发电系统的制作方法
发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明所涉及的发电系统(1)具备：发电装置(2)；转换器(3)，将通过发电装置(2)发电的交流电力转换为直流电力；互连型逆变器(4)，将通过转换器(3)转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力；以及负载输出部(12)，从转换器(3)与互连型逆变器(4)之间对负载供应直流或者交流电力。通过此种构成，即使在发电系统中处于互连下的电力系统停电时也继续进行发电，维持高发电效率。
【专利说明】发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及即使变为来自电力系统的电力供应中断的状态、与电力系统的互连被切断的状态，也能够维持发电的发电系统。
【背景技术】
[0002]一直以来，在医院、公共机关、制造厂、住宅等中，有时设置与电力系统分开进行自发发电的发电设备。此种发电设备能够在设置的场所进行所需的发电，并且将剩余的发电电力向系统互连的电力系统(即电力公司)卖电。作为如此使自立发电成为可能的发电系统，如下系统众所周知。
[0003]例如，在日本特开2007-006683号中，公开了如下发电装置，其具备:通过与加热介质的热交换而使动作介质蒸发的蒸汽发生器、使通过所述蒸汽发生器蒸发的动作介质膨胀以获得机械动力的膨胀机、通过与冷却介质的热交换使通过所述膨胀机膨胀的动作介质凝结的凝结器、通过利用所述膨胀机获得的机械动力而被驱动并发电的发电机、通过利用所述发电机发电的电力或者商用电力而动作，将所述冷却介质导入所述凝结器的冷却介质导入单元；以所述膨胀机以及所述发电机的运转条件不超过既定的值的方式控制对所述冷却介质导入单元送电的电力的控制装置。
[0004]另外，在日本特开2005-218163号中，公开了如下涡轮发电装置，其包含:永磁式同步发电机连结于能够通过燃料流量进行输出控制的燃气涡轮的发电机；与涡轮发电机连接的转换器；在转换器与负载之间连接的逆变器；与交流互连系统连接的变压单元；在变压单元与逆变器之间连接的整流单元；以及与作为来自转换器的输出部的直流部连接的再生电阻，并且以如下方式构成，即在从涡轮发电机经由转换器对逆变器供电的电压为预先规定的第一电压值以下的状态下，经由变压单元以及整流单元从交流互连系统对逆变器供电，在从涡轮发电机经由转换器对逆变器供电的电压为预先规定的第二电压值以上的状态下，通过再生电阻消耗剩余电力。
【发明内容】
[0005]上述两件现有技术的发电装置具备互连型逆变器，该互连型逆变器处于始终与电力系统连结的状态，在将发电的电力对互连的电力系统卖电时，使发电的电力的电压、频率、相位能够与在外部电力系统中流动的电力同步(正确地一致)。
[0006]然而，此种互连型逆变器为将电力系统的电压、频率、相位作为参照，调节发电的电力的电压、频率、相位的构成。因此，若电力系统因某些理由而停电，则应参照的相位消失，不能够调节发电的电力的电压、频率、相位。因此，在上述两件现有技术的发电系统中，若电力系统停电则互连型的逆变器也停止，不能够将发电的电力输送至负载。其结果，处于避免发电装置的无负载下的发电的需要，发电系统也不能够继续运转，最终发电系统的发电也停止。
[0007]另外，为了使因电力系统的停电而停止的发电系统再次起动，在发电系统为兰金循环时，在进行起动使动作介质、冷却水循环的泵等操作之后才能够进行稳态的发电。因此，在上述两件现有技术的发电系统中，即使在停电的电力系统恢复，能够进行来自电力系统的电力供应情况下，若不首先起动上述泵等则不能够进行发电。即，存在如下问题，即，即使电力系统恢复，实际能够供应通过自立的发电系统发电的电力也需要很长时间，结果发电效率大幅降低。
[0008]本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供即使处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高发电效率的发电系统。
[0009]为了实现上述目的，本发明采取下列技术方案。
[0010]S卩，本发明的发电系统具备:发电装置；转换器，将通过所述发电装置发电的交流电力转换为直流电力；互连型逆变器，将通过所述转换器转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力，并且具备:负载输出部，从所述转换器与互连型逆变器之间对负载供应直流或者交流电力。
[0011]此外，优选地，所述负载输出部可以具有将通过所述转换器转换的直流电力转换为交流电力并对所述负载输出的独立型逆变器。
[0012]此外，优选地，可以在所述转换器与所述负载输出部之间具备使伴随负载变动而产生的所述转换器的输出端的电压变动稳定化的电压稳定化单元。
[0013]此外，优选地，可以在所述转换器与所述负载输出部之间，与所述电压稳定化单元并联地具有电池。
[0014]此外，优选地，可以具备控制所述电池的充放电的控制部，所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下时，或者，在所述电池的电压比所述第一开闭阈值高，且连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压为第二开闭阈值以下时，将所述电池与所述直流布线连接。
[0015]此外，优选地，可以具备与所述电池串联连接的电阻，所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下，且所述直流布线的电压为第三开闭阈值以上时，将所述电池以及所述电阻与所述直流布线连接。
[0016]此外，优选地，可以具备:第一电池；第二电池，与所述第一电池串联连接，额定电压比所述第一电池低；以及控制部，控制所述第一电池以及所述第二电池的充放电，所述控制部在连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压比第四开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0017]此外，优选地，所述控制部可以在所述直流布线的电压为所述第四开闭阈值以下，且所述第二电池的电压比第五开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0018]此外,优选地,可以具备:第一电池；第二电池，额定电压比所述第一电池低；第一接点部，切换连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线与所述第一电池的连接、以及所述直流布线与所述第二电池的连接；以及控制部，控制所述第一接点部的切换，所述控制部通过所述第一接点部的切换而将所述第一电池以及所述第二电池个别地充电。
[0019]此外，优选地，可以具备将所述第二电池与所述第一电池串联连结的第二接点部，所述控制部控制所述第二接点部的切换，在所述直流布线的电压比第一电位设定范围的上限值大或比下限值小时，闭合所述第二接点部以将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0020]此外，优选地，作为发电系统，可以采用双元循环发电装置，所述双元循环发电装置在闭环状的循环配管上具有使动作介质蒸发的蒸发器、使通过所述蒸发器蒸发的动作介质的蒸汽膨胀以产生驱动所述发电机的旋转驱动力的膨胀机、将通过所述膨胀机膨胀的动作介质的蒸汽凝结为液体的凝结器、以及使通过所述凝结器凝结的液体的动作介质循环的动作介质泵。
[0021]根据本发明的发电系统，即使处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高发电效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是第一实施方式的发电系统的说明图。
[0023]图2是第二实施方式的发电系统的说明图。
[0024]图3是第三实施方式的发电系统的说明图。
[0025]图4是现有的发电系统的说明图。
[0026]图5是第四实施方式的发电系统的说明图。
[0027]图6是示出第四实施方式的发电系统中的第一电池的充放电的次序的流程图。
[0028]图7是第五实施方式的发电系统的说明图。
[0029]图8是示出第五实施方式的发电系统中的第一电池的充放电的次序的流程图。
[0030]图9是第六实施方式的发电系统的说明图。
[0031]图10是示出第六实施方式的发电系统中的第一电池的充放电以及第二电池的充电的次序的流程图。
[0032]图11是示出第六实施方式的发电系统中的第一电池的充放电以及第二电池的充电的次序的流程图。
[0033]图12是第七实施方式的发电系统的说明图。
[0034]图13是示出第七实施方式的发电系统中的第一电池以及第二电池的充放电的次序的流程图。
【具体实施方式】
[0035][第一实施方式]
以下，使用【专利附图】
【附图说明】本发明的发电系统I的第一实施方式。
[0036]如图1所示，第一实施方式的发电系统I是与电力公司等所供应的电力系统分开地设置的自立发电设备，能够将自己发电的电力供应至负载(例如，工厂内的设备等)，或者向电力系统卖电。
[0037]设于本发明的发电系统I的发电装置2(发电机)属于何种发电方式均可。例如，可以是如使用蒸汽的兰金循环(Rankine cycle)、蒸汽润轮的发电方式,还可以是利用水力、太阳光、风力等自然能量进行发电的方式。此外，在之后的第一实施方式以及后述第二实施方式中，列举使用利用了双元循环(binary cycle)的发电装置2 (双元发电装置)的示例以说明本发明的发电系统I。
[0038]第一实施方式的发电系统I具有:能够发电既定的电力(例如，200V的三相交流)的发电装置2 (发电机)、将通过该发电装置2发电的交流电力转换为直流电力的转换器3、将通过该转换器3转换的直流电力转换为能够与外部的系统(电力系统)互连的交流的互连型逆变器4。
[0039]接下来，首先说明构成第一实施方式的发电系统I的发电装置2、转换器3、以及互连型逆变器4。
[0040]第一实施方式的发电装置2是使用双元循环进行发电的双元发电装置2，是利用如在发电装置2外产生的地热、工厂排热等热源而进行发电的装置。
[0041]该发电装置2具有:利用热源的热使液体的动作介质(例如替代氟利昂等)蒸发的蒸发器5、使用由该蒸发器5生成的动作介质的蒸汽使膨胀机6的涡轮(例如螺杆膨胀机的螺杆涡轮)旋转以进行发电的发电机7、以及使在该发电机7中用于发电的动作介质的蒸汽凝结并恢复为液体的凝结器8。这些蒸发器5、膨胀机6、凝结器8通过使动作介质循环的闭环状的循环配管9而连接，在该循环配管9中具备介质循环泵10，其使动作介质(例如，沸点比水低的低沸点的有机介质等)以从蒸发器5经由膨胀机6、凝结器8而返回至蒸发器5的顺序循环。
[0042]此外，用于该发电装置2的发电机7为产生交流的发电机，通过发电机7发电的交流电力(三相交流)经由三极布线送至转换器3。
[0043]转换器3是将通过发电机7发电的交流电力转换为直流的装置。通过该转换器3转换为直流的直流电力保持直流状态从转换器3送至独立型逆变器14。
[0044]独立性逆变器14与后述互连型逆变器4不同，能够在装置自身中设定输出端的电压、频率、相位。从而，例如在负载11为以200V、60Hz的三相交流工作的负载11时，将独立型逆变器14中的转换后的交流的特性的设定指定为“电压=200V、频率=60Hz、相位差=120° ”即可。由此，独立型逆变器14能够将通过发电装置2发电、经由转换器3供应的直流电力转换为所希望的(与负载相称的)交流电力。
[0045]在将电力供应至负载11之后通过发电装置2发电的电力存在富余时，能够将发电的电力的一部分向电力系统卖电。例如，在从转换器3朝向独立型逆变器14的直流布线的中途设置分支布线，将互连型逆变器4设于该分支布线。
[0046]该互连型逆变器4是将通过转换器3转换为直流的电力再次转换为交流的装置。如图中以虚线所示通过设于外部的电力系统供应的(从电力公司供应的)交流的电压、频率、相位的信息输入该互连型逆变器4，互连型逆变器4配合从电力系统输入的信息，将直流的电力转换为通过电力系统供应的电力完全相同的电压、频率、相位的交流。
[0047]例如，在200V、60Hz、相位差120°的电力系统连接于该互连型逆变器4的情况下，配合该电力系统的品质而将直流的电力以高精度转换为200V、60Hz、相位差120°的交流。另外，在该互连型逆变器4中，以与流过电力系统的交流电力之间不产生相位差的方式，输出与流过电力系统的交流电力相位同步的交流。如此通过互连型逆变器4转换的交流电力能够根据需要供应(卖电)至外部的电力系统。
[0048]以上所述的本实施方式的发电系统I换言之是在转换器3与互连型逆变器4之间设置了对负载11供应直流或者交流的电力的负载输出部12(独立型逆变器14)的系统。出于如下理由在该位置设置负载输出部12。
[0049]图4是示出比较例所涉及的发电系统的图。考虑在将通过转换器转换为直流的电力通过逆变器104转换为交流之后，将转换为交流的电力送至负载111的情况。
[0050]该逆变器104是与上述互连型逆变器4同样地以与流过电力系统的电力的电压、频率、或者相位变得相等的方式将直流转换为交流的装置，换言之需要为互连型的逆变器104。
[0051]然而，在如图4所示的系统中，在电力系统因打雷、灾害等而停电时，有时难以继续发电。这是因为，逆变器104由于与例如流过电力系统的电力的电压、频率、或者相位变得相等的方式将直流转换为交流，若逆变器104停止，则不能够将直流电力转换为交流。于是，在图4所示的发电系统中，不能够将发电的电力送至负载111，不能够继续发电。
[0052]如此，在图4的发电系统中，在电力系统停电时，尽管与电力系统分开地设置有能够自家发电的发电装置102，也变得不能够对负载供应电力。
[0053]另一方面，在本发明的发电系统I中，通过在转换器3与互连型逆变器4之间设置如上所述的负载输出部12,从负载输出部12直接对负载11供应电力而不经由互连型逆变器4，从而即使在因电力系统的停电等理由而互连型逆变器4停止时，因为独立型逆变器14继续动作，所以也能够将发电的电力供应至负载11。若如此，在能够通过负载11持续消耗通过发电装置2发电的电力，即使互连型逆变器4停止也能够继续发电装置2的发电。
[0054]不久，若停电的电力系统恢复而能够进行来自电力系统的电力供应,则使处于停止状态的互连型逆变器4再起动。于是，能够将发电的电力供应至电力系统。
[0055]此外，在将上述负载输出部12设于转换器3和互连型逆变器4之间，将通过发电装置2发电的电力供应至负载时，优选在转换器3与负载输出部12之间具备电压稳定化单元13，电压稳定化单元13使如例图那样伴随负载变动而产生的转换器3的输出端的电压变动稳定化。
[0056]如图1所示，电压稳定化单元13设于从转换器3到达独立型逆变器14的直线布线，使伴随负载变动而在这些直流布线间产生的电压变动稳定化。换言之，电压稳定化单元13还能够通过使在直流布线间产生的电压变动稳定化从而吸收负载(电压)的变动。
[0057]具体而言，电压稳定化单元13具有设于连结直线布线间(极间)的布线上的电阻15和测定直流布线间的电压的电压测定器16。而且，电压稳定化单元13具备比较(判断)通过电压测定器16测定的电压是否为既定的电压的比较部17(比较器(comparator)等)、以及根据比较部17的判断结果而例如以20kHz的高频率动作的开关部18。开关部18具备高频栅极指令部19 (指令部)和该高频栅极指令部19的信号输入栅极的IGBT20(功率开关元件)，通过IGBT20的开关动作而调节在直流布线间产生的负载(电压)。此外，在连结直流布线间的布线上，还可以与开关部18并联地设有整流子。
[0058]此外，还能够替代构成开关部18的IGBT20而使用SSR(固态继电器:Solid StateRelay)、接触器(SSC)。另外，在本发明的电压稳定化单元13中，还能够通过晶体管(TR)等构成开关部18。若由晶体管构成，则能够不需要高速的开关动作，虽然为简便的构成但能够避免噪声产生等问题。
[0059]此外，从负载输出部12送至负载11的电力一般多为交流，但也可以是直流。这是因为在负载为例如以直流动作的设备时，保持直流的状态对负载供应电力更好。
[0060]接下来，对比在上述发电系统I中电力系统停电时进行的操作与在比较例所涉及的发电系统I中电力系统停电时进行的操作，详细地说明本发明的发电系统I所具有的作用效果。
[0061]考虑例如打雷在送电线、或者发电站遭受灾害而电力系统停电的情况。若如此电力系统停电，则从电力系统对互连型逆变器4输入的信号消失，不能够将直流电力转换为交流，互连型逆变器4停止。
[0062]在此，若是图4所示的发电系统101 (参考的发电系统101)，则由于负载111与互连型逆变器104相比设于电力系统端，故互连型逆变器104停止时，不能够从发电装置102端对负载111输送具备既定的电压、频率、相位的交流。其结果，对负载111的电力供应完全停止。而且，由于发电装置102变为无负载进行发电，所以发电装置102自身最终也停止。
[0063]S卩，在图4的发电系统101中，电力系统停电的情况下，尽管与电力系统分开地设置有能够自家发电的发电装置102，也变得不能够对负载供应电力。
[0064]另一方面，如果是图1所示的第一实施方式的发电系统I的情况，则在伴随电力系统的停电而互连型逆变器4停止时，负载输出部12也对负载11继续供应电力。即，负载输出部12的独立型逆变器14将通过转换器3转换的直流电力转换为交流电力，继续供应配合负载11的电压、频率、或者相位的交流。因此，在电力系统停电后，通过发电装置2发电的电力也输送至负载11，即使电力系统停电，作为负载11的设备等也能够继续运转。即，第一实施方式的发电系统I为具有高可靠性的发电系统I。而且，由于在第一实施方式的发电系统I的情况下发电装置2不停止，故不需要用于如以往的发电系统I那样地使发电装置2再起动的复杂操作。
[0065][第二实施方式]
接着，使用图2说明本发明的第二实施方式的发电系统I。
[0066]如图2所示，第二实施方式的发电系统I的在转换器3与负载输出部12之间与上述电压稳定化单兀13并联地具备电池21 (蓄电单兀)这一点上与第一实施方式大不相同。
[0067]具体而言，该第二实施方式的发电系统I具有将直流电力蓄电的电池21。该电池21是从转换器3朝向独立型逆变器14的直流布线(或分支布线)的蓄电单元，能够供应电力仅一定时间。该电池21经由0N/0FF开关与直线布线连接。蓄积于电池21的电力用于例如制冷剂泵10、发电装置2的起动。另外，该电力还可以供应至发电系统I以外的设备。
[0068]另外，在第二实施方式的发电系统I中，在上述电压稳定化单元13以外还设置电池21的理由如下。
[0069]例如，考虑在上述发电系统I中，在负载端消耗的电量变大得超出想象的情况。在该情况下，希望配合负载的增大而迅速地增加通过发电装置2发电的电力。
[0070]然而，第二实施方式的发电系统I中的发电装置2为使用双元循环的发电装置2，在双元循环中不能够急剧地增加动作介质的循环量，因此发电的电力不会立即增加，相对于增大的负载，发电的电力的追随往往延迟。另外，与由电阻15、IGBT20等构成的第一实施方式大致相同的电压稳定化单元13是将流过直流布线的直流电力的一部分通过电阻15而消耗的单元，不具有配合负载的增大而增加供应电力的作用。
[0071]因此，在第二实施方式的发电系统I中，在电压稳定化单元以外还设置电池21，在负载变动导致负载端的消耗电力变大时，使电池21的开关为导通(0N)，将充电于电池21的电力向负载输出部12端供应。通过此种来自电池21的电力供应，能够避免独立型逆变器14的入端的电力不足、电压降低，能够可靠地防止在独立型逆变器14的输出(即负载端)处电压降低等不良。
[0072]而且，在使用电池21补偿增加的负载11期间，增大双元循环中的动作介质等，从而使通过发电装置2发电的电力增大。不久，若变得能够通过发电装置2发电与负载11的增量对应的电力，则使电池21为断开(0FF)，从转换器3?独立型逆变器14之间的直流布线断离。相反，当在负载端消耗的电量变小得超出想象时，使电池21的开关为断开(OFF)不变，使用与第一实施方式同样的电压稳定化单兀13消耗电力的一部分，减小流过转换器3与独立型逆变器14之间的直流布线的直流电力的电压即可。此时，还可以使电池21的开关为导通(ON)而进行向电池21的充电。由此，能够多多少少避免浪费地使用电力的情况(使用电压稳定化单元13将电力的一部分作为热而消耗)。
[0073]如此，若设置电压稳定化单元13以及电池21，则能够实现能够与负载的增大、减少也可靠地对应，补偿转换器3?独立型逆变器14之间的直流布线中的电压变动而始终供应稳定的电力的具备高可靠性的发电系统I。此外，由于第二实施方式的其他构成、其他作用效果与第一实施方式大致相同，故省略详细说明。
[0074][第三实施方式]
接着，使用图3说明第三实施方式的发电系统I。
[0075]如图3所示，第三实施方式的发电系统I在使用利用高温高压的蒸汽等而进行发电的发电装置2这一点上与第一实施方式大不相同。
[0076]S卩，设于第三实施方式的发电系统I的发电装置2具备螺杆膨胀机6和通过利用该螺杆膨胀机6产生的旋转驱动力而进行发电的发电机7。而且，还具备将高温高压的蒸汽导入螺杆膨胀机6内的高压蒸汽配管23和将在螺杆膨胀机6内膨胀的低压蒸汽排出的低压蒸汽配管24。在该高压蒸汽配管23中，具备测量流入螺杆膨胀机6内的蒸汽的压力的入端的压力计25和调节流入膨胀机内的蒸汽的压力、流量的调节阀26。
[0077]另外，在低压配管24中，具备测量从螺杆膨胀机6排气至外部的蒸汽的压力的出端的压力计27和存积已利用该螺杆膨胀机膨胀的低压蒸汽的缓冲罐(buffer tank) 28。存积于该缓冲罐28的低压蒸汽在其他设备中被二次利用。
[0078]在如上所述的第三实施方式的发电系统I中，通过高压蒸汽配管24而被弓I导至螺杆膨胀机6内的高压蒸汽使螺杆膨胀机6的螺杆涡轮旋转，利用与螺杆涡轮连结的发电机7而进行发电。
[0079]S卩，若与第一实施方式同样，例如将使用发电机7而产生的交流电力通过转换器3而转换为直流电力，在将通过转换器3转换的直流电力通过互连型逆变器4而转换为能够与系统互连的交流电力之后，从转换器3与互连型逆变器4之间使用负载输出部12对负载11供应直流或者交流电力，则在处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高可靠性。
[0080]由于第三实施方式的其他构成、其他作用效果与第一实施方式大致相同，故省略详细说明。
[0081][第四实施方式]
接着，使用图5说明第四实施方式的发电系统I。发电系统I的构成与第二实施方式的装置(参照图2)大致相同。第一电池30与从转换器3朝向系统的直流布线38(以下称为“母线38”)连接，在第一电池30与母线38之间设有接点331。第一电池30的额定电压为342V。第一电池30能够将蓄电的电力(IOkW)对负载11供应30分钟。
[0082]接点331的开闭通过控制部39而进行。接点331为常开接点。使用IGBT等半导体开关作为接点331。产生于母线38的电压稳态地控制于345V以上350V以下的范围。以下，将产生于母线38的电压称为“母线电压”，将该范围称为“稳态范围”。但是，发电系统I能够输出至340V以上380V以下的范围。以下，将该范围称为“容许范围”。
[0083]接着，参照图6说明第一电池30的充电以及放电的次序。首先，测定第一电池30的正端的位置即B点的电位Vb，判断电位Vb是否为预先设定的第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S101)。电位Vb将负端母线382作为基准而求，实质上与第一电池30的电压相等。若判断为电位Vb为第一开闭阈值以下，则闭合接点331 (步骤S102)。如已经说明的那样，由于母线电压的稳态范围为345V以上350V以下，故第一电池30的电压比母线电压低，第一电池30被充电。经过一定时间后，接点331返回初始状态，即打开，返回步骤S101，再次比较电位Vb与第一开闭阈值。
[0084]在步骤SlOl中，若判断为电位Vb比第一开闭阈值大，则测定图5中的A点，即正端母线381的电位Va，判断电位Va是否为预先设定的第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S103)。当电位Va为第二开闭阈值以下时，即当电位Va比稳态范围低时，闭合接点331 (步骤S102)。在第一电池30被充分充电的状态下，第一电池30向母线38放电。由此，即使母线电压降低也能够补偿向负载11供应的电量的降低。经过一定时间后，打开接点331，返回步骤S101。另一方面，当电位Va比第二开闭阈值大时，维持打开接点331的状态(步骤S104)。经过一定时间后，返回步骤SlOl。
[0085]如以上所说明地，在发电系统I中，通过与第一电池30的电压以及母线电压对应地开闭接点331，从而与始终闭合接点331的情况相比，能够降低第一电池30的负载，使第一电池30为长寿命。
[0086]第一开闭阈值以及第二开闭阈值若为母线电压的下限值(在本实施方式中为340V)以上，第一电池30的额定电压(在本实施方式中为342V)以下则也可以是其他值。
[0087]若额定电压为340V以上则第一电池30也可以使用其他电池。在发电系统I中，作为接点331，也可以使用机械继电器代替半导体继电器。关于以下的实施方式中的各种接点也同样。在发电系统I中，实质上，如果能够进行第一电池30的电压与第一开闭阈值的比较以及母线电压与第二开闭阈值的比较，则不一定需要以负端母线382为基准进行电位的测定。关于以下的实施方式中的电池以及母线与阈值的比较也同样。
[0088][第五实施方式]
接着，使用图7说明第五实施方式的发电系统I。发电系统I的构成具备经由第一电池30以及接点331而与母线38连接的分支路径、以及经由第一电池30、电阻31以及接点332而与母线38连接的分支路径。其他构造与第四实施方式的装置相同。接点331、332为常开接点。
[0089]图8是示出第一电池30的充电以及放电的次序的图。首先，测定B点的电位Vb，判断电位Vb是否为预先设定的第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S201)。当电位Vb为第一开闭阈值以下时，转移至步骤S202。当电位Vb比第一开闭阈值大时，转移至步骤S203 (对于详细情况之后叙述)。
[0090]在步骤S202中，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第三开闭阈值(在本实施方式中为345V)。当电位Va为第三开闭阈值以上时，闭合接点332且打开接点331 (步骤S204)，第一电池30被充电。通过第一电池30经由电阻31而被充电，从而即使在母线电压大的情况下，也能够防止冲击电流。经过一定时间后，接点331、332恢复至初始状态，返回步骤S201。
[0091]另一方面，在步骤S202中，当电位Va比第三开闭阈值小时，闭合接点331并且打开接点332(步骤S205)。当母线电压比第一电池30的电压大时，第一电池30被充电。由于母线电压与第一电池30的电压之差小，故无需经由电阻31而能够进行充电，能够防止无用的电力消耗。当母线电压比第一电池30的电压小时，第一电池30放电。经过一定时间后，接点331、332恢复至初始状态，返回步骤S201。
[0092]在步骤S201中，当判断为电位Vb比第一开闭阈值大时，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)(步骤S203)。当电位Va为第二开闭阈值以下时，闭合接点331并且打开接点332 (步骤S205)。由于第一电池30的电压比母线电压大，故第一电池30向母线38放电。经过一定时间后，返回步骤S201。
[0093]当电位Va比第二开闭阈值大时，打开接点331以及接点332，第一电池30与母线38断开(步骤S206)。经过一定时间后，返回步骤S201。
[0094]在第五实施方式中，也与第四实施方式同样，与第一电池30始终与母线38连接的情况相比，能够使第一电池30为长寿命。若第三开闭阈值在母线电压的容许范围内设定为比第二阈值大的值,则可任意地设定。
[0095][第六实施方式]
接着，使用图9说明第六实施方式的发电系统I。发电系统I具备:经由第一电池30、接点331以及接点333而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、接点331、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、电阻31、接点332以及接点333而与母线38连接的分支路径；以及经由第一电池30、电阻31、接点332、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径。在本实施方式中，第二电池32的额定电压为30V。其他构成与第五实施方式相同。接点333为常闭接点。接点331、332、334为常开接点。第一电池30以及第二电池32优选使用内部电阻小的电池。
[0096]接着，参照图10说明第一电池30以及第二电池32的充放电的流程。首先，测定正端母线381的位置即A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第四开闭阈值(在本实施方式中为375V)(步骤S301)。当判断电位Va为第四开闭阈值以下时，闭合接点333，打开接点334 (步骤S312)。但是，打开接点331、332。此外，关于电位Va比第四开闭阈值大的情况，即，母线电压上升至容许电压的上限值附近的情况，之后进行叙述。
[0097]接着，比较电位Va与第二电池32的正端的位置即C点的电位Vc (步骤S302)。换言之，比较母线电压与第一电池30以及第二电池32的电压之和。若判断为电位Va比电位Vc低，则求第二电池32的负端的位置即D点处的电位Vd，求电位Vc与电位Vd之差，即第二电池32的电压(Vc —Vd)。关于电位Va为电位Vc以上时的动作，之后叙述。然后，比较第二电池32的电压与预先设定的第五开闭阈值(在本实施方式中为10V)(步骤S303)。
[0098]当第二电池32的电压比第五开闭阈值大时，打开接点332、333，且闭合接点331、334(步骤S313)。由此，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，第一电池30以及第二电池32向母线38放电。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0099]另外，在步骤S302中电位Va为电位Vc以上时，以及，在步骤303中电位Vc与电位Vd之差(Vc-Vd)为第五开闭阈值以下时，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第六开闭阈值(在本实施方式中为345V)(步骤S306)。当电位Va为第六开闭阈值以上时，闭合接点332并且打开接点331 (步骤S307)。由此，第一电池30经由电阻31而被充电。通过在母线38与第一电池30之间设置电阻31，能够防止冲击电流。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0100]另一方面，在步骤S306中，当判断为电位Va比第六开闭阈值小时，测定第一电池30的正端的位置即B点的电位Vb，比较电位Vb与第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)(步骤S308)。当判断电位Vb为第一开闭阈值以下时，闭合接点331，且打开接点332(步骤S309)。由此，根据母线电压而进行第一电池30的充电或者放电。当母线电压与第一电池30的电压之差小时，通过不经由电阻31而进行充放电，能够防止无用的电力消耗。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0101]在步骤308中，当判断为电位Vb比第一开闭阈值大时，打开接点331、332(步骤S310)，第一电池30与母线38断开。经过一定时间后，返回步骤S301。此外，如果第一电池30与母线38的连接断开，则打开接点333、334也可。
[0102]另外，在步骤S301中，当电位Va比第四开闭阈值大时，闭合接点332、334并且打开接点331、333(步骤S304)。由此，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，这些电池30、32被充电。在发电系统I中，即使在母线电压上升至容许电压的上限值附近的情况下，也能够通过第一电池30以及第二电池32吸收电力，母线电压的急剧的上升导致的向负载11端的过大的电力供应得到抑制。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0103]以上，对第一电池30以及第二电池32的充放电的流程进行了说明，但在发电系统I中，通过第一电池30以及第二电池32的充放电，即使母线电压变动，也能够向负载11端供应稳定的电力。与使用负载消耗电力的情况相比，能够高效地利用生成的电力。在第六实施方式中，若第四开闭阈值为母线电压的稳态范围的上限值以上，且小于容许范围的上限值则可设定为任意的值。若第六开闭阈值小于第四开闭阈值，为第一电池30的电压以上，则可设定为任意的值。在第一电池30与第二电池32的电压之和比母线电压大时，第五开闭阈值小于第二电池32的额定电压，可设定为从母线电压减去第一电池30的电压的值以上的任意的值。
[0104]图11是示出变形例所涉及的充电以及放电的次序的流程图。在图11中，替代图10的步骤S308而进行步骤S311。其他动作与图10相同。
[0105]在步骤S306中，当判断为电位Va比第六开闭阈值低时，判断电位Va是否为第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S311)。当判断电位Va为第二开闭阈值以下时，闭合接点331，打开接点332 (步骤S309)。根据母线电压而对第一电池30进行充放电。另外，当判断为电位Va比第二开闭阈值大时，打开接点331、332 (步骤S310)，第一电池30与母线38断开。即使在图11所示的情况下，也能够向负载11端供应稳定的电力。
[0106][第七实施方式]
接着，使用图12说明第七实施方式的发电系统I。发电系统I具备:经由第一电池30、接点331以及接点333而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、接点331、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径；以及经由电阻31、接点332、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径。在本实施方式中，第一电池30的额定电压为350V，第二电池32的额定电压为50V。母线电压的容许范围为330V以上380V以下。其他构成与第六实施方式相同。
[0107]在发电系统I中，通过闭合接点331以及接点333，第一电池30与母线38连接，通过闭合接点332以及接点334，第二电池32与母线38连接。通过闭合接点331以及接点334，第一电池30以及串联连接于第一电池30的第二电池32与母线38连接。如此，通过作为第一接点部的接点331以及接点333的组及接点332以及接点334的组，切换母线38与第一电池30的连接以及母线38与第二电池32的连接，个别地进行第一电池30的充放电和向第二电池32的充电。另外，通过作为第二接点部的接点331以及接点334的组，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，同时进行这些电池30、32的充放电。
[0108]图13是示出第一电池30以及第二电池32的充电以及放电的次序的图。首先，测定A点的电位Va，判断电位Va是否在容许母线38中的瞬时电压变动的范围即第一设定电位范围(在本实施方式中为340V以上375V以下的范围)内(步骤S401)。当电位Va为第一设定电位范围内时，闭合接点331、333并且打开接点332、334(步骤S402)。对于电位Va为第一设定电位范围外的情况，之后叙述。由此，第一电池30与母线38连接。当第一电池30的电压比母线电压低时，对第一电池30进行充电，当第一电池30的电压比母线电压大时，第一电池30放电。如此，通过在第一电池30中进行充放电，即使母线电压变动也能够向负载11端供应稳定的电力。另外，由于对第一电池30进行所谓涓流充电，故能够补偿第一电池30的自然放电。
[0109]经过一定时间后，测定A点的电流la, S卩，第一电池30与母线38之间的电流(步骤S403)，比较电流Ia与第一电流设定值(在本实施方式中为0.5A)。若判断为电流Ia比第一电流设定值大，则返回步骤S401。若判断电流Ia为第一电流设定值以下，则判断电位Va是否在母线电压的稳态范围(345V以上350V以下的范围)即第二设定电位范围内(步骤 S404)。
[0110]若判断电位Va为第二设定电位范围外，则返回步骤S401。若判断电位Va在第二设定电位范围内，则测定第二电池32的负端的位置即D点处的电位Vd和正端的位置即C点的电位Vc，比较第二电池32的电压(Vc - Vd)和第七开闭阈值(在本实施方式中为40V)(步骤S405)。当第二电池32的电压(Vc-Vd)为第七开闭阈值以上时，返回步骤S401。
[0111]当第二电池32的电压(Vc-Vd)比第七开闭阈值低时，打开接点331、333，闭合接点332、334(步骤S406)。其结果，第二电池32被充电。在发电系统I中，母线电压在第二设定电位范围内，从而能够稳定地进行第二电池32的充电。此外，优选同时进行接点331、333以及接点332、334的开闭，但在打开接点331、333之后闭合接点332、334也可。
[0112]经过一定时间后，判断流过从正端母线381向第二电池32分支的路径的电流Ie(图12中的E点的电流)是否为第二电流设定值(在本实施方式中为0.5A)以下(步骤S407)。在本实施方式中，将第二电池32的充电量的比例变为50%时的电流值设定为第二电流设定值。但是，第二电流设定值也可为其他值。若电流Ie为第二电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第二电流设定值大时，判断电位Va是否为第二设定电位范围内(步骤S410)。当电位Va为第二设定电位范围内时，再次比较电流Ie与第二电流设定值(步骤S407)，若判断电流Ie为第二电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第二电流设定值大时，比较电位Va与第二设定电位范围(步骤S410)，若判断电位Va为第二设定电位范围内，则返回步骤S407。如此，重复步骤S407、S410直到电流Ie变为第二电流设定值以下，第二电池32被充电直到充电量变为50%。但是，在步骤S410中，若判断为电位Va超过第二设定电位范围，则强制性地返回步骤S401。
[0113]另外，在步骤S401中，若判断测定的电位Va为第一设定电位范围外，则闭合接点331、334，打开接点332、333(步骤S408)。当电位Va比第一设定电位范围的上限值大，即，母线电压为容许范围的上限值附近时，第一电池30以及第二电池32被充电。经过一定时间后，确认E点处的电流Ie是否为第三电流设定值(在本实施方式中为2A)以下(步骤S409)，若电流Ie为第三电流设定值以下，则接点331?334返回初始状态，返回步骤S401。另外，当电流Ie比第三电流设定值大时，每既定时间反复确认电流Ie的大小,直到电流Ie变为第三电流设定值以下。
[0114]另一方面，当电位Va比第一设定电位范围的下限值低，即，为容许范围的下限值附近时，第一电池30以及第二电池32放电。经过一定时间后，确认电流Ie是否为第三电流设定值以下(步骤S409)，若电流Ie为第三电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第三电流设定值大时，每既定时间反复确认电流Ie的大小，直到变为第三电流设定值以下。
[0115]在使用铅蓄电池等内部电阻大的电池作为第一电池的发电系统中，若母线电压降低至容许范围的下限值附近，则由于放电时电压降大，故不能够对母线供应足够的电力。相对于此，在发电系统I中，能够通过蓄电于第二电池32的电力而补偿第一电池30的内部电阻造成的电压降。
[0116]如上所述，在发电系统I中，即使在母线电压变为容许范围的上限值或者下限值时，也能够向负载11端供应稳定的电力。
[0117]以上，对第一电池30以及第二电池32的动作进行了说明，而第一设定电位范围内，通过第一电池30与第二电池32被个别地充电，因而能够抑制第一电池30以及第二电池32的过充电。另外，能够利用铅蓄电池等内部电阻大的电池作为第一电池30，能够提高电池的选择自由度。其结果，能够抑制发电系统I的制造成本。在本实施方式中，若以比第二电池32的额定电压小的值设定第七开闭阈值，则也可以是其他值。第一设定电位范围的上限值可设定为稳态范围的上限值与容许范围的上限值之间的任意的值，下限值可设定为稳态范围的下限值与容许范围的下限值之间的任意的值。第二设定电位范围不一定需要与母线电压的稳态范围相同。第二设定电位范围的下限值以及上限值优选设定为从第一电池30的额定电压即350V减去IOV的值以上、在额定电压上加上IOV的值以下的范围。但是，第二设定电位范围的下限值设为比第一设定电位范围的下限值大，上限值设为比第一设定电位范围的上限值小。
[0118]此外，应认为本次公开的实施方式在所有方面均为示例而非限制性内容。尤其在本次公开的实施方式中，非明示地公开的事项，例如，运行条件、操作条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域技术人员通常实施的范围，若为本领域普通技术人员则能够采用容易想到的值。在第二实施方式中，还可以替代电池21而设置电容器作为蓄电单元，还可以并联地设置电池以及电容器双方。第一电池30还可以使用将多个单元(cell)串联配置的电池、将多个单元并联配置的电池。第二电池32也同样。在上述第四至第七实施方式中的电池与母线的连接动作中，将接点恢复至初始状态的操作还可以基于电池的电压、母线电压而进行。
【权利要求】
1.一种发电系统，其中具备: 发电装置； 转换器，将通过所述发电装置发电的交流电力转换为直流电力； 互连型逆变器，将通过所述转换器转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力；以及 负载输出部，从所述转换器与互连型逆变器之间对负载供应直流或者交流电力。
2.如权利要求1所述的发电系统，其中， 所述负载输出部具有将通过所述转换器转换的直流电力转换为交流电力并对所述负载输出的独立型逆变器。
3.如权利要求1或2所述的发电系统，其中， 在所述转换器与所述负载输出部之间，具备使伴随负载变动而产生的所述转换器的输出端的电压变动稳定化的电压稳定化单元。
4.如权利要求3所述的发电系统，其中， 在所述转换器与所述负载输出部之间，与所述电压稳定化单元并联地具有电池。
5.如权利要求4所述的发电系统，其中， 具备控制所述电池的充放电的控制部， 所述控制部在所述电池 的电压为第一开闭阈值以下时，或者，在所述电池的电压比所述第一开闭阈值高，且连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压为第二开闭阈值以下时，将所述电池与所述直流布线连接。
6.如权利要求5所述的发电系统，其中， 具备与所述电池串联连接的电阻， 所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下，且所述直流布线的电压为第三开闭阈值以上时，将所述电池以及所述电阻与所述直流布线连接。
7.如权利要求1或2所述的发电系统，其中具备: 第一电池； 第二电池，与所述第一电池串联连接，额定电压比所述第一电池低；以及 控制部，控制所述第一电池以及所述第二电池的充放电， 所述控制部在连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压比第四开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
8.如权利要求7所述的发电系统，其中， 所述控制部在所述直流布线的电压为所述第四开闭阈值以下，且所述第二电池的电压比第五开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
9.如权利要求1或2所述的发电系统，其中具备: 第一电池； 第二电池，额定电压比所述第一电池低； 第一接点部，切换连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线与所述第一电池的连接、以及所述直流布线与所述第二电池的连接；以及控制部，控制所述第一接点部的切换， 所述控制部通过所述第一接点部的切换而将所述第一电池以及所述第二电池个别地充电。
10.如权利要求9所述的发电系统，其中， 具备将所述第二电池与所述第一电池串联连结的第二接点部， 所述控制部控制所述第二接点部的切换，在所述直流布线的电压比第一电位设定范围的上限值大或比下限值小时，闭合所述第二接点部以将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
11.如权利要求1所述的发电系统，其中， 作为发电系统，采用双元循环发电装置，所述双元循环发电装置在闭环状的循环配管上具有使动作介质蒸发的蒸发器、使通过所述蒸发器蒸发的动作介质的蒸汽膨胀以产生驱动所述发电机的旋转驱动力的膨胀机、将通过所述膨胀机膨胀的动作介质的蒸汽凝结为液体的凝结器、以及使通过所述凝结器凝结的液体的动作介质循环的动作介质泵。
【文档编号】H02J3/28GK103683275SQ201310386851
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年8月30日
【发明者】足立成人, 松村昌义, 小林明, 下田敏章, 小川彻也, 桥本宏一郎, 吉成聪志 申请人:株式会社神户制钢所
【专利摘要】本发明所涉及的发电系统(1)具备：发电装置(2)；转换器(3)，将通过发电装置(2)发电的交流电力转换为直流电力；互连型逆变器(4)，将通过转换器(3)转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力；以及负载输出部(12)，从转换器(3)与互连型逆变器(4)之间对负载供应直流或者交流电力。通过此种构成，即使在发电系统中处于互连下的电力系统停电时也继续进行发电，维持高发电效率。
【专利说明】发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及即使变为来自电力系统的电力供应中断的状态、与电力系统的互连被切断的状态，也能够维持发电的发电系统。
【背景技术】
[0002]一直以来，在医院、公共机关、制造厂、住宅等中，有时设置与电力系统分开进行自发发电的发电设备。此种发电设备能够在设置的场所进行所需的发电，并且将剩余的发电电力向系统互连的电力系统(即电力公司)卖电。作为如此使自立发电成为可能的发电系统，如下系统众所周知。
[0003]例如，在日本特开2007-006683号中，公开了如下发电装置，其具备:通过与加热介质的热交换而使动作介质蒸发的蒸汽发生器、使通过所述蒸汽发生器蒸发的动作介质膨胀以获得机械动力的膨胀机、通过与冷却介质的热交换使通过所述膨胀机膨胀的动作介质凝结的凝结器、通过利用所述膨胀机获得的机械动力而被驱动并发电的发电机、通过利用所述发电机发电的电力或者商用电力而动作，将所述冷却介质导入所述凝结器的冷却介质导入单元；以所述膨胀机以及所述发电机的运转条件不超过既定的值的方式控制对所述冷却介质导入单元送电的电力的控制装置。
[0004]另外，在日本特开2005-218163号中，公开了如下涡轮发电装置，其包含:永磁式同步发电机连结于能够通过燃料流量进行输出控制的燃气涡轮的发电机；与涡轮发电机连接的转换器；在转换器与负载之间连接的逆变器；与交流互连系统连接的变压单元；在变压单元与逆变器之间连接的整流单元；以及与作为来自转换器的输出部的直流部连接的再生电阻，并且以如下方式构成，即在从涡轮发电机经由转换器对逆变器供电的电压为预先规定的第一电压值以下的状态下，经由变压单元以及整流单元从交流互连系统对逆变器供电，在从涡轮发电机经由转换器对逆变器供电的电压为预先规定的第二电压值以上的状态下，通过再生电阻消耗剩余电力。
【发明内容】
[0005]上述两件现有技术的发电装置具备互连型逆变器，该互连型逆变器处于始终与电力系统连结的状态，在将发电的电力对互连的电力系统卖电时，使发电的电力的电压、频率、相位能够与在外部电力系统中流动的电力同步(正确地一致)。
[0006]然而，此种互连型逆变器为将电力系统的电压、频率、相位作为参照，调节发电的电力的电压、频率、相位的构成。因此，若电力系统因某些理由而停电，则应参照的相位消失，不能够调节发电的电力的电压、频率、相位。因此，在上述两件现有技术的发电系统中，若电力系统停电则互连型的逆变器也停止，不能够将发电的电力输送至负载。其结果，处于避免发电装置的无负载下的发电的需要，发电系统也不能够继续运转，最终发电系统的发电也停止。
[0007]另外，为了使因电力系统的停电而停止的发电系统再次起动，在发电系统为兰金循环时，在进行起动使动作介质、冷却水循环的泵等操作之后才能够进行稳态的发电。因此，在上述两件现有技术的发电系统中，即使在停电的电力系统恢复，能够进行来自电力系统的电力供应情况下，若不首先起动上述泵等则不能够进行发电。即，存在如下问题，即，即使电力系统恢复，实际能够供应通过自立的发电系统发电的电力也需要很长时间，结果发电效率大幅降低。
[0008]本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供即使处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高发电效率的发电系统。
[0009]为了实现上述目的，本发明采取下列技术方案。
[0010]S卩，本发明的发电系统具备:发电装置；转换器，将通过所述发电装置发电的交流电力转换为直流电力；互连型逆变器，将通过所述转换器转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力，并且具备:负载输出部，从所述转换器与互连型逆变器之间对负载供应直流或者交流电力。
[0011]此外，优选地，所述负载输出部可以具有将通过所述转换器转换的直流电力转换为交流电力并对所述负载输出的独立型逆变器。
[0012]此外，优选地，可以在所述转换器与所述负载输出部之间具备使伴随负载变动而产生的所述转换器的输出端的电压变动稳定化的电压稳定化单元。
[0013]此外，优选地，可以在所述转换器与所述负载输出部之间，与所述电压稳定化单元并联地具有电池。
[0014]此外，优选地，可以具备控制所述电池的充放电的控制部，所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下时，或者，在所述电池的电压比所述第一开闭阈值高，且连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压为第二开闭阈值以下时，将所述电池与所述直流布线连接。
[0015]此外，优选地，可以具备与所述电池串联连接的电阻，所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下，且所述直流布线的电压为第三开闭阈值以上时，将所述电池以及所述电阻与所述直流布线连接。
[0016]此外，优选地，可以具备:第一电池；第二电池，与所述第一电池串联连接，额定电压比所述第一电池低；以及控制部，控制所述第一电池以及所述第二电池的充放电，所述控制部在连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压比第四开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0017]此外，优选地，所述控制部可以在所述直流布线的电压为所述第四开闭阈值以下，且所述第二电池的电压比第五开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0018]此外,优选地,可以具备:第一电池；第二电池，额定电压比所述第一电池低；第一接点部，切换连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线与所述第一电池的连接、以及所述直流布线与所述第二电池的连接；以及控制部，控制所述第一接点部的切换，所述控制部通过所述第一接点部的切换而将所述第一电池以及所述第二电池个别地充电。
[0019]此外，优选地，可以具备将所述第二电池与所述第一电池串联连结的第二接点部，所述控制部控制所述第二接点部的切换，在所述直流布线的电压比第一电位设定范围的上限值大或比下限值小时，闭合所述第二接点部以将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
[0020]此外，优选地，作为发电系统，可以采用双元循环发电装置，所述双元循环发电装置在闭环状的循环配管上具有使动作介质蒸发的蒸发器、使通过所述蒸发器蒸发的动作介质的蒸汽膨胀以产生驱动所述发电机的旋转驱动力的膨胀机、将通过所述膨胀机膨胀的动作介质的蒸汽凝结为液体的凝结器、以及使通过所述凝结器凝结的液体的动作介质循环的动作介质泵。
[0021]根据本发明的发电系统，即使处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高发电效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是第一实施方式的发电系统的说明图。
[0023]图2是第二实施方式的发电系统的说明图。
[0024]图3是第三实施方式的发电系统的说明图。
[0025]图4是现有的发电系统的说明图。
[0026]图5是第四实施方式的发电系统的说明图。
[0027]图6是示出第四实施方式的发电系统中的第一电池的充放电的次序的流程图。
[0028]图7是第五实施方式的发电系统的说明图。
[0029]图8是示出第五实施方式的发电系统中的第一电池的充放电的次序的流程图。
[0030]图9是第六实施方式的发电系统的说明图。
[0031]图10是示出第六实施方式的发电系统中的第一电池的充放电以及第二电池的充电的次序的流程图。
[0032]图11是示出第六实施方式的发电系统中的第一电池的充放电以及第二电池的充电的次序的流程图。
[0033]图12是第七实施方式的发电系统的说明图。
[0034]图13是示出第七实施方式的发电系统中的第一电池以及第二电池的充放电的次序的流程图。
【具体实施方式】
[0035][第一实施方式]
以下，使用【专利附图】
【附图说明】本发明的发电系统I的第一实施方式。
[0036]如图1所示，第一实施方式的发电系统I是与电力公司等所供应的电力系统分开地设置的自立发电设备，能够将自己发电的电力供应至负载(例如，工厂内的设备等)，或者向电力系统卖电。
[0037]设于本发明的发电系统I的发电装置2(发电机)属于何种发电方式均可。例如，可以是如使用蒸汽的兰金循环(Rankine cycle)、蒸汽润轮的发电方式,还可以是利用水力、太阳光、风力等自然能量进行发电的方式。此外，在之后的第一实施方式以及后述第二实施方式中，列举使用利用了双元循环(binary cycle)的发电装置2 (双元发电装置)的示例以说明本发明的发电系统I。
[0038]第一实施方式的发电系统I具有:能够发电既定的电力(例如，200V的三相交流)的发电装置2 (发电机)、将通过该发电装置2发电的交流电力转换为直流电力的转换器3、将通过该转换器3转换的直流电力转换为能够与外部的系统(电力系统)互连的交流的互连型逆变器4。
[0039]接下来，首先说明构成第一实施方式的发电系统I的发电装置2、转换器3、以及互连型逆变器4。
[0040]第一实施方式的发电装置2是使用双元循环进行发电的双元发电装置2，是利用如在发电装置2外产生的地热、工厂排热等热源而进行发电的装置。
[0041]该发电装置2具有:利用热源的热使液体的动作介质(例如替代氟利昂等)蒸发的蒸发器5、使用由该蒸发器5生成的动作介质的蒸汽使膨胀机6的涡轮(例如螺杆膨胀机的螺杆涡轮)旋转以进行发电的发电机7、以及使在该发电机7中用于发电的动作介质的蒸汽凝结并恢复为液体的凝结器8。这些蒸发器5、膨胀机6、凝结器8通过使动作介质循环的闭环状的循环配管9而连接，在该循环配管9中具备介质循环泵10，其使动作介质(例如，沸点比水低的低沸点的有机介质等)以从蒸发器5经由膨胀机6、凝结器8而返回至蒸发器5的顺序循环。
[0042]此外，用于该发电装置2的发电机7为产生交流的发电机，通过发电机7发电的交流电力(三相交流)经由三极布线送至转换器3。
[0043]转换器3是将通过发电机7发电的交流电力转换为直流的装置。通过该转换器3转换为直流的直流电力保持直流状态从转换器3送至独立型逆变器14。
[0044]独立性逆变器14与后述互连型逆变器4不同，能够在装置自身中设定输出端的电压、频率、相位。从而，例如在负载11为以200V、60Hz的三相交流工作的负载11时，将独立型逆变器14中的转换后的交流的特性的设定指定为“电压=200V、频率=60Hz、相位差=120° ”即可。由此，独立型逆变器14能够将通过发电装置2发电、经由转换器3供应的直流电力转换为所希望的(与负载相称的)交流电力。
[0045]在将电力供应至负载11之后通过发电装置2发电的电力存在富余时，能够将发电的电力的一部分向电力系统卖电。例如，在从转换器3朝向独立型逆变器14的直流布线的中途设置分支布线，将互连型逆变器4设于该分支布线。
[0046]该互连型逆变器4是将通过转换器3转换为直流的电力再次转换为交流的装置。如图中以虚线所示通过设于外部的电力系统供应的(从电力公司供应的)交流的电压、频率、相位的信息输入该互连型逆变器4，互连型逆变器4配合从电力系统输入的信息，将直流的电力转换为通过电力系统供应的电力完全相同的电压、频率、相位的交流。
[0047]例如，在200V、60Hz、相位差120°的电力系统连接于该互连型逆变器4的情况下，配合该电力系统的品质而将直流的电力以高精度转换为200V、60Hz、相位差120°的交流。另外，在该互连型逆变器4中，以与流过电力系统的交流电力之间不产生相位差的方式，输出与流过电力系统的交流电力相位同步的交流。如此通过互连型逆变器4转换的交流电力能够根据需要供应(卖电)至外部的电力系统。
[0048]以上所述的本实施方式的发电系统I换言之是在转换器3与互连型逆变器4之间设置了对负载11供应直流或者交流的电力的负载输出部12(独立型逆变器14)的系统。出于如下理由在该位置设置负载输出部12。
[0049]图4是示出比较例所涉及的发电系统的图。考虑在将通过转换器转换为直流的电力通过逆变器104转换为交流之后，将转换为交流的电力送至负载111的情况。
[0050]该逆变器104是与上述互连型逆变器4同样地以与流过电力系统的电力的电压、频率、或者相位变得相等的方式将直流转换为交流的装置，换言之需要为互连型的逆变器104。
[0051]然而，在如图4所示的系统中，在电力系统因打雷、灾害等而停电时，有时难以继续发电。这是因为，逆变器104由于与例如流过电力系统的电力的电压、频率、或者相位变得相等的方式将直流转换为交流，若逆变器104停止，则不能够将直流电力转换为交流。于是，在图4所示的发电系统中，不能够将发电的电力送至负载111，不能够继续发电。
[0052]如此，在图4的发电系统中，在电力系统停电时，尽管与电力系统分开地设置有能够自家发电的发电装置102，也变得不能够对负载供应电力。
[0053]另一方面，在本发明的发电系统I中，通过在转换器3与互连型逆变器4之间设置如上所述的负载输出部12,从负载输出部12直接对负载11供应电力而不经由互连型逆变器4，从而即使在因电力系统的停电等理由而互连型逆变器4停止时，因为独立型逆变器14继续动作，所以也能够将发电的电力供应至负载11。若如此，在能够通过负载11持续消耗通过发电装置2发电的电力，即使互连型逆变器4停止也能够继续发电装置2的发电。
[0054]不久，若停电的电力系统恢复而能够进行来自电力系统的电力供应,则使处于停止状态的互连型逆变器4再起动。于是，能够将发电的电力供应至电力系统。
[0055]此外，在将上述负载输出部12设于转换器3和互连型逆变器4之间，将通过发电装置2发电的电力供应至负载时，优选在转换器3与负载输出部12之间具备电压稳定化单元13，电压稳定化单元13使如例图那样伴随负载变动而产生的转换器3的输出端的电压变动稳定化。
[0056]如图1所示，电压稳定化单元13设于从转换器3到达独立型逆变器14的直线布线，使伴随负载变动而在这些直流布线间产生的电压变动稳定化。换言之，电压稳定化单元13还能够通过使在直流布线间产生的电压变动稳定化从而吸收负载(电压)的变动。
[0057]具体而言，电压稳定化单元13具有设于连结直线布线间(极间)的布线上的电阻15和测定直流布线间的电压的电压测定器16。而且，电压稳定化单元13具备比较(判断)通过电压测定器16测定的电压是否为既定的电压的比较部17(比较器(comparator)等)、以及根据比较部17的判断结果而例如以20kHz的高频率动作的开关部18。开关部18具备高频栅极指令部19 (指令部)和该高频栅极指令部19的信号输入栅极的IGBT20(功率开关元件)，通过IGBT20的开关动作而调节在直流布线间产生的负载(电压)。此外，在连结直流布线间的布线上，还可以与开关部18并联地设有整流子。
[0058]此外，还能够替代构成开关部18的IGBT20而使用SSR(固态继电器:Solid StateRelay)、接触器(SSC)。另外，在本发明的电压稳定化单元13中，还能够通过晶体管(TR)等构成开关部18。若由晶体管构成，则能够不需要高速的开关动作，虽然为简便的构成但能够避免噪声产生等问题。
[0059]此外，从负载输出部12送至负载11的电力一般多为交流，但也可以是直流。这是因为在负载为例如以直流动作的设备时，保持直流的状态对负载供应电力更好。
[0060]接下来，对比在上述发电系统I中电力系统停电时进行的操作与在比较例所涉及的发电系统I中电力系统停电时进行的操作，详细地说明本发明的发电系统I所具有的作用效果。
[0061]考虑例如打雷在送电线、或者发电站遭受灾害而电力系统停电的情况。若如此电力系统停电，则从电力系统对互连型逆变器4输入的信号消失，不能够将直流电力转换为交流，互连型逆变器4停止。
[0062]在此，若是图4所示的发电系统101 (参考的发电系统101)，则由于负载111与互连型逆变器104相比设于电力系统端，故互连型逆变器104停止时，不能够从发电装置102端对负载111输送具备既定的电压、频率、相位的交流。其结果，对负载111的电力供应完全停止。而且，由于发电装置102变为无负载进行发电，所以发电装置102自身最终也停止。
[0063]S卩，在图4的发电系统101中，电力系统停电的情况下，尽管与电力系统分开地设置有能够自家发电的发电装置102，也变得不能够对负载供应电力。
[0064]另一方面，如果是图1所示的第一实施方式的发电系统I的情况，则在伴随电力系统的停电而互连型逆变器4停止时，负载输出部12也对负载11继续供应电力。即，负载输出部12的独立型逆变器14将通过转换器3转换的直流电力转换为交流电力，继续供应配合负载11的电压、频率、或者相位的交流。因此，在电力系统停电后，通过发电装置2发电的电力也输送至负载11，即使电力系统停电，作为负载11的设备等也能够继续运转。即，第一实施方式的发电系统I为具有高可靠性的发电系统I。而且，由于在第一实施方式的发电系统I的情况下发电装置2不停止，故不需要用于如以往的发电系统I那样地使发电装置2再起动的复杂操作。
[0065][第二实施方式]
接着，使用图2说明本发明的第二实施方式的发电系统I。
[0066]如图2所示，第二实施方式的发电系统I的在转换器3与负载输出部12之间与上述电压稳定化单兀13并联地具备电池21 (蓄电单兀)这一点上与第一实施方式大不相同。
[0067]具体而言，该第二实施方式的发电系统I具有将直流电力蓄电的电池21。该电池21是从转换器3朝向独立型逆变器14的直流布线(或分支布线)的蓄电单元，能够供应电力仅一定时间。该电池21经由0N/0FF开关与直线布线连接。蓄积于电池21的电力用于例如制冷剂泵10、发电装置2的起动。另外，该电力还可以供应至发电系统I以外的设备。
[0068]另外，在第二实施方式的发电系统I中，在上述电压稳定化单元13以外还设置电池21的理由如下。
[0069]例如，考虑在上述发电系统I中，在负载端消耗的电量变大得超出想象的情况。在该情况下，希望配合负载的增大而迅速地增加通过发电装置2发电的电力。
[0070]然而，第二实施方式的发电系统I中的发电装置2为使用双元循环的发电装置2，在双元循环中不能够急剧地增加动作介质的循环量，因此发电的电力不会立即增加，相对于增大的负载，发电的电力的追随往往延迟。另外，与由电阻15、IGBT20等构成的第一实施方式大致相同的电压稳定化单元13是将流过直流布线的直流电力的一部分通过电阻15而消耗的单元，不具有配合负载的增大而增加供应电力的作用。
[0071]因此，在第二实施方式的发电系统I中，在电压稳定化单元以外还设置电池21，在负载变动导致负载端的消耗电力变大时，使电池21的开关为导通(0N)，将充电于电池21的电力向负载输出部12端供应。通过此种来自电池21的电力供应，能够避免独立型逆变器14的入端的电力不足、电压降低，能够可靠地防止在独立型逆变器14的输出(即负载端)处电压降低等不良。
[0072]而且，在使用电池21补偿增加的负载11期间，增大双元循环中的动作介质等，从而使通过发电装置2发电的电力增大。不久，若变得能够通过发电装置2发电与负载11的增量对应的电力，则使电池21为断开(0FF)，从转换器3?独立型逆变器14之间的直流布线断离。相反，当在负载端消耗的电量变小得超出想象时，使电池21的开关为断开(OFF)不变，使用与第一实施方式同样的电压稳定化单兀13消耗电力的一部分，减小流过转换器3与独立型逆变器14之间的直流布线的直流电力的电压即可。此时，还可以使电池21的开关为导通(ON)而进行向电池21的充电。由此，能够多多少少避免浪费地使用电力的情况(使用电压稳定化单元13将电力的一部分作为热而消耗)。
[0073]如此，若设置电压稳定化单元13以及电池21，则能够实现能够与负载的增大、减少也可靠地对应，补偿转换器3?独立型逆变器14之间的直流布线中的电压变动而始终供应稳定的电力的具备高可靠性的发电系统I。此外，由于第二实施方式的其他构成、其他作用效果与第一实施方式大致相同，故省略详细说明。
[0074][第三实施方式]
接着，使用图3说明第三实施方式的发电系统I。
[0075]如图3所示，第三实施方式的发电系统I在使用利用高温高压的蒸汽等而进行发电的发电装置2这一点上与第一实施方式大不相同。
[0076]S卩，设于第三实施方式的发电系统I的发电装置2具备螺杆膨胀机6和通过利用该螺杆膨胀机6产生的旋转驱动力而进行发电的发电机7。而且，还具备将高温高压的蒸汽导入螺杆膨胀机6内的高压蒸汽配管23和将在螺杆膨胀机6内膨胀的低压蒸汽排出的低压蒸汽配管24。在该高压蒸汽配管23中，具备测量流入螺杆膨胀机6内的蒸汽的压力的入端的压力计25和调节流入膨胀机内的蒸汽的压力、流量的调节阀26。
[0077]另外，在低压配管24中，具备测量从螺杆膨胀机6排气至外部的蒸汽的压力的出端的压力计27和存积已利用该螺杆膨胀机膨胀的低压蒸汽的缓冲罐(buffer tank) 28。存积于该缓冲罐28的低压蒸汽在其他设备中被二次利用。
[0078]在如上所述的第三实施方式的发电系统I中，通过高压蒸汽配管24而被弓I导至螺杆膨胀机6内的高压蒸汽使螺杆膨胀机6的螺杆涡轮旋转，利用与螺杆涡轮连结的发电机7而进行发电。
[0079]S卩，若与第一实施方式同样，例如将使用发电机7而产生的交流电力通过转换器3而转换为直流电力，在将通过转换器3转换的直流电力通过互连型逆变器4而转换为能够与系统互连的交流电力之后，从转换器3与互连型逆变器4之间使用负载输出部12对负载11供应直流或者交流电力，则在处于互连下的电力系统停电时也能够继续进行发电，能够维持高可靠性。
[0080]由于第三实施方式的其他构成、其他作用效果与第一实施方式大致相同，故省略详细说明。
[0081][第四实施方式]
接着，使用图5说明第四实施方式的发电系统I。发电系统I的构成与第二实施方式的装置(参照图2)大致相同。第一电池30与从转换器3朝向系统的直流布线38(以下称为“母线38”)连接，在第一电池30与母线38之间设有接点331。第一电池30的额定电压为342V。第一电池30能够将蓄电的电力(IOkW)对负载11供应30分钟。
[0082]接点331的开闭通过控制部39而进行。接点331为常开接点。使用IGBT等半导体开关作为接点331。产生于母线38的电压稳态地控制于345V以上350V以下的范围。以下，将产生于母线38的电压称为“母线电压”，将该范围称为“稳态范围”。但是，发电系统I能够输出至340V以上380V以下的范围。以下，将该范围称为“容许范围”。
[0083]接着，参照图6说明第一电池30的充电以及放电的次序。首先，测定第一电池30的正端的位置即B点的电位Vb，判断电位Vb是否为预先设定的第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S101)。电位Vb将负端母线382作为基准而求，实质上与第一电池30的电压相等。若判断为电位Vb为第一开闭阈值以下，则闭合接点331 (步骤S102)。如已经说明的那样，由于母线电压的稳态范围为345V以上350V以下，故第一电池30的电压比母线电压低，第一电池30被充电。经过一定时间后，接点331返回初始状态，即打开，返回步骤S101，再次比较电位Vb与第一开闭阈值。
[0084]在步骤SlOl中，若判断为电位Vb比第一开闭阈值大，则测定图5中的A点，即正端母线381的电位Va，判断电位Va是否为预先设定的第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S103)。当电位Va为第二开闭阈值以下时，即当电位Va比稳态范围低时，闭合接点331 (步骤S102)。在第一电池30被充分充电的状态下，第一电池30向母线38放电。由此，即使母线电压降低也能够补偿向负载11供应的电量的降低。经过一定时间后，打开接点331，返回步骤S101。另一方面，当电位Va比第二开闭阈值大时，维持打开接点331的状态(步骤S104)。经过一定时间后，返回步骤SlOl。
[0085]如以上所说明地，在发电系统I中，通过与第一电池30的电压以及母线电压对应地开闭接点331，从而与始终闭合接点331的情况相比，能够降低第一电池30的负载，使第一电池30为长寿命。
[0086]第一开闭阈值以及第二开闭阈值若为母线电压的下限值(在本实施方式中为340V)以上，第一电池30的额定电压(在本实施方式中为342V)以下则也可以是其他值。
[0087]若额定电压为340V以上则第一电池30也可以使用其他电池。在发电系统I中，作为接点331，也可以使用机械继电器代替半导体继电器。关于以下的实施方式中的各种接点也同样。在发电系统I中，实质上，如果能够进行第一电池30的电压与第一开闭阈值的比较以及母线电压与第二开闭阈值的比较，则不一定需要以负端母线382为基准进行电位的测定。关于以下的实施方式中的电池以及母线与阈值的比较也同样。
[0088][第五实施方式]
接着，使用图7说明第五实施方式的发电系统I。发电系统I的构成具备经由第一电池30以及接点331而与母线38连接的分支路径、以及经由第一电池30、电阻31以及接点332而与母线38连接的分支路径。其他构造与第四实施方式的装置相同。接点331、332为常开接点。
[0089]图8是示出第一电池30的充电以及放电的次序的图。首先，测定B点的电位Vb，判断电位Vb是否为预先设定的第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S201)。当电位Vb为第一开闭阈值以下时，转移至步骤S202。当电位Vb比第一开闭阈值大时，转移至步骤S203 (对于详细情况之后叙述)。
[0090]在步骤S202中，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第三开闭阈值(在本实施方式中为345V)。当电位Va为第三开闭阈值以上时，闭合接点332且打开接点331 (步骤S204)，第一电池30被充电。通过第一电池30经由电阻31而被充电，从而即使在母线电压大的情况下，也能够防止冲击电流。经过一定时间后，接点331、332恢复至初始状态，返回步骤S201。
[0091]另一方面，在步骤S202中，当电位Va比第三开闭阈值小时，闭合接点331并且打开接点332(步骤S205)。当母线电压比第一电池30的电压大时，第一电池30被充电。由于母线电压与第一电池30的电压之差小，故无需经由电阻31而能够进行充电，能够防止无用的电力消耗。当母线电压比第一电池30的电压小时，第一电池30放电。经过一定时间后，接点331、332恢复至初始状态，返回步骤S201。
[0092]在步骤S201中，当判断为电位Vb比第一开闭阈值大时，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)(步骤S203)。当电位Va为第二开闭阈值以下时，闭合接点331并且打开接点332 (步骤S205)。由于第一电池30的电压比母线电压大，故第一电池30向母线38放电。经过一定时间后，返回步骤S201。
[0093]当电位Va比第二开闭阈值大时，打开接点331以及接点332，第一电池30与母线38断开(步骤S206)。经过一定时间后，返回步骤S201。
[0094]在第五实施方式中，也与第四实施方式同样，与第一电池30始终与母线38连接的情况相比，能够使第一电池30为长寿命。若第三开闭阈值在母线电压的容许范围内设定为比第二阈值大的值,则可任意地设定。
[0095][第六实施方式]
接着，使用图9说明第六实施方式的发电系统I。发电系统I具备:经由第一电池30、接点331以及接点333而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、接点331、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、电阻31、接点332以及接点333而与母线38连接的分支路径；以及经由第一电池30、电阻31、接点332、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径。在本实施方式中，第二电池32的额定电压为30V。其他构成与第五实施方式相同。接点333为常闭接点。接点331、332、334为常开接点。第一电池30以及第二电池32优选使用内部电阻小的电池。
[0096]接着，参照图10说明第一电池30以及第二电池32的充放电的流程。首先，测定正端母线381的位置即A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第四开闭阈值(在本实施方式中为375V)(步骤S301)。当判断电位Va为第四开闭阈值以下时，闭合接点333，打开接点334 (步骤S312)。但是，打开接点331、332。此外，关于电位Va比第四开闭阈值大的情况，即，母线电压上升至容许电压的上限值附近的情况，之后进行叙述。
[0097]接着，比较电位Va与第二电池32的正端的位置即C点的电位Vc (步骤S302)。换言之，比较母线电压与第一电池30以及第二电池32的电压之和。若判断为电位Va比电位Vc低，则求第二电池32的负端的位置即D点处的电位Vd，求电位Vc与电位Vd之差，即第二电池32的电压(Vc —Vd)。关于电位Va为电位Vc以上时的动作，之后叙述。然后，比较第二电池32的电压与预先设定的第五开闭阈值(在本实施方式中为10V)(步骤S303)。
[0098]当第二电池32的电压比第五开闭阈值大时，打开接点332、333，且闭合接点331、334(步骤S313)。由此，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，第一电池30以及第二电池32向母线38放电。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0099]另外，在步骤S302中电位Va为电位Vc以上时，以及，在步骤303中电位Vc与电位Vd之差(Vc-Vd)为第五开闭阈值以下时，测定A点的电位Va，比较电位Va与预先设定的第六开闭阈值(在本实施方式中为345V)(步骤S306)。当电位Va为第六开闭阈值以上时，闭合接点332并且打开接点331 (步骤S307)。由此，第一电池30经由电阻31而被充电。通过在母线38与第一电池30之间设置电阻31，能够防止冲击电流。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0100]另一方面，在步骤S306中，当判断为电位Va比第六开闭阈值小时，测定第一电池30的正端的位置即B点的电位Vb，比较电位Vb与第一开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)(步骤S308)。当判断电位Vb为第一开闭阈值以下时，闭合接点331，且打开接点332(步骤S309)。由此，根据母线电压而进行第一电池30的充电或者放电。当母线电压与第一电池30的电压之差小时，通过不经由电阻31而进行充放电，能够防止无用的电力消耗。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0101]在步骤308中，当判断为电位Vb比第一开闭阈值大时，打开接点331、332(步骤S310)，第一电池30与母线38断开。经过一定时间后，返回步骤S301。此外，如果第一电池30与母线38的连接断开，则打开接点333、334也可。
[0102]另外，在步骤S301中，当电位Va比第四开闭阈值大时，闭合接点332、334并且打开接点331、333(步骤S304)。由此，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，这些电池30、32被充电。在发电系统I中，即使在母线电压上升至容许电压的上限值附近的情况下，也能够通过第一电池30以及第二电池32吸收电力，母线电压的急剧的上升导致的向负载11端的过大的电力供应得到抑制。经过一定时间后，接点331?334恢复至初始状态，返回步骤S301。
[0103]以上，对第一电池30以及第二电池32的充放电的流程进行了说明，但在发电系统I中，通过第一电池30以及第二电池32的充放电，即使母线电压变动，也能够向负载11端供应稳定的电力。与使用负载消耗电力的情况相比，能够高效地利用生成的电力。在第六实施方式中，若第四开闭阈值为母线电压的稳态范围的上限值以上，且小于容许范围的上限值则可设定为任意的值。若第六开闭阈值小于第四开闭阈值，为第一电池30的电压以上，则可设定为任意的值。在第一电池30与第二电池32的电压之和比母线电压大时，第五开闭阈值小于第二电池32的额定电压，可设定为从母线电压减去第一电池30的电压的值以上的任意的值。
[0104]图11是示出变形例所涉及的充电以及放电的次序的流程图。在图11中，替代图10的步骤S308而进行步骤S311。其他动作与图10相同。
[0105]在步骤S306中，当判断为电位Va比第六开闭阈值低时，判断电位Va是否为第二开闭阈值(在本实施方式中为341.5V)以下(步骤S311)。当判断电位Va为第二开闭阈值以下时，闭合接点331，打开接点332 (步骤S309)。根据母线电压而对第一电池30进行充放电。另外，当判断为电位Va比第二开闭阈值大时，打开接点331、332 (步骤S310)，第一电池30与母线38断开。即使在图11所示的情况下，也能够向负载11端供应稳定的电力。
[0106][第七实施方式]
接着，使用图12说明第七实施方式的发电系统I。发电系统I具备:经由第一电池30、接点331以及接点333而与母线38连接的分支路径；经由第一电池30、接点331、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径；以及经由电阻31、接点332、第二电池32以及接点334而与母线38连接的分支路径。在本实施方式中，第一电池30的额定电压为350V，第二电池32的额定电压为50V。母线电压的容许范围为330V以上380V以下。其他构成与第六实施方式相同。
[0107]在发电系统I中，通过闭合接点331以及接点333，第一电池30与母线38连接，通过闭合接点332以及接点334，第二电池32与母线38连接。通过闭合接点331以及接点334，第一电池30以及串联连接于第一电池30的第二电池32与母线38连接。如此，通过作为第一接点部的接点331以及接点333的组及接点332以及接点334的组，切换母线38与第一电池30的连接以及母线38与第二电池32的连接，个别地进行第一电池30的充放电和向第二电池32的充电。另外，通过作为第二接点部的接点331以及接点334的组，第一电池30以及第二电池32与母线38连接，同时进行这些电池30、32的充放电。
[0108]图13是示出第一电池30以及第二电池32的充电以及放电的次序的图。首先，测定A点的电位Va，判断电位Va是否在容许母线38中的瞬时电压变动的范围即第一设定电位范围(在本实施方式中为340V以上375V以下的范围)内(步骤S401)。当电位Va为第一设定电位范围内时，闭合接点331、333并且打开接点332、334(步骤S402)。对于电位Va为第一设定电位范围外的情况，之后叙述。由此，第一电池30与母线38连接。当第一电池30的电压比母线电压低时，对第一电池30进行充电，当第一电池30的电压比母线电压大时，第一电池30放电。如此，通过在第一电池30中进行充放电，即使母线电压变动也能够向负载11端供应稳定的电力。另外，由于对第一电池30进行所谓涓流充电，故能够补偿第一电池30的自然放电。
[0109]经过一定时间后，测定A点的电流la, S卩，第一电池30与母线38之间的电流(步骤S403)，比较电流Ia与第一电流设定值(在本实施方式中为0.5A)。若判断为电流Ia比第一电流设定值大，则返回步骤S401。若判断电流Ia为第一电流设定值以下，则判断电位Va是否在母线电压的稳态范围(345V以上350V以下的范围)即第二设定电位范围内(步骤 S404)。
[0110]若判断电位Va为第二设定电位范围外，则返回步骤S401。若判断电位Va在第二设定电位范围内，则测定第二电池32的负端的位置即D点处的电位Vd和正端的位置即C点的电位Vc，比较第二电池32的电压(Vc - Vd)和第七开闭阈值(在本实施方式中为40V)(步骤S405)。当第二电池32的电压(Vc-Vd)为第七开闭阈值以上时，返回步骤S401。
[0111]当第二电池32的电压(Vc-Vd)比第七开闭阈值低时，打开接点331、333，闭合接点332、334(步骤S406)。其结果，第二电池32被充电。在发电系统I中，母线电压在第二设定电位范围内，从而能够稳定地进行第二电池32的充电。此外，优选同时进行接点331、333以及接点332、334的开闭，但在打开接点331、333之后闭合接点332、334也可。
[0112]经过一定时间后，判断流过从正端母线381向第二电池32分支的路径的电流Ie(图12中的E点的电流)是否为第二电流设定值(在本实施方式中为0.5A)以下(步骤S407)。在本实施方式中，将第二电池32的充电量的比例变为50%时的电流值设定为第二电流设定值。但是，第二电流设定值也可为其他值。若电流Ie为第二电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第二电流设定值大时，判断电位Va是否为第二设定电位范围内(步骤S410)。当电位Va为第二设定电位范围内时，再次比较电流Ie与第二电流设定值(步骤S407)，若判断电流Ie为第二电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第二电流设定值大时，比较电位Va与第二设定电位范围(步骤S410)，若判断电位Va为第二设定电位范围内，则返回步骤S407。如此，重复步骤S407、S410直到电流Ie变为第二电流设定值以下，第二电池32被充电直到充电量变为50%。但是，在步骤S410中，若判断为电位Va超过第二设定电位范围，则强制性地返回步骤S401。
[0113]另外，在步骤S401中，若判断测定的电位Va为第一设定电位范围外，则闭合接点331、334，打开接点332、333(步骤S408)。当电位Va比第一设定电位范围的上限值大，即，母线电压为容许范围的上限值附近时，第一电池30以及第二电池32被充电。经过一定时间后，确认E点处的电流Ie是否为第三电流设定值(在本实施方式中为2A)以下(步骤S409)，若电流Ie为第三电流设定值以下，则接点331?334返回初始状态，返回步骤S401。另外，当电流Ie比第三电流设定值大时，每既定时间反复确认电流Ie的大小,直到电流Ie变为第三电流设定值以下。
[0114]另一方面，当电位Va比第一设定电位范围的下限值低，即，为容许范围的下限值附近时，第一电池30以及第二电池32放电。经过一定时间后，确认电流Ie是否为第三电流设定值以下(步骤S409)，若电流Ie为第三电流设定值以下，则返回步骤S401。当电流Ie比第三电流设定值大时，每既定时间反复确认电流Ie的大小，直到变为第三电流设定值以下。
[0115]在使用铅蓄电池等内部电阻大的电池作为第一电池的发电系统中，若母线电压降低至容许范围的下限值附近，则由于放电时电压降大，故不能够对母线供应足够的电力。相对于此，在发电系统I中，能够通过蓄电于第二电池32的电力而补偿第一电池30的内部电阻造成的电压降。
[0116]如上所述，在发电系统I中，即使在母线电压变为容许范围的上限值或者下限值时，也能够向负载11端供应稳定的电力。
[0117]以上，对第一电池30以及第二电池32的动作进行了说明，而第一设定电位范围内，通过第一电池30与第二电池32被个别地充电，因而能够抑制第一电池30以及第二电池32的过充电。另外，能够利用铅蓄电池等内部电阻大的电池作为第一电池30，能够提高电池的选择自由度。其结果，能够抑制发电系统I的制造成本。在本实施方式中，若以比第二电池32的额定电压小的值设定第七开闭阈值，则也可以是其他值。第一设定电位范围的上限值可设定为稳态范围的上限值与容许范围的上限值之间的任意的值，下限值可设定为稳态范围的下限值与容许范围的下限值之间的任意的值。第二设定电位范围不一定需要与母线电压的稳态范围相同。第二设定电位范围的下限值以及上限值优选设定为从第一电池30的额定电压即350V减去IOV的值以上、在额定电压上加上IOV的值以下的范围。但是，第二设定电位范围的下限值设为比第一设定电位范围的下限值大，上限值设为比第一设定电位范围的上限值小。
[0118]此外，应认为本次公开的实施方式在所有方面均为示例而非限制性内容。尤其在本次公开的实施方式中，非明示地公开的事项，例如，运行条件、操作条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域技术人员通常实施的范围，若为本领域普通技术人员则能够采用容易想到的值。在第二实施方式中，还可以替代电池21而设置电容器作为蓄电单元，还可以并联地设置电池以及电容器双方。第一电池30还可以使用将多个单元(cell)串联配置的电池、将多个单元并联配置的电池。第二电池32也同样。在上述第四至第七实施方式中的电池与母线的连接动作中，将接点恢复至初始状态的操作还可以基于电池的电压、母线电压而进行。
【权利要求】
1.一种发电系统，其中具备: 发电装置； 转换器，将通过所述发电装置发电的交流电力转换为直流电力； 互连型逆变器，将通过所述转换器转换的直流电力转换为能够与系统互连的交流电力；以及 负载输出部，从所述转换器与互连型逆变器之间对负载供应直流或者交流电力。
2.如权利要求1所述的发电系统，其中， 所述负载输出部具有将通过所述转换器转换的直流电力转换为交流电力并对所述负载输出的独立型逆变器。
3.如权利要求1或2所述的发电系统，其中， 在所述转换器与所述负载输出部之间，具备使伴随负载变动而产生的所述转换器的输出端的电压变动稳定化的电压稳定化单元。
4.如权利要求3所述的发电系统，其中， 在所述转换器与所述负载输出部之间，与所述电压稳定化单元并联地具有电池。
5.如权利要求4所述的发电系统，其中， 具备控制所述电池的充放电的控制部， 所述控制部在所述电池 的电压为第一开闭阈值以下时，或者，在所述电池的电压比所述第一开闭阈值高，且连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压为第二开闭阈值以下时，将所述电池与所述直流布线连接。
6.如权利要求5所述的发电系统，其中， 具备与所述电池串联连接的电阻， 所述控制部在所述电池的电压为第一开闭阈值以下，且所述直流布线的电压为第三开闭阈值以上时，将所述电池以及所述电阻与所述直流布线连接。
7.如权利要求1或2所述的发电系统，其中具备: 第一电池； 第二电池，与所述第一电池串联连接，额定电压比所述第一电池低；以及 控制部，控制所述第一电池以及所述第二电池的充放电， 所述控制部在连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线的电压比第四开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
8.如权利要求7所述的发电系统，其中， 所述控制部在所述直流布线的电压为所述第四开闭阈值以下，且所述第二电池的电压比第五开闭阈值大时，将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
9.如权利要求1或2所述的发电系统，其中具备: 第一电池； 第二电池，额定电压比所述第一电池低； 第一接点部，切换连结所述转换器以及所述负载输出部的直流布线与所述第一电池的连接、以及所述直流布线与所述第二电池的连接；以及控制部，控制所述第一接点部的切换， 所述控制部通过所述第一接点部的切换而将所述第一电池以及所述第二电池个别地充电。
10.如权利要求9所述的发电系统，其中， 具备将所述第二电池与所述第一电池串联连结的第二接点部， 所述控制部控制所述第二接点部的切换，在所述直流布线的电压比第一电位设定范围的上限值大或比下限值小时，闭合所述第二接点部以将所述第一电池以及所述第二电池与所述直流布线连接。
11.如权利要求1所述的发电系统，其中， 作为发电系统，采用双元循环发电装置，所述双元循环发电装置在闭环状的循环配管上具有使动作介质蒸发的蒸发器、使通过所述蒸发器蒸发的动作介质的蒸汽膨胀以产生驱动所述发电机的旋转驱动力的膨胀机、将通过所述膨胀机膨胀的动作介质的蒸汽凝结为液体的凝结器、以及使通过所述凝结器凝结的液体的动作介质循环的动作介质泵。
【文档编号】H02J3/28GK103683275SQ201310386851
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年8月30日
【发明者】足立成人, 松村昌义, 小林明, 下田敏章, 小川彻也, 桥本宏一郎, 吉成聪志 申请人:株式会社神户制钢所
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