JP3922794B2

JP3922794B2 - コージェネレーション装置及び切替器

Info

Publication number: JP3922794B2
Application number: JP10262598A
Authority: JP
Inventors: 伸岩田; 善隆柴田; 正福田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH11150871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷装置群を発電機と商用電力に自在に切り替える切替器を負荷装置群毎に設けて、発電機の負荷率を高めエネルギー効率を高めたコージェネレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電力に系統連系していない小規模のコージェネレーションシステムにおいては、発電機は接続されている電力負荷に応じた出力を発生するように運転されるため、電力負荷が減少した場合には必然的にコージェネレーション装置の発電機の出力は低下せざるを得ず、装置の熱出力も低下してしまい、結果として必要な熱出力を供給できなくなるという問題がある。
【０００３】
また熱負荷を維持しようとすると、過剰の電力を水負荷等で消費しなければならずエネルギー効率の悪い運転をしなければならない問題がある。
その対策として、コージェネレーション装置の発電機の出力電力が余る場合、商用電源に接続されている負荷を順次コージェネレーション装置の発電機側へ切り替えるシステムが最近開発されている。
【０００４】
図５は従来のこの種のシステムの一例を示したもので、負荷Ｌｌを発電機１に接続すると共に、負荷（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を介して、それぞれ発電機１及び商用電源２に切り替え自在に接続し、負荷Ｌ１の使用電力を監視する制御ユニット３により各切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を制御して、発電機１に接続されている全ての負荷の使用電力が設定値よりも減少した場合は、負荷を順次商用電源２から発電機１に切り替えるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の従来構成においては、切替器（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３）として機械的接点を有するリレーを使用している上に、一時的にも商用電源２と発電機１とを並列運転（系統連系）することが許されない場合、切替時には電力供給が瞬断（例えば数十ｍＳｅｃ）される。従って、瞬断が許されない負荷や突入電流の大きな負荷は、切替用の負荷としては使用できないという欠点があった。
【０００６】
また上記構成では、商用側から発電機側へ切り替え投入される負荷の実際の使用電力は監視していないので、例えば、定格が３ｋｗの負荷Ｌ２を商用電源から発電機側に切り替えるには、負荷Ｌ２が実負荷２ｋｗで運転されている場合でも発電機側に３ｋｗ以上の余裕が必要であり、その余裕がない場合は負荷Ｌ２を商用電源から発電機側に切り替えることはできなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題を解決するため鋭意研究し下記の発明を完成した。
理解を容易にするため構成要素に〈１〉〜〈３〉の番号及び図１〜３及び表１に付した番号を付して説明するが、本発明はこれらの番号に拘束されるものではない。
【０００８】
請求項１の発明（以下、発明１という）はレベル優先の制御をするものである。
発明１電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、その分類レベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特定し、〈１〉仮特定した負荷装置群、〈２〉それらの分類レベル及び〈３〉現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群の運転状態を、予め定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷とするように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置。
【０００９】
請求項２の発明（以下、発明２という）は発明１でルールを特定したものである。
発明２仮特定した負荷装置群及びそれらの分類レベルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群を照らして、
〈１〉前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）のレベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続されている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）のレベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わない、
〈２〉切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わない、
〈３〉現実の負荷の合計が上限値を超えている場合において、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機（１）から商用電源に切り替える、
ことをルールとする発明１記載のコージェネレーション装置。
【００１０】
請求項３の発明（以下、発明３という）は発明１同様レベル優先で負荷装置群を特定するが、現に発電機に接続して運転している負荷装置群のレベルを考慮をすることなく切り替える点が発明１と違う。
発明３電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そのレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を特定し、前記発電機（１）に接続し運転する負荷装置群が前記の特定された負荷装置群になるよう必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置。
【００１１】
請求項４の発明（以下、発明４という）は前記発電機（１）に接続して運転されている負荷装置群の実負荷の合計値を目標負荷値に維持するに際し、積み上げ的に発電機に接続し運転すべき負荷装置群を特定しない点が発明１及び３と違う。
発明４電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装置群の現実の負荷の合計が前記下限値より小さい場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記商用電源（２）に接続され運転している負荷装置群から前記分類でレベルが上位のものから順に選択し前記切替器で前記商用電源（２）から前記発電機（１）に切り替え、前記の選択ができない場合は切り替えは行わず、
前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装置群の現実の負荷の合計が前記上限値より大きい場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記発電機（１）に接続され運転している負荷装置群をレベルの下位のものから順に選択し前記切替器で前記発電機（１）から前記商用電源（２）に切り替えることを特徴とするコージェネレーション装置。
【００１３】
請求項５の発明（以下、発明５という）は発明１〜４で瞬断が許されない負荷装置群の切替器に高速切替器を使用する限定をしたものである。
発明５少なくとも供給電力の瞬断が許容されない負荷装置群の切替器には機械式接点を有する切替器に半導体スイッチを並列接続した高速切替器を用いたことを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載のコージェネレーション装置。
【００１４】
請求項６の発明（以下、発明６という）は発明１に関する切替装置である。
発明６電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そのレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特定し、〈１〉仮特定した負荷装置群、〈２〉それらのレベル及び〈３〉現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群の運転状態を、予め定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷とするように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置用の電力切替器。
【００１５】
請求項７の発明（以下、発明７という）は発明６の切替器が使用するルールで発明２に対応する。
発明７仮特定した負荷装置群及びそれらのレベルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群を照らして、
〈１〉前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）のレベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続されている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）のレベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わない、
〈２〉切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わない、
〈３〉現実の負荷の合計が上限値を超えている場合において、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機（１）から商用電源に切り替える、
ことをルールとする発明６記載のコージェネレーション装置用の電力切替器。
【００１６】
発明１について更に説明する。
コージェネレーション装置の原動機（エンジン、タービン等）によって駆動され発電する発電機の出力電源を簡単のため本明細書では単に発電機という。本明細書では発電機は商用電源に対立する用語である。
電力負荷装置とはモーター、加熱炉、照明、換気ファン、空調室外機等の電力を使用する設備をいう。
負荷装置群とは幾つかの電力負荷装置をその定格電力、起動停止、電力負荷パターン、起動電流等を考慮して群としてその性質が把握できるようにまとめたものであってもよいし、１以上の電力負荷装置を１つのブレーカのもとにまとめ、そのようなブレーカを複数（通常３以上）含む配電盤がある既設設備においてはブレーカ単位でそれを１つの負荷装置群として扱ってもよい。既設設備の場合、後者の方法で負荷装置群を定義するとエンジニアリング工数が節約できコージェネレーション装置をより安価に提供できる。このように簡易に負荷装置群を定義しても通常は１つのブレーカには性質の似た負荷が集められているためその負荷装置群は特徴的な性格が見られ後述の分類（レベル）が可能である。このように電力負荷装置はいずれかの負荷装置群に属する。
分類は負荷装置群の性格（負荷装置群の数、負荷装置群の最小定格、発停頻度、負荷の変動、起動電流等）を考慮して定める。より長く発電機に接続しておきたい負荷装置群から順に例えば、レベル０、１、２、３、・・と分類する。レベル名は任意でＡ、Ｂ、Ｃ・・としてもよい。
【００１７】
本発明においては負荷装置群は複数あればよくその数は特に限定されず、例えば３個でも３０個でもよい。本発明では負荷装置群は３以上の場合により効果がある。既築顧客に対しては、既設の配電盤に集められた配線をそのまま活用すると便利なため、負荷装置群は１０〜４０個、好ましくは２０〜３０個にすると便利である。
また、きめ細かに切替器を制御し、発電機を高負荷率で運転することを意図する場合は、負荷装置群は少なくとも１０個以上あることが好ましい。発電機の定格出力を基準に言えば、負荷装置群の定格値は発電機の定格値の２０％程度、好ましくは１０％程度、より好ましくは５％程度であることが好ましい。
負荷装置群の大きさを細かくした方が、不感帯（下限値と上限値の間をいう）内に納めやすい。
【００１８】
発電機はその負荷をできるだけある目標値に近づけるように運転する。その目標値を目標負荷値という。
目標負荷値は負荷装置群全体の性格（負荷装置群の数、負荷装置群の最小定格、発停頻度、負荷の変動等）を考慮して、発電機の定格値を基準に定められる。例えば定格値の８０％、８５％、９０％、９５％等に設定される。発電機には慣性があるため一時的には定格を越えても耐え得るから限界的運転をする場合は目標負荷値は定格値に近い値（例．９７％）とすることも可能である。
【００１９】
上限値及び下限値は負荷装置群全体の性格（負荷装置群の数、負荷装置群の最小定格、発停頻度、負荷の変動等）、目標負荷値、発電機の定格値を考慮して定められる。例えば、上限値は目標負荷値より目標負荷値の３％、５％、１０％、１５％、２０％程度大きくし、下限値は目標負荷値より目標負荷値の３％、５％、１０％、１５％、２０％程度小さくする。
もちろん、例えば、±５ｋｗのように制御の中心値（目標負荷値）を基準にプラスを上限値、マイナスを下限値として規定してもよい。
【００２０】
発明２について更に説明する。
このルールによると、例えば、発電機の定格値が９０ｋｗ、上限値８０ｋｗ、目標値７０ｋｗ、下限値６０ｋｗで、負荷レベルは負荷装置群Ａが０、Ｂが１、Ｃが１、Ｄが２とする。
実負荷が負荷装置群Ａは３５ｋｗ、Ｂは３０ｋｗ、Ｃは１０ｋｗ、Ｄは５ｋｗで運転され、Ａ及びＢは発電機に、Ｃ及びＤは商用電力に接続され、発電機は負荷がＡ＋Ｂ＝３５＋３０＝６５ｋｗで運転されているとする。
サンプリングが０．３秒で間隔で行われており、一定時間後にＡ＋Ｂ＝３５＋１５＝５０ｋｗ（下限値未満）になり、Ａ＋ＣならＡ＋Ｃ＝３５＋３５＝７０ｋｗになったとする。この場合、仮特定される負荷装置群はＡ、Ｃになり、Ａ＋Ｃ＝７０ｋｗになる。Ａ＋ＢからＡ＋Ｃに切り替える方がより目標負荷値７０ｋｗに近づくし、ＢとＣが同レベルであるため発電機の負荷の切替を行う。
【００２１】
計測時にＡ＋Ｂ＝４０＋４０＝８０ｋｗ（上限値）になり、Ａ＋ＣならＡ＋Ｃ＝４０＋２５＝６５ｋｗになったとする。この場合、仮特定される負荷装置群はＡ、Ｃになり、Ａ＋Ｃ＝６５ｋｗになる。Ａ＋ＢからＡ＋Ｃに切り替える方がより目標負荷値７０ｋｗに近づくがこの場合は発電機の負荷の切替は行わない。ＢとＣが同レベルであるためである。
【００２２】
計測時にＡ＋Ｂ＝４５＋４０＝８５ｋｗ（上限値越え）になったとする。この場合、Ａ＋Ｃ＝４５＋２０＝６５ｋｗならば、仮特定される負荷装置群はＡ、Ｃになる。ＢとＣは同レベルのため発電機の負荷はＡ＋Ｂ＝４５＋４０＝８５ｋｗからＡ＋Ｃ＝４５＋２０＝６５ｋｗに切り替わる。もし、ＣのレベルがＢのレベル１より下位の２であればＣへは切り替わらずＢが商用電力に切り替わり発電機の負荷はＡ＝４５（下限値未満）になる。
【００２３】
発明５について更に説明する。
発明５は、高価な高速切替器を全ての負荷装置群に使用するのではなく、少なくとも供給電力の瞬断が許容されない負荷装置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９）に高価であるが高速に切り替えることができる高速切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ６）を割り当てることによって、切替器全体に要するコストを安くしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示したもので、小規模コージェネレーションシステム（例えば発電能力１５ｋｗ）の発電機１に接続する負荷は適当な数（例えば２０〜３０）の負荷装置群からなり、各負荷装置群（ここではＬ１、Ｌ２、…、Ｌ９とする）に含まれている機器の発停の頻度や突入電流の有無等に応じていくつかの優先順位（レベル０〜３）に分類し、
負荷装置群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は低速切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を介して、負荷装置群Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９は高速切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ６）を介してそれぞれ発電機１及び商用電源２に切り替え自在に接続する。
【００２５】
図２は本発明に使用する低速切替器の一例を示したもので、制御回路４は負荷装置群の実負荷を検出して集中制御ユニット３へ送り、集中制御ユニット３からの制御信号を受けて機械的接点５を開閉制御する。この接点５の応答は遅く、約１０ｍＳｅｃの瞬断時間がある。
【００２６】
また図３は本発明に使用する高速切替器を示したもので、制御回路４の動作は低速切替器と同様であるが、機械的接点５と並列に半導体スイッチ６が接続されており、機械的接点５が応答するまでの間、半導体スイッチ６にバイパスされるので、応答時間は８μＳｅｃ程度であり、瞬断による影響を機器にほとんど与えない。図３の機械的接点５は中間点があるタイプでもよい。
【００２７】
低速切替器と高速切替器に使い分け例を説明する。
供給電力の瞬断が許容される電力負荷装置及びコージェネレーション装置の発電機を起動してから起動し起動後は連続的に運転し特別な場合以外は商用電力に切り替えない電力負荷装置を負荷とする負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）には機械式接点を有する安価な低速切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を割り当て、
その他の負荷装置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９）には機械式リレー接点に半導体スイッチを並列接続した高価であるが高速に切り替えることができる高速切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ６）を割り当てることによって、切替器に要するコストを安くしたものである。
【００２８】
低速切替器が適用できる負荷装置としては、〈１〉換気ファン、扇風機、〈２〉複雑な制御を伴わず瞬断しても他に影響を及ぼさないポンプ類、乾燥機等、〈３〉街灯が例示できる。
【００２９】
高速切替器が必要な負荷装置としては、〈１〉パソコン等の電子機器、〈２〉ショウウインドウの照明、オフィスの照明、〈３〉瞬断するとその装置又は他の装置に影響を及ぼす機器が例示できる。
【００３０】
集中制御ユニット３は、これら全て（Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌ９）の負荷装置群毎の使用電力を負荷装置群毎にサンプリングにより常時監視して、その制御出力により各切替器を制御している。具体的には前記発明１及び２で説明した通りである。
【００３１】
表１は種々の負荷に優先順位を付して分類したものであり、図４は本発明装置の動作をイメージ的に示したもので、図４の中の数字は負荷の優先順位である。
【００３２】
【表１】

【００３３】
０は最高順位すなわちレベル０の負荷の使用電力を示している。このレベル０は安定した負荷である照明設備のうち発電機１の定格出力に見合った分であり、突入電流が小さくオンオフされる頻度も低いので、発電機１にとって最も有利な負荷である。レベル０の負荷装置群の定格値の合計は、発電機の定格値以上であってもよいが、発電機の定格値以下に設計するのが実務的である。
【００３４】
発電機１の電力消費が低下した場合、それに合わてコージェネレーション装置の負荷を下げるとコージェネレーション装置からの熱出力も低下してしまう。しかし、熱エネルギーを必要とするユーザーは熱エネルギーを確保するためコージェネレーション装置の負荷を維持しなければならないが、負荷を維持すると電力が余る。そこで負荷率を維持するために商用電源に接続されている負荷を発電機側に切り替える。
しかし、この切り替えを行うと、コージェネ発電機の出力が小さい場合、負荷の急激な変動や力率の低下によって悪影響を受け易く、また変動の激しい負荷に対しては頻繁に切り替えを行わなければならないので、スイッチ類が消耗する上に動作の不安定の原因になるおそれがある。
そこで、できるだけ品質の良い負荷を発電機の負荷とするために、発明１及び２ではあらかじめ負荷に優先順位（レベル）を付け、これによって変動の少ない負荷装置群を優先的に発電機側に投入し、変動の大きい負荷装置群を優先的に切り離すようにしたものである。
【００３５】
いま図４において、発電機の定格出力は１５ｋｗである。図中Ａは、発電機１に直接接続されるか若しくは低速切替器（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３）を介して接続されているレベル０の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）が、ほぼ１００％の利用率で使用されている状態を示している。
【００３６】
レベル０の負荷の使用電力が減少して、発電機の負荷の余裕が負荷装置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９）のいずれかの実使用電力以上になると、その負荷装置群が発電機側へ切り替えられ得る。このとき該当する負荷が２個以上ある場合には、高順位のものが優先的に切り替えられ得る。”・・られ得る”と書いたのは、上記条件を満たしても設定したルールにより切り替えないことがあるためである。図中ＢあるいはＣはこのような状態を示している。なおハンチングを防止するために、次の投入は前回の切り替え動作から少なくとも一定時間△Ｔ（例えば５秒）経過後に行うようにすることが好ましい。
【００３７】
また使用電力が一定値以下の負荷装置群は切り替え対象から除外するルールを設定してもよい。通常は優先順位の高い負荷から順に投入されることになるが、高順位に適当な実使用電力の負荷装置群が見当たらない場合には、低順位の負荷装置群を先に投入するようにルールを決めてもよい。
【００３８】
一方、発電機１側の全使用電力が発電機の定格値をオーバーした場合には、△Ｔ＝０で、即時に負荷の切り離し、すなわち商用電源２側への切り替えが行われる。このときは、必ず優先順位の低い負荷が先に切り離される。各負荷装置群の電力負荷のサンプリングは間隔をおいて（例．０．３秒）行うので、ミクロ的には即時切り替えではないが、発電機は短時間であれば定格値オーバーに耐えうるので即時切り替えと称呼してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によると、全ての負荷装置群の現実の負荷を監視しながら切り替えるため、発電機側の負荷の余裕に見合った適当な実使用電力の負荷装置群を探して補充することができ、従来例に比して発電機の電力負荷率を高めることが可能であり、遥かに効率よくコージェネレーション装置から発生する電力を利用できる。また切り替え用の負荷装置群に優先順位を付し、高順位の負荷を優先的に発電機に接続するようにすれば、安定な負荷から順に取り入れ、変動の大きい負荷から順に切り離すことができ、従って常に安定な動作を確保できる上に、切り替えの頻度を少なくしてスイッチ類の負担を軽くすることができる。
また、切替時の瞬断の許容度により使用する切替器を安価な低速切替器と高価な高速切替器を使い分けるため切替器のコストを安くすることができると共に、瞬断対策コストを節減できる。
本発明は切替器を効果的に使うため、コージェネレーション設備のうち、〈１〉発電機と商用電力に切替自在に接続される負荷装置群が多数あるもの、〈２〉系統連系運転をしないもの、〈３〉熱供給重視のもの、〈４〉出力１００ｋｗ以下、特に１０ｋｗ未満の小型のもの（発電盤に集合された配線を活用できる）に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】同上に用いる低速切替器の回路図である。
【図３】同上に用いる高速切替器の回路図である。
【図４】同上の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】従来例のタイムチャートである。
【符号の説明】
１発電機
２商用電源
３集中制御ユニット
Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌ６負荷装置群（図中では単に負荷と表記）
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・低速切替器
Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓ６高速切替器

Claims

電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、その分類レベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特定し、〈１〉仮特定した負荷装置群、〈２〉それらの分類レベル及び〈３〉現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群の運転状態を、予め定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷とするように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置。
仮特定した負荷装置群及びそれらの分類レベルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群を照らして、
〈１〉前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）のレベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続されている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）のレベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わない、
〈２〉切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わない、
〈３〉現実の負荷の合計が上限値を超えている場合において、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機（１）から商用電源に切り替える、
ことをルールとする請求項１記載のコージェネレーション装置。
電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そのレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を特定し、前記発電機（１）に接続し運転する負荷装置群が前記の特定された負荷装置群になるよう必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置。
電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装置群の現実の負荷の合計が前記下限値より小さい場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記商用電源（２）に接続され運転している負荷装置群から前記分類でレベルが上位のものから順に選択し前記切替器で前記商用電源（２）から前記発電機（１）に切り替え、前記の選択ができない場合は切り替えは行わず、
前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装置群の現実の負荷の合計が前記上限値より大きい場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記発電機（１）に接続され運転している負荷装置群をレベルの下位のものから順に選択し前記切替器で前記発電機（１）から前記商用電源（２）に切り替えることを特徴とするコージェネレーション装置。
少なくとも供給電力の瞬断が許容されない負荷装置群の切替器には機械式接点を有する切替器に半導体スイッチを並列接続した高速切替器を用いたことを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載のコージェネレーション装置。
電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、
発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未満に下限値を定めておき、
前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、
前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、
前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そのレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特定し、〈１〉仮特定した負荷装置群、〈２〉それらのレベル及び〈３〉現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群の運転状態を、予め定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷とするように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装置用の電力切替器。
仮特定した負荷装置群及びそれらのレベルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群を照らして、
〈１〉前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）のレベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続されている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）のレベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わない、
〈２〉切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わない、
〈３〉現実の負荷の合計が上限値を超えている場合において、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機（１）から商用電源に切り替える、
ことをルールとする請求項６記載のコージェネレーション装置用の電力切替器。