JP7777443B2 - 発電制御装置、発電制御方法、発電制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は発電制御技術に関する。

特許文献１には、陸上に設置される太陽光発電機等の多数の発電機によって構成される電力系統の需給制御方法が開示されている。記憶された各発電機の出力と燃料費の関係に基づいて、予測された電力需要に対して各発電機の燃料費が最も安くなる予測出力が演算されて当該各発電機に配分される。

特開２０１３－９０４１９号公報

本発明者は、ディーゼル発電機等の複数の発電機を備える船舶における発電制御について独自に検討した。航行中の船舶では発電機で使用可能な燃料の量が限られているため、各発電機の燃料消費量を可能な限り低減するのが好ましい。しかし、特許文献１のように、電力需要の正確な予測および多数の発電機の入出力関係に基づく複雑な演算を伴う方法は船舶には不適である。船舶では、航行中の海象や天候、サイドスラスタ等の電気動力装置の使用状況に応じて、電力需要が急激に変化するため、電力需要の予測が極めて難しい。また、電力需要の変動が大きい航行中に、各発電機の入出力関係に基づく複雑な演算を行っていたのでは、発電量が電力需要に追随できない可能性があり、最悪の場合は電源喪失（ブラックアウト）に繋がる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、船舶における電力需要の変動に機動的に対応できる発電制御装置等を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発電制御装置は、投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御装置であって、電力需要を取得する電力需要取得部と、電力需要に合計が等しく、かつ、各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出部と、指定発電量に基づいて発電機を制御する発電制御部と、を備える。

この態様によれば、電力需要取得部が取得した電力需要に応じて、各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする各発電機の指定発電量が定められるため、特許文献１のように各発電機の入出力関係に基づく複雑な演算を行うことなく、機動的に各発電機に必要な量の電力を発電させることができる。

本発明の別の態様は、発電制御方法である。この方法は、投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御方法であって、電力需要を取得する電力需要取得ステップと、電力需要に合計が等しく、かつ、各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出ステップと、指定発電量に基づいて発電機を制御する発電制御ステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、船舶における電力需要の変動に機動的に対応できる。

第１実施形態に係る船舶用の電源システムの構成を示す機能ブロック図である。 ディーゼル発電機の出力と燃費の関係の例を示す。 発電制御部による第１の発電制御の例を示す。 発電制御部による第２の発電制御の例を示す。 第２実施形態に係る船舶用の電源システムの構成を示す機能ブロック図である。 地球上の海面の領域分割の例を模式的に示す。 電力需要マップの例を模式的に示す。 発電制御部の発電制御処理を簡潔に示す。

図１は、第１実施形態に係る船舶用の電源システム１の構成を示す機能ブロック図である。電源システム１は、投入された燃料の燃焼によって交流電力を発電する複数のディーゼル発電機２１、２２、２３（以下ではディーゼル発電機２と総称する）と、ディーゼル発電機２が発電した交流電力を船舶の各部（具体的には後述する船内負荷５１および／または電気動力装置５２）に配電するＡＣ配電盤３と、ＡＣ配電盤３からの交流電力を船舶の各部への配電に適した周波数および／または電圧に変換するインバータ４と、発電制御装置６を備える。

各ディーゼル発電機２は、投入された燃料の燃焼によって回転動力を出力する不図示のエンジン部と、当該回転動力を交流電力に変換する不図示の発電部を備える。ディーゼル発電機２のエンジン部はディーゼルエンジンによって構成されるが、発電機のエンジン部は他の種類の機関によって構成されてもよい。

複数（図１の例では三つ）のディーゼル発電機２が発電した交流電力はＡＣ配電盤３で集約され、インバータ４を介して船内負荷５１および／または電気動力装置５２に給電される。本実施形態における船内負荷５１は、船内の全ての電気設備や電気機器から後述する電気動力装置５２を除いたものを意味し、典型的には船内の照明や空調等の各種の電気設備、船室等に設けられるコンセント（プラグソケット）に接続される各種の電気機器を含む。

電気動力装置５２は、船舶自体および／またはクレーン、ウィンチ、油圧設備、空圧設備等の船舶設備を駆動する装置の総称である。電気動力装置５２のみで駆動される船舶は電気船と呼ばれ、電気動力装置５２とディーゼルエンジン等の非電気動力装置の組合せで駆動される船舶はハイブリッド船と呼ばれる。ハイブリッド船は、エンジン部（ディーゼル発電機２）、発電部（ディーゼル発電機２）、モータ（電気動力装置５２）、プロペラ（電気動力装置５２）が直列に接続されるシリーズ方式のものでもよいし、エンジン部が直接的にプロペラを回転駆動できると共に、エンジン部の回転動力に基づいて発電部が発電した電力によってプロペラを回転駆動できるモータが並列的に設けられるパラレル方式のものでもよい。

ディーゼル発電機２およびインバータ４を制御する発電制御装置６は、電力需要取得部６１と、指定発電量導出部６２と、発電制御部６３と、記録部６４と、指定発電量補正部６５を備える。これらの機能ブロックは、コンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。特に本実施形態では、発電制御装置６の機能ブロックの一部または全部は、船舶内のコンピュータで実現してもよいし、船舶内のコンピュータと通信可能な船舶外のコンピュータで実現してもよい。

電力需要取得部６１は、各ディーゼル発電機２の発電量の合計となる、船内負荷５１および／または電気動力装置５２の電力需要または総必要電力を取得する。電力需要取得部６１は、船内負荷５１および／または電気動力装置５２から直接的に電力需要を取得してもよいし、船舶がいる在船領域に応じて後述する電力需要マップから間接的に電力需要予測を取得してもよい。

指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要に応じて一意的に定まる各ディーゼル発電機２の指定発電量であって、それらの合計が電力需要取得部６１が取得した電力需要に等しい指定発電量を導出する。具体的に指定発電量導出部６２は、入力としての電力需要と出力としての各ディーゼル発電機２の指定発電量を対応付けるテーブル、または、入力としての電力需要に基づいて出力としての各ディーゼル発電機２の指定発電量を算出する多項式等の関数を備える。ここで、電力需要取得部６１が取得した電力需要をＰ_０、第１ディーゼル発電機２１の指定発電量をＰ_１、第２ディーゼル発電機２２の指定発電量をＰ_２、第３ディーゼル発電機２３の指定発電量をＰ_３とそれぞれ置けば、指定発電量導出部６２は入力Ｐ_０に対して一意的な出力（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）を与える広義の関数として機能する。なお、常にＰ_０＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３が成立する。詳細な具体例については後述するが、例えば、Ｐ_０＝20の場合は（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（20，0，0）等となって、第１ディーゼル発電機２１が全ての電力需要を発電する。また、Ｐ_０＝40の場合は（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（20，20，0）等となって、第１ディーゼル発電機２１および第２ディーゼル発電機２２が電力需要を半分ずつ発電する。

各ディーゼル発電機２の指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）は、各ディーゼル発電機２の燃料消費量の合計を略最小にする発電量であり、各ディーゼル発電機２の発電量（以下では出力ともいう）と燃料消費量（以下では燃費ともいう）の関係に基づいて定められる。

第Ｎ（Ｎは自然数）ディーゼル発電機２Ｎの発電量を表す出力Ｐ_Ｎ[kW]は、エンジン部のトルクＴ_Ｎ[Nm]と回転数Ｎ_Ｎ[rpm]によって決まり、Ｐ_Ｎ＝２πＴ_ＮＮ_Ｎ／６０／１０００×η_genと表される（η_gen：ディーゼル発電機２Ｎの発電効率）。このため、エンジン部のトルクＴ_Ｎおよび回転数Ｎ_Ｎの少なくともいずれかを変更することで、上記の式に従って第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎすなわち発電量を変更できる。なお、ディーゼル発電機２から交流電力が供給される船内負荷５１は一定周波数（例えば60Hz）の交流電力のみで動作可能な場合が多いため、エンジン部の回転数Ｎ_Ｎを一定に保つことで発電部に船内負荷５１の要求に合った一定周波数の交流電力を発生させるのが好ましい。この場合、エンジン部の回転数Ｎ_Ｎは一定に保たれるため、エンジン部のトルクＴ_Ｎの変化に伴って第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎが変化する。以下では、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎ[kW]を、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの定格出力または最大出力Ｐ_Ｎmax[kW]に対する割合Ｐ_Ｎ／Ｐ_Ｎmax[%]で表す。

第Ｎディーゼル発電機２Ｎの単位発電量当たりの燃料消費量を表す燃費Ｆ_Ｎ[g/kWh]は燃費効率とも呼ばれ、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの測定された燃料消費量をＷ_Ｎ[g]、測定された発電量をＥ_Ｎ[kWh]（出力Ｐ_Ｎに比例する）と置けば、Ｆ_Ｎ＝Ｗ_Ｎ／Ｅ_Ｎと表される。単位発電量当たりの燃料消費量Ｆ_Ｎが少ないほど燃費または燃費効率が良く、単位発電量当たりの燃料消費量Ｆ_Ｎが多いほど燃費または燃費効率が悪い。

図２は、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎ（発電量Ｅ_Ｎに比例する）と燃費Ｆ_Ｎ（発電量Ｅ_Ｎ当たりの燃料消費量）の関係の例を示す。図２（Ａ）に示されるように、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎが定格出力Ｐ_Ｎmaxの約60%より低い低出力領域では、発電量Ｅ_Ｎ当たりの燃料消費量が多く燃費効率が悪いことが分かる。第Ｎディーゼル発電機２Ｎの出力Ｐ_Ｎが定格出力Ｐ_Ｎmaxの約60%より高い高出力領域では、発電量Ｅ_Ｎ当たりの燃料消費量が少なく燃費効率が良いことが分かる。高出力領域の拡大図である図２（Ｂ）に示されるように、高出力領域内でも燃費が最小（Ｆ_min）となる最適出力（図２の例では85%）が存在する。このように、第Ｎディーゼル発電機２Ｎの燃料消費量Ｆ_Ｎは、第Ｎディーゼル発電機２Ｎが最適出力で発電している場合に最小となる。

但し、船内負荷５１や電気動力装置５２の電力需要が極めて小さい場合には、比較的大きな最適出力（85%）で第Ｎディーゼル発電機２Ｎを稼働できない。逆に、船内負荷５１や電気動力装置５２の電力需要が極めて大きい場合には、最適出力（85%）より大きな出力で第Ｎディーゼル発電機２Ｎを稼働する必要がある。このように、第Ｎディーゼル発電機２Ｎを常に最適出力で稼働すればよいという訳ではない。更に、本実施形態のようにディーゼル発電機２が複数（例えば三つ）設けられる場合、ディーゼル発電機２１、２２、２３毎に発電量と燃料消費量の関係が異なることもあり、各ディーゼル発電機２１、２２、２３の燃料消費量の合計（ΣＦ_Ｎ＝Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３）が略最小となる発電量の組（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）を求めるには多大な演算時間を要する。電力需要の変動が大きい航行中の船舶では、各ディーゼル発電機２の発電量を迅速に電力需要に追随させる必要があるため、このように複雑な演算を行っている余裕はない。

そこで、本実施形態では、以上のような複雑な演算を船舶の航行前に予め行っておき、その結果としてのテーブルや多項式等の関数を指定発電量導出部６２に予め保持させる。船舶の航行中は、電力需要取得部６１によって随時取得される船内負荷５１および／または電気動力装置５２の総電力需要Ｐ_０を、指定発電量導出部６２が予め作成済のテーブルや多項式に入力すると、各ディーゼル発電機２１、２２、２３の指定発電量の組（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）が即座に得られる。このため、特許文献１のように各ディーゼル発電機２の入出力関係に基づく複雑な演算を行うことなく、機動的に各ディーゼル発電機２に必要な量の電力を発電させることができる。

指定発電量導出部６２が合計電力需要Ｐ_０をテーブルや多項式に入力して導出する各ディーゼル発電機２１、２２、２３の指定発電量Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３（但しＰ_０＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３）は、各ディーゼル発電機２１、２２、２３の燃料消費量の合計ΣＦ_Ｎ（＝Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３）が略最小となる発電量である。ここで「略最小」とは、与えられた電力需要Ｐ_０に対する各ディーゼル発電機２１、２２、２３の燃料消費量の合計ΣＦ_Ｎの演算上または理論上の最小値または極小値をＦ_minと置いた場合に、各ディーゼル発電機２１、２２、２３の実際の燃料消費量の合計ΣＦ_ＮがＦ_min以上Ｆ_min×1.1未満（Ｆ_min≦ΣＦ_Ｎ＜Ｆ_min×1.1）、更に好ましくはＦ_min以上Ｆ_min×1.05未満（Ｆ_min≦ΣＦ_Ｎ＜Ｆ_min×1.05）となることを意味する。

発電制御部６３は、指定発電量導出部６２が電力需要Ｐ_０から一意的に導出した指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）に基づいて少なくとも一つのディーゼル発電機２１、２２、２３に発電させる。例えば、Ｐ_０＝20、（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（20，0，0）という上記の例では、発電制御部６３は一つのディーゼル発電機２１に発電させ、Ｐ_０＝40、（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（20，20，0）という上記の例では、発電制御部６３は二つのディーゼル発電機２１、２２に発電させる。

図３は、発電制御部６３による第１の発電制御の例を示す。横軸の「合計電力」は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０を、電源システム１の定格出力または最大出力に対する割合で表す。縦軸の「各発電機出力」は、各ディーゼル発電機２１、２２、２３の出力Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を、それぞれの定格出力または最大出力Ｐ_１max、Ｐ_２max、Ｐ_３maxに対する割合Ｐ_１／Ｐ_１max、Ｐ_２／Ｐ_２max、Ｐ_３／Ｐ_３maxで表す。

以下では、電力需要Ｐ_０が0%から100%まで単調に増加する場合について説明する。電力需要Ｐ_０が0%から増加を開始すると、最初は一つのディーゼル発電機２１のみが発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（0%～約33%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のうちＰ_１のみが非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（Ｐ_１，0，0）を導出している。Ｐ_０＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３であるため、Ｐ_１＝Ｐ_０である（但し、単位は[%]ではなく、[kW]等に揃える必要がある）。電力需要Ｐ_０が約33%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１は定格発電量または上限発電量である100%に達する。そこから更に電力需要Ｐ_０が増加すると、一つのディーゼル発電機２１のみでは電力需要Ｐ_０を賄えないため、発電制御部６３は新たなディーゼル発電機２２を起動する。

電力需要Ｐ_０が約33～35%の時、起動済のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１は100%のまま、不足分は新たに起動されたディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２が約0%から増えていくことで補われる。電力需要Ｐ₀が約36%に達すると。新たに起動されたディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２が約55%に急峻に増加すると共に、起動済のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１が100%から約55%に急峻に減少する。これは、一つ目のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１を100%に維持したまま二つ目のディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２を0%から徐々に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_{１（100%）}＋Ｆ_２（0%）より、一つ目のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１を約55%に一気に下げて二つ目のディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２を約55%に一気に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_{１（約55%）}＋Ｆ_{２（約55%）}の方が小さくなる、すなわち燃費効率が良くなるためである。燃費特性が異なる複数のディーゼル発電機２を設けた場合、総合的な燃料消費量を最適化または最小化するための各ディーゼル発電機２の出力は互いに異なる。

以上のように、図３で左から右に向かう電力需要Ｐ_０の増加に伴って発電制御部６３が新たなディーゼル発電機２２を起動する場合、起動済のディーゼル発電機２１の発電量Ｅ_１または出力Ｐ_１が100%から約55%に減少する。逆に、図３で右から左に向かう電力需要Ｐ_０の減少に伴って発電制御部６３が起動済の一部のディーゼル発電機２２を停止させる場合、停止されないディーゼル発電機２１の発電量Ｅ_１または出力Ｐ_１が約55%から100%に増加する。図３の例では、約33%の電力需要Ｐ_０が、稼働させるディーゼル発電機２の数を１と２の間で切り替える閾値となる。電力需要Ｐ_０が増加する場合は起動閾値となって、それを左から右に超えた場合は新たなディーゼル発電機２２が起動される。電力需要Ｐ_０が減少する場合は停止閾値となって、それを右から左に超えた場合は起動済のディーゼル発電機２２が停止される。

電力需要Ｐ_０に対する総発電量（Ｅ_１＋Ｅ_２＋Ｅ_３）の不足によって引き起こされるブラックアウトを防ぐためには、電力需要Ｐ_０が起動閾値まで増加した場合は即座に新たなディーゼル発電機２２を起動するのが好ましい。一方、電力需要Ｐ_０が停止閾値まで減少した場合は即座に起動済のディーゼル発電機２２を停止させるのではなく、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合に限って起動済のディーゼル発電機２２を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、電力需要Ｐ_０が一時的に停止閾値を下回った後に速やかに停止閾値を上回った場合には、起動済のディーゼル発電機２２を停止させることなく二つのディーゼル発電機２１、２２で余裕を持って電力需要Ｐ_０を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。

続いて、電力需要Ｐ_０が約33%の第１の起動閾値から増加を開始すると、上記の通り二つのディーゼル発電機２１、２２が発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（約35%～約65%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のうちＰ_１、Ｐ_２が非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（Ｐ_１，Ｐ_２，0）を導出している。電力需要Ｐ_０が約65%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１およびディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２は定格発電量または上限発電量である約100%に達する。そこから更に電力需要Ｐ_０が増加すると、二つのディーゼル発電機２１、２２では電力需要Ｐ_０を賄えないため、発電制御部６３は新たなディーゼル発電機２３を起動する。

この時、新たに起動されたディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３が約0%から約65%に急峻に増加すると共に、起動済のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２が約100%から約65%に急峻に減少する。これは、一つ目および二つ目のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２を約100%に維持したまま三つ目のディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３を0%から徐々に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_{１（約100%）}＋Ｆ_{２（約100%）}＋Ｆ_３（0%）より、一つ目および二つ目のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２を約65%に一気に下げて三つ目のディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３を約65%に一気に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_{１（約65%）}＋Ｆ_{２（約65%）}＋Ｆ_{２（約65%）}の方が小さくなる、すなわち燃費効率が良くなるためである。

以上のように、図３で左から右に向かう電力需要Ｐ_０の増加に伴って発電制御部６３が新たなディーゼル発電機２３を起動する場合、起動済のディーゼル発電機２１、２２の発電量Ｅ_１、Ｅ_２または出力Ｐ_１、Ｐ_２が約100%から約65%に減少する。逆に、図３で右から左に向かう電力需要Ｐ_０の減少に伴って発電制御部６３が起動済の一部のディーゼル発電機２３を停止させる場合、停止されないディーゼル発電機２１、２２の発電量Ｅ_１、Ｅ_２または出力Ｐ_１、Ｐ_２が約65%から約100%に増加する。図３の例では、約65%の電力需要Ｐ_０が、稼働させるディーゼル発電機２の数を２と３の間で切り替える閾値となる。電力需要Ｐ_０が増加する場合は起動閾値となって、それを左から右に超えた場合は新たなディーゼル発電機２３が起動される。電力需要Ｐ_０が減少する場合は停止閾値となって、それを右から左に超えた場合は起動済のディーゼル発電機２３が停止される。

電力需要Ｐ_０に対する総発電量（Ｅ_１＋Ｅ_２＋Ｅ_３）の不足によって引き起こされるブラックアウトを防ぐためには、電力需要Ｐ_０が起動閾値まで増加した場合は即座に新たなディーゼル発電機２３を起動するのが好ましい。一方、電力需要Ｐ_０が停止閾値まで減少した場合は即座に起動済のディーゼル発電機２３を停止させるのではなく、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合に限って起動済のディーゼル発電機２３を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、電力需要Ｐ_０が一時的に停止閾値を下回った後に速やかに停止閾値を上回った場合には、起動済のディーゼル発電機２３を停止させることなく三つのディーゼル発電機２１、２２、２３で余裕を持って電力需要Ｐ_０を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。

続いて、電力需要Ｐ_０が約65%の第２の起動閾値から増加を開始すると、上記の通り三つのディーゼル発電機２１、２２、２３が発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（約65%～100%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のいずれもが非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）を導出している。電力需要Ｐ_０が最大値である100%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１、ディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２、ディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３は定格発電量または上限発電量である100%に達する。

図４は、発電制御部６３による第２の発電制御の例を示す。以下では、電力需要Ｐ_０が0%から100%まで単調に増加する場合について説明する。電力需要Ｐ_０が0%から増加を開始すると、最初は一つのディーゼル発電機２１のみが発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（0%～約25%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のうちＰ_１のみが非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（Ｐ_１，0，0）を導出している。Ｐ_０＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３であるため、Ｐ_１＝Ｐ_０である（但し、単位は[%]ではなく、[kW]等に揃える必要がある）。電力需要Ｐ_０が約25%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１は定格発電量（100%）より小さい起動閾値（70%）に達する。ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１は、原則として起動閾値を超えないように制御される（電力需要Ｐ_０が約70%を超える領域を除く）。このため電力需要Ｐ_０が約25%から更に増加すると、出力70%の一つのディーゼル発電機２１のみでは電力需要Ｐ_０を賄えないため、発電制御部６３は新たなディーゼル発電機２２を起動する。

新たに起動されたディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２は、最初は緩やかに増加して続いて急峻に増加する。電力需要Ｐ_０が約25%～約30%の領域では、出力Ｐ_１が起動閾値の70%に維持された状態で出力Ｐ_２が所定の傾きａ_２で緩やかに増加する。続いて電力需要Ｐ_０が約30%に達すると、新たに起動されたディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２が50%に急峻に増加すると共に、起動済のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１が起動閾値の70%から50%に急峻に減少する。これは、一つ目のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１を70%に維持したまま二つ目のディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２を傾きａ_２で緩やかに上げ続けた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_１（70%）＋Ｆ_{２（約25%）}より、一つ目のディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１を50%に一気に下げて二つ目のディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２を50%に一気に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_１（50%）＋Ｆ_２（50%）の方が小さくなる、すなわち燃費効率が良くなるためである。

以上のように、図４で左から右に向かう電力需要Ｐ_０の増加に伴って発電制御部６３が新たなディーゼル発電機２２を起動する場合、起動済のディーゼル発電機２１の発電量Ｅ_１または出力Ｐ_１が70%から50%に減少する。逆に、図４で右から左に向かう電力需要Ｐ_０の減少に伴って発電制御部６３が起動済の一部のディーゼル発電機２２を停止させる場合、停止されないディーゼル発電機２１の発電量Ｅ_１または出力Ｐ_１が50%から70%に増加する。図４の例では、約25%の電力需要Ｐ_０が、稼働させるディーゼル発電機２の数を１と２の間で切り替える閾値となる。電力需要Ｐ_０が増加する場合は起動閾値となって、それを左から右に超えた場合は新たなディーゼル発電機２２が起動される。電力需要Ｐ_０が減少する場合は停止閾値となって、それを右から左に超えた場合は起動済のディーゼル発電機２２が停止される。

電力需要Ｐ_０に対する総発電量（Ｅ_１＋Ｅ_２＋Ｅ_３）の不足によって引き起こされるブラックアウトを防ぐためには、電力需要Ｐ_０が起動閾値まで増加した場合は即座に新たなディーゼル発電機２２を起動するのが好ましい。一方、電力需要Ｐ_０が停止閾値まで減少した場合は即座に起動済のディーゼル発電機２２を停止させるのではなく、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合に限って起動済のディーゼル発電機２２を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、電力需要Ｐ_０が一時的に停止閾値を下回った後に速やかに停止閾値を上回った場合には、起動済のディーゼル発電機２２を停止させることなく二つのディーゼル発電機２１、２２で余裕を持って電力需要Ｐ_０を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。

また、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１について定格発電量（100%）より小さい起動閾値（70%）を設定することによって、新たに起動されるディーゼル発電機２２が稼働する前に急激な電力需要Ｐ_０の増加が起こったとしても、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１を緊急で起動閾値より増加させることができるので、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。つまり、定格発電量より小さい起動閾値によって、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１に緊急時における対応余力が生まれる。

続いて、電力需要Ｐ_０が約25%から増加を開始すると、上記の通り二つのディーゼル発電機２１、２２が発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（約25%～約45%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のうちＰ_１、Ｐ_２が非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）＝（Ｐ_１，Ｐ_２，0）を導出している。電力需要Ｐ_０が約45%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１およびディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２は定格発電量（100%）より小さい起動閾値（70%）に達する。ディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２は、原則として起動閾値を超えないように制御される（電力需要Ｐ_０が約70%を超える領域を除く）。このため電力需要Ｐ_０が約45%から更に増加すると、出力70%の二つのディーゼル発電機２１、２２のみでは電力需要Ｐ_０を賄えないため、発電制御部６３は新たなディーゼル発電機２３を起動する。

新たに起動されたディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３は、最初は緩やかに増加して続いて急峻に増加する。電力需要Ｐ_０が約45%～約55%の領域では、出力Ｐ_１、Ｐ_２が起動閾値の70%に維持された状態で出力Ｐ_３が所定の傾きａ_３で緩やかに増加する。続いて電力需要Ｐ_０が約55%に達すると、新たに起動されたディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３が約55%に急峻に増加すると共に、起動済のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２が起動閾値の70%から約55%に急峻に減少する。これは、一つ目および二つ目のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２を70%に維持したまま三つ目のディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３を傾きａ_３で緩やかに上げ続けた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_１（70%）＋Ｆ_２（70%）＋Ｆ_{３（約20%）}より、一つ目および二つ目のディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２を約55%に一気に下げて三つ目のディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３を約55%に一気に上げた場合の総合的な燃料消費量Ｆ_{１（約55%）}＋Ｆ_{２（約55%）}＋Ｆ_{２（約55%）}の方が小さくなる、すなわち燃費効率が良くなるためである。

以上のように、図４で左から右に向かう電力需要Ｐ_０の増加に伴って発電制御部６３が新たなディーゼル発電機２３を起動する場合、起動済のディーゼル発電機２１、２２の発電量Ｅ_１、Ｅ_２または出力Ｐ_１、Ｐ_２が70%から約55%に減少する。逆に、図４で右から左に向かう電力需要Ｐ_０の減少に伴って発電制御部６３が起動済の一部のディーゼル発電機２３を停止させる場合、停止されないディーゼル発電機２１、２２の発電量Ｅ_１、Ｅ_２または出力Ｐ_１、Ｐ_２が約55%から70%に増加する。図４の例では、約45%の電力需要Ｐ_０が、稼働させるディーゼル発電機２の数を２と３の間で切り替える閾値となる。電力需要Ｐ_０が増加する場合は起動閾値となって、それを左から右に超えた場合は新たなディーゼル発電機２３が起動される。電力需要Ｐ_０が減少する場合は停止閾値となって、それを右から左に超えた場合は起動済のディーゼル発電機２３が停止される。

電力需要Ｐ_０に対する総発電量（Ｅ_１＋Ｅ_２＋Ｅ_３）の不足によって引き起こされるブラックアウトを防ぐためには、電力需要Ｐ_０が起動閾値まで増加した場合は即座に新たなディーゼル発電機２３を起動するのが好ましい。一方、電力需要Ｐ_０が停止閾値まで減少した場合は即座に起動済のディーゼル発電機２３を停止させるのではなく、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合に限って起動済のディーゼル発電機２３を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、電力需要Ｐ_０が一時的に停止閾値を下回った後に速やかに停止閾値を上回った場合には、起動済のディーゼル発電機２３を停止させることなく三つのディーゼル発電機２１、２２、２３で余裕を持って電力需要Ｐ_０を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。

また、ディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２について定格発電量（100%）より小さい起動閾値（70%）を設定することによって、新たに起動されるディーゼル発電機２３が稼働する前に急激な電力需要Ｐ_０の増加が起こったとしても、ディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２を緊急で起動閾値より増加させることができるので、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。つまり、定格発電量より小さい起動閾値によって、ディーゼル発電機２１、２２の出力Ｐ_１、Ｐ_２に緊急時における対応余力が生まれる。

続いて、電力需要Ｐ_０が約55%から増加を開始すると、上記の通り三つのディーゼル発電機２１、２２、２３が発電する。この時、指定発電量導出部６２は、電力需要取得部６１が取得した電力需要Ｐ_０（約55%～100%）に応じて、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３のいずれもが非零となる指定発電量（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）を導出している。電力需要Ｐ_０が最大値である100%になると、ディーゼル発電機２１の出力Ｐ_１、ディーゼル発電機２２の出力Ｐ_２、ディーゼル発電機２３の出力Ｐ_３は、70%の起動閾値より大きい定格発電量または上限発電量である100%に達する。

図１の説明に戻る。記録部６４は、入出力特性記録部６４１と累積運転時間記録部６４２を備える。入出力特性記録部６４１は、船舶の航行中の各ディーゼル発電機２の発電量と燃料消費量を記録する。具体的には、図２に示したような各ディーゼル発電機２の出力（発電量に相当する）と燃費（燃料消費量に相当する）の関係が入出力特性記録部６４１によって記録される。前述のように、各ディーゼル発電機２の燃費特性は指定発電量導出部６２が保持しているテーブルや多項式の基礎であるため、入出力特性記録部６４１が記録した各ディーゼル発電機２の燃費特性が当初のものから乖離している場合、指定発電量補正部６５が、入出力特性記録部６４１の記録に基づいて指定発電量を導出するテーブルや多項式を補正する。なお、指定発電量補正部６５を設けずに、指定発電量導出部６２が、入出力特性記録部６４１の記録に基づいて直接的に指定発電量を導出してもよい。

累積運転時間記録部６４２は、各ディーゼル発電機２の累積運転時間を記録する。発電制御部６３は、累積運転時間記録部６４２が記録した累積運転時間が短いディーゼル発電機２に優先的に発電させる。図３や図４で説明したように、電力需要Ｐ_０が0%から増加を開始すると、最初は一つのディーゼル発電機２のみが発電する。ここで、常に同一のディーゼル発電機２（例えば第１ディーゼル発電機２１）を最初に稼働させると、当該ディーゼル発電機２の劣化が進んでしまう。そこで、例えば第１ディーゼル発電機２１の累積運転時間が第２ディーゼル発電機２２または第３ディーゼル発電機２３の累積運転時間より有意に長い場合、発電制御部６３は最初に稼働させるディーゼル発電機２を第２ディーゼル発電機２２または第３ディーゼル発電機２３に変更する。このことは、電力需要Ｐ_０の増加に伴って二つ目のディーゼル発電機２を起動する場合にも当てはまる。例えば、第１ディーゼル発電機２１が起動済で第２ディーゼル発電機２２または第３ディーゼル発電機２３のいずれかを新たに起動する場合、第２ディーゼル発電機２２および第３ディーゼル発電機２３のうち累積運転時間が短いものが優先的に起動される。

図５は、第２実施形態に係る船舶用の電源システム１の構成を示す機能ブロック図である。第１実施形態（図１）と同様の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。発電制御装置６は、電力需要取得部６１と、指定発電量導出部６２と、発電制御部６３と、電力需要マップ保持部６６と、在船領域検知部６７と、船舶移動検知部６８１と、近傍領域推定部６８２と、消費電力測定部６８３と、電力需要マップ更新部６８４と、関連情報取得部６８５と、電力需要補正部６８６を備える。

電力需要マップ保持部６６は、船舶が航行しうる領域毎に各ディーゼル発電機２の発電量の合計である電力需要予測を記録した電力需要マップを保持する。図６は、地球上の海面の領域分割の例を模式的に示す。この例では、-180度から+180度の経度を0.1度単位で区切ってｘ軸方向（図６の横方向）に0から3599の3600個のｘ軸区間に分割し、-90度から+90度の緯度を0.1度単位で区切ってｙ軸方向（図６の縦方向）に0から1799の1800個のｙ軸区間に分割している。この結果、地球または世界地図が3600×1800個の領域に分割される。なお、図６に世界地図はメルカトル図法で模式的に示されているため、各領域の寸法や面積が正確ではない。また、本実施形態では船舶が航行する海のみを領域分割すれば十分であり、陸の領域分割は不要である。更に、特定の海域のみを航行する船舶に対しては、当該海域のみを領域分割すれば十分である。

図７は、電力需要マップ保持部６６が保持する電力需要マップの例を模式的に示す。小矩形状の各領域には、各ディーゼル発電機２の必要発電量の合計である電力需要予測または総必要電力が記録されている。この例では、三つのディーゼル発電機２１、２２、２３が、それぞれ「0%」から「100%」の電力を発電できるものとする。従って、各領域の電力需要予測の最小値は「0」であり（三つのディーゼル発電機２１、２２、２３のいずれもが発電する必要がない）、各領域の電力需要予測の最大値は「300」である（三つのディーゼル発電機２１、２２、２３のいずれもが「100%」で発電する必要がある）。

各領域の電力需要予測の値は、一または複数の船舶の過去の航行時の各領域における消費電力、好ましくは最大消費電力に基づく。例えば、複数の船舶の過去の航行時の最大消費電力が「100」「120」「80」であった領域については、これらの中で最大の「120」が電力需要予測として記録される。これらの平均値または中央値である「100」を電力需要予測として記録してもよいが、過去に実際にあった「120」の電力需要予測が発生した場合は発電量が不足してしまうため、可能な限り大きい「120」を電力需要予測として記録するのが好ましい。なお、電力需要マップの作成に使用される船舶は、発電制御装置６が設けられる船舶に限らず、発電制御装置６が設けられる船舶とは異なる船舶でもよい。

在船領域検知部６７は、電力需要マップ保持部６６が保持する電力需要マップ中の各領域のうち船舶が航行中の在船領域を検知する。例えば、在船領域検知部６７は、GPS（Global Positioning System）等の衛星測位システムを利用する船舶測位部６７１によって、船舶の現在位置を測定して在船領域を検知する。あるいは、在船領域検知部６７は、航海計画保持部６７２が保持している船舶の航海計画および計時部６７３が計測する現在時刻に基づいて、航海計画に則る船舶の現在位置を推定して在船領域を検知する。

電力需要取得部６１は、在船領域検知部６７が検知した在船領域の近傍領域における最大の電力需要予測を、電力需要マップ保持部６６が保持している電力需要マップから取得する。発電制御部６３は、電力需要取得部６１が取得した近傍領域における最大の電力需要予測に応じて定まる数のディーゼル発電機２を、船舶が当該近傍領域に入る前に起動する。

図７を参照して具体的に説明する。この例では、▲で示される航行開始ポイントから、★で示される航行終了ポイントまで、船舶が航行するものとする。「1」から「9」の数字で示されるように、船舶は「1」の領域から「9」の領域を順次在船領域としながら航行する。

電力需要取得部６１が電力需要予測を取得する在船領域の近傍領域の範囲は任意であるが、以下では在船領域を取り囲む一回りの８個の領域を近傍領域とする。変形例として在船領域を取り囲む二回りの２４個の領域を近傍領域としてもよい。また、電力需要取得部６１が電力需要予測を取得する在船領域の近傍領域の範囲は、船舶の移動速度（船舶移動検知部６８１で測定される）に応じて変えてもよい。例えば、船舶の移動速度が小さい時は電力需要取得部６１が電力需要予測を取得する在船領域の近傍領域の範囲を狭くし、船舶の移動速度が大きい時は電力需要取得部６１が電力需要予測を取得する在船領域の近傍領域の範囲を広くする。

電力需要取得部６１は、在船領域検知部６７が検知する「1」から「9」の各在船領域の周囲の８個の近傍領域における最大の電力需要予測を、電力需要マップ保持部６６が保持している電力需要マップから取得する。以下では電力需要取得部６１が取得する電力需要予測が、「0」以上「80」未満の場合に一つのディーゼル発電機２が起動または稼働され、「80」以上「160」未満の場合に二つのディーゼル発電機２が起動または稼働され、「160」以上の場合に三つのディーゼル発電機２が起動または稼働されるものとする。

船舶が在船領域「1」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「70」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「1」にいる間）に、電力需要予測「70」に対応できるように一つのディーゼル発電機２を先んじて起動する。船舶が在船領域「2」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「80」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「2」にいる間）に、電力需要予測「80」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を先んじて起動する。ここで、一つのディーゼル発電機２は在船領域「1」で起動済であるため、在船領域「2」では新たに一つのディーゼル発電機２が起動される。

船舶が在船領域「3」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「90」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「3」にいる間）に、電力需要予測「90」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。船舶が在船領域「4」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「100」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「4」にいる間）に、電力需要予測「100」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。船舶が在船領域「5」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「120」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「5」にいる間）に、電力需要予測「120」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。船舶が在船領域「6」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「140」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「6」にいる間）に、電力需要予測「140」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。

船舶が在船領域「7」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「160」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「7」にいる間）に、電力需要予測「160」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を先んじて起動する。ここで、二つのディーゼル発電機２は以前の在船領域で起動済であるため、在船領域「7」では新たに一つのディーゼル発電機２が起動される。船舶が在船領域「8」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「180」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「8」にいる間）に、電力需要予測「180」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。船舶が在船領域「9」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「190」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「9」にいる間）に、電力需要予測「190」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を先んじて稼働させる。

図８は、以上の発電制御部６３の発電制御処理を簡潔に示す。以上で説明したように、発電制御部６３は、在船領域「1」では近傍領域の最大電力需要予測「70」に対応できるように一つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「2」では近傍領域の最大電力需要予測「80」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「3」では近傍領域の最大電力需要予測「90」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「4」では近傍領域の最大電力需要予測「100」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「5」では近傍領域の最大電力需要予測「120」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「6」では近傍領域の最大電力需要予測「140」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「7」では近傍領域の最大電力需要予測「160」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「8」では近傍領域の最大電力需要予測「180」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を予め稼働させ、在船領域「9」では近傍領域の最大電力需要予測「190」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を予め稼働させる。

以上の例では電力需要取得部６１が各在船領域を取り囲む８個の近傍領域の最大電力需要予測を取得したが、船舶移動検知部６８１が検知する船舶の移動方向や移動速度または航海計画保持部６７２が保持している船舶の航海計画に基づいて、船舶が向かう一または複数の近傍領域を推定する近傍領域推定部６８２を利用することで、推定された近傍領域の電力需要予測を電力需要取得部６１が選択的に取得してもよい。例えば、在船領域「7」にいる船舶が（次の）在船領域「8」に向かっていることを近傍領域推定部６８２が推定できた場合、電力需要取得部６１は（次の）在船領域「8」の電力需要予測「160」のみを取得してもよい。

続いて、以上の例とは逆に、船舶が★で示される航行開始ポイントから、▲で示される航行終了ポイントまで、船舶が航行する例について説明する。説明を簡略化するために在船領域の数字は以上の例と同一とする。従って、船舶は「9」の領域から「1」の領域を順次在船領域としながら航行する。

船舶が在船領域「9」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「190」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「9」にいる間）に、電力需要予測「190」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を起動する。船舶が在船領域「8」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「180」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「8」にいる間）に、電力需要予測「180」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を稼働させる。船舶が在船領域「7」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「160」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「7」にいる間）に、電力需要予測「160」に対応できるように三つのディーゼル発電機２を稼働させる。

船舶が在船領域「6」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「140」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「6」にいる間）に、電力需要予測「140」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を稼働させる。ここで、以前の在船領域「7」では三つのディーゼル発電機２が起動済であるため、船舶が電力需要予測「140」の近傍領域に入ったら三つ目のディーゼル発電機２を停止できるように、船舶が在船領域「6」にいる間に停止準備を開始するのが好ましい。

更に、船舶が電力需要予測「140」の近傍領域に入った場合でも即座に起動済のディーゼル発電機２を停止させるのではなく、船舶が当該近傍領域内に所定の猶予時間に亘って継続して滞在した場合に限って起動済のディーゼル発電機２を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、船舶が電力需要予測「140」の近傍領域に入った直後に例えば電力需要予測「160」の領域に再移動した場合には、起動済のディーゼル発電機２を停止させることなく三つのディーゼル発電機２で余裕を持って電力需要予測「160」を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。以上のように、本実施形態では、近傍領域における電力需要予測に応じて定まるディーゼル発電機２の数が起動済のディーゼル発電機２の数より小さくなった後、その状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、発電制御部６３は起動済の一部のディーゼル発電機２を停止させる。

船舶が在船領域「5」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「120」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「5」にいる間）に、電力需要予測「120」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を稼働させる。船舶が在船領域「4」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「100」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「4」にいる間）に、電力需要予測「100」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を稼働させる。船舶が在船領域「3」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「90」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「3」にいる間）に、電力需要予測「90」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を稼働させる。船舶が在船領域「2」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「80」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「2」にいる間）に、電力需要予測「80」に対応できるように二つのディーゼル発電機２を稼働させる。

船舶が在船領域「1」にいる時、８個の近傍領域における最大の電力需要予測は「70」である。そこで、発電制御部６３は、船舶が近傍領域に入る前（すなわち船舶が在船領域「1」にいる間）に、電力需要予測「70」に対応できるように一つのディーゼル発電機２を稼働させる。ここで、以前の在船領域「2」では二つのディーゼル発電機２が起動済であるため、船舶が電力需要予測「70」の近傍領域に入ったら二つ目のディーゼル発電機２を停止できるように、船舶が在船領域「1」にいる間に停止準備を開始するのが好ましい。

更に、船舶が電力需要予測「70」の近傍領域に入った場合でも即座に起動済のディーゼル発電機２を停止させるのではなく、船舶が当該近傍領域内に所定の猶予時間に亘って継続して滞在した場合に限って起動済のディーゼル発電機２を停止させるのが好ましい。このような猶予時間を設けることによって、船舶が電力需要予測「70」の近傍領域に入った直後に例えば電力需要予測「80」の領域に再移動した場合には、起動済のディーゼル発電機２を停止させることなく二つのディーゼル発電機２で余裕を持って電力需要予測「80」を賄えるため、ブラックアウトの発生を効果的に防止できる。

図７の電力需要マップの例では全ての領域の形状や面積が均一であったが、各領域の形状や面積は任意であり領域毎に異なっていてもよい。特に、港湾から所定距離内の範囲に含まれる全ての領域の平均面積を、港湾から所定距離外の範囲に含まれる全ての領域の平均面積より小さくするのが好ましい。港湾に近い海域では、他の船舶、陸地、海上または海中の障害物等を回避するためにきめ細かい操船が求められるだけでなく、乗船直後または下船直前のために荷役設備や船内の電力需要が大きく変動するため、電力需要マップの領域の面積を小さくする（例えば、領域を形成するための緯度および経度を0.01度刻みにする）ことで、電力需要に応じたきめ細かい発電制御を実現できる。一方、港湾から遠い海域では電力需要の変動も小さいため、電力需要マップの領域の面積を大きくする（例えば、領域を形成するための緯度および経度を1度刻みにする）ことで発電制御の負荷を低減できる。また、港湾に近い海域では、サイドスラスタや荷役設備等の電気動力装置５２の使用頻度が高くなり、乗船後の居住空間のセットアップや下船準備のために船内負荷５１も大きくなるため、結果的に、港湾から所定距離内の範囲に含まれる全ての領域の電力需要予測の平均が、港湾から所定距離外の範囲に含まれる全ての領域の電力需要予測の平均より大きくなる。例えば図７では★が港湾に相当する。

図５の説明に戻る。消費電力測定部６８３は、船舶の航行時の各在船領域における船内負荷５１および／または電気動力装置５２の消費電力を測定する。電力需要マップ更新部６８４は、消費電力測定部６８３が測定した各在船領域における消費電力に基づいて、電力需要マップ保持部６６が保持している電力需要マップを更新する。例えば、図７の在船領域「1」における実際の消費電力が「80」であった場合、電力需要マップに記録されていた「60」の電力需要予測より大きいため、電力需要マップ更新部６８４は在船領域「1」の電力需要予測を新たに測定された「80」に更新する。これによって、当該船舶や他の船舶が将来この海域を航行する際の発電制御精度を向上させることができる。

関連情報取得部６８５は、船舶の周辺の海象、船舶の周辺の天候、船舶の搭乗人数、時間帯、電気動力装置５２の使用状況、船舶の航行速度（船舶移動検知部６８１で測定される）、現在の消費電力（消費電力測定部６８３で測定される）等の関連情報を取得する。電力需要補正部６８６は、関連情報取得部６８５が取得した関連情報の少なくともいずれかに基づいて、電力需要取得部６１が取得した電力需要予測を補正する。例えば、図７の在船領域「1」において図８に示されるように電力需要取得部６１が「70」の電力需要予測を取得した場合に、船舶の周辺の海象が極めて穏やか、船舶の周辺の天候が極めて良好、船舶の搭乗人数が極めて少ない、電力消費が極めて少ない深夜等の時間帯、全ての電気動力装置５２が不使用、船舶の航行速度が一定以上であるためサイドスラスタや荷役設備等の電気動力装置５２が使用される可能性が極めて低い、在船領域「1」における現在の消費電力が図７の電力需要マップに示される「60」より極めて小さい等の、実際の電力需要予測が電力需要マップの電力需要予測より小さいことを示唆する関連情報が得られた場合、電力需要補正部６８６は電力需要取得部６１が取得した「70」の電力需要予測を例えば「60」に補正する。なお、電力需要マップ値と、当該電力需要マップ値が更新された際の関連情報を紐付けて記録しておけば、当該関連情報による電力需要補正の精度を向上できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、実施形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。

１ 電源システム、２ ディーゼル発電機、３ ＡＣ配電盤、４ インバータ、６ 発電制御装置、５１ 船内負荷、５２ 電気動力装置、６１ 電力需要取得部、６２ 指定発電量導出部、６３ 発電制御部、６４ 記録部、６５ 指定発電量補正部、６６ 電力需要マップ保持部、６７ 在船領域検知部、６４１ 入出力特性記録部、６４２ 累積運転時間記録部、６７１ 船舶測位部、６７２ 航海計画保持部、６７３ 計時部、６８１ 船舶移動検知部、６８２ 近傍領域推定部、６８３ 消費電力測定部、６８４ 電力需要マップ更新部、６８５ 関連情報取得部、６８６ 電力需要補正部。

Claims (14)

1. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御装置であって、
   電力需要を取得する電力需要取得部と、
   前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出部と、
   前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御部と、
   を備え、
   前記電力需要の増加に伴って前記発電制御部が新たな発電機を起動する場合、起動済の発電機の発電量を減少させ、
   前記電力需要の減少に伴って前記発電制御部が起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
   前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御部は起動済の一部の発電機を停止させる発電制御装置。
2. 前記指定発電量は、前記各発電機の発電量と燃料消費量の関係に基づいて定める、請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記各発電機の発電量と燃料消費量を記録する記録部と、
   前記指定発電量導出部は、前記記録部の記録に基づいて前記指定発電量を導出する、
   請求項１または２に記載の発電制御装置。
4. 前記電力需要の増加に伴って起動済の各発電機の発電量が所定の各起動閾値まで増加した場合、前記発電制御部は新たな発電機を起動する、請求項１または２に記載の発電制御装置。
5. 前記各起動閾値は前記各発電機の定格発電量より小さい、請求項４に記載の発電制御装置。
6. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御装置であって、
   電力需要を取得する電力需要取得部と、
   前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出部と、
   前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御部と、
   を備え、
   前記電力需要の減少に伴って前記発電制御部が起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
   前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御部は起動済の一部の発電機を停止させる発電制御装置。
7. 前記電力需要の減少に伴って前記発電制御部が起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量を増加させる、請求項６に記載の発電制御装置。
8. 前記指定発電量導出部は、入力としての前記電力需要と出力としての前記各発電機の指定発電量を対応付けるテーブル、または、入力としての前記電力需要に基づいて出力としての前記各発電機の指定発電量を算出する関数を備える、請求項１から６のいずれかに記載の発電制御装置。
9. 前記各発電機の累積運転時間を記録する累積運転時間記録部を更に備え、
   前記発電制御部は、前記累積運転時間が短い発電機に優先的に発電させる、
   請求項１から６のいずれかに記載の発電制御装置。
10. 前記各発電機が発電する電力の少なくとも一部は、前記船舶を駆動する電気動力装置で消費させる、請求項１から６のいずれかに記載の発電制御装置。
11. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御方法であって、
    電力需要を取得する電力需要取得ステップと、
    前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出ステップと、
    前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御ステップと、
    を備え、
    前記電力需要の増加に伴って前記発電制御ステップが新たな発電機を起動する場合、起動済の発電機の発電量を減少させ、
    前記電力需要の減少に伴って前記発電制御ステップが起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
    前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御ステップは起動済の一部の発電機を停止させる発電制御方法。
12. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御方法であって、
    電力需要を取得する電力需要取得ステップと、
    前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出ステップと、
    前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御ステップと、
    を備え、
    前記電力需要の減少に伴って前記発電制御ステップが起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
    前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御ステップは起動済の一部の発電機を停止させる発電制御方法。
13. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御プログラムであって、
    電力需要を取得する電力需要取得ステップと、
    前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出ステップと、
    前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御ステップと、
    をコンピュータに実行させ、
    前記電力需要の増加に伴って前記発電制御ステップが新たな発電機を起動する場合、起動済の発電機の発電量を減少させ、
    前記電力需要の減少に伴って前記発電制御ステップが起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
    前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御ステップは起動済の一部の発電機を停止させる発電制御プログラム。
14. 投入された燃料の燃焼によって発電する複数の発電機が設けられる船舶における発電制御プログラムであって、
    電力需要を取得する電力需要取得ステップと、
    前記電力需要に合計が等しく、かつ、前記各発電機の燃料消費量の合計を略最小にする前記各発電機の指定発電量を導出する指定発電量導出ステップと、
    前記指定発電量に基づいて前記発電機を制御する発電制御ステップと、
    をコンピュータに実行させ、
    前記電力需要の減少に伴って前記発電制御ステップが起動済の一部の発電機を停止させる場合、停止されない発電機の発電量の減少を停止させ、
    前記電力需要が所定の停止閾値まで減少した後、当該停止閾値以下の状態が所定の猶予時間に亘って継続した場合、前記発電制御ステップは起動済の一部の発電機を停止させる発電制御プログラム。