JP6043576B2 - 蓄電池システム及び発電プラント制御システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池システム及び発電プラント制御システムに関し、例えば事業用発電所など発電プラントの運用最適化の技術に係わる。

従来、発電プラントの最適運転に関して、発電プラントの運転状態や燃焼効率に対応した最適な制御パラメータチューニングに関する技術や、発電方式の組み合わせによって発電効率を高める技術などが知られている。

現在、発電プラントへの蓄電池システムの適用については、発電所内の重要な設備や制御装置のための非常用バックアップ電源としての活用がほとんどを占めている。しかし、近年、蓄電池の技術的な進歩（長寿命化や容量増加、コスト低下など）により、非常用電源としての用途以外の利用方法が期待されている。

例えば、特許文献１に、接続された負荷機器に対して商用交流ラインと共に電力を供給する発電機が設けられ、その発電機が、一定出力で連続運転するように設定されると共に、発電機の出力電力を貯蔵する蓄電池が設けられた発電システムが開示されている。
この発電システムでは、負荷機器に消費されない発電機の余剰出力電力を蓄電池に充電し、且つ、負荷機器の消費電力が発電機の出力電力を超えているときに蓄電池の電力を負荷機器に供給するように構成されている。

特開２００３−１５３４４８号公報

ところで、環境問題や電力不足を背景に、電力需要家側の節電対策のみならず、供給側のさらなる効率発電や設備寿命の向上など、発電プラントに対するライフサイクル全体での運用最適化へのニーズは大きい。

従来、発電プラントに設置されている発電設備や機器などの、発電プラント機器そのものを効率的に制御することにより、発電プラントの運用最適化を達成しようとする動きはあった。しかし、発電プラント機器の特性による性能限界やコスト対効果を満足しないなどの理由から、発電プラント機器の最適制御や運用には限界があった。

以上の状況から、発電プラントのさらなる運用最適化が要望されていた。

本発明者らは、発電プラントにより発電された余剰電力を蓄電し、その蓄電した電力を有効に活用することで、発電プラントの運用を最適化する方法を提案する。
本発明の一側面は、発電プラントにより発電された余剰電力を利用して充電を行う蓄電池と、少なくとも発電プラント機器（以下、所内機器と記す）ごとの消費電力の情報が蓄積されるデータベースを備える。そして、統括制御部は、複数の機能のうち、各機能を実行した場合に稼動する発電プラント機器の消費電力と蓄電池の放電可能な電気量を比較し、蓄電池の放電可能な電気量の範囲内で実行可能な機能を選定する。そして、選定した機能を蓄電池から供給される電力を利用して実行すべく制御を行う。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、発電プラントと蓄電池システムとの組み合わせにより、発電プラントの効果的で効率的な運転を実現する。

本発明の一実施形態に係る発電プラント制御システムの全体構成例を示す概要図である。 蓄電池制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図２に示す所内動力低減部の動作例を示すフローチャートである。 所内機器起動時間短縮機能の説明に供する図である。 図２に示す所内機器起動時間短縮部の動作例を示すフローチャートである。 一定負荷運転支援機能の説明に供する図である。 図２に示す一定負荷運転支援部の動作例を示すフローチャートである。 図２に示す統括制御部の動作例（第１例）を示すフローチャートである。 図２に示す統括制御部の動作例（第２例）を示すフローチャートである。 コンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、発電プラントに蓄電池とその蓄電池制御装置を含む蓄電池システムを適用し、蓄電池制御装置と発電プラントをネットワークで接続する。そして、蓄電池制御装置が発電プラントの運転データ等を収集しながら、そのデータを基に蓄電池の充放電を最適に制御する。以下、蓄電池制御装置が次の３つの機能を実現する例を説明するが、実現する機能はこの例に限られない。
（１）所内動力低減機能
（２）所内機器起動時間短縮機能
（３）一定負荷運転支援機能
蓄電池制御装置は、これら（１）〜（３）の機能を適切に統括制御する。各機能の詳細については後述する。

［発電プラント制御システムの全体構成例］
図１は、本発明の一実施形態に係る発電プラント制御システムの全体構成例を示す概要図である。
本実施形態に係る発電プラント制御システム１は、従来の発電プラント１０と本発明の一実施形態に係る蓄電池システム２０を組み合わせて構成されている。

発電プラント１０は、例えば発電プラント機器１１と、入出力装置１２と、制御装置１３−１〜１３−ｎ（ｎ：自然数）と、制御用ネットワーク１４と、監視操作端末１５−１〜１５−ｍ（ｍ：自然数）を備えて構成される。発電プラント１０は、発電した電力を需要家側へ送るための送電系統１６を経由して中央給電所３０と接続している。

発電プラント機器１１は、主機（ボイラー、タービン、発電機）と、補機（主機以外の発電に供する諸機械装置）、その他の発電設備及び計器類が含まれる。

入出力装置１２は、発電プラント機器１１と制御装置１３−１〜１３−ｎの間に配置され、双方に対し信号やデータの入力及び出力を行う。入出力装置１２は、インターフェース盤として単独で設けられたり、その機能が制御装置１３−１〜１３−ｎ内に組み込まれたりする。

制御装置１３−１〜１３−ｎは、発電プラント機器１１、特にボイラ、タービン及び発電機の主機を制御する。制御装置１３−１〜１３−ｎには、例えばボイラの各種調節弁を操作するＡＰＣ（Automatic Power Plant Control）、主タービン駆動制御装置（ＥＨＧ）、発電機の電圧制御に用いられるＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）などがある。その他にも電気保護インターロック盤やシーケンサ盤などがある。

監視操作端末１５−１〜１５−ｍは、いわゆるＨＭＩ（Human Machine Interface）である。監視操作端末１５は、発電プラント状態を表示する液晶パネルなどの表示装置と、制御用ネットワーク１４より受信した発電プラント機器の稼働状況等の情報から表示画面を作成し、表示装置に出力するコンピュータ装置より構成される。また監視操作端末１５は、入力操作部を備え、入力操作部としては例えば液晶パネルと一体構成とされたタッチパネルやキーボードもしくはマウス等が用いられる。

制御用ネットワーク１４は、発電プラント１０内の発電プラント機器１１や監視操作端末１５−１〜１５−ｍなどを相互に通信可能に接続する制御用の通信ネットワークである。図１では、制御装置１３−１〜１３−ｎと監視操作端末１５−１〜１５−ｍが接続されている。また制御用ネットワーク１４は、蓄電池システム２０の蓄電池制御装置２２と接続している。この制御用ネットワーク１４は、一般に専用プロトコルを利用した所内ネットワークであるが、ゲートウェイを介したプロトコル変換により、例えばＩＰプロトコルを用いて中央給電所３０等の外部と通信可能である。

［蓄電池システムの構成例］
次に、蓄電池システム２０について説明する。
図１に示すように、蓄電池システム２０は、蓄電池設備２１と、蓄電池制御装置２２と、データベース２３を備えている。

蓄電池制御装置２２は、発電プラント機器１１の稼働状況など、発電プラント１０に関するデータを制御用ネットワーク１４から収集する。蓄電池制御装置２２は、収集した発電プラント１０に関するデータに基づいて、蓄電池設備２１の充放電を制御する。また蓄電池制御装置２２は、データベース２３の管理を行い、データを記録及び活用する。なお、蓄電池制御装置２２は、発電プラント１０の最適運用に関するデータを、制御用ネットワーク１４から受信しているが、インターネット等の情報系ネットワーク（図示略）から受信するようにしてもよい。

蓄電池設備２１は、蓄電池やパワーコンディショナー（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）、変換器など必要な設備を備え、蓄電池制御装置２２の制御の下で、所内系統を通じて発電プラント１０により出力された余剰電力を蓄電池に充電する。また、蓄電池設備２１は、発電プラント１０の発電プラント機器１１へ蓄電池の電力を供給したりする。

データベース２３は、不揮発性の記憶手段である。蓄電池制御装置２２が発電プラント１０から入手したデータ、発電プラント機器１１の定格情報や設定情報などは、必要に応じてデータベース２３に格納される。

以降に説明する蓄電池制御装置２２の各機能を実行することにより、蓄電池の充放電制御などを行い、蓄電池から発電プラント１０に対して最適な電力供給を実施する。

上述した蓄電池設備２１は、例えば蓄電池とパワーコンディショナー（ＰＣＳ）を用いて構成することができる。ＰＣＳは蓄電池制御装置２２により最適制御される。

一般的にＰＣＳは、太陽電池、燃料電池、ガスエンジン等の発電電力を系統電力に変換する機能を備えた装置であり、以下の機能がある。
・発電電力の制御
（太陽電池、燃料電池、ガスエンジン等の発電量に応じて出力電力を制御）
・運転制御（発電状況に応じて運転開始／停止）
・系統連系保護機能（系統の異常を検出して動作を停止）

また、蓄電池制御装置２２は、発電プラント１０の制御用ネットワーク１４に接続されており、従来の発電プラント１０の制御装置１３−１〜１３−ｎと連係しながら、蓄電池の最適制御をＰＣＳ経由にて実施する。
蓄電池制御装置２２は、発電プラント１０の制御データや運転データを取得し、発電プラント機器１１の運転状況や、中央給電所３０からの需給に対応する運用指令をもとに、蓄電池の最適な充放電のタイミングをスケジューリングすることを目的とする。また、蓄電池並びに発電プラント機器１１の寿命を延長させる制御をしたり、発電プラント１０の運用に応じた制御と情報連係を行なったりすることを目的とする。

図２は、蓄電池システム２０の蓄電池制御装置２２の内部構成例を示すブロック図である。
蓄電池制御装置２２は、入出力部２２１と、所内動力低減部２２２と、所内機器起動時間短縮部２２３と、一定負荷運転支援部２２４と、統括制御部２２５と、蓄電池制御部２２６と、データ管理部２２７と、記録部２２８を備えて構成される。上述した所内動力低減部２２２と、所内機器起動時間短縮部２２３と、一定負荷運転支援部２２４と、統括制御部２２５と、蓄電池制御部２２６は、プロセッサが実行する機能（ブロック）を示したものである。

入出力部２２１は、通信インターフェース部の一例であり、発電プラント１０の図示しない通信インターフェース部を介して、発電プラント１０とデータの送受信を行う。入出力部２２１は、発電プラント１０から受信した、発電プラント機器１１の稼動状況等を含むデータを、所内動力低減部２２２と、所内機器起動時間短縮部２２３と、一定負荷運転支援部２２４へ出力する。

（所内動力低減部）
所内動力低減部２２２は、発電プラント１０の発電用補機を駆動するのに必要な電力を低減する所内動力低減機能を実行する。
所内動力とは、発電用補機類（ボイラ、タービン、発電機以外の発電に供する諸機械装置）を駆動するために必要な電力であり、通常、所内動力は発電プラント１０の発電する電力により賄われる。従来はこの所内動力を発電機の出力により賄っていたが、発電プラント１０の総発電量には上限があるため、実際に送電系統１６へ送電する電力はこの所内動力を引いた電力しか供給することが出来なかった。そのため、所内動力を削減しつつ安定供給することは、課題となっている。
従来は、発電プラント内にインバータを導入し、モータなどの回転数を効率的に制御することで、補機の低消費電力化を図ったり、所内動力を発電プラント１０外の別系統から入手することで、非常時の電力の安定供給を可能としたりする方法などが実施されてきた。

本実施形態では、従来の発電設備や発電プラント１０そのものに対する改造を必要とせず、蓄電池と蓄電池制御装置２２を従来の発電プラント１０に付加することにより、設備的には容易に所内動力の低減を実現することができる。
この目的を達成するための蓄電池の制御方法としては、発電プラント停止段階の負荷降下時における最終負荷電力を用いた充電や、夜間の余剰電力を用いて充電を制御することを考える。充電する際には、現在の蓄電池の充電状況やこれまでの充放電回数を考慮して、蓄電池の寿命が短くならないような充電のタイミングと、蓄電池設備２１内の複数の蓄電池のうち対象蓄電池の特定を制御するとよい。蓄電池に充電された電力は、プラント定期点検後の設備起動時や補機類の個別電力として蓄電池から供給されるように制御する。ただし、どれだけの所内動力を蓄電池から供給するかの決定は、補機の稼動数や必要な消費電力量、需給バランス、需要予測、蓄電池の性能などを考慮した上で決定する。所内動力低減機能を実行時の処理例については、後述する（図３参照）。

（所内機器起動時間短縮部）
図２の説明に戻る。所内機器起動時間短縮部２２３は、複数の発電プラント機器１１の起動時間を短縮する所内機器起動時間短縮機能を実行する。

図４は、所内機器起動時間短縮機能の説明に供する図である。
図４に示すように、発電プラント１０もしくは所内の発電設備を起動時には、一定時間内に使用できる電力量の制約があるため、従来はシーケンシャルに発電設備（発電プラント機器１１）を起動していくことが通例であった（この例では、設備ＡＢＣの順）。このため、プラント起動のためにはかなりの時間を必要とし、緊急に送電系統１６側への電力供給が必要とされる場合に短時間で発電プラント１０を起動することはできない。
そこで、発電プラント起動や設備起動のための電力を蓄電池から供給することにより、上記の制約を回避することが可能となり、同時に起動できる発電設備（この例では、設備Ａ，Ｂを同時起動）を増やすことができる。それによって、発電プラント１０もしくは発電設備の起動時間を大幅に短縮することが可能となる。この場合にも、どの発電設備を組み合わせて同時に起動するべきかなど、蓄電池の充電量（放電容量）をもとに設備起動のスケジューリングを行なうことで実現を可能とする。所内機器起動時間短縮機能を実行時の処理例については、後述する（図５参照）。

（一定負荷運転支援部）
図２の説明に戻る。一定負荷運転支援部２２４は、発電プラント１０の一定負荷の運転を支援する一定負荷運転支援機能を実行する。

図６は、一定負荷運転支援機能の説明に供する図である。
タービンをはじめとする発電設備は、電力需給バランス（需要値）の変動に対応した負荷変動運転を実施するより、負荷（設定値）を一定とした運転を行なう方が、発電設備の寿命を延長させることが可能となる。それだけではなく、発電効率が改善され、効率的な運転による燃料の節約も実現することができる。
そこで、発電設備の負荷が一定となるよう、需給バランスによって不足する電力（差分）を蓄電池に蓄えた電力により補完する。一定負荷運転支援機能を実行時の処理例については、後述する（図７参照）。

（統括制御部）
統括制御部２２５は、限られた蓄電池の放電能力から、上述した複数の機能のうちどの機能群を実行することが最適なのかを事前のシミュレーションによって判断して各機能を実行する。例えば、統括制御部２２５は、複数の機能のうち、各機能を実行した場合に稼動する発電プラント機器１１の消費電力と蓄電池の放電容量を比較し、蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能な機能を選定する。そして、選定した機能が蓄電池から供給される電力を利用して実行されるよう制御を行う。ただし、統括制御部２２５は、実施にあたって必ずしも必要ではなく、所内動力低減部２２２、所内機器起動時間短縮部２２３、一定負荷運転支援部２２４の個別の機能を適用することも可能である。

蓄電池制御部２２６は、統括制御部２２５の制御のもと、蓄電池設備２１の充放電を制御する。

データ管理部２２７は、統括制御部２２５の制御のもと、データベース２３にデータの書き込み及び読み込みを行い、データベース２３の管理を行う。

記録部２２８は、一例として主記憶装置であり、各機能ブロックが実行するコンピュータプログラムが記録されている。記録部２２８は、不揮発性の記録部でもよい。

［所内動力低減部の動作例］
図３は、図２に示す所内動力低減部２２２の動作例を示すフローチャートである。
所内動力低減部２２２は、統括制御部２２５から指令がある間、継続してステップＳ２〜Ｓ１１のループ処理を行う（ステップＳ１）。

まず所内動力低減部２２２は、発電プラント機器１１（所内機器）の稼働状況の情報を、制御用ネットワーク１４経由で取得する（ステップＳ２）。

次に、所内動力低減部２２２は、前回のループ処理における発電プラント機器１１の稼働状況と変化があるか否かを判定する（ステップＳ３）。稼働状況に変化があればステップＳ４に進み、変化がなければステップＳ７に進む。

次に、所内動力低減部２２２は、蓄電池制御部２２６を通じて蓄電池の放電能力（放電容量）を計算する（ステップＳ４）。

次に、所内動力低減部２２２は、データ管理部２２７を通じて、稼働中の各発電プラント機器１１の消費電力をデータベース２３から読み出す。そして、発電プラント機器１１（所内機器）の稼働状況と該当発電プラント機器１１の消費電力から、稼働中の発電プラント機器１１へ電力を供給する場合の供給優先順位を設定する（ステップＳ５）。各発電プラント機器１１の消費電力などの機器特性は、予めデータベース２３に登録しておく。また、データベース２３にデフォルトの供給優先順位を予めに登録しておいてもよい。

次に、所内動力低減部２２２は、蓄電池制御部２２６と連係して蓄電池から発電プラント１０への電力供給開始の処理を行う（ステップＳ６）。

そして、所内動力低減部２２２は、蓄電池の放電容量をもとに蓄電池による電力供給の継続が可能であるか否かを判定する（ステップＳ７）。蓄電池による電力供給の継続が可能であれば、電力供給処理を継続する（ステップＳ８）。このステップＳ８の処理が終了するとループ終端となり、ステップＳ２に進む。

一方、蓄電池による電力供給の継続が不可能と判定した場合、所内動力低減部２２２は、蓄電池から電力を供給することを停止し、発電プラント１０の発電機から電力を供給する処理に切り替える（ステップＳ９）。そして、充電制御処理へ移行し、例えば電力コストが安い深夜などに蓄電池を充電する（ステップＳ１０）。

次に、所内動力低減部２２２は、蓄電池の充電が完了するまで待機し（ステップＳ１１）、充電完了後にステップＳ２の処理へ移行する。

所内動力低減部２２２は、統括制御部２２５の指令がなくなったら所内動力低減処理を終了する。

なお、本機能を実現するために必要とする初期の蓄電池の放電容量は、所内動力などに基づいて事前に決めておく必要があるが、発電プラント１０の規模などにより変化する。また、蓄電池の放電容量が足りないときは、設定した供給優先順位の最上位ではなく、例えば２番目以降の供給先から電力を供給する、あるいは供給優先順位のとびとびの順番に電力を供給してもよい。

以上説明したように本実施形態では、所内動力低減部２２２は、統括制御部２２５の実行指令を受けて、発電プラント１０から発電プラント機器１１の稼働状況の情報を取得する。次に、稼働中の各発電プラント機器１１の消費電力に基づいて蓄電池から稼働中の発電プラント機器１１へ電力を供給する場合の供給優先順位を設定し、供給優先順位に従い蓄電池の放電容量の範囲内において、蓄電池から該当発電プラント機器１１へ電力が供給されるよう制御する。

蓄電池を活用し、所内動力に必要な動力を蓄電池から供給するように制御することにより、送電できる電力量に余裕をもたせることができる。すなわち、所内電力を補うだけでなく、発電出力を増大させることができる。

［所内機器起動時間短縮部の動作例］
図５は、図２に示す所内機器起動時間短縮部２２３の動作例を示すフローチャートである。
まず所内機器起動時間短縮部２２３は、統括制御部２２５からの指令の有無を判定し（ステップＳ２１）、統括制御部２２５からの指令がない場合は、所内機器起動時間短縮処理を終了する。

次に、統括制御部２２５からの指令がある場合、所内機器起動時間短縮部２２３は、予め設計されている所内機器起動順序をデータベース２３から読み出す（ステップＳ２２）。また、所内機器起動時間短縮部２２３は、所内機器起動順序の情報に含まれる発電プラント機器１１の消費電力をデータベース２３から読み出す（ステップＳ２３）。

次に、所内機器起動時間短縮部２２３は、蓄電池制御部２２６を通じて蓄電池の放電能力（放電容量）を計算する（ステップＳ２４）。

次に、所内機器起動時間短縮部２２３は、所内機器起動順序の情報に含まれる発電プラント機器１１の消費電力及び蓄電池の放電容量に基づいて、発電プラント機器１１の一部を並列起動する並列起動順序を計算する（ステップＳ２５）。

ここでは、当初の所内機器起動順序と各発電プラント機器１１の消費電力をもとに、並列で起動でき、かつ、発電プラント１０へ悪影響を与えない発電プラント機器１１を特定しながら、新たに最適な所内機器起動順序を再設定する（ステップＳ２６）。例えば、同時起動すると発電プラントの運転に悪影響がある発電プラント機器の組み合わせを予めデータベース２３に登録しておく。そして、この組み合わせに該当しない発電プラント機器の組み合わせを可とすることで、並列で起動でき、かつ、発電プラントへ悪影響を与えない発電プラント機器の組み合わせを特定する。

次に、所内機器起動時間短縮部２２３は、起動対象に挙げられた発電プラント機器１１の数だけ以下のループ処理を実行する（ステップＳ２７）。まず所内機器起動時間短縮部２２３は、再設定した所内機器起動順序に従い、蓄電池制御部２２６と連係して蓄電池から発電プラント１０への電力供給開始の処理を行う（ステップＳ２８）。

次に、所内機器起動時間短縮部２２３は、起動対象の発電プラント機器１１に対し、起動指令を送信する（ステップＳ２９）。

そして、所内機器起動時間短縮部２２３は、蓄電池の放電容量をもとに蓄電池による電力供給の継続が可能であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。蓄電池による電力供給の継続が可能であれば、電力供給処理を継続する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の処理が終了するとループ終端となり、ステップＳ２８に進んで次の順位の発電プラント機器１１に対する処理を行う。

ここで、起動対象の数だけ発電プラント機器１１に対する処理が完了したら、所内機器起動時間短縮処理を終了する。

一方、蓄電池による電力供給の継続が不可能と判定した場合、所内機器起動時間短縮部２２３は、所内機器起動順序の設定をリセットする（ステップＳ３２）。その後、所内機器起動時間短縮部２２３は、蓄電池から電力を供給することを停止し、発電プラント１０の発電機から電力を供給する処理に切り替える（ステップＳ３３）。そして、充電制御処理へ移行し、蓄電池を充電する（ステップＳ３４）。

次に、所内機器起動時間短縮部２２３は、蓄電池の充電が完了するまで待機し（ステップＳ３５）、充電完了後にステップＳ２１の処理へ移行する。

なお、本機能を実現するために必要とする初期の蓄電池の放電容量は、所内動力などに基づいて事前に決めておく必要があるが、発電プラント１０の規模などにより変化する。

以上説明したように本実施形態では、所内機器起動時間短縮部２２３は、統括制御部２２５の実行指令を受けて、データベース２３から所内機器起動順序の情報を取得する。次に、所内機器起動順序の情報に含まれる発電プラント機器１１の消費電力及び蓄電池の放電容量に基づいて、発電プラント機器１１の一部を並列起動する並列起動順序を計算する。そして、並列起動順序に従い蓄電池の放電容量の範囲内において、蓄電池から該当発電プラント機器１１へ電力が供給されるよう制御する。

発電プラント機器の起動時に蓄電池から電力を供給することにより、起動電力の上限を超えた発電プラント機器の同時起動を可能にできる。それにより、発電プラントや発電設備の起動時間を短縮することができる。

［一定負荷運転支援部の動作例］
図７は、図２に示す一定負荷運転支援部２２４の動作例を示すフローチャートである。
まず、発電機などの発電プラント機器１１を効率よく長寿命になるよう、事前に一定負荷で運転するための一定にすべき出力値（設定値：供給）を設定する（ステップＳ４１）。この設定は、発電プラント１０が運転状況から自動で設定してもよいし、運転員からの手動による設定でもよい。

一定負荷運転支援部２２４は、統括制御部２２５から指令がある間、継続してステップＳ４３〜Ｓ４６のループ処理を行う（ステップＳ４２）。

次に、一定負荷運転支援部２２４は、制御用ネットワーク１４や情報系ネットワーク経由で入手される、発電出力量の要求値（需要）を取得する（ステップＳ４３）。

次に、一定負荷運転支援部２２４は、蓄電池制御部２２６を通じて蓄電池の放電能力（放電容量）を計算する（ステップＳ４４）。

次に、一定負荷運転支援部２２４は、蓄電池の放電能力が、需要である要求値から設定値を引いた差分の電力を賄えるかどうかを判定する（ステップＳ４５）。一定負荷運転を支援するためには，需要である要求値から設定値を引いた差分を蓄電池からの電力供給で賄う必要がある。

差分の電力を賄える場合、一定負荷運転支援部２２４は、蓄電池制御部２２６と連係して蓄電池から発電プラント１０への電力供給を行う（ステップＳ４６）。このステップＳ４６の処理が終了するとループ終端となり、ステップＳ４２に進む。蓄電池からの電力供給によって，上述の差分の電力をまかなえる間は供給を継続する。

一方、差分の電力を賄えないと判定した場合、一定負荷運転支援部２２４は、蓄電池から電力を供給することを停止し、発電機の出力調整制御による電力供給に切り替える（ステップＳ４７）。そして、充電制御処理へ移行し、蓄電池を充電する（ステップＳ４８）。

次に、一定負荷運転支援部２２４は、蓄電池の充電が完了するまで待機し（ステップＳ４９）、充電完了後にステップＳ４１の処理へ移行する。

一定負荷運転支援部２２４は、統括制御部２２５の指令がなくなったら一定負荷運転支援処理を終了する。

以上説明したように本実施形態では、一定負荷運転支援部２２４は、統括制御部２２５の実行指令を受けて、発電プラント１０の発電出力の設定値及び発電プラント１０に対する発電出力の要求値を取得する。そして、発電出力の要求値が設定値を上回る場合、蓄電池の放電容量の範囲内において、蓄電池から要求値と設定値の差分に相当する電力が電力系統に供給されるよう制御する。

通常、発電プラントの負荷は電力の需要の影響を受け、短期的あるいは長期的に負荷を変化させた運転をさせることが必要であるが、その変化分を蓄電池の電力で補間することにより、出力一定運転を実現することができる。それにより、発電効率の向上や設備寿命の向上を実現できる。

［統括制御部の動作例（第１例）］
統括制御部２２５は、複数の機能のうち、各機能を実行した場合に稼動する発電プラント機器１１の消費電力と蓄電池の放電容量を比較し、蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能な機能を選定する。そして、選定した機能を蓄電池から供給される電力を利用して実行すべく制御を行う。以下、具体的な処理の例を説明する。なお、以下の説明において、所内動力低減機能を機能Ａ、所内機器起動時間短縮機能を機能Ｂ、一定負荷運転支援機能を機能Ｃとして説明する。

図８は、図２に示す統括制御部２２５の動作例（第１例）を示すフローチャートである。
統括制御部２２５による統括制御機能は、発電プラント１０によって決定する一定周期で動作する（ステップＳ５１）。

まず、統括制御部２２５は、シミュレーションによって、各機能Ａ〜Ｃを発電プラント１０に適用した場合のコスト評価を実施する（ステップＳ５２）。本例では、発電プラント１０から発電プラント機器１１の稼働状況を取得し、データベース２３から消費電力の情報を入手する。そして、発電プラント機器１１の稼働状況と消費電力の情報を用いて、複数の機能のそれぞれを発電プラント１０に適用した場合の各機能の実行にかかるコストを評価する。このシミュレーションは、統括制御部２２５が実施してもよいし、別途シミュレータを設けて実施してもよい。

次に、統括制御部２２５は、蓄電池制御部２２６を通じて蓄電池の放電能力（放電容量）を計算する（ステップＳ５３）。

次に、統括制御部２２５は、蓄電池の放電能力と、発電プラント機器１１の稼働状況と消費電力の情報から、機能を実行したときに蓄電池による電力供給が可能かどうかを判定する。そして、蓄電池による電力供給が可能な機能のうち、よりコストの低い機能を選定する（ステップＳ５４）。すべての機能が蓄電池からの電力供給で実現すれば問題ないが、実現できない場合は，蓄電池の放電能力に見合った、かつ、最もコスト低減可能な機能の組み合わせにて実行するように、統括制御部２２５から各機能に指令を出力する。

次に、統括制御部２２５は、選定した機能が実行中であるかどうかを判定する（ステップＳ５５）。選定した機能が実行中である場合は、ループ終端に進む。機能がすでに実行中の場合には、実行機能の組合せを見直しして、再度、実行指示を行う。

一方、実行中でない場合は、統括制御部２２５は、選定した機能に対して蓄電池の放電容量が十分であるかどうかを判定する（ステップＳ５６）。

ステップＳ５６の判定処理において蓄電池の放電容量が十分である場合、統括制御部２２５は、選定した機能を実行するよう対応する処理ブロックに実行指令を出力する（ステップＳ５７）。このステップＳ５７の処理が終了するとループ終端となり、ステップＳ５１に進む。

一方、ステップＳ５６の判定処理において蓄電池の放電容量が十分ではない場合、統括制御部２２５は、実行機能の選定を見直す（ステップＳ５８）。そして、統括制御部２２５は、蓄電池の放電容量をもとに実行可能な機能があるか否かを判定する（ステップＳ５９）。ここで、実行可能な機能がある場合には、ステップＳ５５へ進み、再選定した機能が実行中であるかどうかを判定する。

他に実行可能な機能がない場合は、統括制御部２２５は、充電制御処理へ移行し、蓄電池を充電する（ステップＳ６０）。

次に、統括制御部２２５は、蓄電池の充電が完了するまで待機し（ステップＳ６１）、充電完了後にステップＳ５２の処理へ移行する。

以上説明したように本実施形態では、統括制御部２２５は、発電プラント１０から発電プラント機器１１の稼働状況を取得する。次に、発電プラント機器１１の稼働状況と消費電力の情報を用いて、複数の機能のそれぞれを発電プラント１０に適用した場合の各機能の実行にかかるコストを評価する。そして、蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能であって、よりコストを低減できる機能を選定する。

上記構成によって、より低コストの機能を選定して、発電プラントの最適な運転制御が可能である。

［統括制御部の動作例（第２例）］
図９は、図２に示す統括制御部の動作例（第２例）を示すフローチャートである。
統括制御部２２５による統括制御機能は、発電プラント１０によって決定する一定周期で動作する（ステップＳ７１）。

まず、統括制御部２２５は、発電プラント１０（所内機器）の運転状況の情報を、制御用ネットワーク１４経由で取得する（ステップＳ７２）。これは、発電プラント機器１１（所内機器）の稼働状況の情報を取得し、統括制御部２２５がこの情報から発電プラント１０の運転状況を判断してもよい。

次に、統括制御部２２５は、予め設計されている発電プラント１０の運転状況に対応する、発電プラント１０において実行される機能の優先順位（実行機能優先順位）をデータベース２３から読み出す（ステップＳ７３）。また、統括制御部２２５は、実行機能優先順位の機能ごとに発電プラント機器１１の消費電力をデータベース２３から読み出す。データベース２３には、発電プラント１０の実行機能優先順位の情報が予め登録されている。

実行機能優先順位のテーブルの定義は、例えば以下のようなものが考えられる。
（１）発電プラント起動時は、機能Ｂ＞機能Ａ＞機能Ｃ
（２）発電プラント定格運転時は、機能Ｃ＞機能Ａ＞機能Ｂ
（３）需給逼迫時は、機能Ａ＞機能Ｃ＞機能Ｂ

次に、統括制御部２２５は、蓄電池制御部２２６を通じて蓄電池の放電能力（放電容量）を計算する（ステップＳ７４）。

次に、統括制御部２２５は、蓄電池の放電能力と、発電プラント機器１１の稼働状況と消費電力の情報から、機能を実行したときに蓄電池による電力供給が可能かどうかを判定する。そして、蓄電池による電力供給が可能な機能のうち、より優先順位の高い機能を選定する（ステップＳ７５）。すべての機能が蓄電池からの電力供給で実現すれば問題ないが、実現できない場合は，蓄電池の放電能力に見合った、かつ、最も優先順位の高い機能の組み合わせにて実行するように、統括制御部２２５から各機能に指令を出力する。

次に、統括制御部２２５は、選定した機能が実行中であるかどうかを判定する（ステップＳ７６）。選定した機能が実行中である場合は、ループ終端に進む。機能がすでに実行中の場合には、実行機能の組合せを見直しして、再度、実行指示を行う。

一方、実行中でない場合は、統括制御部２２５は、選定した機能に対して蓄電池の放電容量が十分であるかどうかを判定する（ステップＳ７７）。

ステップＳ７７の判定処理において蓄電池の放電容量が十分である場合、統括制御部２２５は、選定した機能を実行するよう対応する処理ブロックに実行指令を出力する（ステップＳ７８）。このステップＳ７８の処理が終了するとループ終端となり、ステップＳ７１に進む。

一方、ステップＳ７７の判定処理において蓄電池の放電容量が十分ではない場合、統括制御部２２５は、実行機能の選定を見直す（ステップＳ７９）。そして、統括制御部２２５は、蓄電池の放電容量をもとに実行可能な機能があるか否かを判定する（ステップＳ８０）。ここで、実行可能な機能がある場合には、ステップＳ７６へ進み、再選定した機能が実行中であるかどうかを判定する。

他に実行可能な機能がない場合は、統括制御部２２５は、充電制御処理へ移行し、蓄電池を充電する（ステップＳ８１）。

次に、統括制御部２２５は、蓄電池の充電が完了するまで待機し（ステップＳ８２）、充電完了後にステップＳ７２の処理へ移行する。

以上説明したように本実施形態では、統括制御部２２５は、発電プラント１０から該発電プラント１０の運転状況の情報を取得し、データベース２３から発電プラント１０の運転状況に対応する実行機能優先順位の情報を取得する。そして、蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能であって、実行機能優先順位がより上位の機能を選定する。

上記構成によって、発電プラント１０の運転状況に合ったより優先順位の高い機能を選定して、発電プラントの最適な運転制御が可能である。

［コンピュータのハードウェアの構成例］
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図１０は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータ１００において、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ１０３は、バス１０４により相互に接続されている。

バス１０４には、さらに、入出力インターフェース１０５が接続されている。入出力インターフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記録部１０８、ネットワークインターフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。

以上のように構成されるコンピュータでは、ＣＰＵ１０１が、例えば、記録部１０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース１０５及びバス１０４を介して、ＲＡＭ１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（ＣＰＵ１０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。

そして、プログラムは、リムーバブルメディア１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インターフェース１０５を介して、記録部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記録部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ１０２や記録部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。

以上、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。

１…プラント制御システム、１０…発電プラント、２０…蓄電池システム、２１…蓄電池設備、２２…蓄電池制御装置、２３…データベース、２２１…入出力部、２２２…所内動力低減部、２２３…所内機器起動短縮部、２２４…一定負荷運転支援部、２２５…統括制御部、２２６…蓄電池制御部、２２７…データ管理部

Claims (8)

1. 発電プラントにより発電された余剰電力を利用して充電を行う蓄電池と、
   少なくとも発電プラント機器（以下、所内機器と記す）ごとの消費電力の情報が蓄積されるデータベースと、
   複数の機能のうち、各機能を実行した場合に稼動する前記所内機器の消費電力と前記蓄電池の放電容量を比較し、前記蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能な機能を選定し、選定した機能を前記蓄電池から供給される電力を利用して実行すべく制御を行う統括制御部と、該統括制御部の制御に応じて前記蓄電池の充放電を制御する蓄電池制御部とを含む蓄電池制御装置と、を備える
   蓄電池システム。
2. 前記統括制御部は、前記発電プラントから所内機器の稼働状況を取得し、前記所内機器の稼働状況と消費電力の情報を用いて、前記複数の機能のそれぞれを前記発電プラントに適用した場合の各機能の実行にかかるコストを評価し、前記蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能であって、よりコストを低減できる機能を選定する
   請求項１に記載の蓄電池システム。
3. 前記複数の機能は、少なくとも、前記発電プラントの発電用補機を駆動するのに必要な電力を低減する所内動力低減機能と、複数の前記所内機器の起動時間を短縮する所内機器起動時間短縮機能と、前記発電プラントの一定負荷の運転を支援する一定負荷運転支援機能のうちの２以上の機能を含む
   請求項２に記載の蓄電池システム。
4. 前記蓄電池制御装置は、前記所内動力低減機能を実行する所内動力低減部、を更に備え、
   前記所内動力低減部は、前記統括制御部の実行指令を受けて、前記発電プラントから前記所内機器の稼働状況の情報を取得し、稼働中の各所内機器の消費電力に基づいて前記蓄電池から前記稼働中の所内機器へ電力を供給する場合の供給優先順位を設定し、前記供給優先順位に従い前記蓄電池の放電容量の範囲内において、前記蓄電池から該当所内機器へ電力が供給されるよう制御する
   請求項３に記載の蓄電池システム。
5. 前記データベースに所内機器起動順序の情報が蓄積されており、
   前記蓄電池制御装置は、前記所内機器起動時間短縮機能を実行する所内機器起動時間短縮部、を更に備え、
   前記所内機器起動時間短縮部は、前記統括制御部の実行指令を受けて、前記データベースから所内機器起動順序の情報を取得し、前記所内機器起動順序の情報に含まれる所内機器の消費電力及び前記蓄電池の放電容量に基づいて、前記所内機器の一部を並列起動する並列起動順序を計算し、前記並列起動順序に従い前記蓄電池の放電容量の範囲内において、前記蓄電池から該当所内機器へ電力が供給されるよう制御する
   請求項３に記載の蓄電池システム。
6. 前記蓄電池制御装置は、前記一定負荷運転支援機能を実行する一定負荷運転支援部、を更に備え、
   前記一定負荷運転支援部は、前記統括制御部の実行指令を受けて、前記発電プラントの発電出力の設定値及び前記発電プラントに対する発電出力の要求値を取得し、前記発電出力の要求値が設定値を上回る場合、前記蓄電池の放電容量の範囲内において、前記蓄電池から前記要求値と前記設定値の差分に相当する電力が電力系統に供給されるよう制御する
   請求項３に記載の蓄電池システム。
7. 前記データベースには、更に前記発電プラントにおいて実行される機能の優先順位（以下、実行機能優先順位と記す）の情報が蓄積され、
   前記統括制御部は、前記発電プラントから該発電プラントの運転状況の情報を取得し、前記データベースから前記発電プラントの運転状況に対応する前記実行機能優先順位の情報を取得し、前記蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能であって、前記実行機能優先順位がより上位の機能を選定する
   請求項１に記載の蓄電池システム。
8. 発電プラントと、
   前記発電プラントにより発電された余剰電力を利用して充電を行う蓄電池と、
   少なくとも発電プラント機器（以下、所内機器と記す）ごとの消費電力の情報が蓄積されるデータベースと、
   複数の機能のうち、各機能を実行した場合に稼動する前記所内機器の消費電力と前記蓄電池の放電容量を比較し、前記蓄電池の放電容量の範囲内で実行可能な機能を選定し、選定した機能を前記蓄電池から供給される電力を利用して実行すべく制御を行う統括制御部と、該統括制御部の制御に応じて前記蓄電池の充放電を制御する蓄電池制御部とを含む蓄電池制御装置と、を備える
   発電プラント制御システム。

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