(57)【要約】      （修正有）【課題】電力を安定的に供給可能な発電設備の運転制御方法を提供する。【解決手段】複数の発電手段の運転状態と相関がある指標値に基づいて複数の発電手段の各々について優先順位を設定する優先順位設定ステップと、発電設備の総発電量目標値に基づいて発電手段の運転台数を決定する運転台数決定ステップと、複数の発電手段のうち、優先順位に基づいて運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じて発電手段の起動又は停止を行う発電手段運転ステップと、所定期間の発電計画パターンから算出される、発電設備における所定期間内での目標発電量及び予定変化量がそれぞれ閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上及び閾値Ｃｔｈ以下である時刻を、前回の優先順位に替えて、新たな優先順位を優先順位設定ステップにより設定する優先順位入替時刻として決定する入替時刻決定ステップと、を備える。【選択図】図１
2016082740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
優先順位に基づいて運転される複数の発電手段を含む発電設備の運転制御方法であって、
前記複数の発電手段の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値に基づいて前記複数の発電手段の各々について前記優先順位を設定する優先順位設定ステップと、
前記発電設備の総発電量目標値に基づいて発電手段の運転台数を決定する運転台数決定ステップと、
前記複数の発電手段のうち、前記優先順位に基づいて前記運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じて前記発電手段の起動又は停止を行う発電手段運転ステップと、
所定期間の発電計画パターンから、前記発電設備における前記所定期間内での目標発電量及び前記目標発電量の変化量を表す予定変化量をそれぞれ算出し、前記目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である時刻を、前回の優先順位に替えて、新たな優先順位を優先順位設定ステップにより設定する優先順位入替時刻として決定する入替時刻決定ステップと、を備えることを特徴とする発電設備の運転制御方法。
【請求項２】
前記入替時刻決定ステップでは、前記目標発電量が前記閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が前記閾値Ｃｔｈ以下である時刻であって、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として決定することを特徴とする請求項１に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項３】
前記優先順位設定ステップでは、前記優先順位に対する影響度を調整するための重みづけがなされた複数の前記指標値に基づいて前記優先順位を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項４】
前記複数の指標値は、各発電手段の累積運転時間、各発電手段の累積起動回数、各発電手段の発電効率、又は次回メンテナンスまでの期間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項５】
前記複数の発電手段の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電手段であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電手段であるかを判定する異常発電手段検出ステップをさらに備え、
前記優先順位設定ステップでは、前記異常発電手段検出ステップにおいて前記運転不可能発電手段については優先順位を最下位に設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項６】
前記複数の発電手段は、発電容量別のグループにグループ分けされた発電手段を含み、
前記運転台数決定ステップでは、前記発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、前記発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定し、
前記優先順位設定ステップでは、前記発電容量別のグループ毎に、該グループを構成する発電手段の各々について、該グループ内での優先順位を設定することを特徴とする請求項１乃至５に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項７】
前記発電手段はエンジンによって発電する発電機であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の発電設備の運転制御方法。
【請求項８】
優先順位に基づいて運転される複数の発電手段を含む発電設備の運転を制御するための運転制御装置であって、
前記複数の発電手段の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値に基づいて前記複数の発電手段の各々について前記優先順位を設定するための優先順位設定部と、
前記発電設備の総発電目標値に基づいて発電手段の運転台数を決定する運転台数決定部と、
前記複数の発電手段のうち、前記優先順位に基づいて前記運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じて前記発電手段の起動又は停止を行う発電手段運転制御部と、
所定期間の発電計画パターンから、前記発電設備における前記所定期間内での目標発電量及び前記目標発電量の変化量を表す予定変化量をそれぞれ算出し、前記目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である時刻を、前回の優先順位に替えて、新たな優先順位を優先順位設定ステップにより設定する優先順位入替時刻として決定するように構成された入替時刻決定部と、を備えることを特徴とする発電設備の運転制御装置。
【請求項９】
前記入替時刻決定部は、前記目標発電量が前記閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が前記閾値Ｃｔｈ以下である時刻であって、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として決定するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の発電設備の運転制御装置。
【請求項１０】
前記優先順位設定部は、前記優先順位に対する影響度を調整するための重みづけがなされた複数の前記指標値に基づいて前記優先順位を設定するように構成されたことを特徴とする請求項８又は９に記載の発電設備の運転制御装置。
【請求項１１】
前記複数の指標値は、各発電手段の累積運転時間、各発電手段の累積起動回数、各発電手段の発電効率、又は次回メンテナンスまでの期間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の発電設備の運転制御装置。
【請求項１２】
前記複数の発電手段の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電手段であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電手段であるかを判定するように構成された異常発電手段検出部をさらに備え、
前記優先順位設定部は、前記異常発電手段検出部において前記運転不可能発電手段については優先順位を最下位に設定するように構成されたことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の発電設備の運転制御装置。
【請求項１３】
前記複数の発電手段は、発電容量別のグループにグループ分けされた発電手段を含み、
前記運転台数決定部は、前記発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、前記発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定するように構成され、
前記優先順位設定部は、前記発電容量別のグループ毎に、該グループを構成する発電手段の各々について、該グループ内での優先順位を設定するように構成されたことを特徴とする請求項８乃至１２に記載の発電設備の運転制御装置。
【請求項１４】
前記発電手段はエンジンによって発電する発電機であることを特徴とする請求項８乃至１３の何れか一項に記載の発電設備の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は発電設備の運転制御方法及び運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備に対して求められる発電量は、時期や時間帯によって変動がある。このため、発電設備が所定の期間に要求される発電量を達成するために、発電設備を構成する複数の発電手段（例えば発電機）のうち必要な台数分だけ運転を行うことがある。このような台数制御を行う際に、発電設備を構成する複数の発電手段に対して優先順位を付けておき、この優先順位に従って各発電手段の起動・停止を行うことも知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、発電に用いられる発電手段としてではないが、熱源機の台数を制御する台数制御装置が記載されている。この台数制御装置では、変動する熱負荷に応じて円滑に熱量を供給し、全体の効率を向上させるために、熱源機の台数を増加させる際には効率の高いものから順に立上げ、熱源機の台数を減少させる際には効率の低いものから順に立下げることが記載されている。すなわち、効率の高低によって熱源機の起動・停止の優先順位が決められている。
また、特許文献２には、発電機の起動回数や稼働時間等の情報を指標として作成された発電機の優先順位のリストに基づいて、発電機の台数制御を行うことが記載されている。また、このリストは機器構成等に変化が合った場合に更新され、時々刻々更新されるリストに基づいて台数制御が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−６６４６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−３５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２に記載のように、発電設備の運転中に発電機（発電手段）の優先順位が入れ替わる場合、新たな優先順位に基づいて発電機の起動・停止を行うタイミングが、電力需要の変動が急激である時間と重なってしまうと、安定した電力の供給ができない場合がある。例えば、電力需要が急激に増加する時間帯に、新たな優先順位に基づいて運転する発電機を入れ替えると、要求される発電量が確保できなくなることがある。また、電力需要が急激に減少する時間帯に、新たな優先順位に基づいて運転する発電機を入れ替えると、負荷率が低い状態で発電機が運転される時間が多くなり、発電効率が低下することがある。
この点、特許文献２には、発電機の優先順位のリストは機器構成等に変化があった場合に更新される趣旨の記載があるものの、電力需要の変動に対応して安定して電力を供給するための対策については記載がない。また、特許文献１には、運転中に熱源機の優先順位を変更することについてはそもそも言及されていない。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、電力を安定的に供給可能な発電設備の運転制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る発電設備の運転制御方法は、
優先順位に基づいて運転される複数の発電手段を含む発電設備の運転制御方法であって、
前記複数の発電手段の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値に基づいて前記複数の発電手段の各々について前記優先順位を設定する優先順位設定ステップと、
前記発電設備の総発電量目標値に基づいて発電手段の運転台数を決定する運転台数決定ステップと、
前記複数の発電手段のうち、前記優先順位に基づいて前記運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じて前記発電手段の起動又は停止を行う発電手段運転ステップと、
所定期間の発電計画パターンから、前記発電設備における前記所定期間内での目標発電量及び前記目標発電量の変化量を表す予定変化量をそれぞれ算出し、前記目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である時刻を、前回の優先順位に替えて、新たな優先順位を優先順位設定ステップにより設定する優先順位入替時刻として決定する入替時刻決定ステップと、を備える。
【０００８】
上記（１）の構成では、所定期間の発電計画パターンから算出した目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である期間に含まれる時刻において発電手段の新たな優先順位を設定し、該優先順位に基づいて、必要に応じて発電手段の起動又は停止をするようにした。すなわち、各発電手段について所定値以上の負荷率が見込め、かつ、電力需要変動が所定値以下である時刻を優先順位入替時刻としたので、発電手段１台あたりの負荷率を維持しながら発電設備全体として発電目標値を確実に確保することができ、電力を安定的に供給することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記入替時刻決定ステップでは、前記目標発電量が前記閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が前記閾値Ｃｔｈ以下である時刻であって、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として決定する。
上記（２）の構成では、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として、入替時刻の間隔が所定値よりも短くならないようにした。このため、発電手段の頻繁な起動・停止に起因する発電手段の寿命の低下を低減することができる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記優先順位設定ステップでは、前記優先順位に対する影響度を調整するための重みづけがなされた複数の前記指標値に基づいて前記優先順位を設定する。
上記（３）の構成では、複数の指標値に対して優先順位に対する影響度を調整するための重みづけをして優先順位を設定するようにしたので、１つの指標のみに基づいて優先順位を設定する場合に比べて、偏りのない柔軟な優先順位の設定を行うことができる。
【００１１】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、前記複数の指標値は、各発電手段の累積運転時間、各発電手段の累積起動回数、各発電手段の発電効率、又は次回メンテナンスまでの期間の少なくとも１つを含む。
【００１２】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、前記複数の発電手段の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電手段であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電手段であるかを判定する異常発電手段検出ステップをさらに備え、前記優先順位設定ステップでは、前記異常発電手段検出ステップにおいて前記運転不可能発電手段については優先順位を最下位に設定する。
上記（５）の構成では、運転不可能であると判定された発電手段の優先順位を最下位に設定することで、発電手段に異常が発生した異常時に迅速な対応が可能である。
【００１３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）のいずれかの構成において、前記複数の発電手段は、発電容量別のグループにグループ分けされた発電手段を含み、前記運転台数決定ステップでは、前記発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、前記発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定し、前記優先順位設定ステップでは、前記発電容量別のグループ毎に、該グループを構成する発電手段の各々について、該グループ内での優先順位を設定する。
上記（６）の構成によれば、発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定するようにしたので、発電設備全体として高効率での運転を維持しやすくなる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）のいずれかの構成において、前記発電手段はエンジンによって発電する発電機である。
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る発電設備の運転制御装置は、
優先順位に基づいて運転される複数の発電手段を含む発電設備の運転を制御するための運転制御装置であって、
前記複数の発電手段の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値に基づいて前記複数の発電手段の各々について前記優先順位を設定するための優先順位設定部と、
前記発電設備の総発電目標値に基づいて発電手段の運転台数を決定する運転台数決定部と、
前記複数の発電手段のうち、前記優先順位に基づいて前記運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じて前記発電手段の起動又は停止を行う発電手段運転制御部と、
所定期間の発電計画パターンから、前記発電設備における前記所定期間内での目標発電量及び前記目標発電量の変化量を表す予定変化量をそれぞれ算出し、前記目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である時刻を、前回の優先順位に替えて、新たな優先順位を優先順位設定ステップにより設定する優先順位入替時刻として決定するように構成された入替時刻決定部と、を備える。
【００１４】
上記（８）の構成では、所定期間の発電計画パターンから算出した目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である期間に含まれる時刻において発電手段の新たな優先順位を設定し、該優先順位に基づいて、必要に応じて発電手段の起動又は停止をするようにした。すなわち、各発電手段について所定値以上の負荷率が見込め、かつ、電力需要変動が所定値以下である時刻を優先順位入替時刻としたので、発電手段１台あたりの負荷率を維持しながら発電設備全体として発電目標値を確実に確保することができ、電力を安定的に供給することができる。
【００１５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、前記入替時刻決定部は、前記目標発電量が前記閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、前記予定変化量が前記閾値Ｃｔｈ以下である時刻であって、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として決定するように構成される。
上記（９）の構成では、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上である時刻を新たな優先順位入替時刻として、入替時刻の間隔が所定値よりも短くならないようにした。このため、発電手段の頻繁な起動・停止に起因する発電手段の寿命の低下を低減することができる。
【００１６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）の構成において、前記優先順位設定部は、前記優先順位に対する影響度を調整するための重みづけがなされた複数の前記指標値に基づいて前記優先順位を設定するように構成される。
上記（１０）の構成では、複数の指標値に対して優先順位に対する影響度を調整するための重みづけをして優先順位を設定するようにしたので、１つの指標のみに基づいて優先順位を設定する場合に比べて、偏りのない柔軟な優先順位の設定を行うことができる。
【００１７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１０）のいずれかの構成において、前記複数の指標値は、各発電手段の累積運転時間、各発電手段の累積起動回数、各発電手段の発電効率、又は次回メンテナンスまでの期間の少なくとも１つを含む。
【００１８】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１１）のいずれかの構成において、前記複数の発電手段の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電手段であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電手段であるかを判定するように構成された異常発電手段検出部をさらに備え、前記優先順位入替部は、前記異常発電手段検出部において前記運転不可能発電手段については優先順位を最下位に設定するように構成される。
上記（１２）の構成では、運転不可能であると判定された発電手段の優先順位を最下位に設定することで、発電手段に異常が発生した異常時に迅速な対応が可能である。
【００１９】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１２）のいずれかの構成において、前記複数の発電手段は、発電容量別のグループにグループ分けされた発電手段を含み、前記運転台数決定部は、前記発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、前記発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定するように構成され、前記優先順位設定部は、前記発電容量別のグループ毎に、該グループを構成する発電手段の各々について、該グループ内での優先順位を設定するように構成される。
上記（１３）の構成によれば、発電設備の総発電量目標値及び各発電手段の発電効率に基づいて、発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定するようにしたので、発電設備全体として高効率での運転を維持しやすくなる。
【００２０】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１３）のいずれかの構成において、前記発電手段はエンジンによって発電する発電機である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、電力を安定的に供給可能な発電設備の運転制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係る発電設備の構成の概要を示す図である。
【図２】図１の発電設備における運転制御装置とその周辺の構成の概要を示す図である。
【図３】一実施形態に係る発電設備の運転制御方法の概要を示すフロー図である。
【図４】一実施形態に係る入替時刻決定ステップの概要を示すフロー図である。
【図５】一実施形態に係る優先順位設定ステップの概要を示すフロー図である。
【図６】一実施形態に係る異常発電手段検出ステップの概要を示すフロー図である。
【図７】一実施形態に係る発電設備における優先順位入替時刻の適否に関する判定結果の一例を示す表である。
【図８】一実施形態に係る優先順位設定ステップで得られる台数制御マップである。
【図９】一実施形態に係る発電設備の構成の概要を示す図である。
【図１０】一実施形態において発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定する手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
なお、本明細書においては、「発電」とは、発電機により電気を生成することに限定されず、広く電気を供給することを含むこととし、例えば、二次電池等のように蓄電された電気を放電により供給することを含む。
また、以下に説明する実施形態では、発電手段としてエンジン発電機を用いる例について説明するが、エンジン発電機のほかにも、ガスタービン又は蒸気タービン等を用いた発電機や、リチウム電池等の二次電池も、本発明に係る運転制御方法を適用可能である。
【００２４】
まず、一実施形態に係る運転制御方法が適用される発電設備の概要について、図１を参照して説明する。図１は一実施形態に係る発電設備の構成の概要を示す図である。
図１に示すように、発電設備１００は、優先順位に基づいて運転される複数のエンジン発電機６（６Ａ，６Ｂ）（発電手段）を含む。複数のエンジン発電機６（６Ａ，６Ｂ）の各々は、エンジン制御器４により起動・停止及び、運転時の負荷率を含めて運転制御されるように構成される。そして、運転制御装置１は、これらのエンジン発電機６（６Ａ，６Ｂ）を、例えば後述する発電設備の運転制御方法に則って制御するように構成される。
【００２５】
発電設備１００を構成するエンジン発電機６は、種類や発電容量の異なるものを含んでいてもよい。図１には、発電設備１００を構成するエンジン発電機６は、発電機容量が２ＭＷのガスエンジン発電機６Ａと、発電機容量が５ＭＷのディーゼルエンジン発電機６Ｂとを含む示す例が示される。種類及び発電機容量が同一の発電機６はグループを構成し、図１に示す実施形態では、複数のガスエンジン発電機６ＡがグループＡを、複数のディーゼルエンジン発電機６ＢがグループＢを構成している。典型的には、このように、各グループを構成する複数のエンジン発電機６は、同一種類で同一の発電機容量を持つエンジン発電機である。そして、各グループに対して、運転制御装置１が設けられている。
【００２６】
各運転制御装置１は、共通の上位制御装置２に接続されて、各種情報や指令を含む電気信号を相互に送受信できるように構成される。例えば、上位制御装置２から各運転制御装置１には、各運転制御装置１の制御対象のグループに対する計画発電目標値等の情報が送られる。また、例えば、各運転制御装置１から上位制御装置２には、制御対象のグループに属するエンジン発電機６のうちの運転可能なものの台数や、故障のために運転が不可能となっているエンジン発電機６に関する情報等が送られる。
また、各運転制御装置１は、制御対象のグループＡ又はＢに属するエンジン発電機６（６Ａ，６Ｂ）を制御するためのエンジン制御器４に接続されて、各種情報や指令を含む電気信号を相互に送受信できるように構成される。例えば、運転制御装置１にて得られる運転台数に基づくエンジン発電機６の起動・停止の指令や、エンジン発電機６の１台あたりの発電目標値等の情報が運転制御装置１から各エンジン制御器４に送られる。また、各エンジン制御器４から運転制御装置１へは、制御対象の各エンジン発電機６の故障などの異常に関する情報等が送られる。
【００２７】
図１に示す例において、運転制御装置１及び上位制御装置２を用いた発電設備１００（複数のエンジン発電機６からなる１つのグループ）の制御の流れは、概ね以下のようになる。
上位制御装置２は、各グループ毎の所定期間（例えば１日）における計画発電目標値を各グループの運転制御装置１に対して与える。各運転制御装置１は、受けとった計画発電目標値に基づいて、制御対象のグループ内で、この計画発電目標値を達成するために必要なエンジン発電機６の台数を算出する。そして、後述するように設定した優先順位に従って、算出された台数分のエンジン発電機６を必要な負荷率にて運転させるように、各エンジン制御器４に対して指令を送る。各エンジン発電機６はエンジン制御器４の指令に従って運転されて、上位制御装置２から与えられた計画発電目標値の電気を発電する。このようにして得られる発電量の全グループでの総和が発電設備１００の総発電量となる。
なお、以降の説明において、エンジン発電機６とエンジン制御器４の１組をまとめてエンジン発電機６と呼ぶこととする。よって、エンジン発電機６は、上述したエンジン制御器４の役割をも有する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、後述するように、種類や発電容量の異なるエンジン発電機６のグループのうち２以上を単一の運転制御装置１で制御するようになっていてもよい。
【００２９】
次に、一実施形態に係る運転制御方法を実施するための運転制御装置の構成及び該運転制御方法の概要について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１の発電設備における運転制御装置とその周辺の構成の概要を示す図であり、図３は、一実施形態に係る発電設備の運転制御方法の概要を示すフロー図である。
なお、図１には２つの運転制御装置１が示されているが、図２には、そのうちの１つの運転制御装置１が示されている。
【００３０】
図２に示す実施形態に係る運転制御装置１は、入替時刻決定部２０と、優先順位設定部４０と、運転台数決定部６０と、発電手段運転制御部８０と、を備える。
入替時刻決定部２０は、上位制御装置２から所定期間（例えば１日）の発電計画パターンに基づいて、優先順位入替時刻を決定する（入替時刻決定ステップ；図３のＳ１００）。
入替時刻決定部２０により決定された優先順位入替時刻になると（図３のＳ１５０のＹｅｓ）、優先順位設定部４０は、エンジン発電機６の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値に基づいて、制御対象のエンジン発電機６の各々について優先順位を設定する（優先順位設定ステップ；Ｓ２００）。
優先順位設定部４０は、Ｓ２００で設定された優先順位に基づいて、制御対象の発電設備１００（複数のエンジン発電機６）による総発電量目標値と、該総発電量目標値対して必要なエンジン発電機６の台数との関係を示す台数制御マップを作成する（Ｓ２１０）。
運転台数決定部６０は、上位制御装置から制御対象の発電設備（制御対象のグループに属する複数のエンジン発電機６）の総発電目標値に基づいて、エンジン発電機６の運転台数を決定する（運転台数決定ステップ；Ｓ３００）。この際、エンジン発電機６の総発電目標値及びＳ２１０で作成された台数制御マップに基づいて運転台数を決定してもよい。
発電手段運転制御部８０は、制御対象のグループに属する複数のエンジン発電機６のうち、Ｓ２００で設定された優先順位に基づいてＳ３００で決定された運転台数分だけ稼働させるように、必要に応じてエンジン発電機６の起動又は停止を行う。
【００３１】
幾つかの実施形態では、運転制御装置１は、異常発電機検出部９０をさらに備えてもよい。  異常発電機検出部９０は、複数のエンジン発電機６の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電機であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電機であるかを判定する（Ｓ５００）。そして、運転不可能発電機を検出した場合（Ｓ５１０のＹｅｓ）、運転不可能発電機以外の運転可能発電機で発電設備１００の運転を継続できるように、異常処理を行う（Ｓ５２０）。
【００３２】
次に、入替時刻決定ステップ（Ｓ１００）、優先順位設定ステップ（Ｓ２００）、及び異常発電手段検出ステップ（Ｓ５００〜Ｓ５２０）ついて、図４〜図８を参照してより詳細に説明する。  図４〜図６は、それぞれ、入替時刻決定ステップ（Ｓ１００）、優先順位設定ステップ（Ｓ２００）、及び異常発電手段検出ステップ（Ｓ５００〜Ｓ５２０）の概要を示すフロー図である。また、図７は、制御対象の発電設備における総発電目標値及びその変化量の単位時間毎の推移と、各単位時間に含まれる時刻を優先時間入替時刻とすることの適否の判定結果の一例を示す表である。図８は、一実施形態に係る優先順位設定ステップ（Ｓ２１０）で得られる台数制御マップである。
【００３３】
図４に示すように、入替時刻決定ステップ（Ｓ１００）では、まず、上位制御装置２から所定期間の発電計画パターンを取得する（Ｓ１０２）。所定期間は特に限定されずに決めることができるが、発電需要量のパターンの周期となる期間（例えば１日間）であってもよい。
【００３４】
次に、Ｓ１０２で取得した発電計画パターンから、単位期間毎に、目標発電量及び目標発電量の変化量を表す予定変化量を算出する（Ｓ１０４）。図７の表の「時刻」「目標値」及び「目標値変化量」は、それぞれ、単位期間の開始時刻、単位期間毎の目標発電量、及び単位期間毎の予定変化量を指す。
図７に示す例では、目標発電量としては、単位期間毎の目標発電量の平均値（単位：ｋＷ）を、予定変化量としては、ある単位期間と、その前の単位期間との目標発電量の差分を時間当たりの値として算出したものが示されている。なお、予定変化量としては、単位時間毎の目標発電量の分散を採用してもよい。また、図７には、０時から２４時までの間の、単位期間（１５分又は３０分）毎の目標発電量と予定変化量が示されている。
【００３５】
次に、Ｓ１０４で算出した目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ、Ｓ１０４で算出した予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である単位時間に含まれる時刻のうち最も早いものを、仮優先順位入替時刻（優先順位入替時刻の候補）として設定する（Ｓ１０８）。
図７に示す例では、目標発電量の閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈは２［ｋＷ］であり、目標発電量が該閾値以上である単位期間については、「絶対量判定」の欄に「ＯＫ」と記載されている。また、予定変化量の閾値Ｃｔｈは０［ｋＷ／ｈ］であり、予定変化量が該閾値以下である単位期間については、「変化量判定」の欄に「ＯＫ」と記載されている。
そして、目標発電量及び予定変化量の両方について上述の条件を満たす単位期間については、「総合判定」の欄に「ＯＫ」と記載されている。すなわち、この「総合判定」の欄に「ＯＫ」と記載された単位期間の開始時刻のうち、もっとも早い２：００時を仮優先順位入替時刻として設定する。
【００３６】
次に、Ｓ１０８で設定された仮優先順位入替時刻と、前回の優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。
ここで、閾値Ｔｔｈは、例えば２４時間などに設定することができる。閾値Ｔｔｈが短いほど優先順位入替の頻度が多くなるため、その分エンジン発電機６の起動・停止の回数が増えることとなる。よって、閾値Ｔｔｈは、頻繁な起動・停止に起因するエンジン発電機６の寿命の低下を抑制できるような値とすることが望ましい。
図７に示す例では、Ｓ１０８で設定された仮優先順位入替時刻である２：００時と、前回優先順位入替時刻との時間間隔が閾値Ｔｔｈよりも短いと判定されて（Ｓ１１０のＹｅｓ）、その判定結果が「ＯＫ」として図７の表の「最終判定」の欄に示されている。そして、この仮優先順位入替時刻である２：００時が優先順位切替時刻として決定される（Ｓ１１２）。
【００３７】
このように、優先順位入替ステップ（Ｓ１００）では、所定期間の発電計画パターンから算出した目標発電量が閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈ以上であり、かつ予定変化量が閾値Ｃｔｈ以下である期間に含まれる時刻においてエンジン発電機６の新たな優先順位を設定し、該優先順位に基づいて、必要に応じてエンジン発電機６の起動又は停止をするようにした。すなわち、各エンジン発電機について所定値以上の負荷率が見込め、かつ、電力需要変動が所定値以下である時刻を優先順位入替時刻としたので、発電手段１台あたりの負荷率を維持しながら発電設備全体として発電目標値を確実に確保することができ、電力を安定的に供給することができる。
【００３８】
なお、エンジン発電機やタービン発電機には、通常、機種毎に最低負荷率が設定されている。例えば、ディーゼルエンジン発電機では３０％、ガスエンジン発電機では５０％といった値が設定されている。この最低負荷率を下回る負荷率での運転が長時間継続されると、エンジンオイルにカーボンが溜まる等してエンジン自体の効率が悪化することが知られている。よって、可能な限り最低負荷率よりも高い負荷率での運転を継続できることが望ましい。
この点、発電機の運転台数を１台から２台に（又は２台から１台に）切り替える場合よりも２台から３台（３台から２台）、さらには３台から４台（４台から３台）に切り替える場合の方が、切り替え時の１台当たりの負荷率の落ち込みが小さくなり、最低負荷率を下回る負荷率での運転時間は短くなる若しくは無くなる。そこで、優先順位や運転台数の切り替え時の１台当たりの負荷率を高く保つために、発電設備全体としての目標発電量がある程度の閾値以上であるという条件をＳ１０６で設定している。
【００３９】
幾つかの実施形態では、優先時刻入替時刻と前回の優先時刻入替時刻との間隔の長期化を防ぐため、Ｓ１１０において、該間隔が閾値Ｔ２ｔｈ未満である場合には、目標発電量及び予定変化量の条件を多少緩めて（例えば、目標発電量の閾値Ｐｔｇｔ＿ｔｈをより小さな値（Ｐｔｇｔ＿ｔｈ×０．９５等）とし、又は予定変化量の閾値Ｃｔｈをより大きな値（Ｃｔｈ×１．０５等）とする等して）判定を行って、仮優先順位入替時刻を決定するようにしてもよい。
【００４０】
なお、入替時刻決定ステップ（Ｓ１００）を定期的に行うようにしてもよく、例えば、毎日定刻に、翌日の発電計画パターンに基づいて、翌日の優先順位入替時刻を設定するようにしてもよい。
【００４１】
幾つかの実施形態では、図５に示すように、優先順位設定ステップ（Ｓ２００）では、まず、各エンジン発電機の運転状態と相関がある少なくとも１つの指標値を取得する（Ｓ２０２）。図５に示す例では、各エンジン発電機についての累積運転時間、累積起動回数、実効発電率、及び、次回メンテナンスまでの期間を、上述の指標値として用いる。これらの指標値に関する情報は、各エンジン発電機６から（場合によっては各エンジン発電機６のエンジン制御器４を介して）、又は上位制御装置２から取得する。なお、実発電効率については、各エンジン発電機６から取得される累積実発電量及び累積燃料消費量に関する情報から算出することによって取得してもよい。実発電効率は、実効発電率＝（累積実発電量／累積燃料消費量）の式から計算することができる。
ここで、上述の指標値としては、他にも、ＮＯｘ排出量等を用いることができる。
【００４２】
次に、Ｓ２０２で取得された指標値を用いて、各エンジン発電機について評価関数Ｆｕｎ（Ｙ）を計算する（Ｓ２０４）。評価関数Ｆｕｎ（Ｙ）の値は、優先順位の大きさを示す指標となり、これに基づいて優先順位を各エンジン発電機６に対して割り当てる（Ｓ２０６）。
【００４３】
Ｓ２０４において、評価関数Ｆｕｎ（Ｙ）は、例えば以下の式により計算する。
Ｆｕｎ（Ｙ）＝ａ１×Ｙ１＋ａ２×Ｙ２＋ａ３×Ｙ３＋ａ４×Ｙ４
ただし、制御対象のエンジン発電機ｎ台のとき、
Ｙ１：累積運転時間が少ない順に１，２，・・・，ｎ
Ｙ２：次回メンテナンスまでの期間が短い順に１，２，・・・，ｎ
Ｙ３：累積起動回数が少ない順に１，２，・・・，ｎ
Ｙ４：実発電効率が高い順に１，２，・・・，ｎ
ａ１〜ａ４：それぞれ、Ｙ１〜Ｙ４の重みづけ係数
を表す。
ａ１〜ａ４の重みづけ係数は、優先順位に対する影響度を調整するための係数である。例えば、複数のエンジン発電機間でのエンジン運転時間の平準化を重視したい場合には、累積運転時間の指標を示すＹ１に乗算する係数ａ１に対して、他の係数ａ２〜ａ４よりも大きな値を設定することができる。また、複数のエンジン発電機間でのエンジン運転時間の平準化と、実発電効率の高さの２つに関して重視して評価を行う場合には、累積運転時間の指標を示すＹ１に乗算する係数ａ１及び実発電効率の指標を示すＹ４に乗算する係数ａ４に対して他の係数ａ２，ａ３よりも大きな値を設定することができる。
評価関数から、最終的な優先順位を決定するが、Ｆｕｎ（Ｙ）の小さい順に、各エンジンの優先順位を決定する。つまり、最もＦｕｎ（Ｙ）が小さいエンジンの優先順位が、最上位（１番）になる。
尚、Ｙ１〜Ｙ４の順番の決定方法を逆にした場合は、Ｆｕｎ（Ｙ）の大きい順に，各エンジンの優先順位を決定することになる。（例：Ｙ１：累積運転時間が少ない順にｎ，ｎ−１，ｎ−２，…，１。Ｙ２〜Ｙ４も同様）
【００４４】
例えば、上述した優先順位の評価方法とは異なり、発電効率のみを指標とした場合、発電設備全体としての発電効率の点では適切な評価を行うことが可能である一方で、発電効率の高い発電機が常に優先して運転されるため、発電機間で運転時間の偏りが発生するため、運転時間の平準化を行うことは難しい。そして、運転時間に偏りが出て、一部の発電機は長期間使用されることとなり、これにより発電効率が低下する場合もある。
この点、本実施形態では、複数の指標値及び重みづけ係数を用いて、目的に応じた評価関数を設定することで、発電効率、運転時間の平準化、又はメンテナンス期間を重視したり、発電効率と運転時間の平準化の組合せを考慮する等、柔軟な優先順位の評価を行うことができる。
【００４５】
重みづけ係数は、所定のタイミングで変更されるようにしてもよく、例えば、季節毎や、燃料価格の変動が生じた時、あるいはメンテナンスが必要になった時などに重みづけ係数を変更しても良い。
【００４６】
幾つかの実施形態では、図６に示すように、異常発電手段検出ステップでは、まず、エンジン発電機６の異常の有無を判定する。すなわち、複数のエンジン発電機６の各々について通常運転が可能な状態である運転可能発電機であるか、又は通常運転が可能な状態ではない運転不可能発電機であるかを判定する（Ｓ５００）。そして、運転不可能なエンジン発電機６が検出されると（Ｓ５１０のＮｏ）、そのエンジン発電機６の優先順位を最下位に設定する（Ｓ５２０）。
なお、異常発電手段検出ステップにおいて運転不可能なエンジン発電機６が検出された場合、運転制御装置１の制御対象のグループに属する複数のエンジン発電機６が出力可能な総発電量目標値は、運転不可能なエンジン発電機６の分だけ減少する。そこで、運転制御装置１は、減少した該総発電量目標値を上位制御装置２に伝達するように構成されてもよい。また、上位制御装置２は、該総発電量目標値の減少分を他のグループで賄えるように、他のグループのエンジン発電機を制御する運転制御装置に対して総発電量目標値の増加を指令するように構成されてもよい。
【００４７】
なお、図８は、Ｓ２００で設定された優先順位に基づいてＳ２１０で作成される、制御対象の発電設備１００（複数のエンジン発電機６）による総発電量目標値と、該総発電量目標値対して必要なエンジン発電機６の台数との関係を示す台数制御マップの１例である。
図８において、Ｎ＿ｒｕｎは、対象制御のグループに属するエンジン発電機６の台数を示す。また、Ｓｗ＿Ｐ＿ｕｐ（ｉ）は、優先順位ｉ番目のエンジン発電機６を起動する総発電量目標値のポイントであり、Ｓｗ＿Ｐ＿ｄｏｗｎ（ｉ）は、優先順位ｉ番目のエンジン発電機を停止する総発電量目標値のポイントである。すなわち、運転台数決定ステップＳ３００において、制御対象の発電設備１００（グループ）の発電量が増加して、Ｓｗ＿Ｐ＿ｕｐ（２）に達する際に、運転するエンジン発電機６の台数を１台から２台へ増加させることを決定する。また、制御対象の発電設備１００（グループ）の発電量が減少して、Ｓｗ＿Ｐ＿ｕｐ（２）に達する際に、運転するエンジン発電機６の台数を３台から２台へ減少させることを決定する。
なお、Ｓｗ＿Ｐ＿ｕｐ（ｉ）とＳｗ＿Ｐ＿ｄｏｗｎ（ｉ）とは、同一の総発電量目標値には設けられておらず、Ｓｗ＿Ｐ＿ｕｐ（ｉ）＞Ｓｗ＿Ｐ＿ｄｏｗｎ（ｉ）の関係になっている。このように、総発電量目標値の増加時と減少時とでは、運転台数を切り替えるポイントに差を与え、いわばヒステリシス特性を有するマップとすることで、発電機の運転台数の頻繁な切替え（チャタリング）を抑制することができる。これにより、発電機の寿命低下を抑制することができる。
また、異常発電手段検出ステップＳ５００において使用不可能と判定されたエンジン発電機６が存在する場合には、使用不可能なエンジン発電機６を除外した状態で台数制御マップを作成する。
【００４８】
次に、図９及び図１０を参照して、複数のエンジン発電機６からなるグループを複数含む発電設備１００を１台の運転制御装置１を用いて制御する実施形態について説明する。
図９に示す実施形態は、全体構成としては図１に示す実施形態と類似しているが、複数のエンジン発電機６は、発電容量別のグループにグループ分けされ、複数のグループに属するエンジン発電機６を１台の運転制御装置１を用いて制御している点で異なる。図９においては、複数のエンジン発電機６は、発電容量が１ＭＷのガスエンジン発電機６ＣからなるグループＣと、発電容量が２ＭＷのガスエンジン発電機６ＤからなるグループＤにグループ分けされる。
【００４９】
上述の構成の発電設備１００に係る運転制御方法においては、運転台数決定ステップＳ３００において、エンジン発電機６（６Ｃ及び６Ｄ）の総発電量目標値及び各エンジン発電機６（６Ｃ及び６Ｄ）の発電効率に基づいて、発電容量別のグループ毎にエンジン発電機６の運転台数を決定する。そして、優先順位設定ステップでは、発電容量別のグループ毎に、該グループを構成するエンジン発電機６の各々について、該グループ内での優先順位を設定する。
【００５０】
図１０は、発電容量別のグループ毎に発電手段の運転台数を決定する手順を示すフロー図である。
計画発電目標値の最低負荷に対応するエンジン機種（エンジン発電機の属するグループ）及び台数を決定する（Ｓ６０２）。すなわち、Ｓ６０２では、ベースロードを担うエンジン機種（グループ）及び台数を決定する。このような機種の決定に際して、最低負荷率を指標としてもよい。この場合、最低負荷率が高く、発電効率の高い発電機の機種をベースロードを担うエンジン機種として決定してもよい。または、このような機種の選定に際して、発電容量の大きさを指標としてもよい。この場合、発電容量の大きな機種をベースロードを担うエンジン機種として決定してもよい。
【００５１】
次に１日の計画発電目標値に対するエンジン機種及び台数の組合せを決定する（Ｓ６０４）。例えば、このようなエンジン機種及び台数の組合せとして、目標発電量５ＭＷである時間帯には、グループＣ（発電容量が１ＭＷのガスエンジン発電機６Ｃのグループ）の３台とグループＤ（発電容量が２ＭＷのガスエンジン発電機６Ｄのグループ）の１台の組合せ、あるいはグループＣの１台とグループＤの２台を用いることが考えられる。
Ｓ６０４では、目標発電量を満たすエンジン機種及び台数の組合せが複数存在する場合、その組合せでの発電効率を指標として、発電効率が最適となるような組合せを決定してもよい。
【００５２】
そして、Ｓ６０４で決定したエンジン機種及び台数の組合せに対して、１日の計画発電目標値の変化量に対応できるか否かの評価を行う（Ｓ６０６）。すなわち、Ｓ６０４で決定された組合せでの運転により、目標発電量への追従性が許容範囲内であるか否か、又は負荷投入制限を超えていないか等、運転上の問題の有無を確認する。
Ｓ６０４の評価で問題ない場合（Ｓ６０８の「問題なし」）、運転台数の計画（グループ毎の運転台数）がＳ６０２で決定した組合せに決定される（Ｓ６１０）。
【００５３】
幾つかの実施形態では、Ｓ６０２〜Ｓ６１０によりグループ毎の運転台数（エンジン機種及び台数の組合せ）が決まれば、各グループについて、優先順位設定ステップ（図５の２０２〜Ｓ２０４）により優先順位を設定し、該優先順位に基づいて台数制御マップを作成する。そして、このようにして作成された台数制御マップに従って各エンジン発電機６の運転が制御される。
【００５４】
このように、発電設備１００の総発電量目標値及び各エンジン発電機６の発電効率に基づいて、発電容量別のグループ毎にエンジン発電機６の運転台数を決定するようにしたことで、発電設備１００全体として高効率での運転を維持しやすくなる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００５６】
本明細書において、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００５７】
１        ：運転制御装置
２        ：上位制御装置
４        ：エンジン制御器
６        ：エンジン発電機
２０      ：入替時刻決定部
４０      ：優先順位設定部
６０      ：運転台数決定部
８０      ：発電手段運転制御部
９０      ：異常発電機検出部
１００    ：発電設備
【図１】
2016082740.tif 000003
【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】
2016082740.tif 000008
【図７】
2016082740.tif 000009
【図８】
2016082740.tif 000010
【図９】
2016082740.tif 000011
【図１０】
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