(57)【要約】【課題】電力会社の安価な時間帯の電力はより多く利用し、自家用発電設備の燃費コストやメンテナンスコストに対しても配慮した自家用発電設備の制御装置を提供する。【解決手段】系統連系して需要家負荷に電力を供給する自家用発電設備の制御装置において、需要家負荷が契約電力をオーバーしそうなときは自家用発電設備を起動して契約電力をオーバーしないように運転する場合、発電電力一定制御を用い、また燃費の良い負荷率で運転するように自家用発電設備の始動停止を受電電力量を予測することで運転する時間を決定するようにしたので、電力会社からの購入電力が安価な時間帯は出来るだけ電力会社の電力を利用しつつ、自家用発電設備においても燃費コストやメンテナンスコストの低減を可能とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力会社商用電力系統と連系して需要家電力負荷に電力供給する自家用発電設備の制御装置において、
需要家が電力会社から受電する受電電力を検出する受電電力計と、
自家用発電設備からの出力電力を検出する自家用発電設備電力計と、
電力会社から受電する電力と比較するレベル判定値を設定するレベル判定値設定器と、
前記レベル判定値設定器によるレベル判定値と前記受電電力計にて検出された受電電力値とを比較し、前記受電電力値の方が大きい場合に自家用発電設備に始動指令を出力する比較器１と、
ヒステリシス設定器と、
前記レベル判定値設定器によるレベル判定値から前記ヒステリシス設定器によるヒステリシス設定値を減じた値と、前記受電電力計にて検出された受電電力値と前記自家用発電設備電力計にて検出された自家用発電設備発電電力の合計値とを比較し、前記合計値の方が小さい場合に自家用発電設備に停止指令を出力する比較器２と、
自家用発電設備の最低発電出力値を設定する最低発電出力設定器とを具備し、
前記比較器１からの出力により自家用発電設備を始動し、前記比較器２からの出力により自家用発電設備を停止し、前記最低発電出力設定器にて設定された最低発電出力値を発電電力目標値（指令値）とすることを特徴とする自家用発電設備の制御装置。
【請求項２】
電力会社商用電力系統と連系して需要家電力負荷に電力供給する自家用発電設備の制御装置において、
前記受電電力計と、規定された３０分間で需要家が電力会社から受電する受電電力量を検出する受電電力量計と、
自家用発電設備電力計と、規定された３０分間における自家用発電設備からの出力電力量を検出する自家用発電設備電力量計と、
規定された３０分間の最初の５分間程度から１０分間程度にて前記受電電力量計で検出される受電電力量から規定された３０分間における受電電力量を予測する受電電力量予測手段と、
前記受電電力量予測手段により予測された３０分間の受電電力量予測値を２倍することで算出される３０分間平均の受電電力予測値とレベル判定値設定器によるレベル判定値とを比較し、前記受電電力量予測値の方が大きい場合に自家用発電設備に始動指令を出力する比較器と、
自家用発電設備の発電出力値を設定する発電出力設定器と、
前記受電電力量予測手段により予測された３０分間における受電電力量から前記レベル判定値設定器によるレベル判定値を２で除した値を減じた結果を前記発電出力設定器による発電出力値で除することで自家用発電設備が前記需要家電力負荷に電力供給する時間間隔を導出する負荷給電時間設定手段と、
前記負荷給電時間設定手段により設定された時間間隔で自家用発電設備が前記需要家電力負荷に電力供給すると自家用発電設備に停止指令を出力するタイマーとを具備し、
前記比較器からの出力により自家用発電設備を始動し、前記発電出力設定器にて設定された発電出力値を発電電力目標値として運転し、前記タイマーからの出力により自家用発電設備を停止することを特徴とする自家用発電設備の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自家用発電設備の始動停止および発電電力制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統連系する自家用発電設備の基本的な構成は図５に示すように、発電機１、原動機２、調速機３、発電コントローラ４、自動電圧調整器（ＡＶＲ）５から成り、遮断器６を介して構内系統に接続され需要家電力負荷８（一つの負荷に集約して表記しているが実際は複数の負荷から成る）に電力供給し、さらに遮断器９を介して電力系統と連系されている。また、保護装置として発電機異常を保護する発電機保護装置１０および電力系統との連系保護のための系統連系保護装置１１が設置されている。このような系統連系する自家用発電設備において発電機出力の制御は発電コントローラ４により行われる。発電電力制御は、自家用発電設備電力計１２および受電電力計１３による電力計測値のフィードバック信号と、受電電力設定器３０により設定される受電電力設定値とを用いて、発電コントローラ４が発電電力指令値を決定し、調速機３を動作させ、発電機出力が制御される。ここで、受電電力設定値とは、需要家電力負荷８の必要とする電力に対して電力会社から受電して供給する電力を意味している。発電機出力は、需要家電力負荷８の電力から受電電力設定値を差し引いた電力を出力するように制御することになる。
【０００３】
このとき、需要家電力負荷８に電力供給するに際して、電力会社から受電する電力と自家用発電設備を使っての電力との両方を利用することになるので、より安価な電力を利用することは、重要な検討事項となる。昼間の電力ピーク時（一般的に電力負荷のピークは昼にある）には、電力会社からの購入電力価格が高いため自家用発電設備を出来るだけ運転するように制御する。一方、夜間の購入電力価格は昼間より安価な価格に設定されており、それは自家用発電設備の電力価格よりも安価であることから、出来るだけ電力会社から受電する電力を利用するように制御する。このような背景から、従来、夜間においては基本的に自家用発電設備は停止状態にあり、需要家電力負荷８の電力が電力会社との契約電力を超えそうな場合に自家用発電設備を運転している。
【０００４】
自家用発電設備の始動停止および発電電力制御には、図５の発電機始動設定器３１からの発電機始動設定値、発電機停止設定器３２からの発電機停止設定値を用いている。図６のフロー図に示すように、判定１の受電電力設定値と発電機始動設定値の合計値に対して受電電力（自家用発電設備は停止中なので、この場合の受電電力は需要家電力負荷８の負荷電力と等しい）が上回ったときに、自家用発電設備を始動する。発電機始動設定値は、発電機の運転に際してエンジンの寿命を考慮して定められている下限の運転出力を考慮して、例えば下限の運転出力が発電機定格出力の３０％であれば、１０％プラスして４０％を発電機始動設定値とする。自家用発電設備を始動後は、受電電力設定値どおりの受電電力となるように自家用発電設備側の出力を変化させる受電電力一定制御で運転する。さらに、判定２の負荷電力（＝受電電力＋発電電力）が受電電力設定値と発電機停止設定値の合計を下回ったときに、自家用発電設備を停止させる。発電機停止設定値は、先に述べた発電機の下限の運転出力値とする。
【０００５】
関連する先行技術文献として、商用電力系統と連系して需要家電力負荷に給電する自家用発電設備を備えるシステムにおいて、商用電力系統からの受電電力の制御手法について特許文献１および特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−６９６３４号公報
【特許文献２】特開２００１−９５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように図６のフローに従った従来の自家用発電設備の始動停止および発電電力制御では、電力会社の安価な電力をできるだけ利用したい夜間において、自家用発電設備を始動せざるを得なくなった時にも、昼間と同様に負荷が増えていくと受電電力一定制御で自家用発電設備側の出力を増やす自家用発電設備側を主とする運転を行っていたため、安価な電力会社の電力を充分に利用できていないという問題がある。また、自家用発電設備は低い負荷率で運転することになるので、自家用発電設備にとっては燃費効率が悪く高コストな領域で運転するという問題がある。
【０００７】
さらに、自家用発電設備のメンテナンスコストは、運転時間に伴うので、出来るだけ運転したくない夜間に運転することはメンテナンスコストの点からも問題である。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、その課題は電力会社からの電力購入を主とする時間帯における自家用発電設備の始動停止および発電電力制御に関して、電力会社の電力をより多く利用し、自家用発電設備の燃費コストやメンテナンスコストに対しても配慮した自家用発電設備の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電力会社商用電力系統と連系して需要家電力負荷に電力供給する自家用発電設備の制御装置において、
需要家が電力会社から受電する受電電力を検出する受電電力計と、
自家用発電設備からの出力電力を検出する自家用発電設備電力計と、
電力会社から受電する電力と比較するレベル判定値を設定するレベル判定値設定器と、
前記レベル判定値設定器によるレベル判定値と前記受電電力計にて検出された受電電力値とを比較し、前記受電電力値の方が大きい場合に自家用発電設備に始動指令を出力する比較器１と、
ヒステリシス設定器と、
前記レベル判定値設定器によるレベル判定値から前記ヒステリシス設定器によるヒステリシス設定値を減じた値と、前記受電電力計にて検出された受電電力値と前記自家用発電設備電力計にて検出された自家用発電設備発電電力の合計値（負荷電力値）とを比較し、前記合計値の方が小さい場合に自家用発電設備に停止指令を出力する比較器２と、
自家用発電設備の最低発電出力値を設定する最低発電出力設定器とを具備し、
前記比較器１からの出力により自家用発電設備を始動し、前記比較器２からの出力により自家用発電設備を停止し、前記最低発電出力設定器にて設定された最低発電出力値を発電電力目標値（指令値）とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、電力会社商用電力系統と連系して需要家電力負荷に電力供給する自家用発電設備の制御装置において、
前記受電電力計と、規定された３０分間で需要家が電力会社から受電する受電電力量を検出する受電電力量計と、
自家用発電設備電力計と、規定された３０分間における自家用発電設備からの出力電力量を検出する自家用発電設備電力量計と、
規定された３０分間の最初の５分間程度から１０分間程度にて前記受電電力量計で検出される受電電力量から規定された３０分間における受電電力量を予測する受電電力量予測手段と、
前記受電電力量予測手段により予測された３０分間の受電電力量予測値を２倍することで算出される３０分間平均の受電電力予測値とレベル判定値設定器によるレベル判定値とを比較し、前記受電電力量予測値の方が大きい場合に自家用発電設備に始動指令を出力する比較器と、
自家用発電設備の発電出力値を設定する発電出力設定器と、
前記受電電力量予測手段により予測された３０分間における受電電力量から前記レベル判定値設定器によるレベル判定値を２で除した値を減じた結果を前記発電出力設定器による発電出力値で除することで自家用発電設備が前記需要家電力負荷に電力供給する時間間隔を導出する負荷給電時間設定手段と、
前記負荷給電時間設定手段により設定された時間間隔で自家用発電設備が前記需要家電力負荷に電力供給すると自家用発電設備に停止指令を出力するタイマーとを具備し、
前記比較器からの出力により自家用発電設備を始動し、前記発電出力設定器にて設定された発電出力値を発電電力目標値（指令値）として運転し、前記タイマーからの出力により自家用発電設備を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、電力会社の商用電力系統と連系して需要家電力負荷に電力供給する自家用発電設備において、電力会社からの購入電力が安価な時間帯は出来るだけ電力会社の電力を利用しつつ、自家用発電設備においても燃費コストやメンテナンスコストの低減を可能とする自家用発電設備の始動停止および発電電力制御を行う制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の構成図であり、従来の自家用発電設備を示す図５と異なる構成は、発電コントローラ４への入力として、受電電力設定器３０からの受電電力設定値と発電機始動設定器３１からの発電機始動設定値および発電機停止設定器３２は用いずに、レベル判定値設定器３６からのレベル判定値とヒステリシス設定器３３からのヒステリシス設定値を用いている点と、自家用発電設備始動後は、最低発電出力設定器３４による最低発電出力設定値を用いる点である。
【００１３】
図２は第１実施形態における自家用発電設備の始動停止を示すフロー図である。
図６の従来の自家用発電設備の始動停止のフロー図と異なり、自家用発電設備の始動の判定を下記（１）式で行っており、また自家用発電設備の停止の判定を下記（２）式で行っている。（１）式は比較器１の働きを有し、（２）式は比較器２の働きを有している。
受電電力＞レベル判定値                                …（１）
（レベル判定値−ヒステリシス設定値）＞負荷電力        …（２）
【００１４】
本実施形態では、（１）式のように受電電力がレベル判定値を上回ったときに自家用発電設備を始動する。始動後は、最低発電出力設定器３４による最低発電出力設定値を用いて発電電力一定制御で運転し、（２）式のように負荷電力がレベル判定値からヒステリシス設定値分少ない値よりも下回ったときに自家用発電設備を停止する。最低発電出力設定値は、これ以下ではエンジンの寿命の点から発電機を運転させない限界を示しているもので、図５における発電機停止設定器３２による発電機停止設定値と同じ値となる。ヒステリシス設定値の意味は、負荷電力が十分に低下した場合に自家用発電設備を停止させることで、停止からすぐに始動となることを防止することにある。
【００１５】
本実施形態によると、発電機は最低発電出力一定で運転しているので、負荷電力の変動分は電力会社の電力で賄うことになり、電力会社の電力の利用分が増加し、従来の方式よりもより効果的（経済的）である。
【００１６】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態の構成図である。
図３に示すように、本実施形態が図１の第１実施形態と異なる構成は、発電コントローラ４に対してレベル判定値設定器３６からのレベル判定値と発電出力設定器３５からの発電出力設定値を入力し、発電コントローラ４の内部では図４に示す処理ブロックを構築している。また、自家用発電設備からの出力電力量を検出する自家用発電設備電力量計１４と電力会社からの受電電力量を検出する受電電力量計１５を設けている点である。なお、最低発電出力設定器は設置していない。
【００１７】
図４は本発明に係る自家用発電設備の始動停止の処理を示す構成図である。
図に示すように、受電電力量計１５からの受電電力量（自家用発電設備は運転していないので、このとき受電電力量は負荷電力量と等しい）の信号を受け取り、受電電力量予測手段２１で当該３０分区間の受電電力量を予測する。予測は例えば、当該３０分区間の最初の１０分間の受電電力量から当該３０分全体の受電電力量を予測する。この場合、３倍して受電電力量予測値とすれば良い。さらに、これを２倍することで３０分区間平均の受電電力量予測値とみなし、レベル判定値と比較器２２にて比較し、受電電力量予測値の方が大きい場合に始動指令を出力する。また、受電電力量の予測値からレベル判定値を２で除した値を減じて自家用発電設備側にて賄う電力量とし、その電力量を発電出力設定値で除することで自家用発電設備から需要家電力負荷に電力供給する時間を設定する負荷給電時間設定手段を設ける。タイマー２３にて自家用発電設備から電力供給する時間が経過すれば、停止指令を出力する。スイッチ２４は、始動指令が出力された後、自家用発電設備から需要家電力負荷８に電力供給する時間をタイマー２３にセットするために設けている。すなわち、タイマーは負荷給電時間設定手段により設定された時間間隔で自家用発電設備が需要家電力負荷に電力供給すると自家用発電設備に停止指令を出力する。
【００１８】
発電出力設定値を自家用発電設備の燃費効率の良い高負荷率となる設定とすることで、自家用発電設備の燃費の改善になる。また、燃費の悪い低負荷率で３０分運転する場合よりも短時間の運転で済むため、自家用発電設備のトータル運転時間の短縮にも繋がり、トータル運転時間に基づき行うメンテナンスのタイミングを遅らせることが出来るのでメンテナンスコスト低減にも効果がある。
【００１９】
本実施形態は、電力会社との契約電力が規定された３０分毎の受電電力量の値を２倍することで得られる３０分区間の平均の電力値に基づき決定される点に着目し、３０分の受電電力量が契約電力相当分電力量を超過しなければ良いことになるので、自家用発電設備を燃費効率の良い高負荷率で短時間運転することで負荷電力の増加に対応しつつ、自家用発電設備の発電コストを抑制するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態における電力会社商用系統と連系する自家用発電設備の構成図。
【図２】図１における自家用発電設備の始動停止を示すフロー図。
【図３】本発明の第２実施形態における電力会社商用系統と連系する自家用発電設備の構成図。
【図４】図３における自家用発電設備の始動停止を示す構成図。
【図５】従来の電力会社商用系統と連系する自家用発電設備の構成図。
【図６】従来の自家用発電設備の始動停止を示すフロー図。
【符号の説明】
【００２１】
１…発電機、２…原動機、３…調速機、４…発電コントローラ、５…ＡＶＲ、６，７，９…遮断器、８…需要家電力負荷、１０…発電機保護装置、１１…系統連系保護装置、１２…自家用発電設備電力計、１３…受電電力計、１４…自家用発電設備電力量計、１５…受電電力量計、２１…受電電力量予測手段、２２…比較器、２３…タイマー、２４…スイッチ、３０…受電電力設定器、３１…発電機始動設定器、３２…発電機停止設定器、３３…ヒステリシス設定器、３４…最低発電出力設定器、３５…発電出力設定器、３６…レベル判定値設定器。
【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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