發電系統的制作方法
發電系統的制作方法
【專利摘要】本發明所涉及的發電系統(1)具備：發電裝置(2)；轉換器(3)，將通過發電裝置(2)發電的交流電力轉換為直流電力；互連型逆變器(4)，將通過轉換器(3)轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力；以及負載輸出部(12)，從轉換器(3)與互連型逆變器(4)之間對負載供應直流或者交流電力。通過此種構成，即使在發電系統中處于互連下的電力系統停電時也繼續進行發電，維持高發電效率。
【專利說明】發電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及即使變為來自電力系統的電力供應中斷的狀態、與電力系統的互連被切斷的狀態，也能夠維持發電的發電系統。
【背景技術】
[0002]一直以來，在醫院、公共機關、制造廠、住宅等中，有時設置與電力系統分開進行自發發電的發電設備。此種發電設備能夠在設置的場所進行所需的發電，并且將剩余的發電電力向系統互連的電力系統(即電力公司)賣電。作為如此使自立發電成為可能的發電系統，如下系統眾所周知。
[0003]例如，在日本特開2007-006683號中，公開了如下發電裝置，其具備:通過與加熱介質的熱交換而使動作介質蒸發的蒸汽發生器、使通過所述蒸汽發生器蒸發的動作介質膨脹以獲得機械動力的膨脹機、通過與冷卻介質的熱交換使通過所述膨脹機膨脹的動作介質凝結的凝結器、通過利用所述膨脹機獲得的機械動力而被驅動并發電的發電機、通過利用所述發電機發電的電力或者商用電力而動作，將所述冷卻介質導入所述凝結器的冷卻介質導入單元；以所述膨脹機以及所述發電機的運轉條件不超過既定的值的方式控制對所述冷卻介質導入單元送電的電力的控制裝置。
[0004]另外，在日本特開2005-218163號中，公開了如下渦輪發電裝置，其包含:永磁式同步發電機連結于能夠通過燃料流量進行輸出控制的燃氣渦輪的發電機；與渦輪發電機連接的轉換器；在轉換器與負載之間連接的逆變器；與交流互連系統連接的變壓單元；在變壓單元與逆變器之間連接的整流單元；以及與作為來自轉換器的輸出部的直流部連接的再生電阻，并且以如下方式構成，即在從渦輪發電機經由轉換器對逆變器供電的電壓為預先規定的第一電壓值以下的狀態下，經由變壓單元以及整流單元從交流互連系統對逆變器供電，在從渦輪發電機經由轉換器對逆變器供電的電壓為預先規定的第二電壓值以上的狀態下，通過再生電阻消耗剩余電力。
【發明內容】
[0005]上述兩件現有技術的發電裝置具備互連型逆變器，該互連型逆變器處于始終與電力系統連結的狀態，在將發電的電力對互連的電力系統賣電時，使發電的電力的電壓、頻率、相位能夠與在外部電力系統中流動的電力同步(正確地一致)。
[0006]然而，此種互連型逆變器為將電力系統的電壓、頻率、相位作為參照，調節發電的電力的電壓、頻率、相位的構成。因此，若電力系統因某些理由而停電，則應參照的相位消失，不能夠調節發電的電力的電壓、頻率、相位。因此，在上述兩件現有技術的發電系統中，若電力系統停電則互連型的逆變器也停止，不能夠將發電的電力輸送至負載。其結果，處于避免發電裝置的無負載下的發電的需要，發電系統也不能夠繼續運轉，最終發電系統的發電也停止。
[0007]另外，為了使因電力系統的停電而停止的發電系統再次起動，在發電系統為蘭金循環時，在進行起動使動作介質、冷卻水循環的泵等操作之后才能夠進行穩態的發電。因此，在上述兩件現有技術的發電系統中，即使在停電的電力系統恢復，能夠進行來自電力系統的電力供應情況下，若不首先起動上述泵等則不能夠進行發電。即，存在如下問題，即，即使電力系統恢復，實際能夠供應通過自立的發電系統發電的電力也需要很長時間，結果發電效率大幅降低。
[0008]本發明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供即使處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高發電效率的發電系統。
[0009]為了實現上述目的，本發明采取下列技術方案。
[0010]S卩，本發明的發電系統具備:發電裝置；轉換器，將通過所述發電裝置發電的交流電力轉換為直流電力；互連型逆變器，將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力，并且具備:負載輸出部，從所述轉換器與互連型逆變器之間對負載供應直流或者交流電力。
[0011]此外，優選地，所述負載輸出部可以具有將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為交流電力并對所述負載輸出的獨立型逆變器。
[0012]此外，優選地，可以在所述轉換器與所述負載輸出部之間具備使伴隨負載變動而產生的所述轉換器的輸出端的電壓變動穩定化的電壓穩定化單元。
[0013]此外，優選地，可以在所述轉換器與所述負載輸出部之間，與所述電壓穩定化單元并聯地具有電池。
[0014]此外，優選地，可以具備控制所述電池的充放電的控制部，所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下時，或者，在所述電池的電壓比所述第一開閉閾值高，且連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓為第二開閉閾值以下時，將所述電池與所述直流布線連接。
[0015]此外，優選地，可以具備與所述電池串聯連接的電阻，所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下，且所述直流布線的電壓為第三開閉閾值以上時，將所述電池以及所述電阻與所述直流布線連接。
[0016]此外，優選地，可以具備:第一電池；第二電池，與所述第一電池串聯連接，額定電壓比所述第一電池低；以及控制部，控制所述第一電池以及所述第二電池的充放電，所述控制部在連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓比第四開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0017]此外，優選地，所述控制部可以在所述直流布線的電壓為所述第四開閉閾值以下，且所述第二電池的電壓比第五開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0018]此外,優選地,可以具備:第一電池；第二電池，額定電壓比所述第一電池低；第一接點部，切換連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線與所述第一電池的連接、以及所述直流布線與所述第二電池的連接；以及控制部，控制所述第一接點部的切換，所述控制部通過所述第一接點部的切換而將所述第一電池以及所述第二電池個別地充電。
[0019]此外，優選地，可以具備將所述第二電池與所述第一電池串聯連結的第二接點部，所述控制部控制所述第二接點部的切換，在所述直流布線的電壓比第一電位設定范圍的上限值大或比下限值小時，閉合所述第二接點部以將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0020]此外，優選地，作為發電系統，可以采用雙元循環發電裝置，所述雙元循環發電裝置在閉環狀的循環配管上具有使動作介質蒸發的蒸發器、使通過所述蒸發器蒸發的動作介質的蒸汽膨脹以產生驅動所述發電機的旋轉驅動力的膨脹機、將通過所述膨脹機膨脹的動作介質的蒸汽凝結為液體的凝結器、以及使通過所述凝結器凝結的液體的動作介質循環的動作介質泵。
[0021]根據本發明的發電系統，即使處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是第一實施方式的發電系統的說明圖。
[0023]圖2是第二實施方式的發電系統的說明圖。
[0024]圖3是第三實施方式的發電系統的說明圖。
[0025]圖4是現有的發電系統的說明圖。
[0026]圖5是第四實施方式的發電系統的說明圖。
[0027]圖6是示出第四實施方式的發電系統中的第一電池的充放電的次序的流程圖。
[0028]圖7是第五實施方式的發電系統的說明圖。
[0029]圖8是示出第五實施方式的發電系統中的第一電池的充放電的次序的流程圖。
[0030]圖9是第六實施方式的發電系統的說明圖。
[0031]圖10是示出第六實施方式的發電系統中的第一電池的充放電以及第二電池的充電的次序的流程圖。
[0032]圖11是示出第六實施方式的發電系統中的第一電池的充放電以及第二電池的充電的次序的流程圖。
[0033]圖12是第七實施方式的發電系統的說明圖。
[0034]圖13是示出第七實施方式的發電系統中的第一電池以及第二電池的充放電的次序的流程圖。
【具體實施方式】
[0035][第一實施方式]
以下，使用【專利附圖】
【附圖說明】本發明的發電系統I的第一實施方式。
[0036]如圖1所示，第一實施方式的發電系統I是與電力公司等所供應的電力系統分開地設置的自立發電設備，能夠將自己發電的電力供應至負載(例如，工廠內的設備等)，或者向電力系統賣電。
[0037]設于本發明的發電系統I的發電裝置2(發電機)屬于何種發電方式均可。例如，可以是如使用蒸汽的蘭金循環(Rankine cycle)、蒸汽潤輪的發電方式,還可以是利用水力、太陽光、風力等自然能量進行發電的方式。此外，在之后的第一實施方式以及后述第二實施方式中，列舉使用利用了雙元循環(binary cycle)的發電裝置2 (雙元發電裝置)的示例以說明本發明的發電系統I。
[0038]第一實施方式的發電系統I具有:能夠發電既定的電力(例如，200V的三相交流)的發電裝置2 (發電機)、將通過該發電裝置2發電的交流電力轉換為直流電力的轉換器3、將通過該轉換器3轉換的直流電力轉換為能夠與外部的系統(電力系統)互連的交流的互連型逆變器4。
[0039]接下來，首先說明構成第一實施方式的發電系統I的發電裝置2、轉換器3、以及互連型逆變器4。
[0040]第一實施方式的發電裝置2是使用雙元循環進行發電的雙元發電裝置2，是利用如在發電裝置2外產生的地熱、工廠排熱等熱源而進行發電的裝置。
[0041]該發電裝置2具有:利用熱源的熱使液體的動作介質(例如替代氟利昂等)蒸發的蒸發器5、使用由該蒸發器5生成的動作介質的蒸汽使膨脹機6的渦輪(例如螺桿膨脹機的螺桿渦輪)旋轉以進行發電的發電機7、以及使在該發電機7中用于發電的動作介質的蒸汽凝結并恢復為液體的凝結器8。這些蒸發器5、膨脹機6、凝結器8通過使動作介質循環的閉環狀的循環配管9而連接，在該循環配管9中具備介質循環泵10，其使動作介質(例如，沸點比水低的低沸點的有機介質等)以從蒸發器5經由膨脹機6、凝結器8而返回至蒸發器5的順序循環。
[0042]此外，用于該發電裝置2的發電機7為產生交流的發電機，通過發電機7發電的交流電力(三相交流)經由三極布線送至轉換器3。
[0043]轉換器3是將通過發電機7發電的交流電力轉換為直流的裝置。通過該轉換器3轉換為直流的直流電力保持直流狀態從轉換器3送至獨立型逆變器14。
[0044]獨立性逆變器14與后述互連型逆變器4不同，能夠在裝置自身中設定輸出端的電壓、頻率、相位。從而，例如在負載11為以200V、60Hz的三相交流工作的負載11時，將獨立型逆變器14中的轉換后的交流的特性的設定指定為“電壓=200V、頻率=60Hz、相位差=120° ”即可。由此，獨立型逆變器14能夠將通過發電裝置2發電、經由轉換器3供應的直流電力轉換為所希望的(與負載相稱的)交流電力。
[0045]在將電力供應至負載11之后通過發電裝置2發電的電力存在富余時，能夠將發電的電力的一部分向電力系統賣電。例如，在從轉換器3朝向獨立型逆變器14的直流布線的中途設置分支布線，將互連型逆變器4設于該分支布線。
[0046]該互連型逆變器4是將通過轉換器3轉換為直流的電力再次轉換為交流的裝置。如圖中以虛線所示通過設于外部的電力系統供應的(從電力公司供應的)交流的電壓、頻率、相位的信息輸入該互連型逆變器4，互連型逆變器4配合從電力系統輸入的信息，將直流的電力轉換為通過電力系統供應的電力完全相同的電壓、頻率、相位的交流。
[0047]例如，在200V、60Hz、相位差120°的電力系統連接于該互連型逆變器4的情況下，配合該電力系統的品質而將直流的電力以高精度轉換為200V、60Hz、相位差120°的交流。另外，在該互連型逆變器4中，以與流過電力系統的交流電力之間不產生相位差的方式，輸出與流過電力系統的交流電力相位同步的交流。如此通過互連型逆變器4轉換的交流電力能夠根據需要供應(賣電)至外部的電力系統。
[0048]以上所述的本實施方式的發電系統I換言之是在轉換器3與互連型逆變器4之間設置了對負載11供應直流或者交流的電力的負載輸出部12(獨立型逆變器14)的系統。出于如下理由在該位置設置負載輸出部12。
[0049]圖4是示出比較例所涉及的發電系統的圖。考慮在將通過轉換器轉換為直流的電力通過逆變器104轉換為交流之后，將轉換為交流的電力送至負載111的情況。
[0050]該逆變器104是與上述互連型逆變器4同樣地以與流過電力系統的電力的電壓、頻率、或者相位變得相等的方式將直流轉換為交流的裝置，換言之需要為互連型的逆變器104。
[0051]然而，在如圖4所示的系統中，在電力系統因打雷、災害等而停電時，有時難以繼續發電。這是因為，逆變器104由于與例如流過電力系統的電力的電壓、頻率、或者相位變得相等的方式將直流轉換為交流，若逆變器104停止，則不能夠將直流電力轉換為交流。于是，在圖4所示的發電系統中，不能夠將發電的電力送至負載111，不能夠繼續發電。
[0052]如此，在圖4的發電系統中，在電力系統停電時，盡管與電力系統分開地設置有能夠自家發電的發電裝置102，也變得不能夠對負載供應電力。
[0053]另一方面，在本發明的發電系統I中，通過在轉換器3與互連型逆變器4之間設置如上所述的負載輸出部12,從負載輸出部12直接對負載11供應電力而不經由互連型逆變器4，從而即使在因電力系統的停電等理由而互連型逆變器4停止時，因為獨立型逆變器14繼續動作，所以也能夠將發電的電力供應至負載11。若如此，在能夠通過負載11持續消耗通過發電裝置2發電的電力，即使互連型逆變器4停止也能夠繼續發電裝置2的發電。
[0054]不久，若停電的電力系統恢復而能夠進行來自電力系統的電力供應,則使處于停止狀態的互連型逆變器4再起動。于是，能夠將發電的電力供應至電力系統。
[0055]此外，在將上述負載輸出部12設于轉換器3和互連型逆變器4之間，將通過發電裝置2發電的電力供應至負載時，優選在轉換器3與負載輸出部12之間具備電壓穩定化單元13，電壓穩定化單元13使如例圖那樣伴隨負載變動而產生的轉換器3的輸出端的電壓變動穩定化。
[0056]如圖1所示，電壓穩定化單元13設于從轉換器3到達獨立型逆變器14的直線布線，使伴隨負載變動而在這些直流布線間產生的電壓變動穩定化。換言之，電壓穩定化單元13還能夠通過使在直流布線間產生的電壓變動穩定化從而吸收負載(電壓)的變動。
[0057]具體而言，電壓穩定化單元13具有設于連結直線布線間(極間)的布線上的電阻15和測定直流布線間的電壓的電壓測定器16。而且，電壓穩定化單元13具備比較(判斷)通過電壓測定器16測定的電壓是否為既定的電壓的比較部17(比較器(comparator)等)、以及根據比較部17的判斷結果而例如以20kHz的高頻率動作的開關部18。開關部18具備高頻柵極指令部19 (指令部)和該高頻柵極指令部19的信號輸入柵極的IGBT20(功率開關元件)，通過IGBT20的開關動作而調節在直流布線間產生的負載(電壓)。此外，在連結直流布線間的布線上，還可以與開關部18并聯地設有整流子。
[0058]此外，還能夠替代構成開關部18的IGBT20而使用SSR(固態繼電器:Solid StateRelay)、接觸器(SSC)。另外，在本發明的電壓穩定化單元13中，還能夠通過晶體管(TR)等構成開關部18。若由晶體管構成，則能夠不需要高速的開關動作，雖然為簡便的構成但能夠避免噪聲產生等問題。
[0059]此外，從負載輸出部12送至負載11的電力一般多為交流，但也可以是直流。這是因為在負載為例如以直流動作的設備時，保持直流的狀態對負載供應電力更好。
[0060]接下來，對比在上述發電系統I中電力系統停電時進行的操作與在比較例所涉及的發電系統I中電力系統停電時進行的操作，詳細地說明本發明的發電系統I所具有的作用效果。
[0061]考慮例如打雷在送電線、或者發電站遭受災害而電力系統停電的情況。若如此電力系統停電，則從電力系統對互連型逆變器4輸入的信號消失，不能夠將直流電力轉換為交流，互連型逆變器4停止。
[0062]在此，若是圖4所示的發電系統101 (參考的發電系統101)，則由于負載111與互連型逆變器104相比設于電力系統端，故互連型逆變器104停止時，不能夠從發電裝置102端對負載111輸送具備既定的電壓、頻率、相位的交流。其結果，對負載111的電力供應完全停止。而且，由于發電裝置102變為無負載進行發電，所以發電裝置102自身最終也停止。
[0063]S卩，在圖4的發電系統101中，電力系統停電的情況下，盡管與電力系統分開地設置有能夠自家發電的發電裝置102，也變得不能夠對負載供應電力。
[0064]另一方面，如果是圖1所示的第一實施方式的發電系統I的情況，則在伴隨電力系統的停電而互連型逆變器4停止時，負載輸出部12也對負載11繼續供應電力。即，負載輸出部12的獨立型逆變器14將通過轉換器3轉換的直流電力轉換為交流電力，繼續供應配合負載11的電壓、頻率、或者相位的交流。因此，在電力系統停電后，通過發電裝置2發電的電力也輸送至負載11，即使電力系統停電，作為負載11的設備等也能夠繼續運轉。即，第一實施方式的發電系統I為具有高可靠性的發電系統I。而且，由于在第一實施方式的發電系統I的情況下發電裝置2不停止，故不需要用于如以往的發電系統I那樣地使發電裝置2再起動的復雜操作。
[0065][第二實施方式]
接著，使用圖2說明本發明的第二實施方式的發電系統I。
[0066]如圖2所示，第二實施方式的發電系統I的在轉換器3與負載輸出部12之間與上述電壓穩定化單兀13并聯地具備電池21 (蓄電單兀)這一點上與第一實施方式大不相同。
[0067]具體而言，該第二實施方式的發電系統I具有將直流電力蓄電的電池21。該電池21是從轉換器3朝向獨立型逆變器14的直流布線(或分支布線)的蓄電單元，能夠供應電力僅一定時間。該電池21經由0N/0FF開關與直線布線連接。蓄積于電池21的電力用于例如制冷劑泵10、發電裝置2的起動。另外，該電力還可以供應至發電系統I以外的設備。
[0068]另外，在第二實施方式的發電系統I中，在上述電壓穩定化單元13以外還設置電池21的理由如下。
[0069]例如，考慮在上述發電系統I中，在負載端消耗的電量變大得超出想象的情況。在該情況下，希望配合負載的增大而迅速地增加通過發電裝置2發電的電力。
[0070]然而，第二實施方式的發電系統I中的發電裝置2為使用雙元循環的發電裝置2，在雙元循環中不能夠急劇地增加動作介質的循環量，因此發電的電力不會立即增加，相對于增大的負載，發電的電力的追隨往往延遲。另外，與由電阻15、IGBT20等構成的第一實施方式大致相同的電壓穩定化單元13是將流過直流布線的直流電力的一部分通過電阻15而消耗的單元，不具有配合負載的增大而增加供應電力的作用。
[0071]因此，在第二實施方式的發電系統I中，在電壓穩定化單元以外還設置電池21，在負載變動導致負載端的消耗電力變大時，使電池21的開關為導通(0N)，將充電于電池21的電力向負載輸出部12端供應。通過此種來自電池21的電力供應，能夠避免獨立型逆變器14的入端的電力不足、電壓降低，能夠可靠地防止在獨立型逆變器14的輸出(即負載端)處電壓降低等不良。
[0072]而且，在使用電池21補償增加的負載11期間，增大雙元循環中的動作介質等，從而使通過發電裝置2發電的電力增大。不久，若變得能夠通過發電裝置2發電與負載11的增量對應的電力，則使電池21為斷開(0FF)，從轉換器3?獨立型逆變器14之間的直流布線斷離。相反，當在負載端消耗的電量變小得超出想象時，使電池21的開關為斷開(OFF)不變，使用與第一實施方式同樣的電壓穩定化單兀13消耗電力的一部分，減小流過轉換器3與獨立型逆變器14之間的直流布線的直流電力的電壓即可。此時，還可以使電池21的開關為導通(ON)而進行向電池21的充電。由此，能夠多多少少避免浪費地使用電力的情況(使用電壓穩定化單元13將電力的一部分作為熱而消耗)。
[0073]如此，若設置電壓穩定化單元13以及電池21，則能夠實現能夠與負載的增大、減少也可靠地對應，補償轉換器3?獨立型逆變器14之間的直流布線中的電壓變動而始終供應穩定的電力的具備高可靠性的發電系統I。此外，由于第二實施方式的其他構成、其他作用效果與第一實施方式大致相同，故省略詳細說明。
[0074][第三實施方式]
接著，使用圖3說明第三實施方式的發電系統I。
[0075]如圖3所示，第三實施方式的發電系統I在使用利用高溫高壓的蒸汽等而進行發電的發電裝置2這一點上與第一實施方式大不相同。
[0076]S卩，設于第三實施方式的發電系統I的發電裝置2具備螺桿膨脹機6和通過利用該螺桿膨脹機6產生的旋轉驅動力而進行發電的發電機7。而且，還具備將高溫高壓的蒸汽導入螺桿膨脹機6內的高壓蒸汽配管23和將在螺桿膨脹機6內膨脹的低壓蒸汽排出的低壓蒸汽配管24。在該高壓蒸汽配管23中，具備測量流入螺桿膨脹機6內的蒸汽的壓力的入端的壓力計25和調節流入膨脹機內的蒸汽的壓力、流量的調節閥26。
[0077]另外，在低壓配管24中，具備測量從螺桿膨脹機6排氣至外部的蒸汽的壓力的出端的壓力計27和存積已利用該螺桿膨脹機膨脹的低壓蒸汽的緩沖罐(buffer tank) 28。存積于該緩沖罐28的低壓蒸汽在其他設備中被二次利用。
[0078]在如上所述的第三實施方式的發電系統I中，通過高壓蒸汽配管24而被弓I導至螺桿膨脹機6內的高壓蒸汽使螺桿膨脹機6的螺桿渦輪旋轉，利用與螺桿渦輪連結的發電機7而進行發電。
[0079]S卩，若與第一實施方式同樣，例如將使用發電機7而產生的交流電力通過轉換器3而轉換為直流電力，在將通過轉換器3轉換的直流電力通過互連型逆變器4而轉換為能夠與系統互連的交流電力之后，從轉換器3與互連型逆變器4之間使用負載輸出部12對負載11供應直流或者交流電力，則在處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高可靠性。
[0080]由于第三實施方式的其他構成、其他作用效果與第一實施方式大致相同，故省略詳細說明。
[0081][第四實施方式]
接著，使用圖5說明第四實施方式的發電系統I。發電系統I的構成與第二實施方式的裝置(參照圖2)大致相同。第一電池30與從轉換器3朝向系統的直流布線38(以下稱為“母線38”)連接，在第一電池30與母線38之間設有接點331。第一電池30的額定電壓為342V。第一電池30能夠將蓄電的電力(IOkW)對負載11供應30分鐘。
[0082]接點331的開閉通過控制部39而進行。接點331為常開接點。使用IGBT等半導體開關作為接點331。產生于母線38的電壓穩態地控制于345V以上350V以下的范圍。以下，將產生于母線38的電壓稱為“母線電壓”，將該范圍稱為“穩態范圍”。但是，發電系統I能夠輸出至340V以上380V以下的范圍。以下，將該范圍稱為“容許范圍”。
[0083]接著，參照圖6說明第一電池30的充電以及放電的次序。首先，測定第一電池30的正端的位置即B點的電位Vb，判斷電位Vb是否為預先設定的第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S101)。電位Vb將負端母線382作為基準而求，實質上與第一電池30的電壓相等。若判斷為電位Vb為第一開閉閾值以下，則閉合接點331 (步驟S102)。如已經說明的那樣，由于母線電壓的穩態范圍為345V以上350V以下，故第一電池30的電壓比母線電壓低，第一電池30被充電。經過一定時間后，接點331返回初始狀態，即打開，返回步驟S101，再次比較電位Vb與第一開閉閾值。
[0084]在步驟SlOl中，若判斷為電位Vb比第一開閉閾值大，則測定圖5中的A點，即正端母線381的電位Va，判斷電位Va是否為預先設定的第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S103)。當電位Va為第二開閉閾值以下時，即當電位Va比穩態范圍低時，閉合接點331 (步驟S102)。在第一電池30被充分充電的狀態下，第一電池30向母線38放電。由此，即使母線電壓降低也能夠補償向負載11供應的電量的降低。經過一定時間后，打開接點331，返回步驟S101。另一方面，當電位Va比第二開閉閾值大時，維持打開接點331的狀態(步驟S104)。經過一定時間后，返回步驟SlOl。
[0085]如以上所說明地，在發電系統I中，通過與第一電池30的電壓以及母線電壓對應地開閉接點331，從而與始終閉合接點331的情況相比，能夠降低第一電池30的負載，使第一電池30為長壽命。
[0086]第一開閉閾值以及第二開閉閾值若為母線電壓的下限值(在本實施方式中為340V)以上，第一電池30的額定電壓(在本實施方式中為342V)以下則也可以是其他值。
[0087]若額定電壓為340V以上則第一電池30也可以使用其他電池。在發電系統I中，作為接點331，也可以使用機械繼電器代替半導體繼電器。關于以下的實施方式中的各種接點也同樣。在發電系統I中，實質上，如果能夠進行第一電池30的電壓與第一開閉閾值的比較以及母線電壓與第二開閉閾值的比較，則不一定需要以負端母線382為基準進行電位的測定。關于以下的實施方式中的電池以及母線與閾值的比較也同樣。
[0088][第五實施方式]
接著，使用圖7說明第五實施方式的發電系統I。發電系統I的構成具備經由第一電池30以及接點331而與母線38連接的分支路徑、以及經由第一電池30、電阻31以及接點332而與母線38連接的分支路徑。其他構造與第四實施方式的裝置相同。接點331、332為常開接點。
[0089]圖8是示出第一電池30的充電以及放電的次序的圖。首先，測定B點的電位Vb，判斷電位Vb是否為預先設定的第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S201)。當電位Vb為第一開閉閾值以下時，轉移至步驟S202。當電位Vb比第一開閉閾值大時，轉移至步驟S203 (對于詳細情況之后敘述)。
[0090]在步驟S202中，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第三開閉閾值(在本實施方式中為345V)。當電位Va為第三開閉閾值以上時，閉合接點332且打開接點331 (步驟S204)，第一電池30被充電。通過第一電池30經由電阻31而被充電，從而即使在母線電壓大的情況下，也能夠防止沖擊電流。經過一定時間后，接點331、332恢復至初始狀態，返回步驟S201。
[0091]另一方面，在步驟S202中，當電位Va比第三開閉閾值小時，閉合接點331并且打開接點332(步驟S205)。當母線電壓比第一電池30的電壓大時，第一電池30被充電。由于母線電壓與第一電池30的電壓之差小，故無需經由電阻31而能夠進行充電，能夠防止無用的電力消耗。當母線電壓比第一電池30的電壓小時，第一電池30放電。經過一定時間后，接點331、332恢復至初始狀態，返回步驟S201。
[0092]在步驟S201中，當判斷為電位Vb比第一開閉閾值大時，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)(步驟S203)。當電位Va為第二開閉閾值以下時，閉合接點331并且打開接點332 (步驟S205)。由于第一電池30的電壓比母線電壓大，故第一電池30向母線38放電。經過一定時間后，返回步驟S201。
[0093]當電位Va比第二開閉閾值大時，打開接點331以及接點332，第一電池30與母線38斷開(步驟S206)。經過一定時間后，返回步驟S201。
[0094]在第五實施方式中，也與第四實施方式同樣，與第一電池30始終與母線38連接的情況相比，能夠使第一電池30為長壽命。若第三開閉閾值在母線電壓的容許范圍內設定為比第二閾值大的值,則可任意地設定。
[0095][第六實施方式]
接著，使用圖9說明第六實施方式的發電系統I。發電系統I具備:經由第一電池30、接點331以及接點333而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、接點331、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、電阻31、接點332以及接點333而與母線38連接的分支路徑；以及經由第一電池30、電阻31、接點332、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑。在本實施方式中，第二電池32的額定電壓為30V。其他構成與第五實施方式相同。接點333為常閉接點。接點331、332、334為常開接點。第一電池30以及第二電池32優選使用內部電阻小的電池。
[0096]接著，參照圖10說明第一電池30以及第二電池32的充放電的流程。首先，測定正端母線381的位置即A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第四開閉閾值(在本實施方式中為375V)(步驟S301)。當判斷電位Va為第四開閉閾值以下時，閉合接點333，打開接點334 (步驟S312)。但是，打開接點331、332。此外，關于電位Va比第四開閉閾值大的情況，即，母線電壓上升至容許電壓的上限值附近的情況，之后進行敘述。
[0097]接著，比較電位Va與第二電池32的正端的位置即C點的電位Vc (步驟S302)。換言之，比較母線電壓與第一電池30以及第二電池32的電壓之和。若判斷為電位Va比電位Vc低，則求第二電池32的負端的位置即D點處的電位Vd，求電位Vc與電位Vd之差，即第二電池32的電壓(Vc —Vd)。關于電位Va為電位Vc以上時的動作，之后敘述。然后，比較第二電池32的電壓與預先設定的第五開閉閾值(在本實施方式中為10V)(步驟S303)。
[0098]當第二電池32的電壓比第五開閉閾值大時，打開接點332、333，且閉合接點331、334(步驟S313)。由此，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，第一電池30以及第二電池32向母線38放電。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0099]另外，在步驟S302中電位Va為電位Vc以上時，以及，在步驟303中電位Vc與電位Vd之差(Vc-Vd)為第五開閉閾值以下時，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第六開閉閾值(在本實施方式中為345V)(步驟S306)。當電位Va為第六開閉閾值以上時，閉合接點332并且打開接點331 (步驟S307)。由此，第一電池30經由電阻31而被充電。通過在母線38與第一電池30之間設置電阻31，能夠防止沖擊電流。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0100]另一方面，在步驟S306中，當判斷為電位Va比第六開閉閾值小時，測定第一電池30的正端的位置即B點的電位Vb，比較電位Vb與第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)(步驟S308)。當判斷電位Vb為第一開閉閾值以下時，閉合接點331，且打開接點332(步驟S309)。由此，根據母線電壓而進行第一電池30的充電或者放電。當母線電壓與第一電池30的電壓之差小時，通過不經由電阻31而進行充放電，能夠防止無用的電力消耗。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0101]在步驟308中，當判斷為電位Vb比第一開閉閾值大時，打開接點331、332(步驟S310)，第一電池30與母線38斷開。經過一定時間后，返回步驟S301。此外，如果第一電池30與母線38的連接斷開，則打開接點333、334也可。
[0102]另外，在步驟S301中，當電位Va比第四開閉閾值大時，閉合接點332、334并且打開接點331、333(步驟S304)。由此，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，這些電池30、32被充電。在發電系統I中，即使在母線電壓上升至容許電壓的上限值附近的情況下，也能夠通過第一電池30以及第二電池32吸收電力，母線電壓的急劇的上升導致的向負載11端的過大的電力供應得到抑制。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0103]以上，對第一電池30以及第二電池32的充放電的流程進行了說明，但在發電系統I中，通過第一電池30以及第二電池32的充放電，即使母線電壓變動，也能夠向負載11端供應穩定的電力。與使用負載消耗電力的情況相比，能夠高效地利用生成的電力。在第六實施方式中，若第四開閉閾值為母線電壓的穩態范圍的上限值以上，且小于容許范圍的上限值則可設定為任意的值。若第六開閉閾值小于第四開閉閾值，為第一電池30的電壓以上，則可設定為任意的值。在第一電池30與第二電池32的電壓之和比母線電壓大時，第五開閉閾值小于第二電池32的額定電壓，可設定為從母線電壓減去第一電池30的電壓的值以上的任意的值。
[0104]圖11是示出變形例所涉及的充電以及放電的次序的流程圖。在圖11中，替代圖10的步驟S308而進行步驟S311。其他動作與圖10相同。
[0105]在步驟S306中，當判斷為電位Va比第六開閉閾值低時，判斷電位Va是否為第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S311)。當判斷電位Va為第二開閉閾值以下時，閉合接點331，打開接點332 (步驟S309)。根據母線電壓而對第一電池30進行充放電。另外，當判斷為電位Va比第二開閉閾值大時，打開接點331、332 (步驟S310)，第一電池30與母線38斷開。即使在圖11所示的情況下，也能夠向負載11端供應穩定的電力。
[0106][第七實施方式]
接著，使用圖12說明第七實施方式的發電系統I。發電系統I具備:經由第一電池30、接點331以及接點333而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、接點331、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑；以及經由電阻31、接點332、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑。在本實施方式中，第一電池30的額定電壓為350V，第二電池32的額定電壓為50V。母線電壓的容許范圍為330V以上380V以下。其他構成與第六實施方式相同。
[0107]在發電系統I中，通過閉合接點331以及接點333，第一電池30與母線38連接，通過閉合接點332以及接點334，第二電池32與母線38連接。通過閉合接點331以及接點334，第一電池30以及串聯連接于第一電池30的第二電池32與母線38連接。如此，通過作為第一接點部的接點331以及接點333的組及接點332以及接點334的組，切換母線38與第一電池30的連接以及母線38與第二電池32的連接，個別地進行第一電池30的充放電和向第二電池32的充電。另外，通過作為第二接點部的接點331以及接點334的組，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，同時進行這些電池30、32的充放電。
[0108]圖13是示出第一電池30以及第二電池32的充電以及放電的次序的圖。首先，測定A點的電位Va，判斷電位Va是否在容許母線38中的瞬時電壓變動的范圍即第一設定電位范圍(在本實施方式中為340V以上375V以下的范圍)內(步驟S401)。當電位Va為第一設定電位范圍內時，閉合接點331、333并且打開接點332、334(步驟S402)。對于電位Va為第一設定電位范圍外的情況，之后敘述。由此，第一電池30與母線38連接。當第一電池30的電壓比母線電壓低時，對第一電池30進行充電，當第一電池30的電壓比母線電壓大時，第一電池30放電。如此，通過在第一電池30中進行充放電，即使母線電壓變動也能夠向負載11端供應穩定的電力。另外，由于對第一電池30進行所謂涓流充電，故能夠補償第一電池30的自然放電。
[0109]經過一定時間后，測定A點的電流la, S卩，第一電池30與母線38之間的電流(步驟S403)，比較電流Ia與第一電流設定值(在本實施方式中為0.5A)。若判斷為電流Ia比第一電流設定值大，則返回步驟S401。若判斷電流Ia為第一電流設定值以下，則判斷電位Va是否在母線電壓的穩態范圍(345V以上350V以下的范圍)即第二設定電位范圍內(步驟 S404)。
[0110]若判斷電位Va為第二設定電位范圍外，則返回步驟S401。若判斷電位Va在第二設定電位范圍內，則測定第二電池32的負端的位置即D點處的電位Vd和正端的位置即C點的電位Vc，比較第二電池32的電壓(Vc - Vd)和第七開閉閾值(在本實施方式中為40V)(步驟S405)。當第二電池32的電壓(Vc-Vd)為第七開閉閾值以上時，返回步驟S401。
[0111]當第二電池32的電壓(Vc-Vd)比第七開閉閾值低時，打開接點331、333，閉合接點332、334(步驟S406)。其結果，第二電池32被充電。在發電系統I中，母線電壓在第二設定電位范圍內，從而能夠穩定地進行第二電池32的充電。此外，優選同時進行接點331、333以及接點332、334的開閉，但在打開接點331、333之后閉合接點332、334也可。
[0112]經過一定時間后，判斷流過從正端母線381向第二電池32分支的路徑的電流Ie(圖12中的E點的電流)是否為第二電流設定值(在本實施方式中為0.5A)以下(步驟S407)。在本實施方式中，將第二電池32的充電量的比例變為50%時的電流值設定為第二電流設定值。但是，第二電流設定值也可為其他值。若電流Ie為第二電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第二電流設定值大時，判斷電位Va是否為第二設定電位范圍內(步驟S410)。當電位Va為第二設定電位范圍內時，再次比較電流Ie與第二電流設定值(步驟S407)，若判斷電流Ie為第二電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第二電流設定值大時，比較電位Va與第二設定電位范圍(步驟S410)，若判斷電位Va為第二設定電位范圍內，則返回步驟S407。如此，重復步驟S407、S410直到電流Ie變為第二電流設定值以下，第二電池32被充電直到充電量變為50%。但是，在步驟S410中，若判斷為電位Va超過第二設定電位范圍，則強制性地返回步驟S401。
[0113]另外，在步驟S401中，若判斷測定的電位Va為第一設定電位范圍外，則閉合接點331、334，打開接點332、333(步驟S408)。當電位Va比第一設定電位范圍的上限值大，即，母線電壓為容許范圍的上限值附近時，第一電池30以及第二電池32被充電。經過一定時間后，確認E點處的電流Ie是否為第三電流設定值(在本實施方式中為2A)以下(步驟S409)，若電流Ie為第三電流設定值以下，則接點331?334返回初始狀態，返回步驟S401。另外，當電流Ie比第三電流設定值大時，每既定時間反復確認電流Ie的大小,直到電流Ie變為第三電流設定值以下。
[0114]另一方面，當電位Va比第一設定電位范圍的下限值低，即，為容許范圍的下限值附近時，第一電池30以及第二電池32放電。經過一定時間后，確認電流Ie是否為第三電流設定值以下(步驟S409)，若電流Ie為第三電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第三電流設定值大時，每既定時間反復確認電流Ie的大小，直到變為第三電流設定值以下。
[0115]在使用鉛蓄電池等內部電阻大的電池作為第一電池的發電系統中，若母線電壓降低至容許范圍的下限值附近，則由于放電時電壓降大，故不能夠對母線供應足夠的電力。相對于此，在發電系統I中，能夠通過蓄電于第二電池32的電力而補償第一電池30的內部電阻造成的電壓降。
[0116]如上所述，在發電系統I中，即使在母線電壓變為容許范圍的上限值或者下限值時，也能夠向負載11端供應穩定的電力。
[0117]以上，對第一電池30以及第二電池32的動作進行了說明，而第一設定電位范圍內，通過第一電池30與第二電池32被個別地充電，因而能夠抑制第一電池30以及第二電池32的過充電。另外，能夠利用鉛蓄電池等內部電阻大的電池作為第一電池30，能夠提高電池的選擇自由度。其結果，能夠抑制發電系統I的制造成本。在本實施方式中，若以比第二電池32的額定電壓小的值設定第七開閉閾值，則也可以是其他值。第一設定電位范圍的上限值可設定為穩態范圍的上限值與容許范圍的上限值之間的任意的值，下限值可設定為穩態范圍的下限值與容許范圍的下限值之間的任意的值。第二設定電位范圍不一定需要與母線電壓的穩態范圍相同。第二設定電位范圍的下限值以及上限值優選設定為從第一電池30的額定電壓即350V減去IOV的值以上、在額定電壓上加上IOV的值以下的范圍。但是，第二設定電位范圍的下限值設為比第一設定電位范圍的下限值大，上限值設為比第一設定電位范圍的上限值小。
[0118]此外，應認為本次公開的實施方式在所有方面均為示例而非限制性內容。尤其在本次公開的實施方式中，非明示地公開的事項，例如，運行條件、操作條件、各種參數、構成物的尺寸、重量、體積等不脫離本領域技術人員通常實施的范圍，若為本領域普通技術人員則能夠采用容易想到的值。在第二實施方式中，還可以替代電池21而設置電容器作為蓄電單元，還可以并聯地設置電池以及電容器雙方。第一電池30還可以使用將多個單元(cell)串聯配置的電池、將多個單元并聯配置的電池。第二電池32也同樣。在上述第四至第七實施方式中的電池與母線的連接動作中，將接點恢復至初始狀態的操作還可以基于電池的電壓、母線電壓而進行。
【權利要求】
1.一種發電系統，其中具備: 發電裝置； 轉換器，將通過所述發電裝置發電的交流電力轉換為直流電力； 互連型逆變器，將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力；以及 負載輸出部，從所述轉換器與互連型逆變器之間對負載供應直流或者交流電力。
2.如權利要求1所述的發電系統，其中， 所述負載輸出部具有將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為交流電力并對所述負載輸出的獨立型逆變器。
3.如權利要求1或2所述的發電系統，其中， 在所述轉換器與所述負載輸出部之間，具備使伴隨負載變動而產生的所述轉換器的輸出端的電壓變動穩定化的電壓穩定化單元。
4.如權利要求3所述的發電系統，其中， 在所述轉換器與所述負載輸出部之間，與所述電壓穩定化單元并聯地具有電池。
5.如權利要求4所述的發電系統，其中， 具備控制所述電池的充放電的控制部， 所述控制部在所述電池 的電壓為第一開閉閾值以下時，或者，在所述電池的電壓比所述第一開閉閾值高，且連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓為第二開閉閾值以下時，將所述電池與所述直流布線連接。
6.如權利要求5所述的發電系統，其中， 具備與所述電池串聯連接的電阻， 所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下，且所述直流布線的電壓為第三開閉閾值以上時，將所述電池以及所述電阻與所述直流布線連接。
7.如權利要求1或2所述的發電系統，其中具備: 第一電池； 第二電池，與所述第一電池串聯連接，額定電壓比所述第一電池低；以及 控制部，控制所述第一電池以及所述第二電池的充放電， 所述控制部在連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓比第四開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
8.如權利要求7所述的發電系統，其中， 所述控制部在所述直流布線的電壓為所述第四開閉閾值以下，且所述第二電池的電壓比第五開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
9.如權利要求1或2所述的發電系統，其中具備: 第一電池； 第二電池，額定電壓比所述第一電池低； 第一接點部，切換連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線與所述第一電池的連接、以及所述直流布線與所述第二電池的連接；以及控制部，控制所述第一接點部的切換， 所述控制部通過所述第一接點部的切換而將所述第一電池以及所述第二電池個別地充電。
10.如權利要求9所述的發電系統，其中， 具備將所述第二電池與所述第一電池串聯連結的第二接點部， 所述控制部控制所述第二接點部的切換，在所述直流布線的電壓比第一電位設定范圍的上限值大或比下限值小時，閉合所述第二接點部以將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
11.如權利要求1所述的發電系統，其中， 作為發電系統，采用雙元循環發電裝置，所述雙元循環發電裝置在閉環狀的循環配管上具有使動作介質蒸發的蒸發器、使通過所述蒸發器蒸發的動作介質的蒸汽膨脹以產生驅動所述發電機的旋轉驅動力的膨脹機、將通過所述膨脹機膨脹的動作介質的蒸汽凝結為液體的凝結器、以及使通過所述凝結器凝結的液體的動作介質循環的動作介質泵。
【文檔編號】H02J3/28GK103683275SQ201310386851
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】足立成人, 松村昌義, 小林明, 下田敏章, 小川徹也, 橋本宏一郎, 吉成聰志 申請人:株式會社神戶制鋼所
【專利摘要】本發明所涉及的發電系統(1)具備：發電裝置(2)；轉換器(3)，將通過發電裝置(2)發電的交流電力轉換為直流電力；互連型逆變器(4)，將通過轉換器(3)轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力；以及負載輸出部(12)，從轉換器(3)與互連型逆變器(4)之間對負載供應直流或者交流電力。通過此種構成，即使在發電系統中處于互連下的電力系統停電時也繼續進行發電，維持高發電效率。
【專利說明】發電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及即使變為來自電力系統的電力供應中斷的狀態、與電力系統的互連被切斷的狀態，也能夠維持發電的發電系統。
【背景技術】
[0002]一直以來，在醫院、公共機關、制造廠、住宅等中，有時設置與電力系統分開進行自發發電的發電設備。此種發電設備能夠在設置的場所進行所需的發電，并且將剩余的發電電力向系統互連的電力系統(即電力公司)賣電。作為如此使自立發電成為可能的發電系統，如下系統眾所周知。
[0003]例如，在日本特開2007-006683號中，公開了如下發電裝置，其具備:通過與加熱介質的熱交換而使動作介質蒸發的蒸汽發生器、使通過所述蒸汽發生器蒸發的動作介質膨脹以獲得機械動力的膨脹機、通過與冷卻介質的熱交換使通過所述膨脹機膨脹的動作介質凝結的凝結器、通過利用所述膨脹機獲得的機械動力而被驅動并發電的發電機、通過利用所述發電機發電的電力或者商用電力而動作，將所述冷卻介質導入所述凝結器的冷卻介質導入單元；以所述膨脹機以及所述發電機的運轉條件不超過既定的值的方式控制對所述冷卻介質導入單元送電的電力的控制裝置。
[0004]另外，在日本特開2005-218163號中，公開了如下渦輪發電裝置，其包含:永磁式同步發電機連結于能夠通過燃料流量進行輸出控制的燃氣渦輪的發電機；與渦輪發電機連接的轉換器；在轉換器與負載之間連接的逆變器；與交流互連系統連接的變壓單元；在變壓單元與逆變器之間連接的整流單元；以及與作為來自轉換器的輸出部的直流部連接的再生電阻，并且以如下方式構成，即在從渦輪發電機經由轉換器對逆變器供電的電壓為預先規定的第一電壓值以下的狀態下，經由變壓單元以及整流單元從交流互連系統對逆變器供電，在從渦輪發電機經由轉換器對逆變器供電的電壓為預先規定的第二電壓值以上的狀態下，通過再生電阻消耗剩余電力。
【發明內容】
[0005]上述兩件現有技術的發電裝置具備互連型逆變器，該互連型逆變器處于始終與電力系統連結的狀態，在將發電的電力對互連的電力系統賣電時，使發電的電力的電壓、頻率、相位能夠與在外部電力系統中流動的電力同步(正確地一致)。
[0006]然而，此種互連型逆變器為將電力系統的電壓、頻率、相位作為參照，調節發電的電力的電壓、頻率、相位的構成。因此，若電力系統因某些理由而停電，則應參照的相位消失，不能夠調節發電的電力的電壓、頻率、相位。因此，在上述兩件現有技術的發電系統中，若電力系統停電則互連型的逆變器也停止，不能夠將發電的電力輸送至負載。其結果，處于避免發電裝置的無負載下的發電的需要，發電系統也不能夠繼續運轉，最終發電系統的發電也停止。
[0007]另外，為了使因電力系統的停電而停止的發電系統再次起動，在發電系統為蘭金循環時，在進行起動使動作介質、冷卻水循環的泵等操作之后才能夠進行穩態的發電。因此，在上述兩件現有技術的發電系統中，即使在停電的電力系統恢復，能夠進行來自電力系統的電力供應情況下，若不首先起動上述泵等則不能夠進行發電。即，存在如下問題，即，即使電力系統恢復，實際能夠供應通過自立的發電系統發電的電力也需要很長時間，結果發電效率大幅降低。
[0008]本發明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供即使處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高發電效率的發電系統。
[0009]為了實現上述目的，本發明采取下列技術方案。
[0010]S卩，本發明的發電系統具備:發電裝置；轉換器，將通過所述發電裝置發電的交流電力轉換為直流電力；互連型逆變器，將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力，并且具備:負載輸出部，從所述轉換器與互連型逆變器之間對負載供應直流或者交流電力。
[0011]此外，優選地，所述負載輸出部可以具有將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為交流電力并對所述負載輸出的獨立型逆變器。
[0012]此外，優選地，可以在所述轉換器與所述負載輸出部之間具備使伴隨負載變動而產生的所述轉換器的輸出端的電壓變動穩定化的電壓穩定化單元。
[0013]此外，優選地，可以在所述轉換器與所述負載輸出部之間，與所述電壓穩定化單元并聯地具有電池。
[0014]此外，優選地，可以具備控制所述電池的充放電的控制部，所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下時，或者，在所述電池的電壓比所述第一開閉閾值高，且連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓為第二開閉閾值以下時，將所述電池與所述直流布線連接。
[0015]此外，優選地，可以具備與所述電池串聯連接的電阻，所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下，且所述直流布線的電壓為第三開閉閾值以上時，將所述電池以及所述電阻與所述直流布線連接。
[0016]此外，優選地，可以具備:第一電池；第二電池，與所述第一電池串聯連接，額定電壓比所述第一電池低；以及控制部，控制所述第一電池以及所述第二電池的充放電，所述控制部在連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓比第四開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0017]此外，優選地，所述控制部可以在所述直流布線的電壓為所述第四開閉閾值以下，且所述第二電池的電壓比第五開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0018]此外,優選地,可以具備:第一電池；第二電池，額定電壓比所述第一電池低；第一接點部，切換連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線與所述第一電池的連接、以及所述直流布線與所述第二電池的連接；以及控制部，控制所述第一接點部的切換，所述控制部通過所述第一接點部的切換而將所述第一電池以及所述第二電池個別地充電。
[0019]此外，優選地，可以具備將所述第二電池與所述第一電池串聯連結的第二接點部，所述控制部控制所述第二接點部的切換，在所述直流布線的電壓比第一電位設定范圍的上限值大或比下限值小時，閉合所述第二接點部以將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
[0020]此外，優選地，作為發電系統，可以采用雙元循環發電裝置，所述雙元循環發電裝置在閉環狀的循環配管上具有使動作介質蒸發的蒸發器、使通過所述蒸發器蒸發的動作介質的蒸汽膨脹以產生驅動所述發電機的旋轉驅動力的膨脹機、將通過所述膨脹機膨脹的動作介質的蒸汽凝結為液體的凝結器、以及使通過所述凝結器凝結的液體的動作介質循環的動作介質泵。
[0021]根據本發明的發電系統，即使處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是第一實施方式的發電系統的說明圖。
[0023]圖2是第二實施方式的發電系統的說明圖。
[0024]圖3是第三實施方式的發電系統的說明圖。
[0025]圖4是現有的發電系統的說明圖。
[0026]圖5是第四實施方式的發電系統的說明圖。
[0027]圖6是示出第四實施方式的發電系統中的第一電池的充放電的次序的流程圖。
[0028]圖7是第五實施方式的發電系統的說明圖。
[0029]圖8是示出第五實施方式的發電系統中的第一電池的充放電的次序的流程圖。
[0030]圖9是第六實施方式的發電系統的說明圖。
[0031]圖10是示出第六實施方式的發電系統中的第一電池的充放電以及第二電池的充電的次序的流程圖。
[0032]圖11是示出第六實施方式的發電系統中的第一電池的充放電以及第二電池的充電的次序的流程圖。
[0033]圖12是第七實施方式的發電系統的說明圖。
[0034]圖13是示出第七實施方式的發電系統中的第一電池以及第二電池的充放電的次序的流程圖。
【具體實施方式】
[0035][第一實施方式]
以下，使用【專利附圖】
【附圖說明】本發明的發電系統I的第一實施方式。
[0036]如圖1所示，第一實施方式的發電系統I是與電力公司等所供應的電力系統分開地設置的自立發電設備，能夠將自己發電的電力供應至負載(例如，工廠內的設備等)，或者向電力系統賣電。
[0037]設于本發明的發電系統I的發電裝置2(發電機)屬于何種發電方式均可。例如，可以是如使用蒸汽的蘭金循環(Rankine cycle)、蒸汽潤輪的發電方式,還可以是利用水力、太陽光、風力等自然能量進行發電的方式。此外，在之后的第一實施方式以及后述第二實施方式中，列舉使用利用了雙元循環(binary cycle)的發電裝置2 (雙元發電裝置)的示例以說明本發明的發電系統I。
[0038]第一實施方式的發電系統I具有:能夠發電既定的電力(例如，200V的三相交流)的發電裝置2 (發電機)、將通過該發電裝置2發電的交流電力轉換為直流電力的轉換器3、將通過該轉換器3轉換的直流電力轉換為能夠與外部的系統(電力系統)互連的交流的互連型逆變器4。
[0039]接下來，首先說明構成第一實施方式的發電系統I的發電裝置2、轉換器3、以及互連型逆變器4。
[0040]第一實施方式的發電裝置2是使用雙元循環進行發電的雙元發電裝置2，是利用如在發電裝置2外產生的地熱、工廠排熱等熱源而進行發電的裝置。
[0041]該發電裝置2具有:利用熱源的熱使液體的動作介質(例如替代氟利昂等)蒸發的蒸發器5、使用由該蒸發器5生成的動作介質的蒸汽使膨脹機6的渦輪(例如螺桿膨脹機的螺桿渦輪)旋轉以進行發電的發電機7、以及使在該發電機7中用于發電的動作介質的蒸汽凝結并恢復為液體的凝結器8。這些蒸發器5、膨脹機6、凝結器8通過使動作介質循環的閉環狀的循環配管9而連接，在該循環配管9中具備介質循環泵10，其使動作介質(例如，沸點比水低的低沸點的有機介質等)以從蒸發器5經由膨脹機6、凝結器8而返回至蒸發器5的順序循環。
[0042]此外，用于該發電裝置2的發電機7為產生交流的發電機，通過發電機7發電的交流電力(三相交流)經由三極布線送至轉換器3。
[0043]轉換器3是將通過發電機7發電的交流電力轉換為直流的裝置。通過該轉換器3轉換為直流的直流電力保持直流狀態從轉換器3送至獨立型逆變器14。
[0044]獨立性逆變器14與后述互連型逆變器4不同，能夠在裝置自身中設定輸出端的電壓、頻率、相位。從而，例如在負載11為以200V、60Hz的三相交流工作的負載11時，將獨立型逆變器14中的轉換后的交流的特性的設定指定為“電壓=200V、頻率=60Hz、相位差=120° ”即可。由此，獨立型逆變器14能夠將通過發電裝置2發電、經由轉換器3供應的直流電力轉換為所希望的(與負載相稱的)交流電力。
[0045]在將電力供應至負載11之后通過發電裝置2發電的電力存在富余時，能夠將發電的電力的一部分向電力系統賣電。例如，在從轉換器3朝向獨立型逆變器14的直流布線的中途設置分支布線，將互連型逆變器4設于該分支布線。
[0046]該互連型逆變器4是將通過轉換器3轉換為直流的電力再次轉換為交流的裝置。如圖中以虛線所示通過設于外部的電力系統供應的(從電力公司供應的)交流的電壓、頻率、相位的信息輸入該互連型逆變器4，互連型逆變器4配合從電力系統輸入的信息，將直流的電力轉換為通過電力系統供應的電力完全相同的電壓、頻率、相位的交流。
[0047]例如，在200V、60Hz、相位差120°的電力系統連接于該互連型逆變器4的情況下，配合該電力系統的品質而將直流的電力以高精度轉換為200V、60Hz、相位差120°的交流。另外，在該互連型逆變器4中，以與流過電力系統的交流電力之間不產生相位差的方式，輸出與流過電力系統的交流電力相位同步的交流。如此通過互連型逆變器4轉換的交流電力能夠根據需要供應(賣電)至外部的電力系統。
[0048]以上所述的本實施方式的發電系統I換言之是在轉換器3與互連型逆變器4之間設置了對負載11供應直流或者交流的電力的負載輸出部12(獨立型逆變器14)的系統。出于如下理由在該位置設置負載輸出部12。
[0049]圖4是示出比較例所涉及的發電系統的圖。考慮在將通過轉換器轉換為直流的電力通過逆變器104轉換為交流之后，將轉換為交流的電力送至負載111的情況。
[0050]該逆變器104是與上述互連型逆變器4同樣地以與流過電力系統的電力的電壓、頻率、或者相位變得相等的方式將直流轉換為交流的裝置，換言之需要為互連型的逆變器104。
[0051]然而，在如圖4所示的系統中，在電力系統因打雷、災害等而停電時，有時難以繼續發電。這是因為，逆變器104由于與例如流過電力系統的電力的電壓、頻率、或者相位變得相等的方式將直流轉換為交流，若逆變器104停止，則不能夠將直流電力轉換為交流。于是，在圖4所示的發電系統中，不能夠將發電的電力送至負載111，不能夠繼續發電。
[0052]如此，在圖4的發電系統中，在電力系統停電時，盡管與電力系統分開地設置有能夠自家發電的發電裝置102，也變得不能夠對負載供應電力。
[0053]另一方面，在本發明的發電系統I中，通過在轉換器3與互連型逆變器4之間設置如上所述的負載輸出部12,從負載輸出部12直接對負載11供應電力而不經由互連型逆變器4，從而即使在因電力系統的停電等理由而互連型逆變器4停止時，因為獨立型逆變器14繼續動作，所以也能夠將發電的電力供應至負載11。若如此，在能夠通過負載11持續消耗通過發電裝置2發電的電力，即使互連型逆變器4停止也能夠繼續發電裝置2的發電。
[0054]不久，若停電的電力系統恢復而能夠進行來自電力系統的電力供應,則使處于停止狀態的互連型逆變器4再起動。于是，能夠將發電的電力供應至電力系統。
[0055]此外，在將上述負載輸出部12設于轉換器3和互連型逆變器4之間，將通過發電裝置2發電的電力供應至負載時，優選在轉換器3與負載輸出部12之間具備電壓穩定化單元13，電壓穩定化單元13使如例圖那樣伴隨負載變動而產生的轉換器3的輸出端的電壓變動穩定化。
[0056]如圖1所示，電壓穩定化單元13設于從轉換器3到達獨立型逆變器14的直線布線，使伴隨負載變動而在這些直流布線間產生的電壓變動穩定化。換言之，電壓穩定化單元13還能夠通過使在直流布線間產生的電壓變動穩定化從而吸收負載(電壓)的變動。
[0057]具體而言，電壓穩定化單元13具有設于連結直線布線間(極間)的布線上的電阻15和測定直流布線間的電壓的電壓測定器16。而且，電壓穩定化單元13具備比較(判斷)通過電壓測定器16測定的電壓是否為既定的電壓的比較部17(比較器(comparator)等)、以及根據比較部17的判斷結果而例如以20kHz的高頻率動作的開關部18。開關部18具備高頻柵極指令部19 (指令部)和該高頻柵極指令部19的信號輸入柵極的IGBT20(功率開關元件)，通過IGBT20的開關動作而調節在直流布線間產生的負載(電壓)。此外，在連結直流布線間的布線上，還可以與開關部18并聯地設有整流子。
[0058]此外，還能夠替代構成開關部18的IGBT20而使用SSR(固態繼電器:Solid StateRelay)、接觸器(SSC)。另外，在本發明的電壓穩定化單元13中，還能夠通過晶體管(TR)等構成開關部18。若由晶體管構成，則能夠不需要高速的開關動作，雖然為簡便的構成但能夠避免噪聲產生等問題。
[0059]此外，從負載輸出部12送至負載11的電力一般多為交流，但也可以是直流。這是因為在負載為例如以直流動作的設備時，保持直流的狀態對負載供應電力更好。
[0060]接下來，對比在上述發電系統I中電力系統停電時進行的操作與在比較例所涉及的發電系統I中電力系統停電時進行的操作，詳細地說明本發明的發電系統I所具有的作用效果。
[0061]考慮例如打雷在送電線、或者發電站遭受災害而電力系統停電的情況。若如此電力系統停電，則從電力系統對互連型逆變器4輸入的信號消失，不能夠將直流電力轉換為交流，互連型逆變器4停止。
[0062]在此，若是圖4所示的發電系統101 (參考的發電系統101)，則由于負載111與互連型逆變器104相比設于電力系統端，故互連型逆變器104停止時，不能夠從發電裝置102端對負載111輸送具備既定的電壓、頻率、相位的交流。其結果，對負載111的電力供應完全停止。而且，由于發電裝置102變為無負載進行發電，所以發電裝置102自身最終也停止。
[0063]S卩，在圖4的發電系統101中，電力系統停電的情況下，盡管與電力系統分開地設置有能夠自家發電的發電裝置102，也變得不能夠對負載供應電力。
[0064]另一方面，如果是圖1所示的第一實施方式的發電系統I的情況，則在伴隨電力系統的停電而互連型逆變器4停止時，負載輸出部12也對負載11繼續供應電力。即，負載輸出部12的獨立型逆變器14將通過轉換器3轉換的直流電力轉換為交流電力，繼續供應配合負載11的電壓、頻率、或者相位的交流。因此，在電力系統停電后，通過發電裝置2發電的電力也輸送至負載11，即使電力系統停電，作為負載11的設備等也能夠繼續運轉。即，第一實施方式的發電系統I為具有高可靠性的發電系統I。而且，由于在第一實施方式的發電系統I的情況下發電裝置2不停止，故不需要用于如以往的發電系統I那樣地使發電裝置2再起動的復雜操作。
[0065][第二實施方式]
接著，使用圖2說明本發明的第二實施方式的發電系統I。
[0066]如圖2所示，第二實施方式的發電系統I的在轉換器3與負載輸出部12之間與上述電壓穩定化單兀13并聯地具備電池21 (蓄電單兀)這一點上與第一實施方式大不相同。
[0067]具體而言，該第二實施方式的發電系統I具有將直流電力蓄電的電池21。該電池21是從轉換器3朝向獨立型逆變器14的直流布線(或分支布線)的蓄電單元，能夠供應電力僅一定時間。該電池21經由0N/0FF開關與直線布線連接。蓄積于電池21的電力用于例如制冷劑泵10、發電裝置2的起動。另外，該電力還可以供應至發電系統I以外的設備。
[0068]另外，在第二實施方式的發電系統I中，在上述電壓穩定化單元13以外還設置電池21的理由如下。
[0069]例如，考慮在上述發電系統I中，在負載端消耗的電量變大得超出想象的情況。在該情況下，希望配合負載的增大而迅速地增加通過發電裝置2發電的電力。
[0070]然而，第二實施方式的發電系統I中的發電裝置2為使用雙元循環的發電裝置2，在雙元循環中不能夠急劇地增加動作介質的循環量，因此發電的電力不會立即增加，相對于增大的負載，發電的電力的追隨往往延遲。另外，與由電阻15、IGBT20等構成的第一實施方式大致相同的電壓穩定化單元13是將流過直流布線的直流電力的一部分通過電阻15而消耗的單元，不具有配合負載的增大而增加供應電力的作用。
[0071]因此，在第二實施方式的發電系統I中，在電壓穩定化單元以外還設置電池21，在負載變動導致負載端的消耗電力變大時，使電池21的開關為導通(0N)，將充電于電池21的電力向負載輸出部12端供應。通過此種來自電池21的電力供應，能夠避免獨立型逆變器14的入端的電力不足、電壓降低，能夠可靠地防止在獨立型逆變器14的輸出(即負載端)處電壓降低等不良。
[0072]而且，在使用電池21補償增加的負載11期間，增大雙元循環中的動作介質等，從而使通過發電裝置2發電的電力增大。不久，若變得能夠通過發電裝置2發電與負載11的增量對應的電力，則使電池21為斷開(0FF)，從轉換器3?獨立型逆變器14之間的直流布線斷離。相反，當在負載端消耗的電量變小得超出想象時，使電池21的開關為斷開(OFF)不變，使用與第一實施方式同樣的電壓穩定化單兀13消耗電力的一部分，減小流過轉換器3與獨立型逆變器14之間的直流布線的直流電力的電壓即可。此時，還可以使電池21的開關為導通(ON)而進行向電池21的充電。由此，能夠多多少少避免浪費地使用電力的情況(使用電壓穩定化單元13將電力的一部分作為熱而消耗)。
[0073]如此，若設置電壓穩定化單元13以及電池21，則能夠實現能夠與負載的增大、減少也可靠地對應，補償轉換器3?獨立型逆變器14之間的直流布線中的電壓變動而始終供應穩定的電力的具備高可靠性的發電系統I。此外，由于第二實施方式的其他構成、其他作用效果與第一實施方式大致相同，故省略詳細說明。
[0074][第三實施方式]
接著，使用圖3說明第三實施方式的發電系統I。
[0075]如圖3所示，第三實施方式的發電系統I在使用利用高溫高壓的蒸汽等而進行發電的發電裝置2這一點上與第一實施方式大不相同。
[0076]S卩，設于第三實施方式的發電系統I的發電裝置2具備螺桿膨脹機6和通過利用該螺桿膨脹機6產生的旋轉驅動力而進行發電的發電機7。而且，還具備將高溫高壓的蒸汽導入螺桿膨脹機6內的高壓蒸汽配管23和將在螺桿膨脹機6內膨脹的低壓蒸汽排出的低壓蒸汽配管24。在該高壓蒸汽配管23中，具備測量流入螺桿膨脹機6內的蒸汽的壓力的入端的壓力計25和調節流入膨脹機內的蒸汽的壓力、流量的調節閥26。
[0077]另外，在低壓配管24中，具備測量從螺桿膨脹機6排氣至外部的蒸汽的壓力的出端的壓力計27和存積已利用該螺桿膨脹機膨脹的低壓蒸汽的緩沖罐(buffer tank) 28。存積于該緩沖罐28的低壓蒸汽在其他設備中被二次利用。
[0078]在如上所述的第三實施方式的發電系統I中，通過高壓蒸汽配管24而被弓I導至螺桿膨脹機6內的高壓蒸汽使螺桿膨脹機6的螺桿渦輪旋轉，利用與螺桿渦輪連結的發電機7而進行發電。
[0079]S卩，若與第一實施方式同樣，例如將使用發電機7而產生的交流電力通過轉換器3而轉換為直流電力，在將通過轉換器3轉換的直流電力通過互連型逆變器4而轉換為能夠與系統互連的交流電力之后，從轉換器3與互連型逆變器4之間使用負載輸出部12對負載11供應直流或者交流電力，則在處于互連下的電力系統停電時也能夠繼續進行發電，能夠維持高可靠性。
[0080]由于第三實施方式的其他構成、其他作用效果與第一實施方式大致相同，故省略詳細說明。
[0081][第四實施方式]
接著，使用圖5說明第四實施方式的發電系統I。發電系統I的構成與第二實施方式的裝置(參照圖2)大致相同。第一電池30與從轉換器3朝向系統的直流布線38(以下稱為“母線38”)連接，在第一電池30與母線38之間設有接點331。第一電池30的額定電壓為342V。第一電池30能夠將蓄電的電力(IOkW)對負載11供應30分鐘。
[0082]接點331的開閉通過控制部39而進行。接點331為常開接點。使用IGBT等半導體開關作為接點331。產生于母線38的電壓穩態地控制于345V以上350V以下的范圍。以下，將產生于母線38的電壓稱為“母線電壓”，將該范圍稱為“穩態范圍”。但是，發電系統I能夠輸出至340V以上380V以下的范圍。以下，將該范圍稱為“容許范圍”。
[0083]接著，參照圖6說明第一電池30的充電以及放電的次序。首先，測定第一電池30的正端的位置即B點的電位Vb，判斷電位Vb是否為預先設定的第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S101)。電位Vb將負端母線382作為基準而求，實質上與第一電池30的電壓相等。若判斷為電位Vb為第一開閉閾值以下，則閉合接點331 (步驟S102)。如已經說明的那樣，由于母線電壓的穩態范圍為345V以上350V以下，故第一電池30的電壓比母線電壓低，第一電池30被充電。經過一定時間后，接點331返回初始狀態，即打開，返回步驟S101，再次比較電位Vb與第一開閉閾值。
[0084]在步驟SlOl中，若判斷為電位Vb比第一開閉閾值大，則測定圖5中的A點，即正端母線381的電位Va，判斷電位Va是否為預先設定的第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S103)。當電位Va為第二開閉閾值以下時，即當電位Va比穩態范圍低時，閉合接點331 (步驟S102)。在第一電池30被充分充電的狀態下，第一電池30向母線38放電。由此，即使母線電壓降低也能夠補償向負載11供應的電量的降低。經過一定時間后，打開接點331，返回步驟S101。另一方面，當電位Va比第二開閉閾值大時，維持打開接點331的狀態(步驟S104)。經過一定時間后，返回步驟SlOl。
[0085]如以上所說明地，在發電系統I中，通過與第一電池30的電壓以及母線電壓對應地開閉接點331，從而與始終閉合接點331的情況相比，能夠降低第一電池30的負載，使第一電池30為長壽命。
[0086]第一開閉閾值以及第二開閉閾值若為母線電壓的下限值(在本實施方式中為340V)以上，第一電池30的額定電壓(在本實施方式中為342V)以下則也可以是其他值。
[0087]若額定電壓為340V以上則第一電池30也可以使用其他電池。在發電系統I中，作為接點331，也可以使用機械繼電器代替半導體繼電器。關于以下的實施方式中的各種接點也同樣。在發電系統I中，實質上，如果能夠進行第一電池30的電壓與第一開閉閾值的比較以及母線電壓與第二開閉閾值的比較，則不一定需要以負端母線382為基準進行電位的測定。關于以下的實施方式中的電池以及母線與閾值的比較也同樣。
[0088][第五實施方式]
接著，使用圖7說明第五實施方式的發電系統I。發電系統I的構成具備經由第一電池30以及接點331而與母線38連接的分支路徑、以及經由第一電池30、電阻31以及接點332而與母線38連接的分支路徑。其他構造與第四實施方式的裝置相同。接點331、332為常開接點。
[0089]圖8是示出第一電池30的充電以及放電的次序的圖。首先，測定B點的電位Vb，判斷電位Vb是否為預先設定的第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S201)。當電位Vb為第一開閉閾值以下時，轉移至步驟S202。當電位Vb比第一開閉閾值大時，轉移至步驟S203 (對于詳細情況之后敘述)。
[0090]在步驟S202中，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第三開閉閾值(在本實施方式中為345V)。當電位Va為第三開閉閾值以上時，閉合接點332且打開接點331 (步驟S204)，第一電池30被充電。通過第一電池30經由電阻31而被充電，從而即使在母線電壓大的情況下，也能夠防止沖擊電流。經過一定時間后，接點331、332恢復至初始狀態，返回步驟S201。
[0091]另一方面，在步驟S202中，當電位Va比第三開閉閾值小時，閉合接點331并且打開接點332(步驟S205)。當母線電壓比第一電池30的電壓大時，第一電池30被充電。由于母線電壓與第一電池30的電壓之差小，故無需經由電阻31而能夠進行充電，能夠防止無用的電力消耗。當母線電壓比第一電池30的電壓小時，第一電池30放電。經過一定時間后，接點331、332恢復至初始狀態，返回步驟S201。
[0092]在步驟S201中，當判斷為電位Vb比第一開閉閾值大時，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)(步驟S203)。當電位Va為第二開閉閾值以下時，閉合接點331并且打開接點332 (步驟S205)。由于第一電池30的電壓比母線電壓大，故第一電池30向母線38放電。經過一定時間后，返回步驟S201。
[0093]當電位Va比第二開閉閾值大時，打開接點331以及接點332，第一電池30與母線38斷開(步驟S206)。經過一定時間后，返回步驟S201。
[0094]在第五實施方式中，也與第四實施方式同樣，與第一電池30始終與母線38連接的情況相比，能夠使第一電池30為長壽命。若第三開閉閾值在母線電壓的容許范圍內設定為比第二閾值大的值,則可任意地設定。
[0095][第六實施方式]
接著，使用圖9說明第六實施方式的發電系統I。發電系統I具備:經由第一電池30、接點331以及接點333而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、接點331、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、電阻31、接點332以及接點333而與母線38連接的分支路徑；以及經由第一電池30、電阻31、接點332、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑。在本實施方式中，第二電池32的額定電壓為30V。其他構成與第五實施方式相同。接點333為常閉接點。接點331、332、334為常開接點。第一電池30以及第二電池32優選使用內部電阻小的電池。
[0096]接著，參照圖10說明第一電池30以及第二電池32的充放電的流程。首先，測定正端母線381的位置即A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第四開閉閾值(在本實施方式中為375V)(步驟S301)。當判斷電位Va為第四開閉閾值以下時，閉合接點333，打開接點334 (步驟S312)。但是，打開接點331、332。此外，關于電位Va比第四開閉閾值大的情況，即，母線電壓上升至容許電壓的上限值附近的情況，之后進行敘述。
[0097]接著，比較電位Va與第二電池32的正端的位置即C點的電位Vc (步驟S302)。換言之，比較母線電壓與第一電池30以及第二電池32的電壓之和。若判斷為電位Va比電位Vc低，則求第二電池32的負端的位置即D點處的電位Vd，求電位Vc與電位Vd之差，即第二電池32的電壓(Vc —Vd)。關于電位Va為電位Vc以上時的動作，之后敘述。然后，比較第二電池32的電壓與預先設定的第五開閉閾值(在本實施方式中為10V)(步驟S303)。
[0098]當第二電池32的電壓比第五開閉閾值大時，打開接點332、333，且閉合接點331、334(步驟S313)。由此，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，第一電池30以及第二電池32向母線38放電。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0099]另外，在步驟S302中電位Va為電位Vc以上時，以及，在步驟303中電位Vc與電位Vd之差(Vc-Vd)為第五開閉閾值以下時，測定A點的電位Va，比較電位Va與預先設定的第六開閉閾值(在本實施方式中為345V)(步驟S306)。當電位Va為第六開閉閾值以上時，閉合接點332并且打開接點331 (步驟S307)。由此，第一電池30經由電阻31而被充電。通過在母線38與第一電池30之間設置電阻31，能夠防止沖擊電流。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0100]另一方面，在步驟S306中，當判斷為電位Va比第六開閉閾值小時，測定第一電池30的正端的位置即B點的電位Vb，比較電位Vb與第一開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)(步驟S308)。當判斷電位Vb為第一開閉閾值以下時，閉合接點331，且打開接點332(步驟S309)。由此，根據母線電壓而進行第一電池30的充電或者放電。當母線電壓與第一電池30的電壓之差小時，通過不經由電阻31而進行充放電，能夠防止無用的電力消耗。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0101]在步驟308中，當判斷為電位Vb比第一開閉閾值大時，打開接點331、332(步驟S310)，第一電池30與母線38斷開。經過一定時間后，返回步驟S301。此外，如果第一電池30與母線38的連接斷開，則打開接點333、334也可。
[0102]另外，在步驟S301中，當電位Va比第四開閉閾值大時，閉合接點332、334并且打開接點331、333(步驟S304)。由此，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，這些電池30、32被充電。在發電系統I中，即使在母線電壓上升至容許電壓的上限值附近的情況下，也能夠通過第一電池30以及第二電池32吸收電力，母線電壓的急劇的上升導致的向負載11端的過大的電力供應得到抑制。經過一定時間后，接點331?334恢復至初始狀態，返回步驟S301。
[0103]以上，對第一電池30以及第二電池32的充放電的流程進行了說明，但在發電系統I中，通過第一電池30以及第二電池32的充放電，即使母線電壓變動，也能夠向負載11端供應穩定的電力。與使用負載消耗電力的情況相比，能夠高效地利用生成的電力。在第六實施方式中，若第四開閉閾值為母線電壓的穩態范圍的上限值以上，且小于容許范圍的上限值則可設定為任意的值。若第六開閉閾值小于第四開閉閾值，為第一電池30的電壓以上，則可設定為任意的值。在第一電池30與第二電池32的電壓之和比母線電壓大時，第五開閉閾值小于第二電池32的額定電壓，可設定為從母線電壓減去第一電池30的電壓的值以上的任意的值。
[0104]圖11是示出變形例所涉及的充電以及放電的次序的流程圖。在圖11中，替代圖10的步驟S308而進行步驟S311。其他動作與圖10相同。
[0105]在步驟S306中，當判斷為電位Va比第六開閉閾值低時，判斷電位Va是否為第二開閉閾值(在本實施方式中為341.5V)以下(步驟S311)。當判斷電位Va為第二開閉閾值以下時，閉合接點331，打開接點332 (步驟S309)。根據母線電壓而對第一電池30進行充放電。另外，當判斷為電位Va比第二開閉閾值大時，打開接點331、332 (步驟S310)，第一電池30與母線38斷開。即使在圖11所示的情況下，也能夠向負載11端供應穩定的電力。
[0106][第七實施方式]
接著，使用圖12說明第七實施方式的發電系統I。發電系統I具備:經由第一電池30、接點331以及接點333而與母線38連接的分支路徑；經由第一電池30、接點331、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑；以及經由電阻31、接點332、第二電池32以及接點334而與母線38連接的分支路徑。在本實施方式中，第一電池30的額定電壓為350V，第二電池32的額定電壓為50V。母線電壓的容許范圍為330V以上380V以下。其他構成與第六實施方式相同。
[0107]在發電系統I中，通過閉合接點331以及接點333，第一電池30與母線38連接，通過閉合接點332以及接點334，第二電池32與母線38連接。通過閉合接點331以及接點334，第一電池30以及串聯連接于第一電池30的第二電池32與母線38連接。如此，通過作為第一接點部的接點331以及接點333的組及接點332以及接點334的組，切換母線38與第一電池30的連接以及母線38與第二電池32的連接，個別地進行第一電池30的充放電和向第二電池32的充電。另外，通過作為第二接點部的接點331以及接點334的組，第一電池30以及第二電池32與母線38連接，同時進行這些電池30、32的充放電。
[0108]圖13是示出第一電池30以及第二電池32的充電以及放電的次序的圖。首先，測定A點的電位Va，判斷電位Va是否在容許母線38中的瞬時電壓變動的范圍即第一設定電位范圍(在本實施方式中為340V以上375V以下的范圍)內(步驟S401)。當電位Va為第一設定電位范圍內時，閉合接點331、333并且打開接點332、334(步驟S402)。對于電位Va為第一設定電位范圍外的情況，之后敘述。由此，第一電池30與母線38連接。當第一電池30的電壓比母線電壓低時，對第一電池30進行充電，當第一電池30的電壓比母線電壓大時，第一電池30放電。如此，通過在第一電池30中進行充放電，即使母線電壓變動也能夠向負載11端供應穩定的電力。另外，由于對第一電池30進行所謂涓流充電，故能夠補償第一電池30的自然放電。
[0109]經過一定時間后，測定A點的電流la, S卩，第一電池30與母線38之間的電流(步驟S403)，比較電流Ia與第一電流設定值(在本實施方式中為0.5A)。若判斷為電流Ia比第一電流設定值大，則返回步驟S401。若判斷電流Ia為第一電流設定值以下，則判斷電位Va是否在母線電壓的穩態范圍(345V以上350V以下的范圍)即第二設定電位范圍內(步驟 S404)。
[0110]若判斷電位Va為第二設定電位范圍外，則返回步驟S401。若判斷電位Va在第二設定電位范圍內，則測定第二電池32的負端的位置即D點處的電位Vd和正端的位置即C點的電位Vc，比較第二電池32的電壓(Vc - Vd)和第七開閉閾值(在本實施方式中為40V)(步驟S405)。當第二電池32的電壓(Vc-Vd)為第七開閉閾值以上時，返回步驟S401。
[0111]當第二電池32的電壓(Vc-Vd)比第七開閉閾值低時，打開接點331、333，閉合接點332、334(步驟S406)。其結果，第二電池32被充電。在發電系統I中，母線電壓在第二設定電位范圍內，從而能夠穩定地進行第二電池32的充電。此外，優選同時進行接點331、333以及接點332、334的開閉，但在打開接點331、333之后閉合接點332、334也可。
[0112]經過一定時間后，判斷流過從正端母線381向第二電池32分支的路徑的電流Ie(圖12中的E點的電流)是否為第二電流設定值(在本實施方式中為0.5A)以下(步驟S407)。在本實施方式中，將第二電池32的充電量的比例變為50%時的電流值設定為第二電流設定值。但是，第二電流設定值也可為其他值。若電流Ie為第二電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第二電流設定值大時，判斷電位Va是否為第二設定電位范圍內(步驟S410)。當電位Va為第二設定電位范圍內時，再次比較電流Ie與第二電流設定值(步驟S407)，若判斷電流Ie為第二電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第二電流設定值大時，比較電位Va與第二設定電位范圍(步驟S410)，若判斷電位Va為第二設定電位范圍內，則返回步驟S407。如此，重復步驟S407、S410直到電流Ie變為第二電流設定值以下，第二電池32被充電直到充電量變為50%。但是，在步驟S410中，若判斷為電位Va超過第二設定電位范圍，則強制性地返回步驟S401。
[0113]另外，在步驟S401中，若判斷測定的電位Va為第一設定電位范圍外，則閉合接點331、334，打開接點332、333(步驟S408)。當電位Va比第一設定電位范圍的上限值大，即，母線電壓為容許范圍的上限值附近時，第一電池30以及第二電池32被充電。經過一定時間后，確認E點處的電流Ie是否為第三電流設定值(在本實施方式中為2A)以下(步驟S409)，若電流Ie為第三電流設定值以下，則接點331?334返回初始狀態，返回步驟S401。另外，當電流Ie比第三電流設定值大時，每既定時間反復確認電流Ie的大小,直到電流Ie變為第三電流設定值以下。
[0114]另一方面，當電位Va比第一設定電位范圍的下限值低，即，為容許范圍的下限值附近時，第一電池30以及第二電池32放電。經過一定時間后，確認電流Ie是否為第三電流設定值以下(步驟S409)，若電流Ie為第三電流設定值以下，則返回步驟S401。當電流Ie比第三電流設定值大時，每既定時間反復確認電流Ie的大小，直到變為第三電流設定值以下。
[0115]在使用鉛蓄電池等內部電阻大的電池作為第一電池的發電系統中，若母線電壓降低至容許范圍的下限值附近，則由于放電時電壓降大，故不能夠對母線供應足夠的電力。相對于此，在發電系統I中，能夠通過蓄電于第二電池32的電力而補償第一電池30的內部電阻造成的電壓降。
[0116]如上所述，在發電系統I中，即使在母線電壓變為容許范圍的上限值或者下限值時，也能夠向負載11端供應穩定的電力。
[0117]以上，對第一電池30以及第二電池32的動作進行了說明，而第一設定電位范圍內，通過第一電池30與第二電池32被個別地充電，因而能夠抑制第一電池30以及第二電池32的過充電。另外，能夠利用鉛蓄電池等內部電阻大的電池作為第一電池30，能夠提高電池的選擇自由度。其結果，能夠抑制發電系統I的制造成本。在本實施方式中，若以比第二電池32的額定電壓小的值設定第七開閉閾值，則也可以是其他值。第一設定電位范圍的上限值可設定為穩態范圍的上限值與容許范圍的上限值之間的任意的值，下限值可設定為穩態范圍的下限值與容許范圍的下限值之間的任意的值。第二設定電位范圍不一定需要與母線電壓的穩態范圍相同。第二設定電位范圍的下限值以及上限值優選設定為從第一電池30的額定電壓即350V減去IOV的值以上、在額定電壓上加上IOV的值以下的范圍。但是，第二設定電位范圍的下限值設為比第一設定電位范圍的下限值大，上限值設為比第一設定電位范圍的上限值小。
[0118]此外，應認為本次公開的實施方式在所有方面均為示例而非限制性內容。尤其在本次公開的實施方式中，非明示地公開的事項，例如，運行條件、操作條件、各種參數、構成物的尺寸、重量、體積等不脫離本領域技術人員通常實施的范圍，若為本領域普通技術人員則能夠采用容易想到的值。在第二實施方式中，還可以替代電池21而設置電容器作為蓄電單元，還可以并聯地設置電池以及電容器雙方。第一電池30還可以使用將多個單元(cell)串聯配置的電池、將多個單元并聯配置的電池。第二電池32也同樣。在上述第四至第七實施方式中的電池與母線的連接動作中，將接點恢復至初始狀態的操作還可以基于電池的電壓、母線電壓而進行。
【權利要求】
1.一種發電系統，其中具備: 發電裝置； 轉換器，將通過所述發電裝置發電的交流電力轉換為直流電力； 互連型逆變器，將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為能夠與系統互連的交流電力；以及 負載輸出部，從所述轉換器與互連型逆變器之間對負載供應直流或者交流電力。
2.如權利要求1所述的發電系統，其中， 所述負載輸出部具有將通過所述轉換器轉換的直流電力轉換為交流電力并對所述負載輸出的獨立型逆變器。
3.如權利要求1或2所述的發電系統，其中， 在所述轉換器與所述負載輸出部之間，具備使伴隨負載變動而產生的所述轉換器的輸出端的電壓變動穩定化的電壓穩定化單元。
4.如權利要求3所述的發電系統，其中， 在所述轉換器與所述負載輸出部之間，與所述電壓穩定化單元并聯地具有電池。
5.如權利要求4所述的發電系統，其中， 具備控制所述電池的充放電的控制部， 所述控制部在所述電池 的電壓為第一開閉閾值以下時，或者，在所述電池的電壓比所述第一開閉閾值高，且連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓為第二開閉閾值以下時，將所述電池與所述直流布線連接。
6.如權利要求5所述的發電系統，其中， 具備與所述電池串聯連接的電阻， 所述控制部在所述電池的電壓為第一開閉閾值以下，且所述直流布線的電壓為第三開閉閾值以上時，將所述電池以及所述電阻與所述直流布線連接。
7.如權利要求1或2所述的發電系統，其中具備: 第一電池； 第二電池，與所述第一電池串聯連接，額定電壓比所述第一電池低；以及 控制部，控制所述第一電池以及所述第二電池的充放電， 所述控制部在連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線的電壓比第四開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
8.如權利要求7所述的發電系統，其中， 所述控制部在所述直流布線的電壓為所述第四開閉閾值以下，且所述第二電池的電壓比第五開閉閾值大時，將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
9.如權利要求1或2所述的發電系統，其中具備: 第一電池； 第二電池，額定電壓比所述第一電池低； 第一接點部，切換連結所述轉換器以及所述負載輸出部的直流布線與所述第一電池的連接、以及所述直流布線與所述第二電池的連接；以及控制部，控制所述第一接點部的切換， 所述控制部通過所述第一接點部的切換而將所述第一電池以及所述第二電池個別地充電。
10.如權利要求9所述的發電系統，其中， 具備將所述第二電池與所述第一電池串聯連結的第二接點部， 所述控制部控制所述第二接點部的切換，在所述直流布線的電壓比第一電位設定范圍的上限值大或比下限值小時，閉合所述第二接點部以將所述第一電池以及所述第二電池與所述直流布線連接。
11.如權利要求1所述的發電系統，其中， 作為發電系統，采用雙元循環發電裝置，所述雙元循環發電裝置在閉環狀的循環配管上具有使動作介質蒸發的蒸發器、使通過所述蒸發器蒸發的動作介質的蒸汽膨脹以產生驅動所述發電機的旋轉驅動力的膨脹機、將通過所述膨脹機膨脹的動作介質的蒸汽凝結為液體的凝結器、以及使通過所述凝結器凝結的液體的動作介質循環的動作介質泵。
【文檔編號】H02J3/28GK103683275SQ201310386851
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】足立成人, 松村昌義, 小林明, 下田敏章, 小川徹也, 橋本宏一郎, 吉成聰志 申請人:株式會社神戶制鋼所
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