(57)【要約】【課題】  再生可能エネルギー発電装置と併用される内燃力発電装置の燃料消費を監視する。【解決手段】  内燃力発電装置２１と再生可能エネルギー発電装置２２とを備える発電システム２０の発電量を監視する監視システム１０は、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力に対する単位時間あたりの燃料消費量を示す燃料消費特性を記憶する記憶部１４と、発電システム２０の単位時間あたりの発電電力から再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力を差し引いて得られる内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力と燃料消費特性との関係から内燃力発電装置２１の単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行する計算部１２とを備える。【選択図】      図１
2020018045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃力発電装置と再生可能エネルギー発電装置とを備える発電システムの発電量を監視する監視システムであって、
前記内燃力発電装置の単位時間あたりの発電電力に対する単位時間あたりの燃料消費量を示す燃料消費特性を記憶する記憶部と、
前記発電システムの単位時間あたりの発電電力から前記再生可能エネルギー発電装置の単位時間あたりの発電電力を差し引いて得られる前記内燃力発電装置の単位時間あたりの発電電力と前記燃料消費特性との関係から前記内燃力発電装置の単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行する計算部と、
を備える監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の監視システムであって、
前記計算部は、前記内燃力発電装置の燃料消費量の監視代行料金を、前記再生可能エネルギー発電装置との併用により削減された前記内燃力発電装置の燃料費を原資として計算する、監視システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の監視システムであって、
前記燃料消費特性を新しく更新する更新部を更に備える、監視システム。
【請求項４】
請求項３に記載の監視システムであって、
前記発電システムは、前記内燃力発電装置の電力発電に伴う燃料消費量を計測する計測器を更に備え、
前記監視システムは、前記計測器が計測した前記燃料消費量の計測情報を受信する通信部を更に備え、
前記更新部は、前記計測情報に基づいて前記燃料消費特性を新しく更新する、監視システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の監視システムであって、
前記計算部は、前記燃料消費特性が一定の燃料消費特性を有するものと仮定して前記計算処理を実行する、監視システム。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の監視システムであって、
前記発電システムは、互いに切り替えて発電可能な複数の内燃力発電装置と、前記複数の内燃力発電装置のそれぞれに対応付けられる複数の複数の計測器であって、前記複数の内燃力発電装置のうち発電している内燃力発電装置に対応する計測器が前記発電している内燃力発電装置の電力発電に伴う燃料消費量を計測する、複数の計測器とを備え、
前記監視システムは、前記複数の内燃力発電装置のうち発電している内燃力発電装置の燃料消費量の計測情報を受信する通信部と、前記計測情報に基づいて前記複数の内燃力発電装置のうち発電している内燃力発電装置の前記燃料消費特性を新しく更新する更新部とを更に備える、監視システム。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の監視システムであって、
前記発電システムは、互いに切り替えて発電可能な複数の内燃力発電装置を備え、
前記計算部は、前記複数の内燃力発電装置のそれぞれが一定の燃料消費特性を有するものと仮定して前記計算処理を行う、監視システム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の監視システムであって、
前記計算部は、前記複数の内燃力発電装置を仮想上の単一の内燃力発電装置と見做し、ある時間帯における前記仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性を、前記複数の内燃力発電装置のうちその時間帯に発電している何れか一つの内燃力発電装置の燃料消費特性と見做して前記計算処理を行う、監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システムに関わる。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置を主発電装置とし、燃料を電力に変換するディーゼル発電装置を補助発電装置として、これらの発電装置を組み合わせたハイブリッド型の発電システムが知られている。自然エネルギーを電力に変換する発電装置は、再生可能エネルギー発電装置と呼ばれており、その発電電力は気象条件などの影響を受けやすい。一方、燃料を電力に変換する発電装置は、内燃力発電装置と呼ばれており、気象条件に左右されない安定した発電電力を得ることができる。内燃力発電装置は、例えば、過去の負荷変動を考慮に入れて立案される電力の需給計画に基づいて運転制御される。内燃力発電装置による発電には、例えば、化石燃料が用いられるため、発電コストは比較的高価である。このような事情に鑑み、特許文献１は、不安定な再生可能エネルギー発電装置の発電電力を予測し内燃力発電装置の起動および停止を制御することで電力需要に見合う発電を低コストで実現する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５０６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この種のハイブリッド型の発電システムにおいては、再生可能エネルギー発電装置との併用による内燃力発電装置の燃料削減効果を正確に把握するのは実現困難であった。その理由として、電力需要は日々変動しており、また、天候などの気象条件も刻々と変動するため、再生可能エネルギー発電装置との併用による内燃力発電装置の電力削減効果は把握できても燃料削減効果を同一の条件下で把握することができないことを挙げることができる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題を解決し、再生可能エネルギー発電装置と併用される内燃力発電装置の燃料消費を監視することのできる監視システムを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明に関わる監視システムは、内燃力発電装置と再生可能エネルギー発電装置とを備える発電システムの発電量を監視する監視システムであって、内燃力発電装置の単位時間あたりの発電電力に対する単位時間あたりの燃料消費量を示す燃料消費特性を記憶する記憶部と、発電システムの単位時間あたりの発電電力から再生可能エネルギー発電装置の単位時間あたりの発電電力を差し引いて得られる内燃力発電装置の単位時間あたりの発電電力と燃料消費特性との関係から内燃力発電装置の単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行する計算部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に関わる監視システムによれば、再生可能エネルギー発電装置と併用される内燃力発電装置の燃料消費を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に関わる監視システム及び発電システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に関わる発電システムの発電電力の内訳の時間的推移の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態１に関わる内燃力発電装置の燃料消費特性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態２に関わる監視システム及び発電システムの機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態２に関わる仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性の概念を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態１に関わる監視システム１０及び発電システム２０の機能ブロック図である。監視システム１０は、負荷５０に商用電力を供給する発電システム２０の発電量を監視するコンピュータシステムである。発電システム２０は、内燃力発電装置２１、再生可能エネルギー発電装置２２、エネルギー管理システム２３、蓄電装置２４、通信部２５、計測器（燃料メータ）２６、電力計（電力メータ）２７，２８，２９、及び燃料３０を備える。
【００１０】
内燃力発電装置２１は、内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなど）を用いて発電機を回転させて電力発電を行う。内燃機関は、シリンダ内で燃料３０と空気とを混合して圧縮し、それを爆発させたときの膨張エネルギーを、ピストン・クランク機構を通じて回転エネルギーに変換する。
【００１１】
再生可能エネルギー発電装置２２は、例えば、太陽光発電装置である。太陽光発電装置は、例えば、直流電力を出力する太陽電池と、太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換するソーラーインバータとを備える。但し、再生可能エネルギー発電装置２２は、太陽光発電装置に限定されるものはなく、例えば、風力発電装置、バイオマス発電装置、水力発電装置、地熱発電装置、雪氷熱発電装置、温度差熱発電装置、地中熱発電装置などでもよい。
【００１２】
エネルギー管理システム２３は、例えば、当日の天気や気温、及び過去の同じ天気の日の電力需要などから当日の電力需要を予測し、内燃力発電装置２１及び再生可能エネルギー発電装置２２のそれぞれの出力配分などを決定し、発電システム２０の発電を制御する。
【００１３】
蓄電装置２４は、不足電力を補ったり、或いは余剰電力を蓄えたりするための蓄電池である。計測器２６は、内燃力発電装置２１の電力発電に伴う単位時間あたりの燃料消費量を計測する。電力計２７，２８，２９は、それぞれ、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力、再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力、及び負荷５０に供給される単位時間あたりの電力を計測する。負荷５０に供給される単位時間あたりの電力は、発電システム２０の単位時間あたりの発電電力に等しい。通信部２５は、有線又は無線の通信処理を行う通信モジュールである。通信部２５は、電力計２７，２８，２９の計測情報（内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力、再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力、及び負荷５０に供給される単位時間あたりの電力に関わる情報）と、計測器２６の計測情報（内燃力発電装置２１の単位時間あたりの燃料消費量の計測情報）とをネットワーク４０を通じて監視システム１０に送信する。
【００１４】
監視システム１０は、プロセッサ、記憶デバイス、通信デバイス、及びディスプレイなどのハードウェア資源を備えており、記憶デバイスには、発電システム２０の発電量の監視に関わる処理を行うためのソフトウェア資源としてのコンピュータプログラムが記憶されている。記憶デバイスは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（例えば、揮発性メモリ、不揮発性半導体メモリ、光ディスク媒体、及び磁気ディスク媒体など）である。通信デバイスは、有線又は無線の通信処理を行う通信モジュールである。監視システム１０のハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により、通信部１１、計算部１２、更新部１３、記憶部１４、及び表示部１５としての機能が実現される。
【００１５】
通信部１１は、電力計２７，２８，２９の計測情報と、計測器２６の計測情報とをネットワーク４０を通じて発電システム２０から受信する。記憶部１４は、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力に対する単位時間あたりの燃料消費量を示す燃料消費特性を記憶している。燃料消費特性は、近似モデル（例えば、多項式近似曲線又は線形近似曲線）を用いて近似できることが知られている。記憶部１４に記憶される燃料消費特性は、このような近似モデルでもよい。内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力をＸとし、単位時間あたりの燃料消費量をＹとすると、燃料消費特性を近似する近似モデルの一例として、Ｙ＝ａＸ＋ｂを用いることができる。ここで、ａ，ｂは係数である。
【００１６】
計算部１２は、例えば、電力計２８，２９の計測情報を基に、発電システム２０の単位時間あたりの発電電力から再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力を差し引いて内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力を求める。或いは、計算部１２は、例えば、電力計２７の計測情報を基に、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力を求めてもよい。図２は、発電システム２０の発電電力の内訳の時間的推移を示すグラフである。符号Ｑは、発電システム２０の発電電力を示し、符号ＱDGは、内燃力発電装置２１の発電電力を示し、符号ＱREは、再生可能エネルギー発電装置２２の発電電力を示す。Ｑ＝ＱDG＋ＱREであるから、ＱDG＝Ｑ−ＱREにより、内燃力発電装置２１の発電電力を求めることができる。なお、３つの電力計２７，２８，２９のうち最低２つの電力計があれば、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力を求めることができる。このため、発電システム２０は、３つの電力計２７，２８，２９のうち何れか２つの電力計を備えてもよい。
【００１７】
計算部１２は、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力と、記憶部１４に記憶されている燃料消費特性との関係から内燃力発電装置２１の単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行する。図３は、内燃力発電装置２１の燃料消費特性の一例を示すグラフである。この例では、燃料消費特性は、Ｙ＝ａＸ＋ｂの近似モデルを用いて近似されており、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力がＸ１，Ｘ２であるときの単位時間あたりの燃料消費量は、それぞれ、Ｙ１，Ｙ２である。例えば、発電システム２０の単位時間あたりの発電電力がＸ２であるときに、再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力が０であるすると、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力はＸ２となる。一方、発電システム２０の単位時間あたりの発電電力がＸ２であるときに、再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力が（Ｘ２−Ｘ１）であるとすると、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力はＸ１となる。このように、再生可能エネルギー発電装置２２との併用により、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力がＸ２からＸ１に減少すると、単位時間あたりの燃料消費量はＹ２からＹ１に減少する。計算部１２は、燃料消費の削減量を（Ｙ２−Ｙ１）として算出することができる。
【００１８】
表示部１５は、発電システム２０の運転状況に関わる情報（例えば、内燃力発電装置２１及び再生可能エネルギー発電装置２２のそれぞれの発電電力、内燃力発電装置２１の燃料消費量、再生可能エネルギー発電装置２２との併用による内燃力発電装置２１の燃料消費の削減量など）を表示する。なお、再生可能エネルギー発電装置２２の発電電力の大小に関わらず、上述の計算処理を通じて内燃力発電装置２１の燃料消費の削減量を計算できることが本発明者の実験により確認されている。
【００１９】
計算部１２は、内燃力発電装置２１の燃料消費量の監視代行料金を、再生可能エネルギー発電装置２２との併用により削減された内燃力発電装置２１の燃料費を原資として計算してもよい。
【００２０】
更新部１３は、計測器２６の計測情報を基に、内燃力発電装置２１の燃料消費特性を新しく更新する。燃料消費特性は、内燃力発電装置２１の経年劣化により変化し得るため、内燃力発電装置２１の単位時間あたりの発電電力と、そのときの単位時間あたりの燃料消費量との対応関係を定期的に計測し、最新の燃料消費特性を得るのが望ましい。これにより、内燃力発電装置２１の燃料消費の削減量を正確に求めることができる。更新部１３は、例えば、燃料消費特性の近似モデルが最新の燃料消費特性を反映するように、近似モデルのパラメータ（例えば、上述の係数ａ，ｂ）を更新してもよい。
【００２１】
なお、実施形態１において、内燃力発電装置２１の燃料消費特性の更新処理は必須ではないため、計測器２６及び更新部１３を省略してもよい。この場合、計算部１２は、内燃力発電装置２１の燃料消費特性が一定の燃料消費特性を有するものと仮定して、燃料消費特性から内燃力発電装置２１の単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行すればよい。ここで、「一定の燃料消費特性」は、例えば、ある時期に測定された内燃力発電装置２１の燃料消費特性でもよく、或いは、理論上導出され得る近似モデルでもよい。計測器２６及び更新部１３を省略することにより低コスト化を実現できる。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態２に関わる監視システム１０及び発電システム２０の機能ブロック図である。実施形態２に関わる発電システム２０は、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３と、複数の計測器２６−１，２６−２，２６−３と、複数の電力計２７−１，２７−２，２７−３とを備えている点において、実施形態１に関わる発電システム２０とは異なる。以下の説明では、実施形態１，２の相違点を中心に説明するものとし、重複する説明を省略する。
【００２３】
内燃力発電装置２１−１には、計測器２６−１及び電力計２７−１が対応付けられている。内燃力発電装置２１−２には、計測器２６−２及び電力計２７−２が対応付けられている。内燃力発電装置２１−３には、計測器２６−３及び電力計２７−３が対応付けられている。計測器２６−１，２６−２，２６−３は、それぞれ、内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の電力発電に伴う単位時間あたりの燃料消費量を計測する。電力計２７−１，２７−２，２７−３は、それぞれ、内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の単位時間あたりの発電電力を計測する。
【００２４】
複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３は、例えば、負荷５０の要求電力に応じて、互いに切り替えて発電可能である。複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のうち何れか一つの内燃力発電装置が発電しているときは、残りの内燃力発電装置は発電を休止又は停止している。複数の計測器２６−１，２６−２，２６−３のうち発電している内燃力発電装置に対応付けられる計測器は、その発電している内燃力発電装置の単位時間あたりの燃料消費量を計測する。複数の電力計２７−１，２７−２，２７−３のうち発電している内燃力発電装置に対応付けられる電力計は、その発電している内燃力発電装置の単位時間あたりの発電電力を計測する。
【００２５】
通信部２５は、電力計２７−１，２７−２，２７−３，２８，２９の計測情報（内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の単位時間あたりの発電電力、再生可能エネルギー発電装置２２の単位時間あたりの発電電力、及び負荷５０に供給される単位時間あたりの電力に関わる情報）と、計測器２６−１，２６−２，２６−３の計測情報（内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の単位時間あたりの燃料消費量の計測情報）とをネットワーク４０を通じて監視システム１０に送信する。
【００２６】
通信部１１は、電力計２７−１，２７−２，２７−３，２８，２９の計測情報と、計測器２６−１，２６−２，２６−３の計測情報とをネットワーク４０を通じて発電システム２０から受信する。記憶部１４は、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性を記憶している。複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性は、互いに異なっていてもよい。
【００２７】
計算部１２は、電力計２７−１，２７−２，２７−３，２８，２９の計測情報を基に、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの単位時間あたりの発電電力を求める。そして、計算部１２は、記憶部１４に記憶されている燃料消費特性を基に、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの単位時間あたりの燃料消費量を計算する計算処理を実行する。これにより、負荷５０の要求電力に応じて、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３を互いに切り替えて発電しているときでも、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費の削減量を求めることができる。
【００２８】
更新部１３は、計測器２６−１，２６−２，２６−３の計測情報を基に、内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の燃料消費特性を新しく更新する。これにより、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費の削減量を正確に求めることができる。
【００２９】
なお、実施形態２において、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性の更新処理は必須ではないため、複数の計測器２６−１，２６−２，２６−３及び更新部１３を省略してもよい。この場合、計算部１２は、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性が一定の燃料消費特性を有するものと仮定して、燃料消費量を計算する計算処理を実行すればよい。ここで、「一定の燃料消費特性」は、例えば、ある時期に測定された複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性でもよく、或いは、理論上導出され得る近似モデルでもよい。但し、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のそれぞれの燃料消費特性は必ずしも同じである必要はなく、それぞれに固有の燃料消費特性を有してもよい。
【００３０】
また、実施形態２において、計算部１２は、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３を仮想上の単一の内燃力発電装置と見做し、ある時間帯における仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性を、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３のうちその時間帯に発電している何れか一つの内燃力発電装置の燃料消費特性と見做して燃料消費量を計算する計算処理を行ってもよい。
【００３１】
図５は、このような仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性ＣＨの概念を示す説明図である。この図では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の時間帯において、内燃力発電装置２１−１が発電し、他の内燃力発電装置２１−２，２１−３は発電を休止又は停止している。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の時間帯において、内燃力発電装置２１−２が発電し、他の内燃力発電装置２１−１，２１−３は発電を休止又は停止している。時刻Ｔ３から時刻４の時間帯において、内燃力発電装置２１−３が発電し、他の内燃力発電装置２１−１，２１−２は発電を休止又は停止している。ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３は、それぞれ、内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の燃料消費特性を示しており、仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性ＣＨは、時間帯に応じて切り替わる。例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の時間帯においては、燃料消費特性ＣＨは、燃料消費特性ＣＨ１に切り替わり、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の時間帯においては、燃料消費特性ＣＨは、燃料消費特性ＣＨ２に切り替わり、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の時間帯においては、燃料消費特性ＣＨは、燃料消費特性ＣＨ３に切り替わる。
【００３２】
このような仮想上の単一の内燃力発電装置の燃料消費特性ＣＨの概念を用いることにより、例えば、定期点検やメンテナンス或いは負荷５０の要求電力に応じて、複数の内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３を互いに切り替えて発電させているときでも、それぞれの内燃力発電装置２１−１，２１−２，２１−３の燃料消費のモニタリングを簡素化することができる。
【００３３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上述の実施形態１，２において、監視システム１０の各機能（通信部１１、計算部１２、更新部１３、記憶部１４、及び表示部１５）は、必ずしも、監視システム１０のハードウェア資源とソフトウェア資源との協働によって実現される必要はなく、例えば、監視システム１０の専用のハードウェア資源（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）を用いて実現されてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…監視システム  １１…通信部  １２…計算部  １３…更新部  １４…記憶部  ２０…発電システム  ２１…内燃力発電装置  ２２…再生エネルギー発電装置  ２３…エネルギー管理システム  ２４…蓄電装置  ２５…通信部  ２６…計測器  ２７，２８，２９…電力計  ３０…燃料  ４０…ネットワーク  ５０…負荷
【図１】
2020018045.tif 000003
【図２】
2020018045.tif 000004
【図３】
2020018045.tif 000005
【図４】
2020018045.tif 000006
【図５】
2020018045.tif 000007