CN106593554B - 朗肯循环发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供朗肯循环发电装置。朗肯循环发电装置(100)能够执行特定运转。在朗肯循环发电装置(100)中，a)在特定运转中，控制装置(2)调整开闭装置(9)的开度以使得由功率吸收部(25)吸收的直流电力的功率接近第1功率；或，b)在特定运转中，开闭装置(9)的开度增大到预先确定的中间开度以使得由功率吸收部(25)吸收的直流电力的功率落入预先确定的范围内。

Description

朗肯循环发电装置
技术领域
本公开涉及朗肯循环发电装置。
背景技术
进行将分散电源装置与商用系统互连。在专利文献1、专利文献2以及专利文献3中，记载了与分散电源装置、商用系统、控制等相关的技术。在专利文献1所记载的发明中，作为分散电源装置使用利用热能的发电装置。
具体地说，在专利文献1的发电装置中，在蒸气发生器中，工作流体蒸发。膨胀机由工作流体生成机械性动力。发电机由机械性动力生成交流电力。整流器将交流电力转换为直流电力。逆变器由直流电力生成预定的频率的交流电力。整流器与逆变器通过直流电力线连接。对该直流电力线，为了防止停电时等发电机的无负载运转而连接有加热器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特许第4889956号公报
专利文献2：特许第5637310号公报
专利文献3：特开2015－083829号公报
发明内容
在专利文献1的发电装置中，从小型化的观点以及可信性提高的观点出发具有改善的余地。鉴于这样的事情，本公开提供用于使它们兼顾的技术。
即，本公开提供一种朗肯循环发电装置，该朗肯循环发电装置包括朗肯循环装置和控制装置，
所述朗肯循环装置具有：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；和
连接于所述膨胀机的发电机，
所述控制装置具有：
将由所述发电机发电得到的交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为交流电力而向商用系统输出的逆变器；和
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部，
所述朗肯循环发电装置能够执行特定运转，
a)在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率；或
b)在所述特定运转中，所述开闭装置的开度增大到预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内。
上述的朗肯循环发电装置从小型化以及可信性提高的双方的观点来看优异。
附图说明
图1是实施方式1中的朗肯循环发电装置的框图。
图2是功率吸收部的框图。
图3是用于说明实施方式1中的朗肯循环发电装置的运转的时间图。
图4是控制电路的框图。
图5是用于说明变形例2中的朗肯循环发电装置的运转的时间图。
图6是实施方式2中的朗肯循环发电装置的框图。
图7是用于说明实施方式2中的朗肯循环发电装置的运转的时间图。
附图标记说明
1：朗肯循环装置
2、202：控制装置
3：电力系统(商用系统)
4：蒸发器
5：膨胀机
6：冷凝器
7：泵
8：发电机
9：旁通阀(开闭装置)
10：传感器
11：电动机
20：转换器
21：泵驱动电路
22：系统互连用电力转换器(逆变器)
23：交流配线
24：直流电力线
24p：正极侧配线
24n：负极侧配线
25：功率吸收部
26：冷却风扇驱动电路
28：交流配线
29：交流配线
30：控制电路
31：直流电压控制部
32：电流指令限制部
33：电流控制部
34：放电控制部
35：旁通阀开度指令生成部
36：减法器
37：放电功率运算部
41：继电器
42：负载
50：流体回路
70：旁通流路
100、200：发电装置
具体实施方式
本发明者们从小型化以及可信性提高的兼顾的观点出发，研究了改良专利文献1的发电装置。为了将发电装置小型化，可考虑将加热器小型化。为了将加热器小型化，可考虑限制异常发生时(商用系统的停电时等)的加热器处的消耗功率。为了限制异常发生时的加热器处的消耗功率，可考虑限制异常发生时的发电机中的发电功率。为了限制异常发生时的发电机中的发电功率，可考虑在异常刚发生之后将在热源产生的热量降低。但是，如果在异常刚发生之后将热源的热量降低，则具有变得不能确保应该在异常发生时确保的功率的危险。具体地说，具有在朗肯循环装置的泵等中使用发电功率的一部分的情况，在这样的情况下、如果应该在泵的驱动中使用的功率增加，则由于功率不足，具有朗肯循环装置的运转的继续变得困难、朗肯循环装置的安全的停止变得困难的危险。
通过本发明者们的锐意研究，发现：对于兼顾小型化以及可信性提高(特别是，异常发生时的朗肯循环装置的运转的继续以及朗肯循环装置的安全的停止的实现)来说，适当调整开闭装置的开度是有效的。本公开基于这样的构思而提出。
即，本公开的第1技术方案提供一种朗肯循环发电装置，该朗肯循环发电装置包括朗肯循环装置与控制装置，
所述朗肯循环装置具有：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；和
连接于所述膨胀机的发电机，
所述控制装置具有：
将由所述发电机发电得到的交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为交流电力而向商用系统输出的逆变器；和
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部，
所述朗肯循环发电装置能够执行特定运转，
a)在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率；或者
b)在所述特定运转中，所述开闭装置的开度增大到预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内。
在第1技术方案的a)中，调整开闭装置的开度以使得由功率吸收部吸收的直流电力的功率接近第1功率。通过将第1功率设为不过大的功率，可防止由功率吸收部吸收的直流电力的功率变得过大，所以能够实现功率吸收部的小型化。另外，如果按某种程度增大第1功率，在朗肯循环装置中的消耗功率增加时，能够顺利地补偿该增加量，所以能够实现朗肯循环装置的运转的继续以及朗肯循环装置的安全的停止。因此，如果将第1功率设定为与规格相应的适当的值，便能够实现朗肯循环发电装置的小型化以及可信性提高的兼顾。例如，如果在停电等系统异常时进行特定运转，则可确保系统异常时的朗肯循环发电装置的可信性。出于以上的原因，第1技术方案的a)的特定运转适于朗肯循环发电装置的小型化以及可信性提高的兼顾。另外，第1功率为例如发电装置的额定功率的1％以上且60％以下的功率。
在第1技术方案的b)中，开闭装置的开度增大到预先确定的中间开度，以使得由功率吸收部吸收的直流电力的功率落入预先确定的范围内。这样一来，可防止由功率吸收部吸收的功率变得过大，所以能够实现功率吸收部的小型化。另外，这样一来，可防止由功率吸收部吸收的功率变得过小，所以容易顺利地补偿朗肯循环装置中的消耗功率的增加量。出于以上的原因，第1技术方案的b)适于朗肯循环发电装置的小型化以及可信性提高的兼顾。另外，上述预先确定的范围为例如发电装置的额定功率的1％以上且60％以下的范围。
本公开的第2技术方案在第1技术方案的基础上提供如下朗肯循环发电装置：
A)在所述特定运转中，所述控制装置通过进行以所述开闭装置的开度为操作量的反馈控制而调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率；或
b)在所述特定运转中，所述开闭装置的开度增大到预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内。
根据第2技术方案的A)的反馈控制，能够容易地实现第1技术方案的a)。
本公开的第3技术方案在第1技术方案或第2技术方案的基础上提供如下的朗肯循环装置：
α)在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率，
在所述特定运转中，在所述朗肯循环装置中的消耗功率增加时，由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率暂时地减少并且从所述控制装置向所述朗肯循环装置供给的功率增加，然后所述直流电力的功率再度接近所述第1功率；或
β)在所述特定运转中，所述开闭装置的开度增大到预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内，
在所述特定运转中，在所述朗肯循环装置中的消耗功率增加时，由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率减少并且从所述控制装置向所述朗肯循环装置供给的功率增加。
第3技术方案的α)以及β)表示在特定运转中朗肯循环装置中的消耗功率增加时的、功率的典型性变动。
本公开的第4技术方案在第1～3技术方案的任意1个的基础上提供如下的朗肯循环发电装置：
所述朗肯循环装置进而具有压送所述工作流体的泵，
在所述特定运转中，作为驱动所述泵的电力而使用所述直流电力的一部分。
根据第4技术方案的特定运转，即使商用系统停电，也能够确保泵的驱动所需要的功率。另外，能够有效活用发电机中的发电功率。
本公开的第5技术方案在第1技术方案的基础上提供如下的朗肯循环发电装置：
a)在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率，
A)在所述特定运转中，所述控制装置通过进行以所述开闭装置的开度为操作量的反馈控制而调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率；或
α)在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率，
在所述特定运转中，在所述朗肯循环装置中的消耗功率增加时，由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率暂时地减少并且从所述控制装置向所述朗肯循环装置供给的功率增加，然后所述直流电力的功率再度接近所述第1功率。
对于第5技术方案的效果，希望参照第1技术方案、第2技术方案以及第3技术方案的效果。
本公开的第6技术方案在第5技术方案的基础上，提供下述的朗肯循环发电装置：
所述朗肯循环装置进而具有压送所述工作流体的泵，
在所述特定运转中，作为驱动所述泵的电力而使用所述直流电力的一部分，
在所述特定运转中，在所述开闭装置的开度减小到第1开度时，所述泵的转速开始下降。
本公开的第7技术方案在第5技术方案的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
所述朗肯循环装置进而具有：
压送所述工作流体的泵；
对所述工作流体进行加热的蒸发器；和
在存在于以所述蒸发器的出口为起点并以所述膨胀机的入口为终点的流路的所述工作流体的温度的确定中使用的传感器，
在所述特定运转中，作为驱动所述泵的电力而使用所述直流电力的一部分，
在所述特定运转中，在由所述传感器确定的温度下降到第1温度时，所述泵的转速开始下降。
如第7技术方案规定那样从工作流体的温度下降到某种程度时开始使泵的转速下降，从确保朗肯循环装置的安全性的观点出发是适当的。另外，在调整开闭装置以使得由功率吸收部吸收的直流电力的功率接近第1功率的情况下，基本地在工作流体的温度下降时开闭装置的开度变小，所以如第6技术方案规定那样从开闭装置的开度变小到某种程度时开始使泵的转速下降，从相同观点出发是适当的。另外，在如第6技术方案以及第7技术方案的特定运转那样使泵的转速下降时，能够降低泵的消耗功率，所以难以导致由于发电功率不足而不能确保朗肯循环装置的运转继续时间的事态。另外，如果泵的转速下降，则泵的停止变得容易。
本公开的第8技术方案在第6技术方案或第7技术方案的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
在所述特定运转中，如果所述泵的转速下降则所述膨胀机的转速下降。
根据第8技术方案的朗肯循环发电装置，能够与泵的消耗功率的降低相应而使发电机的发电功率下降。因此，难以导致由于发电功率不足而不能确保朗肯循环装置的运转继续时间的事态。另外，如果膨胀机的转速下降，则膨胀机的停止变得容易。
本公开的第9技术方案在第6～8技术方案的任意1个的基础上，提供下述的朗肯循环发电装置：
在以下的e)～g)的任意一项成立时使所述膨胀机以及所述泵的转速为零。
e)由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率为第2功率以下。
f)所述直流电力线的直流电压比第1电压小。
g)所述泵或所述膨胀机的转速为第1转速以下。
其中，所述第2功率比所述第1功率小。
根据第9技术方案的朗肯循环发电装置，能够在工作流体的温度充分下降后将膨胀机以及泵的驱动停止。因此，第9技术方案的朗肯循环发电装置从装置的安全性的观点出发合适。
本公开的第10技术方案在第9技术方案的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
在以下的E)以及G)的任意一项成立时增大所述开闭装置的开度。
E)由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率为第3功率以下。
G)所述泵或所述膨胀机的转速为第2转速以下。
其中，所述第3功率比所述第1功率小且比所述第2功率大。所述第2转速比所述第1转速大。
在第9技术方案的e)～g)的条件成立时，工作流体的温度较低，存在工作流体包含液体的情况。因此，在根据第9技术方案使膨胀机的驱动停止后，存在膨胀机的入口处的工作流体包含液体的情况。根据第10技术方案，能够在使膨胀机的驱动停止前增大开闭装置的开度。这样一来，驱动停止后的膨胀机出入口的工作流体的压力差降低，所以包含液体的工作流体难以流入到驱动停止后的膨胀机。
本公开的第11技术方案在第5～10技术方案的任意1个的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
所述控制装置进而具有控制所述逆变器、所述功率吸收部以及所述开闭装置的控制电路，
在所述特定运转中，所述控制电路运算作为应该流入到所述功率吸收部的电流的电流指令，使用所述电流指令，调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率。
根据第11技术方案的朗肯循环发电装置，能够无测定该直流电力的传感器地进行使由功率吸收部吸收的直流电力的功率接近第1功率的特定运转。
本公开的第12技术方案在第1～11技术方案的任意1个的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
所述朗肯循环装置进而具有冷却所述工作流体的冷凝器，
在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度并且调整所述冷凝器的散热量。
开闭装置的开度的变更会影响到储存于朗肯循环装置的热能的大小以及工作流体的温度。在第12技术方案中，与开闭装置的开度的调整并行地进行冷凝器的散热量的调整，所以容易将储存于朗肯循环装置的热能以及工作流体的温度维持为适当的范围。因此，容易防止蒸发器出口温度的过度上升。
在第12技术方案的具体例子中，在由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率比所述第1功率大的情况下，增大所述开闭装置的开度并且使所述冷凝器的散热能力增加。这样一来，即使开闭装置的开度变大、由膨胀机抽出的热能减少，也难以引起蒸发器出口温度的过度上升。
本公开的第13技术方案在第12技术方案的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
所述朗肯循环装置进而具有冷却所述冷凝器的冷却风扇，
在所述特定运转中，所述控制装置调整所述冷却风扇的转速而调整所述冷凝器的散热量。
根据第13技术方案，能够通过空冷得到第12技术方案的效果。
在第13技术方案的具体例子中，在由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率比所述第1功率大的情况下，使所述冷却风扇的转速增加而使所述冷凝器的散热能力增加。
本公开的第14技术方案在第13技术方案的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
在所述特定运转中，所述冷却风扇使用所述直流电力的一部分而被驱动。
根据第14技术方案的朗肯循环发电装置，即使商用系统停电，也能够确保冷却风扇的驱动所需要的功率。另外，能够有效活用发电机中的发电功率。
本公开的第15技术方案在第1～14技术方案的任意1个的基础上提供下述的朗肯循环发电装置：
所述特定运转在所述朗肯循环装置将其与所述商用系统的连接解除时进行。
第1技术方案等的特定运转能够在朗肯循环装置将其与商用系统的连接解除时合适地进行。
本公开的第1技术方案的另外的表现方式是一种朗肯循环发电装置，其包括朗肯循环装置以及控制装置，其中：
所述朗肯循环装置包括：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；以及
连接于所述膨胀机、将所述机械能转换为第1交流电力的发电机，
所述朗肯循环装置具有包括特定运转的运转模式，
所述控制装置包括：
将由所述发电机发电得到的所述第1交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为第2交流电力而向商用系统输出的逆变器；
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部；以及
控制电路，其在所述特定运转中，a)使得所述开闭装置调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率；或、b)使得所述开闭装置将所述开闭装置的开度调整为预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内。
以下，一边参照附图一边对本公开的实施方式进行说明。本公开并不限定于以下的实施方式。
(实施方式1)
(发电装置的构成)
如图1所示，实施方式1的发电装置(朗肯循环发电装置)100包括朗肯循环装置1和控制装置(朗肯循环控制装置)2。朗肯循环装置1被连接于控制装置2。控制装置2能够被连接于外部的电力系统(商用系统)3。电力系统3能够向朗肯循环装置1供给电力。也存在从朗肯循环装置1向电力系统3供给电力的情况。电力系统3为例如商用的交流电源。
朗肯循环装置1具有流体回路50、发电机8、电动机11和冷却风扇12。流体回路50为工作流体流动的回路。流体回路50构成朗肯循环。
流体回路50具有泵7、蒸发器4、膨胀机5以及冷凝器6。它们通过多个配管按照该顺序连接为环状。在膨胀机5的入口，设有用于确定工作流体的温度的传感器10。流体回路50进而具有相对于膨胀机5旁通的旁通流路70。旁通流路70的上游端被连接于流体回路50中的蒸发器4的出口与膨胀机5的入口之间的部分。旁通流路70的下游端被连接于流体回路50中的膨胀机5的出口与冷凝器6的入口之间的部分。旁通流路70具有旁通阀(开闭装置)9。
发电机8被连接于膨胀机5。电动机11被连接于泵7。发电机8由膨胀机5驱动。电动机11驱动泵7。
泵7为电动式的泵。泵7能够使液体的工作流体循环。具体地说，作为泵7，能够使用一般的容积型或涡轮型的泵。作为容积型的泵，可列举活塞泵、齿轮泵、叶片泵、旋转泵等。作为涡轮型的泵，可列举离心泵、斜流泵、轴流泵等。泵7没有与膨胀机5连接。即，泵7的旋转轴与膨胀机5的旋转轴被分离。因此，泵7能够相对于膨胀机5独立而工作。
蒸发器4是吸收在锅炉(图示省略)生成的燃烧气体的热能的换热器。蒸发器4为例如翅片管式换热器，被配置于锅炉的内部。在锅炉生成的燃烧气体与朗肯循环装置1的工作流体在蒸发器4换热。由此，工作流体被加热而蒸发。另外，在该例中，热源为锅炉，热介质为燃烧气体，但也能够采用其他的热源以及热介质。例如，也能够采用利用从工厂、焚烧炉等设施排出的废热能的热源。
膨胀机5通过使工作流体膨胀而将工作流体的膨胀能(热能)转换为旋转动力。在膨胀机5的旋转轴，连接有发电机8。通过膨胀机5驱动发电机8。膨胀机5为例如容积型或涡轮型的膨胀机。作为容积型的膨胀机，可列举涡旋膨胀机、旋转膨胀机、螺杆膨胀机、往复膨胀机等。涡轮型的膨胀机为所谓的膨胀涡轮。
本实施方式的冷凝器6通过使从膨胀机5排出的工作流体与从冷却风扇12送风的冷却空气换热，来冷却工作流体。作为冷凝器6，能够合适地使用翅片管式换热器。在本实施方式中，与工作流体换热的热介质为冷却空气，但热介质也可以为冷却水。在使水等液体的热介质在热介质回路中流动的情况下，作为冷凝器6，能够合适地使用板式换热器或套管式换热器。
旁通阀(开闭装置)9是能够变更开度的阀。即，旁通阀9能够将开度调整为全开、全闭、以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个。通过变更旁通阀9的开度，能够调节相对于膨胀机5旁通的工作流体的流量。
另外，在本说明书中，所谓“开度”，是通过百分率表示：将使旁通阀9(开闭装置)为全开时工作流体通过的通路的截面面积设为100％时的、工作流体通过的通路的截面面积。
传感器10是用于存在于以蒸发器4的出口为起点且以膨胀机5的入口为终点的流路的工作流体的温度Ts的确定(检测或推定)的传感器。在该例子中，传感器10是用于温度Ts的确定(检测)的温度传感器。在另外的例子中，传感器10是用于温度Ts的确定(推定)的压力传感器。在压力与温度之间具有相关，所以能够根据压力传感器的检测值(压力的值)推定温度Ts。在该例子中，传感器10是通过与工作流体接触而直接地检测温度Ts的传感器。但是，传感器10也可以是通过检测形成流路的壁的温度而间接地检测温度Ts的传感器。壁典型地由配管构成。
传感器10的位置只要为传感器10能够得到能够利用于温度Ts的确定的检测值的位置即可，没有特别限定。传感器10能够被设置于：以蒸发器4的出口为起点并以膨胀机5的入口为终点的流路中的任意部位(或形成该流路的壁的任意部位)。但是，传感器10也可以设置于旁通流路70中的比旁通阀9靠上游侧(蒸发器4侧)的部分。即，传感器10能够被设置于：流体回路50中的、压力以及温度容易与蒸发器4的出口以及膨胀机5的入口相同程度地升高的位置。
朗肯循环装置1的工作的概要如以下那样。泵7压送工作流体，使其循环。蒸发器4使用来自锅炉等热源(图示省略)的热而加热工作流体。由此，工作流体变为过热蒸气(气体)的状态。过热蒸气的工作流体流入到膨胀机5。流入的工作流体在膨胀机5内绝热膨胀。由此，在膨胀机5产生驱动力，膨胀机5工作。即，通过膨胀机5，将膨胀能(热能)向机械能转换。伴随着膨胀机5的工作，发电机8工作而发电。即，通过发电机8，将机械能向电能转换。总之，通过膨胀机5以及发电机8，将热能向电能转换。冷凝器6使用冷却水、冷却空气等，将从膨胀机5排出的工作流体冷却。由此，工作流体冷凝而变为液体的状态。液体的工作流体被吸入到泵7。
控制装置2控制朗肯循环装置1。控制装置2具有转换器20、泵驱动电路21、冷却风扇驱动电路26、系统互连用电力转换器(逆变器)22、功率吸收部25、继电器41与控制电路30。转换器20经由交流配线(第1交流配线)23连接于发电机8。泵驱动电路21经由交流配线(第2交流配线)29连接于电动机11。冷却风扇驱动电路26经由交流配线(第3交流配线)28连接于冷却风扇12。系统互连用电力转换器22能够经由继电器41连接于电力系统3。转换器20、系统互连用电力转换器22与功率吸收部25通过直流电力线24连接。继电器41通过交流配线与系统互连用电力转换器22连接。控制装置2获取用于确定温度Ts的信号。
从电力系统3经由继电器41向系统互连用电力转换器22供给交流电力。系统互连用电力转换器22将从电力系统3得到的交流电力向直流电力转换。所得到的直流电力被供给到泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26。所得到的直流电力也被供给到转换器20。在发电机8发电时，转换器20将在发电机8发电得到的交流电力向直流电力转换。所得到的直流电力被供给到泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26。在所得到的直流电力比应该向泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26供给的直流电力大的情况下，所得到的直流电力的一部分(剩余电力)通过系统互连用电力转换器22向交流电力转换。该交流电力经由继电器41向电力系统3供给(逆潮流)。转换器20能够经由发电机8向膨胀机5给予制动转矩或驱动转矩。
系统互连用电力转换器(逆变器)22通过直流电力线24与转换器20连接，能够将直流电力转换为交流电力而向商用系统3输出。系统互连用电力转换器22能够检测朗肯循环装置1变为单独运转状态这一情况。单独运转状态是下述状态：在电力系统3因故障等而与系统电源切离的状态下，发电装置100向线路负载供给有效电力。单独运转状态(单独运转)的详细情况能够参照日本工业标准JIS B8121(2009)等说明的内容。另外，单独运转状态的检测也能够由控制装置2中的系统互连用电力转换器22以外的要素承担。
单独运转的检测方法没有特别限定。单独运转的检测方法的例为频率移位方式。在频率移位方式的一例中，(例如按每个控制周期)检测(或推定)系统电压的频率，将对检测值加上微小的移位量所得的频率设为下面以后的(例如下一个)周期中的系统互连用电力转换器22的目标输出频率，检测在单独运转时出现的频率变化。对于单独运转的检测方法的具体例，希望参照专利文献2等。
系统互连用电力转换器22在检测到单独运转状态时，继电器41为了解除单独运转状态，将发电装置100与电力系统3的连接解除(解列)。
功率吸收部25吸收直流电力线24中的直流电力的功率。在本实施方式中，功率吸收部25在检测到单独运转状态时，吸收向电力系统3供给(逆潮流)的功率(剩余功率)。如图2所示，本实施方式的功率吸收部25具有：放出功率的放电电阻，和将向功率吸收部25的电流供给接通切断的开关元件。在图2的例子中，放电电阻以及开关元件被夹于正极侧配线24p与负极侧配线24n之间。开关元件的例子为MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor)等半导体开关元件。另外，功率吸收部25是吸收功率的部分即可。例如，也能够代替放电电阻而使用电池。
泵驱动电路21不需要另外的电源电路，也能够使用电动机11驱动泵7。泵驱动电路21基于传感器10的检测信号等，控制泵7。由此，调整在蒸发器4中流动的工作流体的流量。
冷却风扇驱动电路26不需要另外的电源电路，也能够驱动冷却风扇12。通过由冷却风扇驱动电路26控制冷却风扇12，可调整冷凝器6的换热量(散热能力)。
(控制顺序)
使用图3对朗肯循环发电装置100的控制顺序进行说明。另外，图3的从上起的第1段的图(曲线图)示意地表示蒸发器4中的工作流体的加热量(向工作流体给予的每单位时间的热的量)的时间变化。第2段的图示意地表示旁通阀9的开度的时间变化。第3段的图示意地表示泵7的转速的时间变化。第4段的图示意地表示膨胀机5的转速的时间变化。第5段的图示意地表示功率吸收部25中的放电功率的功率的时间变化。第6段的图示意地表示从发电装置100向电力系统3供给的功率的时间变化。后述的图5以及图7的第1段～第6段的图表表示的内容也同样。
A1的期间是电力系统3正常且发电装置100进行通常运转的期间。在该期间，从发电机8中的发电功率减去在朗肯循环装置1使用的功率所得的功率(剩余功率)全部向电力系统3供给。
A2的期间是电力系统3的电压(系统电压)下降、通过系统互连用电力转换器22的电流限制来限制向电力系统3供给的电力的期间。图3的“系统电压下降”的时间点与单独运转状态的开始时间点相对应。在本实施方式中，在系统互连用电力转换器22检测到系统电压的下降后系统电压在预先确定的限制时间内恢复的情况下(单独运转状态被解除的情况下)，再开始通常运转。在系统电压在限制时间内没有恢复的情况下，向后述的B的期间移动。在A2的期间，剩余功率的一部分被向电力系统3供给，剩余的剩余功率由功率吸收部25吸收(放电)。在向电力系统3供给的电力受到限制时可认为直流电力线24的电压(直流电压)上升，但在本实施方式中控制由功率吸收部25放电的功率以使得直流电压变为目标电压。将直流电压维持为目标电压对朗肯循环发电装置100的安全性确保有利。典型地，目标电压是预先确定的(不变化的)电压。目标电压为例如300～400V。但是，目标电压也可以是与发电装置100的运转状态、系统的状态(系统电压)等相应而变化的电压。
在检测系统电压的下降后系统电压在预先确定的限制时间内没有恢复的情况下，继电器41将朗肯循环装置1与电力系统3的连接解除(解列)。由此，使单独运转状态强制地解除。B的期间(B1、B2以及B3的期间)是朗肯循环装置1被从电力系统3解列的期间。在B的期间的结束时朗肯循环装置1的运转被停止，所以能够将B的期间称为停止期间。在图3所示的例子中，在B1的期间、B2的期间以及B3的期间的一部分中，通过控制装置2调整旁通阀9的开度以使得由功率吸收部25吸收的功率变为第1功率P1。在由功率吸收部25吸收的功率比第1功率P1大的情况下，旁通阀9的开度变大，发电机8的发电功率下降。由此，由功率吸收部25吸收的功率变小，接近第1功率P1。根据这样的旁通阀9的开度的调整，由功率吸收部25吸收的功率不会较大地超过第1功率P1。因此，能实现功率吸收部25的小型化。
在本实施方式中，将控制装置2调整旁通阀(开闭装置)9的开度以使得由功率吸收部25吸收的直流电力的功率接近第1功率P1的运转称为特定运转。在本实施方式的特定运转中，控制装置2通过进行将旁通阀9的开度设为操作量的反馈控制而调整旁通阀9的开度，以使得由功率吸收部25吸收的直流电力的功率接近第1功率P1。另外，在本实施方式的特定运转中，在朗肯循环装置1中的消耗功率增加时，由功率吸收部25吸收的直流电力的功率暂时地减少并且从控制装置2向朗肯循环装置1供给的功率增加，然后直流电力的功率再度接近第1功率P1。如从上述的说明可理解，本实施方式的特定运转在朗肯循环装置1被从电力系统(商用系统)3解列时进行。本实施方式的特定运转是用于使朗肯循环装置1的运转停止的运转。本实施方式的特定运转在B1的期间、B2的期间以及B3的期间的一部分进行。
典型地，第1功率P1为预先确定的(不变化的)功率。第1功率P1在一例中，为发电装置100的额定功率的1％以上。通常泵7的驱动功率(泵驱动电路21的消耗功率)为发电装置100的额定功率的10％以下，所以该例的功率吸收部25能够吸收泵7的驱动功率的10％以上程度。因此，该驱动功率即使以该程度变动，变动量也能够顺利被补偿。在典型的例子中，在朗肯循环装置1的停止中使用的消耗功率较小，所以如果第1功率P1为发电装置100的额定功率的1％以上，则即使在使朗肯循环装置1停止时朗肯循环装置1的消耗功率变动，该变动量也能够被顺利补偿。即，能够实现朗肯循环装置1的安全的停止。另外，在该例子中，第1功率P1为发电装置100的额定功率的30％以下。不使第1功率P1过度大，从功率吸收部25的小型化的观点出发有利。另外，第1功率P1也可以是与发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的功率。另外，在图3的例子中，在A2的期间放电功率超过第1功率P1，但A2的期间为较短的时间，所以没有问题。
但是，在增大旁通阀9的开度以使得发电功率下降时，由膨胀机5向机械能转换的热能下降，所以具有蒸发器4的出口的工作流体的温度过度上升的危险。因此，在本实施方式中，在特定运转中，控制装置2调整旁通阀(开闭装置)9的开度并且调整冷凝器6的散热量。具体地说，在由功率吸收部25吸收的直流电力的功率比第1功率P1大的情况下，增大旁通阀9的开度并且使冷凝器6的散热能力增加。更具体地说，控制装置2调整冷却风扇12的转速(使其增加)而调整冷凝器6的散热量(使其增加)。这样一来，能够抑制蒸发器4的出口的工作流体的温度上升。另外，与冷凝器6有关的上述的控制也能够适用于如后述的变形例1那样通过前馈调整旁通阀9的开度的情况。
在本实施方式的特定运转中，作为驱动泵7的电力而使用直流电力的一部分。换而言之，发电机8的发电功率的一部分经由直流电力线24向泵驱动电路21供给。因此，即使电力系统3停电，也能够确保泵7的驱动所需要的功率，使朗肯循环装置1的运转继续。另外，能够有效活用发电机8中的发电功率。
在本实施方式的特定运转中，冷却风扇26使用直流电力的一部分而被驱动。换而言之，发电机8的发电功率的一部分被经由直流电力线24向冷却风扇驱动电路26供给。由此，即使电力系统3停电，也能够确保冷却风扇驱动电路26所需要的功率，使朗肯循环装置1的运转继续。另外，能够有效活用发电机8中的发电功率。
返回到图3，B1的期间，和朗肯循环装置1与电力系统3的解列一起开始。在B1的期间，剩余功率的全部通过功率吸收部25放电。在B1的期间的初期，控制装置2增大旁通阀9的开度以使得放电功率下降而接近第1功率P1。在放电功率达到第1功率P1后，控制装置2调整旁通阀9的开度以使得放电功率维持为第1功率P1。
B2的期间是从蒸发器4处的工作流体的加热停止到蒸发器4的出口的工作流体的温度变为第1温度(后述)以下为止的期间。在B2的期间，在工作流体的热能下降期间，控制装置2要将功率吸收部25的放电功率维持为第1功率P1，所以旁通阀9的开度逐渐变小。
在B3的期间，泵7的转速下降。在本实施方式中，在B3的期间，泵7的转速下降到零。B3的期间在由传感器10检测到的工作流体的温度变为第1温度以下时开始。即，在本实施方式中，在特定运转中，在由传感器10确定的温度下降到第1温度时，泵7的转速开始下降。工作流体的温度下降到某种程度后使泵7的转速下降这一点，从确保朗肯循环装置1的安全性的观点出发是适当的。另外，在使泵7的转速下降时，能够降低泵7的消耗功率，所以难以导致由于发电功率不足而不能确保朗肯循环装置1的运转继续时间的事态。另外，如果泵7的转速下降，则泵7的停止变得容易。另外，典型地，第1温度为预先确定的(不变化的)温度。第1温度为例如100～175℃。但是，第1温度也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的温度。
在另外的例子中，B3的期间在旁通阀9的开度减小到第1开度时开始。即，在另外的例子的特定运转中，在旁通阀(开闭装置)9的开度减小到第1开度时，泵7的转速开始下降。在调整旁通阀9以使得由功率吸收部25放电的直流电力的功率接近第1功率P1的情况下，基本地，如果工作流体的温度下降则旁通阀9的开度变小。因此，在旁通阀9的开度减小到某种程度时使泵7的转速下降这一点，具有与在工作流体的温度下降到某种程度时使泵7的转速下降这一点同样的意义。第1开度为例如20～80％。
在B3的期间，使膨胀机5的转速与泵7的转速相应地下降。即，在本实施方式的特定运转中，如果泵7的转速下降，则膨胀机5的转速下降。因此，难以导致由于发电功率不足而不能确保朗肯循环装置1的运转继续时间的事态。另外，这样一来，膨胀机5的停止变得容易。
在图3所示的例子中，在B3的期间的中途，旁通阀9的开度变为全开。旁通阀9的开度变为全开后，变得不能将功率吸收部25的放电功率维持为第1功率P1，放电功率变小。另外，从B3的期间的中途开始，也变得不能将直流电力线24中的直流电压维持为目标电压，直流电压变小。
在功率吸收部25的放电功率变为第2功率以下时，将泵7以及膨胀机5的驱动停止，将B3的期间结束。即，在本实施方式中，在由功率吸收部25吸收的直流电力的功率为第2功率以下这一条件成立时，使膨胀机5以及泵7的转速为零。这样一来，能够在工作流体的温度充分低时使膨胀机5以及泵7的驱动停止，所以容易确保装置的安全性。第2功率是比第1功率P1小的功率。典型地，第2功率为预先确定的(不变化的)功率。在本实施方式中，第2功率为0W。但是，第2功率也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的功率。
另外，在直流电力线24的直流电压变得比第1电压低时，也可以将泵7以及膨胀机5的驱动停止。即，在直流电力线24的直流电压比第1电压小这一条件成立时，也可以使膨胀机5以及泵7的转速为零。因为在功率吸收部25的放电功率变得极小时(大致变为0W时)，变得不能将直流电压维持为目标电压，直流电压下降。第1电压能够设为比目标电压低的电压，例如为目标电压的90％以下，在具体的一例中为目标电压的50％。典型地，第1电压为预先确定的(不变化的)电压。但是，第1电压也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的电压。
另外，在泵7或膨胀机5的转速变得比第1转速低时，也可以将泵7以及膨胀机5的驱动停止。即，在泵7或膨胀机5的转速为第1转速以下这一条件成立时，也可以使膨胀机5以及泵7的转速为零。这是因为泵7或膨胀机5的转速与发电机8的发电功率相关，即也与功率吸收部25的放电功率相关。典型地，第1转速为预先确定的(不变化的)转速。第1转速为例如系统电压下降前的转速的5～30％。但是，第1转速也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的转速。
(控制装置进行的控制的详细情况)
如图4所示，控制电路30具有直流电压控制部31、电流指令限制部32、电流控制部33、放电控制部34、旁通阀开度指令生成部35、减法器36和放电功率运算部37。
直流电压控制部31通过例如PI控制等算出用于使直流电压Vdc与直流电压指令Vdc *一致的第1电流指令I*。直流电压Vdc由未图示的传感器检测。直流电压指令Vdc *与目标电压相对应。
电流指令限制部32基于限制电流Imax *，限制第1电流指令I*，算出第2电流指令Ia *。具体地说，电流指令限制部32在第1电流指令I*为限制电流Imax *以下的情况下，输出第1电流指令I*作为第2电流指令Ia *。另外，电流指令限制部32在第1电流指令I*比限制电流Imax *大的情况下，输出限制电流Imax *作为第2电流指令Ia *。典型地，被给予向电力系统3供给的电流的上限值来作为限制电流Imax *。在朗肯循环装置1被从电力系统3解列时，限制电流Imax *变为零，由此第2电流指令Ia *也变为零。第2电流指令Ia *表示从系统互连用电力转换器22向电力系统3输出的电流的有效成分(有效电流)的振幅的目标值。另外，在该例子中，从系统互连用电力转换器22向电力系统3输出的电流的无效成分(无效电流)的目标值为零。
电流控制部33基于第2电流指令Ia *、相电流Is以及系统电压Vs算出电压指令Vs *。具体地说，电流控制部33通过例如PI控制等算出：用于使相电流Is的有效成分与第2电流指令Ia *一致并且使相电流Is的无效成分为零的电压指令Vs *。关于更具体的电流控制部33的工作，希望参照专利文献2。例如，专利文献2所记载的与系统电压的相位推定相关的技术在本实施方式中也能够合适地利用。相电流Is通过未图示的传感器检测。系统电压Vs通过未图示的传感器检测。算出的电压指令Vs *由系统互连用电力转换器22使用。具体地说，系统互连用电力转换器22输出与电压指令Vs *一致的电压。另外，为了说明的方便在这里对电力系统为单相的情况进行说明，但在三相的情况下也能够同样地构成电流控制部33。
减法器36从第1电流指令I*减去第2电流指令Ia *，算出放电电流指令Ibr *。放电电流指令Ibr *表示流入到功率吸收部25的直流电流的目标值(更正确地说是直流电流的平均值的目标值)。如从以上的说明可理解地，第1电流指令I*是用于使直流电压Vdc与直流电压指令Vdc *一致的目标值，作为用于得到该第1电流指令I*的电流调整，在第1电流指令I*为限制电流Imax *以下的情况下仅进行第2电流指令Ia *(＝I*)的调整，在第1电流指令I*比限制电流Imax *大的情况下进行第2电流指令Ia *以及放电电流指令Ibr *的调整。
放电控制部34由放电电流指令Ibr *和功率吸收部25的放电电阻的电阻值计算放电电压指令Vbr *。功率吸收部25控制图2的开关元件，以使得向放电电阻施加的电压平均地变为放电电压指令Vbr *。即，放电电压指令Vbr *表示向放电电阻施加的电压的目标值(更正确地为电压的平均值的目标值)。另外，也可以使用传感器检测在功率吸收部25中流动的电流(放电电流)、通过PI控制器等计算用于使检测值与放电电流指令Ibr *一致的放电电压指令Vbr *，但根据图4所示的控制，不需要检测放电电流的传感器。
放电功率运算部37由放电电流指令Ibr *和功率吸收部25的放电电阻的电阻值运算放电功率Pbr。另外，在本实施方式中，由放电电流指令Ibr *和放电电阻的电阻值运算放电功率Pbr，但也可以由放电电流指令Ibr *和放电电压指令Vbr *运算放电功率Pbr。
旁通阀开度指令生成部35通过PI控制器等算出旁通阀开度指令以使得所希望的放电功率指令Pbr *与放电功率Pbr一致。未图示的旁通阀驱动电路基于旁通阀开度指令控制旁通阀9的开度。放电功率指令Pbr *与第1功率P1相对应。
如上所述，在图3的A1的期间，剩余功率的全部向电力系统3供给。对A1的期间中的控制电路30的工作例进行说明。在直流电压Vdc比直流电压指令Vdc *(目标电压)大的情况下，第1电流指令I*增加。生成与第1电流指令I*相等的第2电流指令Ia *。这是因为在图3的例的通常运转(A1的期间的运转)中，第1电流指令I*为限制电流值Imax *以下。基于第2电流指令Ia *、相电流Is以及系统电压Vs算出的电压指令Vs *增加。作为结果是：向电力系统3供给的电流以及剩余功率增加。第1电流指令I*与第2电流指令Ia *相等，所以与它们的差I*－Ia *相对应的放电电流指令Ibr *变为零。放电电压指令Vbr *也变为零。作为结果是：功率吸收部25的开关元件的占空比(接通时间相对于接通时间以及切断时间的合计的比率)变为零。不生成放电电压指令Vbr *以及旁通阀开度指令。即，不使用旁通阀开度指令生成部35以及放电功率运算部37。
如上所述，在图3的例的A2的期间，向电力系统3供给的电流以及功率被限制。对A2的期间中的控制电路30的工作例进行说明。在直流电压Vdc比直流电压指令Vdc *大的情况下，第1电流指令I*增加。生成与限制电流值Imax *相等的第2电流指令Ia *。这是因为在图3的例的A2的期间的运转中，第1电流指令I*比限制电流值Imax *大。第2电流指令Ia *(＝Imax *)不变，所以相电流Is也不变。第1电流指令I*增加，所以与从第1电流指令I*减去第2电流指令Ia *(＝Imax *)所得的差I*－Ia *相对应的放电电流指令Ibr *也增加。放电电压指令Vbr *也增加。作为结果是：功率吸收部25的开关元件的占空比变大。在图3的例子中，在从A1的期间向A2的期间移动时，系统电压Vs下降并且开始进行根据限制电流值Imax *的第2电流指令Ia *的限制。因此，向电力系统3供给的剩余功率下降。第1电流指令I*、放电电流指令Ibr *以及放电电压指令Vbr *增加，直到向电力系统3供给的剩余功率的下降量变得与功率吸收部25中的放电功率相等为止。A2的期间是剩余功率的一部分(向电力系统3供给的剩余功率的下降量)作为放电功率而被消耗的期间。不生成旁通阀开度指令。
如上所述，B1的期间为和朗肯循环装置1与电力系统3的解列一起开始的期间，是特定运转进行的期间，是剩余功率的全部由功率吸收部25放电的期间。对B1的期间中的控制电路30的工作例进行说明。在直流电压Vdc比直流电压指令Vdc *大的情况下，第1电流指令I*增加。限制电流值Imax *为零，所以第2电流指令Ia *变为零。算出使得向电力系统3供给的电流以及剩余功率变为零那样的电压指令Vs *。第1电流指令I*增加，所以与从第1电流指令I*减去限制电流值Imax *(＝0)所得的差I*－Imax *(＝I*)相对应的放电电流指令Ibr *也增加。放电电压指令Vbr *也增加。作为结果是：功率吸收部25的开关元件的占空比变大。放电电流指令Ibr *增加，所以由放电电流指令Ibr *和功率吸收部25的放电电阻的电阻值运算的放电功率Pbr也增加。如果放电功率Pbr比放电功率指令Pbr *(＝第1功率P1)大，则生成用于增大旁通阀9的开度的旁通阀开度指令。如果放电功率Pbr比放电功率指令Pbr *小，则生成用于减小旁通阀9的开度的旁通阀开度指令。
在B2以及B3的期间中，控制电路30也基本地与B1的期间同样地工作。但是，开关元件的占空比为100％时，即使放电电压指令Vbr *增加，占空比也不增加。另外，旁通阀9的开度的开度为全开时，即使放电功率Pbr比放电功率指令Pbr *(＝第1功率P1)大，旁通阀9的开度也不变大。
如从以上的说明可理解地，控制电路30控制系统互连用电力转换器22、功率吸收部25以及旁通阀(开闭装置)9。系统互连用电力转换器22由电压指令Vs *控制。功率吸收部25由放电电压指令Vbr *控制。旁通阀9由旁通阀开度指令控制。在本实施方式中，在特定运转中，控制电路30运算作为应该向功率吸收部25流入的电流的电流指令(放电电流指令Ibr *)。而且，使用电流指令，调整旁通阀(开闭装置)9的开度，以使得由功率吸收部25吸收的直流电力的功率接近第1功率P1。这样一来，用于确定功率吸收部25中的放电功率(放电电流)的传感器变得不需要。另外，“使用电流指令”的含义为“使用电流指令或由电流指令计算出的值”，当然也包含使用由电流指令计算出的放电功率Pbr的情况。另外，在旁通阀9的调整中，也能够通过传感器等测定功率吸收部25中的放电电流，调整旁通阀9的开度以使得由该测定值计算出的放电功率变为第1功率P1。
本实施方式的控制电路30也控制转换器20。具体地说，控制电路30向转换器20给予电压指令Vuvw *。转换器20控制发电机8以使得向发电机8施加的电压与电压指令Vuvw *一致。关于基于控制电路30的转换器20以及发电机8的控制的详细情况，希望参照专利文献3等。
(变形例1)
在实施方式1中，调整旁通阀9以使得功率吸收部25的放电功率变为第1功率P1，但也能够通过前馈来调整旁通阀9的开度以使得放电功率落入预定的范围内地变为事先确定的开度。具体地说，在变形例1中，在特定运转中，将旁通阀(开闭装置)9的开度增大到预先确定的中间开度(全开与全闭之间的开度)以使得由功率吸收部25吸收的直流电力的功率落入预先确定的(不变化的)范围内。另外，在特定运转中，在朗肯循环装置1中的消耗功率增加时，由功率吸收部25吸收的直流电力的功率减少并且从控制装置2向朗肯循环装置1供给的功率增加。与直流电力的功率有关的上述的预先确定的范围为例如发电装置100的额定功率的1％以上且30％以下的范围。另外，与旁通阀9有关的上述的预先确定的中间开度为例如20～80％的开度。
在变形例1中，在检测到单独运转状态后，如上所述那样增大旁通阀9的开度。具体地说，在特定运转的开始时(朗肯循环装置1从电力系统3解列了时)，如上所述那样增大旁通阀9的开度。这样一来，发电机8的发电功率下降，功率吸收部25处的放电功率降低。该构成适于功率吸收部25的小型化。另外，然后，在检测到热源进行的蒸发器4的加热停止了时，减小旁通阀9的开度。
(变形例2)
在实施方式1中，在旁通阀9的开度较小的状态(更具体地是开度为全闭的状态)下将泵7以及膨胀机5停止，但也能够在泵7以及膨胀机5的停止前增大旁通阀9的开度。具体地说，在变形例2中，如图5所示，在由功率吸收部25吸收的直流电力的功率为第3功率以下这一条件成立时，增大旁通阀(开闭装置)9的开度。更具体地说，在上述条件成立时，将旁通阀9的开度增大到20～80％。第3功率是比第1功率P1小且比第2功率大的功率。典型地，第3功率是预先确定的(不变化的)功率。第3功率为例如第1功率的10～90％。但是，第3功率也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的功率。
采用实施方式1的运转条件的情况下，在将泵7以及膨胀机5停止时，工作流体的温度较低，存在工作流体包含液体的情况。如果膨胀机5吸入液体的工作流体，则存在液体的工作流体使润滑油从膨胀机5排出、膨胀机5中的润滑油不足的情况。润滑油的不足会加快膨胀机5的磨损、增大膨胀机5的损耗。另外，在将不使用润滑油的膨胀机(例如涡轮型膨胀机)用于朗肯循环装置1的情况下，如果膨胀机5吸入液体的工作流体，则导致膨胀机5的腐蚀(物理性腐蚀)。但是，根据变形例2，膨胀机5难以在将泵7以及膨胀机5停止后吸入包含液体的工作流体。
另外，也能够在泵7或膨胀机5的转速为第2转速以下这一条件成立时，增大旁通阀(开闭装置)9的开度。第2转速是比第1转速大的转速。典型地，第2转速为预先确定的(不变化的)转速。第2转速为例如系统电压下降前的转速的5～40％。但是，第2转速也可以是与朗肯循环发电装置100的运转状态以及其他相应而变化的转速。这样也能够得到与变形例2同样的效果。
(实施方式2)
图6是本公开的实施方式2的发电装置(朗肯循环发电装置)200的框图。在图6中，有时对于与图1相同的构成要素使用相同附图标记、将说明省略。
如图6所示，发电装置200代替实施方式1中的控制装置2而包括控制装置202。控制装置202能够与负载42连接。
在控制装置202中，能够在连接系统互连用电力转换器22与继电器41的交流配线上连接负载42。负载42为例如电气化产品等。
向系统互连用电力转换器22以及负载42，从电力系统3经由继电器41供给交流电力。系统互连用电力转换器22将从电力系统3得到的交流电力向直流电力转换。所得到的直流电力被向泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26供给。所得到的直流电力也向转换器20供给。在发电机8正发电时，转换器20将由发电机8发电得到的交流电力向直流电力转换。所得到的直流电力被向泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26供给。在所得到的直流电力比应该向泵驱动电路21以及冷却风扇驱动电路26供给的直流电力大的情况下，所得到的直流电力的一部分(剩余电力)通过系统互连用电力转换器22向交流电力转换。该交流电力被向负载42供给。在该交流电力比由负载42消耗的电力大的情况下，交流电力的一部分经由继电器41被向电力系统3供给(逆潮流)。
(控制顺序)
使用图7对朗肯循环发电装置200的控制顺序进行说明。
A1的期间为电力系统3正常且发电装置200进行通常运转的期间。在该期间，从发电机8中的发电功率减去朗肯循环装置1中使用的功率后的功率(剩余功率)全部被向电力系统3和负载42供给。
A2的期间是电力系统3的电压(系统电压)下降、通过系统互连用电力转换器22的电流限制而限制向电力系统3供给的电力的期间。在该期间，剩余功率的一部分被向电力系统3以及负载42供给，剩下的剩余功率由功率吸收部25吸收(放电)。如果向电力系统3以及负载42供给的电力受到限制，也可以认为直流电力线24的电压(直流电压)上升，但在本实施方式中，由功率吸收部25所放电的功率被控制以使得直流电压变为目标电压。
在检测到系统电压的下降后、系统电压在预先确定的限制时间内不恢复的情况下，继电器41将朗肯循环装置1与电力系统3的连接解除(解列)。由此，使单独运转状态强制地解除。B的期间(B1a、B1b、B2以及B3的期间)为朗肯循环装置1被从电力系统3解列的期间。在本实施方式中，也进行与实施方式1的特定运转同样的特定运转。
在图7所示的例子中，在B1a的期间，通过控制装置2调整旁通阀9的开度以使得由功率吸收部25吸收的功率变为第1功率P1’。在由功率吸收部25吸收的功率比第1功率P1’大的情况下，旁通阀9的开度变大，发电机8的发电功率下降。由此，由功率吸收部25吸收的功率变小，接近第1功率P1’。根据这样的旁通阀9的开度的调整，由功率吸收部25吸收的功率不会较大地超过第1功率P1’。因此，能够实现功率吸收部25的小型化。
B1a的期间和朗肯循环装置1与电力系统3的解列一起开始。在B1a的期间，通过功率吸收部25放电从剩余功率减去负载42的消耗功率所得的功率。在B1a的期间的初期，控制装置202增大旁通阀9的开度以使得放电功率下降而接近第1功率P1’。在放电功率达到第1功率P1’后，控制装置202调整旁通阀9的开度以使得放电功率维持为第1功率P1’。
在负载42的消耗功率较小的情况下，第1功率P1’为例如发电装置200的额定功率的10％～60％。在本实施方式中，第1功率P1’为额定功率的60％。根据本实施方式，即使在负载42的消耗功率变动的情况下，只要变动量为额定功率的60％以下，便能够顺利地补偿变动量。在负载42的消耗功率会变动的情况下，也可以采用使第1功率P1’变化以使得负载42的消耗功率和第1功率P1’的合计变为额定功率以下那样的构成。
在B1a的期间中，朗肯循环发电装置200进行自立(独立)运转。在这里，自立运转指的是在朗肯循环装置1被从电力系统3解列了的状态下使负载42运转。自立运转在日本工业标准JIS C8960(2012)等中说明，所以希望参照。根据本实施方式，在电力系统3停电的状态下也能够向负载42供给电力。另外，在图7中B1a的期间较短，但B1a的期间也可以是较长的期间。
B1b的期间，是为了使朗肯循环发电装置200的运转停止而减小负载42的消耗功率(在本实施方式中，将成为负载的装置停止而使得负载的消耗功率为零)的期间。另外，不需要在使得负载的消耗功率为零后使得功率吸收部25继续吸收对负载42的消耗功率的变动量进行补偿的功率，所以在本实施方式的B1b的期间使第1功率从P1’向P1下降。P1的范围的例与实施方式1的P1的范围的例相同。但是，也可以将第1功率维持为P1’不变。
对于B2、B3的期间的控制，希望参照实施方式1中的说明。
在实施方式2中，在A1～B1a的期间使向负载42的电力供给继续。但是，也可以设置将向负载42的供给暂时停止、通过功率吸收部25吸收全部剩余功率的期间，然后再开始向负载42进行电力供给。作为这样的期间，跨朗肯循环装置1从电力系统3解列时的期间是适当的。这样一来，即使在朗肯循环装置1与电力系统3互连时和朗肯循环装置1从电力系统3解列时、系统互连用电力转换器22的控制模式较大变化的情况下，也能够安全地切换控制模式。

Claims (17)

1.一种朗肯循环发电装置，该朗肯循环发电装置包括朗肯循环装置和控制装置，
所述朗肯循环装置具有：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；和
连接于所述膨胀机的发电机，
所述控制装置具有：
将由所述发电机发电得到的交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为交流电力而向商用系统输出的逆变器；和
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部，
所述朗肯循环发电装置中：
所述朗肯循环发电装置能够执行用于使所述朗肯循环装置的运转停止的特定运转，
a)在所述特定运转中，所述控制装置执行调整所述开闭装置的开度的第1调整，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近一定的第1功率并在之后维持为所述第1功率。
2.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
进行所述特定运转的期间包括所述开闭装置的开度逐渐变小的期间。
3.一种朗肯循环发电装置，该朗肯循环发电装置包括朗肯循环装置和控制装置，
所述朗肯循环装置具有：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；和
连接于所述膨胀机的发电机，
所述控制装置具有：
将由所述发电机发电得到的交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为交流电力而向商用系统输出的逆变器；和
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部，
所述朗肯循环发电装置中：
所述朗肯循环发电装置能够执行用于使所述朗肯循环装置的运转停止的特定运转，
a)在所述特定运转中，所述控制装置执行调整所述开闭装置的开度的第1调整，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率，
进行所述特定运转的期间包括所述开闭装置的开度逐渐变小的期间。
4.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
A)在所述特定运转中，所述控制装置通过进行以所述开闭装置的开度为操作量的反馈控制而执行所述第1调整。
5.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述朗肯循环装置还具有压送所述工作流体的泵，
在所述特定运转中，使用所述直流电力的一部分来作为驱动所述泵的电力，
在所述特定运转中，在所述开闭装置的开度减小到第1开度时，所述泵的转速开始下降。
6.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述朗肯循环装置还具有：
压送所述工作流体的泵；
对所述工作流体进行加热的蒸发器；和
用于确定存在于以所述蒸发器的出口为起点并以所述膨胀机的入口为终点的流路的所述工作流体的温度的传感器，
在所述特定运转中，使用所述直流电力的一部分来作为驱动所述泵的电力，
在所述特定运转中，在由所述传感器确定的温度下降到第1温度时，所述泵的转速开始下降。
7.如权利要求5所述的朗肯循环发电装置，其中：
在所述特定运转中，如果所述泵的转速下降则所述膨胀机的转速下降。
8.如权利要求5所述的朗肯循环发电装置，其中：
在以下的e)～g)的任意一个成立时，使所述膨胀机以及所述泵的转速为零：
e)由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率为第2功率以下；
f)所述直流电力线的直流电压比第1电压小；
g)所述泵或所述膨胀机的转速为第1转速以下，
其中，所述第2功率比所述第1功率小。
9.如权利要求8所述的朗肯循环发电装置，其中：
在以下的E)以及G)的任意一个成立时增大所述开闭装置的开度：
E)由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率为第3功率以下；
G)所述泵或所述膨胀机的转速为第2转速以下，
其中，所述第3功率比所述第1功率小且比所述第2功率大，所述第2转速比所述第1转速大。
10.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述控制装置还具有控制所述逆变器、所述功率吸收部以及所述开闭装置的控制电路，
在所述特定运转中，所述控制电路运算作为应该流入到所述功率吸收部的电流的电流指令，使用所述电流指令，调整所述开闭装置的开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率接近第1功率。
11.一种朗肯循环发电装置，该朗肯循环发电装置包括朗肯循环装置和控制装置，
所述朗肯循环装置具有：
将工作流体的膨胀能转换为机械能的膨胀机；
相对于所述膨胀机旁通的旁通流路；
对所述旁通流路进行开闭且能够将开度调整为全开、全闭以及全开与全闭之间的中间开度的任意一个的开闭装置；
连接于所述膨胀机的发电机；和
对所述工作流体进行加热的蒸发器，
所述控制装置具有：
将由所述发电机发电得到的交流电力转换为直流电力的转换器；
通过直流电力线与所述转换器连接、能够将所述直流电力转换为交流电力而向商用系统输出的逆变器；和
吸收所述直流电力的功率的一部分或全部的功率吸收部，
所述朗肯循环发电装置中：
所述朗肯循环发电装置能够执行用于使所述朗肯循环装置的运转停止的特定运转，
b)在所述特定运转中，所述开闭装置的开度增大到预先确定的所述中间开度，以使得由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率落入预先确定的范围内，
在所述开闭装置的开度增大到所述预先确定的所述中间开度后，在检测到热源进行的所述蒸发器的加热停止了时，减小所述开闭装置的开度。
12.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述朗肯循环装置还具有压送所述工作流体的泵，
在所述特定运转中，使用所述直流电力的一部分来作为驱动所述泵的电力。
13.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述朗肯循环装置还具有冷却所述工作流体的冷凝器，
在所述特定运转中，所述控制装置调整所述开闭装置的开度，并且调整所述冷凝器的散热量。
14.如权利要求13所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述朗肯循环装置还具有冷却所述冷凝器的冷却风扇，
在所述特定运转中，所述控制装置调整所述冷却风扇的转速来调整所述冷凝器的散热量。
15.如权利要求14所述的朗肯循环发电装置，其中：
在所述特定运转中，所述冷却风扇使用所述直流电力的一部分而被驱动。
16.如权利要求12或15所述的朗肯循环发电装置，其中：
在所述特定运转中，在所述朗肯循环装置的消耗功率增加时，由所述功率吸收部吸收的所述直流电力的功率减少并且从所述控制装置向所述朗肯循环装置供给的功率增加。
17.如权利要求1所述的朗肯循环发电装置，其中：
所述特定运转在所述朗肯循环装置被从所述商用系统解列时进行。
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