(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上プラントのハイブリッド電力供給装置において、
発電機；
前記発電機で生産された交流を直流に変換してＤＣバスに供給するＡＣ／ＤＣ変換器；
前記ＤＣバスに連結して回生電力を発生する電力負荷；
前記ＤＣバスに連結した第１ＤＣ／ＤＣ変換器；
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結して電力を貯蔵する第１電力貯蔵部；及び
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結して前記第１電力貯蔵部の容量が全部満たされた場合、電力を消耗する第１抵抗部を備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定し、前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら前記第１電力貯蔵部に電力を貯蔵させ、
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定し、前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら前記第１抵抗部に電力を消耗させ、前記第２時間は前記第１時間より長いことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項２】
第２電力貯蔵部及び第２抵抗部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項３】
前記ＤＣバスには第２ＤＣ／ＤＣ変換器が連結され、
前記第２電力貯蔵部及び前記第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結したことを特徴とする請求項２に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項４】
前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項５】
前記電力負荷は、ドローワークスであることを特徴とする請求項１に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項６】
前記電力負荷は、トップドライブであることを特徴とする請求項１に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項７】
海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、
ＤＣ／ＤＣ変換器がＤＣバスの電圧を測定する段階；
前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら電力貯蔵部が電力を貯蔵する段階；
前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら抵抗部が電力を消耗する段階を含み、
前記電力貯蔵部及び前記抵抗部は前記ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、前記ＤＣバスには回生電力を発生させる電力負荷が連結され、前記第２時間は前記第１時間より長いことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣ変換器は、前記ＤＣバスの電圧を測定して前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第１時間維持したら前記電力貯蔵部が電力を貯蔵するように、前記ＤＣバスから前記電力貯蔵部に電力を流せることを特徴とする請求項７に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項９】
前記ＤＣ／ＤＣ変換器は、前記ＤＣバスの電圧を測定して前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を前記第２時間維持したら前記抵抗部が電力を消耗するように、前記ＤＣバスから前記抵抗部に電力を流せることを特徴とする請求項８に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項１０】
前記電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであることを特徴とする請求項７に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項１１】
前記電力負荷は、ドローワークスであることを特徴とする請求項７に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項１２】
前記電力負荷は、トップドライブであることを特徴とする請求項７に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項１３】
海上プラントのハイブリッド電力供給装置において、
発電機；
前記発電機で生産した交流を直流に変換してＤＣバスに供給するＡＣ／ＤＣ変換器；
第１ＤＣ／ＡＣ変換器を介して前記ＤＣバスに連結し回生電力を発生する第１電力負荷；
前記第１電力負荷で回生電力が発生したら電力を貯蔵する第１電力貯蔵部；
前記第１電力貯蔵部の容量が満たされたら電力を消耗する第１抵抗部；
第２ＤＣ／ＡＣ変換器を介して前記ＤＣバスに連結して回生電力を発生する第２電力負荷；
前記第２電力負荷で回生電力が発生したら電力を貯蔵する第２電力貯蔵部；
前記第２電力貯蔵部の容量が満たされたら電力を消耗する第２抵抗部；及び
前記ＤＣバスに連結した第１ＤＣ／ＤＣ変換器を備え、
前記第１電力貯蔵部及び前記第１抵抗部は前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定し、前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら前記第１電力貯蔵部に電力を貯蔵させ、
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定し、前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら前記第１抵抗部に電力を消耗させ、前記第２時間は前記第１時間より長いことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項１４】
前記ＤＣバスに連結した第２ＤＣ／ＤＣ変換器を更に備え、
前記第２電力貯蔵部及び前記第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結したことを特徴とする請求項１３に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項１５】
前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであることを特徴とする請求項１３に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項１６】
前記第１電力負荷は、ドローワークスであることを特徴とする請求項１３に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項１７】
前記第１電力負荷は、トップドライブであることを特徴とする請求項１３に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給装置。
【請求項１８】
海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、
第１ＤＣ／ＡＣ変換器及び第２ＤＣ／ＡＣ変換器はＤＣバスに連結し、第１電力負荷は前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器に連結し、第２電力負荷は前記第２ＤＣ／ＡＣ変換器に連結し、
前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器が前記第１電力負荷において回生電力が発生したか否かを感知する段階；
前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら第１電力貯蔵部が前記第１電力負荷で発生した回生電力を貯蔵する段階；
前記第２ＤＣ／ＡＣ変換器が前記第２電力負荷において回生電力が発生したか否かを感知する段階；
第２電力貯蔵部が前記第２電力負荷で発生した回生電力を貯蔵する段階；及び
前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら第１抵抗部が電力を消耗する段階を含み、
前記第２時間は前記第１時間より長いことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項１９】
前記ＤＣバスには、第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器が連結され、
前記第１電力貯蔵部及び前記第１抵抗部は前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、
前記第２電力貯蔵部及び第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結したことを特徴とする請求項１８に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項２０】
前記第２電力貯蔵部の容量が満たされたら、前記第２抵抗部が電力を消耗する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項２１】
前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであることを特徴とする請求項１８に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項２２】
前記第１電力負荷は、ドローワークスであることを特徴とする請求項１８に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【請求項２３】
前記第１電力負荷は、トップドライブであることを特徴とする請求項１８に記載の海上プラントのハイブリッド電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上プラントのハイブリッド電力供給に関するものであり、より詳しくは、海上プラントで発生する回生電力を利用したハイブリッド電力供給装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
国際的に急激な産業化現象と工業の発展に従って石油などの資源の使用量は増えつつあり、これに従ってオイルの安定的な生産と供給が世界的に重要な問題として浮上している。
【０００３】
それ故、今までは経済性がなかったために無視された群小の限界油田（ｍａｒｇｉｎａｌ  ｆｉｅｌｄ）や深海油田の開発が、最近経済性を有するようになった。そして、海底採掘技術の発達とともにこれらの油田開発に適した試錐設備を備えた海上プラントの開発が盛んに行われている。
【０００４】
海上プラントには、海底の地下に存在する石油やガスなどの試錐を可能にするため、デリックシステム、ドローワークス（ｄｒａｗ  ｗｏｒｋｓ）、トップドライブ、マッドポンプ、セメントポンプ、ライザー、ドリルパイプ等各種の試錐関連装備が備えられている。
【０００５】
ドローワークスは、ドリルパイプの昇降、ケーシングの挿入などを行う装備であり、ドラム及びモーターが備えられる。ドラムはモーターからの動力を受けワイヤロープを巻き込むか、巻き戻すことでドリルパイプの昇降を調節する。モーターは速度の調節が可能であるためドラムの速度を調節することができ、これによってドリルパイプの速度を調節する。
【０００６】
トップドライブは、試錐作業において試錐及びパイプの締結のための動力を提供する装備である。
【０００７】
海上プラントには、近海の一か所に停泊し試錐作業を行う固定式プラットフォームと、３，０００ｍ以上の深海で試錐作業が可能な浮遊式の海上プラントがある。
【０００８】
浮遊式の海上プラントには、主推進装置またはコンピューターによる動的位置制御（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を行うための推進装置であり、複数のスラスター（ｔｈｒｕｓｔｅｒ）が設置される。スラスターは船底に設置されプロペラの作用方向を変える推進器であり、通常は航海またはタグボートがなくても自力で運河を運航、入出港するために利用される。スラスターは、スラスターに連結したスラスターモーターから動力を供給される。
【０００９】
図１は、従来技術による電力の供給システムを表した図面である。
【００１０】
図１に示したように、発電機（１１０）で発生した交流電力はＡＣバスに供給され、ＡＣバスには第１ＡＣ／ＤＣ変換器（１２１）、第２ＡＣ／ＤＣ変換器（１２２）及び第３ＡＣ／ＤＣ変換器（１２３）が連結されている。
【００１１】
第１ＡＣ／ＤＣ変換器（１２１）はＡＣバスから供給された交流を直流に変換して第１ＤＣバス（１３１）に供給し、ＤＣ／ＡＣ変換器（１４１）は第１ＤＣバス（１３１）から供給された直流を交流に変換して第１スラスターモーター（１５１）に供給する。
【００１２】
第２ＡＣ／ＤＣ変換器（１２２）はＡＣバスから供給された交流を直流に変換して第２ＤＣバス（１３２）に供給し、ＤＣ／ＡＣ変換器（１４２）は第２ＤＣバス（１３２）から供給された直流を交流に変換して第２スラスターモーター（１５２）に供給する。
【００１３】
また、第３ＡＣ／ＤＣ変換器（１２３）はＡＣバスから供給された交流を直流に変換して第３ＤＣバス（１３３）に供給し、第３ＤＣバス（１３３）には複数のＤＣ／ＡＣ変換器（１４３〜１４８）が連結されている。複数のＤＣ／ＡＣ変換器（１４３〜１４８）の各々は第３ＤＣバス（１３３）から供給された直流を交流に変換して複数のドローワークスモーター（１５３、１５４、１５５、１５８、１５９）及び複数のトップドライブ（１５６、１５７）の中で各々に連結されたモーターに供給する。
【００１４】
ドローワークスのモーター（１５３、１５４、１５５、１５８、１５９）及びトップドライブのモーター（１５６、１５７）は、ドリルパイプなどの試錐装備の昇降動作を繰り返すため、定格回転しながら急に回転を止めたり反対方向に回転したりするなど制動が頻繁に発生する運転特徴がある。スラスターモーター（１５１、１５２）も動的位置制御のため定格回転しながら急に回転を止めたり反対方向に回転したりするなど制動が頻繁に発生する運転特徴がある。そして、モーターにおいて制動が発生した時には回生電力が発生する。また、スラスターが外乱によって回転した時にもスラスターモーターで回生電力が発生する。
【００１５】
ドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、またはスラスターモーターで回生電力が発生すると、ドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、またはスラスターモーターに連結したＤＣバスの電圧が上昇し、ＤＣバスの収容能力の限界を超えて電圧の上昇が生じたら、ＤＣバスがトリップ（ｔｒｉｐ）する。
【００１６】
このように、従来技術では、抵抗（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）（１６１〜１６６）を設置し、回生電力を熱として消耗させて、ＤＣバスのトリップ現象を防止する。
【００１７】
図２は、従来技術による電力供給システムにおいて、各々の構成要素で消費される電力を表したグラフである。
【００１８】
図２において、発電機で生産した電力は、配電盤を介して第１負荷（２２０）及びＡＣ／ＤＣ変換器（２６０）に供給される。ＡＣ／ＤＣ変換器（２６０）は交流を直流に変換して第２負荷（２４０）に供給し、ＤＣ／ＡＣ変換器を介してドローワークス（２３０）に供給する。第１負荷（２２０）と第２負荷（２４０）は一定の電力を消費する負荷である。一方、ドローワークス（２３０）は消費電力が継続的に変化し、図２において電力がマイナスの場合は回生電力が発生したことを表す。ドローワークス（２３０）で発生した回生電力は第２負荷（２４０）または抵抗（２５０）で消費される。
【００１９】
ドローワークス（２３０）の消費電力が急激に変化することで発電機（２１０）の電力の出力が急激に変化することがわかる。しかし、ディーゼル発電機は電力の出力が一定である場合より電力の出力が急変する場合にもっと多くの燃料が使用され、多くの燃料を使用することでより多くの排気ガスが排出される。
【００２０】
また、ドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターの急変する電力消費に応じて適切な電力を供給するためには、発電機が出力電力を迅速に変更できなければならない。しかし、発電機は反応速度が遅く、ドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターの急変する電力消費に応じて適切な電力を供給することができないという問題点がある。ドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターへの適切な電力供給が行われなかった場合、試錐作業の特性上、危険な状況をもたらす問題点がある。また、停電が発生した場合、ドローワークスのモーターまたはトップドライブのモーターへの電力供給が急に切れた場合にも危険な状況をもたらし得る。
【００２１】
すなわち、従来技術においては、回生電力を抵抗に消耗させるためエネルギーを浪費する問題点、発電機の電力出力が急変することによる燃料消費及び排気ガスの増加、発電機がドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターに適切な電力を供給することができないこと、及び急に停電した時に危険な状況が発生し得るという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、回生電力を効率的に使用することができ、発電機の電力出力を一定に維持することができ、消費電力が急変する電力負荷に適切な電力の供給ができ、急な停電時の電力供給ができる、海上プラントのハイブリッド電力供給装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するため、本発明の一実施例には、海上プラントのハイブリッド電力供給装置において、発電機；前記発電機で生産された交流を直流に変換してＤＣバスに供給するＡＣ／ＤＣ変換器；前記ＤＣバスに連結して回生電力を発生する電力負荷；前記ＤＣバスに連結された第１ＤＣ／ＤＣ変換器；前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結して電力を貯蔵する第１電力貯蔵部；及び前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結して前記第１電力貯蔵部の容量が満たされた場合電力を消耗する第１抵抗部を備えたことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給装置が提供される。
【００２４】
特に、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定して前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら前記第１電力貯蔵部に電力を貯蔵させることができる。
【００２５】
また、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定して前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら前記第１抵抗部に電力を消耗させ、前記第２時間は前記第１時間より長くできる。
【００２６】
また、前記海上プラントのハイブリッド電力供給装置は、第２電力貯蔵部及び第２抵抗部を更に備えることができる。
【００２７】
また、前記ＤＣバスには第２ＤＣ／ＤＣ変換器が連結され、前記第２電力貯蔵部及び前記第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結され得る。
【００２８】
また、前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであり得る。
【００２９】
また、前記電力負荷は、ドローワークスであり得る。
【００３０】
また、前記電力負荷は、トップドライブであり得る。
【００３１】
前記目的を達成するため本発明の他の実施例には、海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、ＤＣ／ＤＣ変換器がＤＣバスの電圧を測定する段階；前記ＤＣバスの電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら電力貯蔵部が電力を貯蔵する段階；前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第２時間維持したら抵抗部が電力を消耗する段階を含み、前記電力貯蔵部及び前記抵抗部は前記ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、前記ＤＣバスには回生電力を発生する電力負荷が連結され、前記第２時間は前記第１時間より長いことを特徴とする海上プラントのハイブリッド電力供給方法が提供される。
【００３２】
特に、前記ＤＣ／ＤＣ変換器は、前記ＤＣバスの電圧を測定して前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を第１時間維持したら、前記電力貯蔵部が電力を貯蔵するように、前記ＤＣバスから前記電力貯蔵部に電力を流せることができる。
【００３３】
また、前記ＤＣ／ＤＣ変換器は前記ＤＣバスの電圧を測定して、前記ＤＣバスの電圧が前記第１臨界値以上を前記第２時間維持したら、前記抵抗部が電力を消耗するように、前記ＤＣバスから前記抵抗部に電力を流せることができる。
【００３４】
また、前記電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであり得る。
【００３５】
また、前記電力負荷は、ドローワークスであり得る。
【００３６】
また、前記電力負荷は、トップドライブであり得る。
【００３７】
前記目的を達成するため本発明の一実施例には、海上プラントのハイブリッド電力供給装置において、発電機；前記発電機で生産した交流を直流に変換して、ＤＣバスに供給するＡＣ／ＤＣ変換器；第１ＤＣ／ＡＣ変換器を介して前記ＤＣバスに連結し回生電力を発生する第１電力負荷；前記第１電力負荷で回生電力が発生したら電力を貯蔵する第１電力貯蔵部；前記第１電力貯蔵部の容量が満たされたら電力を消耗する第１抵抗部；第２ＤＣ／ＡＣ変換器を介して前記ＤＣバスに連結し回生電力を発生する第２電力負荷；前記第２電力負荷で回生電力が発生したら電力を貯蔵する第２電力貯蔵部；及び前記第２電力貯蔵部の容量が満たされたら電力を消耗する第２抵抗部を備えたことを特徴する海上プラントのハイブリッド電力供給装置が提供される。
【００３８】
特に、海上プラントのハイブリッド電力供給装置は、前記ＤＣバスに連結した第１ＤＣ／ＤＣ変換器；及び前記ＤＣバスに連結した第２ＤＣ／ＤＣ変換器を更に備え、前記第１電力貯蔵部及び前記第１抵抗部は前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結され、前記第２電力貯蔵部及び前記第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結され得る。
【００３９】
また、前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器は、前記第１電力負荷において回生電力が発生したか否かを感知し、前記第１電力負荷で回生電力が発生したら前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に制御信号を伝送し、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は前記制御信号を受信したら前記第１電力貯蔵部が電力を貯蔵するように、前記ＤＣバスから前記第１電力貯蔵部に電力を供給させることができる。
【００４０】
また、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器は、前記第１電力貯蔵部の容量が満たされたことを感知すると、前記第１抵抗部が電力を消耗するように、前記ＤＣバスから前記第１抵抗部に電力を供給させることができる。
【００４１】
また、前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであり得る。
【００４２】
また、前記第１電力負荷は、ドローワークスであり得る。
【００４３】
また、前記第１電力負荷は、トップドライブであり得る。
【００４４】
また、前記海上プラントのハイブリッド電力供給装置は、前記ＤＣバスに連結した第１ＤＣ／ＤＣ変換器；前記ＤＣバスに連結した第２ＤＣ／ＤＣ変換器；前記ＤＣバスに連結した第３ＤＣ／ＤＣ変換器；及び前記ＤＣバスに連結した第４ＤＣ／ＤＣ変換器を更に備え、前記第１電力貯蔵部は前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、前記第１抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、前記第２電力貯蔵部は前記第３ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し、前記第２抵抗部は前記第４ＤＣ／ＤＣ変換器に連結し得る。
【００４５】
上述の目的を達成するため、本発明の他の実施例には、海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、第１ＤＣ／ＡＣ変換器が第１電力負荷で回生電力が発生したか否かを感知する段階；第１電力貯蔵部が前記第１電力負荷で発生した回生電力を貯蔵する段階；第２ＤＣ／ＡＣ変換器が第２電力負荷で回生電力が発生したか否かを感知する段階；及び第２電力貯蔵部が前記第２電力負荷で発生した回生電力を貯蔵する段階を含み、前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器及び前記第２ＤＣ／ＡＣ変換器はＤＣバスに連結し、前記第１電力負荷は前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器に連結し、前記第２電力負荷は前記第２ＤＣ／ＡＣ変換器に連結し得る。
【００４６】
特に、前記ＤＣバスには第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器が連結され、前記第１電力貯蔵部及び第１抵抗部は前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に連結され、前記第２電力貯蔵部及び第２抵抗部は前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に連結され得る。
【００４７】
また、前記海上プラントのハイブリッド電力供給方法は、前記第１ＤＣ／ＡＣ変換器が前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に第１電力負荷における回生電力の発生を知らせる制御信号の伝送段階；及び前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器が前記制御信号を受信し前記第１電力貯蔵部が電力を貯蔵するように、ＤＣバスから前記第１電力貯蔵部に電力を供給させる段階を更に含むことができる。
【００４８】
また、前記海上プラントのハイブリッド電力供給方法は、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器が前記第１電力貯蔵部の容量の満たされたことを感知する段階；及び前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器が前記第１抵抗部が電力を消耗するように前記ＤＣバスから前記第１抵抗部に電力を供給させる段階を更に含むことができる。
【００４９】
また、前記海上プラントのハイブリッド電力供給方法は、前記第２電力貯蔵部の容量が満たされたら前記第２抵抗部が電力を消耗する段階を更に含むことができる。
【００５０】
また、前記第１電力貯蔵部は、ウルトラキャパシタであり得る。
【００５１】
また、前記第１電力負荷は、ドローワークスであり得る。
【００５２】
また、前記第１電力負荷は、トップドライブであり得る。
【発明の効果】
【００５３】
本発明の実施例において、電力貯蔵部を用いてドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターで発生した回生電力を貯蔵してドローワークスのモーター、トップドライブのモーター、スラスターモーターの電力消費が急激に増加した場合には電力貯蔵部に貯蔵した電力を供給することで、回生電力の効率的な使用と、発電機の電力出力を一定に維持することができ、排気ガスを減らすことができる。
【００５４】
また、電力貯蔵部として反応速度が速いウルトラキャパシタを利用し、消費電力が急激に変わる負荷への適切な電力の供給ができる。
【００５５】
また、過度状態または停電が発生した時、電力貯蔵部に貯蔵した電力を利用することで、ドローワークスまたはトップドライブなどのドリルリング装備の安全なシャットダウン（ｓｈｕｔｄｏｗｎ）ができる。
【００５６】
また、一つのＤＣ／ＤＣ変換器に電力貯蔵部と抵抗部を連結することで、ＤＣ／ＤＣ変換器の数を減らすことができ、装備の大きさ及び費用を減らすことができる。
【００５７】
また、特定の電力負荷に対して専用の電力貯蔵部と専用の抵抗部を設置することで、電力負荷、電力貯蔵部及び抵抗部が一つのセットとして、独立的運営が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来技術による電力供給システムを表した図面である。
【図２】従来技術による電力供給システムにおいて各々の構成要素で消費される電力を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施例における海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面である。
【図４】本発明の第２実施例における海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面である。
【図５】本発明の第３実施例における海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面である。
【図６】本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、電力貯蔵部に電力を貯蔵する過程を表した図面である。
【図７】本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、電力不足の時に電力貯蔵部からＤＣバスで電力を供給する過程を表した図面である。
【図８】本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において、停電時に電力貯蔵部からＤＣバスで電力を供給する過程を表した図面である。
【図９】本発明の実施例による電力供給装置において、各々の構成要素で消費される電力を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下、本発明の好ましい実施例について添付図面を参照しながら詳しく説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号をつけることにおいて、同一の構成要素に対しては、例え他の図面上に表示されても、できるだけ同じ符号を付けたことに留意すべきである。また、本発明の説明において、関連した公知構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨と関係が薄いと判断した場合にはその詳細な説明は省略した。
【００６０】
まず、図３〜図５を参照し、本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給装置を説明する。図３は本発明の第１実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面、図４は本発明の第２実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面、図５は本発明の第３実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給装置を表した図面である。
【００６１】
図３〜図５に示したように、本発明の第１実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給装置には、発電機（３１０）、ＡＣ／ＤＣ変換器（３２０）、ＤＣバス（ｂｕｓ）（３２１）、ＶＦＤ（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｒｉｖｅ）制御部（３３０）、ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）、電力負荷（３６１〜３６３）、電力貯蔵部（３７１〜３７３）、抵抗部（３８１〜３８３）及びセンサー（３９１）が備えられる。
【００６２】
発電機（３１０）は、海上プラントにおける必要な電力を生産する装置であり、ＡＣバスによってＡＣ／ＤＣ変換器（３２０）に連結される。または、発電機（３１０）で生産した電力は、電力負荷での使用に適切な電圧として変圧器で変更された後、ＡＣ／ＤＣ変換器（３２０）に供給され得る。発電機（３１０）は交流発電機として交流電力を生産することができる。
【００６３】
ＡＣ／ＤＣ変換器（３２０）は発電機（３１０）で生産した交流電力を直流に変換してＤＣバス（３２１）に供給する。
【００６４】
ＤＣバス（３２１）はＤＣバス（３２１）に連結している電力負荷に電力を供給する。直流電力を利用する電力負荷はＤＣバス（３２１）と直ちに連結され、交流電力を利用する電力負荷はＤＣ／ＡＣ変換器（３４１〜３４３）を介してＤＣバス（３２１）と連結され得る。
【００６５】
図３に示した電力負荷（３６１〜３６３）は交流電力を利用する電力負荷であって、ＤＣ／ＡＣ変換器（３４１〜３４３）を介してＤＣバス（３２１）に連結されている。ＤＣ／ＡＣ変換器（３４１〜３４３）はＤＣバス（３２１）から供給を受けた直流を交流に変換し電力負荷（３６１〜３６３）に供給する。
【００６６】
電力負荷（３６１〜３６３）は、ドローワークスモーターまたはトップドライブモーターであり得る。
【００６７】
図３には、ＤＣバス（３２１）に電力負荷として三つのドローワークスモーター（３６１〜３６３）が連結されるが、本発明はこれに限られず、多様な数のドローワークスモーター及びトップドライブモーターがＤＣバス（３２１）に連結され得る。
【００６８】
ドローワークスのモーター（３６１〜３６３）はドリルパイプなどの試錐装備の昇降動作を繰り返すため、定格に回転して回転を急に止めたり反対方向に回転したりするなど、制動がよく発生する運転の特性上、ドローワークスのモーターには回生電力が発生する。
【００６９】
電力貯蔵部（３７１〜３７３）はＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したらＤＣバス（３２１）から電力の供給を受けて電力を貯蔵し、ＤＣバス（３２１）の電圧が第２臨界値以下を第２時間維持したらＤＣバス（３２１）に電力を供給する。例えば、ＤＣバス（３２１）が７２０Ｖ用であって７５０Ｖ以上になったらトリップすると仮定したら、第１臨界値は７４０Ｖに設定され得る。
【００７０】
ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）はＤＣバス（３２１）の電圧を測定し、第１臨界値以上を第１時間維持したらＤＣバス（３２１）から電力貯蔵部（３７１〜３７３）に電力を供給して電力貯蔵部（３７１〜３７３）に電力を貯蔵し、ＤＣバス（３２１）の電圧が第２臨界値以下を第２時間維持したら電力貯蔵部（３７１〜３７３）からＤＣバス（３２１）に電力を流し電力貯蔵部（３７１〜３７３）からＤＣバス（３２１）に電力を供給させる。
【００７１】
電力負荷（３６１〜３６３）において回生電力が発生すると、ＤＣバス（３２１）の電圧が上昇し、電力負荷（３６１〜３６３）の消費電力が急増するとＤＣバス（３２１）の電圧が下降する。
【００７２】
すなわち、電力負荷（３６１〜３６３）で回生電力が発生するとＤＣバス（３２１）の電圧が上昇し、ＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したらＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）が電力貯蔵部（３７１〜３７３）に電力を供給して電力貯蔵部（３７１〜３７３）に電力を貯蔵することで、電力負荷（３６１〜３６３）で発生した回生電力が電力貯蔵部（３７１〜３７３）に貯蔵される。
【００７３】
また、電力負荷（３６１〜３６３）の消費電力が急増したら、ＤＣバス（３２１）の電圧が下降し、ＤＣバス（３２１）の電圧が第２臨界値以下を第２時間維持したらＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）が電力貯蔵部（３７１〜３７３）からＤＣバス（３２１）に電力を流し電力貯蔵部（３７１〜３７３）からＤＣバス（３２１）に電力を供給させる。電力貯蔵部（３７１〜３７３）は、ウルトラキャパシタ、キャパシタ、バッテリー及びフライホイール（ｆｌｙ  ｗｈｅｅｌ）の少なくとも一つであり得る。特に、電力貯蔵部（３７１〜３７３）がウルトラキャパシタであった場合、ウルトラキャパシタは反応速度が発電機（３１０）より速いため電力負荷（３６１〜３６３）の消費電力が急増したとき、電力負荷（３６１〜３６３）に迅速な電力の供給ができる。
【００７４】
また、電力貯蔵部（３７１〜３７３）は過度状態または停電発生の時にも、ＤＣバス（３２１）に電力を供給する。過度状態または停電の発生を感知するセンサー（３９１）が過度状態または停電を感知したら感知信号をＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）に伝送し、ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）は電力貯蔵部（３７１〜３７３）からＤＣバス（３２１）に電力を供給させる。
【００７５】
センサー（３９１）はスイッチボード及びＤＣバス（３２１）のうち少なくとも一か所に設置され得る。
【００７６】
ドローワークス及びトップドライブなどのドリルリング装備は、急に電力供給が切れた場合危険な状況になる恐れがある。したがって、過度状態または停電発生時に電力貯蔵部（３７１〜３７３）がＤＣバス（３２１）に電力を供給することでドリルリング装備の安全なシャットダウン（ｓｈｕｔｄｏｗｎ）が可能である。
【００７７】
抵抗部（３８１〜３８３）はＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第３時間維持したら電力を消耗する。ここで、第３時間は第１時間より長い。
【００７８】
電力負荷（３６１〜３６３）で回生電力が発生すると、ＤＣバス（３２１）の電圧が上昇し第１臨界値以上を第１時間維持したら電力貯蔵部（３７１〜３７３）が電力を貯蔵する。また、電力貯蔵部（３７１〜３７３）の容量が満たされた時にはＤＣバス（３２１）の電圧が下降せず続けて第１臨界値以上を維持するようになる。したがって、ＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第３時間維持するということは電力貯蔵部（３７１〜３７３）の容量が満たされたとみなすことができる。しかし、電力貯蔵部（３７１〜３７３）の容量が満たされた状態で回生電力が続いて発生するとＤＣバス（３２１）の電圧が続いて上昇しＤＣバス（３２１）がトリップし得る。したがって、ＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第３時間維持したらＤＣ／ＤＣ変換器（３５１〜３５３）は抵抗部（３８１〜３８３）に電力を消耗させる。
【００７９】
図３〜図５には三つの電力貯蔵部（３７１〜３７３）及び三つの抵抗部（３８１〜３８３）が図示されているが、本発明はこれに限定されなく、多様な数の電力貯蔵部と抵抗部が備えられ得る。
【００８０】
図３に示したように、複数の電力貯蔵部（３７１〜３７３）各々は複数の抵抗部（３８１〜３８３）のある一つと対をなしてＤＣバス（３２１）に連結され得る。即ち、第１電力貯蔵部（３７１）と第１抵抗部（３８１）は第１ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第２電力貯蔵部（３７２）と第２抵抗部（３８２）は第２ＤＣ／ＤＣ変換器（３５２）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第３電力貯蔵部（３７３）と第３抵抗部（３８３）は第３ＤＣ／ＤＣ変換器（３５３）を介してＤＣバス（３２１）に連結する。図３のように、一つのＤＣ／ＤＣ変換器に電力貯蔵部及び抵抗部を連結すると、必要なＤＣ／ＤＣ変換器の数を減らすことができ、これによって装備のサイズが小さくなる長所がある。
【００８１】
または、図４に図示したように、複数の電力貯蔵部（３７１〜３７３）及び複数の抵抗部（３８１〜３８３）各々は、別々のＤＣ／ＤＣ変換器（４５１〜４５６）を介してＤＣバス（３２１）に連結され得る。即ち、第１電力貯蔵部（３７１）は第１ＤＣ／ＤＣ変換器（４５１）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第２電力貯蔵部（３７２）は第２ＤＣ／ＤＣ変換器（４５２）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第３電力貯蔵部（３７３）は第３ＤＣ／ＤＣ変換器（４５３）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第１抵抗部（３８１）は第４ＤＣ／ＤＣ変換器（４５４）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第２抵抗部（３８２）は第５ＤＣ／ＤＣ変換器（４５５）を介してＤＣバス（３２１）に連結し、第３抵抗部（３８３）は第６ＤＣ／ＤＣ変換器（４５６）を介してＤＣバス（３２１）に連結する。図４のように、複数の電力貯蔵部（３７１〜３７３）及び複数の抵抗部（３８１〜３８３）の各々を別々のＤＣ／ＤＣ変換器（４５１〜４５６）に連結すると、複数の電力貯蔵部（３７１〜３７３）及び複数の抵抗部（３８１〜３８３）各々が独立的に運営できる長所がある。
【００８２】
または、図５に図示したように、一つの電力負荷（３６１〜３６３）に一つの電力貯蔵部（３７１〜３７３）及び一つの抵抗部（３８１〜３８３）が従属し得る。即ち、第１電力負荷（３６１）で回生電力が発生したら、第１電力貯蔵部（３７１）で貯蔵し、第１電力貯蔵部（３７１）の容量が満たされたら第１抵抗部（３８１）で消耗する。また、第２電力負荷（３６２）で回生電力が発生したら、第２電力貯蔵部（３７２）で貯蔵し、第２電力貯蔵部（３７２）の容量が満たされたら第２抵抗部（３８２）で消耗する。また、第３電力負荷（３６３）で回生電力が発生したら、第３電力貯蔵部（３７３）で貯蔵し、第３電力貯蔵部（３７３）の容量が満たされたら第３抵抗部（３８３）で消耗する。
【００８３】
第１電力負荷（３６１）で回生電力が発生したら第１ＤＣ／ＡＣ変換器（３４１）が第１電力負荷（３６１）における回生電力の発生を感知し第１ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１）に制御信号を伝送する。第１ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１）は制御信号を受信したら、第１電力貯蔵部（３７１）の電力貯蔵ができるようにＤＣバス（３２１）から第１電力貯蔵部（３７１）に電力を供給させる。また、第１ＤＣ／ＤＣ変換器（３５１）は第１電力貯蔵部（３７１）の容量が満たされたか否かを感知し第１電力貯蔵部（３７１）の容量が満たされたら第１抵抗部（３８１）に電力を消耗させる。図３には第１電力貯蔵部（３７１）と第１抵抗部（３８１）が一つのＤＣ／ＤＣ変換器（３５１）に連結したものが図示されているが、第１電力貯蔵部（３７１）と第１抵抗部（３８１）が各々異なったＤＣ／ＤＣ変換器に連結する構成もできる。
【００８４】
次に、図６〜図８を参照しながら、本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法を説明する。図６は、本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において電力貯蔵部に電力を貯蔵する過程を表した図面である。図７は、本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において電力不足時に電力貯蔵部からＤＣバスに電力を供給する過程を表した図面である。図８は、本発明の実施例による海上プラントのハイブリッド電力供給方法において停電時に電力貯蔵部からＤＣバスに電力を供給する過程を表した図面である。
【００８５】
図６に示したように、ＤＣバス電圧を測定し（Ｓ６１０）、ＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第１時間維持したら電力貯蔵部に電力を貯蔵し（Ｓ６２０）、ＤＣバス（３２１）の電圧が第１臨界値以上を第２時間維持したら抵抗部で電力を消耗させる（Ｓ６３０）。
【００８６】
また、図７に示したように、ＤＣバス（３２１）の電圧を測定し（Ｓ７１０）、ＤＣバス電圧が第２臨界値以下を第３時間維持したら電力貯蔵部に貯蔵した電力をＤＣバスに供給する（Ｓ７２０）。
【００８７】
また、センサー（３９１）が停電を感知したら（Ｓ８１０）、センサー（３９１）がＤＣ／ＤＣ変換器に制御信号を伝送し（Ｓ８２０）、ＤＣ／ＤＣ変換器はセンサー（３９１）から制御信号を受信し電力貯蔵部に貯蔵した電力をＤＣバスに供給させる（Ｓ８３０）。
【００８８】
次に、本発明の実施例による電力供給装置において各々の構成要素で消費される電力を図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の実施例による電力供給装置において各々の構成要素で消費される電力を表したグラフである。
【００８９】
図９に示したように、電力負荷で回生電力が発生したら電力貯蔵部が発生した回生電力を貯蔵し、電力負荷の消費電力が急増したら電力貯蔵部は貯蔵された電力を電力負荷に供給することで発電機の電力出力が一定に維持されることがわかる。
【００９０】
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明に属する技術分野における通常の知識を有する者なら本発明の本質的な特性を超えない範囲で多様な修正及び変更ができる。したがって、本発明で開示した実施例は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、単に説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲は限定されない。本発明の保護範囲は以下の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、これと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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