JP2006115572A - 分散電源設備の運転方法および分散電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置から排出される熱エネルギをより有効に活用する。
【解決手段】分散電源設備２は、発電装置２２と、発電装置２２から排出される排ガスの熱エネルギを温熱に変換する温熱供給装置２８と、排ガスの排出先を切り替える排ガスダンパ２４と、を有する。工場３の運転制御装置３３は、排ガス供給要求を受け付ける供給要求受付ステップと、排ガス供給要求を発電所１の監視制御装置１２に送信する送信ステップと、温熱供給装置２８の運転を開始する運転ステップと、を行う。監視制御装置１２は、排ガス供給要求を受信する受信ステップと、発電装置２２が運転状態か否かを判別し、発電装置２２が運転していない場合は、発電装置２２に運転指示を送信する運転指示送信ステップと、排ガスの排出先を温熱供給装置側２８に切り替えるための切替指示を、排ガスダンパ２４に送信する切替指示送信ステップと、を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分散電源設備の運転技術に関する。

非特許文献１には、自家発電設備から排出される排ガスを熱エネルギとして利用するコージェネレーションシステムについて記載されている。コージェネレーションシステムは、例えば図１３に示すように、自家発電設備１と、送電線５および自家発電設備１の電力を電力需要家６に送電する受電装置２と、自家発電設備１から排出される排気ガスを温熱源に変換する温熱供給装置３と、自家発電設備１から排出される排ガスを冷熱源に変換する冷熱供給装置４とを有する。

日本国内における一般的な自家発電設備の運用形態は、電力需要の３０％から４０％を自家発電設備からの電力で賄い、残りを系統電力（送電線からの電力）で賄う。電力需要は、季節によって異なり、また１日の中でも時間帯によって異なる。このため、電力需要家は、ベースロードとなる電力は自家発電設備からの電力を使用して、系統電力の使用を低減する。

また、温熱（冷熱）供給装置を自家発電設備に併設した場合の熱効率、すなわち投入熱量に対する電力および温熱（冷熱）の総合熱効率は、７５〜８０％に達する。したがって、電力需要家が、系統電力を用いて温水または冷熱に変換する場合に比べて、エネルギ効率は格段に向上する。

石井國義著，「マイクロガスタービンシステム」，オーム社，2002年9月25日

自家発電設備を用いたコージェネレーションシステムの場合、燃料等の投入エネルギの約３０〜３５％を電力として、また、約４５％を温熱（冷熱）として取り出すことができる。しかしながら、一電力需要家のみがコージェネレーションシステムを運用する場合、発電量と温熱（冷熱）の需要バランスが取れていることは少ない。すなわち、電力消費量が、温熱（冷熱）消費量に比べて少ない場合や、その逆の場合がある。

また、１日の中でも、電気を使用する時間帯と、温熱（冷熱）を使用する時間帯がずれることにより、電気と温熱（冷熱）の供給バランスが取れない場合がある。具体的には、ある電力需要者は、１日中連続してプロセス蒸気（温熱）を使用するが、夜間の電力使用量は少ない。したがって、電力需要者は、プロセス蒸気のための温熱を排出するために発電された電力を、夜間においては消費することができない。

図１４は、比較的多くの電力を必要とするが、排ガスの熱エネルギ（温熱・冷熱）は電力消費に見合う程多くない電力需要家の一日の電力消費量と熱エネルギ消費量とを示したものである。図１４（ａ）は、電力グラフであって、電力消費量１と、自家発電設備を定常運転した場合の発電量２とを示している。

図１４（ｂ）は、熱エネルギグラフであって、熱エネルギ消費量３と、自家発電設備から排出される熱エネルギ４とを示したものである。電力消費量１を基準に自家発電設備を導入した場合、熱エネルギ４は過剰に供給され、電力需要家が消費しきれない余剰熱エネルギ５が発生することになる。

図１５は、比較的多くの熱エネルギを必要とするが、電力消費量は熱エネルギに見合う程多くない電力需要家の、一日の電力消費量と熱エネルギ消費量とを示したものである。なお、図１５（ａ）、（ｂ）は、図１４（ａ）、（ｂ）と同様の電力グラフおよび熱エネルギグラフである。熱エネルギ消費量３を基準に自家発電設備を導入した場合、電力は過剰に供給され、電力需要家が消費しきれない余剰電力６が発生することになる（図１５（ａ）参照）。

このように個々の電力需要家が、発電量と熱エネルギのバランスの取れたコージェネレーションシステムを導入することは困難である。また、電力と熱エネルギの供給バランスが取れない場合、自家発電設備を用いたコージェネレーションシステムを導入することは、電力需要家にとって、結果的に高コストとなってしまう。これらのことがコージェネレーションシステムの普及の障害となり、社会全体としての省エネルギ化が促進されない。

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、発電装置から排出される熱エネルギをより有効に活用し、省エネルギ化を推進することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、分散発電装置から排出される排ガスを、必要に応じてリアルタイムに要求し、温熱供給装置の運転を制御する。

例えば、電力需要地の近辺に設置される分散電源設備の運転方法であって、記分散電源設備は、分散発電装置と、分散発電装置から排出される排ガスの熱エネルギを温熱に変換する温熱供給装置と、分散発電装置が排出する排ガスの排出先を切り替える排ガスダンパと、を有する。電力需要地に設置され、温熱供給装置を制御する第１の情報処理装置は、
排ガスの供給を要求する排ガス供給要求を受け付ける供給要求受付ステップと、排ガス供給要求を、分散発電装置を制御する第２の情報処理装置に送信する送信ステップと、温熱供給装置の運転を開始する運転ステップと、を行う。第２の情報処理装置は、第１の情報処理装置から送信された排ガス供給要求を受信する受信ステップと、分散発電装置が運転状態か否かを判別し、分散発電装置が運転していない場合は、分散発電装置に運転指示を送信する運転指示送信ステップと、分散発電装置から排出される排ガスの排出先を、温熱供給装置側に切り替えるための切替指示を、排ガスダンパに送信する切替指示送信ステップと、を行う。

本発明では、分散発電装置から排出される排ガスを、必要に応じて要求することにより、分散発電装置から排出される熱エネルギをより有効に活用することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態が適用された分散電源システムの全体構成図である。図示するように、本実施形態の分散電源システムは、発電所１と、分散電源設備２と、工場３（電力需要家）と、を有する。

発電所１は、電力会社が所有する大規模な発電システムである。発電所１は、発電装置１１と監視制御装置１２とを有する。発電装置１１は、系統電線４を通じて、工場３または他の電力需要者に電力を供給する。監視制御装置１２は、インターネット等のネットワーク５を介して、分散電源設備２の各装置を監視および制御する。すなわち、監視制御装置１２は、工場３の近辺に設置された分散電源設備２を遠隔操作する。
なお、監視制御装置１２については、後述する。

分散電源設備２は、電力を使用する工場３の敷地内または工場３に隣接して設置される小規模な発電システムである。分散電源設備２は、図示するように、受電装置２１と、発電装置２２と、制御盤２３と、排ガスダンパ２４と、煙突２５と、温熱仕切弁２６と、冷熱仕切弁２７と、温熱供給装置２８と、冷熱供給装置２９と、を有する。

受電装置２１は、系統電線４からの引き込み線４１と、発電装置２２の双方から受電する。また、受電装置２１は、発電装置２２が発電した電力を、系統電線４に送電する。なお、系統電線４には、発電所１の発電装置１１が発電した電力が供給される。

発電装置２２は、発電した電力を受電装置２１に送電するとともに、高温の排ガスを排ガスダンパ２４に排出する。すなわち、発電装置２２は、工場３の近辺に設置されているため、原動機の排熱を蒸気や温水の形で有効に利用することができる。すなわち、分散電源設備２は、一種類の１次エネルギから電気や熱などの２種類以上の有効なエネルギを同時に取り出すコージェネレーションシステムである。

制御盤２３は、発電所１の監視制御装置１２から、ネットワーク５を介して送信された指示を受け付けて、発電装置２２の運転を制御する。排ガスダンパ２４は、監視制御装置１２の指示を受け付けて、発電装置２２が排出する排ガスの排気先を、煙突２５側、または、温熱供給装置２８あるいは冷熱供給装置２９側に切り替える。

温熱供給装置２８は、高温の排ガスを蒸気や温水に変換して、工場３に温熱を供給する。なお、高温の排ガスは、温熱仕切弁２７を介して排ガスダンパ２４から温熱供給装置２８に供給される。工場３は、変換された蒸気や温水を、給湯、暖房、プロセス蒸気などに利用する。

冷熱供給装置２９は、アンモニアなどの作動媒体を蒸発、膨張させる冷凍サイクルにより、高温の排ガスを冷気または冷水に変換する。なお、高温の排ガスは、冷熱仕切弁２８を介して排ガスダンパ２４から冷熱供給装置２９に供給される。工場３は、変換された冷気や冷水を、冷房や除湿等の空調設備に利用する。

工場３は、電力および温熱（または冷熱）を使用する所定の施設である。なお、本実施形態では工場３としているが、本発明はこれに限定されず、ホテル、病院、百貨店などコージェネレーションシステムが適用可能なさまざまな施設に適用することができる。

工場３は、電気エネルギを使用する各種の電動装置３１と、温熱または冷熱を利用する排熱利用装置３２と、運転制御装置３３とを有する。電動装置３１には、受電装置２１を介して、系統電線４、または、分散電源設備２の発電装置２２から電力が供給される。排熱利用装置３２には、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９から温熱または冷熱が供給される。排熱利用装置３２は、例えば、冷暖房装置、給湯装置などである。

運転制御装置３３は、専用線（またはＬＡＮ）６を介して、温熱供給装置２８および冷熱供給装置２９を制御する。すなわち、運転制御装置３３は、システム管理者または排熱利用装置３２の指示を受け付けて、ネットワーク５を介して発電所１の監視制御装置１２に排ガスの供給を要求する。そして、運転制御装置３３は、排ガスが供給された温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９を稼動して、温熱または冷熱を排熱利用装置３２に供給する。

なお、発電所１を有する電力会社は、分散電源設備２のうち、受電装置２１、発電装置２２、制御盤２３、排ガスダンパ２４、煙突２５、温熱仕切弁２６および冷熱仕切弁２７を所有している。また、電力需要家である工場３は、分散電源設備２のうち、温熱供給装置２８および冷熱供給装置２９を所有している。

したがって、受電装置２１を介して工場３に供給される電力は、系統電線４から供給される場合であっても、分散電源設備２の発電装置２２から供給される場合であっても、いずれも電力会社が供給する電力である。そのため、工場３（例えば、システム管理者等）は、系統電線４から供給された電力か、発電装置２２から供給された電力であるかを意識することなく、使用した電力料金を電力会社に支払う。また、工場３は、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に必要な排ガスを、電力会社（発電所１の監視制御装置１２）に要求し、使用した排ガスの料金を電力会社に支払う。

次に、発電所１の監視制御装置１２について説明する。

図２は、監視制御装置１２の概略構成図である。図示するように、監視制御装置１２は、制御部１２１と、データ管理部１２２と、通信処理部１２３と、記憶部１２４とを有する。制御部１２１は、工場３からの排ガス供給要求を受け付けて、分散電源設備２の発電装置２２の運転を制御する。また、制御部１２１は、工場３で使用する電力量をモニタし、分散電源設備２の発電装置２２から供給する発電量で不足する場合は、系統電線４から電力を供給する。また、制御部１２１は、発電装置２２が供給する発電量が工場３で使用する電力量より過剰な場合、余った電力を系統電線４に送電し、他の電力需要家に供給する。また、制御部１２１は、系統電線４内で供給される電力が、電力需要に対して不足している場合は、分散電源設備２の発電装置２２を運転して系統電線４に電力を送電する。このように、制御部１２１は、系統電線４および発電装置２２の発電量と、工場３および他の電力需要家からの電力需要とをモニタリングして、発電所の発電装置１１および分散電源設備２の発電装置２２を総合的に運転制御する。

データ管理部１２２は、記憶部１２４に記憶された履歴データベース１２５および排ガス供給テーブル１２６のデータを管理する。通信処理部１２３は、ネットワーク５を介して、他の装置とデータを送受信する。

記憶部１２４には、履歴データベース１２５と、排ガス供給テーブル１２６とが記憶されている。履歴データベース１２５は、工場３の過去数年分の実績データが記憶されたデータベースである。なお、履歴データベース１２５については、図３で後述する。

排ガス供給テーブル１２６は、工場３に排ガスを供給した時間が記憶されたテーブルである。排ガス供給テーブルは、工場３から排ガスの供給要求を受け付けた供給要求時刻と、工場３から排ガスの停止要求を受け付けた停止要求時刻と、工場３に排ガスを供給した供給時間と、を有する。なお、供給時間は、停止要求時刻から供給要求時刻を引くことにより算出される。制御部１２１は、工場３から排ガスの供給要求または停止要求を受け付けると、排ガス供給テーブル１２６に要求を受け付けた時刻を記憶する。

なお、データ管理部１２２は、所定の期間（例えば、一ヶ月間）の各供給時間を累積する。そして、データ管理部１２２は、累積した排ガスの供給時間をもとづいて、工場３が使用した排ガス量を算出して、工場３に対する排ガス使用料の請求書を作成する。

図３は、履歴データベース１２５の一例を示した図である。履歴データベース１２５は、各年毎に、日付３１と、時間帯３２と、電力消費量３３と、排ガス要求量３４と、気温などの気象状況３５とを有する。電力消費量３３には、対応する日付および時間帯における、工場３で消費された電力量が設定される。なお、データ管理部１２２は、消費電力をモニタリングする制御部１２１から消費電力データを収集し、所定のタイミングで履歴データベース１２５に記憶する。

排ガス要求量３４には、対応する日付および時間帯における、工場３が要求した排ガス量が設定される。なお、データ管理部１２２は、排ガス供給テーブル１２６を参照し、各時間帯の排ガス供給時間を累積し、累積した供給時間に対応する排ガス供給量を所定のタイミングで履歴データベース１２５に記憶する。

気象状況には、外部システムから提供される気温、湿度などの気象データが、日付および時間帯毎に設定される。なお、データ管理部１２２は、外部システムから提供された気象データを、所定のタイミングで履歴データベースに記憶する。

次に、工場３の運転制御装置３３について説明する。

図４は、運転制御装置３３の概略構成図である。運転制御装置３３は、図示するように、入力受付部３３１と、制御部３３２と、通信処理部３３３と、を有する。入力受付部３３１は、入力装置から入力された排ガスの要求（停止）を受け付ける。なお、入力受付部３３は、排熱利用装置３２から排ガスの要求（停止）指示を受け付けることとしてもよい。制御部３３２は、入力受付部３３１が受け付けた指示にもとづいて、ネットワーク５を介して発電所１の監視制御装置１２に、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に供給する排ガスを要求する。また、制御部３３３は、専用線６を介して、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９の運転を制御するための操作信号を温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に送出する。通信処理部３３３は、ネットワーク５または専用線６を介して、他の装置とデータを送受信する。

以上説明した、発電所１の監視制御装置１２、および、工場３の運転制御装置３３は、いずれも例えば図５に示すようなＣＰＵ９０１と、メモリ９０２と、ＨＤＤ等の外部記憶装置９０３と、キーボードやマウスなどの入力装置９０４と、ディスプレイやプリンタなどの出力装置９０５と、ネットワーク接続するための通信制御装置９０６と、これらの各装置を接続するバス９０７と、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。

この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により、各装置の各機能が実現される。例えば監視制御装置１２および運転制御装置３３の各機能は、監視制御装置１２用のプログラムの場合は監視制御装置１２のＣＰＵ９０１が、運転制御装置３３用のプログラムの場合は運転制御装置３３のＣＰＵ９０１が、それぞれ実行することにより実現される。なお、監視制御装置１２の記憶部１２４には、監視制御装置１２の外部記憶装置９０３またはメモリ９０２が用いられる。

次に、発電所１の監視制御装置１２の処理の流れについて説明する。

図６は、工場３から排ガスの供給要求または停止要求を受け付けた場合の処理フロー図である。

監視制御装置１２の通信処理部１２３は、ネットワーク５を介して、工場３の運転制御装置３３から、排ガスの供給要求メッセージを受け付ける（Ｓ１１）。なお、供給要求メッセージには、温熱または冷熱のいずれかの種別が含まれているものとする。また、工場３の運転制御装置３３は、排ガスが必要な場合に、入力装置９０４または排熱利用装置３２から排ガスの供給要求を受け付け、リアルタイムに供給要求メッセージを送信する。

そして、制御部１２１は、分散電源設備２の発電装置２２が現在運転している状態か否かを判別する（Ｓ１２）。なお、制御部１２１は、発電装置２２の稼動状態を常に監視している。

発電装置２２が運転していない場合、すなわち停止状態の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部１２１は、ネットワーク５を介して、分散電源設備２の制御盤２３に発電装置２２の運転開始を指示する（Ｓ１３）。制御盤２３は、運転開始指示を受け付け、発電装置２２を稼動させる。

発電装置２２が既に運転している場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、または、Ｓ１３の処理の後、制御部１２１は、ネットワーク５を介して、排ガスダンパ２４を、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９側に切り替える指示を排ガスダンパ２４に送信する（Ｓ１４）。すなわち、制御部１２１は、発電装置２２が排出する排ガスが煙突２５ではなく、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に供給されるように排ガスダンパ２４を切り替える。なお、排ガスダンパ２４は、排ガスの供給要求メッセージを受け付けるまでは、煙突２５側に切り替えられているものとする。

そして、制御部１２１は、排ガスの供給要求メッセージで指定された種別（温熱または冷熱）の仕切弁２６、２７に、当該仕切弁２６、２７を開放する開放指示を、ネットワーク５を介して送信する（Ｓ１５）。温熱仕切弁２６または冷熱仕切弁２７は、開放指示を受け付けてバルブを開ける。これにより、発電装置２２から排出される排ガスが、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に供給される。

そして、制御部１２１は、Ｓ１５における仕切弁２６、２７の開放時刻を、記憶部１２４の排ガス供給テーブル１２６に記録する（Ｓ１６）。そして、制御部１２１は、通信処理部１２３が排ガスの供給停止メッセージを受け付けるのを待つ。

そして、通信処理部１２３は、ネットワーク５を介して、工場３の運転制御装置３３から、排ガスの供給停止メッセージを受け付ける（Ｓ１７）。なお、運転制御装置３３は、温熱または冷熱が不要になった場合に、入力装置９０４を用いて（または排熱利用装置３２から）供給停止指示を受け付ける。そして、運転制御装置３３は、供給停止メッセージを、ネットワーク５を介してリアルタイムに発電所１に送信する。

そして、制御部１２１は、ネットワーク５を介して、排ガスダンパ２４を煙突２５側に切り替える指示を排ガスダンパ２４に送信する（Ｓ１８）。すなわち、制御部１２１は、排ガスが煙突２５から大気中に排出されるように排ガスダンパ２４を切り替える。

そして、制御部１２１は、開放されている温熱仕切弁２６または冷熱仕切弁２７を閉じる閉止指示を、ネットワーク５を介して、温熱仕切弁２６または冷熱仕切弁２７に送信する（Ｓ１９）。

そして、制御部１２１は、仕切弁２６、２７の閉止時刻を、記憶部１２４の排ガス供給テーブル１２６に記録する（Ｓ２０）。なお、排ガス供給テーブル１２６に記憶された仕切弁２６、２７の閉止時刻（Ｓ２０）から、仕切弁２６、２７の開放時刻（Ｓ１６）を引くことにより、仕切弁２６、２７の開放時間を算出することができる。

そして、制御部１２１は、発電装置２２の運転を続行するか否かを判別する（Ｓ２１）。

発電装置２２は、発電装置１１と同様に、定期検査、メンテナンス時を除いては常時運転されるものであるが、次のケースに関しては、その都度、運転続行か否かを判断する。ひとつは、発電所１がかかえる電力消費地での電力需要の変動が大きい場合である。他は需要家である工場３での電力消費量がパターン化されていて、例えば操業時間外での消費量が激減する場合である。

前者のケースでは、例えば、制御部１２１は、系統電線４の電力供給量と、系統電線４に接続された電力需要家（工場３を含む）の電力需要量とをモニタリングし、発電装置２２の運転を続行するか否かを判別する。すなわち、系統電線４の電力供給量が、電力需要に対して不足している場合、制御部１２１は、発電装置２２の運転を続行する。一方、系統電線４の電力供給量が電力需要に対して余裕がある場合、制御部１２１は、発電装置２２の運転を停止する。なお、系統電線４の電力供給量と電力需要とは、制御部１２１が常にモニタリングしているものとする。

また、第２のケース、つまり、工場３での電力消費量がパターン化されている場合、制御部１２１は、履歴データベース１２５にもとづいて、あらかじめ、分散電源設備２における発電装置２２の運転スケジュールを作成することとしてもよい。すなわち、制御部１２１は、履歴データベースと、外部システムから入力される気象予測データとから、工場３の一日の電力消費量および排ガス要求量を算出（予測）し、発電装置２２の運転スケジュールを作成する。すなわち、制御部１２１は、履歴データベース１２５の過去の実績データに、予測される気象条件を考慮した運転スケジュール作成する。そして、制御部１２１は、あらかじめ作成した運転スケジュールにもとづいて、発電装置２２の運転を続行するか否かを判別する（Ｓ２１）。

発電装置２２の運転を続行しない場合、すなわち、運転を停止する場合（Ｓ２１：ＮＯ）、制御部１２１は、ネットワーク５を介して、分散電源設備２の制御盤２３に発電装置２２の運転停止を指示する（Ｓ２２）。制御盤２３は、運転停止指示を受け付け、発電装置２２の運転を停止する。発電装置２２の運転を続行する場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、または、Ｓ２２の処理の後、Ｓ１１に戻り、次の排ガス要求メッセージの受け付けを待つ。

次に、分散電源設備２を製造する製造会社、電力会社（発電所１）および工場３間での、情報、エネルギおよびキャッシュの流れを説明する。

図７は、情報、エネルギおよびキャッシュの流れを模式的に示した図である。まず、製造会社と電力会社とは、分散電源設備２の販売契約またはリース契約を締結する（Ｓ７１）。そして、電力会社は、販売代金またはリース料金を製造会社へ支払う（Ｓ７２）。

そして、電力会社と工場３は、まず、分散電源設備２を工場３の敷地内に設置するための土地借用契約を締結する（Ｓ７３）。なお、土地借用契約には、系統電線４に障害が発生して電力の供給できなくなった場合に、敷地内に設置された発電装置２２の電力を工場３が独占的に使用することできる優先使用権を盛り込むことが考えられる。これにより、工場３は、系統電線４側の障害により停電が発生する場合であっても、分散電源設備２の発電装置２２からの電力を独占的に使用でき、停電による生産ラインのダメージを回避することができる。そして、電力会社は、土地の借用料を工場３に支払う（Ｓ７４）。

そして、電力会社は、系統電線４の電力または発電装置２２の電力を、工場３に供給する（Ｓ７５）。工場３は、使用した電力の電力料金を、電力会社へ支払う（Ｓ７６）。

また、工場３は、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９を稼動するための排ガスを電力会社（発電所１の監視制御装置１２）に要求する（Ｓ７７）。電力会社は、発電装置２２から排出される排ガスを工場３に供給する（Ｓ７８）。工場３は、供給された排ガスの排ガス使用料を電力会社へ支払う（Ｓ７９）。

次に、工場３と、当該工場３の近辺に設置される分散電源設備２とが、それぞれ複数有する場合の分散電源システムについて説明する。

図８は、複数の工場３と、複数の分散電源設備２とを有する分散電源システムの全体構成図である。なお、各工場３および各分散電源設備２は、図１に示す工場３および分散電源設備２と同様である。また、電力会社は、各工場３が要求する熱エネルギ（排ガス量）見合った規模の発電装置２２をそれぞれ選定し運用するものとする。

以下に、工場３ａおよび工場３ｂの電力消費量および熱エネルギ消費量を例に具体的に説明する。

図９（ａ）は、工場３ａの平均的な一日の電力消費量を示す電力グラフの一例である。図示する電力グラフは、縦軸に電力量（ｋｗ）を、横軸に時間（時間帯）を示している。そして、電力グラフは、電力消費量９１と、分散電源設備２の発電装置２２を定常運転した場合の発電量９２とを示している。

図９（ｂ）は、工場３ａの平均的な一日の熱エネルギ消費量を示す熱エネルギグラフの一例である。図示する熱エネルギグラフは、縦軸に熱エネルギ量を、横軸に時間（時間帯）を示している。そして、熱エネルギグラフは、熱エネルギ消費量９３と、分散電源設備２の発電装置２２を定常運転した場合に排出される熱エネルギ（排ガス）供給量９４とを示している。

図１０（ａ）、（ｂ）は、工場３ｂの平均的な一日の電力消費量を示す電力グラフ、および、工場３ｂの平均的な一日の熱エネルギ消費量を示す熱エネルギグラフの一例である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）は、図９（ａ）、（ｂ）と同様である。

図９（ｂ）および図１０（ｂ）の熱エネルギグラフについては、各工場３が要求する熱エネルギに見合った規模の発電装置２２をそれぞれ運用しているため、各発電装置２２が排出する熱エネルギ供給量９４と、実際に使用される熱エネルギ消費量９５とのバランスが取れている。

図９（ａ）に示す工場３ａの電力グラフでは、分散電源設備２ａの発電装置２２が供給する発電量より多くの電力を消費している。すなわち、発電所１の監視制御装置１２は、分散電源設備２ａの発電装置２２だけでは不足する電力を、受電装置２１を介して系統電線４から工場３ａに供給する。

一方、図１０（ａ）に示す工場３ｂでは、分散電源設備２ｂの発電装置２２が供給する発電量より少ない電力しか消費していない。すなわち、発電所１の監視制御装置１２は、分散電源設備２ｂの発電装置２２の過剰な電力を、受電装置２１を介して、系統電線４に送電する。これにより、監視制御装置１２は、分散電源設備２ｂの過剰電力を、工場３ａの受電装置２１に供給することで、電源系統４内での電力供給および電力消費のバランスを保つことができる。電力会社は、複数の分散電源設備２を各地域に設置することで、発電所１の発電容量を増加することなく電力需要の増加に柔軟に対応することができる。

なお、図１１に示すように、各分散電源設備２の受電装置２１を、系統電線４から分岐したミニグリット（小規模電源系統）７に接続することとしてもよい。発電所１の監視制御装置１２は、マイクログリッド７内への系統電線４からの電力の供給、または、マイクログリッド７から系統電線４への電力供給をコントロールする。各分散電源設備２をマイクログリッド７に接続して、各分散電源設備２が供給する電力を集約することにより、監視制御装置１２の各発電装置２２の運転制御が容易になる。

以上で本実施形態について説明した。

上記実施形態では、工場３の運転制御装置３３が、分散発電設備２の発電装置２２から排出される排ガスの供給要求メッセージを、発電所１の監視制御装置１２にリアルタイムに要求する。これにより、通常、大気中に放出される発電装置２２の排ガス（熱エネルギ）を、より有効に活用することができる。

また、工場３は、自ら分散電源設備２（自家発電設備）を設置する場合、電力消費量と排ガス（熱エネルギ）消費量とのバランスを考慮して分散電源設備２の規模を選定する必要がある。しかしながら、個々の工場３（電力需要家）のみでは、一般的に電力需要と排ガス需要が異なるため、分散電源設備２の規模を選定することは困難である。本実施形態では、電力会社が各工場３で必要とされる排ガスに見合う規模の分散電源設備２を選定し運用する。これにより、工場３は、分散電源設備２の規模を選定することなく、必要な量の排ガスを、電力会社から購入することができる。なお、工場３にとって、自ら分散電源設備２を設置するよりも、電力会社から電力および排ガスを購入する方が、コストメリットが発生する可能性がある。

また、本実施形態では、電力会社が温熱供給装置２８および冷熱供給装置２９を除く分散電源設備２を、工場３に近接して設置する。そして、電力会社は、工場３からの排ガス供給要求に応じて、分散電源設備２の発電装置２２から排出される排ガスを温熱（冷熱）供給装置２８、２９に供給する。これにより、電力会社は、発電所１では放出していた排ガスを、分散電源設備２では近接する工場３に販売することができる。

また、電力会社は、当該電力会社が所有する分散電源設備２を設置することにより、発電所１の発電装置１１と、分散電源設備２の発電装置２２とを、電力需要に応じて弾力的に稼動させ、急激な電力需要の増減に迅速に対応することができる。また、電力会社は、工場３が分散電源設備２を所有した場合に発生するリスク（すなわち、電力消費の大口顧客の損失リスク）を回避することができる。

また、上記効果により、コージェネレーションシステムである分散電源設備２の普及が進み、社会全体としての省エネルギ化を促進することができる。

なお、本発明は上記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、分散電源設備２は、温熱供給装置２８と冷熱供給装置２９の両方を有する。しかしながら、本発明は、これに限定されず、温熱供給装置と冷熱供給装置のいずれか一方のみを有することとしてもよい。

また、分散電源設備２の一部を移動して、季節毎（または特定の期間毎）に、複数の工場３で使用することとしてもよい。すなわち、特定の工場３に近接して固定して分散電源設備２を設置するのでなく、分散電源設備２の一部を移動体に搭載して複数の工場間で移動できるようする。

図１２は、移動可能な車上搭載型の分散発電設備２を示したものである。図示する例は、冬季に温熱だけを必要とする工場３ａと、夏季に冷熱だけを必要とする工場３ｂとの間で、分散発電設備２の一部を、夏季と冬季で移動して使用する。移動体７に搭載される装置は、電力会社が所有する、発電装置２２、制御盤２３、排ガスダンパ２４、煙突２５および仕切弁２６である。移動体７に搭載されたこれらの装置は、必要な時期に工場３の近辺に移動し、温熱供給装置２８または冷熱供給装置２９に接続される。

なお、車上搭載型の分散発電設備２が接続されていない工場３ｂでは、必要な電力は全て系統電線４から受電装置２１を介して供給され、また、冷熱供給装置２９は稼動することができない。このような車上搭載型の分散発電設備２を使用することにより、電力会社は、分散発電設備２を年間通して有効に活用することができる。

また、本実施形態の分散電源設備２の制御盤２３は、発電所１の監視制御装置１２の指示にもとづいて、分散電源設備２の発電装置２２の操作を行う。しかしながら、分散電源設備２の制御盤２３を、工場３の運転制御装置３３と専用線６を介して接続することとしてもよい。これにより、ネットワーク５に障害が発生して、発電所１の監視制御装置１２から発電装置２２の遠隔操作ができなくなった場合に、発電装置２２の運転制御を工場３の運転制御装置３３から代行することができる。すなわち、発電所１からの遠隔操作が不可能な場合であっても、発電装置２２を安全に運転することができる。

本発明の一実施形態が適用された分散電源システムの全体構成図。 発電所の監視制御装置の概略構成図。 履歴データベースの一例を示す図。 工場の運転制御装置の概略構成図。 監視制御装置および運転制御装置のハードウェア構成例を示す図。 制御監視装置の処理フロー図。 製造会社、電力会社および工場間の、情報、エネルギおよびキャッシュの流れを模式的に示した図。 複数の工場および分散電源設備を有する分散電源システムの全体構成図。 工場３ａの電力グラフおよび熱エネルギグラフの一例を示す図。 工場３ｂの電力グラフおよび熱エネルギグラフの一例を示す図。 マイクログリッドを有する分散電源システムの全体構成図。 移動可能な分散電源設備を有する分散電源システムの全体構成図。 自家発電設備を模式的に示した図。 電力消費量が大きい電力需要家野の電力グラフおよび熱エネルギグラフの一例を示す図。 熱エネルギ消費量が大きい電力需要家の電力グラフおよび熱エネルギグラフの一例を示す図。

符号の説明

１：発電所、１１：発電装置、１２：監視制御装置、２：分散電源設備、２１：受電装置、２２：発電装置、２３：制御盤、２４：排ガスダンパ、２５：煙突、２６：温熱仕切弁、２７：冷熱仕切弁、２８：温熱供給装置、２９：冷熱供給装置、３：工場、３１：電動装置、３２：排熱利用装置、３３：運転制御装置、４：系統電線、５：ネットワーク、６：専用線

Claims (7)

1. 電力需要地の近辺に設置される分散電源設備の運転方法であって、
   前記分散電源設備は、分散発電装置と、前記分散発電装置から排出される排ガスの熱エネルギを温熱に変換する温熱供給装置と、前記分散発電装置が排出する排ガスの排出先を切り替える排ガスダンパと、を有し、
   前記電力需要地に設置され、前記温熱供給装置を制御する第１の情報処理装置は、
   前記排ガスの供給を要求する排ガス供給要求を受け付ける供給要求受付ステップと、
   前記排ガス供給要求を、前記分散発電装置を制御する第２の情報処理装置に送信する送信ステップと、
   前記温熱供給装置の運転を開始する運転ステップと、を行い、
   前記第２の情報処理装置は、
   前記第１の情報処理装置から送信された前記排ガス供給要求を受信する受信ステップと、
   前記分散発電装置が運転状態か否かを判別し、前記分散発電装置が運転していない場合は、前記分散発電装置に運転指示を送信する運転指示送信ステップと、
   前記分散発電装置から排出される排ガスの排出先を、前記温熱供給装置側に切り替えるための切替指示を、前記排ガスダンパに送信する切替指示送信ステップと、を行うこと
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
2. 電力需要地の近辺に設置される分散電源設備の運転方法であって、
   前記分散電源設備は、分散発電装置と、前記分散発電装置から排出される排ガスの熱エネルギを冷熱に変換する冷熱供給装置と、前記分散発電装置が排出する排ガスの排出先を切り替える排ガスダンパと、を有し、
   前記電力需要地に設置され、前記冷熱供給装置を制御する第１の情報処理装置は、
   前記排ガスの供給を要求する排ガス供給要求を受け付ける受け付けステップと、
   前記排ガス供給要求を、前記分散発電装置を制御する第２の情報処理装置に送信する送信ステップと、
   前記冷熱供給装置の運転を開始する運転ステップと、を行い、
   前記第２の情報処理装置は、
   前記第１の情報処理装置から送信された前記排ガス供給要求を受信する受信ステップと、
   前記分散発電装置が運転状態か否かを判別し、前記分散発電装置が運転していない場合は、前記分散発電装置に運転指示を送信する運転指示送信ステップと、
   前記分散発電装置から排出される排ガスの排出先を、前記冷熱供給装置側に切り替えるための切替指示を、前記排ガスダンパに送信する切替指示送信ステップと、を行うこと
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
3. 請求項１または２記載の分散電源設備の運転方法であって、
   前記分散電源設備は、系統電線または前記分散発電装置から電力を受電するとともに、前記分散発電装置が発電した電力を前記系統電線に送電する受電装置を、さらに有し、
   前記第２の情報処理装置は、前記分散電源設備が発電した電力を、前記受電装置および前記系統電線を介して、前記電力需要地以外の他の電力需要地の分散電源設備に送電するステップと、をさらに行うこと
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
4. 請求項１または２記載の分散電源設備の運転方法であって、
   前記第１の情報処理装置は、
   前記排ガスの供給を停止する排ガス停止要求を受け付ける停止要求受付ステップと、
   前記排ガス停止要求を、前記第２の情報処理装置に送信する送信ステップと、をさらに行い、
   前記第２の情報処理装置は、電力使用実績データと、気象予測データとを記憶する記憶部を有し、
   前記第１の情報処理装置から送信された前記排ガス停止要求を受信する受信ステップと、
   前記記憶部に記憶された電力使用実績データと、気象データとに基づいて、前記分散発電装置の運転を続行するかまたは停止するかを判別し、前記分散発電装置の運転を停止すると判別した場合は、前記分散発電装置に停止指示を送信する停止指示送信ステップと、
   をさらに行うこと
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
5. 請求項１または２記載の分散電源設備の運転方法であって、
   前記分散発電装置は、前記電力需要地以外の他の電力需要地に、移動可能であること
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
6. 請求項１または２記載の分散電源設備の運転方法であって、
   前記第１の情報処理装置は、前記分散発電装置の運転監視および制御を行う制御ステップを、さらに行うこと
   を特徴とする分散電源設備の運転方法。
7. 電力需要地の近辺に設置される分散電源設備と、前記分散電源設備を制御する第１の情報処理装置および第２の情報処理装置と、を有する分散電源システムであって、
   前記分散電源設備は、分散発電装置と、前記分散発電装置から排出される排ガスの熱エネルギを温熱に変換する温熱供給装置と、前記分散発電装置が排出する排ガスの排出先を切り替える排ガスダンパと、を有し、
   前記第１の情報処理装置は、
   前記排ガスの供給を要求する排ガス供給要求を受け付ける要求受付手段と、
   前記排ガス供給要求を、前記第２の情報処理装置に送信する送信手段と、
   前記温熱供給装置の運転を制御する運転制御手段と、を有し、
   前記第２の情報処理装置は、
   前記第１の情報処理装置から送信された前記排ガス供給要求を受信する受信手段と、
   前記分散発電装置が運転状態か否かを判別し、前記分散発電装置が運転していない場合は、運転指示を前記分散発電装置に送信する運転指示送信手段と、
   前記分散発電装置から排出される排ガスの排出先を、前記温熱供給装置側に切り替えるための切替指示を、前記排ガスダンパに送信する切替指示送信手段と、を有すること
   を特徴とする分散電源システム。

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