JP2001112176A

JP2001112176A - 自家発電設備

Info

Publication number: JP2001112176A
Application number: JP28768799A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Arita; 浩有田; Kazuhiro Imaie; 和宏今家; Satoshi Momo; 聡百々; Kuniyoshi Tsubouchi; 邦良坪内; Yasuaki Akatsu; 康昭赤津; Osamu Yokomizo; 修横溝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP3775134B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は発電機能を備えたコージェネレーショ
ン設備に関わり、特に、家屋・集合住宅の各区画等に電
力を供給する自家発電設備において、一般家庭のような
大きい負荷変動に対して負荷電力に追従するのに好適な
自家発電装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】内燃機関を用いた発電設備と、該発電設備
で発電した電力を変換する電力変換装置と、前記発電設
備で発電された電力を蓄える蓄電設備とを備えた自家発
電設備において、前記発電設備の出力、前記蓄電設備の
容量および負荷電力を検出して、該発電設備の出力を負
荷の変動に追従して制御する制御装置を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、需要が変動する家
屋・集合住宅の各区画等に電力を供給するのに好適な自
家発電設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を用いて自家発電による電力と
排熱を利用した熱を供給する、いわゆるコジェネレーシ
ョン設備としては、これまでに多数の例が提案されてい
る。例えば、電力需要数１００ｋＷ以上、熱需要も数１
０万kcal／ｈ以上という大規模施設であり、電力，熱と
もに比較的安定している負荷を対象としたものとして、
クリーンエネルギーＶol.６Ｎo.１２（１９９７年日本
工業出版）ページ１―６に記載があるように、コージェ
ネレーション設備は、電力と、熱源としての燃料を別個
に購入する場合に比べてエネルギー利用率が高く、かつ
電力料金と燃料費を合わせたエネルギー費用を節約でき
るという利点があり、今後も多数の施設で導入が見込ま
れている。また、一例としてクリーンエネルギーＶol.
６Ｎo.１２（１９９７年日本工業出版）ページ３に
一日の負荷変動が載っているが、最大負荷と平均の比は
高々２倍程度である。また、昼間だけで見ればもっと変
動は小さく、夜間は発電を停止し、昼間は定格出力に近
い出力で運転することができる。また、変動分は電力会
社の系統からの購入で吸収している例が多い。

【０００３】また、発電出力を一定としたベース運転モ
ードには、ＯＨＭ１９９９年５月号ページ８８−８９に
記載されているように、一つは、夜間など一般に電力負
荷が経る時間帯を鑑み、このときの負荷より小さい容量
を導入するケースがある。この方法で、コジェネレーシ
ョンの導入・運用を行うと発電機の容量が建物のデマン
ドに対して大幅に小さいものとなり、たとえ排熱が十分
利用できたとしても建物全体のエネルギー負荷に対する
コージェネレーションの寄与率も小さく、需要家におい
て省エネルギー性や経済性といった導入効果は小さいも
のとなってしまう。

【０００４】二つめは、逆潮流を可として、夜間に売電
してでも一定出力でベース運転するケースである。この
場合、規模の大きなコージェネレーションが導入可能
で、排熱が十分利用できるという条件付きで大きな省エ
ネルギー効果も期待できるが、夜間などに発生するコー
ジェネレーションからの余剰電力に対して電力会社の購
入単価がコージェネレーションの発電単価よりも現状は
安価であり、特に夜間はより安くなるため、経済性の観
点から鑑みると余り望ましいものとは言えない。一方、
家庭等の小規模な施設では、図２に例を示すように電力
負荷の変動が激しく、最大負荷と平均負荷との比は３〜
４倍、あるいはそれ以上になる。このような大きな負荷
変動に自家発電設備の出力変動のみで対応しようとする
と、平均的には定格（最大）出力の１／３以下で発電設
備を運転しなくてはならない。通常の家庭で使う電灯電
力の契約は１００ボルトで２０〜５０アンペア、最大で
も６０アンペアであり、たとえば４０アンペアの契約を
している家庭では最大約４ｋＷの電力を使えるが、平均
的にはその１／３以下、多くの場合０.１〜１キロワッ
トの需要であることが多い。この場合、発電出力を一定
としたベース運転モードでは、夜間などに発生するコー
ジェネレーションからの余剰電力に対して電力会社の購
入単価がコージェネレーションの発電単価よりも現状は
安価であり、特に夜間はより安くなるため、自家発電に
よって電力購入料金が節約できる効果が小さくなってし
まう。

【０００５】なお、自家発電設備に関する技術として
は、特開平8−47175号公報，特開昭58−58836号公報，
特開平6−38408号公報等に記載のものが挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、家庭
等の小規模な施設では最大負荷と平均負荷との比が大き
く、また負荷変動も大きなものとなってしまう。ここ
で、内燃機関を用いた自家発電設備を、発電出力一定と
したベース運転を行っても、燃料を多量に消費してしま
い経済性の観点から鑑みると余り望ましいものとは言え
ない。

【０００７】そこで、内燃機関の出力を負荷の変動に応
じて変動させる運転を行った場合、内燃機関が安定出力
を得るまでには、数秒から数分の時間が必要となってし
まう。このため、負荷が急増した場合に内燃機関の出力
を増加させても、必要負荷まで到達するのに時間が掛か
り、この間の発電機の出力だけでは電力不足を生じてし
まう。

【０００８】本発明の目的は、負荷電力の需要変動に対
して追従性を向上させた自家発電設備を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の自家発電設備は、内燃機関を用いた発電設
備と、該発電設備で発電した電力を変換する電力変換装
置と、前記発電設備で発電された電力を蓄える蓄電設備
とを備えた自家発電設備において、前記発電設備の出力
を監視する出力監視部と、前記蓄電設備の容量を監視す
る容量監視部と、負荷電力を監視する負荷電力監視部と
を有し、各々の監視部からの検出値に基づいて前記発電
設備の出力を負荷の変動に追従させて制御する制御装置
を備えたことを特徴とする自家発電設備。

【００１０】また、前記制御装置は、前記発電設備の出
力を、負荷電力出力と、前記蓄電設備が放電出力として
利用できる最大出力と残存出力との差分出力との和以上
に出力設定する出力設定部を有するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
自家発電設備の構成図を示す。自家発電装置は、内燃機
関３７と発電機５が連結され、その発電機出力を波形成
形して需要家に交流電力を供給するために、電力変換装
置２，電力線２５，平滑コンデンサ６，電力変換装置１
により構成されている。また二次電池４は、リアクトル
４０，直流電力変換装置３を介して、電力線２６により
平滑コンデンサ６に結合されている。尚、該発電機５は
通常、起動時は、電動機として利用する。

【００１２】複数の需要家負荷５１は、通常電力系統４
１（ここでは低圧配電線への連系を示している）から受
電用遮断器４２，電力線４３，配線用遮断器４８を通
し、分配用の配線遮断器４９により複数の負荷需要に分
配され、電力線５０により連系されている。自家発電装
置と需要家負荷５１との連系には、発電機用遮断器２
７，電力線２８を介して、該配電用遮断器４８と連系さ
れている。尚、低圧配電線への系統連系は、現時点で
は、高圧配電線に地絡が発生した場合に、配電用変電所
の地絡継電器などにより、当該配電線がまず遮断され、
その後、低圧配電線へ連系する分散電源が単独運転とな
るため、単独運転検出機能により、これを解列する方法
が有効である。この場合、地絡発生後、分散電源を解列
するまでの時間を１秒以内にする必要がある。

【００１３】図１では、系統への逆潮流なしの場合を示
しており、電力線４３に電流測定用ＣＴ４４，電圧測定
用ＰＴ４５を設けて、逆電力継電器４６および不足周波
数継電器４７を設置している。電力系統４１側で地絡事
故が発生した場合は、逆電力継電器４６，不足周波数継
電器４７により、事故を検出し、受電用遮断器４２をト
リップさせることにより、単独運転を防止するようにし
ている。また逆潮流ありの場合においても、該電力変換
装置１のゲートブロックにより、自家発電装置の高速な
負荷への供給を停止することができる。

【００１４】制御測定系としては、発電機５と電力変換
装置２との連系線に発電機出力を監視する発電機出力監
視用モニター２１，平滑コンデンサ６の電圧を測定する
電圧測定用ＰＴ２３，二次電池４の電圧を測定する電圧
測定用ＰＴ２９が設置されている。また、電力線２８に
は、負荷の電力需要を監視する電力需要モニター３１が
設置されている。また、発電機出力監視用モニター２
１，電圧測定用ＰＴ２３，２９，負荷の電力需要モニタ
ー３１の各信号線は２２，２４，３０，３２は、発電機
出力制御装置３３に接続されている。なお、発電機出力
制御装置３３に設けられた信号線３４は、燃料コントロ
ーラ３５介して、燃料ポンプ３６に接続され、内燃機関
３７を制御するようになっている。尚、内燃機関には、
ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン，ガスエンジ
ン，ケロシンエンジン，ロータリエンジン，ガスタービ
ンを適用することができる。

【００１５】このように構成された自家発電装置におい
て、常時は、負荷需要が少ないため、発電機は最小出力
運転状態にあるが、負荷の電力需要モニター３１に監視
されている負荷需要が急増した場合、最初の数秒ないし
数分の間は、二次電池４からの放電により、電力変換装
置１を介して、負荷へ電力供給をする。その間に、発電
機出力制御装置３３は、電圧測定用ＰＴ２９に接続され
た信号線３０の信号から二次電池４の電池容量監視、お
よび負荷の電力需要モニター３１の信号線３２の信号か
ら負荷を監視し、必要な電力を演算する。また、発電機
出力監視用モニター２１の信号線２２あるいは平滑コン
デンサ６の電圧信号線２４の信号からの発電機５の出力
状態と、必要な電力値の比較により、発電機出力の増加
出力指令を決定する。この出力を燃料コントローラ３５
に与えることにより、数秒ないし数分の間に、発電機５
を負荷の需要に対応した最適運転状態にすることができ
る。発電機５が出力増加すると、二次電池４は充電状態
に入る。発電機が急減した場合においても同様の制御に
より、発電機出力制御装置３３の減少出力指令により、
制御することができる。尚、発電機の出力状態の監視
は、発電機出口の電圧監視による発電機の周波数(周波
数と期待できる電力出力がほぼ比例状態にある)でも良
いし、平滑コンデンサ６の直流電圧から監視しても良
い。

【００１６】当初、二次電池４の残存容量がない場合
は、発電機５は、短時間で負荷の残存容量を満たすた
め、負荷需要が少ない場合においても、出力を負荷需要
より大きく出力することが望ましい。また電池の容量を
小さくするためには、発電機の出力応答性が良いものを
選択することが望まれる。例えば、数秒で出力応答・安
定性のある場合は、平滑コンデンサ６の容量を、数秒の
負荷需要変動に耐えるものとすることにより、二次電池
の容量を、発電機起動時だけの最小の電池容量に限定す
ることができる。

【００１７】上述したように、本実施例によれば、負荷
需要が増減に対し、発電機出力が不足・超過する場合に
おいて、発電機出力増減指令により発電機出力が安定す
るまでの間、電力変換装置１と直流電力変換装置３が電
池より電力を負荷に対して短時間供給し、その間に発電
出力制御装置の出力の出力指令により、適正な発電機出
力に制御することができる。このため、安定的に負荷に
電力を供給することができ、しかも発電機の燃料を節約
することができる。

【００１８】図３は、図１に示す発電機出力制御装置３
３の詳細図である。発電機出力制御装置３３は、信号線
２２，２４を入力とする発電機出力監視部６１と、信号
線３０を入力とする電池容量監視部６２と、信号線３２
を入力とする負荷電力監視部６３とを備えている。演算
部６４では、電池容量監視部６２と負荷電力Ｐ_Lを監視
する監視部６３を入力とする必要な発電機出力Ｐ_N，発
電機出力指令Ｐ_N0を必要な発電機出力：Ｐ_N＝Ｐ_BN＋Ｐ_L 発電機出力指令：Ｐ_N0＝Ｐ_N＋α として演算を行っている。

【００１９】なお、上式においてＰ_BNおよびαは「Ｐ_BN
＝電池初期出力−残存出力」，「α＝設定余裕出力」を
現わしたものである。

【００２０】上記において、電池が放電出力として利用
できる最大出力を電池初期出力と設定すると良い。この
演算部６４での出力と発電機最小出力値（Ｐ_G0）６５と
を入力として発電機出力状態比較器６６により、運転状
態を判断する。すなわち、Ｐ_G0＞Ｐ_Nならば、最小出力
運転６７状態を続け、Ｐ_G0＞Ｐ_Nならば、比較器６８の
入力とする。

【００２１】この比較器６６により、発電機の部分負荷
の最小運転状態を指令している。次に、最適な出力運転
状態にするために、発電機出力監視部６１と比較器６６
の出力を入力として第２の比較器６８により判断する。
すなわち、Ｐ_G＜Ｐ_Nならば、最大出力運転６９状態と
して、Ｐ_G＞Ｐ_Nならば、Ｐ_G＝Ｐ_N0として最適出力運
転７０状態に移行する。このように、発電機出力制御装
置３３で出力制御を行うことにより、発電機の出力を最
小出力運転の部分負荷から、最大出力まで、負荷需要に
追従させながら、安定的に運転状態を維持することがで
きる。

【００２２】以上述べたように、本実施例によれば、発
電設備の出力を負荷の変動に追従して制御しているの
で、負荷需要に対応して発電することができ、しかも、
低負荷需要の場合、最小出力運転もできるので、燃料コ
ストを低減する効果がある。

【００２３】図４に電力変換装置１，２および直流電力
変換装置３の詳細な制御実施例を示す。発電機５と、電
力変換装置２（ここでは、その交流出力電圧を整流する
整流器として機能）と、その直流出力電圧を入力とし
て、負荷５１に対して交流電圧を供給する電力変換装置
１を備えている。電力変換装置は自励式変換装置とす
る。その直流部分には、直流リプルを吸収し、直流電圧
を平滑化するためにコンデンサ６を設置する。

【００２４】これらの構成により、発電機５の出力周波
数が変動した場合でも電力変換装置１，２の間で一旦直
流に変換されているため、その変動に左右されることな
く、一定の電圧を負荷に対して供給することができる。
電力変換装置１は、負荷５１に対して出力される電圧の
検出値と、出力電圧指令を与える手段１０からの指令と
の差を、それらの差が小さくなるように制御する電圧制
御回路９−１に入力し、電流指令値とする。その電流指
令値と負荷電流の検出値との差をそれらの差が小さくな
るように制御する電流制御回路８−１に入力し、変調波
指令とする。

【００２５】変調波指令は例えば、図５に示すように、
三角波の搬送波と比較し、電力変換装置の出力電圧が図
５に示すＰＷＭ波形に成るようにスイッチングするよう
に制御する。

【００２６】さらに、二次電池４を入力として、二次電
池４の直流電圧をコンデンサ６に生じる直流電圧の平均
値より、わずかに低い値で、電力変換装置１が交流に変
換したあと、負荷５１の要求する交流電圧を十分満足で
きる値を出力する半導体式の直流電力変換装置３を備え
ている。直流電力変換装置３は、二次電池の電力を放電
する場合、電力変換装置２と電力変換装置１の間の直流
電圧を一定に制御するため、その直流電圧の検出値と、
直流電圧指令を与える手段からの直流電圧指令１１との
差をそれらの差が小さくなるように制御する電圧制御回
路９−２に入力し、電流指令とする。また、二次電池の
出力電流を制限して、電池を保護するために電池電流を
検出しその検出値と前述の電流指令値の差をそれらの差
が小さくなるように制御する電流制御回路８−２に入力
し、図５の場合と同様、三角波の搬送波と比較し、電力
変換装置１，２の間の直流電圧を一定にするようにスイ
ッチング信号を直流電力変換装置３に与える。

【００２７】また、発電機出力増加指令が入力されてか
ら数秒〜数分経過し、発電機５の出力が安定すると、電
力変換装置２（整流機能）を通して出力される直流電圧
は直流電力変換装置３により出力される電圧より高いた
め、直流電力変換器からの出力電流は、小さくなる。電
池電圧は、電池の破損を防ぎかつ負荷が変動した場合に
電力を放電できる値に保っておく必要がある。このた
め、電池電圧設定手段からの電池電圧指令１２と電池電
圧の検出値との差をその検出値と前述の電流指令値の差
をそれらの差が小さくなるように制御する電圧制御回路
９−３に入力し、電流指令とする。また、二次電池の入
力電流を制限して、電池を保護するために電池電流を検
出しその検出値と前述の電流指令値の差をそれらの差が
小さくなるように制御する電流制御回路８−３に入力
し、図５の場合と同様、三角波の搬送波と比較し、電力
変換装置１と電力変換装置２の間の直流電圧を一定にす
るようにスイッチング信号を直流電力変換装置３に与え
る。

【００２８】直流電力変換装置３に与えられるスイッチ
ング信号は、電池電力放電時に、電力変換装置１，２の
間の直流電圧を制御する場合も、電池電力充電時電池電
圧を制御する場合も昇圧降圧切換回路１６を通して与え
られる。これらの選択は、１と２の間の直流電圧値と電
力変換装置２（整流機能）の出力電圧値の大小関係に依
存し、直流電力変換装置３の出力が電力変換装置２の出
力電圧より大きい時、ＰＷＭ信号７−２を用い、逆の場
合ＰＷＭ信号７−３を用いる。

【００２９】直流電力変換装置３は、電池電圧が、発電
機５が安定したとき電力変換装置２（整流機能）を介し
て出力される直流電圧より小さい場合、例えば図６に示
すように、スイッチング素子を２つ直列に接続した下側
の一端を電池の負極に接続し、スイッチング素子の中点
をインダクタンスを介して電池の陽極側に接続する。ス
イッチング素子を２つ直列に接続した両端は、電力変換
装置１，２間の平滑コンデンサ６の両端に接続する。Ｐ
ＷＭ出力７−２を使用して電池電力を放電する場合は、
直列に接続した下側のスイッチング素子を７−２に従い
スイッチングし、スイッチング素子がonしたときインダ
クタンスにエネルギーを蓄積し、off したとき、電池電
圧とインダクタンスのエネルギーにより電池電圧より高
い電圧を平滑コンデンサ６に上側のスイッチング素子内
のダイオードを介して充電する。また、ＰＷＭ出力７−
３を使用して二次電池４に電力を充電する場合は、直列
に接続した上側のスイッチング素子を７−３に従いスイ
ッチングし、スイッチング素子がonしたときインダクタ
ンスを介して、平滑コンデンサ６の電力を電池に充電す
る。スイッチング素子がoff しているとき、下側のスイ
ッチング素子内のダイオードを介してインダクタンスに
蓄積したエネルギーを循環させる。これらの動作によ
り、電池電力を充放電させることができる。

【００３０】上述の機能を備えることにより、例えば、
負荷需要が増大し、発電機出力が不足する場合におい
て、発電機出力増加指令により発電機出力が増加し、出
力が安定するまでの間、電力変換装置１と直流電力変換
装置３が二次電池４より電力を負荷５１に対して供給
し、数秒から数分経過して発電機５の出力が増大安定し
た時、電力変換装置２を介して発電機５の出力が出力さ
れ、最終的に電力変換装置１により負荷５１に電力が供
給されるので、安定的に電力を供給することができる。

【００３１】図７は、直流電力変換装置３の別の制御実
施例を示す。図６では、直流電圧指令値を固定していた
が、直流電圧指令を電力変換装置１の出力電力１７−２
と電力変換装置２の出力電力１７−１の差により作るも
のである。これにより、負荷が変動し出力容量が大きく
なった場合、直流電圧指令は大となり、また、出力容量
が小さくなった場合、直流電圧指令は小となり、変動分
を二次電池４の電力で吸収することができる。これによ
り、発電機５に対する出力可変要求に対し、安定的に出
力されるまでの過渡期間に対し、安定的に負荷に電力を
供給することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明例によれば、負荷電力の需要変動
に対して追従性を向上させた自家発電設備を提供できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自家発電装置の構成
図。

【図２】電力負荷変動の一例を示す図。

【図３】本実施例の発電機制御装置の詳細図。

【図４】負荷変動に対応した詳細な制御実施図。

【図５】電力変換装置の出力電圧制御例。

【図６】直流電力変換装置の実施例を示す図。

【図７】直流電力変換装置の制御方法構成図。

【符号の説明】

１，２…電力変換装置、３…直流電力変換装置、４…二
次電池、５…発電機、６…平滑コンデンサ、１０…出力
電圧指令、１１…直流電圧指令、１２…電池電圧指令、
１６…昇圧降圧切換回路、２１…発電機出力監視用モニ
ター、２３，２９，４５…電圧測定用ＰＴ、２７…発電
機用遮断器、３１…電力需要モニター、３３…発電機出
力制御装置、３５…燃料コントローラ、３６…燃料ポン
プ、３７…内燃機関、４０…リアクトル、４１…電力系
統、４２…受電用遮断器、４３…電力線、４４…電流測
定用ＣＴ、４６…逆電力継電器、４７…不足周波数継電
器、４８…配電用遮断器、４９…配電遮断器、５０…電
力線、５１…需要家負荷、６１…発電機制御監視部、６
２…電池容量監視部、６３…負荷電力監視部、６４…演
算部、６５…発電機最小出力値、６６，６８…比較器。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１１月１２日（１９９９．１１．
１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】制御測定系としては、発電機５と電力変換
装置２との連系線に発電機出力を監視する発電機出力監
視用モニター２１が設置され、電力線２８には、負荷の
電力需要を監視する電力需要モニター３１が設置されて
いる。また、発電機出力監視用モニター２１，平滑コン
デンサ６，二次電池４，負荷の電力需要モニター３１の
各信号線は２２，２４，３０，３２は、発電機出力制御
装置３３に接続されている。なお、発電機出力制御装置
３３に設けられた信号線３４は、燃料コントローラ３５
介して、燃料ポンプ３６に接続され、内燃機関３７を制
御するようになっている。尚、内燃機関には、ガソリン
エンジン，ディーゼルエンジン，ガスエンジン，ケロシ
ンエンジン，ロータリエンジン，ガスタービンを適用す
ることができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】このように構成された自家発電装置におい
て、常時は、負荷需要が少ないため、発電機は最小出力
運転状態にあるが、負荷の電力需要モニター３１に監視
されている負荷需要が急増した場合、最初の数秒ないし
数分の間は、２次電池４からの放電により、電力変換装
置１を介して、負荷へ電力供給をする。その間に、発電
機出力制御装置３３は、信号線３０の信号から２次電池
４の電池容量監視、および負荷の電力需要モニター３１
の信号線３２から信号から負荷を監視し、必要な電力を
演算する。また、発電機出力監視用モニター２１の信号
線２２あるいは平滑コンデンサ６の電圧信号線２４の信
号からの発電機５の出力状態と、必要な電力値の比較に
より、発電機出力の増加出力指令を決定する。この出力
を燃料コントローラ３５に与えることにより、数秒ない
し数分の間に、発電機５を負荷の需要に対応した最適運
転状態にすることができる。発電機５が出力増加する
と、２次電池４は充電状態に入る。発電機が急減した場
合においても同様の制御により、発電機出力制御装置３
３の減少出力指令により、制御することができる。尚、
発電機の出力状態の監視は、発電機出口の電圧監視によ
る発電機の周波数（周波数と期待できる電力出力がほぼ
比例状態にある）でも良いし、平滑コンデンサ６の直流
電圧から監視しても良い。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】なお、上式においてＰ_BNおよびαは「Ｐ_BN
＝（電池初期電力量―電池残存電力量）／充電時間」、
「α＝設定余裕出力」を現わしたものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】上記において、電池が放電出力として利用
できる最大電力量を電池初期電力量と設定すると良い。
また、電池初期電力量と電池残存電力量との差分は、出
力として利用した放電電力量となる。この演算部６４で
の出力と発電機最小出力値（Ｐ_G0）６５とを入力として
発電機出力状態比較器６６により、運転状態を判断す
る。すなわち、Ｐ_G0＞Ｐ_Nならば、最小出力運転６７状
態を続け、Ｐ _G0＜Ｐ_Nならば、比較器６８の入力とす
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自家発電装置の構成
図。

【図２】電力負荷変動の一例を示す図。

【図３】本実施例の発電機制御装置の詳細図。

【図４】負荷変動に対応した詳細な制御実施図。

【図５】電力変換装置の出力電圧制御例。

【図６】直流電力変換装置の実施例を示す図。

【図７】直流電力変換装置の制御方法構成図。

【符号の説明】１，２…電力変換装置、３…直流電力変換装置、４…二
次電池、５…発電機、６…平滑コンデンサ、１０…出力
電圧指令、１１…直流電圧指令、１２…電池電圧指令、
１６…昇圧降圧切換回路、２１…発電機出力監視用モニ
ター、２７…発電機用遮断器、３１…電力需要モニタ
ー、３３…発電機出力制御装置、３５…燃料コントロー
ラ、３６…燃料ポンプ、３７…内燃機関、４０…リアク
トル、４１…電力系統、４２…受電用遮断器、４３…電
力線、４４…電流測定用ＣＴ、４５…電圧測定用ＰＴ、
４６…逆電力継電器、４７…不足周波数継電器、４８…
配電用遮断器、４９…配電遮断器、５０…電力線、５１
…需要家負荷、６１…発電機制御監視部、６２…電池容
量監視部、６３…負荷電力監視部、６４…演算部、６５
…発電機最小出力値、６６，６８…比較器。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続き (72)発明者百々聡茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者坪内邦良茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者赤津康昭茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者横溝修茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内Ｆターム(参考） 5G066 HA15 HB02 HB09 JA02 JA03 JA07 JB03 5H590 AA02 AA21 CA07 CA09 CA21 CC01 CD01 CD03 CE02 CE05 EA01 EA10 EA14 EB07 EB14 EB21 FA01 FA05 FA08 FB02 FC22 FC23 GA02 GA04 GA06 HA01 HA02 HA04 HA06 HB02 HB03 JA08 JB13 JB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関を用いた発電設備と、該発電設備
で発電した電力を変換する電力変換装置と、前記発電設
備で発電された電力を蓄える蓄電設備とを備えた自家発
電設備において、前記発電設備の出力を監視する出力監視部と、前記蓄電
設備の容量を監視する容量監視部と、負荷電力を監視す
る負荷電力監視部とを有し、各々の監視部からの検出値
に基づいて前記発電設備の出力を負荷の変動に追従させ
て制御する制御装置を備えたことを特徴とする自家発電
設備。
【請求項２】前記制御装置は、前記発電設備の出力を、
負荷電力出力と、前記蓄電設備が放電出力として利用で
きる最大出力と残存出力との差分出力との和以上に出力
設定する出力設定部を有することを特徴とする請求項１
に記載の自家発電設備。
【請求項３】内燃機関を用いた発電設備と、該発電設備
で発電した電力を変換する電力変換装置と、前記発電設
備で発電された電力を蓄える蓄電設備とを備えた自家発
電設備において、前記自家発電設備は、前記発電設備の出力を検出する出
力検出器と、前記蓄電設備に蓄電された容量を検出する
容量検出器と、負荷電力を検出する負荷電力検出器と、
各検出器で検出された検出値に基づいて前記発電設備の
出力を制御する出力制御装置を有し、前記出力制御装置は、前記蓄電量検出器と負荷電力検出
器とで検出された検出量に基づいて必要電力を演算する
演算器と、前記演算器で演算された必要電力と前記発電
設備の最小出力とを比較し、前記必要電力が前記発電設
備の最小出力より小さい場合に該発電設備を最小出力運
転する第１の出力指令発信部と、前記必要電力が発電設
備の最小出力より大きいとき、前記発電設備出力を必要
電力に運転する第２の出力指令発信部とを備えたことを
特徴とする自家発電設備。
【請求項４】内燃機関を用いた発電設備と、該発電機の
出力交流電圧を直流電圧に整流する整流装置と、その直
流電圧を入力として負荷に対して直流を交流に変換して
供給する電力変換装置と、前記整流装置で整流された直
流電圧を充電する二次電池と、前記発電設備の出力設定
値に前記整流装置と電力変換装置間の直流電圧を設定さ
れた値に一定に保ち、前記二次電池に直流電圧を充電す
る双方向直流電力変換装置とを備えた自家発電設備にお
いて、前記発電設備の出力、前記蓄電設備の容量および負荷電
力を検出して、該発電設備を所定出力に制御する出力制
御装置を備えたことを特徴とする自家発電設備。
【請求項５】前記出力制御装置は、負荷需要が増大した
場合に前記発電設備の出力増大指令を出力し、前記双方
向直流電力変換装置で前記二次電池からの出力を負荷に
供給するのに必要な交流電圧が得られる直流電圧に変換
して、負荷に電力を供給するものであることを特徴とす
る請求項４に記載の自家発電設備。
【請求項６】前記出力制御装置は、該二次電池からの出
力は負荷の電力需要に応じてその出力を決定することを
特徴とする請求項４に記載の自家発電設備。
【請求項７】内燃機関を用いた発電設備と、該発電設備
で発電した電力を変換する電力変換装置と、前記発電設
備で発電された電力を蓄える蓄電設備とを備えた自家発
電設備の制御方法において、前記蓄電設備容量と負荷電力の検出値に基づいて必要電
力を演算し、演算された必要電力と前記発電設備の最小
出力とを比較して、前記必要電力が前記発電設備の最小
出力より小さい場合に該発電設備を最小出力運転を行
い、前記必要電力が発電設備の最小出力より大きい場
合、前記発電設備の出力を必要電力に運転することを特
徴とする自家発電設備の制御方法。
【請求項８】前記自家発電設備の制御方法は、前記発電
設備の出力を、負荷電力出力と、前記蓄電設備が放電出
力として利用できる最大出力と残存出力との差分出力と
の和以上に出力制御することを特徴とする請求項７に記
載の自家発電設備の制御方法。