統３Ｃに供給する。また、バックアップ系統３Ｃは、連系器７Ｂを介して局所系統３Ａに接続されている。なお、バックアップ系統３Ｃは、図示していない連系器を介して図示していない他の局所系統に接続されていてもよい。運転制御装置２Ｂは、バックアップ用発電設備１Ｂの運転状態情報を入手する。そして、入手した運転状態情報をネットワーク８を介してバックアップ制御装置１０に送信する。また、入手した運転状態情報と、予め設定されたあるいはネットワーク８を介してバックアップ制御装置１０より受信した運転計画情報とに従って、バックアップ用発電設備１Ｂの運転を制御する。

基幹系統３Ｂは、電力事業者の電力系統であり、連系器７Ａを介して局所系統３Ａに接続されている。

バックアップ制御装置１０は、連系器７Ａ、７Ｂと接続されると共に、ネットワーク８を介して運転制御装置２Ａ、２Ｂと接続されている。バックアップ制御装置１０は、ネットワーク８を介して運転制御装置２Ａから入手した局所用発電設備１Ａの運転状態情報に基づいて、所内負荷４に供給する電力の一部をバックアップにより補う必要があるか否かを判断する。そして、バックアップが必要な場合は、連系器７Ａ、７Ｂのいずれか一方を制御して、基幹系統３Ｂおよびバックアップ系統３Ｃのいずれか一方を局所系統３Ａに接続し、所内負荷４に不足分の電力を基幹系統３Ｂおよびバックアップ用発電設備１Ｂのいずれかから供給する。また、ネットワーク８を介して運転制御装置２Ａ、２Ｂに運転計画情報を送信する。

図２はバックアップ制御装置１０の概略構成図である。

図示するように、本実施形態のバックアップ制御装置１０は、不具合発生予兆検知部１０１と、運転条件-寿命関係推定部１０２と、継続運転判定部１０３と、不足電力量推定部１０４と、バックアップ選択部１０５と、運転計画作成部１０６と、バックアップ制御部１０７と、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８と、局所負荷ＤＢ１０９と、基幹系統ＤＢ１１０と、バックアップ用発電設備ＤＢ１１１と、を有する。

不具合発生予兆検知部１０１は、ネットワーク８を介して運転制御装置２Ａから逐次送られてくる局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報を、予め定められたしきい値と比較することにより、局所用発電設備１Ａに対する不具合発生の予兆を検知する。

図３は不具合発生予兆検知部１０１の概略構成図であり、局所負荷用発電設備１Ａがガスタービン発電である場合における不具合発生予兆検知部１０１の一例を示している。

図示するように、不具合発生予兆検知部１０１は、複数の微分回路１０１１Ａ〜１０１１Ｅと、複数の比較器１０１２Ａ〜１０１２Ｅと、ＯＲ回路１０３と、ＡＮＤ回路１０４と、を有する。

微分回路１０１１Ａは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである排気温度の変化量を検出し、比較器１０１２Ａに出力する。微分回路１０１１Ｂは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである発電出力の変化量を検出し、比較器１０１２Ｂに出力する。微分回路１０１１Ｃは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである燃料量の変化量を検出し、比較器１０１２Ｃに出力する。微分回路１０１１Ｄは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである圧縮機効率の変化量を検出し、比較器１０１２Ｄに出力する。そして、微分回路１０１１Ｅは、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである軸振動の変化量を検出し、比較器１０１２Ｅに出力する。

比較器１０１２Ａは、微分回路１０１１Ａから出力された排気温度の変化量を所定のしきい値Ｔ１と比較し、該変化量がしきい値Ｔ１以上ならば検知信号を出力する。比較器１０１２Ｂは、微分回路１０１１Ｂから出力された発電出力の変化量を所定のしきい値Ｔ２と比較し、該変化量がしきい値Ｔ２以上ならば検知信号を出力する。比較器１０１２Ｃは、微分回路１０１１Ｃから出力された燃料量の変化量を所定のしきい値Ｔ３と比較し、該変化量がしきい値Ｔ３以上ならば検知信号を出力する。比較器１０１２Ｄは、微分回路１０１１Ｄから出力された圧縮機効率の変化量を所定のしきい値Ｔ４と比較し、該変化量がしきい値Ｔ４以上ならば検知信号を出力する。そして、比較器１０１２Ｅは、微分回路１０１１Ｅから出力された軸振動の変化量を所定のしきい値Ｔ５と比較し、該変化量がしきい値Ｔ５以上ならば検知信号を出力する。

ＯＲ回路１０３は、比較器１０１２Ａ〜１０１２Ｃのいずれかが検知信号を出力している場合に、当該検知信号を出力する。そして、ＡＮＤ回路１０４は、ＯＲ回路１０３および比較器１０１２Ｄ、１０１２Ｅの全てが検知信号を出力している場合に検知信号を出力する。したがって、図３に示す構成例によれば、局所負荷用発電設備１Ａの排気温度、発電出力および燃料量のいずれかに異常が検出され、且つ、局所負荷用発電設備１Ａの圧縮機効率および軸振動の双方に異常が検出される場合に、局所用発電設備１Ａに対する不具合発生の予兆を検知することになる。

図２に戻って説明を続ける。運転条件-寿命関係推定部１０２は、ネットワーク８を介して運転制御装置２Ａから送られてくる局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報と、局所負荷発電設備ＤＢ１０８に登録されている局所負荷発電設備１Ａの情報とを用いて、局所負荷発電設備１Ａの出力電力を含む運転条件と局所負荷発電設備１Ａを構成する所定部品（例えば局所負荷発電設備１Ａの稼動に影響を与える主要部品）の寿命との対応関係を示す運転条件-寿命情報を推定する。

図４は運転条件-寿命関係推定部１０２の概略構成図であり、局所負荷用発電設備１Ａがガスタービン発電であり、主要部品がタービン翼である場合における運転条件-寿命関係推定部１０２の一例を示している。

図示するように、運転条件-寿命関係推定部１０２は、出力補正係数算出部１０２０１と、出力補正部１０２０２と、翼温度算出部１０２０３と、温度補正係数算出部１０２０４と、温度補正係数算出部１０２０５と、翼温度補正部１０２０６と、材料損傷率算出部１０２０７と、疲労損傷率算出部１０２０８と、運転条件-寿命初期情報記憶部１０２０９と、運転条件-寿命補正部１０２１０と、を有する。

出力補正係数算出部１０２０１は、予め登録された、燃料量をパラメータとする発電出力の補正係数の算出式に従い、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである燃料量に対する発電出力の補正係数を算出する。出力補正部１０２０２は、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである発電出力を、出力補正係数算出部１０２０１で算出した補正係数を用いて補正する。翼温度算出部１０２０３は、予め登録された、発電出力および圧縮機吐出温度をパラメータとするタービン翼温度の算出式に従い、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである圧縮機吐出温度および出力補正部１０２０２で補正された発電出力に対するタービン翼温度を算出する。

温度補正係数算出部１０２０４は、予め登録された、排気温度をパラメータとするタービン翼温度の補正係数の算出式に従い、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである排気温度に対するタービン翼温度の補正係数を算出する。温度補正係数算出部１０２０５は、予め登録された、圧縮機吐出圧力をパラメータとするタービン翼温度の補正係数の算出式に従い、局所負荷用発電設備１Ａの運転状態情報の一つである圧縮機吐出圧力に対するタービン翼温度の補正係数を算出する。翼温度補正部１０２０６は、翼温度算出部１０２０３で算出されたタービン翼温度を、温度補正係数算出部１０２０４で算出された温度補正係数および温度補正係数算出部１０２０５で算出された温度補正係数を用いて補正する。

材料損傷率算出部１０２０７には、タービン翼に用いられ得る材料毎に、タービン翼の運転時間と材料損傷率との対応関係を示す運転時間-材料損傷率情報が記憶されている。また、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８には、局所負荷用発電設備１Ａの主要部品であるタービン翼の材料情報と、運転時間、定期点検等による通常の起動停止回数および異常による非常停止回数を含む局所負荷用発電設備１Ａの運転履歴情報とが登録されている。材料損傷率算出部１０２０７は、材料毎に記憶されている運転時間-材料損傷率情報の中から、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されているタービン翼の材料情報に対応する運転時間-材料損傷率情報を特定し、さらに、特定した運転時間-材料損傷率情報を用いて、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されている運転履歴情報の運転時間に対応する材料損傷率を特定する。そして、特定した材料損傷率を出力する。

疲労損傷率算出部１０２０８には、タービン翼の補修回数と疲労損傷率との対応関係を示すテーブルが記憶されている。また、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８には、局所負荷用発電設備１Ａの主要部品であるタービン翼の補修回数を示す部品来歴情報が登録されている。疲労損傷率算出部１０２０８は、このテーブルを用いて、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されている部品来歴情報の補修回数に対応する疲労損傷率を特定し出力する。

運転条件-寿命初期情報記憶部１０２０９には、局所負荷用発電設備１Ａの運転条件（発電出力）と、局所負荷用発電設備１Ａの主要部品であるタービン翼の寿命との対応関係を示す運転条件-寿命情報が記憶されている。なお、運転条件-寿命初期情報記憶部１０２７に記憶されている運転条件-寿命情報は、タービン翼が新品である場合つまり初期状態の情報である。運転条件-寿命補正部１０２１０は、運転条件-寿命初期情報記憶部１０２１０に記憶されている運転条件-寿命情報を読み出し、この運転条件-寿命情報を、翼温度補正部１０２６で補正されたタービン翼温度と、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されている運転履歴情報と、材料損傷率算出部１０２０７から出力された材料損傷率と、疲労損傷率算出部１０２０８から出力された材料損傷率と、を用いて補正する。そして、補正した運転条件-寿命関係情報を推定値として出力する。

具体的には、翼温度補正部１０２６で補正されたタービン翼温度と、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されている運転履歴情報と、材料損傷率算出部１０２０７から出力された材料損傷率と、疲労損傷率算出部１０２０８から出力された材料損傷率と、を用いて寿命補正係数を算出する。寿命補正係数は、例えば「寿命補正係数＝（運転時間×材料損傷率）+（起動停止回数×疲労損傷率）+（非常停止回数×疲労損傷率×定数）」で表現できる。そして、寿命補正係数を算出したならば、この補正係数を用いて、各運転条件に対応する寿命を補正する。

図２に戻って説明を続ける。継続運転判定部１０３は、運転条件-寿命関係推定部１０２で推定されたタービン翼の運転条件-寿命情報と、局所負荷発電設備ＤＢ１０８に登録されている局所負荷発電設備１Ａの情報と、局所負荷ＤＢ１０９に登録されている局所負荷４の情報とを用いて、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止（主要部品の交換時期）まで局所負荷発電設備１Ａを継続運転できるか否かを判定する。

図５は継続運転判定部１０３の概略構成図である。

図示するように、継続運転判定部１０３は、継続運転時間算出部１０３１と、運転条件決定部１０３２と、運転可否判定部１０３３と、を有する。

局所負荷発電設備ＤＢ１０８には、局所負荷発電設備１Ａの計画停止日を含む運転計画情報が記憶されている。継続運転時間算出部１０３１は、現在日からこの運転計画情報に含まれている次回計画停止日までの日数を計算し、これを運転継続時間として出力する。運転条件決定部１０３２は、運転条件-寿命関係推定部１０２で推定されたタービン翼の運転条件-寿命情報を用いて、継続運転時間算出部１０３が出力した運転継続時間に対応する運転条件を特定し、これを次回計画停止日まで局所負荷発電設備１Ａを継続運転するための運転条件に決定する。

局所負荷発電設備ＤＢ１０８には、局所負荷発電設備１Ａを稼動させるための運転能力情報（出力電力を含む）が記憶されている。運転可否判定部１０３３は、この運転能力情報に基づいて、運転条件決定部１０３２が決定した運転条件で局所負荷発電設備１Ａを運転させることができるか否かを判定する。例えば、局所負荷発電設備ＤＢ１０８に記憶されている運転能力情報に含まれている出力電力が、運転条件決定部１０３２が決定した運転条件に含まれている出力電力より大きいか否かを調べ、大きい場合に運転可能と判定する。そして、判定結果および運転条件決定部１０３２が決定した運転条件を含む判定情報を不足電力推定部１０４に出力する。

図２に戻って説明を続ける。不足電力推定部１０４は、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止までに局所負荷４に供給する電力のうち、局所負荷用発電設備１Ａでは補いきれない不足電力を推定する。

図６は不足電力推定部１０４の概略構成図である。

図示するように、不足電力推定部１０４は、供給可能電力算出部１０４１と、不足電力算出部１０４２と、を有する。

供給可能電力算出部１０４１は、継続運転判定部１０３から出力された判定情報に基づいて局所負荷用発電設備１Ａが次回計画停止までに供給可能な電力である供給可能電力の電力値を決定する。具体的には、判定情報に含まれている判定結果が継続運転不可を示している場合に供給可能電力の電力値を０とし、継続運転可能を示している場合に供給可能電力の電力値を判定情報に含まれている運転条件が示す出力電力とする。

局所負荷ＤＢ１０９には、局所負荷４に供給すべき電力である負荷電力の情報が記憶されている。不足電力算出部１０４２は、供給可能電力算出部１０４１から出力された供給可能電力の電力値が負荷電力情報が示す電力値未満であるか否かを判定し、未満である場合に、その差分を不足電力の電力値として出力する。

図２に戻って説明を続ける。バックアップ選択部１０５は、不足電力推定部１０４で推定した不足電力のバックアップ（基幹系統３Ｂおよびバックアップ用電源設備１Ｂのいずれか）を選択する。

図７はバックアップ選択部１０５の概略構成図である。

図示するように、バックアップ選択部１０５は、基幹系統電力コスト算出部１０５１と、余剰電力算出部１０５２と、電力増加分算出部１０５３と、バックアップ用発電設備コスト算出部１０５４と、コスト比較部１０５５と、を有する。

基幹系統ＤＢ１１０には、基幹系統３Ｂから電力を購入する場合の電力料金体系の情報、具体的には、契約電力毎に、料金プラン（固定の基本料金および単位電力料金）が記憶されている。基幹系統電力コスト算出部１０５１は、継続運転判定部１０３の継続運転時間算出部１０３１が算出した継続時間と、不足電力推定部１０４の不足電力算出部１０４２から出力された不足電力値と、基幹系統ＤＢ１１０に登録されている電力料金体系の情報とを用いて、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力を基幹系統３Ｂから購入した場合にかかるコストを算出する。具体的には、電力料金体系の情報の中から、不足電力値より大きく且つ最も近い電力値を持つ契約電力の料金プランと特定する。次に、不足電力値に継続時間を乗算することで得られる電力量を、該料金プランに含まれている単位電力料金で割算することにより使用料金を求め、この使用料金に該料金プランに含まれている基本料金を加算することで、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力を基幹系統３Ｂから購入した場合にかかるコストを算出する。

余剰電力算出部１０５２は、バックアップ用発電設備１Ｂが発電している電力値（発電値）と、バックアップ用発電整備１Ｂが発電した電力のうち他の発電設備のバックアップに実際に使用されている電力値（使用電力値）とを含むバックアップ用発電設備運転情報を、運転制御装置２Ｂより受信する。そして、受信したバックアップ用発電設備運転情報を用いてバックアップ用発電整備１Ｂの余剰電力を算出する。具体的には、発電値から使用電力値を差し引いた値に所定に係数をかけることで余剰電力を算出する。

電力増加分算出部１０５３は、余剰電力算出部１０５２が算出した余剰電力値と、不足電力推定部１０４の不足電力算出部１０４２から出力された不足電力値とを比較し、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日までの不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂで補う場合に必要なバックアップ用発電設備１Ｂの増電分を算出する。具体的には、不足電力値から余剰電力値を差し引いた値に、所定の定数を加算した値がプラスの場合に、その値をバックアップ用発電設備１Ｂの増電分とする。

バックアップ用発電設備ＤＢ１１１には、運転条件（例えば出力電力など）毎に、当該運転条件でバックアップ用発電設備１Ｂを稼動した場合にかかる単位時間（例えば１日）当たりのコストを示す運転条件-コスト情報が記憶されている。バックアップ用発電設備コスト算出部１０５４は、継続運転判定部１０３の継続運転時間算出部１０３１が算出した継続時間と、電力増加分算出部１０５３が算出した増電分と、運転制御装置２Ｂより受信したバックアップ用発電設備運転情報と、バックアップ用発電設備ＤＢ１１１に記憶されている運転条件-コスト情報とを用いて、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂから供給した場合にかかるコストを算出する。

具体的には、先ず、バックアップ用発電設備運転情報に含まれている発電値に所定の定数を加算し、その加算結果が示す出力値を発電するための運転条件を決定する。そして、運転条件-コスト情報を用いて、当該決定した運転条件に対応するコストを求め、このコストに継続時間を乗算することで、不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂで補わない場合における局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日までのバックアップ用発電設備１Ｂの総コスト（総コストＡと呼ぶ）を算出する。次に、バックアップ用発電設備運転情報に含まれている発電値と増電分との合計に、所定の定数を加算し、その加算結果が示す出力値を発電するための運転条件を決定する。そして、運転条件-コスト情報を用いて、当該決定した運転条件に対応するコストを求め、このコストに継続時間を乗算することで、不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂで補う場合における局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日までのバックアップ用発電設備１Ｂの総コスト（総コストＢと呼ぶ）を算出する。それから、総コストＢから総コストＡを減算し、その結果を局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂから供給した場合にかかるコストとする。

コスト比較部１０５５は、基幹系統コスト算出部１０５１が算出した局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力を基幹系統３Ｂから購入した場合にかかるコストと、バックアップ用発電設備コスト算出部１０５４が算出した局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止日まで不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂから供給した場合にかかるコストとを比較し、基幹系統３Ｂおよびバックアップ用発電設備１Ｂのうちコストの低い方をバックアップとして選択する。そして、選択結果を含む判定情報を出力する。ここで、選択結果がバックアップ用発電設備１Ｂである場合、バックアップ用発電コスト算出部１０５４において決定された、バックアップ用発電設備運転情報に含まれている発電値と増電分との合計に所定の定数を加算した結果が示す出力値を発電するための運転条件を、バックアップ用発電設備１Ｂの運転条件として判定情報に含める。

図２に戻って説明を続ける。運転計画作成部１０６は、局所負荷用発電設備１Ａおよびバックアップ用発電設備１Ｂの運転計画を決定する。

図８は運転計画作成部１０６の概略構成図である。

図示するように、運転計画作成部１０６は、運転条件-運転状態記憶部１０６１と、運転条件-運転状態記憶部１０６２と、運転計画補正部１０６３と、運転計画補正部１０６４と、を有する。

運転条件-運転状態記憶部１０６１には、運転条件（例えば出力電力など）毎に、当該運転条件で局所負荷用発電設備１Ａを稼動するための運転状態情報（圧縮機吐出圧力、燃料量、軸振動、燃焼温度等）が記憶されている。運転計画補正部１０６３は、運転制御装置２Ａから受け取った運転条件（局所負荷用発電設備１Ａの現在の運転条件）に対応付けられて、運転条件-運転状態記憶部１０６１に記憶されている運転状態情報を特定すると共に、継続運転判定部１０３から出力された判定情報に含まれている運転条件に対応付けられて、運転条件-運転状態記憶部１０６１に記憶されている運転状態情報を特定する。そして、予め定められた規則に従い、両者の差分に応じた補正係数により、局所負荷用発電設備ＤＢ１０８に登録されている局所負荷用発電設備１Ａの運転計画情報を補正し、補正された運転計画情報をバックアップ制御部１０７に出力する。但し、継続運転判定部１０３から出力された判定情報に含まれている判定結果が局所負荷用発電設備１Ａの継続運転不可を示しているならば、局所負荷用発電設備１Ａの稼動を停止するために予め用意された運転計画を出力する。

運転条件-運転状態記憶部１０６２には、運転条件（例えば出力電力など）毎に、当該運転条件でバックアップ用発電設備１Ｂを稼動するための運転状態情報（圧縮機吐出圧力、燃料量、軸振動、燃焼温度など）が記憶されている。運転計画補正部１０６４は、運転制御装置２Ｂから受け取った運転条件（バックアップ用発電設備１Ｂの現在の運転条件）に対応付けられて、運転条件-運転状態記憶部１０６２に記憶されている運転状態情報を特定すると共に、バックアップ選択部１０５から出力された判定情報に含まれている運転条件に対応付けられて、運転条件-運転状態記憶部１０６２に記憶されている運転状態情報を特定する。そして、予め定められた規則に従い、両者の差分に応じた補正係数により、バックアップ用発電設備ＤＢ１１１に登録されているバックアップ用発電設備１Ｂの運転計画情報を補正し、補正された運転計画情報をバックアップ制御部１０７に出力する。但し、バックアップ選択部１０５から出力された判定情報に運転条件が含まれていない場合は、運転計画情報を出力しない。

図２に戻って説明を続ける。バックアップ制御部１０７は、運転計画作成部１０６の運転計画補正部１０６３から出力された運転計画情報を運転制御装置２Ａに送信する。また、運転計画作成部１０６の運転計画補正部１０６４から出力された運転計画情報を運転制御装置２Ｂに送信する。さらに、バックアップ制御部１０７は、バックアップ選択部１０５から出力された判定情報に従い連系器７Ａ、７Ｂを制御する。該判定情報に含まれている選択結果が基幹系統３Ｂである場合、連系器７Ａを制御して基幹系統３Ｂを局所系統３Ａに接続する。また、該判定情報に含まれている選択結果がバックアップ用発電設備１Ｂである場合、連系器７Ｂを制御してバックアップ系統３Ｃを局所系統３Ａに接続する。

上記構成のバックアップ制御装置１０は、例えば図９に示すような、ＣＰＵ９０１と、メモリ９０２と、ＨＤＤ等の外部記憶装置９０３と、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭ等の可搬性を有する記憶媒体９０４から情報を読み出す読取装置９０５と、キーボードやマウスなどの入力装置９０６と、ディスプレイなどの出力装置９０７と、ネットワーク８に接続するための通信装置９０８と、連系器７Ａ、７Ｂに接続するためのＩＯ９０９と、を備えた、一般的なコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することで実現できる。

この所定のプログラムは、読取装置９０５を介して記憶媒体９０４から、あるいは、通信装置９０８を介してネットワーク８から、外部記憶装置９０３にダウンロードされ、それから、メモリ９０２上にロードされてＣＰＵ９０１により実行されるようにしてもよい。また、読取装置９０５を介して記憶媒体９０４から、あるいは、通信装置９０８を介してネットワーク８から、メモリ９０２上に直接ロードされ、ＣＰＵ９０１により実行されるようにしてもよい。なお、この場合において、各ＤＢ１０８〜１１１には、メモリ９０２や外部記憶装置９０３や記憶媒体９０４が利用される。

次に、上記構成のバックアップ制御装置１０の動作を説明する。

図１０は、バックアップ制御装置１０の動作を説明するためのフロー図である。

不具合発生予兆検知部１０１が局所負荷用発電設備１Ａの不具合発生予兆を検知すると（Ｓ１０１でＹＥＳ）、運転条件-寿命関係推定部１０２が局所負荷用発電設備１Ａの主要部品の運転条件-寿命関係を推定する（Ｓ１０２）。

それから、この運転条件-寿命関係と、局所負荷用発電設備１Ａの運転能力情報とを用いて、継続運転判定部１０３が局所負荷用発電設備１Ａを次回計画停止日まで継続運転できるか否かを判定する。また、不足電力量推定部１０４が、局所負荷発電設備１Ａの次回計画停止までに局所負荷４に供給する電力のうち、局所負荷用発電設備１Ａでは補いきれない不足電力を推定する（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３において、継続運転できないと判定された場合は、運転計画作成部１０６が局所負荷用発電設備１Ａの運転を停止するための運転計画情報を作成し、運転制御装置２Ａに送信する（Ｓ１０４）。それから、Ｓ１０７に進む。

一方、Ｓ１０３において、継続運転できると判定された場合、不足電力量推定部１０４が不足電力の未発生を推定しているならば（Ｓ１０５でＮＯ）、Ｓ１０１に戻って処理を続ける。不足電力量推定部１０４が不足電力の発生を推定しているならば（Ｓ１０５でＹＥＳ）、運転計画作成部１０６が局所負荷用発電設備１Ａの運転を次回計画停止日まで継続運転させるための運転計画情報を作成し、運転制御装置２Ａに送信する（Ｓ１０６）。それから、Ｓ１０７に進む。

さて、Ｓ１０７において、バックアップ選択部１０４は、局所負荷４へ供給する電力の不足分（局所負荷用発電設備１Ａの運転を停止する場合は、局所負荷４へ供給する電力の全て）のバックアップとて、基幹系統３Ｂおよびバックアップ系統３Ｃのいずれかを、それぞれのコストを参照して選択する。基幹系統３Ｂが選択された場合（Ｓ１０８）は、バックアップ制御部１０７が連系器７Ａを制御し、基幹系統３Ｂを局所系統３Ａに接続する（Ｓ１０９）。一方、バックアップ用発電設備１Ｂが選択された場合（Ｓ１０８）、運転計画作成部１０６は、不足電力量推定部１０４が推定した不足電力をバックアップ用発電設備１Ｂから供給させるための運転計画情報を作成し、運転制御装置２Ｂに送信する（Ｓ１１０）。それから、バックアップ制御部１０７が連系器７Ｂを制御し、バックアップ系統３Ｃを局所系統３Ａに接続する（Ｓ１１１）。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

本実施形態では、局所負荷用発電設備１Ａのバックアップが必要な場合に、バックアップ用発電設備１Ｂにより不足電力を補う場合にかかるコストと、基幹系統３Ｂから不足電力を補う場合にかかるコストとの比較結果に基づいて、バックアップとして、バックアップ用発電設備１Ｂおよび基幹系統３Ｂのいずれかを選択するので、局所負荷用発電設備１Ａのバックアップにかかるコストを低減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、局所負荷用発電設備１Ａのバックアップ候補を２つ（バックアップ用発電設備１Ｂおよび基幹系統３Ｂ）用意した場合を例にとり説明したが、バックアップ候補は３以上の複数用意しても構わない。この場合、最もコストが低くなるバックアップ候補あるいはバックアップ候補の組合せに、不足電力を補わせるようにすればよい。また、上記の実施形態において、複数のコンピュータを用いてバックアップ制御装置１０を構築してもよい。

図１は本発明の一実施形態が適用されたバックアップシステムの概略構成図である。図２はバックアップ制御装置１０の概略構成図である。図３は不具合発生予兆検知部１０１の概略構成図である。図４は運転条件-寿命関係推定部１０２の概略構成図である。図５は継続運転判定部１０３の概略構成図である。図６は不足電力推定部１０４の概略構成図である。図７はバックアップ選択部１０５の概略構成図である。図８は運転計画作成部１０６の概略構成図である。図９はバックアップ制御装置１０のハードウエア構成例を示す図である。図１０はバックアップ制御装置１０の動作を説明するフロー図である。

符号の説明

１Ａ：局所負荷用発電設備、１Ｂ：バックアップ用発電設備、２Ａ：運転制御装置、２Ｂ：運転制御装置、３Ａ：局所系統、３Ｂ：基幹系統、３Ｃ：バックアップ系統、４：所内負荷、５Ａ：遮断機、５Ｂ：遮断機、６Ａ：変圧器、６Ｂ：変圧器、７Ａ：連系器、７Ｂ：連系器、８：ネットワーク、１０：バックアップ制御装置、１０１：不具合発生予兆検知部、１０２：運転条件-寿命推定部、１０３：継続運転判定部、１０４：不足電力量推定部、１０５：バックアップ選択部、１０６：運転計画作成部、１０７：バックアップ制御部、１０８：局所負荷用発電設備ＤＢ、１０９：局所負荷ＤＢ、１１０：基幹系統ＤＢ、１１１：バックアップ用発電設備ＤＢ

Claims

負荷に接続された発電設備のバックアップを制御する発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記発電設備の運転状態情報に基づいて、前記発電設備の不具合発生の予兆を検出する不具合予兆検知ステップと、
前記不具合予兆検知ステップにより前記発電設備の不具合発生の予兆が検出された場合に、前記発電設備を構成する所定部品の運転実績に基づいて、前記所定部品の運転条件と寿命との関係を示す運転条件-寿命情報を推定する部品寿命推定ステップと、
前記部品寿命推定ステップで前記所定部品の運転条件-寿命情報が推定された場合に、当該所定部品の運転条件-寿命情報と、設定された前記所定部品の交換時期までの残り時間とに基づいて、前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できるか否かを判定する継続運転判定ステップと、
前記継続運転判定ステップにより前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できないと判定した場合に、第１の連系器を介して前記負荷に接続されたバックアップ用発電設備により前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストと、第２の連系器を介して前記負荷に接続された電力系統から前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択する第１のバックアップ選択ステップと、
前記継続運転判定ステップにより前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できると判定した場合に、前記所定部品の寿命が前記交換時期までの残り時間以上となる運転条件で前記発電設備を稼動させた場合の発電量に基づいて、前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量のうち、前記発電設備では賄えない不足電力量を推定する不足電力量推定ステップと、
前記不足電力量推定ステップにより推定された不足電力量が所定値より大きい場合に、前記バックアップ用発電設備により前記不足電力量を補う場合にかかるコストと、前記電力系統から前記不足電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択する第２のバックアップ選択ステップと、を有すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御方法。
請求項１に記載の発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記第１および第２のバックアップ選択ステップは、前記バックアップ用発電設備を選択した場合に前記バックアップ用発電設備を前記負荷に接続するための制御情報を前記第１の連系器に出力し、前記電力系統を選択した場合に前記電力系統を前記負荷に接続するための制御情報を前記第２の連系器に出力すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御方法。
請求項１に記載の発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記継続運転判定ステップにより前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できると判定した場合に、前記所定部品の寿命が前記交換時期までの残り時間以上となる運転条件で前記発電設備を稼動させるための制御情報を前記発電設備に出力する発電設備制御ステップをさらに有すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御方法。
請求項１に記載の発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記第１のバックアップ選択ステップにより前記バックアップ用発電設備が選択された場合に、前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を前記バックアップ用発電設備から補うための前記バックアップ用発電設備の運転条件を決定し、当該運転条件で前記発電設備を稼動させるための制御情報を前記バックアップ用発電設備に出力するバックアップ用発電設備制御ステップをさらに有すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御方法。
請求項１に記載の発電設備のバックアップ制御方法であって、
前記第２のバックアップ選択ステップにより前記バックアップ用発電設備が選択された場合に、前記不足電力量を前記バックアップ用発電設備から補うための前記バックアップ用発電設備の運転条件を決定し、当該運転条件で前記発電設備を稼動させるための制御情報を前記バックアップ用発電設備に出力するバックアップ用発電設備制御ステップをさらに有すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御方法。
負荷に接続された発電設備のバックアップを制御する発電設備のバックアップ制御装置であって、
前記発電設備の運転状態情報に基づいて、前記発電設備の不具合発生の予兆を検出する不具合予兆検知手段と、
前記不具合予兆検知手段により前記発電設備の不具合発生の予兆が検出された場合に、前記発電設備を構成する所定部品の運転実績に基づいて、前記所定部品の運転条件と寿命との関係を示す運転条件-寿命情報を推定する部品寿命推定手段と、
前記部品寿命推定手段で前記所定部品の運転条件-寿命情報が推定された場合に、当該所定部品の運転条件-寿命情報と前記所定部品の交換時期までの残り時間とに基づいて、前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できるか否かを判定する継続運転判定手段と、
前記継続運転判定手段により前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できると判定した場合に、前記所定部品の寿命が前記交換時期までの残り時間以上となる運転条件で前記発電設備を稼動させた場合の発電量に基づいて、前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量のうち前記発電設備では補えない不足電力量を推定する不足電力量推定手段と、
前記継続運転判定手段により前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できないと判定した場合は、第１の連系器を介して前記負荷に接続されたバックアップ用発電設備により前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストと、第２の連系器を介して前記負荷に接続された電力系統から前記交換時期までに前記負荷に供給すべき電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択し、前記継続運転判定手段により前記交換時期まで前記発電設備を継続運転できると判定した場合は、前記不足電力量推定手段により推定された不足電力量が所定値より大きい場合に、前記バックアップ用発電設備により前記不足電力量を補う場合にかかるコストと、前記電力系統から前記不足電力量を補う場合にかかるコストとを比較し、前記発電設備のバックアップとして、前記バックアップ用発電設備および前記電力系統のいずれかを選択するバックアップ選択手段と、を有すること
を特徴とする発電設備のバックアップ制御装置。