WO2016006360A1 - 電力負荷管理システム及びその制御方法 - Google Patents

電力負荷管理システム及びその制御方法 Download PDF

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power system
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寛之 八木田
敬雄 小出
石川　博章
潤 兵頭
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Mitsubishi Power Ltd
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Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output

Definitions

  • the present disclosure relates to a power load management system that manages a power load in a facility and a control method thereof.
  • a private power plant installed in an industrial facility such as a factory, fuel such as coal, oil, or LNG is burned in a boiler to generate steam, and power is generated by driving a steam turbine with the steam.
  • the private power plant is connected to the internal power system in the facility, and the power generated by the private power plant is supplied to the power load in the facility through the internal power system.
  • the power generation amount of the private power plant may be insufficient with respect to the power load due to fluctuations in the power load or the like. In such a case, the shortage of power is compensated by purchasing power from the commercial power system. On the other hand, in contrast to power purchase, there is also a case where power is sold by supplying power generated by a private power plant to a commercial power system.
  • the electric load in the facility can be an electric motor for a blower, but there are some blowers that can be driven by both an electric motor and a steam turbine.
  • the blower in the blast furnace blower facility described in Patent Document 1, the blower is driven mainly by a steam turbine during the daytime when the power unit price is high, and the electric motor is mainly used as a generator.
  • the blower is driven mainly by an electric motor, and the amount of steam supplied to the steam turbine is reduced as much as possible to save energy.
  • the contract power is determined according to the peak of the supplied power.
  • the peak of the supplied power becomes large and a large contract power is required. As a result, there is a problem that the power charge becomes high.
  • An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a power load management system capable of stabilizing power supplied from an external power system to an internal power system, or power supplied from an internal power system to an external power system, and the system It is to provide a control method.
  • a wattmeter configured to measure power supplied from an external power system to an internal power system or power supplied from the internal power system to the external power system; At least one blower, an electric motor coupled to the at least one blower and configured to drive the at least one blower with power received from the internal power system, and the at least one blower with supplied steam.
  • a steam turbine configured to drive a blower
  • a steam control valve configured to be able to adjust a supply amount of steam to the steam turbine, and a measured value of electric power measured by the power meter
  • a control device configured to control the steam control valve.
  • the power supplied from the external power system to the internal power system or the power supplied from the internal power system to the external power system varies depending on the size of all power loads connected to the internal power system.
  • the steam control valve is controlled based on the measured value of the power measured by the power meter, so that the blower is driven, so that part or all of the power that the electric motor carries is The turbine can take on. That is, the magnitude of the power load of the electric motor can be arbitrarily changed, and the magnitude of the total power load connected to the internal power system can be adjusted. Therefore, according to this configuration, it is possible to stabilize the power supplied from the external power system to the internal power system or the power supplied from the internal power system to the external power system.
  • the control device is configured to control the steam control valve so that a measured value of power measured by the power meter approaches a preset target value of power.
  • the power supplied from the external power system to the internal power system or the power supplied from the internal power system to the external power system can be stabilized in the vicinity of the power target value.
  • the size of the power load of the electric motor changes quickly. The deviation of the measured value from the target value can be reduced. For this reason, when purchasing electric power from an external electric power grid
  • the electric motor is configured to be able to generate electric power by being driven by the steam turbine. According to this configuration, large fluctuations in the power load can be compensated for by the electric motor generating power.
  • At least one blower and an electric motor coupled to the at least one blower and configured to drive the at least one blower with power received from an internal power system;
  • An electric power load management system comprising: a steam turbine configured to drive the at least one blower by supplied steam; and a steam control valve configured to adjust a supply amount of steam to the steam turbine.
  • a power measurement step of measuring power supplied from the external power system to the internal power system or power supplied from the internal power system to the external power system, and measurement of power measured by the power measurement step A steam control valve control step for controlling the steam control valve based on a value. Control method for load management system is provided.
  • the magnitude of the power load of the electric motor can be changed by controlling the steam control valve based on the measured value of power, and the magnitude of the total power load connected to the internal power system. Can be adjusted. Therefore, according to this configuration, it is possible to stabilize the power supplied from the external power system to the internal power system or the power supplied from the internal power system to the external power system.
  • a power load management system capable of stabilizing power supplied from an external power system to an internal power system, or power supplied from an internal power system to an external power system, and the system A control method is provided.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a power load management system according to some embodiments of the present invention.
  • the power load management system is applied to an industrial facility such as a factory having a private power plant 10.
  • the private power plant 10 includes a boiler 12, a turbine 14, and a generator 16.
  • the private power plant 10 also supplies a fuel supply system (not shown) for supplying fuel to the boiler 12, a water supply system (not shown) for supplying water to the boiler 12, and supplies air to the boiler 12.
  • a blower 18 is provided.
  • the boiler 12 heats water with the heat generated by burning the fuel and turns it into steam.
  • the steam obtained by the boiler 12 is supplied to the turbine 14, and the turbine 14 drives the generator 16 using the energy of the steam, and thereby the generator 16 generates power.
  • the generator 16 is connected to an internal power system 20 in the facility.
  • the internal power system 20 has a power distribution board 22, and the generator 16 is connected to the power distribution board 22.
  • the distribution board 22 is connected to an external power system (commercial power system) 24 outside the facility, and power is supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the internal power system 20 via the distribution board 22. To the external power system 24 can be supplied.
  • commercial power system commercial power system
  • the power load management system includes a power meter 26, an electric motor 28, a steam turbine 30, a steam control valve 31, and a control device 32 along with the blower 18.
  • the wattmeter 26 is configured to measure the power supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the power supplied from the internal power system 20 to the external power system 24.
  • the wattmeter 26 is attached to, for example, an electric wire connecting the power distribution board 22 and the external power system 24, but the power distribution board 22 may incorporate the wattmeter 26.
  • the electric motor 28 is connected to the blower 18 and is configured to drive at least one blower 18 by electric power received from the internal power system 20.
  • the electric motor 28 is connected to the power distribution board 22 via the power line 34, and power is supplied to the electric motor 28 via the power distribution board 22.
  • the electric motor 28 is a kind of power load, but another power load may be connected to the power line 34.
  • the electric power load may be connected to the power distribution board 22 via the electric wire.
  • the steam turbine 30 is configured to drive the blower 18 with the supplied steam.
  • a portion of the steam obtained by the boiler 12 is configured to be supplied to the steam turbine 30.
  • the steam discharged from the steam turbine 30 is returned to the water supply system in the same manner as the steam discharged from the turbine 14. Note that the steam obtained by the boiler 12 may be supplied to another steam load such as a heater.
  • the steam control valve 31 is configured to be able to adjust the amount of steam supplied to the steam turbine 30.
  • the steam control valve 31 is an electromagnetic control valve interposed in a pipe 35 extending between the steam outlet of the boiler 12 and the steam inlet of the steam turbine 30, and by adjusting the opening degree of the steam control valve 31.
  • the amount of steam supplied to the steam turbine 30 can be adjusted.
  • the opening degree adjustment of the steam control valve 31 may be performed by duty ratio control.
  • the control device 32 is configured to control the steam control valve 31 based on the measured value of power measured by the wattmeter 26. Therefore, the control device 32 includes a steam control valve control unit 36 configured to control the steam control valve 31. In some embodiments, the control device 32 includes a motor control unit 38 configured to control the electric motor 28.
  • the control device is constituted by 32, a computer, a PLC (programmable logic controller), etc., and is connected to the steam control valve 31 via a signal line. The control device 32 may be incorporated in the power distribution board 22.
  • the controller 32 is configured to control a main steam control valve 39 that is capable of adjusting the amount of steam supplied to the turbine 14 and is based on power measurements measured by the wattmeter 26.
  • the opening degree of the main steam control valve 39 can be adjusted.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a schematic procedure of an example of a control method executed by the control device 32 of the power load control system of FIG.
  • the control device 32 sets the flag F to 0 as an initial setting (initial setting step S10).
  • the control device 32 reads the target value Pt of the power supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the power supplied from the internal power system 20 to the external power system 24 (target value reading step S12).
  • the target value Pt may be registered in advance in the storage device of the control device 32, or may be input by an operator.
  • the control device 32 determines whether or not the operation of the blower 18 is necessary (determination step S14). As a result of the determination in the determination step S14, when the operation of the blower 18 is necessary (in the case of yes), the wattmeter 26 measures power (power measurement step), and the control device 32 measures the power measured by the wattmeter 26. The measurement value Pm is acquired (measurement value acquisition step S16).
  • the control device 32 calculates the target value Vt of the opening of the steam control valve 31 based on the target value Pt and the measured value Pm of the power (steam control valve opening calculation step S18). And the steam control valve control part 36 of the control apparatus 32 controls the steam control valve 31 so that the opening degree of the steam control valve 31 approaches the target value Vt (steam control valve control process S20).
  • the control device 32 determines whether or not the flag F is 1 (flag determination step S22).
  • the control device The motor control unit 38 of 32 causes the power distribution board 22 to start supplying power to the electric motor 28 (electric motor power supply start step S24). And the control apparatus 32 sets the flag F to 1 (flag setting process S26), and a flow returns to determination process S14. Thereafter, as long as the operation of the blower 18 is required, the measurement value acquisition step S16, the steam control valve opening calculation step S18, the steam control valve control step S20, and the flag determination step S22 are repeated.
  • the control device 32 determines whether or not the flag F is 1 (flag determination step S28). As a result of the determination in the flag determination step S28, when the flag F is 1 (in the case of yes), the steam control valve control unit 36 of the control device 32 closes the steam control valve 31 (steam control valve closing step S30), and performs control.
  • the motor control unit 38 of the device 32 causes the power distribution board 22 to stop supplying power to the electric motor 28 (electric motor power supply stopping step S32).
  • the series of flow is also completed when the flag F is 0 (in the case of No) as a result of the determination in the flag determination step S28.
  • the air blower 18 can be operated as needed by the control device 32 repeatedly executing the above-described series of flows.
  • the power supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the power supplied from the internal power system 20 to the external power system 24 varies depending on the size of all power loads connected to the internal power system 20. To do.
  • the power load of the electric motor 28 can be reduced.
  • the size can be changed, and the size of the total power load connected to the internal power system 20 can be adjusted. Therefore, according to this configuration, the power supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the power supplied from the internal power system 20 to the external power system 24 can be stabilized.
  • control device 32 is configured to control the steam control valve 31 so that the measured power value Pm measured by the wattmeter 26 approaches the preset power target value Pt. Yes.
  • the power supplied from the external power system 24 to the internal power system 20 or the power supplied from the internal power system 20 to the external power system 24 is stabilized in the vicinity of the power target value Pt. Can do.
  • the magnitude of the total power load connected to the internal power system 20 is adjusted by adjusting the magnitude of the power load of the electric motor 28, the magnitude of the power load of the electric motor 28 changes quickly. .
  • FIG. 3A is a graph schematically showing a time change of the measured value Pm of the power measured by the wattmeter 26 at the time of power purchase together with the target value Pt of power and the contract power.
  • b) is a graph schematically showing a time change of the measured value Pm of the power measured by the wattmeter 26 at the time of power sale together with the target value Pt of power and the contract power.
  • the measured value Pm from the target value Pt of contract power or power is obtained because the magnitude of the power load of the electric motor 28 changes quickly and the response is good. Deviation can be reduced.
  • the power target value Pt is set to a value smaller than the contract power in consideration of the deviation from the measured value Pm, and at the time of power sale, the power target value Pt is set to the measured value Pm. Is set to a value larger than the contract power.
  • the electric motor 28 is an induction motor.
  • the induction generator as the electric motor 28 is configured to be capable of generating power by being driven by the steam turbine 30. According to this configuration, large fluctuations in the power load can be compensated for by the electric motor 28 generating power.
  • the steam turbine 30 and the electric motor 28 are connected via a one-way clutch 40, and the electric motor 28 is connected to the blower 18.
  • the one-way clutch 40 connects the steam turbine 30 and the electric motor 28 when the rotation speed of the steam turbine 30 exceeds the rotation speed of the electric motor 28, and the rotation speed of the steam turbine 30 is the rotation speed of the electric motor 28.
  • the steam turbine 30 and the electric motor 28 are separated from each other. According to this configuration, the power of the steam turbine 30 can be transmitted to the blower 18 with a simple configuration.
  • a steam accumulator 42 that stores steam is interposed between the boiler 12 and the steam control valve 31.
  • the steam necessary for the steam turbine 30 can be quickly supplied when the amount of steam to be supplied to the steam turbine 30 increases.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and combinations of the above-described embodiments.
  • the industrial facility has a private power plant 10, but the turbine 14 and the generator 16 are not necessary if only power is purchased from the external power grid 24, and the industrial The facility only needs to have a boiler 12.
  • one electric motor 28 is provided in an industrial facility, but a plurality of electric motors 28 may be provided.
  • the control device 32 may be configured to adjust the power supplied to the plurality of electric motors 28.
  • the control device 32 is configured to control a plurality of steam control valves 31 configured to adjust the amount of steam supplied to the plurality of steam turbines 30 corresponding to the plurality of electric motors 28. May be.

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Abstract

　電力負荷管理システムは、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力又は内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を測定するように構成された電力計と、少なくとも１つの送風機と、少なくとも１つの送風機に連結され、内部電力系統から受け取った電力によって少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された電動モータと、供給された蒸気によって少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された蒸気タービンと、蒸気タービンへの蒸気の供給量を調整可能に構成された蒸気制御弁と、電力計によって測定された電力の測定値に基づいて、蒸気制御弁を制御するように構成された制御装置とを備える。

Description

電力負荷管理システム及びその制御方法
　本開示は、施設内の電力負荷を管理する電力負荷管理システム及びその制御方法に関する。
　工場等の産業施設に設けられる自家用発電プラントでは、石炭、石油或いはＬＮＧなどの燃料をボイラで燃焼して蒸気を生成し、この蒸気によって蒸気タービンを駆動することで発電を行っている。自家用発電プラントは施設内の内部電力系統に接続されており、自家用発電プラントで発電された電力は、内部電力系統を通じて施設内の電力負荷に供給される。
　自家用発電プラントの発電量は、電力負荷の変動等に起因して、電力負荷に対し不足する場合がある。このような場合、不足分の電力は商用電力系統からの買電によって補われる。
　一方、買電とは逆に、自家用発電プラントで発電された電力を商用電力系統に供給する売電も行われることもある。
　施設内の電力負荷としては送風機のための電動モータをあげることができるが、送風機には、電動モータ及び蒸気タービンの両方によって駆動可能なものがある。この種の送風機を用いた例として、特許文献１に記載された高炉送風設備では、電力単価の高い日中は主として蒸気タービンで送風機が駆動され、電動モータは主として発電機として使用される。一方、電力単価の低い夜間は主として電動モータで送風機が駆動され、蒸気タービンへの供給蒸気量を可及的に減少させて省エネルギー化が図られている。
特開平１１－２６４００６号公報
　ところで、商用電力系統（外部電力系統）から内部電力系統に電力供給を受ける買電契約では、供給電力のピークに応じて契約電力が決定される。施設内の電力負荷の変動が大きい場合、供給電力のピークが大きくなり、大きな契約電力が必要となる。この結果として、電力料金が高くなってしまうという問題がある。
　一方、自家用発電プラントで発電した電力を商用電力系統に供給する売電契約の場合、契約電力だけ商用電力系統に供給できればよい。しかしながら、施設内の電力負荷の変動が大きい場合、契約電力を常に確保するために、自家用発電プラントは余裕をもって発電を行う必要がある。このため、燃料ロスが生じてしまうという問題がある。
　本発明の少なくとも一実施形態の目的は、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を安定させることができる電力負荷管理システム及びその制御方法を提供することにある。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力又は前記内部電力系統から前記外部電力系統に供給される電力を測定するように構成された電力計と、少なくとも１つの送風機と、前記少なくとも１つの送風機に連結され、前記内部電力系統から受け取った電力によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された電動モータと、供給された蒸気によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された蒸気タービンと、前記蒸気タービンへの蒸気の供給量を調整可能に構成された蒸気制御弁と、前記電力計によって測定された電力の測定値に基づいて、前記蒸気制御弁を制御するように構成された制御装置とを備えることを特徴とする電力負荷管理システムが提供される。
　外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力は、内部電力系統に接続された全ての電力負荷の大きさによって変化する。この点、この構成によれば、電力計によって測定される電力の測定値に基づいて蒸気制御弁を制御することにより、送風機を駆動するため、電動モータが担う動力の一部又は全部を、蒸気タービンが担うことができる。つまり、電動モータの電力負荷の大きさを任意に変化させることができ、内部電力系統に接続された全電力負荷の大きさを調整することができる。従って、この構成によれば、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を安定させることができる。
　幾つかの実施形態では、前記制御装置は、前記電力計によって測定された電力の測定値が予め設定された電力の目標値に近付くように前記蒸気制御弁を制御するように構成されている。
　この構成によれば、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を、電力の目標値の近傍で安定させることができる。特に、電動モータの電力負荷の大きさを調整することにより、内部電力系統に接続された全電力負荷の大きさを調整する場合、電動モータの電力負荷の大きさは速やかに変化するので、電力の目標値からの測定値の偏差を小さくすることができる。このため、外部電力系統から電力を買う場合には、契約電力を低く設定して買電のコストを削減することができる。あるいは、外部電力系統に対し電力を売る場合には、必要最小限の発電量で契約電力を確保することができ、発電コストを削減することができる。
　幾つかの実施形態では、前記電動モータは、前記蒸気タービンによって駆動されることによって発電可能に構成されている。
　この構成によれば、電動モータが発電することによって、電力負荷の大きな変動を補償することができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、少なくとも１つの送風機と、前記少なくとも１つの送風機に連結され、内部電力系統から受け取った電力によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された電動モータと、供給された蒸気によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された蒸気タービンと、前記蒸気タービンへの蒸気の供給量を調整可能に構成された蒸気制御弁とを備える電力負荷管理システムの制御方法において、外部電力系統から前記内部電力系統に供給される電力又は前記内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を測定する電力測定工程と、前記電力測定工程によって測定された電力の測定値に基づいて、前記蒸気制御弁を制御する蒸気制御弁制御工程とを備えることを特徴とする電力負荷管理システムの制御方法が提供される。
　この構成によれば、電力の測定値に基づいて蒸気制御弁を制御することにより、電動モータの電力負荷の大きさを変化させることができ、内部電力系統に接続された全電力負荷の大きさを調整することができる。従って、この構成によれば、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を安定させることができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、外部電力系統から内部電力系統に供給される電力、又は、内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を安定させることができる電力負荷管理システム及びその制御方法が提供される。
幾つかの実施形態にかかる電力負荷管理システムの概略的な構成を説明するための図である。 図１中の制御装置が実行する制御方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、買電時に電力計によって測定される電力の測定値の時間変化を、電力の目標値及び契約電力とともに概略的に示すグラフであり、（ｂ）は、売電時に電力計によって測定される電力の測定値の時間変化を、電力の目標値及び契約電力とともに概略的に示すグラフである。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は、本発明の幾つかの実施形態にかかる電力負荷管理システムの概略的な構成を説明するための図である。
　幾つかの実施形態では、図１に示したように、電力負荷管理システムは、自家用発電プラント１０を有する工場等の産業施設に適用されている。
　自家用発電プラント１０は、ボイラ１２、タービン１４、及び、発電機１６を有する。また、自家用発電プラント１０は、ボイラ１２に燃料を供給するための燃料供給システム（不図示）、ボイラ１２に水を供給するための給水システム（不図示）、及び、ボイラ１２に空気を供給するための送風機１８を有する。
　ボイラ１２は、燃料を燃焼させることにより発生した熱で水を加熱して蒸気にする。ボイラ１２によって得られた蒸気はタービン１４に供給され、タービン１４は蒸気のエネルギを利用して発電機１６を駆動し、これにより発電機１６は発電する。
　発電機１６は、施設内の内部電力系統２０に接続されている。幾つかの実施形態では、内部電力系統２０は受配電盤２２を有し、発電機１６は受配電盤２２に接続されている。
　受配電盤２２は、施設外の外部電力系統（商用電源系統）２４に接続されており、受配電盤２２を介して、外部電力系統２４から内部電力系統２０への電力供給、或いは、内部電力系統２０から外部電力系統２４への電力供給が可能である。
　幾つかの実施形態では、電力負荷管理システムは、送風機１８とともに、電力計２６、電動モータ２８、蒸気タービン３０、蒸気制御弁３１、及び、制御装置３２を有する。
　電力計２６は、外部電力系統２４から内部電力系統２０に供給される電力又は内部電力系統２０から外部電力系統２４に供給される電力を測定するように構成されている。電力計２６は、例えば、受配電盤２２と外部電力系統２４とを接続する電線に取り付けられるが、受配電盤２２が電力計２６を内蔵していてもよい。
　電動モータ２８は送風機１８に連結され、内部電力系統２０から受け取った電力によって少なくとも１つの送風機１８を駆動するように構成されている。幾つかの実施形態では、電動モータ２８は、受配電盤２２に動力線３４を介して接続されており、受配電盤２２を介して電動モータ２８に電力が供給される。なお、電動モータ２８は動力負荷の一種であるが、動力線３４には、他の動力負荷が接続されていてもよい。また、受配電盤２２には、図示しないけれども、電灯線を介して電灯負荷が接続されていてもよい。
　蒸気タービン３０は、供給された蒸気によって送風機１８を駆動するように構成されている。幾つかの実施形態では、ボイラ１２によって得られた蒸気の一部が、蒸気タービン３０に供給可能に構成されている。蒸気タービン３０から排出された蒸気は、タービン１４から排出された蒸気と同様に、給水システムに返戻される。
　なお、ボイラ１２によって得られた蒸気は、ヒータ等の他の蒸気負荷に供給されていてもよい。
　蒸気制御弁３１は、蒸気タービン３０への蒸気の供給量を調整可能に構成されている。例えば、蒸気制御弁３１は、ボイラ１２の蒸気出口と蒸気タービン３０の蒸気入口との間を延びる配管３５に介装された電磁制御弁であり、蒸気制御弁３１の開度を調整することにより、蒸気タービン３０への蒸気の供給量を調整可能である。なお、蒸気制御弁３１の開度調整は、デューティ比制御によって行われてもよい。
　制御装置３２は、電力計２６によって測定された電力の測定値に基づいて、蒸気制御弁３１を制御するように構成されている。従って、制御装置３２は、蒸気制御弁３１を制御するように構成された蒸気制御弁制御部３６を有する。また、幾つかの実施形態では、制御装置３２は、電動モータ２８を制御するように構成されたモータ制御部３８を有する。
　制御装置は３２、コンピュータやＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等によって構成され、信号線を介して蒸気制御弁３１に接続される。なお、制御装置３２は、受配電盤２２に組み込まれていてもよい。
　幾つかの実施形態では、制御装置３２は、タービン１４に供給される蒸気量を調整可能な主蒸気制御弁３９を制御可能に構成され、電力計２６によって測定された電力の測定値に基づいて、主蒸気制御弁３９の開度を調整可能である。
　図２は、図１の電力負荷制御システムの制御装置３２が実行する制御方法の一例の概略的な手順を示すフローチャートである。
　図２の制御方法では、制御装置３２は、初期設定としてフラグＦを０に設定する（初期設定工程Ｓ１０）。それから、制御装置３２は、外部電力系統２４から内部電力系統２０に供給される電力、又は、内部電力系統２０から外部電力系統２４に供給される電力の目標値Ｐｔを読み込む（目標値読込工程Ｓ１２）。目標値Ｐｔは、予め制御装置３２の記憶装置に登録されていてもよいし、作業者が入力してもよい。
　次に、制御装置３２は、送風機１８の運転が必要であるか否かを判定する（判定工程Ｓ１４）。判定工程Ｓ１４の判定の結果、送風機１８の運転が必要である場合（はいの場合）、電力計２６が電力を測定し（電力測定工程）、制御装置３２が、電力計２６によって測定された電力の測定値Ｐｍを取得する（測定値取得工程Ｓ１６）。
　その後、制御装置３２は、電力の目標値Ｐｔと測定値Ｐｍに基づいて、蒸気制御弁３１の開度の目標値Ｖｔを演算する（蒸気制御弁開度演算工程Ｓ１８）。そして、制御装置３２の蒸気制御弁制御部３６は、蒸気制御弁３１の開度が目標値Ｖｔに近付くように、蒸気制御弁３１を制御する（蒸気制御弁制御工程Ｓ２０）。
　それから、制御装置３２は、フラグＦが１であるか否かを判定し（フラグ判定工程Ｓ２２）、フラグ判定工程Ｓ２２の判定の結果、フラグＦが１ではない場合（いいえの場合）、制御装置３２のモータ制御部３８は、受配電盤２２に電動モータ２８への電力供給を開始させる（電動モータ電力供給開始工程Ｓ２４）。そして、制御装置３２は、フラグＦを１に設定し（フラグ設定工程Ｓ２６）、フローは判定工程Ｓ１４に戻る。
　この後、送風機１８の運転が要求されている限り、測定値取得工程Ｓ１６、蒸気制御弁開度演算工程Ｓ１８、蒸気制御弁制御工程Ｓ２０、及び、フラグ判定工程Ｓ２２が繰り返される。
　一方、判定工程Ｓ１４において、送風機１８の運転が要求されていない場合（いいえの場合）、制御装置３２は、フラグＦが１であるか否かを判定する（フラグ判定工程Ｓ２８）。フラグ判定工程Ｓ２８の判定の結果、フラグＦが１である場合（はいの場合）、制御装置３２の蒸気制御弁制御部３６は蒸気制御弁３１を閉じるとともに（蒸気制御弁閉工程Ｓ３０）、制御装置３２のモータ制御部３８は、受配電盤２２に対し、電動モータ２８への電力供給を停止させる（電動モータ電力供給停止工程Ｓ３２）。以上で制御方法の一連のフローが終了するが、フラグ判定工程Ｓ２８の判定の結果、フラグＦが０である場合（いいえの場合）にも一連のフローが終了する。なお、制御装置３２が上述した一連のフローを繰り返し実行することによって、必要に応じて送風機１８を作動させることができる。
　外部電力系統２４から内部電力系統２０に供給される電力、又は、内部電力系統２０から外部電力系統２４に供給される電力は、内部電力系統２０に接続された全ての電力負荷の大きさによって変化する。この点、上述した電力負荷管理システム及び制御方法の構成によれば、電力計２６によって測定される電力の測定値Ｐｍに基づいて蒸気制御弁３１を制御することにより、電動モータ２８の電力負荷の大きさを変化させることができ、内部電力系統２０に接続された全電力負荷の大きさを調整することができる。従って、この構成によれば、外部電力系統２４から内部電力系統２０に供給される電力、又は、内部電力系統２０から外部電力系統２４に供給される電力を安定させることができる。
　幾つかの実施形態では、制御装置３２は、電力計２６によって測定された電力の測定値Ｐｍが予め設定された電力の目標値Ｐｔに近付くように蒸気制御弁３１を制御するように構成されている。
　この構成によれば、外部電力系統２４から内部電力系統２０に供給される電力、又は、内部電力系統２０から外部電力系統２４に供給される電力を、電力の目標値Ｐｔの近傍で安定させることができる。特に、電動モータ２８の電力負荷の大きさを調整することにより、内部電力系統２０に接続された全電力負荷の大きさを調整する場合、電動モータ２８の電力負荷の大きさは速やかに変化する。
　ここで、図３（ａ）は、買電時に電力計２６によって測定される電力の測定値Ｐｍの時間変化を、電力の目標値Ｐｔ及び契約電力とともに概略的に示すグラフであり、図３（ｂ）は、売電時に電力計２６によって測定される電力の測定値Ｐｍの時間変化を、電力の目標値Ｐｔ及び契約電力とともに概略的に示すグラフである。
　図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、電動モータ２８の電力負荷の大きさが速やかに変化して応答性が良いことで、契約電力又は電力の目標値Ｐｔからの測定値Ｐｍの偏差を小さくすることができる。このため、外部電力系統２４から電力を買う場合には、契約電力を低く設定して買電のコストを削減することができる。あるいは、外部電力系統２４に対し電力を売る場合には、必要最小限の発電量で契約電力を確保することができ、発電コストを削減することができる。
　幾つかの実施形態では、買電時には、電力の目標値Ｐｔは測定値Ｐｍとの偏差を考慮して契約電力よりも小さな値に設定され、売電時には、電力の目標値Ｐｔは測定値Ｐｍとの偏差を考慮して契約電力よりも大きな値に設定される。
　幾つかの実施形態では、電動モータ２８は誘導電動機である。
　幾つかの実施形態では、電動モータ２８としての誘導発電機は、蒸気タービン３０によって駆動されることによって発電可能に構成されている。この構成によれば、電動モータ２８が発電することによって、電力負荷の大きな変動を補償することができる。
　幾つかの実施形態では、蒸気タービン３０と電動モータ２８は、ワンウェイクラッチ４０を介して接続され、電動モータ２８が送風機１８に接続されている。ワンウェイクラッチ４０は、蒸気タービン３０の回転数が電動モータ２８の回転数を上回っているときに、蒸気タービン３０と電動モータ２８とを連結し、蒸気タービン３０の回転数が電動モータ２８の回転数以下である場合、蒸気タービン３０と電動モータ２８とを切り離すように構成されている。
　この構成によれば、簡単な構成にて、蒸気タービン３０の動力を送風機１８に伝達することができる。
　幾つかの実施形態では、ボイラ１２と蒸気制御弁３１との間に、蒸気を蓄える蒸気アキュムレータ４２が介装されている。
　蒸気タービン３０に供給すべき蒸気量が増大したときに、ボイラ１２での蒸気発生量を増大させるには時間がかかる。この構成によれば、蒸気アキュムレータ４２に蒸気を蓄えているので、蒸気タービン３０に供給すべき蒸気量が増大したときに、蒸気タービン３０に必要な蒸気を速やかに供給することができる。
　本発明は、上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した幾つかの実施形態に変形を加えた形態や、上述した幾つかの実施形態を組み合わせた形態も含む。
　例えば、上述した幾つかの実施形態では、産業施設が自家用発電プラント１０を有していたけれども、外部電力系統２４から電力を買うのみであれば、タービン１４及び発電機１６は必要ではなく、産業施設はボイラ１２を有していればよい。
　また例えば、上述した幾つかの実施形態では、産業施設に１つの電動モータ２８が設けられていたが、複数の電動モータ２８が設けられていてもよい。この場合、制御装置３２は、複数の電動モータ２８に供給される電力を調整するように構成されていてもよい。また、制御装置３２は、複数の電動モータ２８に対応して、複数の蒸気タービン３０に供給される蒸気量を調整するように構成された複数の蒸気制御弁３１を制御するように構成されていてもよい。
１０　　　自家用発電プラント
１２　　　ボイラ
１４　　　タービン
１６　　　発電機
１８　　　送風機
２０　　　内部電力系統
２２　　　受配電盤
２４　　　外部電力系統
２６　　　電力計
２８　　　電動モータ
３０　　　蒸気タービン
３１　　　蒸気制御弁
３２　　　制御装置
３４　　　動力線
３５　　　配管
３６　　　蒸気制御弁制御部
３８　　　モータ制御部
３９　　　主蒸気制御弁
４０　　　ワンウェイクラッチ
４２　　　蒸気アキュムレータ

Claims (4)

  1. 　外部電力系統から内部電力系統に供給される電力又は前記内部電力系統から前記外部電力系統に供給される電力を測定するように構成された電力計と、
    　少なくとも１つの送風機と、
    　前記少なくとも１つの送風機に連結され、前記内部電力系統から受け取った電力によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された電動モータと、
    　供給された蒸気によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された蒸気タービンと、
    　前記蒸気タービンへの蒸気の供給量を調整可能に構成された蒸気制御弁と、
    　前記電力計によって測定された電力の測定値に基づいて、前記蒸気制御弁を制御するように構成された制御装置と
    を備えることを特徴とする電力負荷管理システム。
  2. 　前記制御装置は、前記電力計によって測定された電力の測定値が予め設定された電力の目標値に近付くように前記蒸気制御弁を制御するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電力負荷管理システム。
  3. 　前記電動モータは、前記蒸気タービンによって駆動されることによって発電可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力負荷管理システム。
  4. 　少なくとも１つの送風機と、
    　前記少なくとも１つの送風機に連結され、内部電力系統から受け取った電力によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された電動モータと、
    　供給された蒸気によって前記少なくとも１つの送風機を駆動するように構成された蒸気タービンと、
    　前記蒸気タービンへの蒸気の供給量を調整可能に構成された蒸気制御弁と
    を備える電力負荷管理システムの制御方法において、
    　外部電力系統から前記内部電力系統に供給される電力又は前記内部電力系統から外部電力系統に供給される電力を測定する電力測定工程と、
    　前記電力測定工程によって測定された電力の測定値に基づいて、前記蒸気制御弁を制御する蒸気制御弁制御工程と
    を備えることを特徴とする電力負荷管理システムの制御方法。
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