船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システム
【課題】スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムを提供する。
【解決手段】船舶の電力制御方法は、発電機１１，１２，１３と、空調装置３８Ｘを含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１と、を有する船舶の電力制御方法であって、船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転を抑制する。また、船舶電力制御システム１は、制御装置８０がスラスタ装置の稼働を予測し、スラスタ装置の稼働前における消費電力計測手段４４〜４９の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置の稼働時におけるスラスタ装置の消費電力を含む複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、スラスタ装置の稼働時における負荷機器の総消費電力が複数の発電機の総発電量内に収まるように空調装置を制御し、負荷機器の総消費電力を抑制する。
【解決手段】船舶の電力制御方法は、発電機１１，１２，１３と、空調装置３８Ｘを含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１と、を有する船舶の電力制御方法であって、船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転を抑制する。また、船舶電力制御システム１は、制御装置８０がスラスタ装置の稼働を予測し、スラスタ装置の稼働前における消費電力計測手段４４〜４９の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置の稼働時におけるスラスタ装置の消費電力を含む複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、スラスタ装置の稼働時における負荷機器の総消費電力が複数の発電機の総発電量内に収まるように空調装置を制御し、負荷機器の総消費電力を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、船舶における居住区内では、生活設備である厨房及び洗濯設備の需要電力を監視し、負荷の電力使用状況を表示して適正な負荷の使用状況となるように制御する厨房及び洗濯設備の需要電力監視装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−４３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、厨房及び洗濯設備といった船体サービス補機以外にも他の負荷機器の搭載が増え電力が消費されている。一方、船舶では、航行時に外部から電力を供給できないので、自家発電している。航海において一時的な接岸、離岸時に必要な横方向推進力を与えるスラスタ装置への電力給電をすると、船舶の消費電力が運航状態に応じて変動し、消費電力の変動に対応するために、発電機の容量は一時的に使用するスラスタ最大消費電力にあわせ、余裕をもたせている。これにより、造船コストが上昇する一因となっている。発電機の容量に余裕をもたせない場合、需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システム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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の船舶の電力制御方法は、発電機と、空調装置を含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の電力制御方法であって、前記船舶の離岸および接岸時に、前記空調装置の運転を抑制することを特徴とする。
【０００７】
このため、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。地球環境保護又は燃料油価格の高騰等を背景に、船舶は、燃料消費量低減が求められている。そこで本発明の船舶の電力制御方法によれば、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。ここで、空調装置の運転を抑制することには、空調装置の温度設定を変更すること、及び空調装置の停止を行うことが含まれる。空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。このため、定期航路船舶において空調装置の運転を抑制することにより、スラスタ装置への給電を補うことが可能となる。
【０００８】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶の電力制御方法は、前記スラスタ装置の稼働時における前記複数の発電機のうち個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように前記空調装置の消費電力を抑制する制御信号を前記空調装置へ送信することが好ましい。これにより、船舶の発電機が低燃費な運転となる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶の電力制御方法は、前記船舶が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶であり、前記空調装置の消費電力データを取得し、前記空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時表示することが好ましい。これにより、乗客の人数による影響や、季節変動による影響を把握することができる。
【００１０】
上述の目的を達成するために本発明の船舶電力制御システムは、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、空調装置とを含む電力を消費する複数の負荷機器と、複数の発電機と、前記発電機の供給電力を計測する供給電力計測手段と、前記負荷機器の消費電力を計測する消費電力計測手段と、前記発電機に接続され、前記発電機から供給された電力を前記負荷機器へ供給する配電手段と、前記供給電力計測手段及び前記消費電力計測手段を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記スラスタ装置の稼働を予測し、前記スラスタ装置の稼働前における前記消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、前記スラスタ装置の稼働時における前記スラスタ装置の消費電力を含む前記複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、前記スラスタ装置の稼働時における前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置を制御し、前記負荷機器の総消費電力を抑制することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。これにより、電力需要の最大１５％が低減でき、船舶が低燃費な運転となる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶電力制御システムは、前記負荷機器にはヒータ付濾過装置が含まれ、前記スラスタ装置の稼働時の消費電力を含む前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置及び前記ヒータ付濾過装置を制御することが好ましい。これにより、空調装置を停止すべき部屋の数を低減できる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶電力制御システムは、前記制御装置が前記船舶の現在位置情報、船速信号、前記スラスタ装置への操作信号、前記スラスタ装置の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいて前記スラスタ装置の稼働を予測することが好ましい。その結果、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムによれば、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態１に係る船舶電力監視システムの構成図である。
【図２】図２は、スラスタ装置を説明する模式図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５は、発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベースを示す説明図である。
【図６】図６は、電力計測ユニット及び電力モニタによる電力計測の説明図である。
【図７】図７は、制御装置を示す模式図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る電力監視方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、運航状態の区分を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、発電機稼働状況と運航状態の区分との関係を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、電力計測データベースの一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、一航海毎に出力する消費電力のデータを運航状態の区分とともに時系列に表示する表示画面の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、空調抑制モードステップを詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１５−１】図１５−１は、船舶電力制御による省エネルギーの効果領域を説明するための説明図である。
【図１５−２】図１５−２は、船舶電力制御による空調消費電力の表示を説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法により制御された発電機の稼働状況の一例を説明する説明図である。
【図１７】図１７は、本実施形態２に係る船舶電力制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る船舶電力制御システムの構成図である。船舶電力制御システム１は、発電機群１０と、配電盤２０と、負荷機器３０と、電力計測ユニット４１〜４９、電力モニタ５１〜５９と、制御装置８０と、船速計測手段７１と、主機関計測手段７２とを有している。
【００１８】
図１に示す発電機群１０は、発電機１１、発電機１２、発電機１３と、を有している。発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、例えばディーゼル発電機関である。発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、同型形式であると、作業員の習熟によりメンテナンスが容易となる。また、発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、同型形式であると、いずれかの発電機が故障した場合に代替稼働ができて好ましい。発電機群１０は、負荷機器３０の需要電力に応じて発電機群１０の１以上の発電機を停止することで、発電量を調整できる。発電機群１０には、スラスタ装置３１への給電を主とする軸発電機とよばれるディーゼル発電機関を併設してもよい。
【００１９】
配電盤２０は、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３からの受電電力を配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６へ配電する配電手段である。また配電盤２０は、電力の変圧、電力の投入、開閉、制御、又は作業安全のために遮断する電力開閉制御装置である。配電盤２０は、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を介して、発電機１１、１２、１３と接続されている。また、配電盤２０は、負荷機器３０と配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を介して接続されている。
【００２０】
負荷機器３０は、スラスタ装置３１、機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６を含んでいる。図１に示す負荷機器３０は、例示であり、他種類の負荷機器を含んでいてもよい。
【００２１】
スラスタ装置３１は、船舶に横方向推進力を与える装置である。図２から図４を用いてスラスタ装置３１について説明する。図２は、スラスタ装置を説明する模式図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【００２２】
図２に示すように、船舶の船体１００には、船舶の主推進力源となる主機関３９と、主機関３９に接続し推進力を伝達するプロペラ１１１と、船体１００の方向を制御する舵１１０と、ダクト１０１、１０２と、バウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂとを有している。図３及び図４に示すように、ダクト１０１、１０２は、船体１００の両側に貫通し、バウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂを内在させている。バウスラスタ装置３１ａは、プロペラ１１１の回転により船体１００の船首に横方向の推進力を与えることができる。また、スタンスラスタ装置３１ｂは、プロペラ１１１の回転により船体１００の船尾に横方向の推進力を与えることができる。
【００２３】
ここで図１に示すスラスタ装置３１は、図２に示すバウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂのいずれか一方又は両方を含む装置である。例えば、プロペラ１１１と舵１１０とにより、スタンスラスタ装置３１ｂを省略して、船舶を運航することも可能である。スラスタ装置３１によりタグボートなしで、船舶は出港又は入港時に離岸又は接岸の所用時間を短くすることができる。これにより、スラスタ装置３１を有する船舶は、旅客、乗用車、貨物等を積載し、停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶の用途に適している。
【００２４】
機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６は、図５を参照して説明する。図５は、発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベースを示す説明図である。機関補機３２は、主機関３９及び発電機群１０のための補機であり、図５に示す主冷却海水ポンプ、機関室給気通風機、発電機室給気通風機等がある。甲板補機３３は、油圧ポンプユニット等であり、甲板上の作業に使用する機器である。荷役装置３４は、トリミングポンプ、ヒールポンプ等の船舶の傾き又は水位を調整可能な機器、あるいは、保冷車への給電用変圧器等がある。照明装置３５は、一般照明用の変圧器、厨房機器用変圧器等がある。
【００２５】
図１及び図５に示すように、船体サービス補機３６は、例えば、図１に示すように、複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘと、複数のヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘとを含んでいる。複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘとは、空調システム（空気調和システム）として作用する。ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、船舶内の風呂の加熱及び濾過のための装置である。上述した空調圧縮機、空調装置又はヒータ付濾過装置は、単数であってもよい。また、空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。
【００２６】
電力計測ユニット４１〜４９、電力モニタ５１〜５４とは、電力を計測する装置である。図１に示すように、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３には、各々電力計測ユニット４１〜４３が取り付けられている。電力計測ユニット４１〜４３からの電圧入力及び電流入力は各々電力モニタ５１〜５３へ信号線を通じて伝達される。電力計測ユニット４１〜４３及び電力モニタ５１〜５３は、発電機１１、１２、１３の供給電力を計測する供給電力計測手段として作用する。
【００２７】
また、配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６には、各々電力計測ユニット４４〜４９が取り付けられている。電力計測ユニット４４〜４９は、電力モニタ５４〜５９へ信号線を介して接続されている。電力計測ユニット４４〜４９及び電力モニタ５４〜５９は、図１に示す負荷機器３０のいずれかの消費電力を計測する消費電力計測手段として作用する。図１に示す電力計測ユニット４４〜４９は、電力モニタ５４〜５９へ並列に信号線を介して接続されているが、どの電力計測ユニットのデータか判別可能な電力計測ユニット毎のチャンネル情報とともに計測データを１つの電力モニタへ送付できれば、電力モニタ５４〜５９が直列に接続されていてもよい。
【００２８】
図６は、電力計測ユニット及び電力モニタによる電力計測の説明図である。図６は、変流器の説明図である。電力計測ユニット４１及び電力モニタ５１を代表して図５及び図６を参照して説明し、電力計測ユニット４２〜４９及び電力モニタ５２〜５４の説明は電力計測ユニット４１及び電力モニタ５１と同じ構成要素であるので省略する。
【００２９】
図６に示すように、受電系統Ｐ１は、３相３線式であって、Ｒ相線Ｐ１ｒ、Ｓ相線Ｐ１ｓ、Ｔ相線Ｐ１ｔを有している。電力モニタ５１は、電力計測回路５１１と、モニタ５１２とを有している。電力計測回路５１１は、電力計測ユニット４１のヒューズＦ１、Ｆ２を介して、電力計測ユニット４１の受電系統Ｐ１に接続し、受電系統Ｐ１の電圧を検出可能としている。電力計測ユニット４１は、変流器ＣＴ１、ＣＴ２を有しており、受電系統Ｐ１に接続し、受電系統Ｐ１の電流を検出可能としている。なお、変流器ＣＴ１、ＣＴ２は、ニッケル鉄合金等の軟磁性体のコアに１次コイルと２次コイルとを巻き付けた電流センサである。変流器ＣＴ１、ＣＴ２は、変流比（ＣＴ比）が１次コイルの巻き線数に対する２次コイルの巻き線数の比となっている。これにより、受電系統Ｐ１に流れる電流（１次電流）は、電力計測回路５１１に入力される電流（２次電流）に変流比（ＣＴ比）を積算した値として計算できる。変流器ＣＴ１、ＣＴ２の代わりに、ホールセンサ等の磁気センサによる電流センサを使用して電流計測を行ってもよい。
【００３０】
以上のようにして、電力計測ユニット４１からの信号により、電力計測回路５１１は電圧データとして電圧実効値の瞬時値Ｖ１（Ｒ相線Ｐ１ｒ−Ｓ相線Ｐ１ｓ間の線間電圧）、電圧実効値の瞬時値Ｖ２（Ｓ相線Ｐ１ｓ−Ｔ相線Ｐ１ｔ間の線間電圧）を取得する。また、電力計測回路５１１は、電流データとして電流実効値の瞬時値Ｉ１（Ｒ相線Ｐ１ｒの線電流）、電流実効値の瞬時値Ｉ２(Ｔ相線Ｐ１ｔの線電流)を取得する。
【００３１】
電力モニタ５１のモニタ５１２は、通信機能を備え電力計測ユニット毎のチャンネル情報、計測時間データとともに電圧データ及び電流データに基づく計測データを制御装置８０に送信可能な装置である。電圧データ及び電流データに基づく計測データとして、直接電圧データ及び電流データを制御装置８０へ送出してもよい。また、電力モニタ５１が内部に演算装置、記憶装置を有し、計測データとして、有効電力、無効電力、皮相電力、相別の実行電圧及び電流、力率のいずれかについて、各々の瞬時値、最大値、最小値を演算装置で計算し、記憶装置のＲＡＭ（Random Access Memory）等に１次記憶する。これにより、電力モニタ５１は、１次記憶した計測データを制御装置８０へ送出してもよい。
【００３２】
次に、図１に示す船速計測手段７１は、例えば汎地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）により、船舶の現在位置情報を取得し、対地船速として速度データを取得する。又は、電磁ログにより、船体１００の底部を流れる水流を検知し、対水船速として速度データを取得する。あるいは、音響式ログにより速度データを取得する。船速計測手段７１は、例えば、ＲＳ４２２等のシリアル通信可能な信号線を介して制御装置８０へ接続されている。
【００３３】
次に、図１に示す主機関計測手段７２は、例えばエンコーダにより、図２に示す主機関３９の回転数データを取得する。主機関計測手段７２は、例えば、ＲＳ４２２等のシリアル通信可能な信号線を介して制御装置８０へ接続されている。
【００３４】
制御装置８０は、複数の発電機１１、１２、１３を有する発電機群１０、配電盤２０、船体サービス補機３６等の負荷機器、電力モニタ５１〜５４、船速計測手段７１、主機関計測手段７２等を制御する装置である。図７は、制御装置を示す模式図である。図７に示す制御装置８０は、入力処理回路８１と、入力ポート８２と、処理部９０と、記憶部９４と、出力ポート８３と、出力処理回路８４と、表示装置８５、必要があればキーボード等の入力装置８６とを有する。処理部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）９１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）９２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）９３とを含んでいる。
【００３５】
処理部９０と、記憶部９４と、入力ポート８２及び出力ポート８３とは、バス８７、バス８８、バス８９を介して接続される。バス８７、バス８８及びバス８９により、処理部９０のＣＰＵ９１は、記憶部９４と、入力ポート８２及び出力ポート８３と相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。
【００３６】
入力ポート８２には、入力処理回路８１が接続されている。入力処理回路８１には、電気変換部２２からの計測データｉｓが接続されている。そして、計測データｉｓは、入力処理回路８１に備えられるノイズフィルタやＡ／Ｄコンバータ等により、処理部９０が利用できる信号に変換されてから、入力ポート８２を介して処理部９０へ送られる。これにより、処理部９０は、必要な情報を取得することができる。
【００３７】
出力ポート８３には、出力処理回路８４が接続されている。出力処理回路８４には、表示装置８５や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路８４は、表示装置制御回路、配電盤等の制御信号回路、信号増幅回路等を備えている。出力処理回路８４は、処理部９０が算出した消費電力データ等を、表示装置８５に表示させる表示信号として出力したり、配電盤２０へ伝達する指示信号ｉｄとして出力したりする。表示装置８５は、例えば液晶表示パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いることができる。
【００３８】
記憶部９４は、船舶電力制御システム１の動作手順を含むコンピュータプログラム等が記憶されている。ここで、記憶部９４は、ＲＡＭのような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブあるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。ここで、ＲＡＭ９２又は記憶部９４は、記憶手段である。
【００３９】
上記コンピュータプログラムは、処理部９０へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、船舶電力制御システム１の動作手順を実行するものであってもよい。また、この制御装置８０は、コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、船舶電力制御システム１の動作手順を実行するものであってもよい。
【００４０】
また、船舶電力制御システム１の動作手順は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいはプラント制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００４１】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線網を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００４２】
制御装置８０は、ＲＡＭ９２又は記憶部９４に、上述した図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１を記憶している。制御装置８０は、ＲＡＭ９２又は記憶部９４から発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込むとともに、電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、供給電力計測手段及び消費電力計測手段からの計測データを対応付けてＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶できる。
【００４３】
次に、図１、図２、図８〜図１０を用いて、船舶電力制御システム１の電力監視動作について手順を説明する。図８は、本実施形態に係る電力監視方法の手順を示すフローチャートである。図９は、運航状態の区分を説明するための説明図である。図１０は、発電機稼働状況と運航状態の区分との完成関係を説明する説明図である。以下、図８に示すフローチャートに沿って船舶電力制御システム１の電力監視動作について手順を説明する。
【００４４】
図８に示すように、船舶電力制御システム１の制御装置８０は、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）、負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）、船速把握ステップ（ステップＳ３０）を同時に実行するよう、電力モニタ５１〜５４、船速計測手段７１に制御信号を送付する。
【００４５】
ここで、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）では、発電機１１、１２、１３が供給する供給電力を電力計測ユニット４１、４２、４３により計測する。計測データは、電力モニタ５１、５２、５３を介して制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。
【００４６】
制御装置８０は、供給電力を例えば、図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１の電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、発電機毎の供給電力計測手段からの計測データを加算して算出することができる。
【００４７】
負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）では、配電盤２０から供給され負荷機器３０で消費される総消費電力を電力計測ユニット４４、４５、４６、４７、４８、４９により計測する。計測データは、電力モニタ５４を介して制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。
【００４８】
制御装置８０は、配電盤２０から供給され負荷機器３０で消費される総消費電力を、例えば、図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１の電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、消費電力計測手段からの計測データを加算して算出することができる。
【００４９】
船速把握ステップ（ステップＳ３０）では、船速計測手段７１により速度データを計測する。計測データは、制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。船速把握ステップ（ステップＳ３０）では、主機関計測手段７２により主機関３９の回転数データを計測することが好ましい。
【００５０】
制御装置８０は、船舶の運航状態を判別する運航状態判別ステップ（ステップＳ３１）を実行する。制御装置８０は、運航状態の区分を判別する船舶の運航状態判別手段となる。本実施形態では、図９に示すように運航状態の区分を、例えば停泊、出港、航行、入港の４区分とする。これら運航状態の区分は、例示であり、より詳細に区分してもよい。
【００５１】
制御装置８０は、速度データＶが０又は０近傍である場合、停泊の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが最大港内船速以下であって所定の単位時間当たりの速度上昇を検知している場合は、出港の区分を出力する。また、制御装置８０は、速度データＶが航行で所定の閾値速度以上である場合、航行の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが所定の単位時間当たりの速度減速を検知している場合は、入港の区分を出力する。
【００５２】
制御装置８０は、速度データＶ及び主機関３９の回転数データＲにより、運航状態の区分を判断してもよい。制御装置８０は、速度データＶが０又は０近傍である場合かつ主機関３９の回転数データＲが０又は０近傍である場合、停泊の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが最大港内船速以下であって所定の単位時間当たりの速度上昇を検知している場合及び主機関３９の回転数データＲが所定回転数以上である場合、出港の区分を出力する。また、制御装置８０は、速度データＶが航行で所定の閾値速度以上である場合かつ航行での主機関３９の回転数データＲが所定の範囲にある場合、航行の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが所定の単位時間当たりの速度減速を検知している場合かつ航行の区分での所定内の主機関３９の回転数データＲを下回る場合は、入港の区分を出力する。
【００５３】
次に、図８に示すように、船舶電力制御システム１の制御装置８０は、運航状態判別ステップ（ステップＳ３１）により判断された運航状態の区分とともに、負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）により受信する総消費電力の信号と、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）により受信する供給電力の信号とを、記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に電力計測データベースとして記憶するデータベース記憶ステップ（ステップＳ４０）を実行する。
【００５４】
制御装置８０は、図９の横軸に時系列で運航状態の区分を並べ、表示装置８５で表示することができる。図９では、運航状態の区分とともに、総消費電力のデータＷを表示させている。図９から分かるように、出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加していることが分かる。これは、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しており、総消費電力が増加していると考えられる。
【００５５】
図１０では、運航状態の区分とともに、総供給電力のデータＸを表示させている。総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２と、発電機１３の供給電力Ｘ３との加算値となる。発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２と、発電機１３の供給電力Ｘ３の各供給電力量は、負荷にあわせて稼働台数を変更し、供給電力量を調整できる。図１０では、例えば供給電力Ｘ１と、供給電力Ｘ２とは、航行の区分時に供給電力を均等に発電する。また、出港又は入港の区分では、発電機１３が供給電力Ｘ３を供給する。
【００５６】
また、出港及び入港の区分での総消費電力を満たせるように、供給電力Ｘを増減させる。図１０に示すように、総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とを、発電機１３での供給電力Ｘ３とを均等となるように発電し、総供給電力Ｘも増減させることができる。なお、総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とを一定とし、発電機１３での供給電力Ｘ３での供給電力量の増減（稼働）に応じて、総供給電力Ｘも増減させるようにしてもよい。
【００５７】
本実施形態の電力監視方法では、複数の発電機と、電力を消費する複数の補機と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の船舶電力監視方法であって、前記複数の発電機の稼働状況の信号を受信する発電機稼働状況把握ステップと、前記補機及び前記スラスタ装置の総消費電力の信号を受信する負荷総消費電力把握ステップと、前記船舶の速度の信号を受信する船速把握ステップと、船速把握ステップにより、前記船舶の運航状態を判別する運航状態判別ステップと、前記運航状態判別ステップにより判断された運航状態の区分とともに、前記負荷総消費電力把握ステップにより受信する総消費電力の信号と、発電機稼働状況把握ステップにより受信する供給電力の信号とを、データベースに記憶する記憶ステップと、を有している。
【００５８】
これにより、船舶の運航状態と供給電力及び消費電力との関係が明確となり、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。例えば、発電機の稼働効率を高めるために、発電機の電力を居住区内だけでなく、船舶内の電力を運航に直接関わるスラスタ装置に給電することが望ましい。船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置が出港及び入港の区分で稼働しており、総消費電力が急に増加しても、出港及び入港の区分での総消費電力を満たせるように、発電機群１０での総供給電力を把握することができる。その結果、スラスタ装置への電力給電により、一時的に需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【００５９】
停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶の電力監視方法において、機関補機、船体サービス補機、甲板補機、荷役装置、スラスタ装置、照明装置のいずれか１以上の負荷機器の総消費電力データを取得し、前記総消費電力データを前記運航状態の区分とともに時系列に表示する。定期航路での総消費電力を把握でき、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００６０】
図１１は、電力計測データベースの一例を示す説明図である。図１１に示す電力計測データベース１２２は一航海毎に出力するデータである。本実施形態１の船舶電力制御システム１は、発電機群１０に接続され、前記発電機群１０から供給された電力を負荷機器３０へ供給する配電手段である配電盤２０と、前記発電機群１０の供給電力を計測する供給電力計測手段である電力計測ユニット４１〜４３及び電力モニタ５１〜５３と、前記負荷機器３０の消費電力を計測する消費電力計測手段である電力計測ユニット４４〜４９及び電力モニタ５４と、制御装置８０の処理部９０において運航状態の区分を判別する船舶の運航状態判別手段と、データを記憶する記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４と、を有し、前記運行状態判別手段により判断された運航状態の区分に対応付けて、前記供給電力計測手段により計測された供給電力データ及び前記消費電力計測手段により計測された消費電力のデータを前記記憶手段に電力計測データベース１２２として記憶する。本実施形態の船舶電力制御システム１の制御装置８０は、図９又は図１０に示すように、時系列に運航状態の区分を並べ、記憶する一航海毎に出力する総消費電力又は総供給電力のデータを表示する表示画面を表示装置８５へ表示させてもよい。あるいは、総消費電力及び総供給電力のデータが、時系列に運航状態の区分を並べて重ね合わせ表示画面として表示装置８５へ表示されてもよい。
【００６１】
図１２は、一航海毎に出力する消費電力のデータを運航状態の区分とともに時系列に表示する表示画面の一例を示す説明図である。表示画面１２３で表示される総消費電力データは、負荷機器３０が個々に消費した消費電力のデータの総和である。つまり、総消費電力データは、機関補機３２、船体サービス補機３６、甲板補機３３、荷役装置３４、スラスタ装置３１、照明装置３５のいずれか１以上の稼働している負荷機器の総和である総消費電力データとなる。制御装置８０が表示装置８５に出力する図１２に示す表示画面１２３には、１航海を航海Ｋとして７航海分の総消費電力データが時系列に表示されている。図１２は、縦軸が上方に行くに従い総消費電力が上昇する。図１２は、横軸が右向きに時間（日時）の経過を示しており、７航海分の航行一、航行二、航行三、航行四、航行五、航行六、航行七を含む航海Ｋが表示されている。制御装置８０は、処理部９０において、出港又は入港の区分における総消費電力のピークの平均を演算し、演算結果を表示装置８５へ出力する。これにより、船舶の運航者は、出港又は入港の区分における総消費電力のピークの平均である総消費電力平均ＰＬのＰＬ値を把握でき、ＰＬ値を超える消費電力ピークＰｋの発生も把握することができる。以上のように、本実施形態１の船舶電力制御システム１は船舶の航海毎の前記消費電力のデータを時系列に表示する表示装置を有する。また、前記消費電力のデータが、前記負荷機器が消費した総和の総消費電力データである。その結果、船舶の航海毎の燃料消費量を把握でき、低燃費な運航を心がけることができる。
【００６２】
図１３は、本実施形態１に係る船舶の電力制御方法の手順を示すフローチャートである。ここで、船舶電力制御方法の手順の実行前は、空調システムは、室内の環境温度を感知し所定の温度設定となるように自律した制御が行われている空調自動制御モードとして稼働している。
【００６３】
船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しており総消費電力が増加するので、図１０の出港及び入港の区分における発電機１３での供給電力Ｘ３が示すように、制御装置８０は、稼働している発電機を増やす発電機追加運転ステップ（ステップＳ５１）を実行する。追加運転後、発電機１１、１２、１３のいずれかがスラスタ装置３１の駆動準備信号を制御装置８０へ送信してもよい。なお、後述するように、総消費電力を抑えるように本実施形態の船舶電力制御方法は実行することもできるので、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とで総供給電力量をまかなうことができれば、発電機追加運転ステップ（ステップＳ５１）は省略することもできる。
【００６４】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の駆動タイミングを予測するスラスタ装置の駆動予測ステップ（ステップＳ５２）を実行する。制御装置８０は、上述した汎地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）により、船舶の現在位置情報（測位情報）を取得しスラスタ装置３１の駆動予測をする。あるいは、制御装置８０は、測位情報、船速信号（離岸・接岸時の低速信号）、スラスタ装置３１への操作信号、スラスタ装置３１の駆動準備信号等の１以上の情報によりスラスタ装置３１の駆動を予測する。
【００６５】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の稼働前の消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置３１の稼働時のスラスタ装置３１の消費電力と稼働している他の複数の負荷機器３０の消費電力との和を推定する演算を行い、スラスタ装置３１の消費電力を含む複数の負荷機器３０の総消費電力を推定する。次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の稼働時の負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機の総発電量内に収まるかどうか需要電力推定を行う需要電力推定ステップ（ステップＳ５３）を実行する。本実施形態では、記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に電力計測データベースが記憶されているので、制御装置８０は、電力計測データベースを参照し、例えば、上述したＰＬ値、あるいは消費電力ピークＰｋをＲＡＭ９２に読み出し、スラスタ装置３１の稼働時の負荷機器３０の総消費電力（総需要電力）として推定しても良い。
【００６６】
スラスタ装置３１の稼働前の消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準とするのは、機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６等の負荷機器が別々のタイミングで稼働しており、これらは季節変動や搭載する貨物、旅客数、保冷車数等の要因で変動することが想定されるためである。スラスタ装置３１の稼働前の消費電力は、入港の区分でのスラスタ装置３１の稼働であれば、航行の区分での総消費電力の情報を初期基準とすることができる。出港の区分でのスラスタ装置３１の稼働であれば、上述した発電機追加運転のステップ（ステップＳ５１）を実行し、複数の発電機１１、１２、１３が所定数稼働して電力を供給する信号を制御装置８０が受信して、そのときの総消費電力を消費電力計測手段から入手して初期基準としても良い。
【００６７】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置の稼働時の負荷機器の消費電力の和が複数の発電機の総発電量内に収まる場合（ステップＳ５３、Ｎｏ）、スラスタ装置を駆動するスラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）を実行する。
【００６８】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置の稼働時の負荷機器の消費電力の和が複数の発電機の総発電量内に収まらない電力不足と判断される場合（ステップＳ５３、Ｙｅｓ）、制御装置８０は、空調抑制モードとなるよう空調装置を制御する空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）を実行する。
【００６９】
図１４は、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）を詳細に説明するためのフローチャートである。図１４に示すように、制御装置８０は、電力の不足量を計算する電力不足量計算ステップ（ステップＳ６１）を実行する。あるいは、上述した需要電力推定ステップ（ステップＳ５３）において電力の不足量が判明していれば、電力の不足量をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込むだけでよい。
【００７０】
次に、空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補えるかどうか判断する設定温度変更判断ステップ（ステップＳ６２）を実行する。空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補える場合（ステップＳ６２、Ｙｅｓ）は、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）を実行する。空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補えないと判断した場合（ステップＳ６２、Ｎｏ）は、空調装置を停止する部屋数を決定する空調停止部屋数決定ステップ（ステップＳ６３）を実行する。
【００７１】
空調停止部屋数決定ステップ（ステップＳ６３）では、電力の不足量を補える空調装置を停止すべき部屋の数が決定される。ここで、空調装置ができるだけ稼働するように稼働している空調装置の設定温度を変更する前提で、制御装置８０は空調装置を停止する部屋の数を決定する。制御装置８０は空調装置を停止すべき部屋の数を減らすために、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更し、消費電力を低減させても良い。この場合、制御装置８０はヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘが停止または、ヒータ温度設定を変更され、低減された消費電力を加えた上で、電力の不足量を補える空調装置を停止すべき部屋の数を決定する。
【００７２】
次に、制御装置８０は、全室空調停止するか判断する全室空調停止判断ステップ（ステップＳ６４）を実行する。制御装置８０は、全室空調停止すると判断する場合（ステップＳ６４、Ｙｅｓ）、全空調装置へ停止信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。制御装置８０は、全空調システムへ停止の制御信号を送信する。または、制御装置８０は、配電盤２０へ停止の制御信号を送信する。配電盤２０は、停止の制御信号を受けて全空調システム又は船体サービス補機３６への給電を遮断する。
【００７３】
制御装置８０は、全室空調停止する必要がないと判断した場合（ステップＳ６４、Ｎｏ）、空調を停止する部屋を決定する空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）を実行する。空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）では、制御装置８０が予め定められた空調停止の優先順序をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込み、空調を停止する部屋及び部屋数を決定する。例えば、空調停止の優先順序は、乗組員室の空調装置を先に停止し、客室の空調装置ができるだけ稼働するように判断される。乗務員室の空調装置の停止でも電力不足である場合は、制御装置８０は客室の空調装置を停止することができる。
【００７４】
空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）の後、制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を判断する設定温度変更判断ステップ（ステップＳ６６）を実行する。制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を不要と判断する場合（ステップＳ６６、Ｎｏ）、停止する空調装置へ停止信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。
【００７５】
制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を必要と判断する場合（ステップＳ６６、Ｙｅｓ）、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）を実行する。設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）では、制御装置８０が設定温度の制御信号を生成する。例えば、暖房の設定であれば、設定温度を下げると空調装置の消費電力を軽減できる。あるいは、冷房の設定であれば、空調装置の設定温度を上げると消費電力を軽減できる。
【００７６】
制御装置８０は、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）の実行後、停止する空調装置へ停止信号を送信し、停止しない空調装置へは設定温度の制御信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。
【００７７】
図１に示す空調装置３８１〜空調装置３８Ｘは、制御装置８０から信号線を通じて伝達される制御信号を受けて、停止または温度変更を行う空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行される。空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行され、次に、制御装置８０は、スラスタ装置を駆動するスラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）を実行する。なお、制御装置８０は、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更する場合には、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘに対しても制御信号を送信する。制御信号を受けて、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、停止またはヒータの温度を変更する。
【００７８】
スラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）では、図２に示すスラスタ装置３１を駆動する。スラスタ装置３１は、船体１００に横方向の推進力を与え、離岸または接岸する。図９で示す出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加しているが、出港及び入港の区分では、スラスタ装置３１が実際に駆動するまでに１５分程度のスラスタ装置待機期間ＳＴと、離岸または接岸する数分間（例えば、５分間）のスラスタ装置実働期間ＳＭとがある。スラスタ装置待機期間ＳＴでのスラスタ装置以外の負荷機器での総消費量を把握できているので、この総消費量を上述した初期基準とする。そこで、出港及び入港の区分のスラスタ装置待機期間において空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行されていれば、電力不足のおそれを低減できる。また、スラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）の実行直前、例えば数分前に、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行されていれば空調停止の影響が低減できて好ましい。
【００７９】
スラスタ装置実働期間が終了後、制御装置８０は、スラスタ装置３１を停止するスラスタ装置停止ステップ（ステップＳ５６）を実行する。スラスタ装置３１が停止すれば、電力に余裕が生じるので、制御装置８０は、制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信し、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘが上述した自動制御モードへ復帰する自動制御モードステップ（ステップＳ５７）。制御装置８０は、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）開始から所定時間後（例えば、２０分後）に自動制御モードへ復帰するタイマー設定により自動制御モードステップ自動制御モードステップ（ステップＳ５７）を実行してもよい。なお、制御装置８０は、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更していた場合には、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘに対しても制御信号を送信する。制御信号を受けて、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、運転開始またはヒータの温度を変更する。
【００８０】
図１５−１は、船舶電力制御による省エネルギーの効果領域を説明するための説明図である。図１５−１は、図９と同様に、運航状態の区分とともに、総消費電力のデータＷを表示させている。図１５−１では、総消費電力のデータＷから空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを含む空調システムで消費する空調電力量を減算した空調差分電力のデータＷｓを総消費電力のデータＷと共に表示させている。図１５−１では、出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加している頂部での総消費電力のデータＷと空調差分電力のデータＷｓとの電力差Ｐｓは、総消費電力のデータＷが増加している頂部の電力量の１５％にもなることが判明した。このため、本実施形態１に係る船舶電力制御方法によれば、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間において、総消費電力が増加するのを抑制するために、空調電力を抑制する効果が高いことを見出すことができる。
【００８１】
図１５−１では、本実施形態１に係る船舶電力制御システム１が出港と同時に空調抑制モードに入り、総消費電力のデータＷが増加している頂部で空調抑制モードとしている。また、入港の区分では、総消費電力のデータＷが増加している頂部で船舶電力制御システム１が空調抑制モードに入り、停泊まで空調抑制モードを続けている。これらにより、制御装置８０が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路での省エネルギーの効果領域Ｅを図１５−１に示すように斜線で表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させることができる。制御装置８０は、１航海での省エネルギーの効果領域Ｅを記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶し、複数航海での省エネルギーの効果領域Ｅを時系列で並べ表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させることができる。また、制御装置８０は、１航海での省エネルギーの効果領域Ｅを記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶し、複数航海での省エネルギーの効果領域Ｅを重ね合わせ表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させてもよい。
【００８２】
図１５−２は、船舶電力制御による空調消費電力の表示を説明するための説明図である。制御装置８０が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路で、停泊、出港、航行、入港、停泊ごとに空調電力量を表示する。定期航路毎に、空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時に表示する。例えば、１１月１日の定期航路の航海グラフＣ１における消費電力量と、１２月１日の同じ定期航路の航海グラフＣ２における消費電力量と、を運航状態の区分とともに航海毎に同時に表示する。これにより、乗客の人数による影響や、季節変動による影響を把握することができる。
【００８３】
本実施形態１に係る船舶電力制御システム１は、制御装置８０が発電機１１、１２、１３と信号線を介して接続されており、制御装置８０が発電機１１、１２、１３を制御可能である。本実施形態１に係る船舶電力制御システム１では、船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転が抑制され、図１５−１に示すように、需要電力を低減できることから、発電機１１、１２、１３による供給電力を下げることができる。図１６は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法により制御された発電機の稼働状況の一例を説明する説明図である。
【００８４】
図１６に示す発電機の稼働状況では、発電機１１、１２を主として稼働させている。ここで、発電機１３は、停止状態であり、総供給電力Ｘが総消費電力を上回っていれば、このまま発電機１３は停止状態としておくことが好ましい。船舶電力制御システム１が船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転を抑制しているため、出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間において、総消費電力が増加するのを抑制する。その結果、図１０に示す発電機の稼働状況と比較すると、図１６に示す発電機の稼働状況では、出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間における総供給電力Ｘを小さくできる。総供給電力Ｘを小さくできると、発電機１１、１２を主として稼働させており、発電機１３は停止状態とすることも可能となり、燃料の消費を低減できる。なお、稼働する発電機及び停止状態とする発電機は固定されず、例えば発電機１１、１３を稼働させ発電機１２を停止状態にしても良い。発電機の負荷率は６５％以上負荷率１００％未満が好ましく、燃費性能を考慮すると、負荷率８０％以上負荷率１００％未満がより好ましい。例えば、負荷率８５％で発電機１１、１２、１３のいずれかが稼働していると、燃費もよく急な負荷変動でも稼働している発電機のみで対応できる。負荷率１００％未満とするのは、急激な負荷変動により発電機の障害の可能性を低減する必要があるからである。制御装置８０がスラスタ装置３１の稼働時における複数の発電機１１、１２、１３のうち稼働している個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満、より好ましくは負荷率８０％以上１００％未満となるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの消費電力を抑制する制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信することが好ましい。
【００８５】
上述したように、本実施形態の船舶の電力制御方法は、発電機１１、１２、１３と、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを含む電力を消費する複数の負荷機器３０と、船舶の船体１００に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１と、を有する船舶の電力制御方法であって、船舶の離岸および接岸時に、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの運転を抑制する。
【００８６】
このため、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。地球環境保護又は燃料油価格の高騰等を背景に、船舶は、燃料消費量低減が求められている。そこで、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。ここで、空調装置の運転を抑制することには、空調装置の温度設定を変更すること、及び空調装置の停止を行うことが含まれる。空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。このため、定期航路船舶において空調装置の運転を抑制することにより、スラスタ装置への給電を補うことが可能となる。
【００８７】
本実施形態の船舶の電力制御方法は、スラスタ装置３１の稼働時における複数の発電機１１、１２、１３のうち稼働している個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの消費電力を抑制する制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信することが好ましい。これにより、船舶の発電機が低燃費な運転となる。
【００８８】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘと、船舶の船体１００に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１とを含む電力を消費する複数の負荷機器３０と、複数の発電機１１、１２、１３と、発電機１１、１２、１３の供給電力を計測する供給電力計測手段と、負荷機器３０の消費電力を計測する消費電力計測手段と、発電機１１、１２、１３に接続され、発電機１１、１２、１３から供給された電力を負荷機器３０へ供給する配電手段である配電盤２０と、供給電力計測手段及び消費電力計測手段を制御する制御装置８０と、を有し、前記制御装置８０は、前記スラスタ装置３１の稼働を予測し、スラスタ装置３１の稼働前における消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置の稼働時におけるスラスタ装置３１の消費電力を含む複数の負荷機器３０の総消費電力を推定する演算を行い、スラスタ装置３１の稼働時における負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機１１、１２、１３の総発電量内に収まるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを制御し、負荷機器３０の消費電力を抑制する。
【００８９】
これによりスラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。これにより、電力需要の最大１５％が低減でき、船舶が低燃費な運転となる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００９０】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、負荷機器３０にはヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘが含まれ、スラスタ装置３１の稼働時の消費電力を含む負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機１１、１２、１３の総発電量内に収まるように空調装置３８１〜３８Ｘ及びヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを制御することが好ましい。これにより、空調装置を停止すべき部屋の数を低減できる。
【００９１】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、制御装置８０が船舶の現在位置情報、船速信号、スラスタ装置３１への操作信号、スラスタ装置３１の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいてスラスタ装置３１の稼働を予測することが好ましい。その結果、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【００９２】
（実施形態２）
図１７は、本実施形態２に係る船舶電力制御システムの構成図である。本実施形態に係る船舶電力制御システム２は、上述した船舶電力制御システム１の構成を有し、さらに乗組員に警告を知覚させることが可能な警告装置７５と、船体サービス補機３６を制御可能な空調集中制御装置７７とを有することに特徴がある。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお、本実施形態では、警告装置７５と、空調集中制御装置７７と両方を有するがどちらか一方のみを有していてもよい。
【００９３】
警告装置７５は、表示装置８５の表示画面、警告音、音声出力、ランプ等の視覚認識手段等により乗組員に警告を知覚させることが可能な装置である。空調集中制御装置７７は、上述した制御装置８０と同一の構成を有する制御装置であり、複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘと、複数のヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘとを含んでいる船体サービス補機３６を制御する装置である。
【００９４】
本実施形態の船舶電力制御システム２は、上述した図１４に示す空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）において、空調停止することになった部屋を表示装置８５等に表示し、警告装置７５により、表示装置８５の表示画面、警告音、音声出力、ランプ等の視覚認識手段等により乗組員に空調停止の警告を知覚させる。
【００９５】
本実施形態の船舶電力制御システム２は、空調集中制御装置７７を有しているので、空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）において制御装置８０が空調集中制御装置７７へ空調制御信号を送信する。空調制御信号により、空調集中制御装置７７が空調システムである複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘとを、停止、温度設定、運転開始のいずれかの操作を実行する。
【００９６】
上述したように、本実施形態の船舶電力制御システム２は、乗組員に警告を知覚させるため、省エネルギー運転に対して乗組員に意識付けをはかることができる。また、空調集中制御装置７７を有しているので、制御装置８０の負荷を分散させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明に係る船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムは、船舶の電力制御に適している。
【符号の説明】
【００９８】
１ 船舶電力制御システム
１０ 発電機群
１１、１２、１３ 発電機
２０ 配電盤
３０ 負荷機器
３１ スラスタ装置
３１ａ バウスラスタ装置
３１ｂ スタンスラスタ装置
３２ 機関補機
３３ 甲板補機
３４ 荷役装置
３５ 照明装置
３６ 船体サービス補機
３９ 主機関
４１〜４９ 電力計測ユニット
５１〜５９ 電力モニタ
７１ 船速計測手段
７２ 主機関計測手段
７５ 警告装置
７７ 空調集中制御装置
８０ 制御装置
１００ 船体
１０１、１０２ ダクト
１１０ 舵
１１１ プロペラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、船舶における居住区内では、生活設備である厨房及び洗濯設備の需要電力を監視し、負荷の電力使用状況を表示して適正な負荷の使用状況となるように制御する厨房及び洗濯設備の需要電力監視装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−４３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、厨房及び洗濯設備といった船体サービス補機以外にも他の負荷機器の搭載が増え電力が消費されている。一方、船舶では、航行時に外部から電力を供給できないので、自家発電している。航海において一時的な接岸、離岸時に必要な横方向推進力を与えるスラスタ装置への電力給電をすると、船舶の消費電力が運航状態に応じて変動し、消費電力の変動に対応するために、発電機の容量は一時的に使用するスラスタ最大消費電力にあわせ、余裕をもたせている。これにより、造船コストが上昇する一因となっている。発電機の容量に余裕をもたせない場合、需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システム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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の船舶の電力制御方法は、発電機と、空調装置を含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の電力制御方法であって、前記船舶の離岸および接岸時に、前記空調装置の運転を抑制することを特徴とする。
【０００７】
このため、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。地球環境保護又は燃料油価格の高騰等を背景に、船舶は、燃料消費量低減が求められている。そこで本発明の船舶の電力制御方法によれば、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。ここで、空調装置の運転を抑制することには、空調装置の温度設定を変更すること、及び空調装置の停止を行うことが含まれる。空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。このため、定期航路船舶において空調装置の運転を抑制することにより、スラスタ装置への給電を補うことが可能となる。
【０００８】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶の電力制御方法は、前記スラスタ装置の稼働時における前記複数の発電機のうち個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように前記空調装置の消費電力を抑制する制御信号を前記空調装置へ送信することが好ましい。これにより、船舶の発電機が低燃費な運転となる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶の電力制御方法は、前記船舶が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶であり、前記空調装置の消費電力データを取得し、前記空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時表示することが好ましい。これにより、乗客の人数による影響や、季節変動による影響を把握することができる。
【００１０】
上述の目的を達成するために本発明の船舶電力制御システムは、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、空調装置とを含む電力を消費する複数の負荷機器と、複数の発電機と、前記発電機の供給電力を計測する供給電力計測手段と、前記負荷機器の消費電力を計測する消費電力計測手段と、前記発電機に接続され、前記発電機から供給された電力を前記負荷機器へ供給する配電手段と、前記供給電力計測手段及び前記消費電力計測手段を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記スラスタ装置の稼働を予測し、前記スラスタ装置の稼働前における前記消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、前記スラスタ装置の稼働時における前記スラスタ装置の消費電力を含む前記複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、前記スラスタ装置の稼働時における前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置を制御し、前記負荷機器の総消費電力を抑制することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。これにより、電力需要の最大１５％が低減でき、船舶が低燃費な運転となる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶電力制御システムは、前記負荷機器にはヒータ付濾過装置が含まれ、前記スラスタ装置の稼働時の消費電力を含む前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置及び前記ヒータ付濾過装置を制御することが好ましい。これにより、空調装置を停止すべき部屋の数を低減できる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として本発明の船舶電力制御システムは、前記制御装置が前記船舶の現在位置情報、船速信号、前記スラスタ装置への操作信号、前記スラスタ装置の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいて前記スラスタ装置の稼働を予測することが好ましい。その結果、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムによれば、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態１に係る船舶電力監視システムの構成図である。
【図２】図２は、スラスタ装置を説明する模式図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５は、発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベースを示す説明図である。
【図６】図６は、電力計測ユニット及び電力モニタによる電力計測の説明図である。
【図７】図７は、制御装置を示す模式図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る電力監視方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、運航状態の区分を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、発電機稼働状況と運航状態の区分との関係を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、電力計測データベースの一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、一航海毎に出力する消費電力のデータを運航状態の区分とともに時系列に表示する表示画面の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、空調抑制モードステップを詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１５−１】図１５−１は、船舶電力制御による省エネルギーの効果領域を説明するための説明図である。
【図１５−２】図１５−２は、船舶電力制御による空調消費電力の表示を説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法により制御された発電機の稼働状況の一例を説明する説明図である。
【図１７】図１７は、本実施形態２に係る船舶電力制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る船舶電力制御システムの構成図である。船舶電力制御システム１は、発電機群１０と、配電盤２０と、負荷機器３０と、電力計測ユニット４１〜４９、電力モニタ５１〜５９と、制御装置８０と、船速計測手段７１と、主機関計測手段７２とを有している。
【００１８】
図１に示す発電機群１０は、発電機１１、発電機１２、発電機１３と、を有している。発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、例えばディーゼル発電機関である。発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、同型形式であると、作業員の習熟によりメンテナンスが容易となる。また、発電機１１、発電機１２、発電機１３とは、同型形式であると、いずれかの発電機が故障した場合に代替稼働ができて好ましい。発電機群１０は、負荷機器３０の需要電力に応じて発電機群１０の１以上の発電機を停止することで、発電量を調整できる。発電機群１０には、スラスタ装置３１への給電を主とする軸発電機とよばれるディーゼル発電機関を併設してもよい。
【００１９】
配電盤２０は、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３からの受電電力を配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６へ配電する配電手段である。また配電盤２０は、電力の変圧、電力の投入、開閉、制御、又は作業安全のために遮断する電力開閉制御装置である。配電盤２０は、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を介して、発電機１１、１２、１３と接続されている。また、配電盤２０は、負荷機器３０と配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を介して接続されている。
【００２０】
負荷機器３０は、スラスタ装置３１、機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６を含んでいる。図１に示す負荷機器３０は、例示であり、他種類の負荷機器を含んでいてもよい。
【００２１】
スラスタ装置３１は、船舶に横方向推進力を与える装置である。図２から図４を用いてスラスタ装置３１について説明する。図２は、スラスタ装置を説明する模式図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【００２２】
図２に示すように、船舶の船体１００には、船舶の主推進力源となる主機関３９と、主機関３９に接続し推進力を伝達するプロペラ１１１と、船体１００の方向を制御する舵１１０と、ダクト１０１、１０２と、バウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂとを有している。図３及び図４に示すように、ダクト１０１、１０２は、船体１００の両側に貫通し、バウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂを内在させている。バウスラスタ装置３１ａは、プロペラ１１１の回転により船体１００の船首に横方向の推進力を与えることができる。また、スタンスラスタ装置３１ｂは、プロペラ１１１の回転により船体１００の船尾に横方向の推進力を与えることができる。
【００２３】
ここで図１に示すスラスタ装置３１は、図２に示すバウスラスタ装置３１ａ、スタンスラスタ装置３１ｂのいずれか一方又は両方を含む装置である。例えば、プロペラ１１１と舵１１０とにより、スタンスラスタ装置３１ｂを省略して、船舶を運航することも可能である。スラスタ装置３１によりタグボートなしで、船舶は出港又は入港時に離岸又は接岸の所用時間を短くすることができる。これにより、スラスタ装置３１を有する船舶は、旅客、乗用車、貨物等を積載し、停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶の用途に適している。
【００２４】
機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６は、図５を参照して説明する。図５は、発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベースを示す説明図である。機関補機３２は、主機関３９及び発電機群１０のための補機であり、図５に示す主冷却海水ポンプ、機関室給気通風機、発電機室給気通風機等がある。甲板補機３３は、油圧ポンプユニット等であり、甲板上の作業に使用する機器である。荷役装置３４は、トリミングポンプ、ヒールポンプ等の船舶の傾き又は水位を調整可能な機器、あるいは、保冷車への給電用変圧器等がある。照明装置３５は、一般照明用の変圧器、厨房機器用変圧器等がある。
【００２５】
図１及び図５に示すように、船体サービス補機３６は、例えば、図１に示すように、複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘと、複数のヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘとを含んでいる。複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘとは、空調システム（空気調和システム）として作用する。ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、船舶内の風呂の加熱及び濾過のための装置である。上述した空調圧縮機、空調装置又はヒータ付濾過装置は、単数であってもよい。また、空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。
【００２６】
電力計測ユニット４１〜４９、電力モニタ５１〜５４とは、電力を計測する装置である。図１に示すように、受電系統Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３には、各々電力計測ユニット４１〜４３が取り付けられている。電力計測ユニット４１〜４３からの電圧入力及び電流入力は各々電力モニタ５１〜５３へ信号線を通じて伝達される。電力計測ユニット４１〜４３及び電力モニタ５１〜５３は、発電機１１、１２、１３の供給電力を計測する供給電力計測手段として作用する。
【００２７】
また、配電系統ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６には、各々電力計測ユニット４４〜４９が取り付けられている。電力計測ユニット４４〜４９は、電力モニタ５４〜５９へ信号線を介して接続されている。電力計測ユニット４４〜４９及び電力モニタ５４〜５９は、図１に示す負荷機器３０のいずれかの消費電力を計測する消費電力計測手段として作用する。図１に示す電力計測ユニット４４〜４９は、電力モニタ５４〜５９へ並列に信号線を介して接続されているが、どの電力計測ユニットのデータか判別可能な電力計測ユニット毎のチャンネル情報とともに計測データを１つの電力モニタへ送付できれば、電力モニタ５４〜５９が直列に接続されていてもよい。
【００２８】
図６は、電力計測ユニット及び電力モニタによる電力計測の説明図である。図６は、変流器の説明図である。電力計測ユニット４１及び電力モニタ５１を代表して図５及び図６を参照して説明し、電力計測ユニット４２〜４９及び電力モニタ５２〜５４の説明は電力計測ユニット４１及び電力モニタ５１と同じ構成要素であるので省略する。
【００２９】
図６に示すように、受電系統Ｐ１は、３相３線式であって、Ｒ相線Ｐ１ｒ、Ｓ相線Ｐ１ｓ、Ｔ相線Ｐ１ｔを有している。電力モニタ５１は、電力計測回路５１１と、モニタ５１２とを有している。電力計測回路５１１は、電力計測ユニット４１のヒューズＦ１、Ｆ２を介して、電力計測ユニット４１の受電系統Ｐ１に接続し、受電系統Ｐ１の電圧を検出可能としている。電力計測ユニット４１は、変流器ＣＴ１、ＣＴ２を有しており、受電系統Ｐ１に接続し、受電系統Ｐ１の電流を検出可能としている。なお、変流器ＣＴ１、ＣＴ２は、ニッケル鉄合金等の軟磁性体のコアに１次コイルと２次コイルとを巻き付けた電流センサである。変流器ＣＴ１、ＣＴ２は、変流比（ＣＴ比）が１次コイルの巻き線数に対する２次コイルの巻き線数の比となっている。これにより、受電系統Ｐ１に流れる電流（１次電流）は、電力計測回路５１１に入力される電流（２次電流）に変流比（ＣＴ比）を積算した値として計算できる。変流器ＣＴ１、ＣＴ２の代わりに、ホールセンサ等の磁気センサによる電流センサを使用して電流計測を行ってもよい。
【００３０】
以上のようにして、電力計測ユニット４１からの信号により、電力計測回路５１１は電圧データとして電圧実効値の瞬時値Ｖ１（Ｒ相線Ｐ１ｒ−Ｓ相線Ｐ１ｓ間の線間電圧）、電圧実効値の瞬時値Ｖ２（Ｓ相線Ｐ１ｓ−Ｔ相線Ｐ１ｔ間の線間電圧）を取得する。また、電力計測回路５１１は、電流データとして電流実効値の瞬時値Ｉ１（Ｒ相線Ｐ１ｒの線電流）、電流実効値の瞬時値Ｉ２(Ｔ相線Ｐ１ｔの線電流)を取得する。
【００３１】
電力モニタ５１のモニタ５１２は、通信機能を備え電力計測ユニット毎のチャンネル情報、計測時間データとともに電圧データ及び電流データに基づく計測データを制御装置８０に送信可能な装置である。電圧データ及び電流データに基づく計測データとして、直接電圧データ及び電流データを制御装置８０へ送出してもよい。また、電力モニタ５１が内部に演算装置、記憶装置を有し、計測データとして、有効電力、無効電力、皮相電力、相別の実行電圧及び電流、力率のいずれかについて、各々の瞬時値、最大値、最小値を演算装置で計算し、記憶装置のＲＡＭ（Random Access Memory）等に１次記憶する。これにより、電力モニタ５１は、１次記憶した計測データを制御装置８０へ送出してもよい。
【００３２】
次に、図１に示す船速計測手段７１は、例えば汎地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）により、船舶の現在位置情報を取得し、対地船速として速度データを取得する。又は、電磁ログにより、船体１００の底部を流れる水流を検知し、対水船速として速度データを取得する。あるいは、音響式ログにより速度データを取得する。船速計測手段７１は、例えば、ＲＳ４２２等のシリアル通信可能な信号線を介して制御装置８０へ接続されている。
【００３３】
次に、図１に示す主機関計測手段７２は、例えばエンコーダにより、図２に示す主機関３９の回転数データを取得する。主機関計測手段７２は、例えば、ＲＳ４２２等のシリアル通信可能な信号線を介して制御装置８０へ接続されている。
【００３４】
制御装置８０は、複数の発電機１１、１２、１３を有する発電機群１０、配電盤２０、船体サービス補機３６等の負荷機器、電力モニタ５１〜５４、船速計測手段７１、主機関計測手段７２等を制御する装置である。図７は、制御装置を示す模式図である。図７に示す制御装置８０は、入力処理回路８１と、入力ポート８２と、処理部９０と、記憶部９４と、出力ポート８３と、出力処理回路８４と、表示装置８５、必要があればキーボード等の入力装置８６とを有する。処理部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）９１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）９２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）９３とを含んでいる。
【００３５】
処理部９０と、記憶部９４と、入力ポート８２及び出力ポート８３とは、バス８７、バス８８、バス８９を介して接続される。バス８７、バス８８及びバス８９により、処理部９０のＣＰＵ９１は、記憶部９４と、入力ポート８２及び出力ポート８３と相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。
【００３６】
入力ポート８２には、入力処理回路８１が接続されている。入力処理回路８１には、電気変換部２２からの計測データｉｓが接続されている。そして、計測データｉｓは、入力処理回路８１に備えられるノイズフィルタやＡ／Ｄコンバータ等により、処理部９０が利用できる信号に変換されてから、入力ポート８２を介して処理部９０へ送られる。これにより、処理部９０は、必要な情報を取得することができる。
【００３７】
出力ポート８３には、出力処理回路８４が接続されている。出力処理回路８４には、表示装置８５や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路８４は、表示装置制御回路、配電盤等の制御信号回路、信号増幅回路等を備えている。出力処理回路８４は、処理部９０が算出した消費電力データ等を、表示装置８５に表示させる表示信号として出力したり、配電盤２０へ伝達する指示信号ｉｄとして出力したりする。表示装置８５は、例えば液晶表示パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いることができる。
【００３８】
記憶部９４は、船舶電力制御システム１の動作手順を含むコンピュータプログラム等が記憶されている。ここで、記憶部９４は、ＲＡＭのような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブあるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。ここで、ＲＡＭ９２又は記憶部９４は、記憶手段である。
【００３９】
上記コンピュータプログラムは、処理部９０へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、船舶電力制御システム１の動作手順を実行するものであってもよい。また、この制御装置８０は、コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、船舶電力制御システム１の動作手順を実行するものであってもよい。
【００４０】
また、船舶電力制御システム１の動作手順は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいはプラント制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００４１】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線網を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００４２】
制御装置８０は、ＲＡＭ９２又は記憶部９４に、上述した図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１を記憶している。制御装置８０は、ＲＡＭ９２又は記憶部９４から発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込むとともに、電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、供給電力計測手段及び消費電力計測手段からの計測データを対応付けてＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶できる。
【００４３】
次に、図１、図２、図８〜図１０を用いて、船舶電力制御システム１の電力監視動作について手順を説明する。図８は、本実施形態に係る電力監視方法の手順を示すフローチャートである。図９は、運航状態の区分を説明するための説明図である。図１０は、発電機稼働状況と運航状態の区分との完成関係を説明する説明図である。以下、図８に示すフローチャートに沿って船舶電力制御システム１の電力監視動作について手順を説明する。
【００４４】
図８に示すように、船舶電力制御システム１の制御装置８０は、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）、負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）、船速把握ステップ（ステップＳ３０）を同時に実行するよう、電力モニタ５１〜５４、船速計測手段７１に制御信号を送付する。
【００４５】
ここで、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）では、発電機１１、１２、１３が供給する供給電力を電力計測ユニット４１、４２、４３により計測する。計測データは、電力モニタ５１、５２、５３を介して制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。
【００４６】
制御装置８０は、供給電力を例えば、図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１の電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、発電機毎の供給電力計測手段からの計測データを加算して算出することができる。
【００４７】
負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）では、配電盤２０から供給され負荷機器３０で消費される総消費電力を電力計測ユニット４４、４５、４６、４７、４８、４９により計測する。計測データは、電力モニタ５４を介して制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。
【００４８】
制御装置８０は、配電盤２０から供給され負荷機器３０で消費される総消費電力を、例えば、図５に示す発電機及び負荷区分毎の負荷機器区分データベース１２１の電力計測ユニット毎のチャンネル情報（ＣｈＮｏ．）毎に、消費電力計測手段からの計測データを加算して算出することができる。
【００４９】
船速把握ステップ（ステップＳ３０）では、船速計測手段７１により速度データを計測する。計測データは、制御装置８０のＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶される。船速把握ステップ（ステップＳ３０）では、主機関計測手段７２により主機関３９の回転数データを計測することが好ましい。
【００５０】
制御装置８０は、船舶の運航状態を判別する運航状態判別ステップ（ステップＳ３１）を実行する。制御装置８０は、運航状態の区分を判別する船舶の運航状態判別手段となる。本実施形態では、図９に示すように運航状態の区分を、例えば停泊、出港、航行、入港の４区分とする。これら運航状態の区分は、例示であり、より詳細に区分してもよい。
【００５１】
制御装置８０は、速度データＶが０又は０近傍である場合、停泊の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが最大港内船速以下であって所定の単位時間当たりの速度上昇を検知している場合は、出港の区分を出力する。また、制御装置８０は、速度データＶが航行で所定の閾値速度以上である場合、航行の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが所定の単位時間当たりの速度減速を検知している場合は、入港の区分を出力する。
【００５２】
制御装置８０は、速度データＶ及び主機関３９の回転数データＲにより、運航状態の区分を判断してもよい。制御装置８０は、速度データＶが０又は０近傍である場合かつ主機関３９の回転数データＲが０又は０近傍である場合、停泊の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが最大港内船速以下であって所定の単位時間当たりの速度上昇を検知している場合及び主機関３９の回転数データＲが所定回転数以上である場合、出港の区分を出力する。また、制御装置８０は、速度データＶが航行で所定の閾値速度以上である場合かつ航行での主機関３９の回転数データＲが所定の範囲にある場合、航行の区分を出力する。制御装置８０は、速度データＶが所定の単位時間当たりの速度減速を検知している場合かつ航行の区分での所定内の主機関３９の回転数データＲを下回る場合は、入港の区分を出力する。
【００５３】
次に、図８に示すように、船舶電力制御システム１の制御装置８０は、運航状態判別ステップ（ステップＳ３１）により判断された運航状態の区分とともに、負荷総消費電力把握ステップ（ステップＳ２０）により受信する総消費電力の信号と、発電機稼働状況把握ステップ（ステップＳ１０）により受信する供給電力の信号とを、記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に電力計測データベースとして記憶するデータベース記憶ステップ（ステップＳ４０）を実行する。
【００５４】
制御装置８０は、図９の横軸に時系列で運航状態の区分を並べ、表示装置８５で表示することができる。図９では、運航状態の区分とともに、総消費電力のデータＷを表示させている。図９から分かるように、出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加していることが分かる。これは、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しており、総消費電力が増加していると考えられる。
【００５５】
図１０では、運航状態の区分とともに、総供給電力のデータＸを表示させている。総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２と、発電機１３の供給電力Ｘ３との加算値となる。発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２と、発電機１３の供給電力Ｘ３の各供給電力量は、負荷にあわせて稼働台数を変更し、供給電力量を調整できる。図１０では、例えば供給電力Ｘ１と、供給電力Ｘ２とは、航行の区分時に供給電力を均等に発電する。また、出港又は入港の区分では、発電機１３が供給電力Ｘ３を供給する。
【００５６】
また、出港及び入港の区分での総消費電力を満たせるように、供給電力Ｘを増減させる。図１０に示すように、総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とを、発電機１３での供給電力Ｘ３とを均等となるように発電し、総供給電力Ｘも増減させることができる。なお、総供給電力Ｘは、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とを一定とし、発電機１３での供給電力Ｘ３での供給電力量の増減（稼働）に応じて、総供給電力Ｘも増減させるようにしてもよい。
【００５７】
本実施形態の電力監視方法では、複数の発電機と、電力を消費する複数の補機と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の船舶電力監視方法であって、前記複数の発電機の稼働状況の信号を受信する発電機稼働状況把握ステップと、前記補機及び前記スラスタ装置の総消費電力の信号を受信する負荷総消費電力把握ステップと、前記船舶の速度の信号を受信する船速把握ステップと、船速把握ステップにより、前記船舶の運航状態を判別する運航状態判別ステップと、前記運航状態判別ステップにより判断された運航状態の区分とともに、前記負荷総消費電力把握ステップにより受信する総消費電力の信号と、発電機稼働状況把握ステップにより受信する供給電力の信号とを、データベースに記憶する記憶ステップと、を有している。
【００５８】
これにより、船舶の運航状態と供給電力及び消費電力との関係が明確となり、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。例えば、発電機の稼働効率を高めるために、発電機の電力を居住区内だけでなく、船舶内の電力を運航に直接関わるスラスタ装置に給電することが望ましい。船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置が出港及び入港の区分で稼働しており、総消費電力が急に増加しても、出港及び入港の区分での総消費電力を満たせるように、発電機群１０での総供給電力を把握することができる。その結果、スラスタ装置への電力給電により、一時的に需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【００５９】
停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶の電力監視方法において、機関補機、船体サービス補機、甲板補機、荷役装置、スラスタ装置、照明装置のいずれか１以上の負荷機器の総消費電力データを取得し、前記総消費電力データを前記運航状態の区分とともに時系列に表示する。定期航路での総消費電力を把握でき、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００６０】
図１１は、電力計測データベースの一例を示す説明図である。図１１に示す電力計測データベース１２２は一航海毎に出力するデータである。本実施形態１の船舶電力制御システム１は、発電機群１０に接続され、前記発電機群１０から供給された電力を負荷機器３０へ供給する配電手段である配電盤２０と、前記発電機群１０の供給電力を計測する供給電力計測手段である電力計測ユニット４１〜４３及び電力モニタ５１〜５３と、前記負荷機器３０の消費電力を計測する消費電力計測手段である電力計測ユニット４４〜４９及び電力モニタ５４と、制御装置８０の処理部９０において運航状態の区分を判別する船舶の運航状態判別手段と、データを記憶する記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４と、を有し、前記運行状態判別手段により判断された運航状態の区分に対応付けて、前記供給電力計測手段により計測された供給電力データ及び前記消費電力計測手段により計測された消費電力のデータを前記記憶手段に電力計測データベース１２２として記憶する。本実施形態の船舶電力制御システム１の制御装置８０は、図９又は図１０に示すように、時系列に運航状態の区分を並べ、記憶する一航海毎に出力する総消費電力又は総供給電力のデータを表示する表示画面を表示装置８５へ表示させてもよい。あるいは、総消費電力及び総供給電力のデータが、時系列に運航状態の区分を並べて重ね合わせ表示画面として表示装置８５へ表示されてもよい。
【００６１】
図１２は、一航海毎に出力する消費電力のデータを運航状態の区分とともに時系列に表示する表示画面の一例を示す説明図である。表示画面１２３で表示される総消費電力データは、負荷機器３０が個々に消費した消費電力のデータの総和である。つまり、総消費電力データは、機関補機３２、船体サービス補機３６、甲板補機３３、荷役装置３４、スラスタ装置３１、照明装置３５のいずれか１以上の稼働している負荷機器の総和である総消費電力データとなる。制御装置８０が表示装置８５に出力する図１２に示す表示画面１２３には、１航海を航海Ｋとして７航海分の総消費電力データが時系列に表示されている。図１２は、縦軸が上方に行くに従い総消費電力が上昇する。図１２は、横軸が右向きに時間（日時）の経過を示しており、７航海分の航行一、航行二、航行三、航行四、航行五、航行六、航行七を含む航海Ｋが表示されている。制御装置８０は、処理部９０において、出港又は入港の区分における総消費電力のピークの平均を演算し、演算結果を表示装置８５へ出力する。これにより、船舶の運航者は、出港又は入港の区分における総消費電力のピークの平均である総消費電力平均ＰＬのＰＬ値を把握でき、ＰＬ値を超える消費電力ピークＰｋの発生も把握することができる。以上のように、本実施形態１の船舶電力制御システム１は船舶の航海毎の前記消費電力のデータを時系列に表示する表示装置を有する。また、前記消費電力のデータが、前記負荷機器が消費した総和の総消費電力データである。その結果、船舶の航海毎の燃料消費量を把握でき、低燃費な運航を心がけることができる。
【００６２】
図１３は、本実施形態１に係る船舶の電力制御方法の手順を示すフローチャートである。ここで、船舶電力制御方法の手順の実行前は、空調システムは、室内の環境温度を感知し所定の温度設定となるように自律した制御が行われている空調自動制御モードとして稼働している。
【００６３】
船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しており総消費電力が増加するので、図１０の出港及び入港の区分における発電機１３での供給電力Ｘ３が示すように、制御装置８０は、稼働している発電機を増やす発電機追加運転ステップ（ステップＳ５１）を実行する。追加運転後、発電機１１、１２、１３のいずれかがスラスタ装置３１の駆動準備信号を制御装置８０へ送信してもよい。なお、後述するように、総消費電力を抑えるように本実施形態の船舶電力制御方法は実行することもできるので、発電機１１の供給電力Ｘ１と、発電機１２の供給電力Ｘ２とで総供給電力量をまかなうことができれば、発電機追加運転ステップ（ステップＳ５１）は省略することもできる。
【００６４】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の駆動タイミングを予測するスラスタ装置の駆動予測ステップ（ステップＳ５２）を実行する。制御装置８０は、上述した汎地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）により、船舶の現在位置情報（測位情報）を取得しスラスタ装置３１の駆動予測をする。あるいは、制御装置８０は、測位情報、船速信号（離岸・接岸時の低速信号）、スラスタ装置３１への操作信号、スラスタ装置３１の駆動準備信号等の１以上の情報によりスラスタ装置３１の駆動を予測する。
【００６５】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の稼働前の消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置３１の稼働時のスラスタ装置３１の消費電力と稼働している他の複数の負荷機器３０の消費電力との和を推定する演算を行い、スラスタ装置３１の消費電力を含む複数の負荷機器３０の総消費電力を推定する。次に、制御装置８０は、スラスタ装置３１の稼働時の負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機の総発電量内に収まるかどうか需要電力推定を行う需要電力推定ステップ（ステップＳ５３）を実行する。本実施形態では、記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に電力計測データベースが記憶されているので、制御装置８０は、電力計測データベースを参照し、例えば、上述したＰＬ値、あるいは消費電力ピークＰｋをＲＡＭ９２に読み出し、スラスタ装置３１の稼働時の負荷機器３０の総消費電力（総需要電力）として推定しても良い。
【００６６】
スラスタ装置３１の稼働前の消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準とするのは、機関補機３２、甲板補機３３、荷役装置３４、照明装置３５、船体サービス補機３６等の負荷機器が別々のタイミングで稼働しており、これらは季節変動や搭載する貨物、旅客数、保冷車数等の要因で変動することが想定されるためである。スラスタ装置３１の稼働前の消費電力は、入港の区分でのスラスタ装置３１の稼働であれば、航行の区分での総消費電力の情報を初期基準とすることができる。出港の区分でのスラスタ装置３１の稼働であれば、上述した発電機追加運転のステップ（ステップＳ５１）を実行し、複数の発電機１１、１２、１３が所定数稼働して電力を供給する信号を制御装置８０が受信して、そのときの総消費電力を消費電力計測手段から入手して初期基準としても良い。
【００６７】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置の稼働時の負荷機器の消費電力の和が複数の発電機の総発電量内に収まる場合（ステップＳ５３、Ｎｏ）、スラスタ装置を駆動するスラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）を実行する。
【００６８】
次に、制御装置８０は、スラスタ装置の稼働時の負荷機器の消費電力の和が複数の発電機の総発電量内に収まらない電力不足と判断される場合（ステップＳ５３、Ｙｅｓ）、制御装置８０は、空調抑制モードとなるよう空調装置を制御する空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）を実行する。
【００６９】
図１４は、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）を詳細に説明するためのフローチャートである。図１４に示すように、制御装置８０は、電力の不足量を計算する電力不足量計算ステップ（ステップＳ６１）を実行する。あるいは、上述した需要電力推定ステップ（ステップＳ５３）において電力の不足量が判明していれば、電力の不足量をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込むだけでよい。
【００７０】
次に、空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補えるかどうか判断する設定温度変更判断ステップ（ステップＳ６２）を実行する。空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補える場合（ステップＳ６２、Ｙｅｓ）は、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）を実行する。空調の設定温度を変更することによる消費電力軽減が電力の不足量を補えないと判断した場合（ステップＳ６２、Ｎｏ）は、空調装置を停止する部屋数を決定する空調停止部屋数決定ステップ（ステップＳ６３）を実行する。
【００７１】
空調停止部屋数決定ステップ（ステップＳ６３）では、電力の不足量を補える空調装置を停止すべき部屋の数が決定される。ここで、空調装置ができるだけ稼働するように稼働している空調装置の設定温度を変更する前提で、制御装置８０は空調装置を停止する部屋の数を決定する。制御装置８０は空調装置を停止すべき部屋の数を減らすために、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更し、消費電力を低減させても良い。この場合、制御装置８０はヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘが停止または、ヒータ温度設定を変更され、低減された消費電力を加えた上で、電力の不足量を補える空調装置を停止すべき部屋の数を決定する。
【００７２】
次に、制御装置８０は、全室空調停止するか判断する全室空調停止判断ステップ（ステップＳ６４）を実行する。制御装置８０は、全室空調停止すると判断する場合（ステップＳ６４、Ｙｅｓ）、全空調装置へ停止信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。制御装置８０は、全空調システムへ停止の制御信号を送信する。または、制御装置８０は、配電盤２０へ停止の制御信号を送信する。配電盤２０は、停止の制御信号を受けて全空調システム又は船体サービス補機３６への給電を遮断する。
【００７３】
制御装置８０は、全室空調停止する必要がないと判断した場合（ステップＳ６４、Ｎｏ）、空調を停止する部屋を決定する空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）を実行する。空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）では、制御装置８０が予め定められた空調停止の優先順序をＲＡＭ９２のワークエリアに読み込み、空調を停止する部屋及び部屋数を決定する。例えば、空調停止の優先順序は、乗組員室の空調装置を先に停止し、客室の空調装置ができるだけ稼働するように判断される。乗務員室の空調装置の停止でも電力不足である場合は、制御装置８０は客室の空調装置を停止することができる。
【００７４】
空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）の後、制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を判断する設定温度変更判断ステップ（ステップＳ６６）を実行する。制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を不要と判断する場合（ステップＳ６６、Ｎｏ）、停止する空調装置へ停止信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。
【００７５】
制御装置８０は、停止しない空調装置の設定温度の変更を必要と判断する場合（ステップＳ６６、Ｙｅｓ）、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）を実行する。設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）では、制御装置８０が設定温度の制御信号を生成する。例えば、暖房の設定であれば、設定温度を下げると空調装置の消費電力を軽減できる。あるいは、冷房の設定であれば、空調装置の設定温度を上げると消費電力を軽減できる。
【００７６】
制御装置８０は、設定温度変更ステップ（ステップＳ６７）の実行後、停止する空調装置へ停止信号を送信し、停止しない空調装置へは設定温度の制御信号を送信する空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）を実行する。
【００７７】
図１に示す空調装置３８１〜空調装置３８Ｘは、制御装置８０から信号線を通じて伝達される制御信号を受けて、停止または温度変更を行う空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行される。空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行され、次に、制御装置８０は、スラスタ装置を駆動するスラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）を実行する。なお、制御装置８０は、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更する場合には、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘに対しても制御信号を送信する。制御信号を受けて、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、停止またはヒータの温度を変更する。
【００７８】
スラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）では、図２に示すスラスタ装置３１を駆動する。スラスタ装置３１は、船体１００に横方向の推進力を与え、離岸または接岸する。図９で示す出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加しているが、出港及び入港の区分では、スラスタ装置３１が実際に駆動するまでに１５分程度のスラスタ装置待機期間ＳＴと、離岸または接岸する数分間（例えば、５分間）のスラスタ装置実働期間ＳＭとがある。スラスタ装置待機期間ＳＴでのスラスタ装置以外の負荷機器での総消費量を把握できているので、この総消費量を上述した初期基準とする。そこで、出港及び入港の区分のスラスタ装置待機期間において空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行されていれば、電力不足のおそれを低減できる。また、スラスタ装置駆動ステップ（ステップＳ５５）の実行直前、例えば数分前に、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）が実行されていれば空調停止の影響が低減できて好ましい。
【００７９】
スラスタ装置実働期間が終了後、制御装置８０は、スラスタ装置３１を停止するスラスタ装置停止ステップ（ステップＳ５６）を実行する。スラスタ装置３１が停止すれば、電力に余裕が生じるので、制御装置８０は、制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信し、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘが上述した自動制御モードへ復帰する自動制御モードステップ（ステップＳ５７）。制御装置８０は、空調抑制モードステップ（ステップＳ５４）開始から所定時間後（例えば、２０分後）に自動制御モードへ復帰するタイマー設定により自動制御モードステップ自動制御モードステップ（ステップＳ５７）を実行してもよい。なお、制御装置８０は、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを停止または、ヒータ温度設定を変更していた場合には、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘに対しても制御信号を送信する。制御信号を受けて、ヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘは、運転開始またはヒータの温度を変更する。
【００８０】
図１５−１は、船舶電力制御による省エネルギーの効果領域を説明するための説明図である。図１５−１は、図９と同様に、運航状態の区分とともに、総消費電力のデータＷを表示させている。図１５−１では、総消費電力のデータＷから空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを含む空調システムで消費する空調電力量を減算した空調差分電力のデータＷｓを総消費電力のデータＷと共に表示させている。図１５−１では、出港及び入港の区分で総消費電力のデータＷが増加している頂部での総消費電力のデータＷと空調差分電力のデータＷｓとの電力差Ｐｓは、総消費電力のデータＷが増加している頂部の電力量の１５％にもなることが判明した。このため、本実施形態１に係る船舶電力制御方法によれば、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１が出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間において、総消費電力が増加するのを抑制するために、空調電力を抑制する効果が高いことを見出すことができる。
【００８１】
図１５−１では、本実施形態１に係る船舶電力制御システム１が出港と同時に空調抑制モードに入り、総消費電力のデータＷが増加している頂部で空調抑制モードとしている。また、入港の区分では、総消費電力のデータＷが増加している頂部で船舶電力制御システム１が空調抑制モードに入り、停泊まで空調抑制モードを続けている。これらにより、制御装置８０が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路での省エネルギーの効果領域Ｅを図１５−１に示すように斜線で表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させることができる。制御装置８０は、１航海での省エネルギーの効果領域Ｅを記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶し、複数航海での省エネルギーの効果領域Ｅを時系列で並べ表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させることができる。また、制御装置８０は、１航海での省エネルギーの効果領域Ｅを記憶手段であるＲＡＭ９２又は記憶部９４に記憶し、複数航海での省エネルギーの効果領域Ｅを重ね合わせ表示装置８５において表示させることができ、乗組員に省エネルギーの効果について認識させてもよい。
【００８２】
図１５−２は、船舶電力制御による空調消費電力の表示を説明するための説明図である。制御装置８０が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路で、停泊、出港、航行、入港、停泊ごとに空調電力量を表示する。定期航路毎に、空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時に表示する。例えば、１１月１日の定期航路の航海グラフＣ１における消費電力量と、１２月１日の同じ定期航路の航海グラフＣ２における消費電力量と、を運航状態の区分とともに航海毎に同時に表示する。これにより、乗客の人数による影響や、季節変動による影響を把握することができる。
【００８３】
本実施形態１に係る船舶電力制御システム１は、制御装置８０が発電機１１、１２、１３と信号線を介して接続されており、制御装置８０が発電機１１、１２、１３を制御可能である。本実施形態１に係る船舶電力制御システム１では、船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転が抑制され、図１５−１に示すように、需要電力を低減できることから、発電機１１、１２、１３による供給電力を下げることができる。図１６は、本実施形態１に係る船舶電力制御方法により制御された発電機の稼働状況の一例を説明する説明図である。
【００８４】
図１６に示す発電機の稼働状況では、発電機１１、１２を主として稼働させている。ここで、発電機１３は、停止状態であり、総供給電力Ｘが総消費電力を上回っていれば、このまま発電機１３は停止状態としておくことが好ましい。船舶電力制御システム１が船舶の離岸および接岸時に、空調装置の運転を抑制しているため、出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間において、総消費電力が増加するのを抑制する。その結果、図１０に示す発電機の稼働状況と比較すると、図１６に示す発電機の稼働状況では、出港及び入港の区分で稼働しているスラスタ装置実働期間における総供給電力Ｘを小さくできる。総供給電力Ｘを小さくできると、発電機１１、１２を主として稼働させており、発電機１３は停止状態とすることも可能となり、燃料の消費を低減できる。なお、稼働する発電機及び停止状態とする発電機は固定されず、例えば発電機１１、１３を稼働させ発電機１２を停止状態にしても良い。発電機の負荷率は６５％以上負荷率１００％未満が好ましく、燃費性能を考慮すると、負荷率８０％以上負荷率１００％未満がより好ましい。例えば、負荷率８５％で発電機１１、１２、１３のいずれかが稼働していると、燃費もよく急な負荷変動でも稼働している発電機のみで対応できる。負荷率１００％未満とするのは、急激な負荷変動により発電機の障害の可能性を低減する必要があるからである。制御装置８０がスラスタ装置３１の稼働時における複数の発電機１１、１２、１３のうち稼働している個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満、より好ましくは負荷率８０％以上１００％未満となるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの消費電力を抑制する制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信することが好ましい。
【００８５】
上述したように、本実施形態の船舶の電力制御方法は、発電機１１、１２、１３と、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを含む電力を消費する複数の負荷機器３０と、船舶の船体１００に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１と、を有する船舶の電力制御方法であって、船舶の離岸および接岸時に、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの運転を抑制する。
【００８６】
このため、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。地球環境保護又は燃料油価格の高騰等を背景に、船舶は、燃料消費量低減が求められている。そこで、船舶の運航状態に応じて船舶の燃料消費量を低減できるよう運航することができる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。ここで、空調装置の運転を抑制することには、空調装置の温度設定を変更すること、及び空調装置の停止を行うことが含まれる。空調装置は、乗組員室及び客室毎に設置されることが多く、定期航路船舶では数百となる。このため、定期航路船舶において空調装置の運転を抑制することにより、スラスタ装置への給電を補うことが可能となる。
【００８７】
本実施形態の船舶の電力制御方法は、スラスタ装置３１の稼働時における複数の発電機１１、１２、１３のうち稼働している個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘの消費電力を抑制する制御信号を空調装置３８１〜空調装置３８Ｘへ送信することが好ましい。これにより、船舶の発電機が低燃費な運転となる。
【００８８】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、空調装置３８１〜空調装置３８Ｘと、船舶の船体１００に横方向推進力を与えるスラスタ装置３１とを含む電力を消費する複数の負荷機器３０と、複数の発電機１１、１２、１３と、発電機１１、１２、１３の供給電力を計測する供給電力計測手段と、負荷機器３０の消費電力を計測する消費電力計測手段と、発電機１１、１２、１３に接続され、発電機１１、１２、１３から供給された電力を負荷機器３０へ供給する配電手段である配電盤２０と、供給電力計測手段及び消費電力計測手段を制御する制御装置８０と、を有し、前記制御装置８０は、前記スラスタ装置３１の稼働を予測し、スラスタ装置３１の稼働前における消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、スラスタ装置の稼働時におけるスラスタ装置３１の消費電力を含む複数の負荷機器３０の総消費電力を推定する演算を行い、スラスタ装置３１の稼働時における負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機１１、１２、１３の総発電量内に収まるように空調装置３８１〜空調装置３８Ｘを制御し、負荷機器３０の消費電力を抑制する。
【００８９】
これによりスラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。これにより、電力需要の最大１５％が低減でき、船舶が低燃費な運転となる。また、同じ定期航路の同型船舶であれば、次期就航の船舶の建造において船主の運航方法により生まれる発電機の余裕容量を減らし、定格出力を下げた発電機を搭載することもできる。
【００９０】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、負荷機器３０にはヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘが含まれ、スラスタ装置３１の稼働時の消費電力を含む負荷機器３０の総消費電力が複数の発電機１１、１２、１３の総発電量内に収まるように空調装置３８１〜３８Ｘ及びヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘを制御することが好ましい。これにより、空調装置を停止すべき部屋の数を低減できる。
【００９１】
本実施形態の船舶電力制御システム１は、制御装置８０が船舶の現在位置情報、船速信号、スラスタ装置３１への操作信号、スラスタ装置３１の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいてスラスタ装置３１の稼働を予測することが好ましい。その結果、スラスタ装置への給電を行っても需要電力が発電機の発電電力を超えるおそれを低減できる。
【００９２】
（実施形態２）
図１７は、本実施形態２に係る船舶電力制御システムの構成図である。本実施形態に係る船舶電力制御システム２は、上述した船舶電力制御システム１の構成を有し、さらに乗組員に警告を知覚させることが可能な警告装置７５と、船体サービス補機３６を制御可能な空調集中制御装置７７とを有することに特徴がある。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお、本実施形態では、警告装置７５と、空調集中制御装置７７と両方を有するがどちらか一方のみを有していてもよい。
【００９３】
警告装置７５は、表示装置８５の表示画面、警告音、音声出力、ランプ等の視覚認識手段等により乗組員に警告を知覚させることが可能な装置である。空調集中制御装置７７は、上述した制御装置８０と同一の構成を有する制御装置であり、複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘと、複数のヒータ付濾過装置３９１〜３９Ｘとを含んでいる船体サービス補機３６を制御する装置である。
【００９４】
本実施形態の船舶電力制御システム２は、上述した図１４に示す空調停止部屋決定ステップ（ステップＳ６５）において、空調停止することになった部屋を表示装置８５等に表示し、警告装置７５により、表示装置８５の表示画面、警告音、音声出力、ランプ等の視覚認識手段等により乗組員に空調停止の警告を知覚させる。
【００９５】
本実施形態の船舶電力制御システム２は、空調集中制御装置７７を有しているので、空調制御信号送信ステップ（ステップ６８）において制御装置８０が空調集中制御装置７７へ空調制御信号を送信する。空調制御信号により、空調集中制御装置７７が空調システムである複数の空調圧縮機３７１〜３７Ｘと、複数の空調装置３８１〜３８Ｘとを、停止、温度設定、運転開始のいずれかの操作を実行する。
【００９６】
上述したように、本実施形態の船舶電力制御システム２は、乗組員に警告を知覚させるため、省エネルギー運転に対して乗組員に意識付けをはかることができる。また、空調集中制御装置７７を有しているので、制御装置８０の負荷を分散させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明に係る船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システムは、船舶の電力制御に適している。
【符号の説明】
【００９８】
１ 船舶電力制御システム
１０ 発電機群
１１、１２、１３ 発電機
２０ 配電盤
３０ 負荷機器
３１ スラスタ装置
３１ａ バウスラスタ装置
３１ｂ スタンスラスタ装置
３２ 機関補機
３３ 甲板補機
３４ 荷役装置
３５ 照明装置
３６ 船体サービス補機
３９ 主機関
４１〜４９ 電力計測ユニット
５１〜５９ 電力モニタ
７１ 船速計測手段
７２ 主機関計測手段
７５ 警告装置
７７ 空調集中制御装置
８０ 制御装置
１００ 船体
１０１、１０２ ダクト
１１０ 舵
１１１ プロペラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、空調装置を含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の電力制御方法であって、
前記船舶の離岸および接岸時に、前記空調装置の運転を抑制することを特徴とする船舶の電力制御方法。
【請求項２】
前記スラスタ装置の稼働時における前記複数の発電機のうち個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように前記空調装置の消費電力を抑制する制御信号を前記空調装置へ送信する請求項１に記載の船舶の電力制御方法。
【請求項３】
前記船舶が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶であり、
前記空調装置の消費電力データを取得し、前記空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時表示する請求項１又は２に記載の船舶の電力制御方法。
【請求項４】
船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、空調装置とを含む電力を消費する複数の負荷機器と、
複数の発電機と、
前記発電機の供給電力を計測する供給電力計測手段と、
前記負荷機器の消費電力を計測する消費電力計測手段と、
前記発電機に接続され、前記発電機から供給された電力を前記負荷機器へ供給する配電手段と、
前記供給電力計測手段及び前記消費電力計測手段を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記スラスタ装置の稼働を予測し、
前記スラスタ装置の稼働前における前記消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、前記スラスタ装置の稼働時における前記スラスタ装置の消費電力を含む前記複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、
前記スラスタ装置の稼働時における前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置を制御し、前記負荷機器の総消費電力を抑制することを特徴とする船舶電力制御システム。
【請求項５】
前記負荷機器にはヒータ付濾過装置が含まれ、前記スラスタ装置の稼働時の消費電力を含む前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置及び前記ヒータ付濾過装置を制御する請求項４に記載の船舶電力制御システム。
【請求項６】
前記制御装置が前記船舶の現在位置情報、船速信号、前記スラスタ装置への操作信号、前記スラスタ装置の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいて前記スラスタ装置の稼働を予測する請求項４又は５に記載の船舶電力制御システム。
【請求項１】
発電機と、空調装置を含む電力を消費する複数の負荷機器と、船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、を有する船舶の電力制御方法であって、
前記船舶の離岸および接岸時に、前記空調装置の運転を抑制することを特徴とする船舶の電力制御方法。
【請求項２】
前記スラスタ装置の稼働時における前記複数の発電機のうち個々の発電機の負荷率が６５％以上１００％未満となるように前記空調装置の消費電力を抑制する制御信号を前記空調装置へ送信する請求項１に記載の船舶の電力制御方法。
【請求項３】
前記船舶が停泊、出港、航行、入港、停泊の運航状態区分を１航海として繰り返す定期航路を運航する定期航路船舶であり、
前記空調装置の消費電力データを取得し、前記空調装置の消費電力データを前記運航状態の区分とともに航海毎に同時表示する請求項１又は２に記載の船舶の電力制御方法。
【請求項４】
船舶に横方向推進力を与えるスラスタ装置と、空調装置とを含む電力を消費する複数の負荷機器と、
複数の発電機と、
前記発電機の供給電力を計測する供給電力計測手段と、
前記負荷機器の消費電力を計測する消費電力計測手段と、
前記発電機に接続され、前記発電機から供給された電力を前記負荷機器へ供給する配電手段と、
前記供給電力計測手段及び前記消費電力計測手段を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記スラスタ装置の稼働を予測し、
前記スラスタ装置の稼働前における前記消費電力計測手段の消費電力情報を初期基準として、前記スラスタ装置の稼働時における前記スラスタ装置の消費電力を含む前記複数の負荷機器の総消費電力を推定する演算を行い、
前記スラスタ装置の稼働時における前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置を制御し、前記負荷機器の総消費電力を抑制することを特徴とする船舶電力制御システム。
【請求項５】
前記負荷機器にはヒータ付濾過装置が含まれ、前記スラスタ装置の稼働時の消費電力を含む前記負荷機器の総消費電力が前記複数の発電機の総発電量内に収まるように前記空調装置及び前記ヒータ付濾過装置を制御する請求項４に記載の船舶電力制御システム。
【請求項６】
前記制御装置が前記船舶の現在位置情報、船速信号、前記スラスタ装置への操作信号、前記スラスタ装置の駆動準備信号のいずれか１以上に基づいて前記スラスタ装置の稼働を予測する請求項４又は５に記載の船舶電力制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１５３３４２（Ｐ２０１２−１５３３４２Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６５９（Ｐ２０１１−１６６５９）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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