JP2020165382A - Control method for gas differential pressure power generation apparatus, gas differential pressure power generation apparatus, and control program therefor - Google Patents

Control method for gas differential pressure power generation apparatus, gas differential pressure power generation apparatus, and control program therefor Download PDF

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Abstract

To provide a control method for a gas differential pressure power generation apparatus capable of generating power by directly controlling generation power based on a differential pressure of a fuel gas which occurs in regulating a pressure of the fuel gas to be supplied, the gas differential pressure power generation apparatus, and a control program therefor.SOLUTION: A control method for a gas differential pressure power generation apparatus 1 includes providing a threshold which is set correspondingly to output generated by a generator 30 or a valve opening of a flow control valve 10, within a power generation allowable zone as timing to change an expansion turbine 20 between a first expansion turbine 21 and a second expansion turbine 22, the expansion turbine to be operated within the power generation allowable zone defined as a flow band of urban gas in which power can be generated by the expansion turbine 20, in the flow bands of urban gas which can be distributed by a gas supply system 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば、LNGターミナル、ガバナステーション等のガス整圧設備所において、供給する燃料ガスの整圧を行うのにあたり、生じた燃料ガスの差圧を利用して発電を行うガス差圧式発電装置の制御方法、ガス差圧式発電装置、及びその制御プログラムに関する。 According to the present invention, for example, in a gas pressure regulating facility such as an LNG terminal or a governor station, gas differential pressure power generation is performed by utilizing the differential pressure of the generated fuel gas when adjusting the pressure of the supplied fuel gas. It relates to a control method of a device, a gas differential pressure power generation device, and a control program thereof.

燃料ガスである液化天然ガス(LNG:Liquefied Natural Gas)等を原料とする都市ガスは、LNGターミナル等の供給元から連通する導管を通じて需要先に供給される。都市ガスの使用量は、需要先の規模に応じて異なるため、導管は、供給元側から順に、大規模需要先向けに供給するための高圧導管と、中規模需要先向けに供給するための中圧導管と、最後に一般家庭用など小規模需要先向けに供給するための低圧導管とにより、段階的に分けて連通されている。導管のうち、供給元と高圧導管との間、高圧導管と中圧導管との間、及び中圧導管と低圧導管との間には、ガバナステーション等が設置されている。 City gas made from liquefied natural gas (LNG), which is a fuel gas, is supplied to customers through a conduit that communicates with a supplier such as an LNG terminal. Since the amount of city gas used varies depending on the size of the customer, the conduits are, in order from the supplier side, a high-pressure conduit for supplying to a large-scale customer and a high-pressure conduit for supplying to a medium-sized customer. The medium-pressure conduit and finally the low-voltage conduit for supplying to small-scale customers such as general households are connected in stages. Among the conduits, governor stations and the like are installed between the supply source and the high-pressure conduit, between the high-pressure conduit and the medium-pressure conduit, and between the medium-pressure conduit and the low-pressure conduit.

ガバナステーション等では、都市ガスの整圧が行われ、ガス整圧装置は、供給元側となる都市ガスの一次圧力を減圧し、二次側となる需要先側の使用に適した都市ガスの圧力に整圧している。また、ガバナステーション等では、整圧時に、膨張する都市ガスに有するエネルギーを回収する目的で、都市ガスの整圧を行うのに伴って、生じた都市ガスの差圧を利用した発電が行われることもある。そのガス差圧式発電装置の一例が、特許文献1に開示されている。 At the governor station, etc., the pressure of city gas is regulated, and the gas pressure regulator decompresses the primary pressure of the city gas on the supply source side, and the city gas on the secondary side is suitable for use on the demand side. The pressure is regulated. In addition, at governor stations and the like, power generation is performed using the differential pressure of the generated city gas as the pressure of the city gas is adjusted for the purpose of recovering the energy contained in the expanding city gas at the time of pressure adjustment. Sometimes. An example of the gas differential pressure type power generation device is disclosed in Patent Document 1.

特許文献1は、一次側の圧力を減圧して予め定める二次側圧力に整圧するガバナと、一次側からの都市ガスを膨張させて二次側圧力に減圧する膨張タービンとを、都市ガス供給系統中に並列に接続したエネルギー回収装置付き都市ガス差圧装置である。特許文献1では、都市ガスの二次側への供給流量を検出しておき、ガバナにおいて、都市ガスの供給流量が、予め設定した安定作動流量範囲内で最低流量を越える流量帯域で変化するとき、膨張タービンでは、安定に動作可能な範囲内で、かつ予め定める変化率以下で追従しながら、最低流量を越えた都市ガスの供給流量分が、膨張タービンに流される。都市ガスが供給された膨張タービンの駆動で、発電機が発電して、電気エネルギーが得られる。 Patent Document 1 supplies city gas with a governor that reduces the pressure on the primary side and regulates the pressure to a predetermined secondary side pressure, and an expansion turbine that expands the city gas from the primary side and reduces the pressure to the secondary side. It is a city gas differential pressure device with an energy recovery device connected in parallel in the system. In Patent Document 1, when the supply flow rate of city gas to the secondary side is detected and the supply flow rate of city gas changes in a flow rate band exceeding the minimum flow rate within a preset stable operating flow rate range in the governor. In the expansion turbine, the supply flow rate of city gas exceeding the minimum flow rate is flowed to the expansion turbine while following within a stable operating range and at a predetermined rate of change or less. By driving an expansion turbine supplied with city gas, a generator generates electricity to obtain electrical energy.

特許文献1によれば、都市ガスに対し、二次側の圧力を安定した状態に制御しながら、都市ガスの圧力差により、そのエネルギー(電気エネルギー)を有効に回収することができる。ガバナは、急激な都市ガスの需要変化に対応し、膨張タービンは、緩やかな需要変化に対応して、電気エネルギーを回収するとされている。 According to Patent Document 1, it is possible to effectively recover the energy (electrical energy) of the city gas by the pressure difference of the city gas while controlling the pressure on the secondary side to a stable state. The governor is said to respond to rapid changes in demand for city gas, and expansion turbines are said to recover electrical energy in response to gradual changes in demand.

特許第3597552号公報Japanese Patent No. 35975552

ガバナステーション等は、複数箇所にわたって、都市ガスの供給元から需要先に至る流通過程で段階的に設けられ、何れの段階でも、ガバナステーション等では、膨大な流量の都市ガスが整圧されることから、整圧時に都市ガスに潜在するエネルギー量は、非常に大きい。そのため、このエネルギーを有効に利用できる余地が、十分にあることから、省エネルギー化等を促進する観点で、整圧時に都市ガスの差圧を利用して得られる電力を、特に市場に提供しようとすると、定量的でより精緻な電力量の管理が、ガバナステーション等側で必須となる。 Governor stations, etc. are provided in stages in the distribution process from the source of city gas to the destination of demand at multiple locations, and at any stage, the governor station, etc. regulates the pressure of a huge amount of city gas. Therefore, the amount of energy latent in city gas at the time of pressure regulation is very large. Therefore, since there is ample room for effective use of this energy, from the viewpoint of promoting energy saving, etc., we are trying to provide the market with the electric power obtained by utilizing the differential pressure of city gas at the time of pressure regulation. Then, quantitative and more precise management of electric energy becomes indispensable on the governor station or the like.

しかしながら、このような場合、特許文献1では、膨張タービンの駆動が、ガス供給系統中の二次側を流れる都市ガスの供給流量や圧力に基づいて、制御されているものであり、発電電力を直に制御するものになっていない。そのため、膨張タービンの駆動に伴った発電時の電力を、より精緻に制御し調整することは困難である。従って、発電した電力量を、より正確に制御し調整した上で、電力を系統に供給し、需要管理を精緻に行う用途では、特許文献1の技術は、適していない。 However, in such a case, in Patent Document 1, the drive of the expansion turbine is controlled based on the supply flow rate and pressure of the city gas flowing on the secondary side in the gas supply system, and the generated power is controlled. It is not something that is directly controlled. Therefore, it is difficult to more precisely control and adjust the electric power generated during the driving of the expansion turbine. Therefore, the technique of Patent Document 1 is not suitable for applications in which the amount of generated power is controlled and adjusted more accurately, power is supplied to the grid, and demand management is performed precisely.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、供給する燃料ガスの整圧時に、生じた燃料ガスの差圧に基づいて、発電電力を直に制御して発電することができるガス差圧式発電装置の制御方法、ガス差圧式発電装置、及びその制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to directly control and generate power based on the differential pressure of the fuel gas generated when the pressure of the fuel gas to be supplied is adjusted. It is an object of the present invention to provide a control method of a gas differential pressure type power generation device, a gas differential pressure type power generation device, and a control program thereof.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様であるガス差圧式発電装置の制御方法は、燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続して連結されたガス差圧式発電装置に、電気的な制御を行う制御手段と、前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、を備え、前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統と連結され、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンとを含むこと、前記ガス供給系統で流通可能な燃料ガスの流量帯域のうち、前記膨張タービンで発電可能となる燃料ガスの流量帯域とした発電許容領域内で、稼働させる前記膨張タービンを変更するタイミングとして、前記発電機で発電した出力、または前記ガス流量制御手段の弁開度の少なくとも一方に対応して設定された閾値が、前記発電許容領域内に設けられていること、燃料ガスの流通時、前記制御手段は、前記発電機で発電した出力値を取得しながら、前記ガス流量制御手段の弁開度を制御する共に、稼働中の前記膨張タービンで、前記閾値に達する状態になるのを機に、少なくとも前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとに対し、前記閾値を境に、継続して稼働させる前記膨張タービンを変更すること、を特徴とする。 The control method of the gas differential pressure type power generator, which is one aspect of the present invention made to solve the above problems, is a fuel distributed on a gas supply system that supplies fuel gas from a supply source side to a demand destination side. A governor that reduces the pressure on the primary side to regulate the pressure on the secondary side and an expansion turbine that reduces the pressure on the secondary side by expanding the fuel gas flowing from the primary side are arranged in parallel with the gas. The gas differential pressure type power generator connected to and connected to the above is provided with a control means for electrically controlling and a gas flow rate control means for controlling the flow of fuel gas flowing into the primary side of the expansion turbine. A plurality of expansion turbines are provided in a mode in which they are assembled with a generator to be connected, and the plurality of expansion turbines are connected to the gas supply system in a state of being connected in parallel, and are connected to at least the first expansion turbine. The said that the second expansion turbine is included, and the operation is performed within the power generation allowable region which is the flow zone of the fuel gas that can be generated by the expansion turbine in the flow band of the fuel gas that can be distributed in the gas supply system. As the timing for changing the expansion turbine, a threshold value set corresponding to at least one of the output generated by the generator and the valve opening degree of the gas flow rate control means is provided within the power generation allowable region. At the time of circulation of fuel gas, the control means controls the valve opening degree of the gas flow rate control means while acquiring the output value generated by the generator, and at the expansion turbine in operation, the threshold value is reached. When the state is reached, at least the first expansion turbine and the second expansion turbine are changed from the expansion turbine to be continuously operated with the threshold value as a boundary. ..

この態様によれば、本発明に係るガス差圧式発電装置では、発電機で発電する電力について、制御手段により、定量的でより精緻な電力量の管理を行うことができる。また、需要先で燃料ガスの使用量が変化して、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量が変動しても、例えば、ガバナステーション等では、本発明に係るガス差圧式発電装置は、整圧によって生じる燃料ガスの潜在エネルギー(電気エネルギー)を、有効に回収することができる。また、本発明に係るガス差圧式発電装置では、制御手段が、ガス流量制御手段を制御することにより、発電計画値に沿う電力需要に対応すべく、膨張タービンの発電機の発電出力を制御して調整する。そのため、本発明に係るガス差圧式発電装置は、事前に発電計画を定める「計画値同時同量」を、容易に達成することができる。 According to this aspect, in the gas differential pressure type power generation device according to the present invention, the electric power generated by the generator can be quantitatively and more precisely managed by the control means. Further, even if the amount of fuel gas used changes at the demand destination and the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply system fluctuates, for example, in a governor station or the like, the gas differential pressure type power generation device according to the present invention is pressure-regulated. The latent energy (electrical energy) of the fuel gas generated by the gas can be effectively recovered. Further, in the gas differential pressure type power generation device according to the present invention, the control means controls the power generation output of the generator of the expansion turbine in order to meet the power demand in line with the planned power generation value by controlling the gas flow rate control means. To adjust. Therefore, the gas differential pressure type power generation device according to the present invention can easily achieve the "simultaneous equal amount of planned values" for which a power generation plan is determined in advance.

上記の態様においては、前記第1の膨張タービンは、前記第2の膨張タービンの前記発電機で可変する出力の範囲内で、最も大きな第2最大出力を発揮可能であるのに対し、可変する出力の範囲内に前記第2最大出力を包含し、かつ前記第2最大出力より大きい第1最大出力を発揮可能とする前記発電機に接続されていること、が好ましい。 In the above aspect, the first expansion turbine is capable of exerting the largest second maximum output within the range of the variable output of the generator of the second expansion turbine, whereas it is variable. It is preferable that the turbine is connected to the generator that includes the second maximum output within the output range and is capable of exerting a first maximum output larger than the second maximum output.

この態様によれば、ガス供給系統上を流れる燃料ガスの流量が大幅に変動しても、整圧によって生じる都市ガスのエネルギーを、持続的して回収することができる。加えて、本発明に係るガス差圧式発電装置では、供給する燃料ガスの整圧時に、生じた燃料ガスの差圧に基づいて発電される電力に対し、発電効率をより高く、かつ出力レンジをより幅広くして発電することができる。 According to this aspect, even if the flow rate of the fuel gas flowing on the gas supply system fluctuates significantly, the energy of the city gas generated by the pressure regulation can be continuously recovered. In addition, the gas differential pressure power generation device according to the present invention has higher power generation efficiency and an output range with respect to the electric power generated based on the differential pressure of the fuel gas generated when the pressure of the supplied fuel gas is adjusted. It can generate electricity in a wider range.

上記の態様においては、前記ガス流量制御手段は、前記複数の膨張タービンに対し、個々の前記膨張タービンと1対1で組をなして設けられていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the gas flow rate control means is provided for the plurality of expansion turbines in a one-to-one combination with the individual expansion turbines.

この態様によれば、複数の膨張タービンは、個々のガス流量制御手段に基づいて、最適な条件下で運転することができる。 According to this aspect, the plurality of expansion turbines can be operated under optimum conditions based on the individual gas flow control means.

上記の態様においては、前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンの中で、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの交替を伴って、前記発電機で発電を続けるとき、前記制御手段は、前記閾値に到達する時点に合わせて、新たに稼働させる次の前記膨張タービンの運転を前もって開始させると共に、前記閾値に到達した時点で、既に稼働していた先の前記膨張タービンの運転を停止させ、前記閾値に到達した時点以降、前記次の膨張タービンが、前記発電機に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、が好ましい。 In the above aspect, among the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine, the power generation is accompanied by the replacement of the expansion turbines that are operated with the threshold value as a boundary. When the machine continues to generate electricity, the control means starts the operation of the next expansion turbine to be newly operated in advance in accordance with the time when the threshold is reached, and is already in operation when the threshold is reached. It is preferable that the operation of the expansion turbine is stopped, and after the time when the threshold value is reached, the next expansion turbine starts to operate in a steady operation state with respect to the generator.

この態様によれば、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量の変動に対応する場合に、発電機による発電が、例えば、第1の膨張タービンの発電機と第2の膨張タービンの発電機等で切り替わっても、閾値に到達した時点で、発電出力に大きな変動が生じることなく、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量に応じた発電出力で、発電を継続することができる。 According to this aspect, when responding to fluctuations in the flow rate of fuel gas flowing through the gas supply system, power generation by the generator is performed by, for example, a generator of the first expansion turbine and a generator of the second expansion turbine. Even if the switch is made, when the threshold value is reached, the power generation output does not fluctuate significantly, and the power generation can be continued at the power generation output according to the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply system.

上記の態様においては、前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンに対し、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの数を増やして、前記発電機で発電を続けるとき、前記制御手段は、前記閾値に到達する時点に合わせて、新たに稼働させる追加対象の前記膨張タービンの運転を前もって開始させ、前記閾値に到達した時点以降、前記追加対象の膨張タービンが、前記発電機に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、が好ましい。 In the above aspect, the number of the expansion turbines to be operated is increased with respect to the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine, and the generator is generated. When the power generation is continued at, the control means starts the operation of the expansion turbine of the additional target to be newly operated in advance at the time when the threshold is reached, and after the time when the threshold is reached, the additional target of the additional target It is preferable that the expansion turbine starts to operate in a steady operating state with respect to the generator.

この態様によれば、需要先で燃料ガスの使用量が増え、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量が増加する場合でも、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量に応じた発電出力で、発電を継続することができる。 According to this aspect, even when the amount of fuel gas used increases at the demand destination and the flow rate of fuel gas flowing through the gas supply system increases, power is generated with a power generation output corresponding to the flow rate of fuel gas flowing through the gas supply system. You can continue.

上記の態様においては、前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、前記追加対象の膨張タービンの運転状態に基づいて、前記ガス流量制御手段により、稼働していた継続対象の前記膨張タービンに流通させる燃料ガスの流量を制御すること、が好ましい。 In the above aspect, when the threshold value is reached, the gas flow rate control means causes the expansion turbine to be continuously operated by the gas flow rate control means based on the operating state of the expansion turbine to be added. It is preferable to control the flow rate of the fuel gas to be circulated.

この態様によれば、運転する膨張タービンの追加で、発電機の数が増えても、閾値に到達した直後の時点で、発電出力に大きな変動が生じることない。 According to this aspect, even if the number of generators increases due to the addition of the expansion turbine to be operated, the power generation output does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value.

上記の態様においては、前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンの中で、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの数を減らして、前記発電機で発電を続けるとき、前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、稼働していた削減対象の前記膨張タービンの運転を停止させ、前記閾値に到達した時点以降、稼働していた継続対象の前記膨張タービンは、前記発電機に対し、定常な運転状態を持続して稼働していること、が好ましい。 In the above aspect, among the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine, the number of the expansion turbines to be operated is reduced with respect to the threshold value to generate electricity. When the machine continues to generate electricity, the control means stops the operation of the expansion turbine to be reduced, which was in operation when the threshold is reached, and the continuation target which has been in operation since the threshold was reached. It is preferable that the expansion turbine is continuously operating in a steady operating state with respect to the generator.

この態様によれば、需要先で燃料ガスの使用量が減り、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量が減少する場合でも、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量に応じた発電出力で、発電を継続することができる。 According to this aspect, even when the amount of fuel gas used is reduced at the demand destination and the flow rate of fuel gas flowing through the gas supply system is reduced, power is generated with a power generation output corresponding to the flow rate of fuel gas flowing through the gas supply system. You can continue.

上記の態様においては、前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、前記削減対象の膨張タービンの運転状態に基づいて、前記ガス流量制御手段により、前記継続対象の前記膨張タービンに流通させる燃料ガスの流量を制御すること、が好ましい。 In the above aspect, when the control means reaches the threshold value, the fuel to be distributed to the expansion turbine to be continued by the gas flow rate control means based on the operating state of the expansion turbine to be reduced. It is preferable to control the flow rate of the gas.

この態様によれば、運転する膨張タービンの削減で、発電機の数が減っても、閾値に到達した直後の時点で、発電出力に大きな変動が生じることない。 According to this aspect, even if the number of generators is reduced by reducing the number of expansion turbines to be operated, the power generation output does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value.

上記の態様においては、前記ガス供給系統のうち、前記複数の膨張タービンが設置された発電管路で、流れる燃料ガスが、前記発電許容領域上限の流量を超えるとき、前記ガバナは開路していること、が好ましい。 In the above aspect, the governor is opened when the flow rate of the fuel gas flowing in the power generation pipeline in which the plurality of expansion turbines are installed in the gas supply system exceeds the flow rate of the upper limit of the power generation allowable region. That is preferable.

この態様によれば、燃料ガスが、発電許容領域内で発電可能な流量を満たして、大量にガス供給系統を流れる場合、流通する燃料ガスを無駄なく利用して、効率良く発電機で発電を行うことができると共に、発電許容領域上限の流量を超えた燃料ガスは、ガバナによって整圧されて、需要先側に供給できる。 According to this aspect, when the fuel gas satisfies the flow rate capable of generating power within the power generation allowable range and flows through the gas supply system in a large amount, the circulating fuel gas is used without waste and the generator efficiently generates power. The fuel gas that exceeds the upper limit of the permissible power generation area can be pressure-regulated by the governor and supplied to the demand destination side.

また、上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様であるガス差圧式発電装置は、燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する該燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する該燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続した状態で連結されたガス差圧式発電装置において、前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統に連結されていること、前記複数の膨張タービンのうち、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンでは、各々の前記発電機で発電可能な最大出力の大きさが、互いに異なっていること、前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、電気的な制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記発電機と前記ガス流量制御手段とに対し、電気的に接続され、前記複数の膨張タービンのうち、前記第1の膨張タービンまたは前記第2の膨張タービンの少なくとも一方を含む前記膨張タービンが、前記ガス流量制御手段により制御された前記燃料ガスの流量に基づいて、選択的に作動すること、を特徴とする。 Further, the gas differential pressure type power generator, which is another aspect of the present invention made to solve the above problems, is distributed on a gas supply system that supplies fuel gas from the supply source side to the demand destination side. A governor that reduces the pressure on the primary side to the pressure on the secondary side with respect to the fuel gas, and an expansion turbine that reduces the pressure to the pressure on the secondary side by expanding the fuel gas flowing from the primary side. In the gas differential pressure type power generator connected in parallel, the expansion turbine has a plurality of expansion turbines in a form of being combined with a connected generator, and the plurality of expansion turbines are connected in parallel. In the state, it is connected to the gas supply system, and among the plurality of expansion turbines, at least the first expansion turbine and the second expansion turbine have the maximum output that can be generated by each of the generators. However, the control means includes a gas flow rate control means for controlling the flow of fuel gas flowing into the primary side of the expansion turbine and a control means for electrically controlling the expansion turbine, and the control means generates the power generator. The expansion turbine, which is electrically connected to the machine and the gas flow control means and includes at least one of the first expansion turbine or the second expansion turbine among the plurality of expansion turbines, is the gas. It is characterized in that it operates selectively based on the flow rate of the fuel gas controlled by the flow rate control means.

この態様によれば、需要先で燃料ガスの使用量が変化し、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量の変動に対応する場合でも、発電機による発電出力に大きな変動が生じることなく、ガス供給系統を流れる燃料ガスの流量に応じた発電出力で、発電を行うことができる。 According to this aspect, even when the amount of fuel gas used changes at the demand destination and the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply system fluctuates, the gas supply does not cause a large fluctuation in the power output by the generator. Power can be generated with the power output according to the flow rate of fuel gas flowing through the system.

上記の態様においては、前記ガス流量制御手段は、前記複数の膨張タービンに対し、個々の前記膨張タービンと1対1で組をなして設けられていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the gas flow rate control means is provided for the plurality of expansion turbines in a one-to-one combination with the individual expansion turbines.

この態様によれば、複数の膨張タービンは、個々のガス流量制御手段に基づいて、最適な条件下で運転することができる。 According to this aspect, the plurality of expansion turbines can be operated under optimum conditions based on the individual gas flow control means.

上記の態様においては、燃料ガスを加熱するガス加熱手段を備えていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable to provide a gas heating means for heating the fuel gas.

この態様によれば、燃料ガスが、膨張タービンによって減圧されても、燃料ガスの温度は、供給に必要な温度を維持することができることから、膨張タービンの通過後、燃料ガスを、引き続きガス供給系統の下流側に向けて供給していく上で、その運用に支障をきたすことが回避できる。 According to this aspect, even if the fuel gas is decompressed by the expansion turbine, the temperature of the fuel gas can be maintained at the temperature required for supply. Therefore, the fuel gas is continuously supplied after passing through the expansion turbine. When supplying to the downstream side of the system, it is possible to avoid hindering its operation.

さらに、上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様であるガス差圧式発電装置の制御プログラムは、燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続して連結され、電気的な制御を行う制御手段と、記憶手段と、前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、を備え、前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統と連結され、前記複数の膨張タービンのうち、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンでは、前記第1の膨張タービンは、前記第2の膨張タービンの前記発電機で可変する出力の範囲内で、最も大きな第2最大出力を発揮可能であるのに対し、可変する出力の範囲内に前記第2最大出力を包含し、かつ前記第2最大出力より大きい第1最大出力を発揮可能とする前記発電機に接続されたガス差圧式発電装置向けの制御プログラムでは、前記ガス供給系統で流通可能な燃料ガスの流量帯域のうち、前記膨張タービンで発電可能となる燃料ガスの流量帯域とした発電許容領域内で、稼働させる前記膨張タービンを変更するタイミングとして、前記発電機で発電した出力、または前記ガス流量制御手段の弁開度の少なくとも一方に対応して設定された閾値を、前記発電許容領域内に設けること、燃料ガスの流通時、前記発電機で発電した出力を継続的に取得し、前記ガス流量制御手段の弁開度を制御させ、稼働中の前記膨張タービンで、前記閾値に達する状態になるのを機に、少なくとも前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとに対し、前記閾値を境に、継続して稼働させる前記膨張タービンを変更させること、を特徴とする。 Further, the control program of the gas differential pressure type power generator, which is another aspect of the present invention, has been made to solve the above problems, on the gas supply system for supplying fuel gas from the supply source side to the demand destination side. A governor that reduces the pressure on the primary side to the pressure on the secondary side with respect to the flowing fuel gas, and an expansion turbine that reduces the pressure on the secondary side by expanding the fuel gas flowing from the primary side. A control means that is connected in parallel and connected to perform electrical control, a storage means, and a gas flow rate control means that controls the flow of fuel gas flowing into the primary side of the expansion turbine. A plurality of expansion turbines are provided in a mode in which they are assembled with a generator to be connected, and the plurality of expansion turbines are connected to the gas supply system in a state of being connected in parallel, and among the plurality of expansion turbines. At least in the first expansion turbine and the second expansion turbine, the first expansion turbine exerts the largest second maximum output within the range of the output variable by the generator of the second expansion turbine. A gas differential pressure type connected to the generator that includes the second maximum output within a variable output range and can exhibit a first maximum output larger than the second maximum output. In the control program for the power generator, the expansion turbine is operated within the power generation allowable region which is the flow zone of the fuel gas that can be generated by the expansion turbine in the flow band of the fuel gas that can be distributed in the gas supply system. As the timing to change, a threshold value set corresponding to at least one of the output generated by the generator or the valve opening degree of the gas flow rate control means is provided in the power generation allowable region, and the flow of fuel gas. At that time, at least when the output generated by the generator is continuously acquired, the valve opening degree of the gas flow rate control means is controlled, and the expansion turbine in operation reaches the threshold value. The first expansion turbine and the second expansion turbine are characterized in that the expansion turbine that is continuously operated is changed with the threshold value as a boundary.

この態様によれば、本発明に係るガス差圧式発電装置の制御プログラムの対象となるガス差圧式発電装置は、ガス供給系統上を流れる燃料ガスの流通に基づいて、自動運転で、整圧時に生じた燃料ガスの差圧により発電することができる。 According to this aspect, the gas differential pressure type power generation device which is the target of the control program of the gas differential pressure type power generation device according to the present invention is automatically operated based on the flow of fuel gas flowing on the gas supply system at the time of pressure adjustment. Power can be generated by the differential pressure of the generated fuel gas.

本発明に係るガス差圧式発電装置の制御方法、ガス差圧式発電装置、及びその制御プログラムによれば、供給する燃料ガスの整圧時に、生じた燃料ガスの差圧に基づき、発電電力を直に制御して発電することができる。 According to the control method of the gas differential pressure type power generation device, the gas differential pressure type power generation device, and the control program thereof according to the present invention, the generated power is directly converted based on the differential pressure of the fuel gas generated when the pressure of the fuel gas to be supplied is adjusted. It can be controlled to generate electricity.

実施形態に係るガス差圧式発電装置の概要を示す系統図である。It is a system diagram which shows the outline of the gas differential pressure type power generation apparatus which concerns on embodiment. 都市ガスを供給元から需要先に供給するまでの一連の系統図である。It is a series of system diagrams from the supply source to the supply destination of city gas. 実施形態に係るガス差圧式発電装置に構成された複数の膨張タービンに対し、1つ膨張タービンに付き、定格流量に対する流通流量の比率と、発電機の定格出力に対する発電出力の比率との関係を例示したグラフである。For a plurality of expansion turbines configured in the gas differential pressure power generation device according to the embodiment, the relationship between the ratio of the flow rate to the rated flow rate and the ratio of the power generation output to the rated output of the generator for one expansion turbine. It is an illustrated graph. 実施形態に係るガス差圧式発電装置の制御方法に関するタイムチャート図であり、(a)は発電管路を流れるガスの流量との関係を、(b)は第2膨張タービンの発電出力W2との関係を、(c)は第1膨張タービンの発電出力W1との関係を、(d)は双方の膨張タービンの総発電出力(W1+W2)との関係を、(e)は第2流量制御弁の弁開度D2との関係を、(f)は第1流量制御弁の弁開度D1との関係を、(g)は二次側管路部を流れるガスの圧力との関係を、それぞれ示す図である。It is a time chart diagram concerning the control method of the gas differential pressure type power generation apparatus which concerns on embodiment, (a) is the relationship with the flow rate of gas flowing through a power generation line, and (b) is with the power generation output W2 of a second expansion turbine. (C) is the relationship with the power generation output W1 of the first expansion turbine, (d) is the relationship with the total power generation output (W1 + W2) of both expansion turbines, and (e) is the relationship with the second flow control valve. The relationship with the valve opening D2, (f) shows the relationship with the valve opening D1 of the first flow control valve, and (g) shows the relationship with the pressure of the gas flowing through the secondary side pipeline. It is a figure. 実施形態に係るガス差圧式発電装置による供給発電電力と、発電電力計画値との関係を、一例で示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between the power generation power supplied by the gas differential pressure type power generation apparatus which concerns on embodiment, and the power generation power plan value as an example.

以下、本発明に係るガス差圧式発電装置の制御方法、ガス差圧式発電装置、及びその制御プログラムについて、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係るガス差圧式発電装置は、例えば、LNGターミナルやガバナステーションのほか、燃料ガスを整圧する設備を有した工場等のガス整圧設備所に設置され、以下、本実施形態では、ガバナステーションに設置される場合を代表に挙げて、説明する。 Hereinafter, embodiments of a gas differential pressure power generation device, a gas differential pressure power generation device, and a control program thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The gas differential pressure power generation device according to the present invention is installed in, for example, an LNG terminal, a governor station, or a gas pressure regulating facility such as a factory having a facility for regulating fuel gas. Hereinafter, in the present embodiment, the governor The case where it is installed in a station will be described as a representative.

はじめに、都市ガスが供給元から需要先に供給されるまでの一連の流通過程について、簡単に説明する。図2は、都市ガスを供給元から需要先に供給するまでの一連の系統図ある。図2に示すように、液化天然ガス(LNG:Liquefied Natural Gas)等を原料とする都市ガス(燃料ガス)は、LNGターミナル等の供給元56から連通するガス供給系統50を通じて需要先57に供給される。なお、図2には図示していないが、実際のガス供給系統50では、ガバナステーション60以外にも、工場内にガス整圧発電設備を有したガス整圧設備所もあるが、本実施形態では、説明の便宜上、ガバナステーション60だけを図2に図示し、このようなガス整圧設備所の言及は省略している。 First, a series of distribution processes from the supply source to the supply destination of city gas will be briefly explained. FIG. 2 is a series of system diagrams from the supply source to the supply destination of city gas. As shown in FIG. 2, city gas (fuel gas) made from liquefied natural gas (LNG) or the like is supplied to the customer 57 through a gas supply system 50 communicating from a supply source 56 such as an LNG terminal. Will be done. Although not shown in FIG. 2, in the actual gas supply system 50, in addition to the governor station 60, there is a gas pressure regulating facility having a gas pressure regulating power generation facility in the factory, but this embodiment Then, for convenience of explanation, only the governor station 60 is shown in FIG. 2, and the reference of such a gas pressure regulating facility is omitted.

都市ガスの使用量は、需要先の規模に応じて異なる。そのため、ガス供給系統50は、供給元56側から順に、大規模需要先57A向けに供給するための高圧導管53と、病院・娯楽施設など中規模需要先57B向けに供給するための中圧導管54と、一般家庭など小規模需要先57C向けに供給するための低圧導管55により、段階的に分けて連通されている。高圧導管53内では、都市ガスの圧力は、1.0MPa以上の高圧となっている。中圧導管54内では、都市ガスの圧力は、0.1MPa以上、1.0MPa未満の中圧であり、低圧導管55内では、0.1MPa未満の低圧である。 The amount of city gas used varies depending on the size of the demand destination. Therefore, the gas supply system 50 has a high-pressure conduit 53 for supplying to the large-scale demand destination 57A and a medium-pressure conduit 53 for supplying to the medium-scale demand destination 57B such as hospitals and entertainment facilities in order from the supply source 56 side. The 54 and the low-voltage conduit 55 for supplying to the small-scale customer 57C such as a general household are connected in stages. In the high pressure conduit 53, the pressure of the city gas is as high as 1.0 MPa or more. In the medium pressure conduit 54, the pressure of the city gas is a medium pressure of 0.1 MPa or more and less than 1.0 MPa, and in the low pressure conduit 55, it is a low pressure of less than 0.1 MPa.

ガス供給系統50のうち、供給元56と高圧導管53との間、高圧導管53と中圧導管54との間、及び中圧導管54と低圧導管55との間には、ガバナステーション60が設置される。ガバナステーション60では、ガス供給系統50を流れる都市ガスは、供給元56側となる一次側の圧力を減圧し、二次側となる需要先57側の使用に適した圧力に整圧される。また、整圧時に、膨張する都市ガスに有するエネルギーを回収する目的で、生じた都市ガスの差圧を利用した発電が行われ、その発電を行うのに、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1が用いられる。 Of the gas supply system 50, a governor station 60 is installed between the supply source 56 and the high pressure conduit 53, between the high pressure conduit 53 and the medium pressure conduit 54, and between the medium pressure conduit 54 and the low pressure conduit 55. Will be done. At the governor station 60, the city gas flowing through the gas supply system 50 reduces the pressure on the primary side, which is the supply source 56 side, and regulates the pressure to a pressure suitable for use on the demand destination 57 side, which is the secondary side. Further, at the time of pressure regulation, power generation is performed using the differential pressure of the generated city gas for the purpose of recovering the energy contained in the expanding city gas, and the gas differential pressure type power generation according to the present embodiment is used to generate the power generation. Device 1 is used.

ガス差圧式発電装置1は、図2に示すように、複数箇所のガバナステーション60に設けられる。具体的には、ガス差圧式発電装置1は、供給元56と高圧導管53との間にある第1ガバナステーション61に設けられる。第1ガバナステーション61では、ガス差圧式発電装置1により、ガス供給系統50を流れる都市ガスは、供給元56側(一次側)において、高圧導管53側の圧力よりも高い状態から、高圧導管53側(二次側)の高圧状態に整圧される。また、高圧導管53を敷設したエリア内においても、第1ガバナステーション61と大規模需要先57Aとの間に、第4ガバナステーション64が設けられ、高圧導管53を流れる都市ガスの整圧が行われている。 As shown in FIG. 2, the gas differential pressure type power generation device 1 is provided at a plurality of governor stations 60. Specifically, the gas differential pressure type power generation device 1 is provided at the first governor station 61 located between the supply source 56 and the high pressure conduit 53. At the first governor station 61, the city gas flowing through the gas supply system 50 by the gas differential pressure type power generation device 1 is changed from a state where the pressure on the supply source 56 side (primary side) is higher than the pressure on the high pressure conduit 53 side to the high pressure conduit 53. The pressure is regulated to the high pressure state on the side (secondary side). Further, even in the area where the high-pressure conduit 53 is laid, the fourth governor station 64 is provided between the first governor station 61 and the large-scale customer 57A to regulate the pressure of the city gas flowing through the high-pressure conduit 53. It has been.

また、ガス差圧式発電装置1は、高圧導管53と中圧導管54との間にある第2ガバナステーション62に設けられる。第2ガバナステーション62では、ガス差圧式発電装置1により、ガス供給系統50を流れる都市ガスは、高圧導管53側(一次側)の高圧状態から、中圧導管54側(二次側)の中圧状態に整圧される。また、中圧導管54を敷設したエリア内においても、第2ガバナステーション62と中規模需要先57Bとの間に、第5ガバナステーション65が設けられ、中圧導管54を流れる都市ガスの整圧が行われている。 Further, the gas differential pressure type power generation device 1 is provided at the second governor station 62 located between the high pressure conduit 53 and the medium pressure conduit 54. At the second governor station 62, the city gas flowing through the gas supply system 50 is moved from the high pressure state on the high pressure conduit 53 side (primary side) to the inside of the medium pressure conduit 54 side (secondary side) by the gas differential pressure type power generation device 1. The pressure is adjusted to the pressure state. Further, even in the area where the medium pressure conduit 54 is laid, the fifth governor station 65 is provided between the second governor station 62 and the medium-scale customer 57B, and the pressure of the city gas flowing through the medium pressure conduit 54 is regulated. Is being done.

また、ガス差圧式発電装置1は、中圧導管54と低圧導管55との間にある第3ガバナステーション63に設けられる。第3ガバナステーション63では、ガス差圧式発電装置1により、ガス供給系統50を流れる都市ガスは、中圧導管54側(一次側)の中圧状態から、低圧導管55側(二次側)の低圧状態に整圧される。 Further, the gas differential pressure type power generation device 1 is provided at the third governor station 63 located between the medium pressure conduit 54 and the low voltage conduit 55. At the third governor station 63, the city gas flowing through the gas supply system 50 is moved from the medium pressure state on the medium pressure conduit 54 side (primary side) to the low pressure conduit 55 side (secondary side) by the gas differential pressure type power generation device 1. The pressure is adjusted to a low pressure state.

なお、本実施形態では、第1ガバナステーション61において、都市ガスを、一次側に対し、高圧導管53側の圧力よりも高い状態から二次側の高圧状態に整圧した。第2ガバナステーション62において、都市ガスを、一次側の高圧状態から二次側の中圧状態に整圧した。第3ガバナステーション63において、都市ガスを、一次側の中圧状態から二次側の低圧状態に整圧した。しかしながら、ガバナステーション60で都市ガスを整圧するにあたり、一次側の圧力、二次側の圧力、及び一次側と二次側との圧力差等の整圧条件については、現場の設備で実際に必要とされる都市ガスの整圧条件を満たすものであれば良く、適宜変更可能である。 In the present embodiment, at the first governor station 61, the pressure of the city gas was adjusted with respect to the primary side from a state higher than the pressure on the high pressure conduit 53 side to a high pressure state on the secondary side. At the second governor station 62, the city gas was regulated from the high pressure state on the primary side to the medium pressure state on the secondary side. At the third governor station 63, the city gas was regulated from the medium pressure state on the primary side to the low pressure state on the secondary side. However, when adjusting the pressure of city gas at the governor station 60, the pressure adjustment conditions such as the pressure on the primary side, the pressure on the secondary side, and the pressure difference between the primary side and the secondary side are actually required in the on-site equipment. It suffices as long as it satisfies the pressure regulation condition of the city gas, and can be changed as appropriate.

次に、ガス差圧式発電装置の概要について、図1を用いて説明する。図1は、実施形態に係るガス差圧式発電装置の概要を示す系統図ある。図1に示すように、ガス差圧式発電装置1は、発電管路5と、ガバナ9と、複数の流量制御弁10(ガス流量制御手段)と、遮断弁15と、圧力計16と、複数の膨張タービン20と、熱交換器35(ガス加熱手段)と、制御ユニット2(制御手段)と、記憶部3(記憶手段)と、発電機30と、第1電力計36及び第2電力計37等を備えている。流量制御弁10と膨張タービン20は何れも、本実施形態では、2つである。ガバナ9は、ガス供給系統50の主管上に設置され、ガス供給系統50を流通する都市ガスに対し、一次側ガス供給系統51を流れる一次側の圧力を減圧し、二次側ガス供給系統52を流れる二次側の圧力に整圧する。 Next, the outline of the gas differential pressure type power generation device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system diagram showing an outline of a gas differential pressure type power generation device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the gas differential pressure type power generation device 1 includes a power generation line 5, a governor 9, a plurality of flow rate control valves 10 (gas flow rate control means), a shutoff valve 15, and a plurality of pressure gauges 16. Expansion turbine 20, heat exchanger 35 (gas heating means), control unit 2 (control means), storage unit 3 (storage means), generator 30, first power meter 36 and second power meter. It has 37 mag. Both the flow control valve 10 and the expansion turbine 20 are two in this embodiment. The governor 9 is installed on the main pipe of the gas supply system 50, reduces the pressure on the primary side flowing through the primary side gas supply system 51 to the city gas flowing through the gas supply system 50, and reduces the pressure on the primary side to the secondary side gas supply system 52. Adjust to the pressure on the secondary side that flows through.

なお、都市ガスが発電管路5を通じて発電するにあたり、都市ガスが、ガス供給系統50を十分な流量で流れており、発電管路5にとって、都市ガスの流れが余剰となる場合には、ガバナ9は開路して、都市ガスをガス供給系統50の主管上にも流し、余剰な都市ガスがガバナ9で整圧される。その反対に、余剰な都市ガスがない場合には、ガバナ9は開路していることもある。 When city gas generates power through the power generation line 5, if the city gas is flowing through the gas supply system 50 at a sufficient flow rate and the city gas flow becomes surplus for the power generation line 5, the governor is used. No. 9 opens, the city gas is also flowed over the main pipe of the gas supply system 50, and the excess city gas is regulated by the governor 9. On the contrary, the governor 9 may be open in the absence of surplus city gas.

まず、ガス差圧式発電装置1のガス配管系統について、説明する。2つの膨張タービン20を設置した発電管路5は、ガス供給系統50の一部をなす支管上に、ガバナ9と並列に接続されて連通している。この発電管路5は、一次側管路部6と、並列管路部7と、二次側管路部8とからなる。具体的には、発電管路5のうち、一次側管路部6は、一次側ガス供給系統51と並列に接続して連通されており、二次側管路部8は、二次側ガス供給系統52と並列に接続して連通されている。並列管路部7は、構成する膨張タービン20等の数に合わせた複数系統(本実施形態では、2系統)の管路を並列に接続してなり、一次側管路部6と二次側管路部8とに対し、直列に接続されている。 First, the gas piping system of the gas differential pressure type power generation device 1 will be described. The power generation line 5 in which the two expansion turbines 20 are installed is connected in parallel with the governor 9 and communicates with the branch pipe forming a part of the gas supply system 50. The power generation pipeline 5 includes a primary side pipeline portion 6, a parallel pipeline portion 7, and a secondary side pipeline portion 8. Specifically, of the power generation pipeline 5, the primary side pipeline portion 6 is connected and communicated with the primary side gas supply system 51 in parallel, and the secondary side pipeline portion 8 is the secondary side gas. It is connected and communicated with the supply system 52 in parallel. The parallel pipeline portion 7 is formed by connecting the pipelines of a plurality of systems (two systems in this embodiment) in parallel according to the number of expansion turbines 20 and the like to be configured, and is formed by connecting the primary side pipeline portion 6 and the secondary side. It is connected in series with the pipeline portion 8.

この並列管路部7を流れる都市ガスを加熱するガス加熱手段として、本実施形態では、熱交換器35が、一次側管路部6に設けられている。また、一次側管路部6には、遮断弁15が、熱交換器35と直列に接続して設けられ、一次側管路部6を流通する都市ガスの流れを許容、または完全に遮断する弁である。圧力計16は、二次側管路部8を流通する都市ガスの圧力を計測する。 In the present embodiment, a heat exchanger 35 is provided in the primary side pipeline portion 6 as a gas heating means for heating the city gas flowing through the parallel pipeline portion 7. Further, a shutoff valve 15 is provided in the primary side pipeline portion 6 in series with the heat exchanger 35 to allow or completely shut off the flow of city gas flowing through the primary side pipeline portion 6. It is a valve. The pressure gauge 16 measures the pressure of the city gas flowing through the secondary side pipeline portion 8.

2つの膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)は、並列管路部7に設置されている。具体的には、膨張タービン20は、並列管路部7の各管路に一つ設置され、並列管路部7では、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とが、並列に接続されている。2つの膨張タービン20は何れも、接続する発電機30と組みをなした態様で構成されている。膨張タービン20は、一次側ガス供給系統51から流通する都市ガスを膨張させることにより、一次側の圧力を減圧して、二次側ガス供給系統52に流通する都市ガスの二次側の圧力に整圧すると共に、都市ガスの流通に基づくタービンの回転により、発電機30で発電可能となっている。 The two expansion turbines 20 (first expansion turbine 21, second expansion turbine 22) are installed in the parallel pipeline portion 7. Specifically, one expansion turbine 20 is installed in each pipeline of the parallel pipeline portion 7, and in the parallel pipeline portion 7, the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 are connected in parallel. ing. Both of the two expansion turbines 20 are configured in a manner in which they are assembled with a generator 30 to be connected. The expansion turbine 20 reduces the pressure on the primary side by expanding the city gas flowing from the primary gas supply system 51 to the pressure on the secondary side of the city gas flowing through the secondary gas supply system 52. Along with adjusting the pressure, the generator 30 can generate power by rotating the turbine based on the flow of city gas.

次に、膨張タービン20の発電機30について、説明する。ガバナステーション60(第1ガバナステーション61〜第5ガバナステーション65)では、第1膨張タービン21の第1発電機31で発電可能な最大出力W1maxは、第2膨張タービン22の第2発電機32で発電可能な最大出力W2maxより大きくなっている。その一例として、実際に現場で整圧される都市ガスの流通条件にもより、設置する発電機30の出力等の能力は異なるが、第1ガバナステーション61に設置されるガス差圧式発電装置1の場合、発電機30(第1発電機31、第2発電機32)の出力として、例えば、第1発電機31による発電可能な出力W1は、最大300kW(W1max)で、第2発電機32による発電可能な出力W2は、最大125kW(W2max)等である。 Next, the generator 30 of the expansion turbine 20 will be described. In the governor station 60 (first governor stations 61 to 5th governor stations 65), the maximum output W1max that can be generated by the first generator 31 of the first expansion turbine 21 is the second generator 32 of the second expansion turbine 22. It is larger than the maximum output W2max that can generate electricity. As an example, the capacity such as the output of the generator 30 to be installed differs depending on the distribution conditions of the city gas actually regulated at the site, but the gas differential pressure type power generation device 1 installed at the first governor station 61 In the case of, as the output of the generator 30 (first generator 31, second generator 32), for example, the output W1 that can be generated by the first generator 31 is a maximum of 300 kW (W1max), and the second generator 32. The maximum output W2 that can be generated by the above is 125 kW (W2max) or the like.

すなわち、第2膨張タービン22は、可変する出力W2の範囲内で、最も大きな第2最大出力W2maxを発揮可能な発電機32と接続されている。第2膨張タービン22に対し、第1膨張タービン21は、可変する出力W1の範囲内に第2最大出力W2maxを包含し、かつ第2最大出力W2maxより大きい第1最大出力W1maxを発揮可能とする発電機31に接続されている。 That is, the second expansion turbine 22 is connected to the generator 32 capable of exhibiting the largest second maximum output W2max within the range of the variable output W2. With respect to the second expansion turbine 22, the first expansion turbine 21 includes the second maximum output W2max within the range of the variable output W1 and can exhibit the first maximum output W1max larger than the second maximum output W2max. It is connected to the generator 31.

図3は、実施形態に係るガス差圧式発電装置に構成された複数の膨張タービンに対し、1つ膨張タービンに付き、定格流量に対する流通流量の比率と、発電機の定格出力に対する発電出力の比率との関係を例示したグラフである。膨張タービン20において、一次側から流入可能な都市ガスの定格流量は、第1膨張タービン21が第2膨張タービン22よりも大きくなっている。他方、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22では、それぞれの定格流量に対し、実際に一次側から流入する都市ガスの流量の割合が、図3に示すように、何れも40%以上になると、第1膨張タービン21、第2膨張タービン22とも、一次側から流入する都市ガスの流量が、後述する発電許容領域PBとなる。第1膨張タービン21の発電機30と第2膨張タービン22の第2発電機32は、発電許容領域PBにある都市ガスの流量の下で発電する。 FIG. 3 shows the ratio of the flow rate to the rated flow rate and the ratio of the power generation output to the rated output of the generator for each expansion turbine of the plurality of expansion turbines configured in the gas differential pressure power generation device according to the embodiment. It is a graph exemplifying the relationship with. In the expansion turbine 20, the rated flow rate of city gas that can flow in from the primary side is larger in the first expansion turbine 21 than in the second expansion turbine 22. On the other hand, in the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the ratio of the flow rate of the city gas actually flowing in from the primary side to the rated flow rate of each is 40% or more, as shown in FIG. Then, in both the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the flow rate of the city gas flowing in from the primary side becomes the power generation allowable region PB described later. The generator 30 of the first expansion turbine 21 and the second generator 32 of the second expansion turbine 22 generate power under the flow rate of city gas in the power generation allowable region PB.

発電機30(第1発電機31、第2発電機32)により発電された出力は、例えば、外部の市場に向けた売電先や、ガバナステーション60の設置場所での使用先等の電力供給先40に送電される。あるいは、電力供給先40に送電するにあたり、一時的に蓄電池等で蓄電される。 The output generated by the generator 30 (first generator 31, second generator 32) is, for example, power supply to an external market, a destination for use at the installation location of the governor station 60, or the like. It is transmitted to the first 40. Alternatively, when transmitting power to the power supply destination 40, the power is temporarily stored in a storage battery or the like.

次に、流量制御弁10等について、説明する。流量制御弁10は、膨張タービン20の一次側に流入する都市ガスの流れを制御する弁である。流量制御弁10は、2つの膨張タービン20のそれぞれに、1つの膨張タービン20と1対1の組みをなして設置されている。2つの流量制御弁10(第1流量制御弁11、第2流量制御弁12)は何れも、並列管路部7に設けられている。 Next, the flow rate control valve 10 and the like will be described. The flow rate control valve 10 is a valve that controls the flow of city gas flowing into the primary side of the expansion turbine 20. The flow rate control valve 10 is installed in each of the two expansion turbines 20 in a one-to-one combination with one expansion turbine 20. Both of the two flow rate control valves 10 (the first flow rate control valve 11 and the second flow rate control valve 12) are provided in the parallel pipeline portion 7.

具体的には、並列管路部7の第1管路(図1中、上側管路)では、第1流量制御弁11は、第1膨張タービン21の一次側と直列に接続されており、第1膨張タービン21と1対1の関係で組をなしている。また、並列管路部7の第2管路(図1中、下側管路)では、第2流量制御弁12は、第2膨張タービン22の一次側と直列に接続されており、第2膨張タービン22と1対1の関係で組をなしている。 Specifically, in the first line (upper line in FIG. 1) of the parallel line section 7, the first flow control valve 11 is connected in series with the primary side of the first expansion turbine 21. It is paired with the first expansion turbine 21 in a one-to-one relationship. Further, in the second pipeline (lower pipeline in FIG. 1) of the parallel pipeline portion 7, the second flow rate control valve 12 is connected in series with the primary side of the second expansion turbine 22, and is second. It is paired with the expansion turbine 22 in a one-to-one relationship.

ところで、都市ガスは、膨張タービン20を流通すると、都市ガスは、減圧に伴って膨張するときに、都市ガスの温度が下がってしまう。膨張タービン20を通過した後、冷えた都市ガスが、ガス供給系統50の下流側に供給されてしまうと、冷えた都市ガスに起因して、ガス供給系統50を流す都市ガスの運用に支障をきたす虞がある。このような現象を防ぐため、熱交換器35が、膨張タービン20の一次側に設けられ、都市ガスの温度が、熱交換器35により、予め高められている。なお、ガス加熱手段は、熱交換器35以外にも、例えば、ヒータ等でも良く、一次側管路部6を流れ、膨張タービン20の一次側に流入する都市ガスを加温できるものであれば、特に熱交換器35に限定されるものではない。また、熱交換器35等のガス加熱手段を設ける位置は、発電管路5のうち、膨張タービン20を通過した都市ガスを加温できる管路であれば、本実施形態のように、一次側管路部6に限定されるものではない。 By the way, when the city gas circulates in the expansion turbine 20, the temperature of the city gas drops when the city gas expands with decompression. If the cold city gas is supplied to the downstream side of the gas supply system 50 after passing through the expansion turbine 20, the operation of the city gas flowing through the gas supply system 50 is hindered due to the cold city gas. There is a risk of causing it. In order to prevent such a phenomenon, a heat exchanger 35 is provided on the primary side of the expansion turbine 20, and the temperature of the city gas is raised in advance by the heat exchanger 35. In addition to the heat exchanger 35, the gas heating means may be, for example, a heater or the like, as long as it can heat the city gas that flows through the primary side pipeline portion 6 and flows into the primary side of the expansion turbine 20. The heat exchanger 35 is not particularly limited. Further, the position where the gas heating means such as the heat exchanger 35 is provided is the primary side of the power generation line 5 as long as it is a line capable of heating the city gas that has passed through the expansion turbine 20. It is not limited to the pipeline portion 6.

次に、ガス差圧式発電装置1の電気配線系統について、説明する。制御ユニット2は、記憶部3と、第1流量制御弁11と、第2流量制御弁12と、遮断弁15と、圧力計16と、第1膨張タービン21の第1発電機31と、第2膨張タービン22の第2発電機32と、第1電力計36と、第2電力計37と、図示しない温度センサ等と、それぞれ電気的に接続されている。制御ユニット2は、大別して、制御部と、演算部と、記憶部3とからなり、中央演算ユニット(CPU)やメモリ等からなる公知のマイクロコンピュータ(図示省略)を備えている。 Next, the electric wiring system of the gas differential pressure type power generation device 1 will be described. The control unit 2 includes a storage unit 3, a first flow control valve 11, a second flow control valve 12, a shutoff valve 15, a wattmeter 16, a first generator 31 of the first expansion turbine 21, and a first. The second generator 32 of the two expansion turbines 22, the first wattmeter 36, the second wattmeter 37, a temperature sensor (not shown), and the like are electrically connected to each other. The control unit 2 is roughly divided into a control unit, a calculation unit, and a storage unit 3, and includes a known microcomputer (not shown) including a central processing unit (CPU), a memory, and the like.

記憶部3のメモリには、後述するガス差圧式発電装置1の制御方法で発電を行うのにあたり、自動化して行うためのガス差圧式発電装置1向けの制御プログラムが格納されている。この制御プログラムでは、ガス供給系統50で流通可能な都市ガスの流量帯域のうち、膨張タービン20で発電可能となる都市ガスの流量帯域とした発電許容領域PB内で、稼働させる膨張タービン20を変更するタイミングとして、発電機30で発電した出力W、または流量制御弁10の弁開度Dに対応して設定された閾値TPを、発電許容領域PB内に設けている。都市ガスの流通時、発電機30の発電出力Wを継続的に取得し、流量制御弁10の弁開度Dを制御させ、稼働中の膨張タービン20で、この閾値TPに達する状態になるのを機に、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とに対し、閾値TPを境に、継続して稼働させる膨張タービン20を変更させる。 The memory of the storage unit 3 stores a control program for the gas differential pressure type power generation device 1 for automating the power generation by the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 described later. In this control program, among the flow zones of city gas that can be distributed in the gas supply system 50, the expansion turbine 20 to be operated is changed in the power generation allowable region PB that is the flow zone of city gas that can be generated by the expansion turbine 20. As the timing for this, the output W generated by the generator 30 or the threshold value TP set corresponding to the valve opening D of the flow control valve 10 is provided in the power generation allowable region PB. When the city gas is circulated, the power generation output W of the generator 30 is continuously acquired, the valve opening D of the flow control valve 10 is controlled, and the expansion turbine 20 in operation reaches the threshold value TP. Taking this opportunity, the expansion turbine 20 to be continuously operated is changed for the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 with the threshold value TP as a boundary.

また、この記憶部3のメモリには、第1電力計36により、第1発電機31の発電出力W1を検出すると共に、第2電力計37により、第2発電機32の発電出力W2を検出し、これらの検出値を制御ユニット2にフィードバックすることで、運転する膨張タービン20の発電機30を自動的に選択するのに必要なプログラムが格納されている。また、発電電力計画量をフィードフォワードすることで、運転する膨張タービン20の発電機30を自動的に選択するのに必要なプログラムが格納されている。また、図4(g)に示すように、二次側管路部8の圧力がコンスタントになるよう、圧力計16で検出した圧力値を制御ユニット2にフィードバックすることで、流量制御弁10(第1流量制御弁11、第2流量制御弁12)の弁開度Dを自動的に制御するのに必要なプログラムが格納されている。また、図示しない温度計で都市ガスの温度を計測するプログラムや、図示しない電磁弁自動開閉を制御するプログラム、その他のプログラムが予め格納されている。また、記憶部3のメモリには、遮断弁15の作動基準として、発電管路5を流通する都市ガスが、例えば、過大な流量、過大な圧力、過大な温度等で異常状態とみなすための設定値や、圧力計16により検出される整圧後の圧力の設定値等が記憶可能となっている。 Further, in the memory of the storage unit 3, the first power meter 36 detects the power generation output W1 of the first generator 31, and the second power meter 37 detects the power generation output W2 of the second generator 32. Then, by feeding back these detected values to the control unit 2, a program necessary for automatically selecting the generator 30 of the expansion turbine 20 to be operated is stored. In addition, a program required to automatically select the generator 30 of the expansion turbine 20 to be operated by feedforwarding the planned amount of generated power is stored. Further, as shown in FIG. 4 (g), the flow rate control valve 10 (by feeding back the pressure value detected by the pressure gauge 16 to the control unit 2 so that the pressure of the secondary side pipeline portion 8 becomes constant). A program necessary for automatically controlling the valve opening D of the first flow rate control valve 11 and the second flow rate control valve 12) is stored. In addition, a program for measuring the temperature of city gas with a thermometer (not shown), a program for controlling automatic opening and closing of a solenoid valve (not shown), and other programs are stored in advance. Further, in the memory of the storage unit 3, as an operation reference of the shutoff valve 15, the city gas flowing through the power generation line 5 is regarded as an abnormal state due to, for example, an excessive flow rate, an excessive pressure, an excessive temperature, or the like. The set value, the set value of the pressure after pressure adjustment detected by the pressure gauge 16, and the like can be stored.

制御ユニット2は、記憶部3に格納された制御プログラムに基づいて、流量制御弁10の弁開度の制御、膨張タービン20の運転、発電機30で発電される出力の制御をはじめ、種々の電装品や制御機器等に対し、電気的な制御を行う。ガス差圧式発電装置1では、2つの膨張タービン20のうち、第1の膨張タービン21または第2の膨張タービン22は、流量制御弁10により制御された都市ガスの流量に基づいて、選択的に作動する。 Based on the control program stored in the storage unit 3, the control unit 2 controls the valve opening degree of the flow control valve 10, operates the expansion turbine 20, and controls the output generated by the generator 30. Performs electrical control on electrical components and control equipment. In the gas differential pressure power generation device 1, of the two expansion turbines 20, the first expansion turbine 21 or the second expansion turbine 22 selectively selects the flow rate of city gas controlled by the flow control valve 10. Operate.

次に、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法について、図4を用いて説明する。図4は、実施形態に係るガス差圧式発電装置の制御方法に関し、需要先に向けて都市ガスを供給するにあたり、一日当たりの例示的なタイムチャート図である。図4(a)は、発電管路を流れるガスの流量との関係を示す図である。なお、図4に示すタイムチャート図は、説明の便宜上、あくまでも例示したものに過ぎず、グラフの挙動は、実際に供給される都市ガスの流通態様と異なることがある。 Next, the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an exemplary time chart diagram per day when supplying city gas to a demand destination with respect to the control method of the gas differential pressure type power generation device according to the embodiment. FIG. 4A is a diagram showing the relationship with the flow rate of gas flowing through the power generation line. The time chart shown in FIG. 4 is merely an example for convenience of explanation, and the behavior of the graph may differ from the actual distribution mode of the supplied city gas.

ガス供給系統50を流通させる都市ガスの流量は、需要先57での都市ガスの使用量に対応している。図4(a)に示すように、一日のうち、都市ガスの使用量が比較的少ない時間帯は、例えば、人の活動が比較的少ない早朝等の第1時間帯Iや、活動を終えた人が就寝した深夜等の第5時間帯V等である。都市ガスの使用量が最も増える時間帯は、例えば、人の活動が活発化する昼間等の第3時間帯III等である。また、第1時間帯Iから第3時間帯IIIに向けたその中間の第2時間帯IIは、都市ガスの使用量が第1時間帯Iから徐々に増加する傾向にある時間帯である。その反対に、第3時間帯IIIから第5時間帯Vに向けたその中間の第4時間帯IVは、都市ガスの使用量が第3時間帯IIIから徐々に減少する傾向にある時間帯である。 The flow rate of city gas circulating in the gas supply system 50 corresponds to the amount of city gas used at the demand destination 57. As shown in FIG. 4A, during the day when the amount of city gas used is relatively low, for example, the first time zone I such as early morning when human activity is relatively low, or the activity is completed. This is the fifth time zone V, etc., such as midnight when the person went to bed. The time zone in which the amount of city gas used increases most is, for example, the third time zone III such as the daytime when human activity is active. Further, the second time zone II in the middle from the first time zone I to the third time zone III is a time zone in which the amount of city gas used tends to gradually increase from the first time zone I. On the contrary, the fourth time zone IV, which is in the middle from the third time zone III to the fifth time zone V, is a time zone in which the amount of city gas used tends to gradually decrease from the third time zone III. is there.

本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法は、ガス供給系統50で流通可能な都市ガスの流量帯域のうち、膨張タービン20で発電可能となる都市ガスの流量帯域とした発電許容領域PB内で、稼働させる膨張タービン20を変更するタイミングとして、発電機30で発電した出力W、または流量制御弁10の弁開度Dの少なくとも一方に対応して設定された閾値TPを、発電許容領域PB内に設けている。また、ガス差圧式発電装置1の制御方法は、都市ガスが発電管路5を流通する時、制御ユニット2は、発電機30で発電した出力Wを検知して取得しながら、流量制御弁10の弁開度Dを制御する共に、稼働中の膨張タービン20で、閾値TPに達する状態になるのを機に、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とに対し、閾値TPを境に、継続して稼働させる膨張タービン20を変更する。 The control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment is a power generation allowable region which is a flow zone of the city gas that can be generated by the expansion turbine 20 among the flow zones of the city gas that can be distributed by the gas supply system 50. As the timing to change the expansion turbine 20 to be operated in the PB, the threshold TP set corresponding to at least one of the output W generated by the generator 30 and the valve opening D of the flow control valve 10 is allowed to generate power. It is provided in the area PB. Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1, when city gas flows through the power generation line 5, the control unit 2 detects and acquires the output W generated by the generator 30, and the flow control valve 10 When the valve opening D of the above is controlled and the expansion turbine 20 in operation reaches the threshold value TP, the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 are separated from each other by the threshold value TP. , Change the expansion turbine 20 to be continuously operated.

また、ガス差圧式発電装置1の制御方法では、ガス供給系統50の一次側ガス供給系統51から供給される都市ガスは、ガバナ9の開閉に関わらず、ガス供給系統50から発電管路5を通じて、発電許容領域PB内で流通し、二次側ガス供給系統52に圧送される。なお、都市ガスが、発電許容領域PB内で発電管路5を流通している間、ガバナ9は閉路していても良い。制御ユニット2は常時、第2発電機32による発電出力W2と、第2流量制御弁12の弁開度D2とを検知し、取得している。また、制御ユニット2は常時、第1発電機31による発電出力W1と、第1流量制御弁11の弁開度D1とを検知し、取得している。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1, the city gas supplied from the primary side gas supply system 51 of the gas supply system 50 is supplied from the gas supply system 50 through the power generation line 5 regardless of the opening and closing of the governor 9. , It circulates in the power generation allowable region PB and is pumped to the secondary gas supply system 52. The governor 9 may be closed while the city gas circulates in the power generation line 5 within the power generation allowable area PB. The control unit 2 constantly detects and acquires the power generation output W2 by the second generator 32 and the valve opening degree D2 of the second flow rate control valve 12. Further, the control unit 2 constantly detects and acquires the power generation output W1 by the first generator 31 and the valve opening degree D1 of the first flow rate control valve 11.

具体的に説明する。図4(b)は、第2膨張タービンの発電出力W2との関係を示す図である。図4(c)は、第1膨張タービンの発電出力W1との関係を示す図である。図4(d)は、双方の膨張タービンの総発電出力(W1+W2)との関係を示す図である。図4(e)は、第2流量制御弁の弁開度D2との関係を示す図である。図4(f)は、第1流量制御弁の弁開度D1との関係を示す図である。図4(g)は、二次側管路部を流れるガスの圧力との関係を示す図である。本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法で、2つの膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)を変更する場合には、「膨張タービン20を交替する場合」と、「膨張タービン20の数を増やす場合」と、「膨張タービン20の数を減らす場合」とがある。 This will be described in detail. FIG. 4B is a diagram showing the relationship with the power generation output W2 of the second expansion turbine. FIG. 4C is a diagram showing the relationship with the power generation output W1 of the first expansion turbine. FIG. 4D is a diagram showing the relationship between the total power generation output (W1 + W2) of both expansion turbines. FIG. 4 (e) is a diagram showing the relationship with the valve opening degree D2 of the second flow rate control valve. FIG. 4 (f) is a diagram showing the relationship with the valve opening degree D1 of the first flow rate control valve. FIG. 4 (g) is a diagram showing the relationship with the pressure of the gas flowing through the secondary side pipeline portion. When changing two expansion turbines 20 (first expansion turbine 21 and second expansion turbine 22) in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, "when replacing the expansion turbine 20". There are "when increasing the number of expansion turbines 20" and "when reducing the number of expansion turbines 20".

(1)膨張タービン20を交替する場合
第1膨張タービン21と第2膨張タービン22との間で、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の交替を伴って、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達する時点に合わせて、新たに稼働させる次の膨張タービン20の運転を前もって開始させる。この開始と共に、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、既に稼働していた先の膨張タービン20の運転を停止させる。制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点以降、次の膨張タービン20が、発電機30に対し、定常な運転状態で稼働し始めている。
(1) When the expansion turbine 20 is replaced The generator 30 continues to generate electricity between the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 with the replacement of the expanding turbine 20 that operates at the threshold TP. At this time, the control unit 2 starts the operation of the next expansion turbine 20 to be newly operated in advance at the time when the threshold value TP is reached. At the same time as this start, when the threshold value TP is reached, the control unit 2 stops the operation of the expansion turbine 20 that has already been in operation. In the control unit 2, after the time when the threshold value TP is reached, the next expansion turbine 20 has started to operate with respect to the generator 30 in a steady operation state.

図4を用いて、具体的に説明する。まず、運転する膨張タービン20が、第1時間帯Iから第2時間帯IIにかけて交替する場合、第1時間帯Iでは、都市ガスは、並列管路部7の第2管路(図1中、下側管路)を通じて、第2流量制御弁12を流通している。第2膨張タービン22は、第2流量制御弁12による都市ガスの流量制御に基づいて、発電許容領域PB内で稼働(図4(b)参照)している。その一方で、第1膨張タービン21は停止中(図4(c)参照)である。第2膨張タービン22の稼働中、第2発電機32による発電出力W2が、その第2最大出力W2maxに近づいた閾値TP1(図4(b)参照)(図3中、閾値TP(TPU)参照)に到達する時点に合わせ、制御ユニット2は、図4(f)に示すように、第1流量制御弁11の弁開度D1を開いた状態にする。これにより、制御ユニット2は、並列管路部7の第1管路に都市ガスを流通させて、新たに稼働させる次の膨張タービン20(第1膨張タービン21)の運転を前もって開始させる。 A specific description will be given with reference to FIG. First, when the expansion turbine 20 to be operated changes from the first time zone I to the second time zone II, in the first time zone I, the city gas is introduced into the second pipeline of the parallel pipeline portion 7 (in FIG. 1). , Lower pipeline), the second flow control valve 12 is circulated. The second expansion turbine 22 operates in the power generation allowable region PB based on the flow rate control of the city gas by the second flow rate control valve 12 (see FIG. 4B). On the other hand, the first expansion turbine 21 is stopped (see FIG. 4C). While the second expansion turbine 22 is in operation, the power generation output W2 of the second generator 32 approaches the second maximum output W2max of the threshold value TP1 (see FIG. 4B) (see the threshold value TP (TPU) in FIG. 3). ), The control unit 2 opens the valve opening D1 of the first flow rate control valve 11 as shown in FIG. 4 (f). As a result, the control unit 2 circulates the city gas through the first pipeline of the parallel pipeline portion 7 and starts the operation of the next expansion turbine 20 (first expansion turbine 21) to be newly operated in advance.

この第1膨張タービン21の運転と同時に、制御ユニット2は、閾値TP1に到達した時点で、第2流量制御弁12の弁開度D2を閉じた状態にすることにより、これまで並列管路部7の第2管路を流通していた都市ガスの流れを完全に遮断する。これにより、制御ユニット2は、既に稼働していた先の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転を止めて、第2発電機32による発電を停止させる(図4(b)参照)。予め次の膨張タービン20(第1膨張タービン21)の運転が開始され、第1発電機31が発電を開始しているため、閾値TP1に到達した時点以降、次の膨張タービン20(第1膨張タービン21)が、図4(c)に示すように、発電機30(第1発電機31)に対し、定常な運転状態で稼働し始めている。かくして、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22との間で、第2時間帯IIで運転する膨張タービン20が、閾値TP1を境に交替する。従って、発電機30による発電が、第2発電機32から第1発電機31に切り替わっても、ガス差圧式発電装置1では、閾値TP1に到達した時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることなく、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力Wで、発電を継続することができている。 At the same time as the operation of the first expansion turbine 21, the control unit 2 closes the valve opening D2 of the second flow rate control valve 12 when the threshold value TP1 is reached, so that the parallel pipeline portion has been used so far. The flow of city gas flowing through the second pipeline of No. 7 is completely cut off. As a result, the control unit 2 stops the operation of the expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) that has already been in operation, and stops the power generation by the second generator 32 (see FIG. 4B). Since the operation of the next expansion turbine 20 (first expansion turbine 21) has been started in advance and the first generator 31 has started power generation, the next expansion turbine 20 (first expansion) has been reached since the threshold TP1 was reached. As shown in FIG. 4C, the turbine 21) has started to operate in a steady operation state with respect to the generator 30 (first generator 31). Thus, between the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the expansion turbine 20 that operates in the second time zone II alternates with the threshold value TP1 as a boundary. Therefore, even if the power generation by the generator 30 is switched from the second generator 32 to the first generator 31, the gas differential pressure type power generation device 1 causes a large fluctuation in the power generation output W when the threshold value TP1 is reached. It is possible to continue power generation with a power generation output W corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5.

次に、運転する膨張タービン20が、第4時間帯IVから第5時間帯Vにかけて交替する場合、第4時間帯IVでは、都市ガスは、並列管路部7の第1管路(図1中、上側管路)を通じて、第1流量制御弁11を流通している。第1膨張タービン21は、第1流量制御弁11による都市ガスの流量制御に基づいて、発電許容領域PB内で稼働(図4(c)参照)している。その一方で、第2膨張タービン22は停止中(図4(b)参照)である。第1膨張タービン21の稼働中、第1流量制御弁11を通じる都市ガスの流量が、次第に減少すると、第1流量制御弁11による都市ガスの流量制御に基づいて、第1膨張タービン21が、発電許容領域PB内で稼働できなくなる状況となる閾値TP4(図4(a)参照)(図3中、閾値TP(TPL)参照)に近づく。制御ユニット2は、閾値TP4(図4(c)参照)に到達する時点に合わせ、図4(e)に示すように、第2流量制御弁12の弁開度D2を開いた状態にする。これにより、制御ユニット2は、並列管路部7の第2管路に都市ガスを流通させて、新たに稼働させる次の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転を前もって開始させる。 Next, when the expansion turbine 20 to be operated changes from the 4th time zone IV to the 5th time zone V, in the 4th time zone IV, the city gas is supplied to the first pipeline of the parallel pipeline portion 7 (FIG. 1). The first flow control valve 11 is circulated through the middle and upper pipelines). The first expansion turbine 21 operates in the power generation allowable region PB based on the flow rate control of the city gas by the first flow rate control valve 11 (see FIG. 4C). On the other hand, the second expansion turbine 22 is stopped (see FIG. 4B). When the flow rate of city gas through the first flow rate control valve 11 gradually decreases during the operation of the first expansion turbine 21, the first expansion turbine 21 moves based on the flow rate control of the city gas by the first flow rate control valve 11. It approaches the threshold TP4 (see FIG. 4 (a)) (see the threshold TP (TPL) in FIG. 3), which causes the operation to be disabled in the power generation allowable region PB. The control unit 2 sets the valve opening D2 of the second flow rate control valve 12 in an open state as shown in FIG. 4 (e) at the time when the threshold value TP4 (see FIG. 4C) is reached. As a result, the control unit 2 circulates the city gas through the second pipeline of the parallel pipeline portion 7 and starts the operation of the next expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) to be newly operated in advance.

この第2膨張タービン22の運転と同時に、制御ユニット2は、閾値TP4に到達した時点で、第1流量制御弁11の弁開度D1を閉じた状態にすることにより、これまで並列管路部7の第1管路を流通していた都市ガスの流れを完全に遮断する。これにより、制御ユニット2は、既に稼働していた先の膨張タービン20(第1膨張タービン21)の運転を止めて、第1発電機31による発電を停止させる(図4(c)参照)。予め次の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転が開始され、第2発電機32が発電を開始しているため、閾値TP4に到達した時点以降、次の膨張タービン20(第2膨張タービン22)が、図4(b)に示すように、発電機30(第2発電機32)に対し、定常な運転状態で稼働し始めている。かくして、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22との間で、第5時間帯Vで運転する膨張タービン20が、閾値TP4を境に交替する。従って、発電機30による発電が、第1発電機31から第2発電機32に切り替わっても、ガス差圧式発電装置1では、閾値TP4に到達した時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることなく、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力Wで、発電を継続することができている。 At the same time as the operation of the second expansion turbine 22, the control unit 2 closes the valve opening D1 of the first flow rate control valve 11 when the threshold value TP4 is reached. The flow of city gas flowing through the first pipeline of No. 7 is completely cut off. As a result, the control unit 2 stops the operation of the expansion turbine 20 (first expansion turbine 21) that has already been in operation, and stops the power generation by the first generator 31 (see FIG. 4C). Since the operation of the next expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) is started in advance and the second generator 32 is starting power generation, the next expansion turbine 20 (second expansion) 20 (second expansion) is started after the time when the threshold value TP4 is reached. As shown in FIG. 4B, the turbine 22) has started to operate in a steady operation state with respect to the generator 30 (second generator 32). Thus, between the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the expansion turbine 20 that operates in the fifth time zone V alternates at the threshold value TP4. Therefore, even if the power generation by the generator 30 is switched from the first generator 31 to the second generator 32, the gas differential pressure type power generation device 1 causes a large fluctuation in the power generation output W when the threshold value TP4 is reached. It is possible to continue power generation with a power generation output W corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5.

(2)膨張タービン20の数を増やす場合
第1膨張タービン21と第2膨張タービン22に対し、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の数を増やして、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達する時点に合わせて、新たに稼働させる追加対象の膨張タービン20の運転を前もって開始させ、閾値TPに到達した時点以降、追加対象の膨張タービン20が、発電機30に対し、定常な運転状態で稼働し始めている。また、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、追加対象の膨張タービン20の運転状態に基づいて、流量制御弁10により、稼働していた継続対象の膨張タービン20に流通させる都市ガスの流量を制御する。
(2) When increasing the number of expansion turbines 20 When increasing the number of expansion turbines 20 to be operated with respect to the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 at the threshold TP and continuing power generation by the generator 30. , The control unit 2 starts the operation of the expansion turbine 20 to be newly operated in advance according to the time when the threshold TP is reached, and after the time when the threshold TP is reached, the expansion turbine 20 to be added generates power. The machine 30 has begun to operate in a steady operating state. Further, when the threshold value TP is reached, the control unit 2 uses the flow rate control valve 10 to distribute the city gas to the expansion turbine 20 to be continuously operated based on the operating state of the expansion turbine 20 to be added. Control the flow rate.

図4を用いて、具体的に説明する。第2時間帯IIから第3時間帯IIIにかけて、都市ガスの使用量が徐々に増加し、発電管路5を流れる都市ガスの流量が増えると、第2時間帯IIで運転を行っている第1膨張タービン21では、第1発電機31による発電出力W1が、その第1最大出力W1maxに近づく。その第1最大出力W1maxに近づいた閾値TP2(図4(c)参照)(図3中、閾値TP(TPU)参照)に到達する時点に合わせ、制御ユニット2は、図4(e)に示すように、第2流量制御弁12の弁開度D2を開いた状態にする。これにより、制御ユニット2は、並列管路部7の第2管路に都市ガスを流通させて、新たに稼働させる追加対象の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転を前もって開始させる。追加対象の膨張タービン20(第2膨張タービン22)は、図4(b)に示すように、閾値TP2に到達した時点以降、発電機30(第2発電機32)に対し、定常な運転状態で稼働し始めている。 A specific description will be given with reference to FIG. From the second time zone II to the third time zone III, when the amount of city gas used gradually increases and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 increases, the operation is performed in the second time zone II. In the 1 expansion turbine 21, the power generation output W1 by the first generator 31 approaches the first maximum output W1max. The control unit 2 is shown in FIG. 4 (e) at the time when the threshold value TP2 (see FIG. 4 (c)) (see the threshold value TP (TPU) in FIG. 3) approaching the first maximum output W1max is reached. As described above, the valve opening degree D2 of the second flow rate control valve 12 is opened. As a result, the control unit 2 circulates the city gas through the second pipeline of the parallel pipeline portion 7 and starts the operation of the expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) to be newly operated in advance. As shown in FIG. 4B, the expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) to be added is in a steady operating state with respect to the generator 30 (second generator 32) after reaching the threshold value TP2. It is starting to operate at.

その一方、閾値TP2に到達した時点で、制御ユニット2は、追加対象の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転状態に基づき、図4(f)に示すように、流量制御弁10(第1流量制御弁11)の弁開度Dを少し絞り、稼働していた継続対象の膨張タービン20(第1膨張タービン21)に流通させる都市ガスの流量を、所定量だけ減少させる。これにより、第1膨張タービン21では、図4(c)にように、第1発電機31による発電出力W1が、多少低下するが、図4(a)に示すように、発電管路5の並列管路部7に流入する都市ガスの流量が増えているため、第2膨張タービン22の第2発電機32による発電出力W2は、次第に増大している。それ故に、発電機30による発電が、第2時間帯IIでは、第1発電機31単体で行われていた状態から、第3時間帯IIIでは、第1発電機31に第2発電機32を加えて行う状態に切り替わっても、ガス差圧式発電装置1では、閾値TP2に到達した直後の時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることはない。従って、ガス差圧式発電装置1は、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力W(W1+W2)で、図4(d)に示すように、発電を継続することができている。 On the other hand, when the threshold value TP2 is reached, the control unit 2 has a flow control valve 10 (as shown in FIG. 4F) based on the operating state of the expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) to be added. The valve opening D of the first flow rate control valve 11) is slightly reduced to reduce the flow rate of city gas flowing to the expansion turbine 20 (first expansion turbine 21) to be continuously operated by a predetermined amount. As a result, in the first expansion turbine 21, the power generation output W1 by the first generator 31 is slightly reduced as shown in FIG. 4C, but as shown in FIG. 4A, the power generation line 5 Since the flow rate of city gas flowing into the parallel pipeline portion 7 is increasing, the power generation output W2 by the second generator 32 of the second expansion turbine 22 is gradually increasing. Therefore, in the second time zone II, the power generation by the generator 30 is performed by the first generator 31 alone, and in the third time zone III, the second generator 32 is connected to the first generator 31. In addition, in the gas differential pressure type power generation device 1, the power generation output W does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value TP2 even if the state is switched to the state of performing the power generation. Therefore, the gas differential pressure type power generation device 1 has a power generation output W (W1 + W2) corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5, and can continue power generation as shown in FIG. 4 (d). ..

(3)膨張タービン20の数を減らす場合
第1膨張タービン21と第2膨張タービン22に対し、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の数を減らし、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、稼働していた削減対象の膨張タービン20の運転を停止させ、閾値TPに到達した時点以降、稼働していた継続対象の膨張タービン20は、発電機30に対し、定常な運転状態を持続して稼働している。また、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、削減対象の膨張タービン20の運転状態に基づいて、流量制御弁10により、継続対象の膨張タービン20に流通させる都市ガスの流量を制御する。
(3) When reducing the number of expansion turbines 20 When the number of expansion turbines 20 to be operated is reduced with respect to the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 at the boundary of the threshold TP and the generator 30 continues to generate power. When the control unit 2 reaches the threshold TP, the operation of the expansion turbine 20 to be reduced, which has been operating, is stopped, and the expansion turbine 20 to be continuously operated after reaching the threshold TP generates power. The machine 30 is continuously operating in a steady operating state. Further, when the threshold value TP is reached, the control unit 2 controls the flow rate of the city gas to be distributed to the expansion turbine 20 to be continued by the flow rate control valve 10 based on the operating state of the expansion turbine 20 to be reduced. ..

図4を用いて、具体的に説明する。第3時間帯IIIから第4時間帯IVにかけて、都市ガスの使用量が徐々に減少し、発電管路5を流れる都市ガスの流量は減る。第3時間帯IIIで運転を行っている第1膨張タービン21と第2膨張タービン22に対し、削減対象の膨張タービン20は、本実施形態では、優先的に、発電出力Wの小さい発電機30と接続された膨張タービン20としている。第3時間帯IIIから第4時間帯IVにかけて、都市ガスの使用量は徐々に減少し、発電管路5を流れる都市ガスの流量が減ると、閾値TP3に到達した時点で、第2流量制御弁12の弁開度D2を閉じた状態にすることにより、これまで並列管路部7の第2管路を流通していた都市ガスの流れを完全に遮断する。これにより、制御ユニット2は、稼働していた削減対象の膨張タービン20(第2膨張タービン22)の運転を止めて、第2発電機32による発電を停止させる(図4(b)参照)。これに対し、これまで稼働していた継続対象の膨張タービン20(第1膨張タービン21)は、発電機30(第1発電機31)に対し、定常な運転状態を持続して稼働している。 A specific description will be given with reference to FIG. From the third time zone III to the fourth time zone IV, the amount of city gas used gradually decreases, and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 decreases. In the present embodiment, the expansion turbine 20 to be reduced is preferentially the generator 30 having a small power generation output W with respect to the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 that are operated in the third time zone III. It is an expansion turbine 20 connected to. From the third time zone III to the fourth time zone IV, the amount of city gas used gradually decreases, and when the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 decreases, the second flow rate control is performed when the threshold value TP3 is reached. By closing the valve opening D2 of the valve 12, the flow of city gas that has been flowing through the second pipeline of the parallel pipeline portion 7 is completely shut off. As a result, the control unit 2 stops the operation of the expansion turbine 20 (second expansion turbine 22) to be reduced, which has been in operation, and stops the power generation by the second generator 32 (see FIG. 4B). On the other hand, the expansion turbine 20 (first expansion turbine 21), which has been in operation until now, is continuously operating in a steady operating state with respect to the generator 30 (first generator 31). ..

その一方で、第1膨張タービン21では、図4(c)に示すように、第1発電機31による発電出力W1は低下している。制御ユニット2は、閾値TP3に到達した時点で、削減対象の膨張タービン20の運転状態に基づいて、図4(f)に示すように、流量制御弁10(第1流量制御弁11)の弁開度Dを少し拡げ、稼働していた継続対象の膨張タービン20(第1膨張タービン21)に流通させる都市ガスの流量を、所定量だけ増加させる。図4(a)に示すように、発電管路5の並列管路部7に流入する都市ガスの流量が減り、第1膨張タービン21では、図4(c)に示すように、第1発電機31による発電出力W1は減少する傾向にある。しかしながら、第1膨張タービン21では、第1流量制御弁11の弁開度Dの増大により、第1発電機31による発電出力W1は、削減対象の第2膨張タービン22の運転停止に伴い、第2発電機による発電出力W2の欠損分を吸収することができる。それ故に、発電機30による発電が、第3時間帯IIIでは、第1発電機31に第2発電機32を加えて行われていた状態から、第4時間帯IVでは、第1発電機31単体で行う状態に切り替わっても、ガス差圧式発電装置1では、閾値TP3に到達した直後の時点で、発電出力に大きな変動が生じることない。従って、ガス差圧式発電装置1は、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力W(W1)で、発電を継続することができている。 On the other hand, in the first expansion turbine 21, as shown in FIG. 4C, the power generation output W1 by the first generator 31 is reduced. When the threshold value TP3 is reached, the control unit 2 is a valve of the flow rate control valve 10 (first flow rate control valve 11), as shown in FIG. 4 (f), based on the operating state of the expansion turbine 20 to be reduced. The opening degree D is slightly widened, and the flow rate of the city gas distributed to the expansion turbine 20 (first expansion turbine 21) to be continuously operated is increased by a predetermined amount. As shown in FIG. 4 (a), the flow rate of the city gas flowing into the parallel pipeline portion 7 of the power generation pipeline 5 is reduced, and in the first expansion turbine 21, the first power generation is performed as shown in FIG. 4 (c). The power generation output W1 of the machine 31 tends to decrease. However, in the first expansion turbine 21, the power generation output W1 by the first generator 31 is reduced due to the increase in the valve opening D of the first flow control valve 11, due to the shutdown of the second expansion turbine 22 to be reduced. 2 The deficiency of the power generation output W2 by the generator can be absorbed. Therefore, in the third time zone III, the power generation by the generator 30 was performed by adding the second generator 32 to the first generator 31, and in the fourth time zone IV, the first generator 31 In the gas differential pressure type power generation device 1, the power generation output does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value TP3 even if the state is switched to the state of performing the power generation by itself. Therefore, the gas differential pressure type power generation device 1 can continue power generation with a power generation output W (W1) corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5.

次に、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法、ガス差圧式発電装置1、及びその制御プログラムの作用・効果について説明する。 Next, the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the gas differential pressure type power generation device 1, and the operation / effect of the control program thereof will be described.

本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法は、都市ガスを供給元56側から需要先57側に向けて供給するガス供給系統50上に、流通する都市ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナ9と、一次側から流通する都市ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービン20とを、並列に接続して連結されたガス差圧式発電装置に、電気的な制御を行う制御ユニット2と、膨張タービン20の一次側に流入する都市ガスの流れを制御する流量制御弁10と、を備え、膨張タービン20は、接続する発電機30と組みをなした態様で、本実施形態では、N=2つ有し、2つの膨張タービン20は、並列に接続された状態で、ガス供給系統50と連結され、2つの膨張タービン20のうち、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22では、第1膨張タービン21は、第2膨張タービン22の第2発電機32で可変する出力の範囲内で、最も大きな第2最大出力W2maxを発揮可能であるのに対し、可変する出力の範囲内に第2最大出力W2maxを包含し、かつ第2最大出力W2maxより大きい第1最大出力W1maxを発揮可能とする第1発電機31に接続されていること、ガス供給系統50で流通可能な都市ガスの流量帯域のうち、膨張タービン20で発電可能となる都市ガスの流量帯域とした発電許容領域PB内で、稼働させる膨張タービン20を変更するタイミングとして、発電機30で発電した出力W、または流量制御弁10の弁開度Dの少なくとも一方に対応して設定された閾値TPが、発電許容領域PB内に設けられていること、都市ガスの流通時、制御ユニット2は、発電機30で発電した出力Wを取得しながら、流量制御弁10の弁開度Dを制御する共に、稼働中の膨張タービン20で、閾値TPに達する状態になるのを機に、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とに対し、閾値TPを境に、継続して稼働させる膨張タービン20を変更すること、を特徴とする。 The control method of the gas differential pressure type power generator 1 according to the present embodiment is on the primary side with respect to the city gas circulating on the gas supply system 50 that supplies city gas from the supply source 56 side to the demand destination 57 side. The governor 9 that reduces the pressure and regulates the pressure to the secondary side, and the expansion turbine 20 that reduces the pressure to the secondary side pressure by expanding the city gas flowing from the primary side are connected and connected in parallel. The gas differential pressure type power generator is provided with a control unit 2 for electrical control and a flow control valve 10 for controlling the flow of city gas flowing into the primary side of the expansion turbine 20, and the expansion turbine 20 includes. In this embodiment, the two expansion turbines 20 have two N = two and are connected to the gas supply system 50 in a state of being connected in parallel, in a mode in which the generator 30 is connected. Among the expansion turbines 20, in the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the first expansion turbine 21 is the second largest within the range of the output variable by the second generator 32 of the second expansion turbine 22. While the maximum output W2max can be exhibited, the first generator that includes the second maximum output W2max within the variable output range and can exhibit the first maximum output W1max larger than the second maximum output W2max. An expansion turbine that is connected to 31 and is operated within the power generation allowable region PB that is the flow band of city gas that can be generated by the expansion turbine 20 among the flow bands of city gas that can be distributed by the gas supply system 50. As the timing for changing 20, a threshold value TP set corresponding to at least one of the output W generated by the generator 30 and the valve opening D of the flow control valve 10 is provided in the power generation allowable region PB. That is, when the city gas is circulated, the control unit 2 controls the valve opening D of the flow control valve 10 while acquiring the output W generated by the generator 30, and the expansion turbine 20 in operation has a threshold value TP. The first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 are characterized in that the expansion turbine 20 that is continuously operated is changed with the threshold value TP as a boundary when the state reaches the above.

この特徴により、需要先57で都市ガスの使用量が変化して、発電管路5を流れる都市ガスの流量が大幅に変動しても、ガバナステーション60では、ガス差圧式発電装置1は、整圧によって生じる都市ガスの潜在エネルギー(電気エネルギー)を、持続的して回収することができる。加えて、ガス差圧式発電装置1は、供給する都市ガスの整圧時に、生じた都市ガスの差圧に基づいて発電される発電電力Wに対し、発電効率をより高く、かつ出力レンジをより幅広くして発電することができる。また、ガス差圧式発電装置1では、発電機30で発電する電力について、制御ユニット2により、定量的でより精緻な電力量の管理を行うことができる。特に、省エネルギー化等を促進する観点で、整圧時に都市ガスの差圧を利用して得られる電力を、電力供給先40として、市場に提供して売電する場合でも、ガス差圧式発電装置1は、精緻な電力量の管理を厳格化した「計画値同時同量」を必須要件とする売電向けに、適用を行うことが容易になる。 Due to this feature, even if the amount of city gas used changes at the demand destination 57 and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 fluctuates significantly, at the governor station 60, the gas differential pressure type power generation device 1 is adjusted. The latent energy (electrical energy) of city gas generated by pressure can be continuously recovered. In addition, the gas differential pressure type power generation device 1 has higher power generation efficiency and a higher output range than the generated power W generated based on the differential pressure of the generated city gas when the pressure of the supplied city gas is adjusted. It can generate electricity in a wide range. Further, in the gas differential pressure type power generation device 1, the control unit 2 can quantitatively and more precisely manage the amount of electric power generated by the generator 30. In particular, from the viewpoint of promoting energy saving, etc., even when the electric power obtained by utilizing the differential pressure of city gas at the time of pressure regulation is provided to the market as the electric power supply destination 40 and sold, the gas differential pressure type power generation device. 1 can be easily applied to power sales that require "simultaneous equal amount of planned value" as an essential requirement, which has stricter control of the amount of electric power.

ここで、「計画値同時同量」について、図5を用いて説明する。説明にあたり、先に例示したように、第1ガバナステーション61に設置されるガス差圧式発電装置1で、最大300kW(W1max)を発電可能とする第1発電機31と、最大125kW(W2max)を発電可能とする第2発電機32の組み合わせの場合を挙げる。図5は、実施形態に係るガス差圧式発電装置による供給発電電力と、発電電力計画値との関係を、一例で示したグラフである。 Here, the “simultaneous equal amount of planned values” will be described with reference to FIG. In the explanation, as illustrated above, the gas differential pressure type power generator 1 installed in the first governor station 61 uses the first generator 31 capable of generating a maximum of 300 kW (W1max) and a maximum of 125 kW (W2max). The case of the combination of the second generator 32 that enables power generation will be mentioned. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the generated power supplied by the gas differential pressure type power generation device according to the embodiment and the planned power generation power generation value as an example.

ガス差圧式発電装置1で発電する電力を電力供給先40に提供する場合、ガス差圧式発電装置1は、事前に発電計画を定める発電計画値を満す電力で発電する必要がある。本実施形態に係るガス差圧式発電装置1では、制御ユニット2が、第1電力計36及び第2電力計37で検出する発電出力Wに基づいて、第1流量制御弁11の弁開度D及び第2流量制御弁12の弁開度Dを制御することにより、発電計画値に沿う電力需要に対応すべく、発電機30の発電出力Wを制御して調整する。従って、ガス差圧式発電装置1は、図5に示すように、発電計画値に対応すべく、発電電力Wを電力供給先40に供給できているため、電力供給先40に供給するための必須要件となっている「計画値同時同量」を、容易に達成することができる。 When the electric power generated by the gas differential pressure type power generation device 1 is provided to the power supply destination 40, the gas differential pressure type power generation device 1 needs to generate electric power that satisfies the power generation plan value for which the power generation plan is determined in advance. In the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the control unit 2 has a valve opening degree D of the first flow control valve 11 based on the power generation output W detected by the first power meter 36 and the second power meter 37. By controlling the valve opening D of the second flow control valve 12, the power generation output W of the generator 30 is controlled and adjusted in order to meet the power demand in line with the planned power generation value. Therefore, as shown in FIG. 5, the gas differential pressure type power generation device 1 can supply the generated power W to the power supply destination 40 in order to correspond to the planned power generation value, and therefore is indispensable for supplying the power supply destination 40. The requirement of "simultaneous planned value equal amount" can be easily achieved.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、流量制御弁10は、2つの膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)に対し、個々の膨張タービン20と1対1で組をなして設けられていること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the flow rate control valve 10 has an individual expansion turbine 20 for two expansion turbines 20 (first expansion turbine 21, second expansion turbine 22). It is characterized in that it is provided in a one-to-one pair with.

この特徴により、2つの膨張タービン20は、個々の流量制御弁10に基づいて、最適な条件下で運転することができる。 This feature allows the two expansion turbines 20 to operate under optimal conditions based on the individual flow control valves 10.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とで、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の交替を伴って、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達する時点に合わせて、新たに稼働させる次の膨張タービン20の運転を前もって開始させる共に、閾値TPに到達した時点で、既に稼働していた先の膨張タービン20の運転を停止させ、閾値TPに到達した時点以降、次の膨張タービン20が、発電機30に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 generate power by changing the expansion turbine 20 that operates at the threshold TP. When the machine 30 continues to generate electricity, the control unit 2 starts the operation of the next expansion turbine 20 to be newly operated in advance in accordance with the time when the threshold TP is reached, and is already in operation when the threshold TP is reached. The feature is that the operation of the previous expansion turbine 20 is stopped, and after the time when the threshold value TP is reached, the next expansion turbine 20 starts to operate with respect to the generator 30 in a steady operation state. ..

この特徴により、需要先57で都市ガスの使用量が変化し、発電管路5を流れる都市ガスの流量の変動に対応する場合に、発電機30による発電が、第1発電機31と第2発電機32で切り替わっても、閾値TPに到達した時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることなく、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力Wで、発電を継続することができる。 Due to this feature, when the amount of city gas used changes at the demand destination 57 and the fluctuation of the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 is coped with, the power generation by the generator 30 is performed by the first generator 31 and the second generator 31. Even if the generator 32 switches, when the threshold value TP is reached, the power generation output W does not fluctuate significantly, and power generation is continued at the power generation output W corresponding to the flow rate of the city gas flowing through the power generation line 5. Can be done.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22に対し、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の数を増やして、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達する時点に合わせて、新たに稼働させる追加対象の膨張タービン20の運転を前もって開始させ、閾値TPに到達した時点以降、追加対象の膨張タービン20が、発電機30に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the number of expansion turbines 20 to be operated is increased with respect to the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 with the threshold value TP as a boundary to generate power. When the machine 30 continues to generate power, the control unit 2 starts the operation of the expansion turbine 20 to be newly operated in advance in accordance with the time when the threshold TP is reached, and after the time when the threshold TP is reached, the addition target is added. The expansion turbine 20 of the above is characterized in that it has started to operate in a steady operation state with respect to the generator 30.

この特徴により、需要先57で都市ガスの使用量が増え、発電管路5を流れる都市ガスの流量が増加する場合でも、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力W(W1+W2)で、発電を継続することができている。 Due to this feature, even when the amount of city gas used at the demand destination 57 increases and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 increases, the power generation output W (W1 + W2) according to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 ), The power generation can be continued.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、追加対象の膨張タービン20の運転状態に基づいて、流量制御弁10により、稼働していた継続対象の膨張タービン20に流通させる都市ガスの流量を制御すること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, when the control unit 2 reaches the threshold value TP, the flow rate control valve 10 is used based on the operating state of the expansion turbine 20 to be added. It is characterized by controlling the flow rate of city gas to be distributed to the expansion turbine 20 to be continuously operated.

この特徴により、運転する膨張タービン20の追加で、運転する発電機30の数が増えても、閾値TPに到達した直後の時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることはない。 Due to this feature, even if the number of generators 30 to be operated increases due to the addition of the expansion turbine 20 to be operated, the power generation output W does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value TP.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22で、閾値TPを境に、運転する膨張タービン20の数を減らして、発電機30で発電を続けるとき、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、稼働していた削減対象の膨張タービン20の運転を停止させ、閾値TPに到達した時点以降、稼働していた継続対象の膨張タービン20は、発電機30に対し、定常な運転状態を持続して稼働していること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the number of expansion turbines 20 to be operated in the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 is reduced with the threshold value TP as a boundary, and the generator is generated. When power generation is continued at 30, the control unit 2 stops the operation of the expansion turbine 20 to be reduced, which was in operation when the threshold value TP is reached, and the continuation target which has been in operation since the time when the threshold value TP is reached. The expansion turbine 20 of the above is characterized in that the generator 30 is continuously operated in a steady operating state.

この特徴により、需要先57で都市ガスの使用量が減り、発電管路5を流れる都市ガスの流量が減少する場合でも、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力Wで、発電を継続することができている。 Due to this feature, even when the amount of city gas used at the demand destination 57 is reduced and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 is reduced, the power generation output W corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 is obtained. It is possible to continue power generation.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、制御ユニット2は、閾値TPに到達した時点で、削減対象の膨張タービン20の運転状態に基づいて、流量制御弁10により、継続対象の膨張タービン20に流通させる都市ガスの流量を制御すること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, when the control unit 2 reaches the threshold value TP, the flow rate control valve 10 is used based on the operating state of the expansion turbine 20 to be reduced. It is characterized by controlling the flow rate of city gas to be distributed to the expansion turbine 20 to be continued.

この特徴により、運転する膨張タービン20の削減で、運転する発電機30の数が減っても、閾値TPに到達した直後の時点で、発電出力Wに大きな変動が生じることはない。 Due to this feature, even if the number of generators 30 to be operated is reduced by reducing the number of expansion turbines 20 to be operated, the power generation output W does not fluctuate significantly immediately after reaching the threshold value TP.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、ガス供給系統50のうち、2つの膨張タービン20が設置された発電管路5で、流れる都市ガスが、発電許容領域PB上限の流量を超えるとき、ガバナ9は開路していること、を特徴とする。 Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the city gas flowing in the power generation line 5 in which the two expansion turbines 20 are installed in the gas supply system 50 is the upper limit of the power generation allowable region PB. When the flow rate of the governor 9 is exceeded, the governor 9 is open.

この特徴により、都市ガスが、発電許容領域PB内で発電可能な流量を満たして、大量にガス供給系統50を流れる場合、流通する都市ガスを無駄なく利用して、効率良く発電機30で発電を行うことができると共に、発電許容領域PB上限の流量を超えた都市ガスは、ガバナ9によって整圧され、需要先57側に供給できる。 Due to this feature, when the city gas satisfies the flow rate that can be generated in the power generation allowable area PB and flows through the gas supply system 50 in a large amount, the circulating city gas is used without waste and the generator 30 efficiently generates power. The city gas that exceeds the upper limit of the power generation allowable region PB is pressure-regulated by the governor 9 and can be supplied to the demand destination 57 side.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1は、都市ガスを供給元56側から需要先57側に向けて供給するガス供給系統50上に、流通する都市ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナ9と、一次側から流通する都市ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービン20とを、並列に接続した状態で連結されたガス差圧式発電装置において、膨張タービン20は、接続する発電機30と組みをなした態様で、2つ有し、2つの膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)は、並列に接続された状態で、ガス供給系統50に連結されていること、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22では、各々の発電機30で発電可能な最大出力Wの大きさが、互いに異なっていること、膨張タービン20の一次側に流入する都市ガスの流れを制御する流量制御弁10と、電気的な制御を行う制御ユニット2と、を備え、制御ユニット2は、流量制御弁10と発電機30とに対し、電気的に接続され、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22が、流量制御弁10により、制御された都市ガスの流量に基づいて、選択的に作動すること、を特徴とする。 Further, the gas differential pressure type power generator 1 according to the present embodiment has a pressure on the primary side with respect to the city gas circulating on the gas supply system 50 that supplies the city gas from the supply source 56 side to the demand destination 57 side. The governor 9 that decompresses and regulates the pressure to the secondary side and the expansion turbine 20 that decompresses the pressure to the secondary side by expanding the city gas flowing from the primary side are connected in parallel. In the gas differential pressure type power generator, the expansion turbine 20 has two expansion turbines 20 (first expansion turbine 21, second expansion turbine 22) in a mode in which the expansion turbine 20 is assembled with the connected generator 30. Is connected to the gas supply system 50 in a state of being connected in parallel, and in the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22, the magnitude of the maximum output W that can be generated by each generator 30 is large. The control unit 2 includes a flow control valve 10 for controlling the flow of city gas flowing into the primary side of the expansion turbine 20 and a control unit 2 for electrically controlling the flow control. The valve 10 and the generator 30 are electrically connected, and the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 are selectively operated based on the flow rate of city gas controlled by the flow control valve 10. It is characterized by doing.

この特徴により、需要先57で都市ガスの使用量が変化し、発電管路5を流れる都市ガスの流量の変動に対応する場合でも、発電機30による発電出力Wに大きな変動が生じることなく、発電管路5を流れる都市ガスの流量に応じた発電出力Wで、発電を行うことができる。 Due to this feature, even when the amount of city gas used changes at the demand destination 57 and the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5 fluctuates, the power generation output W by the generator 30 does not fluctuate significantly. Power can be generated with a power generation output W corresponding to the flow rate of city gas flowing through the power generation line 5.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1では、流量制御弁10は、2つの膨張タービン20に対し、個々の膨張タービン20と1対1で組をなして設けられていること、を特徴とする。 Further, in the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the flow rate control valve 10 is provided for two expansion turbines 20 in a one-to-one pair with each expansion turbine 20. It is a feature.

この特徴により、2つの膨張タービン20は、個々の流量制御弁10に基づいて、最適な条件下で運転することができる。 This feature allows the two expansion turbines 20 to operate under optimal conditions based on the individual flow control valves 10.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1では、膨張タービン20の一次側にある一次側管路部6に、都市ガスを加熱する熱交換器35を備えていること、を特徴とする。 Further, the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment is characterized in that the primary side pipeline portion 6 on the primary side of the expansion turbine 20 is provided with a heat exchanger 35 for heating city gas. ..

この特徴により、発電管路5の並列管路部7を流れる都市ガスに対し、膨張タービン20による減圧時に、膨張による温度の低下を見込んで加熱を行うことで、膨張タービン20の二次側を流れる都市ガスの温度は、減圧前の温度から大幅に低下するのを抑止できる。そのため、都市ガスが、膨張タービン20によって減圧されても、都市ガスの温度は、供給に必要な温度を維持することができることから、膨張タービン20の通過後、都市ガスを、引き続きガス供給系統50の下流側に向けて供給していく上で、その運用に支障をきたすことが回避できる。 Due to this feature, when the city gas flowing through the parallel pipeline portion 7 of the power generation pipeline 5 is decompressed by the expansion turbine 20, the secondary side of the expansion turbine 20 is heated by anticipating a decrease in temperature due to expansion. It is possible to prevent the temperature of the flowing city gas from dropping significantly from the temperature before decompression. Therefore, even if the city gas is depressurized by the expansion turbine 20, the temperature of the city gas can be maintained at the temperature required for supply. Therefore, after passing through the expansion turbine 20, the city gas is continuously supplied to the gas supply system 50. It is possible to avoid hindering the operation of the supply when supplying it to the downstream side of.

また、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御プログラムは、ガス供給系統50で流通可能な都市ガスの流量帯域のうち、膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)で発電可能となる都市ガスの流量帯域とした発電許容領域PB内で、稼働させる膨張タービン20を変更するタイミングとして、発電機30で発電した出力W、または流量制御弁10の弁開度Dの少なくとも一方に対応して設定された閾値TPを、発電許容領域PB内に設けること、都市ガスの流通時、発電機30で発電した出力を継続的に取得し、流量制御弁10の弁開度Dを制御させ、稼働中の膨張タービン20で、閾値TPに達する状態になるのを機に、第1膨張タービン21と第2膨張タービン22とに対し、閾値TPを境に、継続して稼働させる膨張タービン20を変更させること、を特徴とする。 Further, the control program of the gas differential pressure power generator 1 according to the present embodiment includes the expansion turbine 20 (first expansion turbine 21, second expansion turbine 22) in the flow band of city gas that can be distributed in the gas supply system 50. The output W generated by the generator 30 or the valve opening D of the flow control valve 10 is the timing to change the expansion turbine 20 to be operated in the power generation allowable region PB which is the flow band of the city gas capable of generating power. A threshold TP set corresponding to at least one of them is provided in the power generation allowable region PB, the output generated by the generator 30 is continuously acquired during the circulation of city gas, and the valve opening degree of the flow control valve 10 is obtained. When D is controlled and the expansion turbine 20 in operation reaches the threshold value TP, the first expansion turbine 21 and the second expansion turbine 22 are continuously operated with the threshold value TP as a boundary. It is characterized in that the expansion turbine 20 to be made to be changed is changed.

この特徴により、ガス差圧式発電装置1は、ガス供給系統50を流れる都市ガスの流通に基づいて、自動運転で、整圧時に生じた都市ガスの差圧により発電することができる。 Due to this feature, the gas differential pressure type power generation device 1 can generate power by the differential pressure of the city gas generated at the time of pressure regulation by automatic operation based on the flow of the city gas flowing through the gas supply system 50.

従って、本実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法、ガス差圧式発電装置1の制御プログラム、及びガス差圧式発電装置1によれば、供給する都市ガスの整圧時に、生じた都市ガスの差圧に基づいて、発電電力を直に制御して発電することができる。 Therefore, according to the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the present embodiment, the control program of the gas differential pressure type power generation device 1, and the gas differential pressure type power generation device 1, the city generated at the time of adjusting the pressure of the supplied city gas. Based on the differential pressure of the gas, the generated power can be directly controlled to generate power.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。 Although the present invention has been described above in accordance with the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.

(1)例えば、実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、都市ガスの流量減少化に伴い、膨張タービン20の数を減らす場合に、発電出力が小さい発電機と接続された膨張タービンを優先して、発電出力W2が小さい第2膨張タービン22を、削減対象の膨張タービン20とした。しかしながら、削減対象の膨張タービンは、発電出力W1が大きい第1膨張タービン21としても良く、実際に生じる都市ガスの流量減少分に応じて、発電許容領域に余裕を持たない発電機と接続された膨張タービンであれば良い。 (1) For example, in the control method of the gas differential pressure power generation device 1 according to the embodiment, when the number of expansion turbines 20 is reduced as the flow rate of city gas is reduced, expansion connected to a generator having a small power generation output is performed. Prioritizing the turbine, the second expansion turbine 22 having a small power generation output W2 was designated as the expansion turbine 20 to be reduced. However, the expansion turbine to be reduced may be the first expansion turbine 21 having a large power generation output W1, and is connected to a generator having no margin in the power generation allowable region according to the amount of decrease in the flow rate of city gas that actually occurs. Any expansion turbine will do.

(2)また、実施形態では、2つの膨張タービン20(第1膨張タービン21、第2膨張タービン22)を備えたガス差圧式発電装置1を挙げた。しかしながら、本発明のガス差圧式発電装置は、複数の膨張タービンのうち、第1の膨張タービンと第2の膨張タービン以外に膨張タービンを包含したものでも良い。そして、第1の膨張タービンと第2の膨張タービン以外に包含する膨張タービンは、第1の膨張タービンまたは第2の膨張タービンの少なくとも何れかと同一、あるいは第1の膨張タービン及び第2の膨張タービンとは異なる発電出力を具備した発電機と接続されたものでも良い。 (2) Further, in the embodiment, the gas differential pressure type power generation device 1 including two expansion turbines 20 (first expansion turbine 21 and second expansion turbine 22) is mentioned. However, the gas differential pressure power generation device of the present invention may include an expansion turbine in addition to the first expansion turbine and the second expansion turbine among the plurality of expansion turbines. The expansion turbine included in addition to the first expansion turbine and the second expansion turbine is the same as at least one of the first expansion turbine or the second expansion turbine, or the first expansion turbine and the second expansion turbine. It may be connected to a generator having a power generation output different from that of the above.

(3)また、実施形態に係るガス差圧式発電装置1の制御方法では、ガス差圧式発電装置1を、ガバナステーション60に設置した。しかしながら、本発明のガス差圧式発電装置は、ガバナステーション60以外にも、前述したように、例えば、LNGターミナルのほか、燃料ガスを整圧する設備を有した工場等のガス整圧設備所に設置されても良く、供給する燃料ガスの整圧を行うのにあたり、生じた燃料ガスの差圧を利用して発電を行う設備所であれば、本発明のガス差圧式発電装置の設置場所は、特に限定されるものではない。 (3) Further, in the control method of the gas differential pressure type power generation device 1 according to the embodiment, the gas differential pressure type power generation device 1 is installed at the governor station 60. However, the gas differential pressure type power generation device of the present invention is installed not only at the governor station 60 but also at a gas pressure regulating facility such as a factory having a facility for regulating fuel gas, for example, in addition to the LNG terminal as described above. If the facility is a facility that uses the differential pressure of the generated fuel gas to generate power when adjusting the pressure of the supplied fuel gas, the installation location of the gas differential pressure power generation device of the present invention is It is not particularly limited.

1 ガス差圧式発電装置
2 制御ユニット(制御手段)
3 記憶部(記憶手段)
5 発電管路
9 ガバナ
10 流量制御弁(ガス流量制御手段)
11 第1流量制御弁(ガス流量制御手段)
12 第2流量制御弁(ガス流量制御手段)
20 膨張タービン
21 第1膨張タービン(第1の膨張タービン)
22 第2膨張タービン(第2の膨張タービン)
30 発電機
31 第1発電機(発電機)
32 第2発電機(発電機)
50 ガス供給系統
56 供給元
57 需要先
PB 発電許容領域
W1max 第1最大出力
W2max 第2最大出力
1 Gas differential pressure type power generator 2 Control unit (control means)
3 Storage unit (memory means)
5 Power generation line 9 Governor 10 Flow control valve (gas flow control means)
11 First flow rate control valve (gas flow rate control means)
12 Second flow rate control valve (gas flow rate control means)
20 Expansion turbine 21 First expansion turbine (first expansion turbine)
22 Second expansion turbine (second expansion turbine)
30 Generator 31 First generator (generator)
32 Second generator (generator)
50 Gas supply system 56 Supply source 57 Demand destination PB Power generation allowable area W1max 1st maximum output W2max 2nd maximum output

Claims (13)

燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続して連結されたガス差圧式発電装置に、電気的な制御を行う制御手段と、前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、を備え、
前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統と連結され、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンとを含むこと、
前記ガス供給系統で流通可能な燃料ガスの流量帯域のうち、前記膨張タービンで発電可能となる燃料ガスの流量帯域とした発電許容領域内で、稼働させる前記膨張タービンを変更するタイミングとして、前記発電機で発電した出力、または前記ガス流量制御手段の弁開度の少なくとも一方に対応して設定された閾値が、前記発電許容領域内に設けられていること、
燃料ガスの流通時、前記制御手段は、前記発電機で発電した出力値を取得しながら、前記ガス流量制御手段の弁開度を制御する共に、稼働中の前記膨張タービンで、前記閾値に達する状態になるのを機に、少なくとも前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとに対し、前記閾値を境に、継続して稼働させる前記膨張タービンを変更すること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
On the gas supply system that supplies fuel gas from the supply source side to the demand destination side, a governor that reduces the pressure on the primary side to the pressure on the secondary side with respect to the circulating fuel gas, and from the primary side A control means that electrically controls a gas differential pressure power generator connected in parallel with an expansion turbine that reduces the pressure to the secondary side pressure by expanding the circulating fuel gas, and the expansion. A gas flow control means for controlling the flow of fuel gas flowing into the primary side of the turbine is provided.
The expansion turbine has a plurality of expansion turbines in a form assembled with a connected generator, and the plurality of expansion turbines are connected to the gas supply system in a state of being connected in parallel, and at least the first expansion turbine. And include a second expansion turbine,
Among the flow zones of fuel gas that can be distributed in the gas supply system, the power generation is performed as a timing for changing the expansion turbine to be operated within the power generation allowable region that is the flow zone of the fuel gas that can be generated by the expansion turbine. A threshold value set corresponding to at least one of the output generated by the machine and the valve opening degree of the gas flow rate control means is provided within the power generation allowable region.
When the fuel gas is circulated, the control means controls the valve opening degree of the gas flow rate control means while acquiring the output value generated by the generator, and reaches the threshold value in the operating expansion turbine. When the state is reached, at least the first expansion turbine and the second expansion turbine are changed from the expansion turbine to be continuously operated with the threshold value as a boundary.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項1に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記第1の膨張タービンは、前記第2の膨張タービンの前記発電機で可変する出力の範囲内で、最も大きな第2最大出力を発揮可能であるのに対し、可変する出力の範囲内に前記第2最大出力を包含し、かつ前記第2最大出力より大きい第1最大出力を発揮可能とする前記発電機に接続されていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 1,
The first expansion turbine is capable of exerting the largest second maximum output within the range of the variable output of the generator of the second expansion turbine, whereas the first expansion turbine is within the range of the variable output. Being connected to the generator that includes the second maximum output and is capable of exerting the first maximum output that is larger than the second maximum output.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項1または請求項2に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記ガス流量制御手段は、前記複数の膨張タービンに対し、個々の前記膨張タービンと1対1で組をなして設けられていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 1 or 2.
The gas flow rate control means is provided for the plurality of expansion turbines in a one-to-one pair with the individual expansion turbines.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項2または請求項3に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンの中で、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの交替を伴って、前記発電機で発電を続けるとき、
前記制御手段は、前記閾値に到達する時点に合わせて、新たに稼働させる次の前記膨張タービンの運転を前もって開始させると共に、前記閾値に到達した時点で、既に稼働していた先の前記膨張タービンの運転を停止させ、
前記閾値に到達した時点以降、前記次の膨張タービンが、前記発電機に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 2 or 3.
When the generator continues to generate electricity in the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine, with the expansion turbine being operated at the threshold value as a boundary. ,
The control means starts the operation of the next expansion turbine to be newly operated in advance in accordance with the time when the threshold value is reached, and when the threshold value is reached, the expansion turbine already in operation is started. Stop the operation of
After reaching the threshold value, the next expansion turbine has started to operate in a steady operating state with respect to the generator.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項2または請求項3に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンに対し、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの数を増やして、前記発電機で発電を続けるとき、
前記制御手段は、前記閾値に到達する時点に合わせて、新たに稼働させる追加対象の前記膨張タービンの運転を前もって開始させ、
前記閾値に到達した時点以降、前記追加対象の膨張タービンが、前記発電機に対し、定常な運転状態で稼働し始めていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 2 or 3.
When the number of the expansion turbines to be operated is increased with respect to the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine with the threshold value as a boundary and power generation is continued by the generator.
The control means starts the operation of the expansion turbine to be newly operated in advance at the time when the threshold value is reached.
After reaching the threshold value, the expansion turbine to be added has started to operate in a steady operating state with respect to the generator.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項5に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、前記追加対象の膨張タービンの運転状態に基づいて、前記ガス流量制御手段により、稼働していた継続対象の前記膨張タービンに流通させる燃料ガスの流量を制御すること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 5.
When the control means reaches the threshold value, the flow rate of the fuel gas to be distributed to the expansion turbine to be continuously operated by the gas flow rate control means based on the operating state of the expansion turbine to be added. To control,
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項2または請求項3に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとを含む前記複数の膨張タービンの中で、前記閾値を境に、運転する前記膨張タービンの数を減らして、前記発電機で発電を続けるとき、
前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、稼働していた削減対象の前記膨張タービンの運転を停止させ、
前記閾値に到達した時点以降、稼働していた継続対象の前記膨張タービンは、前記発電機に対し、定常な運転状態を持続して稼働していること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 2 or 3.
When the number of the expansion turbines to be operated is reduced with the threshold value as a boundary among the plurality of expansion turbines including the first expansion turbine and the second expansion turbine, and power generation is continued by the generator. ,
When the threshold value is reached, the control means stops the operation of the expansion turbine to be reduced, which has been in operation.
The expansion turbine, which has been in operation since the time when the threshold value was reached, is continuously operating in a steady operating state with respect to the generator.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項7に記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記制御手段は、前記閾値に到達した時点で、前記削減対象の膨張タービンの運転状態に基づいて、前記ガス流量制御手段により、前記継続対象の前記膨張タービンに流通させる燃料ガスの流量を制御すること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the control method of the gas differential pressure type power generation device according to claim 7.
When the threshold value is reached, the control means controls the flow rate of the fuel gas to be distributed to the expansion turbine to be continued by the gas flow rate control means based on the operating state of the expansion turbine to be reduced. thing,
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載するガス差圧式発電装置の制御方法において、
前記ガス供給系統のうち、前記複数の膨張タービンが設置された発電管路で、
流れる燃料ガスが、前記発電許容領域上限の流量を超えるとき、前記ガバナは開路していること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御方法。
In the method for controlling a gas differential pressure power generation device according to any one of claims 1 to 8.
In the power generation line in which the plurality of expansion turbines are installed in the gas supply system,
When the flowing fuel gas exceeds the flow rate of the upper limit of the allowable power generation area, the governor is open.
A control method for a gas differential pressure type power generator characterized by.
燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する該燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する該燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続した状態で連結されたガス差圧式発電装置において、
前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統に連結されていること、
前記複数の膨張タービンのうち、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンでは、各々の前記発電機で発電可能な最大出力の大きさが、互いに異なっていること、
前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、
電気的な制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記発電機と前記ガス流量制御手段とに対し、電気的に接続され、
前記複数の膨張タービンのうち、前記第1の膨張タービンまたは前記第2の膨張タービンの少なくとも一方を含む前記膨張タービンが、前記ガス流量制御手段により制御された前記燃料ガスの流量に基づいて、選択的に作動すること、
を特徴とするガス差圧式発電装置。
On the gas supply system that supplies fuel gas from the supply source side to the demand destination side, a governor that reduces the pressure on the primary side to the pressure on the secondary side with respect to the circulating fuel gas, and the primary side. In a gas differential pressure type power generation device in which an expansion turbine that reduces the pressure to the secondary side pressure by expanding the fuel gas flowing from the gas is connected in parallel.
The expansion turbine has a plurality of expansion turbines in a form assembled with a generator to be connected, and the plurality of expansion turbines are connected to the gas supply system in a state of being connected in parallel.
Of the plurality of expansion turbines, at least the first expansion turbine and the second expansion turbine have different maximum output sizes that can be generated by the generators.
A gas flow rate control means for controlling the flow of fuel gas flowing into the primary side of the expansion turbine, and
Equipped with control means for electrical control,
The control means is electrically connected to the generator and the gas flow rate control means.
Among the plurality of expansion turbines, the expansion turbine including at least one of the first expansion turbine or the second expansion turbine is selected based on the flow rate of the fuel gas controlled by the gas flow rate control means. To work
A gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項10に記載するガス差圧式発電装置において、
前記ガス流量制御手段は、前記複数の膨張タービンに対し、個々の前記膨張タービンと1対1で組をなして設けられていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置。
In the gas differential pressure type power generation device according to claim 10.
The gas flow rate control means is provided for the plurality of expansion turbines in a one-to-one pair with the individual expansion turbines.
A gas differential pressure type power generator characterized by.
請求項10または請求項11に記載するガス差圧式発電装置において、
燃料ガスを加熱するガス加熱手段を備えていること、
を特徴とするガス差圧式発電装置。
In the gas differential pressure type power generation device according to claim 10 or 11.
Having a gas heating means to heat the fuel gas,
A gas differential pressure type power generator characterized by.
燃料ガスを供給元側から需要先側に向けて供給するガス供給系統上に、流通する燃料ガスに対し、一次側の圧力を減圧して二次側の圧力に整圧するガバナと、一次側から流通する燃料ガスを膨張させることにより、二次側の圧力に減圧する膨張タービンとを、並列に接続して連結され、電気的な制御を行う制御手段と、記憶手段と、前記膨張タービンの一次側に流入する燃料ガスの流れを制御するガス流量制御手段と、を備え、
前記膨張タービンは、接続する発電機と組みをなした態様で、複数有し、前記複数の膨張タービンは、並列に接続された状態で、前記ガス供給系統と連結され、前記複数の膨張タービンのうち、少なくとも第1の膨張タービンと第2の膨張タービンでは、前記第1の膨張タービンは、前記第2の膨張タービンの前記発電機で可変する出力の範囲内で、最も大きな第2最大出力を発揮可能であるのに対し、可変する出力の範囲内に前記第2最大出力を包含し、かつ前記第2最大出力より大きい第1最大出力を発揮可能とする前記発電機に接続されたガス差圧式発電装置向けの制御プログラムでは、
前記ガス供給系統で流通可能な燃料ガスの流量帯域のうち、前記膨張タービンで発電可能となる燃料ガスの流量帯域とした発電許容領域内で、稼働させる前記膨張タービンを変更するタイミングとして、前記発電機で発電した出力、または前記ガス流量制御手段の弁開度の少なくとも一方に対応して設定された閾値を、前記発電許容領域内に設けること、
燃料ガスの流通時、前記発電機で発電した出力を継続的に取得し、前記ガス流量制御手段の弁開度を制御させ、稼働中の前記膨張タービンで、前記閾値に達する状態になるのを機に、少なくとも前記第1の膨張タービンと前記第2の膨張タービンとに対し、前記閾値を境に、継続して稼働させる前記膨張タービンを変更させること、
を特徴とするガス差圧式発電装置の制御プログラム。
On the gas supply system that supplies fuel gas from the supply source side to the demand destination side, a governor that reduces the pressure on the primary side to the pressure on the secondary side with respect to the circulating fuel gas, and from the primary side A control means, a storage means, and a primary expansion turbine that perform electrical control by connecting and connecting an expansion turbine that reduces the pressure to the secondary pressure by expanding the circulating fuel gas in parallel. A gas flow control means for controlling the flow of fuel gas flowing into the side is provided.
The expansion turbine has a plurality of expansion turbines in a form assembled with a generator to be connected, and the plurality of expansion turbines are connected to the gas supply system in a state of being connected in parallel, and the plurality of expansion turbines of the plurality of expansion turbines. Among them, at least in the first expansion turbine and the second expansion turbine, the first expansion turbine has the largest second maximum output within the range of the output variable by the generator of the second expansion turbine. The gas difference connected to the generator that includes the second maximum output within the variable output range and can exert the first maximum output larger than the second maximum output. In the control program for pressure generators,
Among the flow zones of fuel gas that can be distributed in the gas supply system, the power generation is performed as a timing for changing the expansion turbine to be operated within the power generation allowable region that is the flow zone of the fuel gas that can be generated by the expansion turbine. A threshold value set corresponding to at least one of the output generated by the machine and the valve opening degree of the gas flow control means is provided within the power generation allowable region.
When the fuel gas is circulated, the output generated by the generator is continuously acquired, the valve opening degree of the gas flow control means is controlled, and the expansion turbine in operation reaches the threshold value. To change the expansion turbine to be continuously operated at least with respect to the first expansion turbine and the second expansion turbine with the threshold value as a boundary.
A control program for a gas differential pressure power generator characterized by.
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