(57)【要約】【課題】小規模な逆潮流無しのコージェネレーションシステムに容易に導入することができ、経済的効果を最大限に発揮するように運転される発電装置を提供する。【解決手段】発電装置は、商用系統に連系点において逆潮流無しで連系されている構内系統に接続され、連系点における受電電力が受電一定制御設定値に一致するように構内系統に発電電力を供給する発電装置において、デマンド時限内の任意の時点における受電電力量をデマンド時限開始から該時点まで積算して現在受電電力量を求め、現在受電電力量と任意の時点の受電電力量とからデマンド時限終了時点のデマンド予測値を予測し、目標設定値からデマンド予測値を減算して受電制御調整値を求め、任意の時点における受電一定制御設定値に受電制御調整値を加算して新たな受電一定制御設定値を求め、受電電力がそれに一致するように発電電力を制御する。【選択図】図１
2006254533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用系統に連系点において逆潮流無しで連系されている構内系統に接続され、上記連系点における受電電力が受電一定制御設定値に一致するように上記構内系統に発電電力を供給する発電装置において、
デマンド時限内の第１の時点において、該第１の時点までの所定の時限に亘る受電電力量を求め、デマンド時限開始時点から該第１の時点までの受電電力量を積算して現在受電電力量を求め、該現在受電電力量と該第１の時点の受電電力量とからデマンド時限終了時点のデマンド予測値を予測し、予め定められた目標設定値から該デマンド予測値を減算して受電制御調整値を求め、該第１の時点までの所定の時限における受電一定制御設定値に該受電制御調整値を加算して新たな受電一定制御設定値を求め、受電電力が該新たな受電一定制御設定値に一致するように発電電力を制御することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
健全または異常な状態を検出される複数の発電機が備えられ、
異常が検出された発電機が停止されるとともに、受電電力が受電一定制御設定値に一致するように健全な発電機からの発電電力を増やすことを特徴とする請求項１に記載する発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、商用系統には連系しているが逆潮流がない小規模のコージェネレーションシステムなどの発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコージェネレーションシステムの発電装置は、商用買電と発電単価とを比較して安価となる方の電気を使用するようにすると経済的効果（メリット）が得られる。負荷電力に対して発電容量に余裕がある場合には、経済的効果を実現するために、受電電力一定制御が行われている。そして、電力会社から購入する受電電力量の計量は３０分デマンドにて精算されるので、受電電力一定制御は、瞬時値の受電電力に基づいて発電機の出力を制御している。そして、一般的に電気の単価は、夜間や休日において買電単価が発電単価より安いので、夜間や休日において安価な買電を優先するように、商用受電電力量を契約電力に近づける受電電力一定制御量を設定している。
なお、電力託送を行う特定電気事業者が制御する発電装置における電力制御は、所定時間区間における受電電力量と、送電電力量から所定の送電損失電力量を除いた電力量を一致させるため、誤差補正手段によるサンプリング区間毎に計量される受電電力量と送電損失電力量を除いた送電電力量の間の誤差を補う誤差補正値と受電電力量予測手段による受電電力量予測値の加算結果に送電損失電力量相当分を加算し、この出力を必要送電電力量とし、この必要送電電力量をサンプリング区間幅で平均化して、次回のサンプリング区間における送電電力指令としている。しかし、このような電力制御は、受電電力量と送電電力量とをそれぞれ計量しなければならず、大規模で複雑になるので、逆潮流のない小規模のコージェネレーションシステムには適用することができない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、負荷変動や計器誤差を考慮して受電電力一定制御量を契約電力より低めに設定するので、この差分の安価な夜間電力の買電量が減り、経済的メリットが減少するという問題がある。
さらに、より大きな負荷投入があったときに、発電機の出力を増加する制御に遅れがあるために、遅れの間買電量が受電電力一定制御量より大きくなり、３０分デマンドが契約電力を超えて、デマンドオーバーによる違約金が発生し、著しく経済的効果が減少するという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、小規模な逆潮流無しのコージェネレーションシステムに容易に導入することができ、経済的効果を最大限に発揮するように運転される発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる発電装置は、商用系統に連系点において逆潮流無しで連系されている構内系統に接続され、上記連系点における受電電力が受電一定制御設定値に一致するように上記構内系統に発電電力を供給する発電装置において、デマンド時限内の第１の時点において、該第１の時点までの所定の時限に亘る受電電力量を求め、デマンド時限開始時点から該第１の時点までの受電電力量を積算して現在受電電力量を求め、該現在受電電力量と該第１の時点の受電電力量とからデマンド時限終了時点のデマンド予測値を予測し、予め定められた目標設定値から該デマンド予測値を減算して受電制御調整値を求め、該第１の時点までの所定の時限における受電一定制御設定値に該受電制御調整値を加算して新たな受電一定制御設定値を求め、受電電力が該新たな受電一定制御設定値に一致するように発電電力を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる発電装置の効果は、受電電力が負荷変動や計器誤差などに伴い変動するために受電電力量が増えても受電一定制御設定値を減少することにより、増分が相殺されるので、受電一定制御設定値の初期値として契約電力を用いてもデマンドオーバーの発生を防止できる。また、負荷変動が少ないときでも受電一定制御設定値の初期値として契約電力を用いているので、安価な夜間電力を受電することができ、経済的効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる発電装置が備えられた構内系統のブロック図である。
この発明に係わる発電装置の以下の説明において、２台の発電機１が備えられている例を挙げているが、備えられる発電機１の台数はこれに限るものではない。
そして、発電装置２は、図１に示すように発電系統３、構内系統４を経由して、受電点５において商用系統６に接続されている。また、構内系統４には、構内負荷１０が構内負荷遮断器１１を介して接続・解列されている。また、構内負荷１０の電力は常に商用系統６と発電装置２とから供給されており、受電点５から商用系統６に逆潮流しないように設定されている。
このように発電装置２は、商用系統６には連系しているが逆潮流がない小規模のコージェネレーションシステムなどに備えられた発電装置に該当する。
【０００９】
実施の形態１に係わる発電装置２は、２台の発電機１、発電機１を発電系統３に対して接続・解列する発電遮断器１３、発電機１の発電量を制御する発電制御装置１４、デマンド時限における受電電力量を所定の値以内になるように制御する受電一定制御システム装置１５が備えられている。
また、発電装置２は、発電機１の発電電力の電圧を計測する発電計器用変圧器１６と発電機１の発電電力の電流を計測する発電計器用変流器１７が備えられている。
受電一定制御システム装置１５は、受電電力量一定制御モジュール１８、受電一定制御モジュール１９から構成されている。
発電系統３は、母連遮断器２１を介して構内系統４に接続・解列されている。
【００１０】
構内系統４は、商用系統６に受電遮断器２２を介して接続・解列されている。そして、受電点５には、受電点５の瞬時電圧を計測するための受電点計器用変圧器２３、受電点５を流れる瞬時電流を計測するための受電点計器用変流器２４、受電点５の瞬時電圧と瞬時電流とから瞬時電力値を算出する電力変換器２５、瞬時電力値を所定の時限に亘り受電電力量を算出する受電電力量計２６が備えられている。受電電力量計２６から電力量（ｋＷｈ）に比例した数のパルス信号が受電電力量一定制御モジュール１８に送信される。
そして、電力変換器２５から瞬時電力値に比例したアナログ信号が受電一定制御モジュール１９に送信される。
【００１１】
受電電力量一定制御モジュール１８は、電力量に比例したパルス信号の数を所定の周期（例えば、５秒）に亘って積算して現時点受電電力量を求め、それをデマンド時限の開始から積算して現在受電電力量を求める。そして、現在受電電力量に現時点受電電力量とデマンド時限の残りの時間とを積算した値を加算してデマンド予測値を求める。
さらに、受電電力量一定制御モジュール１８は、予め設定されている目標設定値からデマンド予測値を減算して受電制御調整値を求める。デマンド予測値が目標設定値より大きいとき、デマンドオーバーが発生することが想定されるので、受電電力を減少するために、受電制御調整値は負の値になる。  また、デマンド予測値が目標設定値より小さいとき、不経済な運転が想定されるので、受電電力を増加するために、受電制御調整値は正の値になる。
そして、受電電力量一定制御モジュール１８は、受電一定制御設定値に受電制御調整値を加算し、それを受電一定制御設定値に置き換えて、受電一定制御モジュール１９に送信する。
【００１２】
受電一定制御モジュール１９は、瞬時電力値として入力される受電電力と受電一定制御設定値とを比較し、受電電力が受電一定制御設定値より大きいとき、発電機１の発電電力を増加するように、発電電力指令値を大きくして、それを発電制御装置１４に出力し、受電電力が受電一定制御設定値より小さいとき、発電機１の発電電力を減少するように、発電電力指令値を小さくして、それを発電制御装置１４に出力する。
【００１３】
次に、実施の形態１の発電装置２を用いて受電電力を経済的に最適に制御する手順について図２を参照して説明する。図２は、発電装置２を用いて受電電力を経済的に最適に制御する手順のフローチャートである。なお、予め定められている目標設定値は契約電力一定でデマンド時限に亘って受電したとしたときの値である。また、受電一定制御設定値の初期値は契約電力と同様としている。
Ｓ１０１で、受電電力量計２６から入力される受電電力量を取り込む。
Ｓ１０２で、電力量に比例したパルス信号の数を所定の周期（例えば、５秒）に亘って積算して現時点受電電力量を求め、それをデマンド時限の開始から積算して現在受電電力量を求める。
Ｓ１０３で、現在受電電力量に現時点受電電力量とデマンド時限の残りの時間とを積算した値を加算して、当該デマンド時限におけるデマンド予測値を算出する。
Ｓ１０４で、予め設定されている目標設定値からデマンド予測値を減算して受電制御調整値を算出する。デマンド予測値が目標設定値より大きいと、受電制御調整値は負の値になる。デマンド予測値が目標設定値より小さいと、受電制御調整値は正の値になる。
Ｓ１０５で、受電一定制御設定値に受電制御調整値を加算し、それを受電一定制御設定値に置き換える。
Ｓ１０６で、電力変換器２５から入力される受電電力と受電一定制御設定値とを比較し、受電電力が受電一定制御設定値より大きいとき、Ｓ１０７へ進む、受電電力が受電一定制御設定値より小さいとき、Ｓ１０８へ進む。
Ｓ１０７で、発電機１の発電電力を増加するように、発電電力指令値を大きくして、それを発電制御装置１４に出力する。
Ｓ１０８で、発電機１の発電電力を減少するように、発電電力指令値を小さくして、それを発電制御装置１４に出力する。
【００１４】
次に、実施の形態１に係わる発電装置２を用いたときの受電電力量の推移について説明する。図３は、デマンド時限（３０分間）の間の受電点５における受電電力量の推移を示す図である。図３の横軸はデマンド時限の始めからの経過時間、縦軸はデマンド時限開始から経過時間経過までの現在受電電力量である。この受電点５において契約電力と同じ受電電力で受電すると、デマンド時限開始時点での現在受電電力量０とデマンド時限終了時点での現在受電電力量Ｂとを結ぶ直線（０−Ｂ）上に沿って現在受電電力量が増えていく。この現在受電電力量Ｂが目標設定値である。また、受電一定制御設定値の初期値として契約電力を設定する。
【００１５】
点ｃの時点で負荷が追加投入されると受電電力一定制御の制御遅れに因って受電電力が受電一定制御設定値より大きくなる。そのため制御遅れの間に受電電力量が０−Ｂ線から大きい方に離れて点ｄの時点で現在受電電力量Ｄに達する。この点ｄの時点において、現在受電電力量Ｄに現時点受電電力量とデマンド時限の残りの時間（３０−ｄ）との積を加算してデマンド予測値ＤＥＳＴを求める。このデマンド予測値ＤＥＳＴが目標設定値Ｂより大きいので、受電一定制御設定値が小さくなり、発電電力指令値が大きくなり、それが発電制御装置１４に出力される。そして、発電機１からの発電電力が増加し、受電点５の受電電力が減少し、現在受電電力量の増加が少なくなる。
【００１６】
そして、点ｅの時点で現在受電電力量Ｅに達する。この点ｅの時点において、現在受電電力量Ｅに現時点受電電力量とデマンド時限の残りの時間（３０−ｅ）との積を加算してデマンド予測値ＥＥＳＴを求める。このデマンド予測値ＥＥＳＴが目標設定値Ｂより小さいので、受電一定制御設定値が大きくなり、発電電力指令値が小さくなり、それが発電制御装置１４に出力される。そして、発電機１からの発電電力が減少し、受電点５の受電電力が増加し、現在受電電力量の増加が多くなる。
【００１７】
このように繰り返されて、現在受電電力量が線０−Ｂ上になるように制御されるので、受電電力が負荷投入や解列により増減しても、デマンド時限の受電電力量が目標設定値に合わすことができる。そして、受電電力量が契約電力を超えることも発電機を必要以上に運転することもないので、経済的に最適に商用系統から受電できるように発電装置を運転することができる。
【００１８】
次に、比較のために従来の受電電力一定制御を行ったときの受電電力量の推移について図４を参照して説明する。デマンド時限３０分、制御時限５秒、受電一定制御設定値も契約電力と図３に示した例と同じにした。図４は、受電一定制御設定値を契約電力と同様に設定されたときの受電電力量の推移を示す図である。
点ｃの時点で負荷が追加投入されると受電電力一定制御の制御遅れに因って受電電力が受電一定制御設定値より大きくなる。そのため制御遅れの間に現在受電電力量が線０−Ｂから大きい方にずれて点ｄの時点で現在受電電力量Ｄに達する。この点ｄの時点で受電電力が受電一定制御設定値になるように発電機１の発電電力が増加されるので線０−Ｂと平行な線Ｄ−Ｆ上を受電電力量が推移していく。そして、受電電力量Ｂが契約電力を満足する上限であるので、このような受電電力一定制御では、そのまま推移すると、デマンドオーバーしてしまい、違約電気料金の支払いが生じ、経済的効果の低下、メリット減となる。
【００１９】
そこで、デマンドオーバーを避けるために、受電一定制御設定値を契約電力よりも低い値に設定したときの受電電力量の推移について図５を参照して説明する。図５は、受電一定制御設定値が契約電力より小さな値に設定されたときの受電電力量の推移を示す図である。
この場合、点ｃの時点で負荷が追加投入され、点ｄの時点で受電電力一定制御に戻っても、デマンド時限の終了時点の受電電力量Ｇが契約電力を超えることが避けられる。
しかし、この場合、デマンド時限内で負荷変動がなかったとき、この時限の終了時点での受電電力量が受電電力量Ｈまでしか達せず、受電電力量Ｂと受電電力量Ｈの差の電力量が受電できないことになる。そうすると、通常、夜間買電単価が発電単価より低いので、受電電力量が少ないと、夜間や休日において、契約電力一杯に買電したとしたときのメリットが減少してしまう。
【００２０】
このような発電装置２は、受電電力が負荷変動や計器誤差などに伴い変動するために受電電力量が増えても受電一定制御設定値を減少することにより、増分が相殺されるので、受電一定制御設定値の初期値として契約電力を用いてもデマンドオーバーの発生を防止できる。また、負荷変動が少ないときでも受電一定制御設定値の初期値として契約電力を用いているので、安価な夜間電力を受電することができ、経済的効果を発揮することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係わる発電装置が備えられた構内系統のブロック図である。
実施の形態２に係わる発電装置２Ｂは、発電機１からの発電電力を監視し、異常な発電機を停止し、健全な発電機１の発電電力を増加することにより受電電力一定制御を行う機能が追加されていることが、実施の形態１に係わる発電装置２と異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
実施の形態２に係わる発電制御装置１４Ｂは、発電機１からの発電電力がガバナー増減制御信号に追従して制御されているか否かにより発電機１の状態が健全か異常かを判別し、発電機状態信号を受電一定制御モジュール１９Ｂに送信する状態判別部２０が追加されていることが、実施の形態１に係わる発電制御装置１４と異なっており、その他は同様であるので、同様な部分の説明は省略する。
【００２２】
受電一定制御モジュール１９Ｂは、発電機状態信号から発電機１の状態が異常であるか否かを判断し、異常なとき、異常な発電機１に対する発電電力指令値を零にして、異常な発電機１に対する発電制御装置１４Ｂに発電電力指令値を送信する。さらに、健全な発電機１に対する発電電力指令値に異常な発電機１に割り当てられていた発電電力指令値を加算して、それを健全な発電機１に対する発電電力指令値とし、それを健全な発電機１に対する発電制御装置１４Ｂに送信する。
【００２３】
次に、実施の形態２の発電装置２Ｂを用いて経済的に最適に受電する手順について図７を参照して説明する。図７は、実施の形態２の発電装置２Ｂを用いて経済的に最適に受電する手順を示すフローチャートである。
図７に示すフローチャートのＳ２０１乃至Ｓ２０８は、図２のＳ１０１乃至Ｓ１０８と同様であり、同様なステップは省略する。
Ｓ２０９で、発電機状態信号から発電機１の状態が異常であるか否かを判断し、すべての発電機１が健全なとき、次の受電電力一定制御のサイクルに進む。異常なとき、Ｓ２１０へ進む。
Ｓ２１０で、異常な発電機１に対する発電電力指令値を零に設定する。
Ｓ２１１で、健全な発電機１に対する発電電力指令値に異常な発電機に割り当てられている発電電力指令値を加算し、その値を健全な発電機１に対する発電電力指令値と設定し直す。
Ｓ２１２で、設定された発電電力指令値をそれぞれ対応する発電制御装置１４Ｂに送信する。
このように発電機が異常になったとき、その異常な発電機１の発電出力が零に制御され、健全な発電機１の発電出力が増えて異常な発電機が零になって減少した分を補償し、発電装置２Ｂ全体としては受電電力一定制御を行えるような発電電力を発電する。
【００２４】
このような発電装置２Ｂは、発電機１の異常の有無を判断し、異常と判断したとき異常な発電機１を停止する一方健全な発電機１の発電出力を増加するので、発電機１が異常になっても受電点５における受電電力一定制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる発電装置が備えられた構内系統のブロック図である。
【図２】実施の形態１に係わる発電装置を用いて受電電力を経済的に最適に制御する手順のフローチャートである。
【図３】デマンド時限の間の受電点における受電電力量の推移を示す図である。
【図４】受電一定制御設定値を契約電力と同様に設定されたときの受電電力量の推移を示す図である。
【図５】受電一定制御設定値が契約電力より小さな値に設定されたときの受電電力量の推移を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係わる発電装置が備えられた構内系統のブロック図である。
【図７】実施の形態２に係わる発電装置を用いて受電電力を経済的に最適に制御する手順のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１  発電機、２、２Ｂ  発電装置、３  発電系統、４  構内系統、５  受電点、６  商用系統、１０  構内負荷、１１  構内負荷遮断器、１３  発電遮断器、１４、１４Ｂ  発電制御装置、１５  受電一定制御システム装置、１６  発電計器用変圧器、１７  発電計器用変流器、１８  受電電力量一定制御モジュール、１９、１９Ｂ  受電一定制御モジュール、２０  状態判別部、２１  母連遮断器、２２  受電遮断器、２３  受電点計器用変圧器、２４  受電点計器用変流器、２５  電力変換器、２６  受電電力量計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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