JP4185113B2 - 補給電力発電所の制御装置と方法 - Google Patents

Description

この発明は、自家発電設備を有する施設へ補給電力を供給する補給電力発電所の制御装置と方法に関するものであり、自家発電設備を有する施設に対して、安価で安全な補給電力を供給できるようにしたものである。

自家発電設備を有する施設では、自家発電設備の点検、補修あるいは事故などで一時的に発電設備が停止することがある。自家発電設備が停止したときは、補給電力が必要である。補給電力は、通常の大型電力会社から受けることができる。通常の大型電力会社は、１発電所において数十万ｋＷから数百万ｋＷの電力を発電している。

しかし、大型電力会社から補給電力を受けるためには、一般電力のための契約と、補給電力のための契約との２つが必要となる。２つの契約には、それぞれ基本料金が必要である。補給電力のための契約について検討すると、毎月の基本料金の支払いと、実際に補給電力を受けたときの使用料金の支払いがある。しかし実際に補給電力を受ける回数は、１年間のうち少ない回数であり、基本料金の支払いを考えると割高感がある。

上記の事情を考慮すると、上記した補給電力を独自に発電し、自家発電設備を有する施設に対して売電を行なう補給電力事業発電所（例えば数万ｋＷの電力を出力する）を設立することが考えられる。そして、補給電力事業発電所の運営者は、自家発電設備を有する施設の運営者と割安の契約を結び売電を行なうというビジネスである。

ここで、自家発電設備を有する施設と補給電力事業発電所とは、インターネットなどのネットワークで接続され、自家発電設備の運転状況が、補給電力事業発電所の制御部で監視するのである。ネットワークを利用する技術としては、特許文献１、２、及び３のような技術がある。
特開２００２−３００７２３公報 特開２００３−５２１２７公報 特開平６−１１３４５８号公報

しかしながら実際に補給電力事業発電所を実現しようとした場合、自家発電設備の急な電力要求があると、この要求に即応等できないという問題がある。このために、大型発電機を常時運転させることになり上記の割安の契約を実現できないという問題がある。

そこで、この発明は自家発電設備を有する施設に対して、安価で安全な補給電力を供給できるようにした補給電力発電所の制御装置と方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するためにこの発明の一面では、１基が出力５００ｋＷの複数の小型発電機と、この複数の小型発電機の共通出力系統に出力系統が接続された５０００ｋＷの大型発電機と、ネットワークに接続され、補給電力要求があったときに、前記複数の小型発電機を少数から順次立ち上げるとともに前記大型発電機の負荷をかけない暖気運転を行い、前記大型発電機の運転準備が終了後、運転出力を上げたときに前記複数の小型発電機の運転状態を前記大型発電機の出力に応じて順次停止させる制御部と、を有する。

上記したようにこの発明では、複数の小型発電機の共通出力系統に大型発電機の出力系統が接続される。そして、補給電力要求があったときは、制御部により複数の小型発電機を少数から順次立ち上げるとともに前記大型発電機の暖気運転を行い、前記大型発電機の運転準備終了後、運転出力を上げたときに前記複数の小型発電機の運転状態を前記大型発電機の出力に応じて順次停止させるようにしている。これにより、自家発電設備の急な電力要求に即応等でき、大型発電機を常時運転する必要性がないことから割安の契約を実現できる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の一実施の形態を示している。１００は、自家発電設備を有する施設であり、例えば病院、学校、会社ビルディング、工場、などである。電力系統１１から送電ライン１２を介して電力供給を受けている。送電ライン１２は、スイッチＳＷ１を介して負荷１０１に接続される。負荷１０１は、配電盤を含み、照明、冷暖房機、空調機、エレベータ、エスカレータ、その他電気製品などである。この施設１００は、自家用発電設備１０２を有し、この自家用発電設備１０２は、スイッチＳＷ２を介して負荷１０１に接続されている。したがって、この施設１００は、通常は電力会社からの電力と自家用発電設備１０２で得られる電力を併用している。自家用発電設備１０２は、例えばエンジンと発電機を用いた設備である。

ここで負荷１０１に対する電力供給ラインには、センサ１０３が設けられ、センサ出力は負荷電力計測器１０４に供給されている。負荷電力計測器１０４は、負荷１０１の消費電力から自家用発電設備１０２の発電電力を差し引いた電力を監視している。計測結果は、制御部５Ａを含む送信部１０５に与えられている。

また自家用発電設備１０２の発電状況も、制御部５Ａにより監視されている。今、自家用発電設備１０２において、何らかの原因（例えば燃料切れ、事故、故障など）で発電電力が低下したとする。すると、この状況は、制御部５Ａにより感知される。そして、電力会社からの電力が上昇し、自家用発電設備１０２の発電電力が低下しているとすると、電力の補給が必要である事がわかる。このときは、制御部５Ａは、このままの状態が続くと、電力会社と施設１００との契約デマンドを消費電力がオーバーするものと判定する。

電力会社と施設１００との契約は、例えば、以下のように取り決めされている。即ち、消費電力の３０分毎の平均値を計測する。そして、１ヶ月を通じて最高値をとり、この最高値と過去１１ヶ月の中での最高値とを比べ大きなほうの値で今月の基本料金の契約電力を決めている。

したがって、上記のように自家用発電設備１０２の発電電力が低下し、３０分間を監視すると、電力会社と施設１００との契約デマンドを消費電力がオーバーすることになる。そこで、３０分以内に、電力会社とは別の補給電力発電所３００から、電力補給を行なえば、電力会社と施設１００との契約デマンドを消費電力がオーバーすることはない。

これを実現するために、送信部１０５は、ネットワーク２００を介して、補給要求信号を補給電力発電所３００に送信する。補給電力発電所３００は、補給要求信号を受信部３０１で受信し、制御部３０２に与える。制御部３０２には、ディスプレイ３０３、プリンタ３０４、マウス３０５が接続されている。つまり制御部３０２、ディスプレイ３０３、プリンタ３０４、マウス３０５はコンピュータ３０６として機能している。さらに制御部３０２は、この補給電力発電所３００の発電電力を監視している。このために、発電電力計測装置３１１の計測信号が制御部３０２に入力されている。

制御部３０２は、補給電力要求があったときは、基本的には、複数の小型発電機３２１−３３０を順次立ち上げるとともに大型発電機３４０の暖気運転を行う。暖気運転は、負荷を繋がない状態でアイドリング運転を行い、エンジンを温める運転（約３０分）である。そして、大型発電機３４０の運転準備が終了しだい電力系統１１へ同期投入し、出力上昇に合わせて複数の小型発電機３２１−３３０の運転状態を順次停止させる制御を行う。

各小型発電機３２１−３３０の発電出力部及び大型発電機３４０の発電出力部は、それぞれスイッチを介して送電ライン３５１に接続されており、この送電ライン３５１は、メインスイッチ３５２を介して、電力系統１１に接続されている。

図２には、補給発電所３００において、小型発電機３２１−３３０、大型発電機３４０が運転されたときの動作を時間の経過とともに示している。今、時間ｔ１で補給要求信号に基づき起動信号が各発電機に与えられたとする。すると、大型発電機３４０は、まず暖気運転状態に移行し、ウオームアップが開始される。このときは、例えばＡ重油運転である。

一方、小型発電機３２１−３３０は順次起動信号を受けて立ち上げられ、４０秒以内に出力規格５００ｋＷの発電機が全基（１０基）起動する（時間ｔ２）。各発電機３２１−３３０の出力は、それぞれ母線に連系して送電を行なう。全基が発電しているときは、５０００ｋＷの出力が得られる（ここでは５０００ｋＷを定格送電であるものとしている）。

最初の起動から３０分が経過すると大型発電機３４０（５０００ｋＷの出力能力をもつ）は、十分なウオームアップができている。ここで、大型発電機３４０の運転が開始される（時間ｔ３）。そして、大型発電機２４０は、次第に出力パワーを上げられる。時間ｔ３−ｔ４の間に大型発電機３４０は、０ｋＷから５０００ｋＷまで出力パワーを上げる。これにともない、小型発電機３２１−３３０は、５０００ｋＷから０ｋＷまで次第にパワーを下げるべくオフされる。解列の後、小型発電機３２１−３３０は、はクールダウンされる。

大型発電機３４０は、例えば１基であり、ディーゼルエンジンまたはガスタービンを動力として用いている。起動の後はＣ重油運転される。このような運転及び運用が行われるために、電力系統１１における送電容量は、常に定格送電が行なわれる。

図１に示した制御部５Ａは、自家発電が復帰したことも検出することができる。つまり自家用発電設備１０２の出力パワーが所定のパワーに復帰した場合、このことは制御部５Ａにより検出される。また、このときは負荷電力計測器１０４からもデマンドダウンの検出信号が得られる。制御部５Ａは、両方の信号を確認する。送信部１０５は、このとき自家発電復帰信号を補給発電所３００に送信する。

図２に戻って、今、時間ｔ６で自家用発電復帰信号が受信されてから、５分間以上不足電力ゼロの状態が続いたとする。すると補給発電所３００の制御部３０２は、次第に大型発電機２４０の出力を低下させ、時間ｔ７で解列する。解列は、送電ライン３５１に接続されているスイッチをオフすることで行なわれる。解列の後は、大型発電機３４０は、約３０分間のクールダウン（冷却運転）が施される。

上記したシステムにおいて、自家発補給電力容量がほぼ同容量の客先設備であれば、客先が増えても、定期点検時期が重なることがなければ、ほとんど発電所の発電容量を増やさなくてもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の一実施の形態の構成例を示す図である。 図１に示した装置の動作例を説明するためにしたタイミングチャートである。

符号の説明

１００…自家発電設備を有する施設、１０１…負荷、１０２…自家用発電設備、１０３…センサ、１０４…負荷電力計測器、１０５…送信部、３００…補給電力発電所、３０１…受信部、３０２…制御部、３１１…発電電力計測装置、３２１−３３０…小型発電機、３４０…大型発電機。

Claims (4)

1. １基が出力５００ｋＷの複数の小型発電機と、
   この複数の小型発電機の共通出力系統に出力系統が接続された５０００ｋＷの大型発電機と、
   ネットワークに接続され、補給電力要求があったときに、前記複数の小型発電機を少数から順次立ち上げるとともに前記大型発電機の負荷をかけない暖気運転を行い、前記大型発電機の運転準備が終了後、運転出力を上げたときに前記複数の小型発電機の運転状態を前記大型発電機の出力に応じて順次停止させる制御部とを有する
   ことを特徴とする補給電力発電所の制御装置。
2. 前記補給電力要求があったときに、前記複数の小型発電機を順次立ち上げて全基が正規運転となるまでの時間が４０秒以内としたことを特徴とする請求項１記載の補給電力発電所の制御装置。
3. 前記補給電力要求があったときに、前記大型発電機が暖気運転を続ける時間は３０分以内としたことを特徴とする請求項１記載の補給電力発電所の制御装置。
4. １基が出力５００ｋＷの複数の小型発電機と、この複数の小型発電機の共通出力系統に出力系統が接続された５０００ｋＷの大型発電機と、制御部とを有し、送電電力を得る補給電力発電所の制御方法において、
   前記制御部は、ネットワークに接続され、補給電力要求があったときに、前記複数の小型発電機を少数から順次立ち上げるとともに前記大型発電機の負荷をかけない暖気運転を行い、前記大型発電機の運転準備が終了後、運転出力をあげたときに前記複数の小型発電機の運転状態を前記大型発電機の出力に応じて順次停止させることを特徴とする補給電力発電所の制御方法。

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