(57)【要約】【課題】製鉄所内の工場単位或いはその内部を区画したセクション単位で消費電力を安定化するシステムを提供する。【解決手段】ミル１１の電動機１のように消費電力の変動が避けられないものに対し、クーリングファン１２のウォータポンプ１３のように消費電力が安定している電動機２、３に作動安定機構としてフライホイール４、５を取付けると共に、これらクーリングファン１２の電動機２やウォータポンプ１３の電動機３には、ミル１１の電動機１１の消費電力の変動を打ち消す成分を付加して供給することにより、これらの装置全体への電力は変動が打ち消された安定なものとなる。一方、変動が付加された電力が与えられても、クーリングファン１２の電動機２やウォータポンプ１３の電動機３は、作動安定化機構としてのフライホイール４、５によって作動が安定化される。【選択図】      図４
2005304152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの電力供給源から複数の装置に電力が供給され、それらの装置には、消費電力が変動する消費電力変動装置と消費電力が安定している消費電力安定装置とが存在する場合の消費電力安定化システムであって、少なくとも消費電力安定装置に作動安定化機構を取付けると共に、消費電力安定装置に供給する電力に、前記消費電力変動装置による消費電力の変動を緩衝する成分を加味して供給する消費電力安定化制御手段を備えたことを特徴とする消費電力安定化システム。
【請求項２】
前記複数の装置には電動機が使用され、前記作動安定化機構は、消費電力安定装置の電動機に取付けられたフライホイールであることを特徴とする請求項１に記載の消費電力安定化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば製鉄所内における消費電力を安定化するためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所内では、多量の電力を消費する一方、多種のガスが発生するため、このうちの可燃性ガスを燃焼したり、或いはガス自体の気圧を用いたりして発電を行っている。そして、発電した余剰の電力を、例えば電力会社に販売することなどが考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば製鉄所内の消費電力は著しく変動している。例えば余剰の電力を電力会社に販売しようとする場合、販売しようとする電力が所定時間にわたって安定していないと、販売価値が低い。単に、所定時間にわたって電力を安定させるという目的だけであれば、余剰の電力のバッファ、即ち蓄電装置があればよいが、例えば製鉄所内の消費電力を安定化して余剰の電力を創成するためには、莫大な容量の蓄電装置が必要となり、実用的でない。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、莫大な容量の蓄電装置を用いることなく、製鉄所のような場所での消費電力の安定化が可能な消費電力安定化システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の消費電力安定化システムは、一つの電力供給源から複数の装置に電力が供給され、それらの装置には、消費電力が変動する消費電力変動装置と消費電力が安定している消費電力安定装置とが存在する場合の消費電力安定化システムであって、少なくとも消費電力安定装置に作動安定化機構を取付けると共に、消費電力安定装置に供給する電力に、前記消費電力変動装置による消費電力の変動を緩衝する成分を加味して供給する消費電力安定化制御手段を備えたことを特徴とするものである。また、前記複数の装置には電動機が使用され、前記作動安定化機構は、消費電力安定装置の電動機に取付けられたフライホイールであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の消費電力安定化システムによれば、本発明の消費電力安定化システムは、一つの電力供給源から複数の装置に電力が供給され、それらの装置には、消費電力が変動する消費電力変動装置と消費電力が安定している消費電力安定装置とが存在する場合の消費電力安定化システムであって、少なくとも消費電力安定装置に作動安定化機構を取付けると共に、消費電力安定装置に供給する電力に、前記消費電力変動装置による消費電力の変動を緩衝する成分を加味して供給する構成としたため、全体としての消費電力は安定化されると共に、消費電力変動装置による消費電力の変動を緩衝する成分を加味した電力が供給される消費電力安定装置では、作動安定化機構によって、作動が安定化される。また、消費電力安定装置の電動機に作動安定化機構としてフライホイールを取付けることにより、消費電力安定装置の作動を容易に安定化すると共に、構造の簡素化、コストの低廉化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の消費電力安定化システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の消費電力安定化システムを必要とするハイブリッド型の発電・蓄電システムである。この発電・蓄電システムでは、製鉄所から発生する各種の燃料ガスを用いて電力を創成し、つまり発電し、その一部を製鉄所内の所要電力として供給すると共に、残りの電力を蓄電したり水の電気分解に用いたりし、更にその余剰分を例えば電力会社等に販売するように構成されている。このうち、製鉄所に供給した残りの電力を蓄電すると共に、水を水素と酸素に電気分解して貯留し、必要に応じて製鉄所内に供給したり、或いは外部に販売したりすることからハイブリッド型と称される。そして、この発電・蓄電システムは、製鉄所から発生する各種の燃料ガスの変動を吸収する燃料ガス変動吸収設備１００と、燃料ガスを用いて発電を行う発電設備１０１と、発電される電力の変動を吸収して蓄電や水の電気分解を行う電力変動吸収設備１０２とで構成される。
【０００７】
燃料ガス変動吸収設備１００には、製鉄所から発生するコークス炉ガスや高炉ガス、燃焼排ガス（酸素プラントの廃窒素ガスを含む）、その他の副生ガスが供給されるが、それらの燃料ガスの流量は必ずしも安定しない。そこで、外部から液体天然ガス（ＬＮＧ）を購入してホルダ１１１に貯留しておき、この液体天然ガスを供給したり停止したりすることにより燃料ガスの流量変動を吸収する。また、高炉ガスについてもホルダ１１２に貯留する。そして、これらの燃料ガスを混合機１１３、１１４で混合して燃焼に好適な混合気を得る。
【０００８】
また、本実施形態の発電設備１０１は、燃料ガス炊きタービン発電設備１２４一基と、汽力タービン発電設備１２９三基とを備える。燃料ガス炊きタービン１２４は、燃料ガスをボイラー１２１で燃やして蒸気を炊きあげ、その蒸気でタービン１２２を回転し、その回転力で発電機１２３を駆動して発電を行う。一方、汽力タービン発電設備１２９は、各燃料ガスの気圧でガスタービン１２５を回転するが、ここで燃料ガスは、例えば水素と一酸化炭素に改質されて燃料電池１２６に貯留される。これらの改質ガスは、同時に燃料電池１２６に供給される空気中の酸素と反応して電力と高温排ガスを発生するので、この高温排ガスでタービン１２７も回転し、前記ガスタービン１２５の回転力とタービン１２７の回転力との複合で発電機１２８を駆動して発電を行う。そして、全ての発電電力を送電線１０３に供給する。
【０００９】
送電線１０３には、電力会社からの電力が供給されるし、製鉄所で余剰となった電力は、送電線１０３から電力会社に供給される。
また、電力変動吸収設備１０２は、送電線１０３の電力を蓄電したり、自ら送電線１０３に給電する二次電池１３１と、送電線１０３からの電力によって水を電気分解する電気分解装置１３２と、水の電気分解装置１３２で得られた酸素を貯留するホルダ１３３及び水素を貯留するホルダ１３４とを備えて構成される。なお、酸素ホルダ１３３及び水素ホルダ１３４からは、必要に応じて製鉄所に酸素や水素が供給される。また、余剰の水素は、外部に販売される。
【００１０】
このような発電・蓄電システムで、前記送電線に発生する電力が、例えば図２に太い実線で示すものであるような場合にあって、且つ余剰の電力を電力会社等に販売する場合には、例えば図２に網がけするような安定した電力にしなければ、価値が低い。具体的には、安定電力を上回っている電力を削減し、安定電力よりも下回っている電力は補充する必要がある。最も簡単には、余剰の電力を蓄電し、不足時に電力を給電すれば安定化が可能である。しかしながら、電力会社に販売する安定電力に対し、製鉄所で発生する消費電力の変動は極めて大きいので、前述したハイブリッド型の蓄電設備を用いても、全変動量を蓄電設備で吸収するには、あまりにも容量の大きい蓄電設備が必要となり、現実的でない。
【００１１】
この製鉄所内で発生する消費電力の変動について検討を重ねた結果、以下のような知見を得た。即ち、図３に示すように、製鉄所内には、電力を用いた多種多様の機械装置があり、電動機を用いるものも少なくない。図３には、電力を用いる機械装置の一例としてミル（圧延機）１１、クーリングファン１２、ウォータポンプ１３を示す。このうち、ミル１１に用いられる電動機１は、圧延荷重や圧延速度を微調整するために、その消費電力が著しく変動する。一方、クーリングファン１２の電動機２は、操業中、常時、回転していればよいので安定している。また、ウォータポンプ１３の電動機３も、必要なときＯＮされ、不要なときにＯＦＦとなるだけなので、比較的安定している。しかしながら、これらの装置のうち、消費電力が著しく変動するのはミル１１の電動機だけであるのに、全体で消費される電力は、夫々の電動機の消費電力が加算された値となるので、やはり著しく変動してしまう。
【００１２】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、消費電力が安定しているクーリングファン１２やウォータポンプ１３といった消費電力安定装置の電動機２、３に、作動安定化機構としてフライホイール４、５を取付ける。また、このクーリングファン１２やウォータポンプ１３といった消費電力安定装置の電動機２、３には、供給電力を調整するためのインバータ７、８も取付ける。一方、ミル１１といった消費電力変動装置の電動機１は、電力計６を取付ける。
【００１３】
そして、消費電力コントローラ９では、電力計６で検出されたミル１１の電動機１の消費電力の変動を打ち消す成分を、クーリングファン１２の電動機２への供給電力及びウォータポンプ１３の電動機３への供給電力に付加するように、それらの電動機２、３のインバータ７、８に指令信号を送出する。消費電力の変動を打ち消す成分とは、トータルの振幅が同じで、位相が逆転している電力成分をいう。その結果、クーリングファン１２の電動機２及びウォータポンプ１３の電動機３には、図４に示すように、ミル１１の電動機１の消費電力の変動を打ち消す成分、即ち変動成分が付加された電力が供給される。
【００１４】
本来であれば、このように変動成分が付加された電流が供給されると、クーリングファン１２の電動機２もウォータポンプ１３の電動機３も、その回転が変動するが、この実施形態では、それらの電動機に作動安定化機構としてフライホイール４、５が取付けられているので、実際の電動機２、３の挙動は安定している。そして、その結果、これらの装置で消費される電力の総計は、図４に示すように比較的安定化したものとなり、例えば前記図２のような安定電力に対する過不足を調整し易い。
【００１５】
本実施形態では、このような消費電力安定化システムを、製鉄所内に多数存在する工場毎或いは各工場内を区画した各セクション毎に構築し、製鉄所全体における消費電力の安定化を図る。これにより、容量の大きな蓄電装置を用いることなく、製鉄所内の消費電力が安定し、その結果、電力会社に販売する電力を安定化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の消費電力安定化システムを必要とする製鉄所内の発電・蓄電システムの概略構成図である。
【図２】図１の発電・蓄電システムで行おうとする消費電力安定化の説明図である。
【図３】製鉄所内の消費電力の説明図である。
【図４】本実施形態の消費電力安定化システムの説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１〜３は電動機
４、５はフライホイール（作動安定化機構）
６は電力計
７、８はインバータ
９は消費電力コントローラ（制御手段）
１１はミル（消費電力変動装置）
１２はクーリングファン（消費電力安定装置）
１３はウォータポンプ（消費電力安定装置）
【図１】
2005304152.tif 000003
【図２】
2005304152.tif 000004
【図３】
2005304152.tif 000005
【図４】
2005304152.tif 000006