JP2013201830A - Emergency power supply apparatus and method of plant - Google Patents

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豊 武内
Tatsuya Kato
達也 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an emergency power supply technology of a plant which supplies electric power thermo-electrically converted from waste heat to an apparatus selected on the basis of the significance in control or monitoring.SOLUTION: An emergency power supply apparatus 10 of a plant includes: a thermoelectric conversion part 12 provided on a surface of a heating body 11 from among components of the plant; an accumulator battery 13 accumulating electric energy output from the thermoelectric conversion part 12; and a power distribution management part 20 distributing electric power to a power consumption device 15 from the accumulator battery 13 instead of a regular power source 14 that becomes inoperative.

Description

本発明は、常用電源からの電力供給が停止した場合のプラントの非常用電力供給技術に関する。   The present invention relates to an emergency power supply technique for a plant when power supply from a regular power supply is stopped.

発電所等では、大規模プラントの制御や監視のために多数の電力消費機器が設けられている。昨今、マイクロプロセッサーの小型高性能化及び無線通信技術の進歩に伴い、これら電力消費機器には、センサーネットワークやアドホックネットワークなどの高度なセンサー機能が取り入れられている。   In power plants and the like, many power consuming devices are provided for controlling and monitoring large-scale plants. In recent years, with the progress of miniaturization and high performance of microprocessors and advancement of wireless communication technology, these power consuming devices incorporate advanced sensor functions such as sensor networks and ad hoc networks.

一方において、環境における未利用エネルギーを利用するエネルギーハーベスト(環境発電)に関する研究・開発が盛んである。原子力プラントでは、比較的低温度の熱エネルギーの利用に関し、ゼーベック効果を利用した熱電発電の利用が期待されている(例えば、特許文献1)。   On the other hand, research and development related to energy harvesting (environmental power generation) that uses unused energy in the environment is active. In nuclear power plants, thermoelectric power generation using the Seebeck effect is expected with respect to the use of heat energy at a relatively low temperature (for example, Patent Document 1).

特開2001−242287号公報JP 2001-242287 A

発電所や工場等では、大電力を消費する大規模プラントの制御や監視の信頼性を確保するために、常用電源をバックアップする非常用電源を備えている。しかし、地震、その他の災害が複合的に発生した場合は、常用電源及び非常用電源が同時に機能喪失する可能性が否定できない。
このような可能性に対処するために、バックアップの多重度を単純に増加させることは、経済的な観点から限界がある。
Power plants, factories, and the like are equipped with an emergency power source that backs up a regular power source in order to ensure the reliability of control and monitoring of a large-scale plant that consumes a large amount of power. However, when earthquakes and other disasters occur in combination, there is an undeniable possibility that the functions of the normal power supply and emergency power supply will be lost at the same time.
To deal with this possibility, simply increasing the multiplicity of backups is limited from an economic point of view.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、制御又は監視における重要性に基づいて選択された機器に対し、排熱から熱電変換された電力を供給するプラントの非常用電力供給技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an emergency power supply technique for a plant that supplies electric power converted from exhaust heat to thermoelectric power to equipment selected based on importance in control or monitoring. The purpose is to provide.

プラントの非常用電力供給装置において、プラントの構成要素のうち発熱体の表面に設けられる熱電変換部と、前記熱電変換部が出力した電気エネルギーを蓄積する蓄電池と、不能に陥った常用電源に代わり前記蓄電池から電力消費機器に電力を配電する配電管理部と、を備えることを特徴とする。   In an emergency power supply device for a plant, instead of a thermoelectric conversion unit provided on the surface of a heating element among the components of the plant, a storage battery for accumulating electric energy output by the thermoelectric conversion unit, and a normal power supply that has become disabled A power distribution management unit that distributes power from the storage battery to a power consuming device.

本発明により、制御又は監視における重要性に基づいて選択された機器に対し、排熱から熱電変換された電力を供給するプラントの非常用電力供給技術が提供される。   According to the present invention, there is provided an emergency power supply technique for a plant that supplies thermoelectric-converted power from waste heat to equipment selected based on importance in control or monitoring.

本発明に係るプラントの非常用電力供給装置の第1実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on this invention. 本発明に係るプラントの非常用電力供給装置の第2実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on this invention. 第2実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置における配電管理部の構成図。The block diagram of the power distribution management part in the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on 2nd Embodiment. 本発明に係るプラントの非常用電力供給装置の第3実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on this invention. 第3実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置におけるエネルギー分配部の構成図。The block diagram of the energy distribution part in the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on 3rd Embodiment. 第2実施形態における機器情報登録部に登録されている機器重要度情報を示すテーブル。The table which shows the apparatus importance information registered into the apparatus information registration part in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるグループ情報登録部に登録されているグループ重要度情報を示すテーブル。The table which shows the group importance information registered in the group information registration part in 3rd Embodiment. 本発明に係るプラントの非常用電力供給装置の第4実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 4th Embodiment of the emergency power supply apparatus of the plant which concerns on this invention.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置10(以下、単に「装置10」という)は、プラントの構成要素のうち発熱体11の表面に設けられる熱電変換部12と、この熱電変換部12が出力した電気エネルギーを蓄積する蓄電池13と、不能に陥った常用電源14に代わり蓄電池13から電力消費機器15に電力を配電する配電管理部20と、を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, a plant emergency power supply apparatus 10 (hereinafter simply referred to as “apparatus 10”) according to the first embodiment is a thermoelectric conversion unit provided on the surface of a heating element 11 among the components of the plant. 12, a storage battery 13 that stores electrical energy output by the thermoelectric converter 12, and a distribution management unit 20 that distributes power from the storage battery 13 to the power consuming device 15 instead of the service power supply 14 that has become impossible. Yes.

なお、図示は、発明の実施形態の典型例を示すものであって、これらから当業者が容易に想到する範囲で変形したバリエーションも、発明の実施形態に含まれる。
このように装置10を構成することにより、プラントの安定・安全運転に不可欠な電力消費機器15(弁など)を、監視および制御する必要最低限の電力を賄う。
この監視および制御を賄う電力は、プラント内の未利用の熱源(発熱体11)と外界との温度差に応じて熱電変換部12で発生し、蓄電池13に蓄積される。
In addition, illustration shows the typical example of embodiment of invention, The variation deform | transformed in the range which those skilled in the art easily conceived from these is also contained in embodiment of invention.
By configuring the apparatus 10 in this way, the minimum power required for monitoring and controlling the power consuming equipment 15 (valves, etc.) essential for stable and safe operation of the plant is covered.
Electric power that covers this monitoring and control is generated in the thermoelectric converter 12 according to the temperature difference between the unused heat source (heating element 11) in the plant and the outside, and is stored in the storage battery 13.

発熱体11は、プラントを構成するボイラー、各種の炉、又は熱交換器等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく未利用排熱を大量に放出するものであれば適宜利用することができる。よって、これら機器等に接続され、内部に熱流体が流動する配管等も発熱体11として利用することができる。   The heating element 11 includes a boiler, various furnaces, a heat exchanger, and the like constituting the plant, but is not limited thereto, and may be appropriately used as long as it releases a large amount of unused exhaust heat. Can do. Therefore, piping or the like that is connected to these devices or the like and through which the thermal fluid flows can be used as the heating element 11.

熱電変換部12は、異種金属又は半導体で構成され、ゼーベック効果により温度差に略比例した起電力を発生する。このため熱電変換部12は、稼動部分の無い単純構造で、温度差が存在すれば発電可能であることから、信頼性の高い発電手段といえる。
熱電変換部12は、その片面を発熱体11の表面に接触させ、その反対面を通風や液体などにより除熱して低温にする必要がある。
The thermoelectric converter 12 is made of a dissimilar metal or semiconductor, and generates an electromotive force substantially proportional to the temperature difference due to the Seebeck effect. For this reason, since the thermoelectric conversion part 12 has a simple structure with no operating part and can generate power if there is a temperature difference, it can be said to be a highly reliable power generation means.
The thermoelectric conversion part 12 needs to make the one surface contact the surface of the heat generating body 11, and heat the opposite surface to remove heat with a wind or a liquid to reduce the temperature.

ところで、熱電変換部12の性能を十分に引き出すためには、発熱体11の熱伝達面に対して圧着させる必要がある。
熱電変換部12及び発熱体11の接触面が互いに平面である場合は、放熱グリスなどの伝熱特性の優れたグリスで隙間を可能な限り埋めたうえで、圧着させることができる。
一方において、発熱体11が配管のような表面が曲面である場合は、曲面形状を有する熱電変換部12の加工が困難であるために、熱伝導特性の良い材質を介して発熱体11と熱電変換部12とを接合する。
By the way, in order to draw out the performance of the thermoelectric conversion part 12 sufficiently, it is necessary to make it press-fit with respect to the heat transfer surface of the heat generating body 11.
When the contact surfaces of the thermoelectric converter 12 and the heating element 11 are flat with each other, the gap can be filled as much as possible with grease having excellent heat transfer characteristics such as heat radiation grease, and then crimping can be performed.
On the other hand, when the heating element 11 has a curved surface such as a pipe, it is difficult to process the thermoelectric conversion section 12 having a curved shape, and therefore, the heating element 11 and the thermoelectric element are connected via a material having good thermal conductivity. The conversion unit 12 is joined.

蓄電池13は、蓄えたエネルギー量や負荷電力量に応じて充電や放電を制御したり、熱電変換部12で発電された直流電力を交流電力に変換したりするインバーター機能を備えている。
蓄電池13は、常用電源14が不能に陥った後も熱電変換部12で発電された直流電力を充電し、外部に電力供給することができる。
The storage battery 13 has an inverter function that controls charging and discharging according to the amount of stored energy and the amount of load power, and converts the DC power generated by the thermoelectric converter 12 into AC power.
The storage battery 13 can charge the DC power generated by the thermoelectric conversion unit 12 and supply the power to the outside even after the regular power supply 14 is disabled.

熱電変換部12は、自身の内部抵抗のために直接的に大電力を供給することはできないが、蓄電池13に一時蓄積することにより大電力の供給が可能になる。
また蓄電池13は、蓄電機能を有するコンデンサーなどと併用することで、非常用電源としての信頼性を向上させることができる。
The thermoelectric converter 12 cannot supply high power directly due to its internal resistance, but can supply high power by temporarily storing it in the storage battery 13.
Moreover, the storage battery 13 can improve the reliability as an emergency power supply by using together with the capacitor | condenser etc. which have an electrical storage function.

電力消費機器15としては、開閉弁17とその駆動機構16とが例示されているが、これに限定されることはない。
開閉弁17としては、異常時に機器(発熱体11)を隔離する隔離弁、又はこの機器内に高温高圧の流体が蓄積して破損を回避するための安全弁などが挙げられる。
As the power consuming device 15, the on-off valve 17 and its driving mechanism 16 are illustrated, but the power consuming device 15 is not limited to this.
Examples of the on-off valve 17 include an isolation valve that isolates the device (the heating element 11) in the event of an abnormality, or a safety valve that avoids damage due to accumulation of high-temperature and high-pressure fluid in the device.

配電管理部20は、常時において常用電源14から電気エネルギーを調達して電力消費機器15(駆動機構16)に対し定格の駆動電力を供給する。そして、この常用電源14が不能に陥った場合は蓄電池13から電気エネルギーを調達して電力消費機器15に定格の駆動電力を供給するものである。   The power distribution management unit 20 always supplies electrical energy from the regular power source 14 and supplies rated drive power to the power consuming device 15 (drive mechanism 16). When the regular power supply 14 becomes impossible, electric energy is procured from the storage battery 13 and the rated driving power is supplied to the power consuming device 15.

(第2実施形態)
図2に示すように、第2実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置10における蓄電池13は、それぞれ異なる発熱体11(111,112,113…)に設けられた複数の熱電変換部12(121,122,123…)が出力した電気エネルギーを蓄積する。
これにより、蓄電池13にとっては熱源の多重化が図れ、予測不能なさまざまな事故に対しても安定的に熱電変換部12から電気エネルギーを調達することができる。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 2, the storage battery 13 in the emergency power supply apparatus 10 for a plant according to the second embodiment includes a plurality of thermoelectric conversions provided on different heating elements 11 (11 1 , 11 2 , 11 3 ...). The electrical energy output by the unit 12 (12 1 , 12 2 , 12 3 ...) Is accumulated.
Thereby, the heat source can be multiplexed for the storage battery 13, and electric energy can be stably procured from the thermoelectric conversion unit 12 against various unpredictable accidents.

また配電管理部20は、複数の電力消費機器15(151,152,153…)のそれぞれに対し電力を配電する構成となっている。
そして、配電管理部20は、常用電源14が機能喪失すると、この常用電源14の回復予定期間や蓄電池13のエネルギー残量等も考慮して、電力消費機器15(151,152,153…)のうち重要性の高いものに対し順番に又は選択的に配電する。
なお、図2において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
The distribution management unit 20 is configured to distribute power to each of the plurality of power consuming devices 15 (15 1 , 15 2 , 15 3 ...).
Then, when the function of the regular power supply 14 is lost, the power distribution management unit 20 takes into account the scheduled recovery period of the regular power supply 14 and the remaining energy of the storage battery 13 and the like, and consumes power 15 (15 1 , 15 2 , 15 3). ...) and distribute power to the most important ones in order or selectively.
2 that have the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図3に示すように、配電管理部20は、電気エネルギーの調達を常用電源14から蓄電池13に切り替える切替部25と、接続する電力消費機器15(151,152,…15m)の重要度情報21a(図6)を登録する機器情報登録部21と、蓄電池13のエネルギー残量を検出する第1検出部22と、エネルギー残量及び重要度情報(図6)に基づいて配電対象となる電力消費機器15を判定する配電判定部23と、この配電対象となる電力消費機器15に蓄電池13から電気エネルギーを供給させる供給部24と、を備えている。 As shown in FIG. 3, the power distribution management unit 20 is important for the switching unit 25 that switches the procurement of electric energy from the regular power supply 14 to the storage battery 13 and the power consuming devices 15 (15 1 , 15 2 ,... 15 m ) to be connected. The device information registration unit 21 that registers the degree information 21a (FIG. 6), the first detection unit 22 that detects the remaining energy of the storage battery 13, and the distribution target based on the remaining energy and importance information (FIG. 6) A power distribution determining unit 23 for determining the power consuming device 15 and a supply unit 24 for supplying electric energy from the storage battery 13 to the power consuming device 15 to be distributed.

機器情報登録部21は、接続する電力消費機器15(151,152,…15m)の重要度情報21a(図6)を登録する。
図6に示すように機器重要度情報21aには、電力消費機器15(151,152,…15m)の消費電力量と、考えられる異常事象(1〜M)に対する安全対策上の重要性とを鑑みて、重要度Wが定義されている。
The device information registration unit 21 registers importance information 21a (FIG. 6) of the power consuming devices 15 (15 1 , 15 2 ,... 15 m ) to be connected.
As shown in FIG. 6, the device importance level information 21a includes the power consumption amount of the power consuming device 15 (15 1 , 15 2 ,... 15 m ) and the important safety measures for possible abnormal events (1 to M). In view of the characteristics, importance W is defined.

重要度Wは、異常事象の種類やその進展などに伴い異なっている。また重要度Wの定義は、各電力消費機器15jの重要度Wjの総和が1になるように値を定義しておく。
Σ(j=1→m)Wj=1 [W1≧W2≧…≧Wm≧0]
The importance W varies with the type of abnormal event and its progress. The importance W is defined so that the sum of the importance W j of each power consuming device 15 j is 1.
Σ (j = 1 → m) W j = 1 [W 1 ≧ W 2 ≧ ... ≧ W m ≧ 0]

これに対して、例えば全ての機器mのうち、重要度が上位p個までは値が全て1で、それ以降は総和が1といった重要度を導入することもできる。
この場合、まず重要度の順番1番の機器に電力を供給して、それによる安全確保が終了次第、重要度が2番目の機器に電力を供給する。p番目までの電力供給が終了したら、それ以降は、各機器の重要度にしたがって電力を配分する。
1=W2=…Wp=1 Σ(j=p+1→m)Wj=1 [Wp+1≧WP+2≧…≧Wm≧0]
On the other hand, for example, among all the devices m, it is possible to introduce importance levels such that all values are 1 up to the top p importance levels, and the sum is 1 thereafter.
In this case, power is first supplied to the first device in the order of importance, and power is supplied to the second device having the second importance as soon as the safety is ensured. When the power supply up to the p-th is completed, the power is distributed according to the importance of each device thereafter.
W 1 = W 2 = ... W p = 1 Σ (j = p + 1 → m) W j = 1 [W p + 1 ≧ W P + 2 ≧ ... ≧ W m ≧ 0]

配電判定部23は、第1検出部22で検出された蓄電池13のエネルギー残量及び重要度情報21aに基づいて配電対象となる電力消費機器15を判定する。なお、電気エネルギーの調達が常用電源14から蓄電池13に切り替わった直後は、蓄電池13はフル充電されているために、エネルギー残量を考慮せずに所定の電力消費機器15を配電対象とすることができる。   The power distribution determination unit 23 determines the power consuming device 15 to be distributed based on the remaining energy of the storage battery 13 detected by the first detection unit 22 and the importance level information 21a. Note that immediately after the electrical energy procurement is switched from the regular power supply 14 to the storage battery 13, the storage battery 13 is fully charged, and therefore the predetermined power consuming device 15 is to be distributed without considering the remaining energy. Can do.

供給部24は、蓄電池13から電気エネルギーを調達し、接続されている電力消費機器15(151,152,…15m)のうち配電判定部23で指定された配電対象に、定格の駆動電力を供給する。 The supply unit 24 procures electric energy from the storage battery 13 and drives the rated drive to the distribution target specified by the distribution determination unit 23 among the connected power consuming devices 15 (15 1 , 15 2 ,... 15 m ). Supply power.

切替部25は、電気エネルギーの調達を常用電源14から蓄電池13に切り替えるといった動作以外に、蓄電池13のエネルギー残量が低下した場合に、供給部24への電気エネルギー供給を停止する役目も果たす。
そして、蓄電池13のエネルギー蓄積量が回復したところで、供給部24への電気エネルギー供給を再開させる。
The switching unit 25 also serves to stop the supply of electrical energy to the supply unit 24 when the remaining energy of the storage battery 13 is reduced, in addition to the operation of switching the procurement of electrical energy from the regular power supply 14 to the storage battery 13.
Then, when the energy storage amount of the storage battery 13 is restored, the supply of electrical energy to the supply unit 24 is resumed.

(第3実施形態)
図4に示すように、第3実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置10は、相互に接続する蓄電池13及び配電管理部20を単位としてこれらに接続する電力消費機器15及び熱電変換部12も含めて分類したグループ32(321,322,…)を形成している。
そして、エネルギー分配部40は、これら複数のグループ32(321,322,…)の電気エネルギーを互いに融通しあうように、それぞれの蓄電池13に蓄積されている電気エネルギーを分配する。
なお、図4において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 4, the emergency power supply apparatus 10 for a plant according to the third embodiment includes a storage battery 13 and a power distribution management unit 20 that are connected to each other, and a power consuming device 15 and a thermoelectric conversion unit 12 that are connected to each other. Are formed as a group 32 (32 1 , 32 2 ,...).
Then, the energy distribution unit 40, the plurality of groups 32 (32 1, 32 2, ...) the electrical energy to mutually interchange each other, to distribute electrical energy stored in the respective storage batteries 13.
4, parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

これにより、グループ単位で、独立に蓄電池13を有するとともに、蓄電池13を多重化して信頼性を向上させることができる。また、異常事態の種類に応じて異なる重要度に従って各グループが保有する電気エネルギーを別のグループに振り分けることができる。   Thereby, while having the storage battery 13 independently per group, the storage battery 13 can be multiplexed and reliability can be improved. Moreover, according to the different importance according to the kind of abnormal situation, the electrical energy which each group holds can be distributed to another group.

図5に示すように、エネルギー分配部40は、分類したグループ32(321,322,…)の重要度情報41a(図7)を登録するグループ情報登録部41と、グループ32(321,322,…)毎における蓄電池13(図4)のエネルギー残量を検出する第2検出部42と、グループ32(321,322,…)毎のエネルギー残量及び重要度情報41aに基づいて電気エネルギーの分配量を判定する分配判定部43と、この判定された分配量に従い電気エネルギーをグループ32(321,322,…)間で転送させる転送部44と、を有している。 As shown in FIG. 5, the energy distribution unit 40 includes a group information registration unit 41 for registering the importance information 41a (FIG. 7) of the classified groups 32 (32 1 , 32 2 ,...), And the group 32 (32 1 , 32 2 ,...) In the second detector 42 for detecting the remaining energy of the storage battery 13 (FIG. 4), and the remaining energy and importance information 41 a for each group 32 (32 1 , 32 2 ,...). A distribution determination unit 43 that determines a distribution amount of electrical energy based on the distribution unit 44 and a transfer unit 44 that transfers electrical energy between the groups 32 (32 1 , 32 2 ,...) According to the determined distribution amount. Yes.

グループ情報登録部41は、分類したグループ32(321,322,…)の重要度情報41a(図7)を登録する。
図7に示すようにグループ重要度情報41aには、考えられる異常事象(1〜M)の発生時における安全対策上の重要性を鑑みて、各グループ32の重要度Wが定義されている。
そして、各グループ32が保有する蓄電池13のエネルギー残量、配電される各電力消費機器15のエネルギー消費量に基づいて、状況変化に応じてグループ間で自動的に、エネルギー転送が行なわれる。
The group information registration unit 41 registers the importance information 41a (FIG. 7) of the classified group 32 (32 1 , 32 2 ,...).
As shown in FIG. 7, the importance W of each group 32 is defined in the group importance information 41a in view of the importance in safety measures when a possible abnormal event (1 to M) occurs.
Then, based on the remaining energy of the storage battery 13 held by each group 32 and the energy consumption of each power consuming device 15 to which power is distributed, energy transfer is automatically performed between the groups in response to a change in the situation.

各グループ32が保有する蓄電池13の容量変化(d/dt・Uc)は次式のように表すことができる。ここで、熱電発電による蓄電量Ein、消費量Eout、放電量EDを示している。
蓄電量Einは、熱電変換部12の設置部位の温度条件によりその発電量が変わることから、時間的に変動する。消費量Eoutも同様であるが、電力供給先の電力消費機器15の消費電力の見積もりが可能なために、その総和を取ることで推定が可能である。放電量EDも蓄電池13の性能や周りの温度環境で変動するが、推定が可能である。
d/dt・Uc=Ein−Eout−ED
The capacity change (d / dt · U c ) of the storage battery 13 held by each group 32 can be expressed by the following equation. Here, a storage amount E in , a consumption amount E out , and a discharge amount E D by thermoelectric power generation are shown.
The amount of stored electricity E in varies with time because the amount of power generation varies depending on the temperature condition of the installation site of the thermoelectric converter 12. The same applies to the consumption amount E out , but since the power consumption of the power consuming device 15 that is the power supply destination can be estimated, it can be estimated by taking the sum thereof. The discharge amount E D also varies depending on the performance of the storage battery 13 and the surrounding temperature environment, but can be estimated.
d / dt · U c = E in −E out −E D

なお、容量変化(d/dt・Uc)値が、0以上の値をとれば蓄電池13の保有エネルギーが枯渇することがないが、負の値をとる場合はいずれ枯渇する。
蓄電池13からエネルギー供給を開始してから常用電源14が回復するまでの間、安全上重要な電力消費機器15への電力供給を途絶えさせないために、重要性の低いグループ32もしくは電力消費機器15への電力供給を制限する必要がある。
If the capacity change (d / dt · U c ) value is 0 or more, the stored energy of the storage battery 13 will not be depleted, but if it takes a negative value, it will eventually be depleted.
From the start of energy supply from the storage battery 13 to the recovery of the regular power supply 14, the power supply to the power consumption device 15 that is important for safety is not interrupted. It is necessary to limit the power supply.

電力供給を制限方法としては、各グループ32における蓄電池13の容量変化(d/dt・Uc)が0以上の値をとるように重要度Wの低い電力消費機器15への電力供給を停止する。すなわち、消費量Eoutが、Ein−EDを超えない範囲となるように、電力消費機器15への電力供給を制限する。 As a method for restricting power supply, power supply to the power consuming equipment 15 having a low importance W is stopped so that the capacity change (d / dt · U c ) of the storage battery 13 in each group 32 takes a value of 0 or more. . That is, the consumption E out is such that the range does not exceed the E in -E D, to limit the power supply to the power consuming device 15.

前記した電力供給の制限方法は保守的な運用である。
実際には、各グループ32の蓄電池13は、切替時点で既にフル充電されているので、保有エネルギーが枯渇するまで、電気エネルギーの消費が可能になっている。このために蓄電池13は、Ein−ED+αまで電力供給は可能である。
ここで、αは電圧が低下するまでの余裕容量WM、供給時間(電源復旧の予測時間)TRをとすれば、α=WM/TRと定義される。このα分まで余分に電力を供給し、TRを超えても電源が復旧しない場合には、電力供給を前記した保守的な運用に切り替える。
The above-described power supply restriction method is a conservative operation.
Actually, since the storage batteries 13 of each group 32 are already fully charged at the time of switching, electric energy can be consumed until the stored energy is exhausted. For this reason, the storage battery 13 can supply power up to E in −E D + α.
Here, alpha afford capacity W M until the voltage drops, if the T R (estimated time power is restored) supply time is defined as α = W M / T R. Until the α fraction was extra supply power, when the power supply even exceed T R is not recovered, switch to conservative operation described above the power supply.

(第4実施形態)
図8に示すように、第4実施形態に係るプラントの非常用電力供給装置10において、グループ32(321,322,…)は、熱電変換部12(121,122)及び電力消費機器15(151,152)が制御系及び監視系のいずれに該当するかに基づいて分類されている。
なお、図8において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 8, in the emergency power supply apparatus 10 for a plant according to the fourth embodiment, the group 32 (32 1 , 32 2 ,...) Includes a thermoelectric conversion unit 12 (12 1 , 12 2 ) and power consumption. The devices 15 (15 1 , 15 2 ) are classified based on whether they belong to a control system or a monitoring system.
8 that have the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

ここで、制御系の電力消費機器151とは開閉弁等の操作が必要な時にオンデマンドで電力供給をすることができるものであり、監視系の電力消費機器152とは継続的な監視・通信機能を達成するために常時電力供給が必要とされるものである。 Here, the power consumption device 15 1 of the control system can supply power on demand when the operation of the on-off valve or the like is necessary, and the continuous monitoring with the power consumption device 15 2 of the monitoring system is possible. -A constant power supply is required to achieve the communication function.

異常事態が発生して、電気エネルギーの調達が常用電源14から蓄電池13に切り替えられた場合、プラントは、監視とそれに伴う制御・操作が必要になる。このために、同じグループ32に制御系の電力消費機器151と監視系の電力消費機器152とが混在していると、監視を継続するために多くのグループ32に常時電力供給する必要がある。
そこで、グループ32が常時電力供給の必要な監視系の電力消費機器152もしくは重要度で分類された電力消費機器15でまとまっていれば、エネルギーの伝達ロスを低減させることができる。
When an abnormal situation occurs and the procurement of electric energy is switched from the regular power supply 14 to the storage battery 13, the plant needs to be monitored and accompanied by control / operation. For this reason, if the control-system power consumption device 15 1 and the monitoring-system power consumption device 15 2 are mixed in the same group 32, it is necessary to constantly supply power to many groups 32 in order to continue monitoring. is there.
Therefore, if the group 32 is gathered by the monitoring power consumption devices 15 2 that require constant power supply or the power consumption devices 15 classified by importance, the energy transmission loss can be reduced.

また、監視系の電力消費機器15のうち、互いに代替関係もしくは一方から他方が推定可能な関係にある別個の電力消費機器15を、それぞれ別々のグループ32に配属させることとすれば、クループ単位で電力消費のON/OFFを実行できる。   Further, if the separate power consuming devices 15 of the monitoring power consuming devices 15 that are alternative to each other or have a relationship that can be estimated from one to the other are assigned to different groups 32, they are group-by-group. Power consumption can be turned ON / OFF.

以上述べた少なくともひとつの実施形態のプラントの非常用電力供給装置によれば、普遍的に存在する未利用の廃熱を利用して熱電発電し、異常事象の発生により常用電源が機能喪失した場合であってもプラントの制御と監視に不可欠な機器を動作させる最低限の電力が確保される。   According to the emergency power supply device for the plant of at least one embodiment described above, when the waste power that is universally used is used for thermoelectric power generation, and the function of the normal power supply is lost due to the occurrence of an abnormal event Even so, the minimum power required to operate equipment essential for plant control and monitoring is ensured.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…非常用電力供給装置、11(111,112,…11m)…発熱体、12(121,122,…12m)…熱電変換部、13…蓄電池、14…常用電源、15(151,152,…15m)…電力消費機器、16…駆動機構、17…開閉弁、20…配電管理部、21…機器情報登録部、21a…機器属性情報、22…第1検出部、23…配電判定部、24…供給部、25…切替部、32(321,322,323)…グループ、40…エネルギー分配部、41…グループ情報登録部、41a…重要度情報、42…第2検出部、43…分配判定部、44…転送部。 10 ... emergency power supply device, 11 (11 1, 11 2 , ... 11 m) ... heating element, 12 (12 1, 12 2 , ... 12 m) ... thermoelectric conversion unit, 13 ... storage battery, 14 ... commercial power source, 15 (15 1 , 15 2 ,... 15 m ) ... power consuming device, 16 ... drive mechanism, 17 ... open / close valve, 20 ... distribution management unit, 21 ... device information registration unit, 21a ... device attribute information, 22 ... first Detection unit, 23 ... Power distribution determination unit, 24 ... Supply unit, 25 ... Switching unit, 32 (32 1 , 32 2 , 32 3 ) ... Group, 40 ... Energy distribution unit, 41 ... Group information registration unit, 41a ... Importance Information, 42 ... 2nd detection part, 43 ... Distribution determination part, 44 ... Transfer part.

Claims (7)

プラントの構成要素のうち発熱体の表面に設けられる熱電変換部と、
前記熱電変換部が出力した電気エネルギーを蓄積する蓄電池と、
不能に陥った常用電源に代わり前記蓄電池から電力消費機器に電力を配電する配電管理部と、を備えることを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
A thermoelectric conversion unit provided on the surface of the heating element among the components of the plant;
A storage battery for storing electrical energy output by the thermoelectric converter;
An emergency power supply device for a plant, comprising: a power distribution management unit that distributes power from the storage battery to a power consuming device instead of a normal power supply that has become impossible.
請求項1に記載のプラントの非常用電力供給装置において、
前記蓄電池は、それぞれ異なる前記発熱体に設けられた複数の前記熱電変換部が出力した電気エネルギーを蓄積することを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
In the plant emergency power supply device according to claim 1,
The emergency power supply device for a plant, wherein the storage battery accumulates electric energy output from the plurality of thermoelectric conversion units provided in different heating elements.
請求項1又は請求項2に記載のプラントの非常用電力供給装置において、
前記配電管理部は、複数の前記電力消費機器のそれぞれに対し電力を配電することを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
In the plant emergency power supply device according to claim 1 or 2,
The emergency power supply device for a plant, wherein the power distribution management unit distributes power to each of the plurality of power consuming devices.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラントの非常用電力供給装置において、前記配電管理部は、
前記電気エネルギーの調達を前記常用電源から前記蓄電池に切り替える切替部と、
接続する前記電力消費機器の重要度情報を登録する機器情報登録部と、
前記蓄電池のエネルギー残量を検出する第1検出部と、
前記エネルギー残量及び前記重要度情報に基づいて配電対象となる前記電力消費機器を判定する配電判定部と、
前記配電対象となる前記電力消費機器に前記蓄電池から電気エネルギーを供給させる供給部と、を有することを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
The emergency power supply apparatus for a plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the power distribution management unit includes:
A switching unit that switches the electric energy procurement from the regular power source to the storage battery;
A device information registration unit for registering importance information of the power consuming device to be connected;
A first detector for detecting the remaining energy of the storage battery;
A power distribution determining unit that determines the power consuming device to be distributed based on the remaining energy and the importance information;
An emergency power supply apparatus for a plant, comprising: a supply unit configured to supply electric energy from the storage battery to the power consuming device to be distributed.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラントの非常用電力供給装置において、さらにエネルギー分配部を備え、
このエネルギー分配部は、
相互に接続する前記蓄電池及び前記配電管理部を単位としてこれらに接続する電力消費機器及び前記熱電変換部も含めて分類したグループの重要度情報を登録するグループ情報登録部と、
前記グループ毎における前記蓄電池のエネルギー残量を検出する第2検出部と、
前記グループ毎の前記エネルギー残量及び前記重要度情報に基づいて電気エネルギーの分配量を判定する分配判定部と、
判定された前記分配量に従い前記電気エネルギーを前記グループ間で転送させる転送部と、を有することを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
The emergency power supply apparatus for a plant according to any one of claims 1 to 4, further comprising an energy distributor.
This energy distribution unit
A group information registration unit for registering the importance information of the group classified including the power storage device and the thermoelectric conversion unit connected to each other with the storage battery and the power distribution management unit connected to each other;
A second detector for detecting the remaining energy of the storage battery in each group;
A distribution determination unit that determines a distribution amount of electric energy based on the remaining energy level and the importance level information for each group;
A plant emergency power supply apparatus comprising: a transfer unit configured to transfer the electric energy between the groups according to the determined distribution amount.
請求項5に記載のプラントの非常用電力供給装置において、
前記グループは、前記電力消費機器が制御系及び監視系のいずれに該当するかに基づいて分類されることを特徴とするプラントの非常用電力供給装置。
The emergency power supply device for a plant according to claim 5,
The plant emergency power supply apparatus, wherein the group is classified based on whether the power consuming device corresponds to a control system or a monitoring system.
プラントの構成要素のうち発熱体の表面に設けられる熱電変換部が出力した電気エネルギーを蓄電池に蓄積するステップと、
不能に陥った常用電源に代わり前記蓄電池から電力消費機器に電力を配電するステップと、を含むことを特徴とするプラントの非常用電力供給方法。
A step of accumulating electric energy output from a thermoelectric conversion unit provided on the surface of the heating element among the components of the plant in a storage battery;
An emergency power supply method for a plant, comprising the step of distributing power from the storage battery to a power consuming device in place of a normal power supply that has become impossible.
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