(57)【要約】【課題】本発明は、迅速な加減速が必要な場合でも、二重燃料発電機がガスモードで動作することができる液化天然ガス運搬船（ＬＮＧタンカー）の推進装置と掘削設備、スラスタモータの消費電力が急変するときにも二重燃料発電機がガスモードで動作することができる、海上プラントの電力供給装置に関する。【解決手段】本発明の一実施例では、液化天然ガス運搬船の推進装置において、ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；前記二重燃料発電機から電力を供給され主推進モータに電力を供給する可変周波数変換器；前記可変周波数変換器に連結され、前記可変周波数変換器から電力を供給されてプロペラを回転させる主推進モータ；前記可変周波数変換器に連結されて、前記主推進モータの消費電力の増加量が第１臨界値以上であれば前記主推進モータに電力を供給する電力貯蔵部；を備える、液化天然ガス運搬船の推進装置が提供される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス運搬船の推進装置において、
ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；
前記二重燃料発電機から電力を供給され主推進モータに電力を供給する可変周波数変換器；
前記可変周波数変換器に連結され、前記可変周波数変換器から電力を供給されてプロペラを回転させる主推進モータ；
前記可変周波数変換器に連結され、前記主推進モータの消費電力の増加量が第１臨界値以上であれば前記主推進モータに電力を供給する電力貯蔵部；を備える、液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項２】
前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項３】
前記電力貯蔵部は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余ったときに余った電力を貯蔵することを特徴とする、請求項１に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項４】
前記二重燃料発電機で生産された電力が余った状況で、前記電力貯蔵部の容量が満たされた場合、余った電力を消費する抵抗部を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項５】
前記主推進モータの消費電力の変化量が第２臨界値以上である場合、前記二重燃料発電機がガスモードで動作することを特徴とする、請求項１に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項６】
前記主推進モータの消費電力の変化量が第２臨界値以上である場合は、前記液化天然ガス運搬船の港接岸時であることを特徴とする、請求項５に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項７】
前記可変周波数変換器は、
ＤＣバス；
前記二重燃料発電機で生産された交流電力を直流に変換して前記ＤＣバスに供給する交流／直流変換器；
前記ＤＣバスの直流を交流に変換して前記主推進モータに供給する直流／交流変換器；
前記ＤＣバスに連結された直流／直流変換器を備えることを特徴とする、請求項１に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項８】
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１に記載の液化天然ガス運搬船の推進装置。
【請求項９】
液化天然ガス運搬船において、
ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ貯蔵タンク；
ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；
前記二重燃料発電機から電力を供給されてプロペラを回転させる主推進モータ；
前記主推進モータの消費電力の増加量が第１臨界値以上であれば前記主推進モータに電力を供給する電力貯蔵部；を備え、
前記二重燃料発電機は、ガスモードで動作中に、前記液化天然ガス運搬船のＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＢＯＧを利用して電力を生産する、液化天然ガス運搬船。
【請求項１０】
前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項９に記載の液化天然ガス運搬船。
【請求項１１】
海上プラントの電力供給装置において、
ガスモードではガスを燃料として利用して、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；
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バスに連結された電力負荷；
前記ＤＣバスに連結されて前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が第１臨界値以上であれば前記電力負荷に電力を供給する電力貯蔵部；を備える、海上プラントの電力供給装置。
【請求項１２】
前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が前記第１臨界値以上である場合、前記二重燃料発電機がガスモードで動作することを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１３】
前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１４】
前記電力貯蔵部は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余ったときに余った電力を貯蔵することを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１５】
前記二重燃料発電機で生産された電力が余った状況で、前記電力貯蔵部の容量が満たされたときに余った電力を消費する抵抗部を更に備えることを特徴とする、請求項１４に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１６】
前記電力負荷は回生電力を発生し、
前記電力貯蔵部は前記回生電力を貯蔵することを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１７】
前記電力負荷は掘削設備であることを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１８】
前記電力負荷はスラスタであることを特徴とする、請求項１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項１９】
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１１に記載の海上プラントの電力供給装置。
【請求項２０】
海上プラントにおいて、
ガスモードではガスを燃料として利用して、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；
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バスに連結された電力負荷；
前記ＤＣバスに連結されて、前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が第１臨界値以上であれば前記電力負荷に電力を供給する電力貯蔵部；を備える、海上プラント。
【請求項２１】
前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が前記第１臨界値以上である場合、前記二重燃料発電機がガスモードで動作することを特徴とする、請求項２０に記載の海上プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス運搬船（ＬＮＧタンカー）の推進装置に関し、より詳細には、迅速な加減速が必要な場合にも二重燃料発電機がガスモードで動作することができる、液化天然ガス運搬船の推進装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、海上プラントの電力供給装置と前記電源装置を備える海上プラントに関し、より詳細には、掘削設備とスラスタモータの消費電力が急変する場合にも二重燃料電気発電機がガスモードで動作することができる、海上プラントの電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
天然ガス（natural gas）は、主成分がメタン（methane）であり、少量のエタン（ethane）、プロパン（propane）等を備える化石燃料であって、近年、様々な技術分野で低公害エネルギ源として脚光を浴びている。特に、ＬＮＧは値段が比較的安く、誘発される公害が少ないため、発電燃料として適する。
【０００４】
最近は、陸地に埋蔵されているエネルギ源の枯渇に応じて、様々な海洋資源の開発が活発に行われ、海洋で原油や天然ガスを採掘するため油井とガス井の確保及び開発も各国で盛んに行われている。
【０００５】
天然ガスは、ガス状態で運搬されるか、液化されて液化天然ガス（ＬＮＧ、Liquefied Natural Gas）の状態で液化天然ガス運搬船（ＬＮＧＣ、Liquefied Natural Gas Carrier）によって遠距離の消費先に運搬される。液化天然ガスは、天然ガスを極低温（約−１６３℃以下）に冷却して得られるものであり、その体積がガス状態よりも約１／６００に低減するため、海上を通じた遠距離輸送に非常に適する。
【０００６】
天然ガスが液化天然ガス状態で運搬される場合、天然ガスは生産地で極低温に液化され液化天然ガス状態になった後、ＬＮＧ運搬船によって目的地まで遠距離を輸送された後、ＬＮＧ浮遊式貯蔵及び再気化装置（ＦＳＲＵ、Floating Storage and Regasification Unit）又は陸上の荷役ターミナルを経由して再気化され、消費先に供給される。
【０００７】
又は、ＬＮＧ再気化船（ＲＶ、ＬＮＧ  Regasification Vessel）によってＬＮＧが輸送される場合には、ＬＮＧがＬＮＧ浮遊式貯蔵及び再気化装置又は陸上の荷役ターミナルを経由しなくても、ＬＮＧ再気化船自体で再気化されて、消費先に直接供給される。
【０００８】
天然ガスの液化温度は常圧で約−１６３℃の極低温であるため、ＬＮＧはその温度が常圧で−１６３℃より若干高くても蒸発する。従来のＬＮＧ運搬船を例に挙げて説明すると、ＬＮＧ運搬船の貨物倉は断熱処理が施されているが、外部熱がＬＮＧに持続的に伝達されるため、ＬＮＧ運搬船によるＬＮＧの輸送中にＬＮＧが船倉内で継続的に気化されて、貨物倉内で蒸発ガス（Boil-Off Gas）が発生する。
【０００９】
二重燃料油電気推進の液化天然ガス運搬船は、二重燃料電気発電機が生産した電力を利用して推進モータを駆動する。二重燃料電気発電機は、重油、軽油、天然ガスの３つの燃料のうち１つの燃料を用いて複数のエンジンを駆動し、その駆動軸に連結した発電機を介して電力を生産する。生産された電力は、配電盤を介して補助機器、推進モータ等に供給される。また、船舶の推進に必要な回転数で推進モータを駆動させるため、可変周波数変換器を用いて主推進モータに電力供給及び速度制御を行う。
【００１０】
ガスが一般重油、軽油に比べて、同一動力を生産した場合に、費用が低く、有害物質の排出も少ない。
【００１１】
しかし、発電機がガスモードで動作するときは、オイルモードで動作するときよりも負荷変更に時間がかかる。図１は、発電機の最大負荷増加率を示したグラフであり、表１は発電機がガスモードとオイルモードで動作するときにおいてシャフト（shaft）速度の変更にかかる時間を示す。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表１に示すように、発電機がガスモードで動作するときには、発電機負荷を同一量だけ変更するのにオイルモードで動作するときよりも２倍程度の時間がかかる。しかし、港接岸、又はクラッシュアスターン（Crash astern）等の状況では、迅速な加減速が必要である。図２は、港接岸時におけるシャフトの速度変化を示す図である。図２に示すように、港接岸時には速度が急変し、それに応じて発電機の負荷が急変する。
【００１４】
従って、迅速な加減速が必要となる港接岸、又はクラッシュアスターン（Crash astern）等の状況では、二重燃料電気発電機がガスモードで動作することができなくなり、無理やりガスモードで運転した場合には、エンジンの損傷と主電源周波数の不安定による船舶内の停電が誘発される恐れがある。
【００１５】
上述のとおり、従来技術は迅速な加減速が必要となった場合に、ガスモードの動作が不可能であるという問題点がある。
【００１６】
特に、港接岸（Manoeuvring）時に要求される船舶の迅速な加減速は、二重燃料電気発電機がガスモードの運転状態では許容される負荷変動の限度を超えるため、二重燃料電気発電機がオイルモードに転換した後、港接岸を実行する。
【００１７】
特に、ＬＮＧを積載するために港接岸するときには、ＬＮＧローディング（loading）するためのタンククールダウン（Tank cool down）を実行中であるため、余剰蒸発ガスの発生が多く、ＬＮＧを積載して港から出るときにも余剰蒸発ガスが多く発生するが、従来技術は港接岸時において二重燃料電気発電機のガスモード動作が不可能であるため、多量の蒸発ガスが浪費される問題点がある。
【００１８】
国際的に急激な産業化現象と工業の発展によって石油等の資源の使用量はだんだん増えつつあり、これに従ってオイルの安定的な生産と供給が全地球的な範囲で重要な問題として浮上している。
【００１９】
これらの理由から、最近、今まで経済性がなく無視された群小の限界油田（marginal field）や深海油田の開発が経済性を備えるようになった。従って、海底採掘技術の発達とともにこれらの油田の開発に適した掘削設備を備える海上プラントの開発が活発に行われている。
【００２０】
海上プラントには、海底の地下に存在する石油やガス等を掘削するため、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、ドリルパイプ等の各種掘削関連機器が備えられている。
【００２１】
ドローワークスは、ドリルパイプの昇降、ケーシングの挿入等を行う装置であり、ドラム及びモータが備えられる。ドラムはモータからの動力を受けて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。
【００２２】
トップドライブは、掘削作業において掘削及びパイプの締結のための動力を提供する装置である。
【００２３】
海上プラントには、近海の一か所に停泊して掘削作業を行う固定式プラットフォームと、３０００ｍ以上の深海で掘削作業が可能な浮遊式の海上プラントがある。
【００２４】
浮遊式の海上プラントには、主推進装置又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として複数のスラスタ（thruster）が設置される。スラスタは、船底に設置されてプロペラの作用方向を変える推進器であり、通常は、タグボートがなくても自力で運河を航海又は運航し、入出港するために利用される。スラスタは、スラスタに連結したスラスタモータから動力を供給される。
【００２５】
図３は、従来技術による電力供給システムを示す図である。
【００２６】
図３に示すように、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）と第３ＡＣ／ＤＣ変換器（１２３）が連結される。
【００２７】
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スラスタモータ（１５１）に供給する。
【００２８】
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スラスタモータ（１５２）に供給する。
【００２９】
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ないし１４８）が連結される。複数のＤＣ／ＡＣ変換器（１４３ないし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（１５３、１５４、１５５、１５８、１５９）、複数のトップドライブ（１５６、１５７）のうち、自分に連結されたモータに供給する。
【００３０】
ドローワークスモータ（１５３、１５４、１５５、１５８、１５９）とトップドライブモータ（１５６、１５７）は、ドリルパイプ等の掘削設備の昇降動作を繰り返す必要があるため、定格回転する途中に回転を停止したり反対方向に回転する等の制動が頻繁に発生する運転特徴があり、スラスタモータ（１５１、１５２）も動的位置制御のため定格回転する途中に回転停止したり反対方向に回転したりする等、制動が頻繁に発生する運転特徴がある。モータで制動が発生した場合には、回生電力が発生する。また、スラスタが外乱によって回転する場合にもスラスタモータで回生電力が発生する。
【００３１】
ドローワークスモータ、トップドライブモータ、又はスラスタモータで回生電力が発生すると、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、又はスラスタモータが連結されているＤＣバスの電圧が上昇することになり、ＤＣバスの収容限度を超えて電圧が上昇すると、ＤＣバスがトリップ（ｔｒｉｐ）する。
【００３２】
従って、従来技術では、抵抗（resistor）（１６１ないし１６６）を設置して回生電力を熱として消費させてＤＣバスのトリップ現象を防止する。
【００３３】
図４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示すグラフである。
【００３４】
図４で、発電機で生産された電力が配電盤を介して第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）は消費電力量が持続的に変化し、図４で電力が負の場合は回生電力が発生したことを示す。ドローワークス（２３０）で発生した回生電力は、第２負荷（２４０）又は抵抗（２５０）で消費される。
【００３５】
ドローワークス（２３０）の消費電力が急変することにより、発電機（２１０）の電力出力も急変する。しかし、ディーゼル発電機は、電力出力が一定である場合よりも消費電力出力が急変する場合に、より多くの燃料を費やし、多くの燃料を費やすことでより多くの排気ガスを排出する。
【００３６】
また、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータ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、発電機における出力電力の迅速な変更が必要である。しかし、発電機は反応速度が遅く、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータの急変する電力消費に応じて適切な電力供給ができない問題点がある。ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータに適切の電力供給ができない場合には、掘削作業の特性上、危険な状況に陥る恐れがあるという問題点がある。更に、停電が発生した場合、ドローワークスモータ又はトップドライブモータへの電力供給が突然中断されるときにも、危険な状況になる恐れがある。
【００３７】
又は、発電機（２１０）は二重燃料発電機であり得る。二重燃料発電機は、重油、軽油、天然ガスの３つの燃料のうち１つの燃料油を用いて複数のエンジンを駆動し、その駆動軸に連結された発電機を介して電力を生産する。
【００３８】
ガスが一般重油、軽油に比べて、同じ動力生産時における費用が少ないため、二重燃料発電機はできるだけガスモードで動作した方が燃料の節約に有利である。
【００３９】
また、二重燃料発電機は、ガスを燃料として使用する場合には排出される排気ガスに含まれる有害物質（ＮＯｘ、ＳＯｘ、etc.）の量が低減され、ＩＭＯの定める排気ガス中のＮＯｘ排出量規定であるＮＯｘティア３要件（Tier-ＩＩＩ requirement）を満足することができる。また、一般的なディーゼルエンジンの場合、選択的触媒還元（ＳＣＲ、Selective Catalytic Reduction）システムを利用してＮＯｘを低減させることでＮＯｘティア３要件を満足するが、二重燃料発電機はＳＣＲ装置が要らないため、船舶の配置設計時に相当の利点がある。ＳＣＲは、通常燃料ケーシング（funnel casing）において設置され、ガスパイプの２．５倍以上の大直径を有し、その配置に困難なことが多い。
【００４０】
一方、二重燃料発電機は、ガスモードの動作時がオイルモードの動作時より負荷の変更時間が長くなる。図１に示すように、発電機がガスモードで動作するときは、発電機の同量の負荷を変更するのにオイルモードで動作するより、非常に多くの時間がかかる。
【００４１】
ドローワークスはスラック（slack）／ヒービング（heaving）モーションが速い場合、２〜５秒以内に多くの負荷が要求されるが、ガスモードではドローワークスが必要とする多くの負荷を当該時点内で供給することは不可能であるため、無理やりにガスモードで運転するとエンジンの損傷や主電源の周波数不安定で停電が発生する可能性があり、掘削中における停電の発生は、ウェル（Well）の爆破を発生する恐れもある。
【００４２】
すなわち、従来技術では、掘削設備の消費電力が急変した場合、二重燃料発電機がガスモードで運転することができないという点、回生電力を抵抗で消費させることでエネルギを浪費する問題、発電機の電力出力が急変することによる燃料消費と排気ガスの増加、発電機が適切な電力をドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータに供給することができない問題、突然の停電時における危険な状況の発生可能性等の問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
本発明の目的は、迅速な加減速が必要なときにも二重燃料発電機がガスモードで動作することができる液化天然ガス運搬船の推進装置を提供することである。
【００４４】
また、本発明の目的は、掘削設備の消費電力が急変する場合にも、二重燃料発電機がガスモードで動作することができ、回生電力の効率的な使用が可能である、海上プラントの電力供給装置と前記電力供給装置を備える海上プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
前記目的を達成するため、本発明の一実施例では、液化天然ガス運搬船の推進装置において、ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；前記二重燃料発電機から電力を供給され主推進モータに電力を供給する可変周波数変換器；前記可変周波数変換器に連結され、前記可変周波数変換器から電力を供給されてプロペラを回転させる主推進モータ；前記可変周波数変換器に連結されて、前記主推進モータの消費電力の増加量が第１臨界値以上であれば前記主推進モータに電力を供給する電力貯蔵部；を備える、液化天然ガス運搬船の推進装置が提供される。
【００４６】
特に、前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定され得る。
【００４７】
また、前記電力貯蔵部は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余ったとき余った電力を貯蔵することができる。
【００４８】
また、前記液化天然ガス運搬船の推進装置は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余った状況で、前記電力貯蔵部の容量が満たされた場合に余った電力を消費させる抵抗部を更に備えることができる。
【００４９】
また、前記主推進モータの消費電力の変化量が第２臨界値以上の場合、前記二重燃料発電機はガスモードで動作することができる。
【００５０】
また、前記主推進モータの消費電力の変化量が第２臨界値以上であるときは、前記液化天然ガス運搬船の港接岸時であり得る。
【００５１】
また、前記可変周波数変換器は、ＤＣバス；前記二重燃料発電機で生産された交流電力を直流に変換して前記ＤＣバスに供給するＡＣ／ＤＣ変換器；前記ＤＣバスの直流を交流に変換して前記主推進モータに供給するＤＣ／ＡＣ変換器；前記ＤＣバスに連結された直流／直流変換器を備えることができる。
【００５２】
また、前記電力貯蔵部はウルトラキャパシタであり得る。
【００５３】
前記目的を達成するため、本発明の他の実施例では、液化天然ガス運搬船において、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ貯蔵タンク；ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；前記二重燃料発電機から電力を供給されてプロペラを回転させる主推進モータ；前記主推進モータにおける消費電力の増加量が第１臨界値以上であれば前記主推進モータに電力を供給する電力貯蔵部；を備え、前記二重燃料発電機は、ガスモードで動作中に、前記液化天然ガス運搬船のＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＢＯＧを利用して電力を生産することを特徴とする、液化天然ガス運搬船が提供される。
【００５４】
特に、前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定され得る。
【００５５】
前記目的を達成するため、本発明の他の実施例では、海上プラントの電力供給装置において、ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；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バスに連結された電力負荷；前記ＤＣバスに連結されて、前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が第１臨界値以上であれば、前記電力負荷に電力を供給する電力貯蔵部；を備える、海上プラントの電力供給装置が提供される。
【００５６】
特に、前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が前記第１臨界値以上であるとき、前記二重燃料発電機はガスモードで動作することができる。
【００５７】
また、前記第１臨界値は、前記二重燃料発電機がガスモードで動作するとき、前記二重燃料発電機の負荷変動許容値に基づいて決定され得る。
【００５８】
また、前記電力貯蔵部は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余ったとき余った電力を貯蔵することができる。
【００５９】
また、前記海上プラントの電力供給装置は、前記二重燃料発電機で生産された電力が余った状況で前記電力貯蔵部の容量が満たされた場合、余った電力を消費させる抵抗部を更に備えることができる。
【００６０】
また、前記電力負荷は回生電力を発生し、前記電力貯蔵部は前記回生電力を貯蔵することができる。
【００６１】
また、前記電力負荷は掘削設備であり得る。
【００６２】
また、前記電力負荷はスラスタであり得る。
【００６３】
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。
【００６４】
前記目的を達成するため、本発明の他の実施例では、海上プラントにおいて、ガスモードではガスを燃料として利用し、オイルモードではオイルを燃料として利用する二重燃料発電機；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バスに連結された電力負荷；前記ＤＣバスに連結されて、前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が第１臨界値以上であれば、前記電力負荷に電力を供給する電力貯蔵部；を備える、海上プラントが提供される。
【００６５】
特に、前記電力負荷の消費電力の単位時間当たりの増加量が前記第１臨界値以上であるとき、前記二重燃料発電機はガスモードで動作することができる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の実施例によれば、電力貯蔵部を設置して、二重燃料発電機は一定負荷として作動し、二重燃料発電機で生産された電力が余った場合は電力貯蔵部が余った電力を貯蔵し、電力が足りない場合は電力貯蔵部に貯蔵された電力を供給することにより、迅速な加減速が必要なときにも二重燃料発電機がガスモードで動作することができるため、燃料費と有害ガス排出の低減ができる。
【００６７】
また、本発明の実施例によれば、電力貯蔵部を利用して、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータの電力消費が急増した場合、電力貯蔵部で貯蔵された電力を供給することで、掘削設備の消費電力が急変した場合でも二重燃料発電機がガスモードで動作することができる。
【００６８】
また、電力貯蔵部は、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータで発生した回生電力を貯蔵した後、ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータの消費電力が急増するときに供給し、回生電力を効率的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、発電機の最大負荷増加率を示す図である。
【図２】図２は、港接岸時のシャフトの速度変化を示す図である。
【図３】図３は、従来の技術による電力供給システムを示す図である。
【図４】図４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示したグラフである。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る海上プラントの電力供給装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下において、本発明の好適実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００７１】
各図面の構成要素に参照符号を付することにおいて、同一構成要素に対して、たとえ他の図面上に表示されても、可及的に同一の符号を付したことに留意されたい。また、本発明の説明において、関連の公知構成又は機能に関する具体的な説明が本発明の要旨から離れると判断した場合には、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
先ず、図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を示す図である。
【００７３】
図５に示すように、本発明の第１実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置は、二重燃料電気発電機（３１０）、可変周波数変換器（３２０）、主推進モータ（３３０）、抵抗部（３４０）、減速ギア（reduction gear）（３５０）、プロペラ（３６０）を備える。
【００７４】
二重燃料電気発電機（３１０）は、オイル又は天然ガスを燃料として使用して電力を生産する。二重燃料電気発電機（３１０）は、オイルモードで動作する場合にはオイルを使用して電力を生産し、ガスモードで動作する場合には天然ガスを利用して電力を生産する。
【００７５】
ＬＮＧＣはＬＮＧ貯蔵タンクにＬＮＧを貯蔵して輸送し、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧが自然気化してＢＯＧが生成される。従って、二重燃料電気発電機（３１０）は、ガスモードで動作するときにＢＯＧを利用して電力を生産することができる。
【００７６】
天然ガスがオイルに比べて安価であり、有害物質の排出が少ないため、二重燃料電気発電機（３１０）はガスモードで動作した方がより有利である。しかし、二重燃料電気発電機（３１０）がガスモードで動作するときには、発電機の同量の負荷を変更するのに、オイルモードで動作するときよりも２倍程度の時間がかかる。ところが、港接岸やクラッシュアスターン（Crash astern）等の状況では迅速な加減速が必要であり、それに応じて主推進モータ（３３０）の要求電力が急変する。
【００７７】
本発明の第１実施例では、迅速な加減速が必要な場合に二重燃料電気発電機（３１０）がガスモードで一定の負荷で動作する。すなわち、二重燃料電気発電機（３１０）がガスモードで一定量の電力を生産する。また、ＬＮＧＣの速度が低いため電力が余った場合は、余った電力を抵抗部（３４０）が消費する。
【００７８】
一例において、迅速な加減速が必要な場合に主推進モータ（３３０）の要求電力が急変するが、二重燃料電気発電機（３１０）は主推進モータにおける要求電力の最大値を満足させるように動作し続ける。また、主推進モータ（３３０）の要求電力が最大値であるときは二重燃料電気発電機（３１０）で生産された電力を主推進モータ（３３０）で消費し、主推進モータ（３３０）の要求電力が最大値未満であるときには二重燃料電気発電機（３１０）で生産された電力のうち余った量を抵抗部（３４０）で消費する。
【００７９】
他の例において、二重燃料電気発電機（３１０）は、主推進モータ（３３０）における要求電力の最大値の一定割合を満足させるように動作することができる。例えば、主推進モータにおける要求電力の最大値がＡである場合、二重燃料電気発電機（３１０）は０．８Ａを満足させる負荷で動作し得る。二重燃料電気発電機（３１０）は、主推進モータ（３３０）の要求電力が０．８Ａ以下であるときには０．８Ａを満足させるように一定負荷で動作し続けて、主推進モータ（３３０）の要求電力が０．８Ａを超えた場合には主推進モータ（３３０）の要求電力を満足させる負荷として動作する。すなわち、主推進モータ（３３０）の要求電力が０．８Ａ以下である場合にも二重燃料電気発電機（３１０）が０．８Ａを満足させる負荷として動作することにより、主推進モータ（３３０）の要求電力が急増した場合にも主推進モータ（３３０）の要求電力を満足させることができる。
【００８０】
可変周波数変換器（３２０）は、二重燃料電気発電機（３１０）から電力を供給され主推進モータ（３３０）に電力を供給する。図３に示すように、可変周波数変換器（３２０）は、ＡＣ／ＤＣ変換器（３２１）、ＤＣバス（３２２）、ＤＣ／ＡＣ変換器（３２４）、直流／直流変換器（３２３）を備える。
【００８１】
ＡＣ／ＤＣ変換器（３２１）は二重燃料電気発電機（３１０）で生産された交流電力を直流に変換してＤＣバス（３２２）に供給し、ＤＣ／ＡＣ変換器（３２４）はＤＣバス（３２２）の直流を交流に変換して主推進モータ（３３０）に供給する。
【００８２】
直流／直流変換器（３２３）には抵抗部（３４０）が連結され、抵抗部（３４０）への電力供給を制御する。すなわち、二重燃料電気発電機（３１０）で生産された電力が余った場合は抵抗部（３４０）に電力を供給させる。
【００８３】
抵抗部（３４０）は前記可変周波数変換器（３２０）に連結されて、二重燃料電気発電機（３１０）で生産された電力が余った場合に電力を消費させる。
【００８４】
主推進モータ（３３０）は可変周波数変換器（３２０）に連結され、前記可変周波数変換器（３２０）から電力を供給されプロペラ（３６０）を回転させる。
【００８５】
減速ギア（３５０）は回転数をプロペラ（３６０）の回転数に変換する。
【００８６】
続いて、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置を示す図である。
【００８７】
図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る液化天然ガス運搬船の推進装置は、二重燃料電気発電機（３１０）、可変周波数変換器（３２０）、主推進モータ（３３０）、電力貯蔵部（４１０）、抵抗部（３４０）、減速ギア（reduction gear）（３５０）、プロペラ（３６０）を備える。
【００８８】
二重燃料電気発電機（３１０）は、オイル又は天然ガスを燃料で使用して電力を生産する。二重燃料電気発電機（３１０）は、オイルモードで動作する場合にはオイルを使用して電力を生産し、ガスモードで動作する場合には天然ガスを利用して電力を生産する。
【００８９】
ＬＮＧＣはＬＮＧ貯蔵タンクにＬＮＧを貯蔵して輸送し、ＬＮＧ貯蔵タンクで貯蔵されたＬＮＧが自然気化してＢＯＧが生成される。従って、二重燃料電気発電機（３１０）は、ガスモードで動作するときにＢＯＧを利用して電力を生産することができる。
【００９０】
本発明の第２実施例では、高速な加減速が必要となった場合、二重燃料発電機（３１０）はガスモードで動作し、主推進モータ（３３０）の消費電力の増加量が臨界値以上であれば電力貯蔵部（４１０）が主推進モータ（３３０）に電力を供給する。このとき、臨界値は、二重燃料発電機（３１０）がガスモードで動作するとき、二重燃料発電機（３１０）の負荷の変更許容値に基づいて決定され得る。すなわち、迅速な加減速が必要な場合に、二重燃料発電機（３１０）はガスモードで動作し、主推進モータ（３３０）の消費電力の増加量が二重燃料発電機（３１０）の負荷変更許容値より大きいため二重燃料発電機（３１０）が主推進モータ（３３０）の消費電力を満足しない部分を電力貯蔵部（４１０）が補うことになる。
【００９１】
電力貯蔵部（４１０）は、主推進モータ（３３０）における消費電力の増加量が臨界値未満である場合、電力を貯蔵することができる。特に、二重燃料発電機（３１０）で生産された電力が余ったときに、余った電力を貯蔵することができる。
【００９２】
また、主推進モータ（３３０）の消費電力が急減する場合には、二重燃料発電機（３１０）の負荷変更の程度が主推進モータ（３３０）の消費電力削減に追いつかない場合があるとすることができる。このような場合、二重燃料発電機（３１０）で生産された電力が残って、余った電力は電力貯蔵部（４１０）が貯蔵する。そして、二重燃料発電機（３１０）で生産された電力が余ったとき電力貯蔵部（４１０）の容量が満たされた場合には、余った電力を抵抗部（３４０）が消費させる。
【００９３】
可変周波数変換器（３２０）は、二重燃料電気発電機（３１０）から電力を供給されて主推進モータ（３３０）に電力を供給する。図３に示すように、可変周波数変換器（３２０）は、ＡＣ／ＤＣ変換器（３２１）、ＤＣバス（３２２）、ＤＣ／ＡＣ変換器（３２４）、直流／直流変換器（３２３）を備える。
【００９４】
ＡＣ／ＤＣ変換器（３２１）は二重燃料電気発電機（３１０）で生産された交流電力を直流に変換してＤＣバス（３２２）に供給し、ＤＣ／ＡＣ変換器（３２４）はＤＣバス（３２２）の直流を交流に変換して主推進モータ（３３０）に供給する。
【００９５】
直流／直流変換器（３２３）には抵抗部（３４０）が連結され、抵抗部（３４０）への電力供給を制御する。すなわち、二重燃料発電機（３１０）で生産された電力が余った状況で電力貯蔵部（４１０）の容量が満たされた場合には、抵抗部（３４０）に電力が供給される。
【００９６】
電力貯蔵部（４１０）は、ウルトラキャパシタ、キャパシタ、バッテリのうち少なくとも一つであり得る。特に、電力貯蔵部（４１０）がウルトラキャパシタである場合、ウルトラキャパシタは反応速度が発電機（３１０）より速いため主推進モータ（３３０）の要求電力が急増するとき、主推進モータ（３３０）への迅速な電力供給が可能である。
【００９７】
抵抗部（３４０）は可変周波数変換器（３２０）に連結されて、二重燃料発電機（３１０）で生産された電力が余った場合に電力を消費する。
【００９８】
主推進モータ（３３０）は可変周波数変換器（３２０）に連結され、前記可変周波数変換器（３２０）から電力を供給されプロペラ（３６０）を回転させる。
【００９９】
図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る海上プラントの電力供給装置を説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る海上プラントの電力供給装置を示す図である。海上プラントは、掘削船、半潜水式掘削船等の海洋資源開発に関連するプラントを意味する。
【０１００】
図７に示すように、本発明の実施形態に係る海上プラントの電力供給装置は、二重燃料発電機（７１０）、ＡＣ／ＤＣ変換器（７２１）、電力負荷（７３０）、電力貯蔵部（７４０）、抵抗部（７５０）を備える。
【０１０１】
二重燃料発電機（７１０）は、オイル又は天然ガスを燃料として使用して電力を生産する。二重燃料発電機（７１０）は、オイルモードで動作しているときにはオイルを使用して電力を生産し、ガスモードで動作しているときには天然ガスを利用して電力を生産する。
【０１０２】
二重燃料発電機（７１０）で生産された電力は、変圧器の電力負荷で使用する適切な電圧に変更された後、ＡＣ／ＤＣ変換器（７２１）に供給され得る。
【０１０３】
ＡＣ／ＤＣ変換器（７２１）は、二重燃料発電機（７１０）で生産された交流電力を直流に変換してＤＣバス（７２２）に供給する。図４に示すように、ＤＣバス（７２２）は、掘削ＤＣバス又はスラスタＤＣバスであり得、掘削ＤＣバスには掘削設備の電力負荷が連結され、スラスタＤＣバスにはスラスタモータが連結され得る。
【０１０４】
電力負荷（７３０）はＤＣバス（７２２）に連結され、ＤＣバス（７２２）から電力を供給される。電力負荷（７３０）は、ドローワークスモータ、トップドライブモータ等の掘削設備又はスラスタモータであり得る。ドローワークスモータ、トップドライブモータ、スラスタモータは運転特性上、消費電力が急変して回生電力が発生する。
【０１０５】
本発明の実施例では、電力負荷（７３０）の消費電力が急変するときも、二重燃料発電機（７１０）はガスモードで動作し、電力貯蔵部（７４０）が電力負荷（７３０）に電力を供給することによって、二重燃料発電機（７１０）が電力負荷（７３０）の消費電力を満足しない部分を補うことになる。例えば、電力負荷（７３０）の消費電力の単位時間当たりの増加量が臨界値以上のとき、二重燃料発電機（７１０）はガスモードで動作し、電力貯蔵部（７４０）が電力負荷（７３０）に電力を供給する。このとき、臨界値は、二重燃料発電機（７１０）がガスモードで動作するときにおいて二重燃料発電機（７１０）の負荷の変更許容値に基づいて決定され得る。すなわち、電力負荷（７３０）の消費電力が急増加する場合に、二重燃料発電機（７１０）はガスモードで動作し、電力負荷（７３０）の消費電力の増加量が二重燃料発電機（７１０）の負荷変更許容値より大きいため二重燃料発電機（７１０）が主推進モータ（７３０）の消費電力を満足しない部分を電力貯蔵部（７４０）が補うことになる。
【０１０６】
電力貯蔵部（７４０）は、二重燃料発電機（７１０）で生産された電力が余ったとき余った電力を貯蔵することができる。特に、電力貯蔵部（７４０）は電力負荷（７３０）で発生した回生電力を貯蔵することができる。すなわち、電力貯蔵部（７４０）は、電力負荷（７３０）で回生電力が発生したときに回生電力を貯蔵した後、電力負荷（７３０）の消費電力が急増したときに電力負荷（７３０）に電力を供給することができる。
【０１０７】
また、電力負荷（７３０）の消費電力が急減する場合には、二重燃料発電機（７１０）の負荷変更の程度が電力負荷（７３０）の消費電力の減少に追いつかない場合がある。このような場合、二重燃料発電機（７１０）で生産された電力が余って、余った電力は電力貯蔵部（７４０）に貯蔵される。また、二重燃料発電機（７１０）で生産された電力が余ったときにおいて電力貯蔵部（７４０）の容量が満たされた場合には、余った電力を抵抗部（７５０）が消費する。そして、電力負荷（７３０）で回生電力が発生した場合、最初に電力貯蔵部（７４０）が回生電力を貯蔵し、電力貯蔵部（７４０）が満たされた場合には抵抗部（７５０）が回生電力を消費する。
【０１０８】
電力貯蔵部（７４０）は、ウルトラキャパシタ、キャパシタとバッテリのうち少なくとも一つであり得る。特に、電力貯蔵部（７４０）がウルトラキャパシタである場合、ウルトラキャパシタは、反応速度が二重燃料発電機（７１０）より速いため、電力負荷（７３０）の要求電力が急増したとき、電力負荷（７３０）への迅速な電力供給が可能である。
【０１０９】
以上の説明は、単に本発明における技術思想の例示的な説明に過ぎない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を超えない範囲で様々な修正と変形が可能である。従って、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するのではなく、説明するためのものであって、これらの実施例により、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、下記の特許請求の範囲によって解釈すべきであり、均等範囲内のすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈すべきである。
【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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【国際調査報告】
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2017532239.tif 000012
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