JP6031011B2 - Power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、発電システムに関し、特に、内燃機関を用いた内燃機関発電装置と自然エネルギーを用いた自然エネルギー発電装置とを組み合わせて発電を行う発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system that generates power by combining an internal combustion engine power generation device using an internal combustion engine and a natural energy power generation device using natural energy.

従来、内燃機関を用いた内燃機関発電装置と自然エネルギーを用いた自然エネルギー発電装置とを組み合わせて発電を行う発電システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a power generation system that generates power by combining an internal combustion engine power generation device using an internal combustion engine and a natural energy power generation device using natural energy is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1には、ディーゼル発電装置(内燃機関発電装置)と風力発電装置(自然エネルギー発電装置)とを組み合わせたハイブリッド発電システムが開示されている。この特許文献1に記載のハイブリッド発電システムは、ディーゼル発電装置と風力発電装置とを統括的に制御する制御装置を備えており、ディーゼル発電装置による発電量と風力発電装置による発電量との合計が電力需要を満たすように各々の発電装置に対する出力制御が行われている。この場合、ディーゼル発電装置の出力(発電量)を極力抑える一方、電力需要に対する不足分を風力発電装置の出力(発電量)を増加させて補う制御が行われている。なお、ディーゼル発電装置の出力を抑えるにあたり、すすが発生しない最小の出力(最大出力の約50%の出力(最小許容出力))を維持するような運転制御が行われている。   Patent Document 1 discloses a hybrid power generation system in which a diesel power generation device (internal combustion engine power generation device) and a wind power generation device (natural energy power generation device) are combined. The hybrid power generation system described in Patent Document 1 includes a control device that comprehensively controls the diesel power generation device and the wind power generation device, and the sum of the power generation amount by the diesel power generation device and the power generation amount by the wind power generation device is Output control for each power generator is performed so as to satisfy the power demand. In this case, while suppressing the output (power generation amount) of the diesel power generation device as much as possible, control is performed to compensate for the shortage with respect to the power demand by increasing the output (power generation amount) of the wind power generation device. In order to suppress the output of the diesel generator, operation control is performed so as to maintain a minimum output (so that about 50% of the maximum output (minimum allowable output)) that does not generate soot.

特許第4115747号公報Japanese Patent No. 4115747

しかしながら、上記特許文献1に記載の発電システムでは、すすの発生防止のためにディーゼル発電装置を最大出力の約50%に維持するため、風力発電により発電可能な発電量が増加した場合にも、ディーゼル発電装置の出力を50%未満に低下させて運転することができない。この場合には、風力発電による発電を有効に活用することが困難になるという問題点がある。一方、ディーゼル発電装置を最大出力の50%未満で運転すると、すすが発生してディーゼル発電装置の耐久性(寿命)が低下するという問題点がある。   However, in the power generation system described in Patent Document 1, in order to maintain the diesel power generation device at about 50% of the maximum output in order to prevent soot generation, even when the amount of power that can be generated by wind power generation increases, It cannot be operated with the output of the diesel generator reduced to less than 50%. In this case, there is a problem that it is difficult to effectively use power generation by wind power generation. On the other hand, when the diesel power generator is operated at less than 50% of the maximum output, soot is generated and the durability (life) of the diesel power generator is reduced.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置とが連携運転される場合において、内燃機関発電装置のすす発生に起因する寿命の低下を抑制しながら、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することが可能な発電システムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide an internal combustion engine power generator when a natural energy power generator and an internal combustion engine power generator are operated in cooperation. An object of the present invention is to provide a power generation system capable of more effectively using power generation by a natural energy power generation device while suppressing a decrease in life due to generation of soot.

この発明の第1の局面による発電システムは、内燃機関を用いて発電を行う内燃機関発電装置と、内燃機関発電装置と組み合わせて用いられ、自然エネルギーを用いて発電を行う自然エネルギー発電装置と、内燃機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、検出部により検出される内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、内燃機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備える。   A power generation system according to a first aspect of the present invention includes an internal combustion engine power generation device that generates power using an internal combustion engine, a natural energy power generation device that is used in combination with the internal combustion engine power generation device and generates power using natural energy, A detection unit that detects the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine, and the natural energy power generator when the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold And a control means for performing control to reduce the amount of power supplied to the load and shift the internal combustion engine to an operation region in which soot can be removed.

この発明の第1の局面による発電システムでは、上記のように、内燃機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、検出部により検出される内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、内燃機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備えることによって、検出部により検出されるすすの量が所定のしきい値を超えるまでは、内燃機関発電装置をすすが発生する運転域(低負荷運転域)で運転することにより自然エネルギー発電装置による発電を極力増加することができるので、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することができる。また、検出部により検出される内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置との負荷配分を変更して内燃機関の運転状態をすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に自動的に移行させることができるので、内燃機関内に発生(堆積)したすすを強制的に除去して内燃機関の状態および性能を良好に保つことができる。これらの結果、自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置とが連携運転される場合において、内燃機関発電装置のすす発生に起因する寿命の低下を抑制しながら、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することができる。   In the power generation system according to the first aspect of the present invention, as described above, the detection unit that detects the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine, and the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine that is detected by the detection unit. And a control means for performing control to reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load and to shift the internal combustion engine to an operation region in which soot can be removed when the value exceeds a predetermined threshold value. Until the amount of soot detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold value, power generation by the natural energy power generation device is performed by operating the internal combustion engine power generation device in an operation region (low load operation region) where soot is generated. Since it can increase as much as possible, the power generation by the natural energy power generation device can be used more effectively. Further, when the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold, the load distribution between the natural energy power generation device and the internal combustion engine power generation device is changed to operate the internal combustion engine. Since it is possible to automatically shift the soot to an operating range in which soot can be removed (high-load operating range), the soot generated (deposited) in the internal combustion engine is forcibly removed to Can keep good. As a result, when the natural energy power generation device and the internal combustion engine power generation device are operated in cooperation, the power generation by the natural energy power generation device is made more effective while suppressing a decrease in the life due to the soot generation of the internal combustion engine power generation device. Can be used.

上記第1の局面による発電システムにおいて、好ましくは、内燃機関は、ディーゼル機関またはガス機関を含み、検出部は、ディーゼル機関またはガス機関の排気ガス中のすすの量を検出するように構成されており、制御手段は、検出部により検出されるディーゼル機関またはガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、ディーゼル機関またはガス機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、高温の吸気空気中に液体燃料を噴射して自己発火させるディーゼル機関や燃料と空気との混合気を圧縮して火花点火させるガス機関においては、燃料噴射量を減少させて低負荷(低出力)で運転を継続させた場合にエンジン内部にすすが発生してピストンや燃料噴射ノズルに堆積しやすくなるので、検出部により検出されるディーゼル機関(またはガス機関)の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に自然エネルギー発電装置とディーゼル機関(またはガス機関)との負荷配分を変更してこれら内燃機関の運転状態をすすを除去可能な運転域に自動的に移行させることができる。したがって、自然エネルギー発電装置とディーゼル機関またはガス機関を用いた内燃機関発電装置とが連携運転される際に、ディーゼル機関またはガス機関のすす発生に起因する内燃機関発電装置の寿命の低下を抑制しながら、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用可能な発電システムを得ることができる。   In the power generation system according to the first aspect, preferably, the internal combustion engine includes a diesel engine or a gas engine, and the detection unit is configured to detect the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine. The control means reduces the amount of power supplied from the natural energy generator to the load when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or gas engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold value. And control to shift the diesel engine or the gas engine to an operation range in which soot can be removed. With this configuration, in a diesel engine that injects liquid fuel into hot intake air and self-ignites, and in a gas engine that compresses a mixture of fuel and air and sparks it, the fuel injection amount is reduced. When the operation is continued at a low load (low output), soot is generated inside the engine and easily accumulates on the piston and fuel injection nozzle, so the exhaust of the diesel engine (or gas engine) detected by the detector When the amount of soot in the gas exceeds a predetermined threshold, the load distribution between the natural energy generator and the diesel engine (or gas engine) can be changed to eliminate the soot operation of these internal combustion engines. Can be automatically transferred to a zone. Therefore, when the natural energy power generation device and the internal combustion engine power generation device using the diesel engine or the gas engine are operated in cooperation, a reduction in the life of the internal combustion engine power generation device due to the soot generation of the diesel engine or the gas engine is suppressed. However, it is possible to obtain a power generation system that can use power generation by the natural energy power generation apparatus more effectively.

上記内燃機関がディーゼル機関またはガス機関を含む構成において、好ましくは、制御手段は、ディーゼル機関またはガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、ディーゼル機関またはガス機関をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、少なくともすすの量が所定のしきい値以下に低下するまですすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、ディーゼル機関内またはガス機関内に堆積したすすを確実に除去することができ、これら内燃機関の状態および性能を良好に保つことができる。   In the configuration in which the internal combustion engine includes a diesel engine or a gas engine, preferably, the control unit is configured to control the diesel engine or the gas when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine exceeds a predetermined threshold value. After the engine is moved to the operating range in which soot can be removed, it is configured to perform control to continue operation in the operating region in which soot can be removed until at least the amount of soot falls below a predetermined threshold. ing. If comprised in this way, the soot deposited in the diesel engine or the gas engine can be removed reliably, and the state and performance of these internal combustion engines can be kept good.

上記制御手段が少なくともすすの量が所定のしきい値以下に低下するまですすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を行う構成において、好ましくは、制御手段は、ディーゼル機関またはガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、ディーゼル機関またはガス機関をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すすの量が所定のしきい値以下に低下し、かつ、所定時間が経過するまですすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、ディーゼル機関またはガス機関をすすを除去可能な運転域へ移行させた状態で、ディーゼル機関またはガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値以下に低下したことに加えてこのすすを除去可能な運転域での運転を所定時間継続させるので、ディーゼル機関内またはガス機関内に堆積したすすをより確実に除去することができる。   In the configuration in which the control means performs control to continue the operation in the operation range in which the soot can be removed until at least the amount of soot falls below a predetermined threshold, preferably the control means is a diesel engine or a gas engine When the amount of soot in the exhaust gas exceeds the predetermined threshold, the soot amount falls below the predetermined threshold after the diesel engine or the gas engine is shifted to an operation range in which soot can be removed. It is configured to perform control to continue the operation in the operation range in which it is possible to remove the soot until the predetermined time elapses. With this configuration, the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or gas engine has fallen below a predetermined threshold in a state where the diesel engine or gas engine has been shifted to an operation range in which soot can be removed. In addition, since the operation in the operation region where the soot can be removed is continued for a predetermined time, the soot accumulated in the diesel engine or the gas engine can be more reliably removed.

この場合、好ましくは、制御手段は、ディーゼル機関またはガス機関をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すすの量が所定のしきい値以下に低下し、かつ、所定時間が経過したことに基づいて、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を停止し、ディーゼル機関またはガス機関のすすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を停止するように構成されている。このように構成すれば、ディーゼル機関またはガス機関のすすの除去後は、ディーゼル機関またはガス機関をすすが発生する運転域(低負荷運転域)で運転しながら自然エネルギー発電装置による発電を極力増加させる連携運転に容易に復帰させることができるので、これによっても、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することができる。   In this case, preferably, after the control means shifts the diesel engine or the gas engine to an operation range in which soot can be removed, the amount of soot falls below a predetermined threshold value, and a predetermined time has elapsed. Based on that, the control to reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load is stopped, and the control to continue the operation in the operation range where the soot of the diesel engine or the gas engine can be removed is stopped. Has been. With this configuration, after removing the soot from the diesel engine or gas engine, increase the power generation by the natural energy generator as much as possible while operating the diesel engine or gas engine in the operating range where soot is generated (low load operating range). Therefore, the power generation by the natural energy power generation device can be used more effectively.

上記第1の局面による発電システムにおいて、好ましくは、制御手段は、すすを除去可能な運転域に移行されるよりも前にすすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で内燃機関が運転される際に積算される運転継続時間が所定の許容時間を超えた場合か、または、検出部により検出される内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、内燃機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合のみならず、排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えていない場合であってもすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)以外の運転域(低負荷運転域)に相当する負荷率で内燃機関が運転される運転継続時間が所定の許容時間を超えた場合に自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置との負荷配分を変更して内燃機関発電装置における内燃機関の運転状態をすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に自動的に移行させることができる。このように、低負荷運転域においてすす発生の有無に関係なく所定の許容時間が経過した時点で内燃機関をすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に強制的に移行させることができるので、自然エネルギー発電装置による発電を有効に利用しつつ、すす発生に起因して内燃機関が故障するのをより確実に回避することができる。   In the power generation system according to the first aspect described above, preferably, the control means performs internal combustion at a load factor corresponding to an operation region other than the operation region in which soot can be removed before being shifted to the operation region in which soot can be removed. When the operation duration accumulated when the engine is operated exceeds a predetermined allowable time, or the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold In this case, the control unit is configured to reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load and shift the internal combustion engine to an operation region where soot can be removed. With this configuration, not only when the amount of soot in the exhaust gas exceeds a predetermined threshold, but also when the amount of soot in the exhaust gas does not exceed the predetermined threshold. Renewable energy when the operation continuation time during which the internal combustion engine is operated at a load factor equivalent to an operating range (low-load operating range) other than the operating range (high-load operating range) where soot can be removed exceeds a predetermined allowable time By changing the load distribution between the power generation device and the internal combustion engine power generation device, the operation state of the internal combustion engine in the internal combustion engine power generation device can be automatically shifted to an operation region (high load operation region) in which soot can be removed. In this way, the internal combustion engine can be forcibly shifted to an operation region (high load operation region) where soot can be removed when a predetermined allowable time has passed regardless of whether or not soot is generated in the low load operation region. Therefore, it is possible to more reliably avoid the failure of the internal combustion engine due to the generation of soot while effectively using the power generation by the natural energy power generation device.

この場合、好ましくは、制御手段は、すすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で運転される際の内燃機関の運転継続時間を所定の許容時間まで積算する際、内燃機関の負荷率ごとに設定された補正係数に基づいて算出される時間を使用して所定の許容時間まで積算するように構成されている。このように構成すれば、すすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で運転される際の内燃機関の運転継続時間を負荷率に応じてより正確に積算することができる。これにより、内燃機関の状態をより正確に把握することができる分、制御手段によるすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に移行させるか否かの判断に、より正確に反映させることができる。   In this case, preferably, the control means adds the operation continuation time of the internal combustion engine when operating at a load factor corresponding to an operation region other than the operation region where soot can be removed to a predetermined allowable time. The time is calculated based on the correction coefficient set for each load factor, and is integrated up to a predetermined allowable time. If comprised in this way, the driving | running continuation time of the internal combustion engine at the time of driving | running with the load factor corresponded to driving | running area | regions other than the driving | operation area | region which can remove soot can be more correctly integrated according to a load factor. As a result, since the state of the internal combustion engine can be grasped more accurately, it is reflected more accurately in the determination as to whether or not to shift to an operation region (high load operation region) where soot can be removed by the control means. Can do.

上記第1の局面による発電システムにおいて、好ましくは、制御手段は、検出部により検出される内燃機関の排気ガス中のすすの量またはすすの量の単位時間あたりの変化量が、すすの量およびすすの量の単位時間あたりの変化量の各々に対応して設定された所定のしきい値または所定のすす変化量しきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、内燃機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合のみならず、すすの量の単位時間あたりの変化量が所定のすす変化量しきい値を超えた場合においても自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置との負荷配分を変更して内燃機関発電装置における内燃機関の運転状態をすすを除去可能な運転域に自動的に移行させることができるので、内燃機関内に発生(堆積)するすすが強制的に除去されて内燃機関の状態および性能を確実に良好に保つことができる。   In the power generation system according to the first aspect described above, preferably, the control unit is configured so that the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit or the amount of change in the amount of soot per unit time is the amount of soot and The amount of power supplied from the natural energy generator to the load when a predetermined threshold value or a predetermined soot variation threshold value set for each of the variation amounts of soot amount per unit time is exceeded. And control to shift the internal combustion engine to an operation range in which soot can be removed. With this configuration, not only when the amount of soot in the exhaust gas exceeds a predetermined threshold value, but also the amount of change of the soot amount per unit time exceeds the predetermined soot change threshold value. Even in this case, the load distribution between the natural energy power generation device and the internal combustion engine power generation device can be changed so that the operation state of the internal combustion engine in the internal combustion engine power generation device can be automatically shifted to an operation range in which soot can be removed. The soot generated (deposited) in the engine is forcibly removed, so that the state and performance of the internal combustion engine can be reliably kept good.

上記第1の局面による発電システムにおいて、好ましくは、自然エネルギー発電装置は、風力発電装置を含み、制御手段は、内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、風力発電装置のピッチ角を制御することにより風力発電装置の発電出力量を減少させることによって、風力発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、制御手段により風力発電装置のピッチ角を制御して風力発電装置の発電出力量を容易に減少させることができる。したがって、風力発電装置から負荷への電力供給量が減少された分、制御手段により、内燃機関をすすを除去可能な運転域に確実に移行させて容易にすすの除去を行うことができる。   In the power generation system according to the first aspect described above, preferably, the natural energy power generation device includes a wind power generation device, and the control means is configured when the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine exceeds a predetermined threshold value. By controlling the pitch angle of the wind power generator, the power generation output amount of the wind power generator is decreased, thereby controlling the power supply amount from the wind power generator to the load. If comprised in this way, the pitch angle of a wind power generator can be controlled by a control means, and the power generation output amount of a wind power generator can be reduced easily. Therefore, as the amount of power supplied from the wind turbine generator to the load is reduced, the control means can surely shift the internal combustion engine to an operation region in which soot can be removed, and soot can be easily removed.

上記第1の局面による発電システムにおいて、好ましくは、自然エネルギー発電装置により発電した電力を貯蔵する電力貯蔵部をさらに備え、制御手段は、内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置の発電出力量の一部を電力貯蔵部に貯蔵することにより、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、自然エネルギー発電装置の発電能力を無駄に低下させることなく自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を見かけ上減少させることができるので、内燃機関をすすを除去可能な運転域へ容易に移行させることができるとともに、自然エネルギー発電装置により発電されて電力貯蔵部に貯蔵された電力を有効に利用して、必要時に負荷に供給することができる。   The power generation system according to the first aspect preferably further includes a power storage unit that stores the power generated by the natural energy power generation device, and the control means has a predetermined threshold amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine. When the value is exceeded, it is configured to control to reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load by storing a part of the power generation output amount of the natural energy power generation device in the power storage unit. Yes. According to this configuration, it is possible to apparently reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load without unnecessarily reducing the power generation capacity of the natural energy power generation device, so it is possible to eliminate soot from the internal combustion engine. In addition to being able to easily shift to the operating area, the power generated by the natural energy power generation device and stored in the power storage unit can be used effectively and supplied to the load when necessary.

この発明の第2の局面による発電システムは、ディーゼル機関を用いて発電を行うディーゼル発電装置と、ディーゼル発電装置と組み合せて用いられ、自然エネルギーを用いて発電を行う自然エネルギー発電装置と、ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、検出部により検出されるディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、ディーゼル機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備える。   A power generation system according to a second aspect of the present invention includes a diesel power generation device that generates power using a diesel engine, a natural energy power generation device that is used in combination with a diesel power generation device and generates power using natural energy, and a diesel engine. Detecting unit for detecting the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine, and when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine detected by the detecting unit exceeds a predetermined threshold, And a control means for controlling the diesel engine to shift to an operation region in which soot can be removed.

この発明の第2の局面による発電システムでは、上記のように、ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、検出部により検出されるディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、ディーゼル機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備えることによって、検出部により検出されるすすの量が所定のしきい値を超えるまでは、ディーゼル発電装置をすすが発生する運転域(低負荷運転域)で運転することにより自然エネルギー発電装置による発電を極力増加することができるので、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することができる。また、検出部により検出されるディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に自然エネルギー発電装置とディーゼル発電装置との負荷配分を変更してディーゼル発電装置におけるディーゼル機関の運転状態をすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に自動的に移行させることができるので、ディーゼル機関内に発生(堆積)したすすを強制的に除去してディーゼル機関の状態および性能を良好に保つことができる。これらの結果、自然エネルギー発電装置とディーゼル発電装置とが連携運転される場合において、ディーゼル発電装置のすす発生に起因する寿命の低下を抑制しながら、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することができる。   In the power generation system according to the second aspect of the present invention, as described above, the detection unit that detects the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine, and the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine that is detected by the detection unit And a control means for performing control to reduce the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load and to shift the diesel engine to an operation region in which soot can be removed when the energy exceeds a predetermined threshold value. Until the amount of soot detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold value, the diesel generator is operated in the operating region where the soot is generated (low-load operating region) to generate power by the natural energy generator as much as possible. Since it can increase, the electric power generation by a natural energy power generation device can be used more effectively. In addition, when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold, the load distribution between the natural energy power generation device and the diesel power generation device is changed to change the diesel in the diesel power generation device. The engine operating state can be automatically shifted to an operating range in which soot can be removed (high-load operating range), so the soot generated (deposited) in the diesel engine is forcibly removed and the state of the diesel engine And the performance can be kept good. As a result, when the natural energy power generation device and the diesel power generation device are operated in cooperation, the power generation by the natural energy power generation device is used more effectively while suppressing the decrease in the life due to the soot generation of the diesel power generation device. be able to.

上記第2の局面による発電システムにおいて、好ましくは、自然エネルギー発電装置は、風力発電装置を含み、制御手段は、ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、風力発電装置のピッチ角を制御することにより風力発電装置の発電出力量を減少させるよって、風力発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うとともに、ディーゼル機関をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、制御手段により風力発電装置のピッチ角を制御して風力発電装置の発電出力量を容易に減少させることができる。したがって、風力発電装置から負荷への電力供給量が減少された分、制御手段により、ディーゼル機関をすすを除去可能な運転域に確実に移行させて容易にすすの除去を行うことができる。   In the power generation system according to the second aspect described above, preferably, the natural energy power generation device includes a wind power generation device, and the control means is provided when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine exceeds a predetermined threshold value. By controlling the pitch angle of the wind turbine generator, the power generation output of the wind turbine generator is reduced, so that the power supply from the wind turbine generator to the load is controlled and soot can be removed from the diesel engine. It is configured to perform control for shifting to the operating range. If comprised in this way, the pitch angle of a wind power generator can be controlled by a control means, and the power generation output amount of a wind power generator can be reduced easily. Therefore, as the amount of power supplied from the wind turbine generator to the load is reduced, the control means can surely shift the diesel engine to an operation region where soot can be removed and easily remove soot.

本発明によれば、上記のように、自然エネルギー発電装置と内燃機関発電装置とが連携運転される場合において、内燃機関発電装置のすす発生に起因する寿命の低下を抑制しながら、自然エネルギー発電装置による発電をより有効に利用することが可能な発電システムを提供することができる。   According to the present invention, as described above, when the natural energy power generation device and the internal combustion engine power generation device are operated in cooperation with each other, the natural energy power generation is suppressed while suppressing the decrease in the life due to the soot generation of the internal combustion engine power generation device. It is possible to provide a power generation system that can more effectively use power generation by the apparatus.

本発明の第1実施形態による発電システムの機器構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the apparatus structure of the electric power generation system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による発電システムを構成する風力発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the wind power generator which comprises the electric power generation system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による発電システムにおいて、制御装置の風力発電装置に対する運転制御の処理フローを示した図である。It is the figure which showed the processing flow of the operation control with respect to the wind power generator of a control apparatus in the electric power generation system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による発電システムにおいて、制御装置のディーゼル発電装置に対する運転制御の処理フローを示した図である。In the electric power generation system by 1st Embodiment of this invention, it is the figure which showed the processing flow of the operation control with respect to the diesel electric power generating apparatus of a control apparatus. 本発明の第2実施形態による発電システムにおいて、ディーゼル発電装置の負荷率ごとに設定されたエンジンの許容運転時間の一例を示した図である。In the electric power generation system by 2nd Embodiment of this invention, it is the figure which showed an example of the permissible operating time of the engine set for every load factor of the diesel power generator. 本発明の第2実施形態による発電システムにおける制御装置の処理フローを示した図である。It is the figure which showed the processing flow of the control apparatus in the electric power generation system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例による発電システムにおいて、ディーゼル発電装置の低負荷運転域における積算係数の一例を示した図である。In the power generation system by the modification of 2nd Embodiment of this invention, it is the figure which showed an example of the integration coefficient in the low load operation area of a diesel generator. 本発明の第3実施形態による発電システムにおける制御装置の処理フローを示した図である。It is the figure which showed the processing flow of the control apparatus in the electric power generation system by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による発電システムの機器構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the apparatus structure of the electric power generation system by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による発電システムにおける制御装置の処理フローを示した図である。It is the figure which showed the processing flow of the control apparatus in the electric power generation system by 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態による発電システム100の構成について説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the electric power generation system 100 by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

第1実施形態による発電システム100は、離島地域(島しょ地域)における比較的小規模な電力需要に対応する発電システムである。また、発電システム100は、電力会社が構築する電力系統には連系されずに独立して離島地区の需要家に対して電力を供給するオフグリッド向けの発電システムとして構築されている。   The power generation system 100 according to the first embodiment is a power generation system that responds to a relatively small power demand in a remote island area (island area). In addition, the power generation system 100 is constructed as an off-grid power generation system that supplies power to a customer in a remote island region independently without being linked to a power system constructed by a power company.

発電システム100は、図1に示すように、ディーゼル機関からなるエンジン10を用いて発電を行うディーゼル発電装置20と、ディーゼル発電装置20と組み合わせて用いられ、自然エネルギーとしての風力エネルギーを利用して発電を行う風力発電装置30とを備えている。なお、エンジン10は、本発明の「内燃機関」および「ディーゼル機関」の一例である。また、ディーゼル発電装置20および風力発電装置30は、それぞれ、本発明の「内燃機関発電装置」および「自然エネルギー発電装置」の一例である。   As shown in FIG. 1, the power generation system 100 is used in combination with a diesel power generation apparatus 20 that generates power using an engine 10 that is a diesel engine, and a diesel power generation apparatus 20, and uses wind energy as natural energy. And a wind power generator 30 for generating power. The engine 10 is an example of the “internal combustion engine” and “diesel engine” of the present invention. The diesel power generator 20 and the wind power generator 30 are examples of the “internal combustion engine power generator” and the “natural energy power generator” of the present invention, respectively.

また、発電システム100は、ディーゼル発電装置20と風力発電装置30とを統括制御する制御装置50を備えている。制御装置50は、その時点での電力需要W(負荷90)や当地の気象条件(風況)に応じてディーゼル発電装置20および風力発電装置30を連携制御するように構成されている。つまり、制御装置50は、ディーゼル発電装置20による発電量と風力発電装置30による発電量との合計が負荷90を満たすように各々の発電装置に対する出力制御(発電量制御)を統括的に行う役割を担っている。なお、制御装置50は、本発明の「制御手段」の一例である。   In addition, the power generation system 100 includes a control device 50 that performs overall control of the diesel power generation device 20 and the wind power generation device 30. The control device 50 is configured to cooperatively control the diesel power generation device 20 and the wind power generation device 30 according to the power demand W (load 90) at that time and the local weather conditions (wind conditions). That is, the control device 50 performs a role of performing overall output control (power generation amount control) for each power generation device so that the sum of the power generation amount by the diesel power generation device 20 and the power generation amount by the wind power generation device 30 satisfies the load 90. Is responsible. The control device 50 is an example of the “control unit” in the present invention.

ディーゼル発電装置20は、エンジン10の出力軸に接続された発電機11を備えている。また、ディーゼル発電装置20は、制御装置50と通信可能に接続されており、制御装置50の指令に基づいてエンジン10の回転数が制御されるように構成されている。また、ディーゼル発電装置20は、制御装置50により常に負荷率(燃料供給量)が把握されている。   The diesel power generator 20 includes a generator 11 connected to the output shaft of the engine 10. Further, the diesel power generator 20 is connected to the control device 50 so as to be communicable, and is configured such that the rotational speed of the engine 10 is controlled based on a command from the control device 50. Further, the load factor (fuel supply amount) of the diesel power generator 20 is always grasped by the control device 50.

プロペラ型風車からなる風力発電装置30は、後述する発電機34と、発電機34の回転軸34aに接続された風車部35とを備えている。また、風力発電装置30は、制御装置50と通信可能に接続されており、制御装置50により発電機34の回転数が把握されるとともに制御装置50の指令に基づいて発電機34の回転数が制御されるように構成されている。   The wind turbine generator 30 composed of a propeller-type windmill includes a generator 34 described later and a windmill unit 35 connected to a rotating shaft 34 a of the generator 34. Further, the wind power generator 30 is communicably connected to the control device 50, and the control device 50 grasps the rotation speed of the generator 34, and the rotation speed of the generator 34 is determined based on a command from the control device 50. It is configured to be controlled.

詳細には、風力発電装置30は、図2に示すように、タワー基盤2に固定的に設置され上方に延びるタワー部31と、タワー部31に水平面内で旋回可能に取り付けられたナセル(機械室)32とを備えている。ナセル32内には、変速機33と発電機34とが収納されている。また、発電機34の回転軸34aは、変速機33を介してナセル32前方(風上側)の風車部35におけるハブ35aに接続されている。また、ハブ35aには、放射状に延びる3本のブレード(羽根)36が取り付けられている。また、ナセル32の上部には、風速計37および風向計38が取り付けられている。また、発電機34に接続された電力線39は、タワー部31を経由して受変電設備40に接続されている。   Specifically, as shown in FIG. 2, the wind power generator 30 includes a tower portion 31 that is fixedly installed on the tower base 2 and extends upward, and a nacelle (machine) that is attached to the tower portion 31 so as to be rotatable in a horizontal plane. Chamber) 32. A transmission 33 and a generator 34 are housed in the nacelle 32. Further, the rotating shaft 34 a of the generator 34 is connected to a hub 35 a in the windmill portion 35 in front of the nacelle 32 (upwind side) via the transmission 33. Further, three blades (blades) 36 extending radially are attached to the hub 35a. An anemometer 37 and an anemometer 38 are attached to the upper part of the nacelle 32. The power line 39 connected to the generator 34 is connected to the power receiving / transforming facility 40 via the tower unit 31.

また、風車部35におけるブレード36は、ハブ35aの回転面に対する傾斜角度であるピッチ角が制御可能に構成されている。すなわち、風力発電装置30は、風速計37および風向計38により検出された風況(風速/風向)に基づいて風車部35が常に風上を向くようにナセル32が旋回されるとともに、ブレード36のピッチ角を増減させることにより風車部35の回転数が制御されるように構成されている。また、制御装置50によるピッチ角制御が行われることにより、弱風時における発電機34の回転数を維持するのみならず、強風時における風車部35の過剰な回転を制限したり、電力不要時にもピッチ角を増加させて風車部35の回転数を強制的に低下させるなどして風力発電装置30の出力制御が行えるように構成されている。   Further, the blade 36 in the wind turbine unit 35 is configured such that a pitch angle, which is an inclination angle with respect to the rotation surface of the hub 35a, can be controlled. That is, in the wind turbine generator 30, the nacelle 32 is swung so that the windmill unit 35 always faces the windward based on the wind condition (wind speed / wind direction) detected by the anemometer 37 and the anemometer 38, and the blade 36. The rotational speed of the wind turbine unit 35 is controlled by increasing or decreasing the pitch angle. Further, by performing the pitch angle control by the control device 50, not only the rotation speed of the generator 34 at the time of the weak wind is maintained, but also the excessive rotation of the windmill unit 35 at the time of the strong wind is limited, or when the power is unnecessary. Also, the output angle of the wind turbine generator 30 can be controlled by increasing the pitch angle to forcibly reduce the rotational speed of the wind turbine unit 35.

ここで、ディーゼル発電装置20と風力発電装置30とを組み合わせた制御装置50による連携運転の概要について説明する。以下では、1基のディーゼル発電装置20と1基の風力発電装置30とによって構成された発電設備(発電システム100)を想定し、この発電設備が一定の電力需要Wとしての負荷90に電力を供給する場合における連携運転について説明する。   Here, the outline | summary of the cooperation driving | operation by the control apparatus 50 which combined the diesel generator 20 and the wind power generator 30 is demonstrated. In the following, a power generation facility (power generation system 100) configured by one diesel power generation device 20 and one wind power generation device 30 is assumed, and this power generation facility supplies power to a load 90 as a constant power demand W. The cooperative operation in the case of supplying will be described.

具体的には、図1に示すように、まず、風力発電装置30は、制御装置50の指令に基づいてその時点での風況(風速)に応じた出力のもとでの発電を行う。すなわち、風上に向けられたブレード36に所定のピッチ角が与えられた状態で風車部35が回転されることにより、発電機34から風車部35の回転数に対応した電力P1が出力される。そして、ディーゼル発電装置20は、制御装置50の演算処理に基づいて、負荷90が有する電力需要Wからその時点での風力発電装置30の電力P1を差し引いた電力P2(=W−P1)を発電するように運転制御される。つまり、発電機11の回転数が負荷90に供給される電力の電源周波数を維持しながらその時点で要求される電力P2が確実に出力されるように、エンジン10に供給される液体燃料の噴射量を常に増減させるフィードバック制御が行われる。   Specifically, as shown in FIG. 1, first, the wind power generator 30 generates power under an output corresponding to the wind condition (wind speed) at that time based on a command from the control device 50. That is, when the wind turbine unit 35 is rotated in a state where a predetermined pitch angle is given to the blade 36 directed to the windward, the electric power P1 corresponding to the rotational speed of the wind turbine unit 35 is output from the generator 34. . The diesel power generator 20 generates power P2 (= W−P1) obtained by subtracting the power P1 of the wind power generator 30 at that time from the power demand W of the load 90 based on the arithmetic processing of the control device 50. The operation is controlled to That is, the injection of the liquid fuel supplied to the engine 10 is performed so that the electric power P2 required at that time is reliably output while maintaining the power frequency of the electric power supplied to the load 90 with the rotational speed of the generator 11 being maintained. Feedback control is performed to constantly increase or decrease the amount.

したがって、風況が良好な場合には風車部35を盛んに回転させて風力発電装置30から定格出力の範囲内での最大限の電力P1を発電させて負荷90に供給する一方、ディーゼル発電装置20は、一定の電力需要Wを補うために僅かに不足する電力P2(=W−P1)を出力する程度にとどまる、いわゆる低負荷運転が継続される。反対に、風況が乏しい場合には、風力発電装置30からは僅かな電力P1しか得られないので、一定の電力需要Wに対する不足分を確実に補うためにもディーゼル発電装置20は高出力(定格出力)が要求されるいわゆる高負荷運転に移行される。すなわち、要求される電力P2が増加に転じても常に発電機11の回転数(周波数)を低下させずに一定値(たとえば60Hz相当の回転数)に維持するだけの液体燃料がエンジン10に供給される制御が行われる。これにより、発電設備からは、常に電力需要Wに見合った電力が負荷90に安定供給される。   Therefore, when the wind condition is good, the wind turbine unit 35 is actively rotated to generate the maximum power P1 within the rated output range from the wind power generator 30 and supply it to the load 90, while the diesel power generator. No. 20, so-called low load operation is continued, in which power P2 (= W−P1), which is slightly insufficient to compensate for the constant power demand W, is output. On the contrary, when the wind condition is poor, only a small amount of electric power P1 can be obtained from the wind power generator 30, so that the diesel power generator 20 has a high output (in order to make up for the shortage with respect to the constant power demand W). It shifts to so-called high load operation that requires a rated output). That is, even when the required power P2 starts to increase, liquid fuel is supplied to the engine 10 so as to always maintain a constant value (for example, a rotational speed corresponding to 60 Hz) without decreasing the rotational speed (frequency) of the generator 11. Control is performed. Thereby, the power corresponding to the power demand W is always stably supplied from the power generation facility to the load 90.

なお、ディーゼル発電装置20においては、約40%未満(約10%以上約40%未満)の負荷率で運転される場合が上述した低負荷運転と呼ばれる運転状態に相当するとともに、約50%以上の負荷率で運転される場合が上述した高負荷運転と呼ばれる運転状態に相当する。また、負荷率が約100%での運転が、ディーゼル発電装置20における定格運転に相当する。   In the diesel power generator 20, the case where it is operated at a load factor of less than about 40% (about 10% or more and less than about 40%) corresponds to the above-described operation state called low load operation, and about 50% or more. The case where the vehicle is operated at a load factor of 2 corresponds to the above-described operation state called high-load operation. Further, the operation at a load factor of about 100% corresponds to the rated operation in the diesel power generator 20.

また、風力発電装置30は、風力エネルギーを利用する点で電力P1は予期せずして変動する。したがって、発電システム100として一定の電力量を負荷90に供給する必要性から、風力発電装置30の予期しない出力変動に常に追従するようにディーゼル発電装置20の出力(電力P2)も連携制御される。この場合、風況(風速)の時間的な変動に合わせてエンジン10の負荷率が約10%以上約40%未満の間で上下変動を繰り返したり、風況が比較的良好な場合には、エンジン10の負荷率が長時間にわたって約10%台で推移される場合もある。また、風況が不良の場合には、エンジン10の負荷率が約50%以上に引き上げられる場合もある。このように、エンジン10は、風力発電装置30の出力に追従して低負荷運転が継続されたり低負荷運転と高負荷運転との間を行き来きしたりして使用される。   Further, the wind power generator 30 uses the wind energy and the power P1 fluctuates unexpectedly. Therefore, since the power generation system 100 needs to supply a certain amount of power to the load 90, the output (electric power P2) of the diesel power generation apparatus 20 is also controlled in a coordinated manner so as to always follow an unexpected output fluctuation of the wind power generation apparatus 30. . In this case, when the load factor of the engine 10 repeatedly fluctuates between about 10% and less than about 40% according to the temporal fluctuation of the wind condition (wind speed), or when the wind condition is relatively good, In some cases, the load factor of the engine 10 is maintained at about 10% for a long time. Further, when the wind condition is poor, the load factor of the engine 10 may be raised to about 50% or more. As described above, the engine 10 is used by following the output of the wind power generator 30 so that the low load operation is continued or the vehicle is moved back and forth between the low load operation and the high load operation.

このような背景を有する連携運転において、第1実施形態では、図1に示すように、ディーゼル発電装置20には、光透過式のスモークメータ21が取り付けられている。スモークメータ21は、センサ部21aがエンジン10から延びる排気ガス管12内に設置されており、センサ部21aにおいて排気ガスに直接照射されたセンサ光が排気ガスに吸収・散乱される際の光強度を計測して排気ガス管12を通過する排気ガスの光透過量(煙濃度)を検出する機能を有する。そして、所定のサンプリング周期におけるスモークメータ21による光透過量の検出結果に基づいてエンジン10の排気ガスに含まれるすす計測量Xが制御装置50により把握されるように構成されている。なお、スモークメータ21は、本発明の「検出部」の一例であり、すす計測量Xは、本発明の「排気ガス中のすすの量」の一例である。   In the cooperative operation having such a background, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, a light transmission type smoke meter 21 is attached to the diesel power generation device 20. The smoke meter 21 is installed in an exhaust gas pipe 12 having a sensor unit 21a extending from the engine 10, and the light intensity when the sensor light directly irradiated to the exhaust gas is absorbed and scattered by the exhaust gas in the sensor unit 21a. And has a function of detecting the light transmission amount (smoke concentration) of the exhaust gas passing through the exhaust gas pipe 12. The control device 50 is configured to grasp the soot measurement amount X contained in the exhaust gas of the engine 10 based on the detection result of the light transmission amount by the smoke meter 21 in a predetermined sampling period. The smoke meter 21 is an example of the “detecting unit” in the present invention, and the soot measurement amount X is an example of the “soot amount in exhaust gas” in the present invention.

なお、エンジン10の排気ガスに含まれるすす(黒煙)は、エンジン10における燃料の燃焼状態に応じてその発生量が変動する。ディーゼル機関においては、負荷率の増加とともに燃料噴射ポンプ(図示せず)が高圧になり燃料噴射量が多くなるほど、燃料ノズルから微細でかつ霧状となった燃料が噴射される。燃焼室においては良好な燃焼状態が得られるので、すすの発生量は少ない。反対に、負荷率の低下とともに燃料噴射ポンプが低圧になり燃料噴射量が少ない場合には、燃料ノズルから粒子径が大きいままの燃料が噴射される。この場合、燃焼室では燃料が不完全燃焼を起こす傾向が強まり、すすの発生量は多くなる。つまり、負荷率が約50%以上の高負荷運転においては良好な燃焼状態が継続されてすすの発生量は相対的に少ない一方、負荷率が約40%未満の低負荷運転においては不完全燃焼に起因してすすの発生量は相対的に多い。また負荷率が低いほど、すすの発生量は増加する。   Note that the amount of soot (black smoke) contained in the exhaust gas of the engine 10 varies depending on the combustion state of the fuel in the engine 10. In a diesel engine, as the load factor increases, the fuel injection pump (not shown) becomes higher in pressure and the amount of fuel injection increases, so that fine and mist-like fuel is injected from the fuel nozzle. Since a good combustion state can be obtained in the combustion chamber, the amount of soot generated is small. On the other hand, when the fuel injection pump becomes low pressure and the fuel injection amount is small as the load factor decreases, fuel with a large particle diameter is injected from the fuel nozzle. In this case, the tendency of the fuel to cause incomplete combustion in the combustion chamber increases, and the amount of soot generated increases. In other words, in a high load operation with a load factor of about 50% or more, a good combustion state is continued and the amount of soot generated is relatively small, whereas in a low load operation with a load factor of less than about 40%, incomplete combustion is performed. The amount of soot generated due to is relatively large. Also, the lower the load factor, the more soot is generated.

したがって、第1実施形態では、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、制御装置50によって、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を意図的に減少させるとともに、連携運転に基づいてエンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御が行われるように構成されている。なお、エンジン10におけるすすを除去可能な運転域とは、エンジン10の負荷率が約70%以上の運転域(高負荷運転域)に相当する。なお、しきい値αは、本発明の「所定のしきい値」の一例である。   Therefore, in the first embodiment, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 detected by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the control device 50 causes the wind power generator 30 to the load 90. The power supply amount is intentionally reduced, and control is performed to shift the engine 10 to an operation region in which soot can be removed based on cooperative operation. The operating range in which soot can be removed in the engine 10 corresponds to an operating range (high load operating range) in which the load factor of the engine 10 is about 70% or more. The threshold value α is an example of the “predetermined threshold value” in the present invention.

この場合、図1に示すように、エンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えたことが制御装置50により判断された場合、風力発電装置30におけるブレード36のピッチ角θ(図2参照)を所定量だけ増加させることにより発電機34(風車部35)の回転数を積極的に低下させて風力発電装置30の出力(電力P1)を減少させることによって、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を意図的に減少させる制御が行われる。また、風力発電装置30の出力(電力P1)が減少されることによって、ディーゼル発電装置20と風力発電装置30との連携運転においては、電力需要W(負荷90)に対する不足分を補うべくディーゼル発電装置20は高負荷運転(負荷率が約70%の高負荷運転域)の状態に移行される。すなわち、エンジン10における燃料噴射ポンプ(図示せず)の圧力が高められて燃料噴射量が増加される。したがって、エンジン10は、すすを発生させていた低負荷運転の状態(不完全燃焼状態)から、すすの発生しにくい高負荷運転(完全燃焼状態)へと移行される。また、完全燃焼状態では、エンジン10におけるシリンダ内壁やピストン頂面などに付着・残留していたすすも燃焼されて消滅(除去)される。   In this case, as shown in FIG. 1, when the control device 50 determines that the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 exceeds the threshold value α, the pitch angle of the blade 36 in the wind power generator 30. By increasing θ (see FIG. 2) by a predetermined amount, the rotational speed of the generator 34 (wind turbine unit 35) is actively reduced to reduce the output (electric power P1) of the wind power generator 30 to thereby reduce wind power generation. Control for intentionally reducing the amount of power supplied from the device 30 to the load 90 is performed. Further, by reducing the output (electric power P1) of the wind power generator 30, the diesel power generation is made up to compensate for the shortage with respect to the power demand W (load 90) in the cooperative operation between the diesel power generator 20 and the wind power generator 30. The apparatus 20 is shifted to a state of high load operation (a high load operation region where the load factor is about 70%). That is, the pressure of a fuel injection pump (not shown) in the engine 10 is increased and the fuel injection amount is increased. Therefore, the engine 10 is shifted from the low-load operation state (incomplete combustion state) in which soot was generated to the high-load operation (complete combustion state) in which soot is hardly generated. Further, in the complete combustion state, the soot adhering and remaining on the inner wall of the cylinder or the top surface of the piston in the engine 10 is also burned and eliminated (removed).

このように、発電システム100では、通常の運転中にエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合、ピッチ角制御を伴い風車部35の回転数を意図的に低下させることによりエンジン10の負荷率(燃料噴射量)を強制的に引き上げて、ディーゼル発電装置20を上述したすすを除去可能な運転域で運転させる「すす除去運転モード」に移行させる制御が行われるように構成されている。   In this way, in the power generation system 100, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 exceeds the threshold value α during normal operation, the rotational speed of the wind turbine unit 35 is intentionally controlled with pitch angle control. Control is performed by forcibly raising the load factor (fuel injection amount) of the engine 10 by lowering and shifting the diesel power generation apparatus 20 to the “soot removal operation mode” in which the soot is removed in the above-described operation region. It is configured to be

また、第1実施形態では、排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、エンジン10をすすを除去可能な運転域(すす除去運転モード)へ移行させた後、少なくともすす計測量Xがしきい値α以下まで低下し、かつ、一定の時間γ(たとえば1200秒(20分))が経過するまで、負荷率が約70%の高負荷運転をエンジン10に対して継続させる制御が行われるように構成されている。なお、時間γは、本発明の「所定時間」の一例である。   In the first embodiment, when the soot measurement amount X in the exhaust gas exceeds the threshold value α, at least after the engine 10 is shifted to an operation region (soot removal operation mode) in which soot can be removed. Until the soot measurement amount X falls below the threshold value α and a certain time γ (for example, 1200 seconds (20 minutes)) elapses, high load operation with a load factor of about 70% is applied to the engine 10. It is comprised so that control to continue may be performed. The time γ is an example of the “predetermined time” in the present invention.

また、発電システム100では、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、時間γが経過したことに基づいて、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御が停止されるとともに、すすを除去可能な運転域でのエンジン10の運転を継続する制御についても停止されるように構成されている。すなわち、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、時間γ(1200行)が経過した場合、一時的(強制的)に大きな角度に設定されていた風力発電装置30のピッチ角θをその時点での風速に対応したピッチ角θにまで減少させることにより発電機34(風車部35)の回転数を増加させて風力発電装置30の電力P1をもとの状態まで増加させて風力発電装置30から負荷90への電力供給量を回復させる制御が行われる。これにより、一時的な高負荷運転(すす除去運転モード)においてすすが除去されて清浄な状態に戻されたエンジン10は、負荷90に対して回復された風力発電装置30の電力供給量の差分を補う通常の運転状態へと戻される。このようにして、第1実施形態の発電システム100は構成されている。   Further, in the power generation system 100, after the engine 10 is shifted to an operation region in which soot can be removed, the soot measurement amount X is reduced to a threshold value α or less and the wind power is generated based on the passage of time γ. The control for reducing the amount of power supplied from the power generation device 30 to the load 90 is stopped, and the control for continuing the operation of the engine 10 in the operation region where soot can be removed is also stopped. That is, when the soot measurement amount X falls below the threshold value α and the time γ (1200 rows) has elapsed, the pitch angle of the wind turbine generator 30 that has been temporarily (forcedly) set to a large angle. By reducing θ to a pitch angle θ corresponding to the current wind speed, the number of revolutions of the generator 34 (wind turbine unit 35) is increased, and the power P1 of the wind power generator 30 is increased to the original state. Control for recovering the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 is performed. Thereby, in the temporary high-load operation (soot removal operation mode), the difference in the power supply amount of the wind power generator 30 restored to the load 90 is obtained in the engine 10 in which the soot is removed and returned to a clean state. It is returned to the normal operating state to compensate. Thus, the electric power generation system 100 of 1st Embodiment is comprised.

次に、図1〜図4を参照して、第1実施形態による発電システム100における制御装置50の処理フローについて説明する。なお、以下の処理フローは、ディーゼル発電装置20と風力発電装置30とを組み合わせた通常の連携運転が行われてある一定の電力が負荷90に供給されている状態で、所定の条件が満たされた場合に実行される制御内容である。すなわち、風力発電装置30によりその時点での風速(風況)に基づいた発電が行われる一方、ディーゼル発電装置20は制御装置50の指令に基づき一定の電力需要Wから風力発電装置30の出力(電力P1)を差し引いた出力(電力P2)を発電するように運転制御されている状態を前提としている。   Next, with reference to FIGS. 1-4, the processing flow of the control apparatus 50 in the electric power generation system 100 by 1st Embodiment is demonstrated. In the following processing flow, a predetermined condition is satisfied in a state where a certain amount of power is supplied to the load 90 in a normal cooperative operation in which the diesel power generator 20 and the wind power generator 30 are combined. This is the control content executed when That is, while the wind power generator 30 generates power based on the wind speed (wind condition) at that time, the diesel power generator 20 outputs the output of the wind power generator 30 from the constant power demand W based on a command from the control device 50 ( It is assumed that the operation is controlled so that an output (electric power P2) obtained by subtracting electric power P1) is generated.

まず、風力発電装置30(図1参照)に対する制御内容として、図3に示すように、ステップS1では、ディーゼル発電装置20(図1参照)におけるエンジン10(図1参照)の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えたか否かが制御装置50(図1参照)により判断される。すなわち、制御装置50は、スモークメータ21(図1参照)による排気ガス中のすす計測量X(検出結果)に基づいてすす計測量Xがしきい値αを超えたか否かが判断される。以下では、まず、エンジン10から排出されるすす計測量Xがしきい値αを超えた場合の処理フローを説明する。   First, as shown in FIG. 3, as control contents for the wind power generator 30 (see FIG. 1), in step S1, soot in the exhaust gas of the engine 10 (see FIG. 1) in the diesel power generator 20 (see FIG. 1) is obtained. Whether or not the measurement amount X exceeds the threshold value α is determined by the control device 50 (see FIG. 1). That is, the control device 50 determines whether or not the soot measurement amount X exceeds the threshold value α based on the soot measurement amount X (detection result) in the exhaust gas by the smoke meter 21 (see FIG. 1). In the following, first, a processing flow when the soot measurement amount X discharged from the engine 10 exceeds the threshold value α will be described.

ステップS1において制御装置50によりすす計測量Xがしきい値αを超えたと判断された場合、ステップS2では、ディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態が高負荷運転域に到達しているか否かが制御装置50により判断される。ここで、ステップS1の判断の一例として、現在のエンジン10の負荷率が50%以上であるか否かによってエンジン10の運転状態が高負荷運転に到達しているか否かが判断される。   When it is determined that the soot measurement amount X exceeds the threshold value α by the control device 50 in step S1, whether or not the operating state of the engine 10 in the diesel power generation device 20 has reached the high load operation region in step S2. Is determined by the control device 50. Here, as an example of the determination in step S1, it is determined whether or not the operating state of the engine 10 has reached a high load operation depending on whether or not the current load factor of the engine 10 is 50% or more.

ステップS2においてエンジン10の運転状態が高負荷運転域に到達していない(負荷率50%未満であり低負荷運転の状態にある)と判断された場合、ステップS3では、風力発電装置30(図2参照)におけるブレード36(図2参照)のピッチ角θを補正するための補正量βが、現在値から新たな値に変更される。具体的には、現在設定されている補正量βが、補正量βよりも大きい新たな補正量β(β<β)へと変更(更新)される。その後、ステップS4では、エンジン10が高負荷運転を行う際の継続時間を計数するタイマーが、初期値としての高負荷運転積算時間Tr=0に設定される。 When it is determined in step S2 that the operation state of the engine 10 has not reached the high load operation region (the load factor is less than 50% and is in the low load operation state), in step S3, the wind power generator 30 (FIG. 2), the correction amount β for correcting the pitch angle θ of the blade 36 (see FIG. 2) is changed from the current value to a new value. Specifically, the currently set correction amount β 0 is changed (updated) to a new correction amount β 101 ) that is larger than the correction amount β 0 . Thereafter, in step S4, a timer for counting the duration time during which the engine 10 performs the high load operation is set to the high load operation integration time Tr = 0 as an initial value.

また、ステップS2においてエンジン10の運転状態が高負荷運転域(負荷率が50%以上)に到達している(エンジン10が高負荷運転中である場合を含む)と判断された場合、処理フローは、ステップS5に進む。ステップS5では、ピッチ角θを補正するための補正量βは変更されることなくその時点での値(補正量β)に据えおかれる。そして、ステップS6では、タイマーのカウントが1つ進められて高負荷運転積算時間Trに加算(更新)される。この場合、高負荷運転積算時間Trには制御周期Tsが1回分加算される。 Further, when it is determined in step S2 that the operating state of the engine 10 has reached a high load operating range (load factor is 50% or more) (including a case where the engine 10 is operating at a high load), a processing flow Advances to step S5. In step S5, the correction amount β for correcting the pitch angle θ is not changed and is set to the value at that time (correction amount β 0 ). In step S6, the timer is incremented by one and added (updated) to the high load operation integration time Tr. In this case, the control cycle Ts is added once to the high load operation integration time Tr.

また、ステップS1において制御装置50(図2参照)によりすす計測量Xがしきい値αを超えていないと判断された場合、処理フローは、ステップS7に進む。ステップS7では、カウント中の高負荷運転(負荷率が50%以上)の高負荷運転積算時間Trがある定められた時間γ(たとえば、1200秒)を超えたか否かが制御装置50により判断される。ステップS7において高負荷運転の高負荷運転積算時間Trが時間γに到達していない(時間γ未経過である)と判断された場合、処理フローはステップS5へと進み、ピッチ角θを補正するための補正量βは変更されることなくその時点での値(補正量β)に据えおかれる。そして、ステップS6では、タイマーのカウントが1つ進められて高負荷運転積算時間Trが加算(更新)される。この場合も、高負荷運転積算時間Trには制御周期Tsが1回分加算される。 If it is determined in step S1 that the soot measurement amount X does not exceed the threshold value α by the control device 50 (see FIG. 2), the process flow proceeds to step S7. In step S7, the control device 50 determines whether or not the high load operation integration time Tr of the high load operation being counted (the load factor is 50% or more) exceeds a predetermined time γ (for example, 1200 seconds). The If it is determined in step S7 that the high load operation integrated time Tr of the high load operation has not reached the time γ (the time γ has not elapsed), the process flow proceeds to step S5 to correct the pitch angle θ. Therefore, the correction amount β is not changed and is set to the value at that time (correction amount β 0 ). In step S6, the timer count is incremented by 1, and the high load operation integration time Tr is added (updated). Also in this case, the control cycle Ts is added once to the high load operation integration time Tr.

また、ステップS7において高負荷運転の高負荷運転積算時間Trが時間γを超えたと判断された場合、ステップS8では、ピッチ角θを補正するための補正量βが、初期値としての補正量β=0に戻される。   If it is determined in step S7 that the high load operation integrated time Tr of the high load operation has exceeded the time γ, in step S8, the correction amount β for correcting the pitch angle θ is the correction amount β as an initial value. = 0.

後述するディーゼル発電装置20、および、この風力発電装置30の運転状態に応じて上述したステップS1、S2、S3およびS4の順に処理が進行する第1処理フロー、ステップS1、S2、S5およびS6の順に処理が進行する第2処理フロー、ステップS1、S7、S5およびS6の順に処理が進行する第3処理フロー、および、ステップS1、S7およびS8の順に処理が進行する第4処理フローのいずれかの処理フローを経た後、処理フローは、ステップS9に進む。   A first process flow in which the process proceeds in the order of steps S1, S2, S3, and S4 described above in accordance with the operation state of the diesel power generator 20, which will be described later, and the wind power generator 30, and steps S1, S2, S5, and S6. Any of the second process flow in which the process proceeds in order, the third process flow in which the process proceeds in the order of steps S1, S7, S5, and S6, and the fourth process flow in which the process proceeds in the order of steps S1, S7, and S8 After the process flow, the process flow proceeds to step S9.

ステップS9では、制御装置50の指令に基づきブレード36(図2参照)のピッチ角θが風力発電装置30に対して指定される。具体的には、現在のピッチ角がピッチ角θであった場合には、新たなピッチ角θ(=ピッチ角θ+補正量β)へとピッチ角θの設定値が更新される。したがって、風力発電装置30では、新たなピッチ角θになるようにブレード36が回転される。これにより、本制御フローは一旦終了される。 In step S <b> 9, the pitch angle θ of the blade 36 (see FIG. 2) is designated for the wind power generator 30 based on the command from the control device 50. Specifically, when the current pitch angle is the pitch angle θ 1 , the setting value of the pitch angle θ is updated to a new pitch angle θ (= pitch angle θ 1 + correction amount β). Therefore, in the wind power generator 30, the blade 36 is rotated so as to have a new pitch angle θ. Thereby, this control flow is once complete | finished.

なお、第1処理フローでは、新たなピッチ角θ=ピッチ角θ+補正量βに更新され、第2処理フローおよび第3処理フローでは、いずれも新たなピッチ角θ=ピッチ角θ+補正量β(現状維持)であり、第4処理フローでは、新たなピッチ角θは、その時点での風速に応じたピッチ角θが適用される。なお、本制御フロー終了後は、所定の制御周期Tsが経過した後に、再び、図3に示した第1〜第4処理フローのいずれかが繰り返し実行される。 In the first process flow, a new pitch angle θ = pitch angle θ 1 + correction amount β 1 is updated, and in both the second process flow and the third process flow, a new pitch angle θ = pitch angle θ 1. + Correction amount β 0 (maintenance is maintained), and in the fourth processing flow, the new pitch angle θ is the pitch angle θ corresponding to the wind speed at that time. After the end of this control flow, any one of the first to fourth processing flows shown in FIG. 3 is repeatedly executed after a predetermined control cycle Ts has elapsed.

また、ディーゼル発電装置20(図1参照)に対する制御内容として、図4に示すように、ステップS11では、現在の風力発電装置30の出力(電力P1)に基づいてディーゼル発電装置20が必要とする出力(電力P2)に対応したエンジン10(図1参照)の負荷率が制御装置50により算出される。すなわち、一定の電力需要W(負荷90)からその時点での風力発電装置30の電力P1を差し引いた電力P2を得るための負荷率が算出される。   Moreover, as shown in FIG. 4, as a control content for the diesel power generator 20 (see FIG. 1), in step S11, the diesel power generator 20 requires based on the current output (electric power P1) of the wind power generator 30. The load factor of the engine 10 (see FIG. 1) corresponding to the output (electric power P2) is calculated by the control device 50. That is, the load factor for obtaining electric power P2 obtained by subtracting the electric power P1 of the wind turbine generator 30 at that time from the constant electric power demand W (load 90) is calculated.

そして、ステップS12では、算出された負荷率に応じた燃料供給量がさらに算出される。そして、ステップS13では、算出された燃料供給量に等しい燃料が燃料噴射ポンプ(図示せず)からエンジン10のシリンダ内に噴射される。なお、ステップS11〜S13の制御フローについても、所定の制御周期Tsごとに繰り返し実行される。また、図3に示した風力発電装置30側の制御フローおよび図4に示したディーゼル発電装置20側の制御フローについては、制御装置50により同時進行的に行われる。   In step S12, a fuel supply amount corresponding to the calculated load factor is further calculated. In step S13, fuel equal to the calculated fuel supply amount is injected into a cylinder of the engine 10 from a fuel injection pump (not shown). Note that the control flow of steps S11 to S13 is also repeatedly executed every predetermined control cycle Ts. Further, the control flow on the wind power generator 30 side shown in FIG. 3 and the control flow on the diesel power generator 20 side shown in FIG.

これにより、第1実施形態では、全体的な制御動作として、運転中のエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30におけるブレード36のピッチ角θが補正量βにより徐々に増加されて風力発電装置30から負荷90への電力供給量が減少される。また、これと同時に電力需要W(負荷90)に対する不足分を補うべくディーゼル発電装置20がすすを除去可能な運転域に相当する高負荷運転(すす除去運転モード)に移行される。この場合、第1実施形態では、エンジン10の負荷率が約70%に引き上げられる。これにより、ディーゼル発電装置20から負荷90への電力供給量が相対的に増加される。   Thus, in the first embodiment, as an overall control operation, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the operating engine 10 exceeds the threshold value α, the pitch of the blades 36 in the wind power generator 30 is determined. The angle θ is gradually increased by the correction amount β, and the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 is decreased. At the same time, the diesel generator 20 is shifted to a high-load operation (soot removal operation mode) corresponding to an operation region in which soot can be removed so as to make up for the shortage with respect to the power demand W (load 90). In this case, in the first embodiment, the load factor of the engine 10 is increased to about 70%. Thereby, the amount of power supplied from the diesel power generator 20 to the load 90 is relatively increased.

また、第1実施形態では、ディーゼル発電装置20が高負荷運転(負荷率が約70%の高負荷運転域)に移行された後は、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、高負荷運転積算時間Trが時間γ(1200秒)を経過するまでこの高負荷運転が一義的に継続される。そして、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、高負荷運転積算時間Trが時間γ(1200秒)を経過した後は、この高負荷運転(すす除去運転モード)を終了させる制御が行われる。すなわち、風力発電装置30のピッチ角θをその時点での風速に応じたピッチ角θにまで減少させることにより発電機34(風車部35)の回転数を増加させて風力発電装置30の出力(電力P1)を増加させて(もとの状態に戻して)風力発電装置30から負荷90への電力供給量を増加させる制御が行われる。   In the first embodiment, after the diesel power generator 20 is shifted to a high load operation (a high load operation region where the load factor is about 70%), the soot measurement amount X decreases below the threshold value α, In addition, the high load operation is continuously continued until the high load operation integration time Tr elapses time γ (1200 seconds). Then, after the soot measurement amount X falls below the threshold value α and the high load operation integration time Tr has passed the time γ (1200 seconds), this high load operation (soot removal operation mode) is terminated. Control is performed. That is, by reducing the pitch angle θ of the wind power generator 30 to the pitch angle θ corresponding to the wind speed at that time, the rotational speed of the generator 34 (wind turbine unit 35) is increased, and the output of the wind power generator 30 ( Control is performed to increase the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 by increasing the power P1) (returning to the original state).

なお、風況が良好な場合は、風力発電装置30から負荷90への出力(電力P1)が増加されるので、エンジン10は低負荷運転に移行されてディーゼル発電装置20の出力(電力P2)は再び小さく抑えられる。また、風況が良好でない場合は、風力発電装置30から負荷90への出力(電力P1)が十分に得られないので、その不足分を補うためにもエンジン10は高負荷運転(たとえば負荷率が50%以上の状態)が継続されて、ディーゼル発電装置20は大出力(電力P2)の運転状態に維持される。   When the wind condition is good, the output (electric power P1) from the wind power generator 30 to the load 90 is increased, so the engine 10 is shifted to a low load operation and the output (electric power P2) of the diesel power generator 20 Is kept small again. Further, when the wind condition is not good, the output (electric power P1) from the wind power generator 30 to the load 90 is not sufficiently obtained, so that the engine 10 is operated at a high load (for example, load factor) to compensate for the shortage. Is maintained at a high output (electric power P2).

第1実施形態では、上記のように、ディーゼル機関からなるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xを検出するスモークメータ21と、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させ、エンジン10をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ移行させる(すす除去運転モードに移行させる)制御を行う制御装置50とを備える。これにより、スモークメータ21により検出されるすす計測量Xがしきい値αを超えるまでは、ディーゼル発電装置20をすすが発生する運転域(負荷率が40%未満の低負荷運転域)で運転することにより風力発電装置30による発電を極力増加することができるので、風力発電装置30による発電をより有効に利用することができる。また、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に風力発電装置30とディーゼル発電装置20との負荷配分を変更してディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)に自動的に移行させることができるので、ディーゼル機関であるエンジン10内に発生(堆積)したすすを強制的に除去してエンジン10の状態および性能を良好に保つことができる。これらの結果、風力発電装置30とディーゼル発電装置20とが連携運転される場合において、ディーゼル発電装置20のすす発生に起因する寿命の低下を抑制しながら、風力発電装置30による発電をより有効に利用することが可能な発電システム100を得ることができる。   In the first embodiment, as described above, the smoke meter 21 that detects the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 that is a diesel engine, and the soot measurement in the exhaust gas of the engine 10 that is detected by the smoke meter 21. When the amount X exceeds the threshold value α, the power supply amount from the wind power generator 30 to the load 90 is decreased, and the operating range in which the soot can be removed from the engine 10 (high load operation with a load factor of about 70%) And a control device 50 that performs control of shifting to a soot removal operation mode. Thus, until the soot measurement amount X detected by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the diesel power generator 20 is operated in an operation region where the soot is generated (a low load operation region where the load factor is less than 40%). By doing so, the power generation by the wind power generator 30 can be increased as much as possible, so that the power generation by the wind power generator 30 can be used more effectively. Further, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 detected by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the load distribution between the wind power generator 30 and the diesel power generator 20 is changed to change the diesel power generator. Therefore, the operation state of the engine 10 at 20 can be automatically shifted to an operation region in which soot can be removed (a high load operation region with a load factor of about 70%). ) The soot can be forcibly removed to keep the engine 10 in good condition and performance. As a result, when the wind power generator 30 and the diesel power generator 20 are operated in a coordinated manner, the power generation by the wind power generator 30 is made more effective while suppressing a decrease in life due to the soot generation of the diesel power generator 20. The power generation system 100 that can be used can be obtained.

また、第1実施形態では、制御装置50は、エンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30のピッチ角θを制御することにより風力発電装置30の発電出力量(電力P1)を減少させることによって、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、制御装置50により風力発電装置30のピッチ角θを制御して風力発電装置30の発電出力量(電力P1)を容易に減少させることができる。したがって、風力発電装置30から負荷90への電力供給量が減少された分、制御装置50により、エンジン10をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)に確実に移行させて容易にすすの除去を行うことができる。   In the first embodiment, the control device 50 controls the wind power generation by controlling the pitch angle θ of the wind power generation device 30 when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 exceeds the threshold value α. By reducing the power generation output amount (electric power P1) of the device 30, control is performed to reduce the power supply amount from the wind power generation device 30 to the load 90. Thus, the control device 50 can control the pitch angle θ of the wind power generator 30 to easily reduce the power generation output amount (electric power P1) of the wind power generator 30. Therefore, the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 is reduced, so that the controller 50 can reliably operate in an operating range where the soot can be removed from the engine 10 (high load operating range where the load factor is about 70%). The soot can be easily removed by shifting to the above.

また、第1実施形態では、エンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、時間γが経過するまですすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)での運転を継続する(すす除去運転モードを継続させる)制御を行うように制御装置50を構成する。これにより、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させた状態で、エンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値α以下に低下したことに加えてこのすすを除去可能な運転域での運転を時間γだけ継続させるので、エンジン10内に堆積したすすをより確実に除去することができる。   Further, in the first embodiment, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 exceeds the threshold value α, the soot measurement amount X is transferred after the engine 10 is shifted to an operation region in which soot can be removed. Continue to operate in the operating range where the soot can be removed (high load operating range where the load factor is approximately 70%) until the time γ falls below the threshold value α and the time γ elapses. The control device 50 is configured to perform control. As a result, the soot can be removed in addition to the fact that the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 has fallen below the threshold value α in a state where the engine 10 has been shifted to an operation region where soot can be removed. Since the operation in the operation region is continued for the time γ, the soot accumulated in the engine 10 can be more reliably removed.

また、第1実施形態では、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、時間γが経過したことに基づいて、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御を停止し、エンジン10のすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)での運転を継続する制御を停止する(すす除去運転モードを終了する)ように制御装置50を構成する。これにより、エンジン10のすすの除去後は、エンジン10をすすが発生する運転域(負荷率が40%未満の低負荷運転域)で運転しながら風力発電装置30による発電を極力増加させる連携運転に容易に復帰させることができるので、これによっても、風力発電装置30による発電をより有効に利用することができる。   In the first embodiment, after the engine 10 is shifted to an operation region in which soot can be removed, the soot measurement amount X decreases to a threshold value α or less and the time γ has elapsed, Control that reduces the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 and stops operation in the operating range where the soot of the engine 10 can be removed (high load operating range where the load factor is about 70%). The control device 50 is configured to stop the operation (end the soot removal operation mode). Thereby, after the soot removal of the engine 10, the cooperative operation that increases the power generation by the wind power generator 30 as much as possible while operating the engine 10 in the operation region where the soot is generated (low load operation region where the load factor is less than 40%). Therefore, the power generation by the wind power generator 30 can be used more effectively.

(第2実施形態)
図1、図2、図5および図6を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態で説明したエンジン10をすすを除去可能な運転域で運転させる「すす除去運転モード」に移行させる制御において、切替制御のタイミングをすすの量と低負荷運転の継続時間との2つの指標に基づいて判断するように制御装置50を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 5, and 6. In the second embodiment, in the control for shifting to the “soot removal operation mode” in which the engine 10 described in the first embodiment is operated in the operation region in which soot can be removed, the switching control timing is low and low. An example will be described in which the control device 50 is configured to make a determination based on two indicators of the duration of load operation. In the figure, components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.

本発明の第2実施形態による発電システム200(図1参照)では、スモークメータ21(図1参照)により連続的に計測されるすす計測量Xの情報に加えて、エンジン10(図1参照)がすすを発生しやすい低負荷運転域で運転される運転時間の積算値(低負荷運転積算時間Tp)の情報をも加味して、すすを除去可能な運転域での運転(すす除去運転モード)への切替制御が行われるように構成されている。   In the power generation system 200 (see FIG. 1) according to the second embodiment of the present invention, in addition to the information on the soot measurement amount X continuously measured by the smoke meter 21 (see FIG. 1), the engine 10 (see FIG. 1). Operation in the operating range in which soot can be removed (soot-removing operation mode), taking into account information on the integrated value of operating time (low-load operating integrated time Tp) that is operated in a low-load operating region where soot is likely to occur ) Is controlled to be performed.

ここで、ディーゼル発電装置20(図1参照)に使用されるエンジン10が低負荷運転される際のエンジン10に対する許容運転時間について説明する。具体的には、図5に示すように、横軸にディーゼル発電装置20のエンジン10(発電機11(図1参照))の出力(負荷率)を示すとともに、縦軸に各負荷率に応じたエンジン10に対する許容運転時間の一例を示している。   Here, the allowable operation time for the engine 10 when the engine 10 used in the diesel power generation apparatus 20 (see FIG. 1) is operated at a low load will be described. Specifically, as shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the output (load factor) of the engine 10 (generator 11 (see FIG. 1)) of the diesel power generator 20, and the vertical axis indicates the load factor. An example of the allowable operation time for the engine 10 is shown.

この例では、負荷率が2.5%未満では許容運転時間は5分に定められ、負荷率が2.5%以上20%未満では許容運転時間は10分に定められている。また、負荷率が20%以上30%未満では許容運転時間は2時間に定められ、負荷率が30%以上40%未満では許容運転時間は8時間に定められている。つまり、各負荷率の範囲においては、各々に設定された許容運転時間を超えての低負荷運転は行えないことを意味している。そして、負荷率が40%以上では許容運転時間は設けられず、連続運転しても支障がないと定められている。また、このような低負荷運転におけるエンジン10の許容運転時間をステップ状に規定したテーブルは、制御装置50内のメモリ(図示せず)に記憶されている。   In this example, when the load factor is less than 2.5%, the allowable operation time is set to 5 minutes, and when the load factor is 2.5% or more and less than 20%, the allowable operation time is set to 10 minutes. When the load factor is 20% or more and less than 30%, the allowable operation time is set to 2 hours. When the load factor is 30% or more and less than 40%, the allowable operation time is set to 8 hours. That is, in each load factor range, it means that low-load operation exceeding the allowable operation time set for each cannot be performed. When the load factor is 40% or more, the allowable operation time is not provided, and it is determined that there is no problem even if continuous operation is performed. Further, a table that defines the allowable operation time of the engine 10 in such a low load operation in a step shape is stored in a memory (not shown) in the control device 50.

したがって、第2実施形態では、風況に応じて負荷率が40%未満の範囲で時間経過とともに不定期な上下変動を伴いながら運転されるエンジン10の運転時間の積算値となる低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(たとえば8時間(480分))を超えるか、または、スモークメータ21(図1参照)により連続計測されるすす計測量Xがしきい値αを超えるかのいずれかが満たされた時点で、制御装置50(図1参照)によって風力発電装置30(図1参照)から負荷90(図1参照)への電力供給量を減少させるとともに、エンジン10をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ移行させる(すす除去運転モードに移行させる)制御が行われるように構成されている。なお、許容時間τは、本発明の「所定の許容時間」の一例である。   Therefore, in the second embodiment, the low load operation integration that is an integrated value of the operation time of the engine 10 that is operated with irregular up and down fluctuations with time in the range where the load factor is less than 40% according to the wind condition. Either the time Tp exceeds the allowable time τ (for example, 8 hours (480 minutes)) or the soot measurement amount X continuously measured by the smoke meter 21 (see FIG. 1) exceeds the threshold value α. When satisfied, the control device 50 (see FIG. 1) can reduce the amount of power supplied from the wind power generator 30 (see FIG. 1) to the load 90 (see FIG. 1) and can remove the soot of the engine 10. Control is made to shift to the operating range (high-load operating range with a load factor of about 70%) (to shift to the soot removal operating mode). The allowable time τ is an example of the “predetermined allowable time” in the present invention.

これにより、第2実施形態では、低負荷運転であってもすす計測量Xがしきい値α未満の場合には、エンジン10を許容時間τ(8時間)に極力近い時間まで運転し続けることが可能になるように構成されている。つまり、風況が良好な場合には、自然エネルギーを生かした発電を極力行うべくエンジン10の低負荷運転を許容時間τ以内で可能な限り持続させるような運転制御が行われる。そして、エンジン10の低負荷運転を可能な限り持続させた状態で、すす計測量Xがしきい値αを超えた場合には、ピッチ角制御に基づきディーゼル発電装置20の負荷率を約70%に引き上げる「すす除去運転モード」への切替制御が行われるように構成されている。   Thus, in the second embodiment, if the soot measurement amount X is less than the threshold value α even in the low load operation, the engine 10 is continuously operated until a time as close as possible to the allowable time τ (8 hours). Is configured to be possible. That is, when the wind condition is favorable, operation control is performed such that the low-load operation of the engine 10 is maintained as long as possible within the allowable time τ so as to generate power using natural energy as much as possible. When the soot measurement amount X exceeds the threshold value α while keeping the low load operation of the engine 10 as long as possible, the load factor of the diesel generator 20 is reduced to about 70% based on the pitch angle control. Switching control to the “soot removal operation mode” to be pulled up is performed.

また、第2実施形態では、低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(8時間)を経過した場合には、すす計測量Xがしきい値αを超えるか否かに関係なく、一義的に風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御が行われるように構成されている。したがって、風力発電装置30の出力(電力P1)の減少とともに、エンジン10は出力(電力P2)が増加される制御が行われる。すなわち、エンジン10を一時的に高負荷運転させてエンジン10のシリンダ内壁やピストン頂面などのすすを燃焼させる。   Further, in the second embodiment, when the low load operation integrated time Tp has passed the allowable time τ (8 hours), it is unambiguous regardless of whether or not the soot measurement amount X exceeds the threshold value α. Control is performed to reduce the amount of power supplied from the wind turbine generator 30 to the load 90. Therefore, as the output (electric power P1) of the wind power generator 30 decreases, the engine 10 is controlled so that the output (electric power P2) is increased. That is, the engine 10 is temporarily operated at a high load to soot soot on the cylinder inner wall and piston top surface of the engine 10.

なお、許容時間τ経過後に風力発電装置30から負荷90への出力(電力P1)を減少させる際、たとえば、風力発電装置30の現在の出力に対応したブレード36(図2参照)のピッチ角θに対して、その出力を10%の状態(=P1/10)にまで強制的に抑制可能な出力強制低下ピッチ角ηを対応付けたデータテーブル(図示せず)を使用して現在のピッチ角θから出力強制低下ピッチ角ηに変更する制御が行われる。また、このようなデータテーブルは風力発電装置30の設計時に予め決定可能であり、制御装置50側に記憶されている。なお、発電システム200の実際の運用面を考慮した場合、風力発電装置30のその時点での出力(発電量)に関係なく、出力強制低下時には出力強制低下ピッチ角ηを一義的に適用するのがより好ましい。   When the output (electric power P1) from the wind turbine generator 30 to the load 90 is decreased after the allowable time τ has elapsed, for example, the pitch angle θ of the blade 36 (see FIG. 2) corresponding to the current output of the wind turbine generator 30 is used. Current pitch angle by using a data table (not shown) in which an output forced decrease pitch angle η that can be forcibly suppressed to a state of 10% (= P1 / 10) is associated with the output. Control for changing from θ to the forced output decrease pitch angle η is performed. Such a data table can be determined in advance when the wind power generator 30 is designed, and is stored on the control device 50 side. In consideration of the actual operation of the power generation system 200, the output forced decrease pitch angle η is uniquely applied when the output is forcibly reduced regardless of the output (power generation amount) of the wind power generator 30 at that time. Is more preferable.

次に、図1、図2および図6を参照して、第2実施形態による発電システム200における制御装置50の処理フローについて説明する。なお、以下の処理フローにおいてもディーゼル発電装置20と風力発電装置30とを組み合わせた通常の連携運転が行われているのが前提である。   Next, a processing flow of the control device 50 in the power generation system 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. In the following processing flow, it is premised that normal cooperative operation in which the diesel power generator 20 and the wind power generator 30 are combined is performed.

まず、図6に示すように、ステップS1〜S9までの各処理フローは、上記第1実施形態による処理フロー(第1〜第4処理フロー)と同様である。   First, as shown in FIG. 6, each processing flow from step S1 to S9 is the same as the processing flow (first to fourth processing flow) according to the first embodiment.

ここで、第2実施形態では、ステップS1〜S9までのいずれかの処理フローに基づいて制御が実行された後、ステップS21〜S26までの第5処理フローが新たに追加される。   Here, in the second embodiment, after the control is executed based on any one of the processing flows from Steps S1 to S9, a fifth processing flow from Steps S21 to S26 is newly added.

まず、ステップS21では、ディーゼル発電装置20(図1参照)におけるエンジン10(図1参照)の現在の運転状態が低負荷運転の状態であるか否かが制御装置50(図1参照)により判断される。この場合、制御装置50により把握されるエンジン10の負荷率が40%未満であるか否かによってエンジン10の運転状態が低負荷運転の状態であるか否かが判断される。   First, in step S21, the control device 50 (see FIG. 1) determines whether or not the current operating state of the engine 10 (see FIG. 1) in the diesel power generation device 20 (see FIG. 1) is a low load operation state. Is done. In this case, whether or not the operating state of the engine 10 is a low-load operation state is determined based on whether or not the load factor of the engine 10 grasped by the control device 50 is less than 40%.

ステップS21においてディーゼル発電装置20(エンジン10)の運転状態が低負荷運転(負荷率が40%未満)の状態であると判断された場合、ステップS22では、低負荷運転積算時間Tpが1回の制御周期Tsに相当する時間だけ加算される。また、ステップS21においてエンジン10の運転状態が低負荷運転の状態にない(負荷率が40%以上である)と判断された場合、ステップS23では、低負荷運転積算時間Tpが1回の制御周期Tsに相当する時間だけ減算される。   If it is determined in step S21 that the operation state of the diesel power generator 20 (engine 10) is a low load operation (load factor is less than 40%), in step S22, the low load operation integration time Tp is one time. The time corresponding to the control period Ts is added. When it is determined in step S21 that the operating state of the engine 10 is not in a low load operation state (the load factor is 40% or more), in step S23, the low load operation integration time Tp is one control cycle. Subtraction is performed for a time corresponding to Ts.

その後、ステップS24では、ディーゼル発電装置20におけるエンジン10の低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(たとえば、8時間(480分))を超えたか否かが制御装置50により判断される。ステップS24においてディーゼル発電装置20におけるエンジン10の低負荷運転積算時間Tpが許容時間τに到達していない(許容時間τを未経過である)と判断された場合、本制御フローは一旦終了される。すなわち、所定の制御周期Tsが経過した後に、再び、図6に示した本制御フローが実行される。   Thereafter, in step S24, the control device 50 determines whether or not the low load operation integration time Tp of the engine 10 in the diesel power generator 20 has exceeded the allowable time τ (for example, 8 hours (480 minutes)). If it is determined in step S24 that the low load operation integration time Tp of the engine 10 in the diesel power generation apparatus 20 has not reached the allowable time τ (the allowable time τ has not yet elapsed), this control flow is temporarily terminated. . That is, after the predetermined control cycle Ts has elapsed, the present control flow shown in FIG. 6 is executed again.

また、ステップS24においてディーゼル発電装置20におけるエンジン10の低負荷運転積算時間Tpが許容時間τを超えたと判断された場合、ステップS25では、低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(8時間)を満たしたので、風力発電装置30の出力(電力P1)を強制的に低下させるための出力強制低下ピッチ角ηが選定される。ここで出力強制低下ピッチ角ηについては、風力発電装置30の現在の出力に対して常に所定割合(たとえば10%)の出力に低下させる際に適用される出力強制低下ピッチ角ηをデータテーブル(図示せず)を参照して使用してもよいし、風力発電装置30の現在の出力に関係なく一定の出力強制低下ピッチ角ηを適用してもよい。そして、ステップS26では、制御装置50の指令に基づき風力発電装置30におけるブレード36(図2参照)のピッチ角θが出力強制低下ピッチ角ηに指定される。   If it is determined in step S24 that the low load operation integrated time Tp of the engine 10 in the diesel power generation apparatus 20 has exceeded the allowable time τ, in step S25, the low load operation integrated time Tp is set to the allowable time τ (8 hours). Since it satisfy | filled, the output forced fall pitch angle (eta) for forcibly reducing the output (electric power P1) of the wind power generator 30 is selected. Here, regarding the forced output decrease pitch angle η, the output forced decrease pitch angle η applied when the output is always reduced to a predetermined ratio (for example, 10%) with respect to the current output of the wind turbine generator 30 is expressed in a data table ( (Not shown) may be used, or a constant output forced decrease pitch angle η may be applied regardless of the current output of the wind turbine generator 30. In step S26, the pitch angle θ of the blade 36 (see FIG. 2) in the wind power generator 30 is designated as the output forced decrease pitch angle η based on the command of the control device 50.

具体的には、現在のピッチ角θと、出力強制低下ピッチ角ηとの差分に相当するブレード36の回転制御量が風力発電装置30に出力される。したがって、風力発電装置30では、出力強制低下ピッチ角ηになるようにブレード36が回転される。これにより、本制御フローは一旦終了される。なお、本制御フロー終了後は、所定の制御周期Tsが経過した後に、再び、図6に示した本制御フローが実行される。   Specifically, the rotation control amount of the blade 36 corresponding to the difference between the current pitch angle θ and the forced output decrease pitch angle η is output to the wind power generator 30. Therefore, in the wind power generator 30, the blade 36 is rotated so that the output forced decrease pitch angle η is obtained. Thereby, this control flow is once complete | finished. Note that after the end of this control flow, the control flow shown in FIG. 6 is executed again after a predetermined control cycle Ts has elapsed.

これにより、第2実施形態では、全体的な制御動作として、負荷率が40%未満の範囲で上下変動を伴いながら運転されるエンジン10の低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(8時間)を超えた場合か、運転中のエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合のいずれかとなった際に、制御装置50によって風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させるとともに、エンジン10がすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ移行される。そして、高負荷運転積算時間Trだけ負荷率が約70%の高負荷運転が継続され、すす計測量Xがしきい値α以下に低下した時点で、本来の連携運転に戻される。このように、スモークメータ21によるすす計測量Xの情報のみならず、低負荷運転積算時間Tpの情報をも加味して、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させるタイミングが判断されている。なお、第2実施形態による発電システム200のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   As a result, in the second embodiment, as the overall control operation, the low load operation integrated time Tp of the engine 10 that is operated with up / down fluctuations in the range where the load factor is less than 40% is the allowable time τ (8 hours). When the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 during operation exceeds the threshold value α, the control device 50 applies the load from the wind power generator 30 to the load 90. While the power supply amount is reduced, the engine 10 is shifted to an operation range in which soot can be removed (high load operation range where the load factor is about 70%). Then, high load operation with a load factor of about 70% is continued for the high load operation integration time Tr, and when the soot measurement amount X falls below the threshold value α, the original linked operation is returned. In this way, not only the information of the soot measurement amount X by the smoke meter 21 but also the information of the low load operation integration time Tp is taken into account, and the timing for shifting the engine 10 to the operation region where soot can be removed is determined. Yes. In addition, the other structure of the electric power generation system 200 by 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

第2実施形態では、上記のように、すすの除去可能な運転域(すす除去運転モード)に移行されるよりも前に低負荷運転でエンジン10が運転される際に積算される低負荷運転積算時間Tpが許容時間τを超えた場合か、または、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させ、エンジン10をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ移行させる(すす除去運転モードに移行させる)制御を行うように制御装置50を構成する。これにより、排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合のみならず排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えていない場合であってもすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)以外の運転域(負荷率が40%未満の低負荷運転域)に相当する負荷率でエンジン10が運転される低負荷運転積算時間Tpが許容時間τを超えた場合に、電力需要Wに対する風力発電装置30とディーゼル発電装置20との負荷配分を変更してディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態をすすを除去可能な運転域(すす除去運転モード)に自動的に移行させることができる。このように、低負荷運転域においてすす発生の有無に関係なく低負荷運転積算時間Tpが許容時間τを経過した時点でエンジン10をすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に強制的に移行させることができるので、風力発電装置30による発電を有効に利用しつつ、すす発生に起因してエンジン10が故障するのをより確実に回避することができる。   In the second embodiment, as described above, the low load operation that is integrated when the engine 10 is operated in the low load operation before the shift to the soot-removable operation region (soot removal operation mode) is performed. When the accumulated time Tp exceeds the allowable time τ or when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 detected by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the load from the wind turbine generator 30 The power supply amount to 90 is decreased, and control is performed so that the engine 10 is shifted to an operation region in which soot can be removed (a high load operation region with a load factor of about 70%) (transition to the soot removal operation mode). The control device 50 is configured. Thus, it is possible to remove soot not only when the soot measurement amount X in the exhaust gas exceeds the threshold value α but also when the soot measurement amount X in the exhaust gas does not exceed the threshold value α. The low load operation integration time Tp in which the engine 10 is operated at a load factor corresponding to an operation region (low load operation region where the load factor is less than 40%) other than the operation region (high load operation region) exceeds the allowable time τ. In this case, the load distribution between the wind power generator 30 and the diesel power generator 20 with respect to the electric power demand W is changed, and the operation state of the engine 10 in the diesel power generator 20 is automatically changed to an operation region (soot removal operation mode) in which soot can be removed. Can be migrated. As described above, regardless of whether or not soot is generated in the low load operation region, the operation is compulsory to an operation region (high load operation region) where the soot can be removed from the engine 10 when the low load operation integration time Tp has passed the allowable time τ. Therefore, it is possible to more reliably avoid the failure of the engine 10 due to the generation of soot, while effectively using the power generation by the wind power generator 30.

また、上記効果に加えて、エンジン10が低負荷運転される場合でかつ排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えないうちは、低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(8時間)に達するまでの間、可能な限り風力発電装置30を主体的に利用した電力供給を継続することができる。これによっても、発電システム200では、風力発電装置30による発電をより有効に利用することができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   In addition to the above effect, the low load operation integrated time Tp is equal to the allowable time τ (8) when the engine 10 is operated at a low load and the soot measurement amount X in the exhaust gas does not exceed the threshold value α. Power supply using the wind power generator 30 as much as possible can be continued until it reaches (time). Also by this, in the power generation system 200, the power generation by the wind power generator 30 can be used more effectively. The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

(第2実施形態の変形例)
図1および図7を参照して、第2実施形態の変形例について説明する。この第2実施形態の変形例では、上記第2実施形態で使用した低負荷運転積算時間Tpの積算方法に上記第2実施形態とは異なる手法を取り入れて制御装置50を構成した例について説明する。
(Modification of the second embodiment)
A modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 7. In this modification of the second embodiment, an example will be described in which the control device 50 is configured by incorporating a method different from that of the second embodiment into the method of integrating the low load operation integration time Tp used in the second embodiment. .

すなわち、上記第2実施形態においては、負荷率が0%以上40%未満の範囲では負荷率の大きさに関係なく各々の負荷率ごとにステップ状に設定された運転時間(実時間)を制御周期Tsに相当する時間だけ順次積算(加算)した。これに対して、第2実施形態の変形例では、負荷率ごとに運転時間の積算値を異ならせながら低負荷運転積算時間Tpを得る手法を適用する。具体的には、図7に示すように、エンジン10の負荷率の大きさに対応させた積算係数ζを設定しておき、負荷率ごとに運転時間の積算値を異ならせながら低負荷運転積算時間Tpを得るように構成する。   That is, in the second embodiment, when the load factor is in the range of 0% or more and less than 40%, the operation time (actual time) set in a stepwise manner is controlled for each load factor regardless of the load factor. Sequential integration (addition) was performed for a time corresponding to the period Ts. On the other hand, in the modified example of the second embodiment, a method of obtaining the low load operation integration time Tp while varying the operation time integration value for each load factor is applied. Specifically, as shown in FIG. 7, an integration coefficient ζ corresponding to the magnitude of the load factor of the engine 10 is set, and the low load operation integration is performed while varying the integration value of the operation time for each load factor. The time Tp is configured to be obtained.

たとえば、負荷率が10%の場合には、低負荷運転積算時間Tpに対して運転時間を係数1.0倍で加算する。つまり、1回分の制御周期Ts(サンプリング周期)間に10%負荷率で運転されていた場合には、積算係数ζ=1.0として、低負荷運転積算時間Tpに制御周期Ts×1.0に相当する運転時間(実時間)が加算される。また、1回分の制御周期Ts間に20%負荷率で運転されていた場合には、積算係数ζ=0.25を使用して、低負荷運転積算時間Tpに制御周期Ts×0.25が加算される。また、1回分の制御周期Ts間に30%負荷率で運転されていた場合には、積算係数ζ=0.15を使用して、低負荷運転積算時間Tpに制御周期Ts×0.15が加算される。また、1回分の制御周期Ts間に40%負荷率で運転されていた場合には、積算係数ζ=0.07を使用して、低負荷運転積算時間Tpに制御周期Ts×0.07が加算される。なお、積算係数ζは、本発明の「補正係数」の一例である。   For example, when the load factor is 10%, the operation time is added by a factor of 1.0 to the low load operation integration time Tp. That is, when the vehicle is operated at a load factor of 10% during one control cycle Ts (sampling cycle), the integration factor ζ = 1.0, and the control cycle Ts × 1.0 in the low load operation integration time Tp. The operation time (actual time) corresponding to is added. Further, when the vehicle is operated at a 20% load factor during one control cycle Ts, the control cycle Ts × 0.25 is added to the low load operation integration time Tp using the integration coefficient ζ = 0.25. Is added. Further, when the vehicle is operated at a load factor of 30% during one control cycle Ts, the control cycle Ts × 0.15 is set to the low load operation integration time Tp using the integration coefficient ζ = 0.15. Is added. Further, when the vehicle is operated at a load factor of 40% during one control cycle Ts, the control cycle Ts × 0.07 is set to the low load operation integration time Tp using the integration coefficient ζ = 0.07. Is added. The integration coefficient ζ is an example of the “correction coefficient” in the present invention.

このように、エンジン10の負荷率に応じて個別に設定された積算係数ζに基づく運転時間をそれまでの低負荷運転積算時間Tpに加算するように構成する。したがって、10%以上40%未満の範囲において負荷率が40%に近いほど、低負荷運転積算時間Tpに対する積算時間の加算量がより小さい(短い)ので、低負荷運転積算時間Tpが許容時間τ(8時間)に到達するまでの実時間はより長くなる。すなわち、低負荷運転であっても、すすの発生する確率が相対的に低い運転状態であるならば、低負荷運転を継続する時間はより引き延ばされる。したがって、風況が良好な限りは風力発電装置30を主体とした発電を極力利用することが可能となる。   As described above, the operation time based on the integration coefficient ζ individually set according to the load factor of the engine 10 is added to the low load operation integration time Tp so far. Accordingly, the closer the load factor is to 40% in the range of 10% or more and less than 40%, the smaller (shorter) the amount of addition of the integration time to the low load operation integration time Tp is, so the low load operation integration time Tp becomes the allowable time τ. The actual time to reach (8 hours) is longer. That is, even in the low load operation, if the probability that soot is generated is a relatively low operation state, the time for which the low load operation is continued is further extended. Therefore, as long as the wind condition is favorable, it is possible to use power generation mainly by the wind power generator 30 as much as possible.

第2実施形態の変形例では、上記のように、すすを除去可能な運転域(すす除去運転モード)以外の運転域に相当する負荷率で低負荷運転される際のエンジン10の低負荷運転積算時間Tpを許容時間τまで積算する際、エンジン10の負荷率ごとに設定された積算係数ζに基づいて算出される時間を使用して許容時間τまで積算するように制御装置50を構成する。これにより、すすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で運転される際のエンジン10の低負荷運転積算時間Tpを負荷率に応じてより正確に積算することができる。したがって、エンジン10の状態をより正確に把握することができる分、制御装置50によるすすを除去可能な運転域(高負荷運転域)に移行させるか否かの判断により正確に反映させることができる。なお、第2実施形態の変形例のその他の効果は、上記第2実施形態と同様である。   In the modified example of the second embodiment, as described above, the low load operation of the engine 10 when the low load operation is performed at a load factor corresponding to an operation region other than the operation region in which soot can be removed (soot removal operation mode). When integrating the integration time Tp up to the allowable time τ, the control device 50 is configured to integrate up to the allowable time τ using the time calculated based on the integration coefficient ζ set for each load factor of the engine 10. . Thereby, the low load operation integration time Tp of the engine 10 when operating at a load factor corresponding to an operation region other than the operation region where soot can be removed can be more accurately integrated according to the load factor. Therefore, as much as the state of the engine 10 can be grasped more accurately, it can be accurately reflected by the determination by the control device 50 as to whether or not to shift to an operation region (high load operation region) in which soot can be removed. . The remaining effects of the modification of the second embodiment are similar to those of the aforementioned second embodiment.

(第3実施形態)
図1および図8を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、上記第1実施形態で説明した「すす除去運転モード」への切替制御において、切り替えのタイミングをすすの量と、すすの量の単位時間当たりの変化量との2つの指標に基づいて判断するように制御装置50を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 8. In the third embodiment, in the switching control to the “soot removal operation mode” described in the first embodiment, the soot amount and the amount of change per unit time of the soot amount are changed. An example in which the control device 50 is configured to make a determination based on an index will be described. In the figure, components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.

本発明の第3実施形態による発電システム300(図1参照)では、スモークメータ21(図1参照)により連続的に計測されるすす計測量Xの情報に加えて、時々刻々変化するすす計測量Xの変化量ΔXの情報も加味して、エンジン10をすすを除去可能な運転域への切替制御が行われるように構成されている。なお、変化量ΔXは、本発明の「すすの量の単位時間あたりの変化量」の一例である。   In the power generation system 300 (see FIG. 1) according to the third embodiment of the present invention, in addition to the information on the soot measurement amount X continuously measured by the smoke meter 21 (see FIG. 1), the soot measurement amount that changes from moment to moment. In consideration of the information on the amount of change ΔX in X, the engine 10 is configured to be controlled to be switched to an operating region in which soot can be removed. The change amount ΔX is an example of the “change amount of soot amount per unit time” in the present invention.

すなわち、たとえば、現在計測された排気ガス中のすす計測量Xと、制御周期Ts後に計測された排気ガス中のすす計測量Xとの差分として算出されるすす計測量Xの単位時間あたりの変化量ΔX(=(X−X)/Ts)の推移を考慮に入れてエンジン10をすすを除去可能な運転域へ切り替えるか否かを判断する制御を行うように制御装置50を構成する。 That is, for example, a soot measurement amount X 1 of the exhaust gas which is currently measured, soot measured quantity X per unit of time is calculated as the difference between the soot measurement amount X 2 of the exhaust gas is measured after the control cycle Ts The control device 50 is controlled so as to determine whether or not to switch the engine 10 to an operation region in which soot can be removed in consideration of the transition of the change amount ΔX (= (X 2 −X 1 ) / Ts) of the engine 10. Configure.

これにより、第3実施形態では、すす計測量Xがしきい値αを超えるか、または、すす計測量Xの変化量ΔXがしきい値δを超えた場合に、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を意図的に減少させるとともに、連携運転に基づいてエンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させる(すす除去運転モードに移行させる)制御が行われるように構成されている。なお、しきい値δは、本発明の「所定のすす変化量しきい値」の一例である。   Thereby, in the third embodiment, when the soot measurement amount X exceeds the threshold value α or the change amount ΔX of the soot measurement amount X exceeds the threshold value δ, the load 90 is applied from the wind power generator 30. In addition to intentionally reducing the amount of power supplied to the vehicle, control is performed to shift the soot 10 to an operation range in which soot can be removed based on cooperative operation (transition to the soot removal operation mode). . The threshold value δ is an example of the “predetermined soot change threshold value” in the present invention.

この点を、説明すると、図8における処理フローにおいて、ステップS31では、ディーゼル発電装置20(図1参照)におけるエンジン10(図1参照)の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えたか否か、または、すす計測量Xの変化量ΔXがしきい値δを超えたか否かが、制御装置50(図1参照)により判断される。ここで、変化量ΔXについては、前回(1回分の制御周期Ts前)計測された排気ガス中のすす計測量Xと、前回から制御周期Ts後に計測された排気ガス中のすす計測量Xとの差分を制御周期Tsで除した値(=(X−X)/Ts)を参照する。 Explaining this point, in the processing flow in FIG. 8, in step S31, the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 (see FIG. 1) in the diesel power generation apparatus 20 (see FIG. 1) has a threshold value α. It is determined by the control device 50 (see FIG. 1) whether or not the change amount ΔX of the soot measurement amount X has exceeded the threshold value δ. Here, the variation ΔX is the previous (one time of the control cycle Ts before) and soot measured quantity X 1 of the measured exhaust gas, the soot measurement quantity X in the exhaust gas is measured after the control cycle Ts from the previous A value obtained by dividing the difference from 2 by the control cycle Ts (= (X 2 −X 1 ) / Ts) is referred to.

そして、ステップS31において制御装置50によりすす計測量Xがしきい値αを超えたと判断された場合、または、変化量ΔXがしきい値δを超えたと判断された場合、ステップS2では、ディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態が高負荷運転に到達しているか否かが制御装置50により判断される。なお、ステップS2以降の処理フローは、上記第1実施形態と同様である。   If it is determined in step S31 that the soot measurement amount X exceeds the threshold value α by the control device 50, or if it is determined that the change amount ΔX exceeds the threshold value δ, in step S2, diesel power generation is performed. The control device 50 determines whether or not the operating state of the engine 10 in the device 20 has reached high load operation. The processing flow after step S2 is the same as that in the first embodiment.

また、ステップS31において制御装置50によりすす計測量Xがしきい値αを超えていないと判断された場合、または、変化量ΔXがしきい値δを超えていないと判断された場合、処理フローは、ステップS7に進む。この場合も、ステップS7以降の処理フローは上記第1実施形態と同様である。   Further, when it is determined in step S31 that the measurement amount X of the soot does not exceed the threshold value α by the control device 50, or when it is determined that the change amount ΔX does not exceed the threshold value δ, the processing flow. Advances to step S7. Also in this case, the processing flow after step S7 is the same as that in the first embodiment.

第3実施形態では、上記のように、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xまたは変化量ΔXが、各々に対応して設定されたしきい値αまたはしきい値δを超えた場合に、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させ、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させる(すす除去運転モードに移行させる)制御を行うように制御装置50を構成する。これにより、排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合のみならず、すすの量の変化量ΔXがしきい値δを超えた場合においても電力需要Wに対する風力発電装置30とディーゼル発電装置20との負荷配分を変更してディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態をすすを除去可能な運転域に自動的に移行させることができるので、エンジン10内に発生し堆積するすすが強制的に除去されてエンジン10の状態および性能を確実に良好に保つことができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   In the third embodiment, as described above, the soot measurement amount X or the change amount ΔX in the exhaust gas of the engine 10 detected by the smoke meter 21 is the threshold value α or the threshold value set corresponding to each. When the value δ is exceeded, control is performed to reduce the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 and shift the engine 10 to an operation region in which soot can be removed (shift to the soot removal operation mode). The control device 50 is configured as follows. As a result, the wind power generator 30 for the power demand W not only when the soot measurement amount X in the exhaust gas exceeds the threshold value α but also when the soot amount change amount ΔX exceeds the threshold value δ. The load distribution between the diesel generator 20 and the diesel generator 20 can be changed so that the operation state of the engine 10 in the diesel generator 20 can be automatically shifted to an operation region in which soot can be removed. The soot is forcibly removed and the state and performance of the engine 10 can be reliably kept good. The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

(第4実施形態)
図9および図10を参照して、第4実施形態について説明する。この第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態と異なり、風力発電装置30におけるピッチ角制御を行うことなくディーゼル発電装置20を前述の「すす除去運転モード」に移行させるように制御装置50を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the fourth embodiment, unlike the first to third embodiments, the control device is configured to shift the diesel power generation device 20 to the above-described “soot removal operation mode” without performing the pitch angle control in the wind power generation device 30. The example which comprised 50 is demonstrated. In the figure, components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.

本発明の第4実施形態による発電システム400は、図9に示すように、ディーゼル発電装置20および風力発電装置30に加えて、風力発電装置30と電気的に接続された蓄電設備60を備えている。蓄電設備60は、鉛バッテリーからなる複数の蓄電部61を有しており、風力発電装置30の電力P1の一部が蓄電部61に蓄電可能に構成されている。また、蓄電設備60は、制御装置50と通信可能に接続されており、制御装置50の指令に基づいて蓄電部61に対する電力の充放電が制御されるように構成されている。なお、蓄電部61は、本発明の「電力貯蔵部」の一例である。   As shown in FIG. 9, the power generation system 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes a power storage facility 60 that is electrically connected to the wind power generator 30 in addition to the diesel power generator 20 and the wind power generator 30. Yes. The power storage facility 60 includes a plurality of power storage units 61 made of a lead battery, and a part of the power P1 of the wind power generator 30 can be stored in the power storage unit 61. In addition, the power storage facility 60 is connected to the control device 50 so as to be communicable, and is configured to control charging / discharging of the power to the power storage unit 61 based on a command from the control device 50. The power storage unit 61 is an example of the “power storage unit” in the present invention.

これにより、第4実施形態では、スモークメータ21により検出されるエンジン10の排気ガスに含まれるすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、制御装置50によって、風力発電装置30の電力P1の一部を蓄電設備60における蓄電部61に貯蔵することにより、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を相対的に減少させる制御が行われるように構成されている。したがって、上記第1実施形態のように、風況が良好であるにもかかわらず風力発電装置30におけるブレード36のピッチ角を強制的に増加させて発電機34(風車部35)の回転数を低下させて風力発電装置30の電力P1それ自体を減少させる制御は行われない。この場合、風力発電装置30の電力P1の一部が蓄電部61に供給(蓄電)されるので、風力発電装置30から負荷90への電力供給量が見かけ上減少される。したがって、ディーゼル発電装置20と風力発電装置30との連携運転においては、電力需要W(負荷90)に対する不足分を補うべく、ディーゼル発電装置20はエンジン10内のすすを除去可能な運転域(すす除去運転モード)に相当する高負荷運転の状態(負荷率が約70%の高負荷運転域)に移行される。   Thus, in the fourth embodiment, when the soot measurement amount X included in the exhaust gas of the engine 10 detected by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the power of the wind power generator 30 is controlled by the control device 50. By storing a part of P <b> 1 in the power storage unit 61 in the power storage facility 60, a control for relatively reducing the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 is performed. Therefore, as in the first embodiment, the pitch angle of the blades 36 in the wind power generator 30 is forcibly increased to increase the rotational speed of the generator 34 (wind turbine section 35) despite the favorable wind conditions. Control for reducing the power P1 itself of the wind turbine generator 30 is not performed. In this case, since a part of the electric power P1 of the wind power generator 30 is supplied (accumulated) to the power storage unit 61, the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 is apparently reduced. Therefore, in the cooperative operation of the diesel power generation apparatus 20 and the wind power generation apparatus 30, the diesel power generation apparatus 20 can remove the soot in the engine 10 in order to compensate for the shortage of the power demand W (load 90). It shifts to the state of high load operation (high load operation region where the load factor is about 70%) corresponding to the removal operation mode).

また、発電システム400では、エンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させた後、すすの量がしきい値α以下に低下し、かつ、時間γ(1200秒)が経過したことに基づいて、風力発電装置30の電力P1の一部を蓄電部61に蓄電する動作が停止されて風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御が停止される。したがって、上述のエンジン10のすす除去運転モードについても停止されるように構成されている。また、蓄電部61に蓄電された電力は、風況に伴って風力発電装置30の電力P1(発電出力量)が低下したり電力需要Wが一時的に上昇した場合などに制御装置50の指令に基づいて負荷90に対して適宜供給されるように構成されている。   Further, in the power generation system 400, after the engine 10 is shifted to an operation region in which soot can be removed, the amount of soot is reduced to a threshold value α or less and time γ (1200 seconds) has elapsed. Thus, the operation of storing a part of the power P1 of the wind power generator 30 in the power storage unit 61 is stopped, and the control for reducing the power supply amount from the wind power generator 30 to the load 90 is stopped. Accordingly, the soot removal operation mode of the engine 10 is also stopped. Further, the power stored in the power storage unit 61 is a command from the control device 50 when the power P1 (power generation output amount) of the wind power generator 30 decreases or the power demand W temporarily increases with the wind conditions. Based on the above, the load 90 is appropriately supplied.

次に、図9および図10を参照して、第4実施形態による発電システム400における制御装置50の処理フローについて説明する。   Next, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, the process flow of the control apparatus 50 in the electric power generation system 400 by 4th Embodiment is demonstrated.

図10に示すように、まず、ステップS41では、ディーゼル発電装置20(図9参照)におけるエンジン10(図9参照)の排気ガスに含まれるすす計測量Xがしきい値αを超えたか否かが制御装置50(図9参照)により判断される。ステップS41において制御装置50によりすす計測量Xがしきい値αを超えたと判断された場合、ステップS42では、ディーゼル発電装置20におけるエンジン10の運転状態が高負荷運転に到達しているか否か(負荷率が50%以上であるか否か)が制御装置50により判断される。   As shown in FIG. 10, first, in step S41, whether or not the soot measurement amount X contained in the exhaust gas of the engine 10 (see FIG. 9) in the diesel power generation apparatus 20 (see FIG. 9) exceeds a threshold value α. Is determined by the control device 50 (see FIG. 9). When it is determined that the soot measurement amount X exceeds the threshold value α by the control device 50 in step S41, in step S42, it is determined whether or not the operating state of the engine 10 in the diesel power generation device 20 has reached high load operation ( Whether or not the load factor is 50% or more is determined by the control device 50.

ステップS42においてエンジン10の運転状態が高負荷運転に到達していない(負荷率50%未満であり低負荷運転の状態にある)と判断された場合、ステップS43では、蓄電設備60(図9参照)における蓄電部61(図9参照)への充電量Zが現在値から新たな値に変更される。具体的には、現在の充電量Zが、充電量Zよりも大きい新たな充電量Z(Z<Z)へと変更(更新)される。ここで、充電量Zとは、制御周期Ts(サンプリング周期)間に風力発電装置30(図9参照)が発電した発電量のうち蓄電部61に出力(供給)される電力量のことを意味する。その後、ステップS44では、エンジン10が高負荷運転を行う際の継続時間を計数するタイマーが初期化(高負荷運転積算時間Tr=0)される。 When it is determined in step S42 that the operation state of the engine 10 has not reached high load operation (the load factor is less than 50% and is in a low load operation state), in step S43, the power storage facility 60 (see FIG. 9). ) In the power storage unit 61 (see FIG. 9) is changed from the current value to a new value. Specifically, the current charge amount Z 0 is changed (updated) to a new charge amount Z 1 (Z 0 <Z 1 ) that is larger than the charge amount Z 0 . Here, the charge amount Z means the amount of power output (supplied) to the power storage unit 61 among the power generation amount generated by the wind power generator 30 (see FIG. 9) during the control cycle Ts (sampling cycle). To do. Thereafter, in step S44, a timer for counting the duration time during which the engine 10 performs high load operation is initialized (high load operation integration time Tr = 0).

また、ステップS42においてエンジン10の運転状態が高負荷運転(負荷率が50%以上)に到達している(エンジン10が高負荷運転中である場合を含む)と判断された場合、ステップS45では、充電量Z(蓄電部61への出力)は変更されることなくその時点での値(充電量Z)に据えおかれる。そして、ステップS46では、タイマーのカウントが1つ進められて高負荷運転積算時間Trに制御周期Tsが1回分加算される。 If it is determined in step S42 that the operating state of the engine 10 has reached high load operation (load factor is 50% or more) (including the case where the engine 10 is in high load operation), in step S45, The charge amount Z (output to the power storage unit 61) is left unchanged at the value at that time (charge amount Z 0 ) without being changed. In step S46, the count of the timer is advanced by one, and the control cycle Ts is added once to the high load operation integration time Tr.

また、ステップS41において制御装置50(図9参照)によりすす計測量Xがしきい値αを超えていないと判断された場合、ステップS47では、カウント中の高負荷運転(負荷率50%以上)の高負荷運転積算時間Trが時間γ(1200秒)を超えたか否かが制御装置50により判断される。ステップS47において高負荷運転の高負荷運転積算時間Trが時間γに到達していないと判断された場合、処理フローはステップS45へと進み、充電量Zは変更されることなくその時点での値(充電量Z)に据えおかれる。そして、ステップS46では、タイマーのカウントが進められて高負荷運転積算時間Trに制御周期Tsが1回分加算される。 Further, when it is determined in step S41 that the soot measurement amount X does not exceed the threshold value α by the control device 50 (see FIG. 9), in step S47, high load operation during counting (load factor 50% or more) Whether or not the high load operation integrated time Tr exceeds the time γ (1200 seconds) is determined by the control device 50. When it is determined in step S47 that the high load operation integration time Tr of high load operation has not reached time γ, the process flow proceeds to step S45, and the charge amount Z is the value at that time without being changed. (Charged amount Z 0 ). In step S46, the count of the timer is advanced, and the control cycle Ts is added once to the high load operation integration time Tr.

また、ステップS47において高負荷運転の高負荷運転積算時間Trが時間γに到達したと判断された場合、ステップS48では、充電量Zが初期値としてのZ=0(充電要求なしの状態)に戻される。   If it is determined in step S47 that the high load operation integration time Tr of the high load operation has reached the time γ, in step S48, the charge amount Z is set to Z = 0 as an initial value (state without charge request). Returned.

ディーゼル発電装置20および風力発電装置30の各々の負荷状況に応じて上記したステップS41、S42、S43およびS44の順に進む第1処理フロー、ステップS41、S42、S45およびS46の順に進む第2処理フロー、ステップS41、S47、S45およびS46の順に進む第3処理フロー、および、ステップS41、S47およびS48の順に進む第4処理フローのいずれかの処理フローを経た後、処理フローはステップS49に進む。   The first processing flow that proceeds in the order of steps S41, S42, S43, and S44, and the second processing flow that proceeds in the order of steps S41, S42, S45, and S46 according to the respective load conditions of the diesel power generation device 20 and the wind power generation device 30 After passing through any one of the third processing flow that proceeds in the order of steps S41, S47, S45, and S46 and the fourth processing flow that proceeds in the order of steps S41, S47, and S48, the processing flow proceeds to step S49.

ステップS49では、制御装置50の指令に基づき風力発電装置30の充電動作が蓄電設備60に対して指定される。これにより、本制御フローは一旦終了される。なお、本制御フロー終了後は、所定の制御周期Tsが経過した後に、再び、図10に示した本制御フローにおける第1〜第4処理フローのいずれかが実行される。   In step S <b> 49, the charging operation of the wind power generator 30 is specified for the power storage facility 60 based on the command of the control device 50. Thereby, this control flow is once complete | finished. After the end of this control flow, any one of the first to fourth process flows in the present control flow shown in FIG. 10 is executed again after a predetermined control cycle Ts has elapsed.

これにより、第4実施形態では、全体的な制御動作として、運転中のエンジン10の排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力エネルギーを使用して発電中の風力発電装置30の電力P1の一部(充電量Z)が蓄電設備60(蓄電部61)に充電される動作が実行されて、風力発電装置30から負荷90への電力供給量が減少される。また、これと同時に、電力需要Wに対する不足分を補うべくディーゼル発電装置20がすすを除去可能な運転域に相当する高負荷運転(すす除去運転モード)に移行される。第4実施形態の場合も、エンジン10の負荷率が約70%に引き上げられる。   Thereby, in 4th Embodiment, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of the engine 10 during driving | operation exceeds the threshold value (alpha) as a whole control operation, it is using wind energy and is generating electric power. The operation of charging a part of the power P1 (charge amount Z) of the wind power generator 30 to the power storage facility 60 (power storage unit 61) is executed, and the power supply amount from the wind power generator 30 to the load 90 is reduced. . At the same time, the diesel generator 20 is shifted to a high-load operation (soot removal operation mode) corresponding to an operation region in which soot can be removed to make up for the shortage with respect to the power demand W. Also in the case of the fourth embodiment, the load factor of the engine 10 is increased to about 70%.

また、第4実施形態では、ディーゼル発電装置20が高負荷運転(負荷率が約70%の高負荷運転域)に移行された後は、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、高負荷運転積算時間Trが時間γ(1200秒)を経過するまでこの高負荷運転が継続される。そして、すす計測量Xがしきい値α以下に低下し、かつ、高負荷運転積算時間Trが時間γ(1200秒)を経過した後に、蓄電部61に充電される動作が停止されて、エンジン10の高負荷運転(すす除去運転モード)を終了させる制御が行われる。   Further, in the fourth embodiment, after the diesel power generation apparatus 20 is shifted to a high load operation (a high load operation region where the load factor is about 70%), the soot measurement amount X decreases below the threshold value α, In addition, the high load operation is continued until the high load operation integration time Tr elapses time γ (1200 seconds). Then, after the soot measurement amount X falls below the threshold value α and the high load operation integration time Tr has passed the time γ (1200 seconds), the operation of charging the power storage unit 61 is stopped, and the engine Control to end 10 high-load operation (soot removal operation mode) is performed.

なお、第4実施形態による発電システム400のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   In addition, the other structure of the electric power generation system 400 by 4th Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

第4実施形態では、上記のように、風力発電装置30により発電した電力を貯蔵する蓄電設備60をさらに備え、エンジン10の排気ガス中のすすの量がしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30の出力(電力P1)の一部を蓄電設備60(蓄電部61)に貯蔵することにより、風力発電装置30から負荷90への電力供給量を減少させる制御を行うように制御装置50を構成する。これにより、風力発電装置30の発電能力を無駄に低下させることなく風力発電装置30から負荷90への電力供給量を見かけ上減少させることができるので、エンジン10をすすを除去可能な運転域(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ容易に移行させることができるとともに、風力発電装置30により発電されて蓄電設備60(蓄電部61)に貯蔵された電力を有効に利用して、電力必要時に負荷90に容易に供給することができる。   In the fourth embodiment, as described above, the storage device 60 that stores the power generated by the wind power generator 30 is further provided, and when the amount of soot in the exhaust gas of the engine 10 exceeds the threshold value α, The control device performs control to reduce the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 by storing a part of the output (electric power P1) of the wind power generator 30 in the power storage facility 60 (power storage unit 61). 50. As a result, the amount of power supplied from the wind power generator 30 to the load 90 can be apparently reduced without unnecessarily reducing the power generation capacity of the wind power generator 30, so that the operating range in which soot can be removed from the engine 10 ( High load operating range with a load factor of about 70%), and effectively using the electric power generated by the wind power generator 30 and stored in the power storage facility 60 (power storage unit 61), It can be easily supplied to the load 90 when power is required.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記第1〜第4実施形態では、ディーゼル発電装置20をすすを除去可能な運転域へ移行させる一例として風力発電装置30のピッチ角制御に基づいてエンジン10の負荷率を約70%に引き上げる例について示したが、本発明はこれに限られない。すすを除去可能な運転域であるならば、エンジン10の負荷率を、低負荷運転域(約40%未満(約10%以上約40%未満)の状態から上述の約70%よりも低いたとえば約60%や約50%のレベルの高負荷運転域に引き上げる制御を行ってもよい。これらすすを除去可能な運転域に対応する負荷率の設定値は、ディーゼル発電装置(ディーゼル機関)の仕様によって適宜決定され得る。ただし、より短時間ですすを除去するためにも、エンジン10の負荷率を少なくとも約70%に引き上げるのがより好ましい。   For example, in the said 1st-4th embodiment, the load factor of the engine 10 is set to about 70% based on the pitch angle control of the wind power generator 30 as an example which transfers the diesel power generator 20 to the operation area which can remove soot. Although an example of pulling up has been shown, the present invention is not limited to this. If it is an operation range in which soot can be removed, the load factor of the engine 10 is reduced from a low load operation range (less than about 40% (about 10% or more and less than about 40%) to less than about 70% described above, for example Control may be performed to increase the operating range to a high load operating level of about 60% or about 50% .The set value of the load factor corresponding to the operating range where soot can be removed is the specification of the diesel generator (diesel engine) However, it is more preferable to raise the load factor of the engine 10 to at least about 70% in order to remove the soot in a shorter time.

また、上記第1〜第4実施形態では、運転中のディーゼル発電装置20(エンジン10)の負荷率が50%以上であるか否かによってエンジン10の運転状態が高負荷運転に到達しているか否かを判断した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、50%以外の、たとえば、負荷率が55%以上や60%以上であるか否かによってエンジン10の運転状態が高負荷運転域に到達しているか否かを判断してもよい。高負荷運転を判断するしきい値についても、ディーゼル発電装置(ディーゼル機関)の仕様によって適宜決定されうる。   Moreover, in the said 1st-4th embodiment, whether the driving | running state of the engine 10 has reached high load driving | running | working by whether the load factor of the diesel generator 20 in operation (engine 10) is 50% or more. Although an example of determining whether or not is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, it may be determined whether or not the operating state of the engine 10 has reached the high-load operating range based on whether the load factor is other than 50%, for example, whether the load factor is 55% or more or 60% or more. . The threshold value for determining the high load operation can also be determined as appropriate depending on the specifications of the diesel power generator (diesel engine).

また、上記第1〜第4実施形態では、光透過式のスモークメータ21を用いてエンジン10から排出される排気ガスのすすの量(すす計測量X)を計測した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、排気ガス管12中に設置されたフィルタ部材上に捕集したPM(微小粒子状物質)に光(センサ光)を照射してフィルタ部材が有する反射率の大きさ(変化量)に基づいて排気ガスの煙濃度を測定する光反射式のスモークメータを用いてすすの量を計測してもよい。ただし、光透過式のスモークメータ21を用いた方が、すすの量を連続的に計測することができる点で光反射式のスモークメータよりも利用価値は高い。   In the first to fourth embodiments, an example in which the soot amount of the exhaust gas discharged from the engine 10 (soot measurement amount X) is measured using the light transmission type smoke meter 21 is shown. The invention is not limited to this. For example, the PM (microparticulate matter) collected on the filter member installed in the exhaust gas pipe 12 is irradiated with light (sensor light) and is based on the magnitude (change amount) of the reflectance of the filter member. The soot amount may be measured using a light reflection type smoke meter that measures the smoke concentration of the exhaust gas. However, the use of the light transmission type smoke meter 21 has higher utility value than the light reflection type smoke meter in that the amount of soot can be continuously measured.

また、上記第1〜第4実施形態では、負荷率を約70%に引き上げてエンジン10をすすを除去可能な運転域(すす除去運転モード)へ移行させた後、時間γとして1200秒(20分)が経過するまでこの「すす除去運転モード」を継続させた例について示したが、本発明はこれに限られない。時間γは、ディーゼル発電装置20(エンジン10)の特性などに応じて1200秒以外に設定されていてもよい。   Moreover, in the said 1st-4th embodiment, after raising a load factor to about 70% and making the engine 10 transfer to the operation area (soot removal operation mode) which can remove soot, as time (gamma), 1200 seconds (20 Although the example in which the “soot removal operation mode” is continued until the elapse of minutes) is shown, the present invention is not limited to this. The time γ may be set to other than 1200 seconds depending on the characteristics of the diesel power generation apparatus 20 (engine 10).

また、上記第2実施形態では、許容時間τを8時間(480分)に設定した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、許容時間τを30分に設定してもよい。つまり、エンジン10の負荷率が約40%未満の範囲で30分間運転されるか、または、スモークメータ21により連続計測されるすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風力発電装置30の発電量を強制的に減少させてエンジン10をすす除去運転モード(負荷率が約70%の高負荷運転域)へ移行させる制御を行うようにしてもよい。また、許容時間τは、30分に限られず、20分でもよいし10分でもよい。このように、許容時間τをより短い時間に設定することによって、エンジン10が低負荷運転を継続した際により迅速にすす除去運転モードへ移行させることができるので、すすの堆積に起因したエンジン10の故障をより未然に防ぐことができる。   In the second embodiment, the example in which the allowable time τ is set to 8 hours (480 minutes) has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the allowable time τ may be set to 30 minutes. That is, when the load factor of the engine 10 is operated for 30 minutes within a range of less than about 40% or when the soot measurement amount X continuously measured by the smoke meter 21 exceeds the threshold value α, the wind turbine generator Control may be performed to shift the power generation amount of 30 to the removal operation mode (the high load operation region where the load factor is about 70%) sooting the engine 10 by forcibly decreasing. The allowable time τ is not limited to 30 minutes, and may be 20 minutes or 10 minutes. In this way, by setting the allowable time τ to a shorter time, the engine 10 can be shifted to the soot removal operation mode more quickly when the engine 10 continues the low load operation. Therefore, the engine 10 caused by the accumulation of soot. Can be prevented in advance.

また、上記第1〜第4実施形態では、1基のディーゼル発電装置20と1基の風力発電装置30とによって構成された発電システム100〜400に対して本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、3基のディーゼル発電装置20と5基の風力発電装置30とによって構成された発電システムに対して本発明を適用してもよい。すなわち、3基のディーゼル発電装置20のうちのいずれかの排気ガス中のすす計測量Xがしきい値αを超えた場合に、風況などに応じて5基の風力発電装置30のうちのいずれかの発電出力量を強制的に低下させるとともに、すす計測量Xがしきい値αを超えたディーゼル発電装置20のエンジン10をすすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成すればよい。   Moreover, although the said 1st-4th embodiment showed about the example which applied this invention with respect to the electric power generation systems 100-400 comprised by the one diesel electric power generating apparatus 20 and the one wind power generator 30. The present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a power generation system constituted by three diesel power generation devices 20 and five wind power generation devices 30. That is, when the soot measurement amount X in the exhaust gas of any of the three diesel power generators 20 exceeds the threshold value α, of the five wind power generators 30 according to the wind conditions and the like. The power generation output amount is forcibly reduced, and control is performed to shift the engine 10 of the diesel power generation apparatus 20 in which the soot measurement amount X exceeds the threshold value α to an operation region in which soot can be removed. do it.

また、上記第1〜第4実施形態では、ディーゼル機関からなるエンジン10を搭載したディーゼル発電装置20を用いて発電システム100〜400を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、レシプロ式駆動機構を有する内燃機関であるならば、ディーゼル機関以外のガス機関(ガスエンジンおよびガソリンエンジンなどの内燃機関)を搭載した内燃機関発電装置を用いて発電システムを構成してもよい。燃料と空気との混合気を圧縮して火花点火させるガス機関においても低出力(軽負荷)で運転を継続させた場合にはエンジン内部にすすが発生しやすくなる。したがって、検出部により検出されるガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に電力負荷に対する自然エネルギー発電装置とガス機関との負荷配分を変更してガス機関の運転状態をすすを除去可能な運転域に自動的に移行させることができ、ガス機関の状態および性能を良好に保つことができる。   Moreover, although the said 1st-4th embodiment showed about the example which comprised the electric power generation systems 100-400 using the diesel electric power generating apparatus 20 carrying the engine 10 which consists of diesel engines, this invention is not limited to this. . In other words, if the internal combustion engine has a reciprocating drive mechanism, the power generation system may be configured using an internal combustion engine power generator equipped with a gas engine other than a diesel engine (an internal combustion engine such as a gas engine or a gasoline engine). . Even in a gas engine that compresses a mixture of fuel and air and ignites sparks, soot operation tends to occur inside the engine if the operation is continued at a low output (light load). Therefore, when the amount of soot in the exhaust gas of the gas engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold, the load distribution between the natural energy power generation apparatus and the gas engine with respect to the power load is changed to The operation state can be automatically shifted to an operation region in which soot can be removed, and the state and performance of the gas engine can be kept good.

また、上記第4実施形態では、鉛バッテリーからなる蓄電部61を用いて本発明の「電力貯蔵部」を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、鉛バッテリー以外のたとえばナトリウム・硫黄(NaS)電池やリチウムイオン電池、さらにはレドックス・フロー電池などの二次電池を用いて自然エネルギー発電装置(風力発電装置30)の発電電力を蓄電する本発明の「電力貯蔵部」を構成してもよい。また、水素貯蔵装置を用いて本発明の「電力貯蔵部」を構成してもよい。この場合、風力発電装置と水電解水素発生装置とを組み合わせて風力発電装置の発電電力を使用して水電解水素発生装置により水素を製造し、この水素を水素貯蔵装置内の有機ハイドライドに高密度・高効率に貯蔵するようにしてもよい。また、水素を圧縮ガスボンベに貯蔵してもよい。貯蔵された水素は燃料電池システムへ供給されることにより再び電力として取り出される。   Moreover, although the said 4th Embodiment showed about the example which comprised the "electric power storage part" of this invention using the electrical storage part 61 which consists of lead batteries, this invention is not limited to this. That is, the book which stores the generated power of the natural energy power generation device (wind power generation device 30) using a secondary battery such as a sodium / sulfur (NaS) battery, a lithium ion battery, or a redox flow battery other than the lead battery. You may comprise the "electric power storage part" of invention. Moreover, you may comprise the "electric power storage part" of this invention using a hydrogen storage apparatus. In this case, the wind power generator and the water electrolysis hydrogen generator are combined to produce hydrogen by the water electrolysis hydrogen generator using the power generated by the wind power generator, and this hydrogen is concentrated in the organic hydride in the hydrogen storage device. -You may make it store with high efficiency. Further, hydrogen may be stored in a compressed gas cylinder. The stored hydrogen is taken out again as electric power by being supplied to the fuel cell system.

また、その他の電力貯蔵部としては、フライホイール装置におけるロータの運動エネルギー、圧縮空気貯蔵装置における圧縮空気圧、揚水式発電装置において揚水される貯水量などのエネルギー貯蔵形態としても風力発電装置の発電電力を貯蔵することが可能である。なお、第4実施形態で示した蓄電部61への充電量Zは、フライホイール装置においてはロータを回転駆動する電動機(放電時には発電機になる)への投入電力に相当し、圧縮空気貯蔵装置においては圧縮空気を貯蔵容器に送り込む圧縮機(コンプレッサ)への投入電力に相当する。また、揚水式発電装置においては下部貯水槽から上部貯水槽へ水を汲み上げるポンプ装置への投入電力に相当する。   In addition, as other power storage units, the generated power of the wind power generator can also be used as an energy storage form such as the kinetic energy of the rotor in the flywheel device, the compressed air pressure in the compressed air storage device, and the amount of water stored in the pumped-storage power generator. Can be stored. The charge amount Z to the power storage unit 61 shown in the fourth embodiment corresponds to the input power to the electric motor that rotates the rotor in the flywheel device (the electric generator becomes a generator at the time of discharge), and the compressed air storage device Corresponds to the input power to the compressor (compressor) that sends compressed air to the storage container. Further, in the pumped-storage type power generation device, this corresponds to the input power to the pump device that pumps water from the lower reservoir to the upper reservoir.

また、上記第1〜第4実施形態では、自然エネルギーとしての風力エネルギーを用いて発電を行う風力発電装置30を用いて発電システム100〜400を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、風力エネルギー以外のたとえば太陽光エネルギーを用いて発電を行う太陽光発電装置(ソーラーパネル発電装置)を用いて発電システムを構成してもよい。また、太陽光をレンズや反射鏡を用いた太陽炉で集光することにより汽力発電(蒸気タービン発電)の熱源となる太陽熱発電装置を用いて発電システムを構成してもよい。この場合は、風力発電装置のように発電電力量を意図的に減少させる方法よりも、上記第4実施形態のように自然エネルギー発電装置(太陽光発電装置または太陽熱発電装置)の発電電力の一部を電力貯蔵部に貯蔵するのがより好ましい。   Moreover, although the said 1st-4th embodiment showed about the example which comprised the power generation systems 100-400 using the wind power generator 30 which produces electric power using the wind energy as a natural energy, this invention is shown to this. Not limited. That is, you may comprise a power generation system using the solar power generation device (solar panel power generation device) which produces electric power other than wind energy, for example using solar energy. Moreover, you may comprise an electric power generation system using the solar thermal power generation apparatus used as the heat source of steam power generation (steam turbine power generation) by condensing sunlight with the solar furnace which used the lens and the reflective mirror. In this case, one of the generated power of the natural energy power generation device (solar power generation device or solar thermal power generation device) as in the fourth embodiment rather than the method of intentionally reducing the amount of generated power as in the wind power generation device. More preferably, the part is stored in the power storage part.

また、上記第1〜第4実施形態では、所定のサンプリング周期(制御周期Ts)でスモークメータ21により計測される排気ガスの光透過量(煙濃度)に基づき排気ガス中のすすの量を検出した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、サンプリング周期ごとに計測されるすすの量(排気ガスの光透過量(煙濃度))の時間経過に基づき算出される「すす累積量」に基づいて排気ガス中のすすの量を検出するように構成してもよい。   In the first to fourth embodiments, the amount of soot in the exhaust gas is detected based on the light transmission amount (smoke concentration) of the exhaust gas measured by the smoke meter 21 at a predetermined sampling period (control period Ts). However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the amount of soot in the exhaust gas is calculated based on the “cumulative amount of soot” calculated based on the passage of time of the amount of soot (light transmission amount of exhaust gas (smoke concentration)) measured at each sampling period. You may comprise so that it may detect.

また、上記第1〜第4実施形態では、タワー基盤2(地面)に固定的に設置されたタワー部31を備えた風力発電装置30を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、強風時などにタワー部31および風車部35全体を地表近くまで倒すことが可能な可倒式風力発電装置を用いて本発明の発電システムを構成してもよい。すなわち、ディーゼル発電装置における排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、可倒式風力発電装置を所定角度だけ倒すことによって風車部(ブレード)の回転を低下または停止させ、ディーゼル発電装置をすすを除去可能な運転域へ移行させるように構成してもよい。   Moreover, although the said 1st-4th embodiment showed about the example using the wind power generator 30 provided with the tower part 31 fixedly installed in the tower base 2 (ground), this invention is limited to this. I can't. In other words, the power generation system of the present invention may be configured using a retractable wind power generator that can tilt the tower 31 and the entire windmill 35 close to the ground surface during a strong wind. That is, when the amount of soot in the exhaust gas in the diesel power generator exceeds a predetermined threshold, the rotation of the windmill (blade) is reduced or stopped by tilting the tiltable wind power generator by a predetermined angle. The diesel power generation apparatus may be configured to shift to an operation region in which soot can be removed.

また、上記第1〜第4実施形態では、離島地域(島しょ地域)に構築された発電システム100〜400に対して本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、離島地域以外として砂漠地帯、山岳地帯、密林地帯、さらには、高緯度地域(極地方)などに設置され、電力会社が構築する電力系統には連系されないものの一定の電力需要Wを必要とするプラント施設、研究施設、実験設備、試験設備のほかこれらの事業に携わる関係者が滞在する施設(需要家)に導入されるような発電システムに対して、本発明を適用してもよい。あるいは、電力会社が構築する電力系統が整備された地域あっても、試験的にオフグリッドを構成したモデル地区に導入される発電システムなどに対して、本発明を適用してもよい。   Moreover, although the said 1st-4th embodiment showed about the example which applied this invention with respect to the power generation systems 100-400 constructed | assembled in the remote island area (island area), this invention is not limited to this. For example, it is installed in a desert area, a mountainous area, a dense forest area, and a high latitude area (polar region) as a region other than a remote island area, and requires a certain power demand W although it is not connected to the power system constructed by the power company. The present invention may be applied to a power generation system that is introduced into a plant facility, a research facility, an experimental facility, a test facility, and other facilities (customers) where persons involved in these businesses stay. Alternatively, the present invention may be applied to a power generation system or the like that is introduced into a model district that is configured off-grid on a trial basis even in an area where an electric power system constructed by an electric power company is established.

また、上記第1〜第4実施形態では、説明の便宜上、制御装置50の制御処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御装置50の制御処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。   In the first to fourth embodiments, for convenience of explanation, the control processing of the control device 50 has been described using a flow-driven flowchart in which processing is performed in order along the processing flow. Not limited. In the present invention, the control processing of the control device 50 may be performed by event driven type (event driven type) processing that executes processing in units of events. In this case, it may be performed by a complete event drive type or a combination of event drive and flow drive.

10 エンジン(内燃機関、ディーゼル機関)
11 発電機
20 ディーゼル発電装置(内燃機関発電装置)
21 スモークメータ(検出部)
30 風力発電装置
34 発電機
35 風車部
38 ブレード
50 制御装置(制御手段)
60 蓄電設備
61 蓄電部(電力貯蔵部)
90 負荷
100、200、300、400 発電システム
Tr 高負荷運転積算時間
Ts 制御周期
Tp 低負荷運転積算時間
W 電力需要
X すす計測量(排気ガス中のすすの量)
ΔX 変化量(すすの量の変化量)
Z、Z、Z 充電量
α しきい値(所定のしきい値)
β、β、β 補正量
γ 時間(所定時間)
δ しきい値(所定のすす変化量しきい値)
ζ 積算係数(補正係数)
τ 許容時間(所定の許容時間)
θ ピッチ角
10 engines (internal combustion engines, diesel engines)
11 Generator 20 Diesel generator (Internal combustion engine generator)
21 Smoke meter (detector)
30 wind power generator 34 generator 35 windmill 38 blade 50 control device (control means)
60 Power Storage Equipment 61 Power Storage Unit (Power Storage Unit)
90 Load 100, 200, 300, 400 Power generation system Tr High load operation integration time Ts Control cycle Tp Low load operation integration time W Electric power demand X Soot measurement (amount of soot in exhaust gas)
ΔX change amount (change amount of soot amount)
Z, Z 0 , Z 1 charge amount α threshold (predetermined threshold)
β, β 0 , β 1 correction amount γ time (predetermined time)
δ threshold (predetermined soot change threshold)
ζ Integration factor (correction factor)
τ Allowable time (predetermined allowable time)
θ Pitch angle

Claims (12)

内燃機関を用いて発電を行う内燃機関発電装置と、
前記内燃機関発電装置と組み合わせて用いられ、自然エネルギーを用いて発電を行う自然エネルギー発電装置と、
前記内燃機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記内燃機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、前記内燃機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備える、発電システム。
An internal combustion engine power generation device that generates power using the internal combustion engine;
A natural energy power generation device that is used in combination with the internal combustion engine power generation device and generates power using natural energy;
A detector for detecting the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine;
When the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold, the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load is reduced, and the internal combustion engine is A power generation system comprising: control means for performing control to shift the soot to an operation range in which soot can be removed.
前記内燃機関は、ディーゼル機関またはガス機関を含み、
前記検出部は、前記ディーゼル機関または前記ガス機関の排気ガス中のすすの量を検出するように構成されており、
前記制御手段は、前記検出部により検出される前記ディーゼル機関または前記ガス機関の排気ガス中のすすの量が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、前記ディーゼル機関または前記ガス機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている、請求項1に記載の発電システム。
The internal combustion engine includes a diesel engine or a gas engine,
The detection unit is configured to detect the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine,
The control means, when the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine detected by the detection unit exceeds the predetermined threshold, power from the natural energy power generation device to the load 2. The power generation system according to claim 1, wherein the power generation system is configured to perform control to reduce a supply amount and shift the diesel engine or the gas engine to an operation region in which the soot can be removed.
前記制御手段は、前記ディーゼル機関または前記ガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、前記ディーゼル機関または前記ガス機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させた後、少なくとも前記すすの量が前記所定のしきい値以下に低下するまで前記すすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を行うように構成されている、請求項2に記載の発電システム。   When the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine exceeds a predetermined threshold, the control means shifts the diesel engine or the gas engine to an operation range in which the soot can be removed. The control is performed to continue the operation in the operation range in which the soot can be removed at least until the amount of the soot falls below the predetermined threshold value. Power generation system. 前記制御手段は、前記ディーゼル機関または前記ガス機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、前記ディーゼル機関または前記ガス機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させた後、すすの量が前記所定のしきい値以下に低下し、かつ、所定時間が経過するまで前記すすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を行うように構成されている、請求項3に記載の発電システム。   When the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine or the gas engine exceeds a predetermined threshold, the control means shifts the diesel engine or the gas engine to an operation range in which the soot can be removed. After the operation, the amount of soot falls below the predetermined threshold value, and control is performed to continue the operation in the operation range in which the soot can be removed until a predetermined time elapses. The power generation system according to claim 3. 前記制御手段は、前記ディーゼル機関または前記ガス機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させた後、前記すすの量が前記所定のしきい値以下に低下し、かつ、所定時間が経過したことに基づいて、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を停止し、前記ディーゼル機関または前記ガス機関の前記すすを除去可能な運転域での運転を継続する制御を停止するように構成されている、請求項4に記載の発電システム。   After the control means shifts the diesel engine or the gas engine to an operation range in which the soot can be removed, the amount of soot falls below the predetermined threshold value, and a predetermined time has elapsed. Based on that, the control for reducing the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load is stopped, and the control for continuing the operation of the diesel engine or the gas engine in the operation range in which the soot can be removed is stopped. The power generation system according to claim 4, wherein the power generation system is configured to. 前記制御手段は、前記すすを除去可能な運転域に移行されるよりも前に前記すすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で前記内燃機関が運転される際に積算される運転継続時間が所定の許容時間を超えた場合か、または、前記検出部により検出される前記内燃機関の排気ガス中のすすの量が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、前記内燃機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発電システム。   The control means is integrated when the internal combustion engine is operated at a load factor corresponding to an operation region other than the operation region where the soot can be removed before the operation is shifted to the operation region where the soot can be removed. When the operation duration time exceeds a predetermined allowable time, or when the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit exceeds the predetermined threshold value. 6. The system according to claim 1, wherein control is performed to reduce an amount of power supplied from an energy power generation device to a load, and to shift the internal combustion engine to an operation range in which the soot can be removed. The power generation system described. 前記制御手段は、前記すすを除去可能な運転域以外の運転域に相当する負荷率で運転される際の前記内燃機関の運転継続時間を前記所定の許容時間まで積算する際、前記内燃機関の負荷率ごとに設定された補正係数に基づいて算出される時間を使用して前記所定の許容時間まで積算するように構成されている、請求項6に記載の発電システム。   The control means is configured to integrate the operation continuation time of the internal combustion engine when operating at a load factor corresponding to an operation range other than the operation range where the soot can be removed to the predetermined allowable time. The power generation system according to claim 6, wherein the power generation system is configured to integrate up to the predetermined allowable time using a time calculated based on a correction coefficient set for each load factor. 前記制御手段は、前記検出部により検出される前記内燃機関の排気ガス中のすすの量または前記すすの量の単位時間あたりの変化量が、前記すすの量および前記すすの量の単位時間あたりの変化量の各々に対応して設定された前記所定のしきい値または所定のすす変化量しきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、前記内燃機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発電システム。   The control means is configured so that the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine detected by the detection unit or the amount of change per unit time of the soot amount is per unit time of the soot amount and the soot amount. When the predetermined threshold value or the predetermined soot change threshold value set corresponding to each of the change amounts is exceeded, the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load is reduced, The power generation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the power generation system is configured to perform control to shift the internal combustion engine to an operation range in which the soot can be removed. 前記自然エネルギー発電装置は、風力発電装置を含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の排気ガス中のすすの量が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記風力発電装置のピッチ角を制御することにより前記風力発電装置の発電出力量を減少させることによって、前記風力発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うように構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発電システム。
The natural energy power generation device includes a wind power generation device,
When the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine exceeds the predetermined threshold, the control means controls the pitch angle of the wind power generator to reduce the power generation output amount of the wind power generator. The power generation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the power generation system is configured to perform control to reduce a power supply amount from the wind turbine generator to a load by decreasing the power supply amount.
前記自然エネルギー発電装置により発電した電力を貯蔵する電力貯蔵部をさらに備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の排気ガス中のすすの量が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置の発電出力量の一部を前記電力貯蔵部に貯蔵することにより、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うように構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発電システム。
A power storage unit for storing power generated by the natural energy power generation device;
The control means stores a part of the power generation output amount of the natural energy power generation device in the power storage unit when the amount of soot in the exhaust gas of the internal combustion engine exceeds the predetermined threshold value. The power generation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the power generation system is configured to perform control to reduce a power supply amount from the natural energy power generation apparatus to a load.
ディーゼル機関を用いて発電を行うディーゼル発電装置と、
前記ディーゼル発電装置と組み合せて用いられ、自然エネルギーを用いて発電を行う自然エネルギー発電装置と、
前記ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が所定のしきい値を超えた場合に、前記自然エネルギー発電装置から負荷への電力供給量を減少させ、前記ディーゼル機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行う制御手段とを備える、発電システム。
A diesel generator that generates electricity using a diesel engine;
A natural energy power generation device that is used in combination with the diesel power generation device and generates power using natural energy;
A detector for detecting the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine;
When the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine detected by the detection unit exceeds a predetermined threshold, the amount of power supplied from the natural energy power generation device to the load is reduced, and the diesel engine is A power generation system comprising: control means for performing control to shift the soot to an operation range in which soot can be removed.
前記自然エネルギー発電装置は、風力発電装置を含み、
前記制御手段は、前記ディーゼル機関の排気ガス中のすすの量が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記風力発電装置のピッチ角を制御することにより前記風力発電装置の発電出力量を減少させるよって、前記風力発電装置から負荷への電力供給量を減少させる制御を行うとともに、前記ディーゼル機関を前記すすを除去可能な運転域へ移行させる制御を行うように構成されている、請求項11に記載の発電システム。
The natural energy power generation device includes a wind power generation device,
When the amount of soot in the exhaust gas of the diesel engine exceeds the predetermined threshold, the control means controls the pitch angle of the wind power generator to thereby reduce the power generation output amount of the wind power generator. The control is configured to reduce the amount of power supplied from the wind turbine generator to the load by decreasing the power, and to control the diesel engine to shift to an operation region in which the soot can be removed. 11. The power generation system according to 11.
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