船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序

摘要

本发明的目的在于提供一种具备柴油发电机、有机朗肯循环系统及二次电池来使柴油发电机高负载运行的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序。一种控制装置(9)以组合柴油发电机(10)、ORC系统(2)及二次电池(20)来供给船内需求电力的方式进行控制的船舶用电源系统(1)，其中，柴油发电机(10)相对于平均船内需求电力的负载率为60％以上且90％以下，船内需求电力不超过柴油发电机(10)及ORC系统(2)的合计输出时，控制装置(9)以将剩余部分的电力充电至二次电池(20)的方式进行控制，船内需求电力超过柴油发电机(10)及ORC系统(2)的合计输出时，控制装置(9)以释放蓄电在二次电池(20)的电力的方式进行控制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序。

背景技术

在船舶中，为了供给船内的电力负载，研究了各种方法。

例如，专利文献1中，公开有对利用动力涡轮发电的电力进行蓄电，在船内负载增加时利用所蓄电的电力。

并且，专利文献2中，公开有对利用与设置于船舶的增压器同轴上的发电机发电的电力进行蓄电，在船内负载增加时利用所蓄电的电力。

另一方面，专利文献3中，公开有一种有机朗肯循环系统，其将与冷却推进用主发动机后的缸套水进行了换热的有机热介质作为热源而进行发电。

并且，专利文献4中，公开有利用由与设置于船舶的增压器同轴上的发电机发电的电力供给船内负载，将一部分蓄电至二次电池，在紧急停止时使用的柴油发电设备开始发电之前的期间从二次电池供给电力。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-137383号公报

专利文献2：日本特开2011-256827号公报

专利文献3：日本特开2016-142223号公报

专利文献4：日本专利第5804728号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，在上述专利文献1、2及4中公开的发明中，柴油发电机是为了在主发动机停止时等进行发电而设置的紧急用发电机。在上述专利文献1、2及4中公开的发明中，未进行针对柴油发电机的负载率的研究，因此根据情况存在柴油发电机的燃料消耗效率差的问题。

即使针对上述专利文献1、2及4中公开的发明适用上述专利文献3中公开的发明，也存在相同的问题。

在上述专利文献4中公开的发明中，考虑为了实现柴油发电机的高效化并改善燃料消耗率，利用二次电池均衡柴油发电机的负载变动。得知如下情况，即，二次电池的充放电效率差，仅通过设置二次电池，柴油发电机的效率改善和二次电池的充放电损失相抵消，对于改善燃料消耗率的目的的效果较小。

以往的系统中，作为进行发电的装置，仅设置有与船内需求电力的变动相对应的容量的主柴油发电机。若对该以往的系统，追加设置有机朗肯循环系统及二次电池来进行主柴油发电机的负载的平滑化，则主柴油发电机的负载率变得恒定，始终进行低负载下的运行。在此，主柴油发电机的低负载下的运行存在燃料消耗效率差的问题。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种具备柴油发电机、有机朗肯循环系统及二次电池来使柴油发电机高负载运行的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序采用以下方法。

本发明的第一方式所涉及的船舶用电源系统具备进行发电的柴油发电机、将有机热介质作为热源来进行发电的有机朗肯循环系统、二次电池及控制装置，所述控制装置以组合所述柴油发电机、所述有机朗肯循环系统及所述二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统中，所述柴油发电机相对于平均船内需求电力的负载率为60％以上且90％以下，船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以将剩余部分的电力充电至所述二次电池的方式进行控制，所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制。

根据本方式，具备进行发电的柴油发电机、将有机热介质作为热源来进行发电的有机朗肯循环系统、二次电池及控制装置，所述控制装置以组合所述柴油发电机、所述有机朗肯循环系统及所述二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统中，所述柴油发电机相对于平均船内需求电力的负载率为60％以上且90％以下，船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以将剩余部分的电力充电至所述二次电池的方式进行控制，所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制。由此，能够在船内需求电力为平均值左右时，以燃料消耗效率良好的负载率利用柴油发电机，若船内需求电力增加，则除了柴油发电机以外还利用有机朗肯循环系统及二次电池来应对所增加的部分。

由于利用有机朗肯循环系统及二次电池进行发电，因此能够削减柴油发电机的容量，即，能够利用低容量的柴油发电机，因此能够削减投入成本。

利用有机朗肯循环系统进行二次电池的充电时，无需利用柴油发电机进行二次电池的充电，因此能够削减柴油发电机的燃料费用。

通常在航海中进行二次电池的充电，并利用二次电池的放电供给出港时的艏侧推器启动等急剧的负载上升，因此尤其能够防止柴油发电机在港口区域产生石墨。

本发明的第二方式所涉及的船舶用电源系统具备进行发电的柴油发电机、将有机热介质作为热源来进行发电的有机朗肯循环系统、二次电池及控制装置，所述控制装置以组合所述柴油发电机、所述有机朗肯循环系统及所述二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统中，所述柴油发电机为输出小于主柴油发电机的发电机，船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以将剩余部分的电力充电至所述二次电池的方式进行控制，所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制。

根据本方式，具备进行发电的柴油发电机、将有机热介质作为热源来进行发电的有机朗肯循环系统、二次电池及控制装置，所述控制装置以组合所述柴油发电机、所述有机朗肯循环系统及所述二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统中，所述柴油发电机为输出小于主柴油发电机的发电机，船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以将剩余部分的电力充电至所述二次电池的方式进行控制，所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，所述控制装置以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制。由此，能够不利用主柴油发电机而是利用输出小于主柴油发电机的发电机供给船内需求电力。

柴油发电机通过在高负载区域运转，能够实现低燃料消耗率。利用主柴油发电机供给船内需求电力时，相对于主柴油发电机的容量，船内需求电力低时，主柴油发电机在低负载区域运转，燃料消耗效率差。

并且，考虑为了进行发生停电时的短时间的电力供给和以主柴油发电机的高效化及简化控制为目的的主柴油发电机的负载的平滑化而设置二次电池。但是，二次电池的充放电效率差，仅通过设置二次电池，主柴油发电机的效率改善和二次电池的充放电时的损失会相抵消，因此燃料消耗率改善的效果较小。

因此，利用输出小于主柴油发电机的柴油发电机。由此，柴油发电机在高负载区域运转，能够抑制燃料消耗率。仅通过柴油发电机无法供给船内需求电力时，通过组合利用有机朗肯循环系统及二次电池，能够应对船内需求电力的增加部分。

由于利用有机朗肯循环系统及二次电池进行发电，因此能够削减柴油发电机的容量。由于能够利用低容量的柴油发电机，因此能够削减投入成本。

利用有机朗肯循环系统进行二次电池的充电时，无需利用柴油发电机进行二次电池的充电，因此能够削减柴油发电机的燃料费用。

通常在航海中进行二次电池的充电，并利用二次电池的放电供给出港时的艏侧推器启动等急剧的负载上升。由此，尤其能够防止柴油发电机在港口区域产生石墨。

在上述第二方式中，所述控制装置也可以将所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的输出控制为恒定。

根据本方式，控制装置将柴油发电机及有机朗肯循环系统的输出控制为恒定。由此，控制装置无需进行复杂的控制。并且，能够将柴油发电机的输出设定为如成为高负载运行的规定值。对于负载变动，利用二次电池的充放电来应对。

在上述第二方式中，所述控制装置也可以进行根据船内需求电力的增减来切换所述柴油发电机的启动和停止的控制。

根据本方式，控制装置进行根据船内需求电力的增减来切换柴油发电机的启动和停止的控制。由此，由于仅在柴油发电机成为高负载运行时运行柴油发电机，因此能够抑制柴油发电机的燃料消耗率。柴油发电机停止时，利用有机朗肯循环系统及二次电池供给船内需求电力。

本发明的第三方式所涉及的船舶具备上述船舶用电源系统。

本发明的第四方式所涉及的船舶用电源系统的控制方法，其以组合柴油发电机、有机朗肯循环系统及二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统的控制方法具有：以使柴油发电机相对于平均船内需求电力的负载率成为60％以上且90％以下的方式进行控制的工序；船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，以将剩余部分的电力充电至二次电池的方式进行控制的工序；及所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的所述合计输出时，以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制的工序。

本发明的第五方式所涉及的船舶用电源系统的控制程序，其以组合柴油发电机、有机朗肯循环系统及二次电池来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统的控制程序具有：以使柴油发电机相对于平均船内需求电力的负载率成为60％以上且90％以下的方式进行控制的步骤；船内需求电力不超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的合计输出时，以将剩余部分的电力充电至二次电池的方式进行控制的步骤；及所述船内需求电力超过所述柴油发电机及所述有机朗肯循环系统的所述合计输出时，以释放蓄电在所述二次电池的所述电力的方式进行控制的步骤。

发明效果

根据本发明，由于使柴油发电机高负载运行，因此能够将柴油发电机的燃料消耗率设为低燃料消耗率。

附图说明

图1是表示利用主柴油发电机的船舶用电源系统的概略结构图。

图2是表示ORC系统的概略结构图。

图3是表示相对于柴油发电机的输出的燃料消耗率的曲线图。

图4是表示利用图1的结构的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化的曲线图。

图5是表示本发明的第1实施方式所涉及的船舶用电源系统的概略结构图。

图6是表示利用本发明的第1实施方式所涉及的船舶用电源系统的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化的曲线图。

图7是表示利用本发明的第2实施方式所涉及的船舶用电源系统的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化的曲线图。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明所涉及的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序的一实施方式进行说明。

〔第1实施方式〕

以下，利用图1至图6对本发明的第1实施方式进行说明。

图1中示出有利用主柴油发电机的船舶用电源系统的概略结构。

如图1所示，利用主柴油发电机的船舶用电源系统1具备主柴油发电机11a及11b、柴油发电机10、推进用主发动机3、ORC系统(Organic Rankine Cycle System；有机朗肯循环系统)2、二次电池20作为主要结构。

在以下的说明中，区分各主柴油发电机11时，在末尾标注a或b中的任一个，不区分各主柴油发电机11时，省略a或b。

主柴油发电机11a及11b为了供给船内需求电力而进行发电。通常，一台主柴油发电机11始终运转，仅在船内需求电力成为高负载时两台以均等的负载运转。并且，负载追踪船内需求电力的变动。

柴油发电机10为输出小于主柴油发电机11的柴油发电机，例如用作停泊用发电机。

图2中示出有本实施方式所涉及的ORC系统的概略结构。

ORC系统2为将有机热介质作为热源进行发电的系统。在本实施方式中，设为利用被传递通过推进用主发动机3的柴油燃料的燃烧而产生的热的缸套冷却水，由此对缸套冷却水和有机热介质进行换热并将有机热介质作为热源进行发电的系统。

如图2所示，ORC系统2具有有机流体循环流路2a、蒸发器2b、动力涡轮2c、发电机2d、冷凝器2e及循环泵2f。

有机流体循环流路2a为使有机流体(工作流体；有机热介质)循环的流路，该有机流体与在冷却水循环流路6中循环的推进用主发动机3中的缸套冷却水进行换热。作为有机流体，利用沸点低于水的流体。因此，在有机流体循环流路2a循环的有机流体通过与高温冷却水(例如，约85℃)进行换热而被蒸发。

作为沸点低于水的有机流体，能够利用异戊烷、丁烷、丙烷等低分子烃或R134a、R245fa等制冷剂。

蒸发器2b为使在冷却水循环流路6流通的推进用主发动机3中的缸套冷却水与有机流体进行换热而使有机流体蒸发的装置。蒸发器2b使从循环泵2f经由有机流体循环流路2a而流入的有机流体蒸发，并且将所蒸发的有机流体供给至动力涡轮2c。

动力涡轮2c为通过被蒸发器2b蒸发的气相的有机流体旋转的装置。动力涡轮2c具有与发电机2d连结的转子轴(省略图示)，将转子轴的旋转动力传递至发电机2d。已发挥对动力涡轮2c赋予旋转动力的作用的有机流体从动力涡轮2c排出之后供给至冷凝器2e。

发电机2d为通过从动力涡轮2c传递的转子轴的旋转动力来进行发电的装置。通过发电机2d发电的电力为了供给船内需求电力而供给至搭载本实施方式的船舶用电源系统1的船舶的各部。

冷凝器2e为通过海水冷却从动力涡轮2c排出的有机流体，并使气相的有机流体冷凝成液相的有机流体的装置。通过冷凝器2e冷凝的液相的有机流体经由有机流体循环流路2a供给至循环泵2f。

循环泵2f为将经由有机流体循环流路2a从冷凝器2e供给的液相的有机流体加压输送至蒸发器2b的装置。通过由循环泵2f加压输送有机流体，有机流体以蒸发器2b、动力涡轮2c、冷凝器2e的顺序在有机流体循环流路2a上循环。循环泵2f喷出有机流体的喷出量由控制装置9控制。

如图1所示，推进用主发动机3为产生船舶的推进力的主发动机(主机)，是将燃油及气体燃料中的至少任一个作为主燃料而与扫气空气一同燃烧的内燃机。图1的推进用主发动机3中具备轴发电机31，但也可以不设置轴发电机31，关于其输出，并不包含在本发明的研究中。

推进用主发动机3在发动机气缸的外侧具有供冷却水流动的通路即水套(省略图示)。推进用主发动机3将从冷却水入口流入的冷却水导入到水套来冷却水套的周围，并从冷却水出口将冷却水排出至冷却水循环流路6。

冷却推进用主发动机3后的冷却水从冷却水循环流路6流入，通过蒸发器2b与在有机流体循环流路2a循环的有机流体进行换热，并供给至冷却水循环流路6。

如图1所示，二次电池20为了应对船内需求电力的急剧变动或以发生停电时的短时间的电力供给为目的而设置。并且，除此以外，还用于均衡主柴油发电机11的负载变动。由此，实现主柴油发电机11的高效化，可期待燃料消耗率改善效果。

二次电池20为锂离子电池、铅电池、镍氢电池等，并无特别限定，从输出密度、能量密度较高的角度考虑，优选使用锂离子电池。假设本实施方式的二次电池20的容量为100kw。

在以下的说明中，设为二次电池20从ORC系统2进行充电，但并不限于此，也可以设为根据运行状况，进行来自其他装置的充电。例如，可以设为在ORC系统2停止时或余热较少时，进行来自柴油发电机10等其他装置的充电。

控制装置9进行主柴油发电机11、柴油发电机10、ORC系统2及二次电池20的控制。

控制装置9例如由CPU(中央处理单元，Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)、ROM(只读存储器，Read Only Memory)及计算机可读取的存储介质等构成。并且，关于用于实现各种功能的一系列处理，作为一例，以程序形式存储于存储介质等，由CPU将该程序读出到RAM等并执行信息加工·运算处理，由此实现各种功能。另外，程序可以适用预先安装于ROM或其他存储介质的方式、或以存储于计算机可读取的存储介质的状态提供的方式、经由基于有线或无线的通信机构进行通信的方式等。计算机可读取的存储介质为磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。

以往的系统中，作为进行发电的装置仅设置有主柴油发电机11，对于船内需求电力的变动，通过调整主柴油发电机11的负载来应对。因此，设置有与船内需求电力的变动相对应的容量的主柴油发电机11。

在此，主柴油发电机11为了仅通过自身供给船内需求电力而设为大容量的柴油发电机。例如，在图1的情况下，主柴油发电机11分别设为例如680kW的柴油发电机。

相对于该以往的系统，本实施方式的船舶用电源系统1并不替换主柴油发电机11而是追加设置ORC系统2及二次电池20。船舶用电源系统1通过ORC系统2及二次电池20，进行发生停电时的短时间的电力供给和以主柴油发电机11的高效化及简化控制为目的的主柴油发电机11的负载的平滑化。

但是，若相对于作为船内需求电力的平均的平均船内需求电力，主柴油发电机11的容量过大，则主柴油发电机11变成低负载。

若对以往的系统如图1所示那样追加设置ORC系统2及二次电池20，则利用基于ORC系统2的余热回收部分的电力供给船内需求电力的一部分，并且通过二次电池20吸收主柴油发电机11的负载变动，即，使负载平滑化。其结果，主柴油发电机11始终进行低负载下的运行。

图3中，相对于柴油发电机的输出的燃料消耗率示出于曲线图。

在图3中，纵轴为柴油发电机的燃料消耗率，横轴为柴油发电机的输出。柴油发电机的输出越高，燃料消耗率越减少即燃料消耗效率越提高，因此示出有缓慢地向右下降的曲线图。

如图3所示，柴油发电机在高负载时燃料消耗效率良好。尤其，在负载率为60％以上且90％以下时燃料消耗效率良好。

因此，主柴油发电机11为低负载时燃料消耗效率变差。

图4中，利用图1的结构的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化示出于曲线图。

图4的各横轴为时间，图4(a)的纵轴为电力，图4(b)的纵轴为燃料消耗率，图4(c)的纵轴为燃料消耗量累计值，图4(d)的纵轴为二次电池充电量。

在图4(a)中，粗实线表示合计电力，其等于船内需求电力。并且，虚线表示主柴油发电机11a的电力，单点划线表示主柴油发电机11b的电力，双点划线表示ORC系统2的输出，实线表示二次电池20的输出(充放电)。

在图4(b)中，虚线表示主柴油发电机11a的燃料消耗率。

在图4(c)中，实线表示主柴油发电机11的合计燃料消耗量，单点划线表示主柴油发电机11b的燃料消耗量。

在图4(d)中，实线表示二次电池20的充电量。

假设在图4(a)的时间ts至te的期间，需要由粗线表示的船内需求电力。

假设主柴油发电机11的容量为680kW，并假设ORC系统2的输出为100kW。对于船内需求电力，仅运行一台主柴油发电机11，因此主柴油发电机11b停止，如图4(a)的单点划线所示，时间ts至te的输出为0。如图4(a)的虚线及双点划线所示，主柴油发电机11a及ORC系统2以恒定的输出运行。根据图4(a)的曲线图，平均船内需求电力为242kW，最大船内需求电力为820kW。若假设ORC系统2以100kW的恒定输出运行，则假设主柴油发电机11a以在从平均船内需求电力减去ORC系统2的输出的值上具有富余值的148kW的恒定输出运行。

在时间ts至t1的期间，仅通过主柴油发电机11a及ORC系统2的合计输出就能够供给船内需求电力。此时，如图4(a)的实线所示，二次电池20取负值，但这表示充电。二次电池20通过ORC系统2被充电剩余部分的电力。

若在时间t1，船内需求电力增加，则仅通过设为恒定输出的主柴油发电机11a及ORC系统2的合计输出是无法供给的，因此通过释放蓄电在二次电池20的电力来供给船内需求电力。之后，若船内需求电力下降而仅通过主柴油发电机11a及ORC系统2的合计输出就能够供给，则二次电池20从ORC系统2充电剩余部分。

主柴油发电机11a相对于容量680kW以148kW的负载运行，因此其负载率为22％。在此，负载率设为如时间ts的二次电池20的充电量在时间te恢复到充电量的初始值的负载率。

如图4(b)所示，主柴油发电机11a的燃料消耗率为大致恒定的αg/kWh(α例如为260)。

如图4(c)所示，主柴油发电机11即主柴油发电机11a及主柴油发电机11b的合计燃料消耗量仅为主柴油发电机11a的运行，因此表示主柴油发电机11a的燃料消耗量。主柴油发电机11a的燃料消耗量累计值随着时间而上升，在时间te成为约51kg。

关于二次电池20，以时间ts的充电量为70kWh时，在时间te恢复到初始值70kWh的方式确定主柴油发电机11a的负载率。在时间ts至t1的期间，从ORC系统2进行充电，因此二次电池20的充电量增加。在时间t1开始放电，因此二次电池20的充电量减少，若无需放电而再次开始从ORC系统2进行充电，则二次电池20的充电量增加，充电量在时间te恢复到初始值的70kWh。

如此，仅通过对以往的系统简单地追加设置ORC系统2及二次电池20，主柴油发电机11的负载率会变低，很难进行燃料消耗效率良好的运行。

因此，在本实施方式中，设为将输出小于主柴油发电机11的柴油发电机10用作主发电机。设为仅通过柴油发电机10无法供给最大船内需求电力时，组合利用ORC系统2及二次电池20。

图5中示出有本实施方式所涉及的船舶用电源系统的概要结构。

如图5所示，本实施方式的结构与图1所示的结构大致相同，但代替主柴油发电机11将柴油发电机10用作主发电机。

图6中，利用本实施方式所涉及的船舶用电源系统的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化示出于曲线图。

图6的各横轴为时间，图6(a)的纵轴为电力，图6(b)的纵轴为燃料消耗率，图6(c)的纵轴为燃料消耗量累计值，图6(d)的纵轴为二次电池充电量。

在图6(a)中，粗实线表示合计电力，其等于船内需求电力。并且，虚线表示柴油发电机10的电力，单点划线表示主柴油发电机11的电力，双点划线表示ORC系统2的输出，实线表示二次电池20的输出(充放电)。

在图6(b)中，虚线表示柴油发电机10的燃料消耗率。

在图6(c)中，实线表示柴油发电机10及主柴油发电机11的合计燃料消耗量，单点划线表示主柴油发电机11的燃料消耗量。

在图6(d)中，实线表示二次电池20的充电量。

假设在图6(a)的时间ts至te的期间，需要由粗线表示的船内需求电力。

假设柴油发电机10的容量为240kW，并假设ORC系统2的输出为100kW。对于船内需求电力，柴油发电机10作为主发电机而运行，因此主柴油发电机11停止，如图6(a)的单点划线所示，时间ts至te的输出为0。如图6(a)的虚线及双点划线所示，柴油发电机10及ORC系统2以恒定的输出运行。根据图6(a)的曲线图，平均船内需求电力为242kW，最大船内需求电力为820kW。若假设ORC系统2以100kW的恒定输出运行，则控制装置9以柴油发电机10以在从平均船内需求电力减去ORC系统2的输出的值上具有富余值的148kW的恒定输出运行的方式进行控制。

在时间ts至t1的期间，仅通过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出就能够供给船内需求电力。此时，如图6(a)的实线所示，二次电池20取负值，但这表示充电。二次电池20通过ORC系统2被充电剩余部分的电力。

若在时间t1，船内需求电力增加，则仅通过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出是无法供给的，因此通过释放蓄电在二次电池20的电力来供给船内需求电力。之后，若船内需求电力下降而仅通过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出就能够供给，则二次电池20从ORC系统2充电剩余部分。

柴油发电机10相对于容量240kW以148kW的负载运行，因此其负载率为61％。在此，负载率设为如时间ts的二次电池20的充电量在时间te恢复到充电量的初始值的负载率。

如图6(b)所示，柴油发电机10的燃料消耗率为大致恒定的βg/kWh(β例如为220)。

如图6(c)所示，柴油发电机10及主柴油发电机11的合计燃料消耗量仅为柴油发电机10的运行，因此表示柴油发电机10的燃料消耗量。柴油发电机10的燃料消耗量累计值随着时间而上升，在时间te成为约43kg。

关于二次电池20，以时间ts的充电量为70kWh时，在时间te恢复到初始值70kWh的方式确定柴油发电机10的负载率。在时间ts至t1的期间，从ORC系统2进行充电，因此二次电池20的充电量增加。在时间t1开始放电，因此二次电池20的充电量减少。若在时间t2无需放电而再次开始从ORC系统2进行充电，则二次电池20的充电量增加，充电量在时间te恢复到初始值的70kWh。

将柴油发电机10用作主发电机时，通过控制装置9控制成以视为柴油发电机10的负载率高且燃料消耗效率良好的60至90％的负载率运行。能够进行燃料消耗效率良好的运行，与利用主柴油发电机11的情况相比，能够将燃料消耗量累计值削减约15％。

关于上述控制，由控制装置9进行。通过控制装置9进行ORC系统2的控制及二次电池20的充放电控制。

仅设置ORC系统2时或仅设置二次电池20时，分别需要各1个独立的逆变器。但是，在本实施方式的情况下，能够将逆变器设为1个。

如以上的说明，根据本实施方式所涉及的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、及船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序，可发挥以下作用效果。

根据本实施方式，一种船舶用电源系统1，其具备进行发电的柴油发电机10、将有机热介质作为热源来进行发电的ORC系统2、二次电池20及控制装置9，控制装置9以组合柴油发电机10、ORC系统2及二次电池20来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统1中，柴油发电机10为输出小于主柴油发电机11的发电机，船内需求电力不超过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出时，控制装置9以将剩余部分的电力充电至二次电池20的方式进行控制，船内需求电力超过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出时，控制装置9以释放蓄电在二次电池20的电力的方式进行控制，因此能够不利用主柴油发电机11而利用输出小于主柴油发电机11的柴油发电机10供给船内需求电力。

柴油发电机通过在高负载区域运转，能够实现低燃料消耗率。利用主柴油发电机11供给船内需求电力时，相对于主柴油发电机11的容量，船内需求电力低时(例如，容量的一半以下)，主柴油发电机在低负载区域运转，燃料消耗效率差。

考虑为了进行发生停电时的短时间的电力供给和以主柴油发电机11的高效化及简化控制为目的的主柴油发电机11的负载平滑化而设置二次电池20，但二次电池20的充放电效率差，仅通过设置二次电池20，主柴油发电机11的效率改善会与二次电池20的充放电时的损失会相抵消，因此燃料消耗率改善的效果小。

因此，利用输出小于主柴油发电机11的柴油发电机10。由此，柴油发电机10在高负载区域运转，能够抑制燃料消耗率。仅通过柴油发电机10无法供给船内需求电力时，通过组合利用ORC系统2及二次电池20，能够应对船内需求电力的增加部分。

由于利用ORC系统2及二次电池20进行发电，因此能够削减柴油发电机10的容量，即，能够利用低容量的柴油发电机，因此能够削减投入成本。

利用ORC系统2进行二次电池20的充电时，无需利用柴油发电机10进行二次电池20的充电，因此能够削减柴油发电机10的燃料费用。

通常在航海中进行二次电池20的充电，并利用二次电池20的放电供给出港时的艏侧推器启动等急剧的负载上升，因此尤其能够防止柴油发电机10在港口区域产生石墨。

根据本实施方式，控制装置9将柴油发电机10及ORC系统2的输出控制为恒定，因此无需进行复杂的控制。能够将柴油发电机10的输出设定为如成为高负载运行的规定值。对于负载变动，利用二次电池20的充放电来应对。

根据本实施方式，能够削减1个在独立设置ORC系统2及二次电池20时需要的逆变器来设为1个逆变器，因此能够削减投入成本。

〔第2实施方式〕

以下，利用图7对本发明的第2实施方式进行说明。

在上述第1实施方式中，设为使柴油发电机始终运转，但在本实施方式中，仅在能够以高负载率(尽可能接近100％的负载率)运行时运转柴油发电机。其他点与第1实施方式相同，因此对相同的结构标注相同符号并省略其说明。

二次电池20的充电量限制为100kw，不使柴油发电机10启动和停止而使其始终运转时，若二次电池20的充电量达到限制值的100kw则超过容量，因此无法进一步进行充电。其结果，需要降低柴油发电机10的负载率。因此，使柴油发电机10始终运转时，很难始终进行接近100％的负载率下的运行。

图7中，利用本实施方式所涉及的船舶用电源系统的情况下的电力、燃料消耗率、燃料消耗量累计值及二次电池充电量的各值的变化示出于曲线图。

图7的各横轴为时间，图7(a)的纵轴为电力，图7(b)的纵轴为燃料消耗率，图7(c)的纵轴为燃料消耗量累计值，图7(d)的纵轴为二次电池充电量。

在图7(a)中，粗实线表示合计电力，其等于船内需求电力。并且，虚线表示柴油发电机10的电力，单点划线表示主柴油发电机11的电力，双点划线表示ORC系统2的输出，实线表示二次电池20的输出(充放电)。

在图7(b)中，虚线表示柴油发电机10的燃料消耗率。

在图7(c)中，实线表示柴油发电机10及主柴油发电机11的合计燃料消耗量，单点划线表示主柴油发电机11的燃料消耗量。

在图7(d)中，实线表示二次电池20的充电量。

假设在图7(a)的时间ts至te的期间，需要由粗线表示的船内需求电力。

假设柴油发电机10的容量为240kW，并假设ORC系统2的输出为100kW。对于船内需求电力，柴油发电机10作为主发电机而运行，因此主柴油发电机11停止，如图7(a)的单点划线所示，时间ts至te的输出为0。并且，如图7(a)的双点划线所示，ORC系统2以恒定的输出100kW运行。设为柴油发电机10仅在能够以高负载率(尽可能接近100％的负载率)运行的期间运行。因此，仅通过ORC系统2的输出无法满足船内需求电力时，通过二次电池20的放电来供给电力。关于柴油发电机10的负载率及启动和停止时期，以时间ts的二次电池20的充电量为100kWh时，在时间te恢复到初始值100kWh的方式确定。并且，根据图7(a)的曲线图，平均船内需求电力为242kW，最大船内需求电力为820kW。

在时间ts至t3的期间，仅通过ORC系统2及二次电池20的合计输出就能够供给船内需求电力。此时，图7(a)的实线所示，二次电池20取正值，但这表示放电。

根据所确定的启动和停止时期，在时间t3，柴油发电机10进行运行，而二次电池20切换为充电。在时间t3之后的期间，柴油发电机10以80至100％的负载率根据船内需求电力而运行。并且，柴油发电机10和ORC系统2的合计输出超过船内需求电力而产生剩余时，通过控制装置9控制成从ORC系统2对二次电池20进行充电。柴油发电机10和ORC系统2的合计输出不满足船内需求电力时，通过二次电池20的放电来补充该不足部分。

如图7(b)所示，柴油发电机10从时间t3运转，其燃料消耗率为比图6(b)所示的βg/kWh(β例如为220)少的约213g/kWh。

并且，如图7(c)所示，柴油发电机10及主柴油发电机11的合计燃料消耗量仅为柴油发电机10的运行，因此表示柴油发电机10的燃料消耗量。柴油发电机10的燃料消耗量累计值在时间te成为约42kg。

并且，二次电池20在时间ts至t3的期间进行放电，因此二次电池20的充电量从100kWh减少。在时间t3开始充电，因此二次电池20的充电量增加，但船内需求电力增加而仅通过柴油发电机10和ORC系统2无法供给时，通过二次电池20的放电来补充不足部分，因此此时充电量减少。在时间t4开始从ORC系统2向二次电池20进行充电，在时间te，充电量恢复到初始值的100kWh。

如此，将柴油发电机10用作主发电机，且仅在需要时运行柴油发电机10时，以视为柴油发电机10的负载率高且燃料消耗效率良好的高负载率运行，因此能够进行燃料消耗效率良好的运行，与利用主柴油发电机11的情况相比，能够将燃料消耗量累计值削减约17％。

如以上的说明，根据本实施方式所涉及的船舶用电源系统、具备该船舶用电源系统的船舶、及船舶用电源系统的控制方法以及船舶用电源系统的控制程序，可发挥以下作用效果。

根据本实施方式，控制装置9进行根据船内需求电力的增减来切换柴油发电机10的启动和停止的控制，因此仅在柴油发电机10成为高负载运行时运行柴油发电机10，因此能够抑制柴油发电机10的燃料消耗率。柴油发电机10停止时，利用ORC系统2及二次电池20供给船内需求电力。

以上，参考附图对本发明的各实施方式进行了详细说明，但具体结构并不限于该实施方式。例如，在上述各实施方式中，设置主柴油发电机11并将柴油发电机10用作主发电机，但也可以不设置主柴油发电机11。

不设置主柴油发电机11时，根据船内需求电力量设置1台或多台柴油发电机10，以使柴油发电机10相对于平均船内需求电力的负载率成为60％以上且90％以下。关于此时的控制，进行与设置主柴油发电机11时(第1实施方式及第2实施方式)相同的控制。

根据本方式，一种船舶用电源系统1，其具备进行发电的柴油发电机10、ORC系统2、二次电池20及控制装置9，控制装置9以组合柴油发电机10、ORC系统2及二次电池20来供给船内需求电力的方式进行控制，所述船舶用电源系统1中，柴油发电机10相对于平均船内需求电力的负载率为60％以上且90％以下，船内需求电力不超过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出时，控制装置9以将剩余部分的电力充电至二次电池20的方式进行控制，船内需求电力超过柴油发电机10及ORC系统2的合计输出时，控制装置9以释放蓄电在二次电池20的电力的方式进行控制，因此能够在船内需求电力为平均值左右时，以燃料消耗效率良好的负载率利用柴油发电机10，若船内需求电力增加，则除了柴油发电机10以外还利用ORC系统2及二次电池20来应对增加部分。

并且，由于利用ORC系统2及二次电池20进行发电，因此能够削减柴油发电机10的容量，即，能够利用低容量的柴油发电机，因此能够削减投入成本。

并且，利用ORC系统2进行二次电池20的充电时，无需利用柴油发电机10进行二次电池20的充电，因此能够削减柴油发电机10的燃料费用。

并且，通常在航海中进行二次电池20的充电，并利用二次电池20的放电供给出港时的艏侧推器启动等急剧的负载上升，因此尤其能够防止柴油发电机10在港口区域产生石墨。

符号说明

1-船舶用电源系统，2-ORC系统(有机朗肯循环系统)，3-推进用主发动机，9-控制装置，10-柴油发电机，11-主柴油发电机，20-二次电池。