JP6031011B2 - Power generation system - Google Patents
Power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6031011B2 JP6031011B2 JP2013153327A JP2013153327A JP6031011B2 JP 6031011 B2 JP6031011 B2 JP 6031011B2 JP 2013153327 A JP2013153327 A JP 2013153327A JP 2013153327 A JP2013153327 A JP 2013153327A JP 6031011 B2 JP6031011 B2 JP 6031011B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soot
- power generation
- amount
- engine
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
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。
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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β0が、補正量β0よりも大きい新たな補正量β1(β0<β1)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
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β0)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
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β0)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
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
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θ1であった場合には、新たなピッチ角θ(=ピッチ角θ1+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
なお、第1処理フローでは、新たなピッチ角θ=ピッチ角θ1+補正量β1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θ1+補正量β0(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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
(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
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
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X1と、制御周期Ts後に計測された排気ガス中のすす計測量X2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(=(X2−X1)/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
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
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X1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X2との差分を制御周期Tsで除した値(=(X2−X1)/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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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Z0が、充電量Z0よりも大きい新たな充電量Z1(Z0<Z1)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
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Z0)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
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Z0)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 (
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、Z0、Z1 充電量
α しきい値(所定のしきい値)
β、β0、β1 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
21 Smoke meter (detector)
30
60 Power Storage Equipment 61 Power Storage Unit (Power Storage Unit)
90
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)
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013153327A JP6031011B2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013153327A JP6031011B2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015025362A JP2015025362A (en) | 2015-02-05 |
JP6031011B2 true JP6031011B2 (en) | 2016-11-24 |
Family
ID=52490218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013153327A Active JP6031011B2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6031011B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6351796B1 (en) * | 2017-06-12 | 2018-07-04 | ジャパンマリンユナイテッド株式会社 | Power supply system and power supply method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK171201B1 (en) * | 1994-02-17 | 1996-07-22 | Soeren Qvist Vestesen | Methods and systems for use in stand-alone systems, preferably a wind / diesel system |
JP3938863B2 (en) * | 2001-11-20 | 2007-06-27 | 日野自動車株式会社 | Exhaust purification device |
JP4115747B2 (en) * | 2002-05-30 | 2008-07-09 | 富士重工業株式会社 | Hybrid power generation system |
JP2004027864A (en) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Taisei Corp | Generator |
JP2007135355A (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | System stabilization device |
US7615884B2 (en) * | 2007-01-30 | 2009-11-10 | Mcmastercorp, Inc. | Hybrid wind turbine system, apparatus and method |
JP4750062B2 (en) * | 2007-03-06 | 2011-08-17 | ヤンマー株式会社 | Diesel engine control method |
JP5177382B2 (en) * | 2008-01-21 | 2013-04-03 | 国立大学法人 琉球大学 | Power system frequency controller using natural energy power generation equipment |
-
2013
- 2013-07-24 JP JP2013153327A patent/JP6031011B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015025362A (en) | 2015-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nguyen et al. | The flywheel energy storage system: An effective solution to accumulate renewable energy | |
KR100704963B1 (en) | Control apparatus for generation system using solar light and wind power | |
CN104716644B (en) | Renewable energy source cooling, heating and power microgrid system and control method | |
CN100463332C (en) | Maximum power tracing method for solar power system and solar power device | |
CN103036249B (en) | Coordination control method of wind accumulation | |
CN110867873B (en) | Ocean island micro-grid frequency control method | |
CN102520277B (en) | Super capacitor detection method and detection system of wind driven generator variable pitch system | |
CN109888796A (en) | A kind of battery energy storage power station control method and system for primary frequency regulation of power network | |
CA2766593A1 (en) | Energy storage and power management system | |
CN103475020B (en) | Method for controlling load following operation of micro-grid | |
CN112491064A (en) | Energy storage primary frequency modulation comprehensive control method considering SOC adaptive recovery | |
WO2012019330A1 (en) | Control method for pitch bearing automatic-lubricating system used in wind power set | |
CN109149631A (en) | It is a kind of to consider that wind-light storage provides the two stages economic load dispatching method of flexible climbing capacity | |
CN110611320A (en) | Double-fed wind turbine generator inertia and primary frequency modulation method based on super capacitor energy storage control | |
CN107477553A (en) | A kind of energy control strategy based on solar energy, electric boiler complementation heat storage boiler | |
CN109861292B (en) | Method for improving clean energy consumption based on multi-energy storage system | |
CN110198052B (en) | Photo-thermal-wind power combined grid-connected power generation coordination control method | |
JP6031011B2 (en) | Power generation system | |
CN105552894B (en) | A kind of optimal control method of micro-capacitance sensor low-carbon operation | |
CN103944251A (en) | Power supply device and oil pumping unit system with same | |
JP4475843B2 (en) | Control method of power generation system combining wind power generation and diesel power generation, and power generation system combining wind power generation and diesel power generation | |
KR101077880B1 (en) | emergency power source supply system using multiple power generation | |
Nielsen et al. | Towards 100% renewables in the Faroe Islands: wind and energy storage integration | |
CN112149339A (en) | Capacity optimization model of wind power-photovoltaic-photothermal-electric heater complementary power generation system | |
CN211089149U (en) | Integrated wind power generation electrical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161021 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6031011 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |