CN110679079B - 水力发电并网系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种不设置上级控制器而能够与变化的水动力对应地自主地进行运转台数控制的由多个水轮机发电机构成的水力发电并网系统。为了实现上述目的，提供一种水力发电并网系统，其使用多个包括设置于水管的水轮机、被水轮机驱动的永磁铁式同步发电机和用逆变器对永磁铁式同步发电机进行发电控制的发电控制器的结构，将由各逆变器发电获得的直流电力相互连接后经并网装置反向流向电网，各个发电控制器独立地进行基于各个水轮机的特性的发电控制，并以与其他水轮机不同的方式对各个水轮机设定发电的开始转速和停止转速，来与水管的水量变化相应地自主控制运转的台数。

Description

水力发电并网系统

技术领域

本发明涉及回收水的未利用能量的水力发电系统，尤其涉及将发电得到的电力输送至电网的水力发电并网系统。

背景技术

现有技术中存在一种并网系统，其使利用水轮机和发电机将未利用的水的势能回收的水力发电系统与电网连接而使发电得到的电力反向流向电网(系统 )而售电，一般而言，在上述的并网系统中，需要将能够用于发电的水动力尽可能高效地转换为电力。

另一方面，作为可再生能量的未利用的水，其水量多因季节和时间带等而发生变化。为此，根据在设置场所能够获得的最大水量选择水轮机，在小规模的水力发电系统中，一般使用以泵可逆式水轮机为代表的固定翼的水轮机。即，由于没有可变间距机构和导向叶片等应对水量变化的机械上的功能，因此例如如专利文献1所记载的那样提出了这样的方法：通过根据水动力的变化使被水轮机驱动的发电机的发电能力可变，来最大地获得水轮机的能力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-364357号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1虽然通过一台水轮机实现宽流量范围、有效落差范围的高效率的水力发电，但是利用一台水轮机时，对于大幅度地变化的水量难以维持高的转换效率。为此，能够考虑这样的运转控制方法，即，在考虑水量变化的基础上，设置多个水轮机，利用流量检测装置和上级控制器，根据水量切换运转的台数，但是专利文献1中关于这样的运转控制方法，没有考虑通过以怎样的方式控制多个水轮机而使系统的效率高。

本发明以与电网连接的包括将发电得到的电力反向送回的多个水轮机的并网发电系统为对象，提供一种包括多个水轮机的小规模的水力发电并网系统，其对于可用于水轮机发电的水动力的变化，进行考虑了各个水轮机的特性的基础上的水轮机发电控制，削减了对流量检测装置和基于检测出的流量的最合适的运转台数进行控制的上级控制器等，为最简单的设备结构。

用于解决技术问题的技术方案

本发明就是鉴于上述背景技术和技术问题而完成的，例如提供一种水力发电并网系统，其使用多个包括设置于水管的水轮机、被水轮机驱动的永磁铁式同步发电机和用逆变器对永磁铁式同步发电机进行发电控制的发电控制器的结构，将由各逆变器发电获得的直流电力彼此连接后经并网装置反向流向电网，其中各个发电控制器独立地进行基于各个水轮机的特性的发电控制，并以与其他水轮机不同的方式对各个水轮机设定发电的开始转速和停止转速，来与水管的水量变化相应地自主控制运转的台数。

发明的效果

依照本发明，能够提供一种水力发电并网系统(水力発電系統連系システム)，其结构简单，与输向水轮机的水动力的变化对应地进行基于水轮机特性的最合适的水轮机控制，并且进行多个水轮机的自主地运转台数控制。

附图说明

图1是实施例1中由多个水轮机构成的水力发电并网系统的结构图。

图2是实施例1中的发电控制器的功能框图。

图3是表示实施例1中的发电控制器的发电控制特性的特性图。

图4是表示实施例1中的水动力的变化与水轮机的自主地控制运转台数的时序图。

图5是表示实施例1中发生系统异常时的水轮机的自主地控制运转台数的时序图。

图6是实施例2中的包括多个水轮机的水力发电并网系统的结构图。

图7是表示实施例2中的发电控制器的发电控制特性的特性图。

图8是表示实施例2中水位变动时的自主地控制运转台数的时序图。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是本实施例的水力发电并网系统的结构图。在图1中，用于水力发电的可利用水量Q₀13的水流入至上部蓄水槽9，该上部蓄水槽 9相对于水轮机101、201、301设置于在铅垂方向上具有一定高度的部位。从上部蓄水槽9经水管(包括导水管、送水管、配水管等)1，水轮机流量Q_p14通过一次侧水道分支管31被分配为Q₁、Q₂、Q₃，各自通过各个水轮机的水管106、206、306被供给至3台水轮机101、201、 301。通过采用这样的结构，水轮机流量Q_p14的水被送水至水轮机101、 201、301用于发电，经二次侧水道分支管32被排出。

水轮机101驱动飞轮107和永磁铁式同步发电机102。永磁铁式同步发电机102在逆变器103被发电控制器104进行发电控制而产生直流电，该直流电通过直流电缆部6被供给至并网功率调节器7。并网功率调节器7是将直流电转换成与工频电源同步的交流电，使电力反向流向电网(系统 )8的并网装置。对各发电控制器104、204、304设定了目标直流电压V_DC*，进行基于图3所示的水轮机的特性22的发电控制，使直流电缆部6的直流电压V_DC成为V_DC*。

另一方面，由于直流电缆部6的电压V_DC根据并网功率调节器7 反向流的电力量而决定，因此在采用并网系统的情况下，V_DC被并网功率调节器7控制。其结果是，直流电缆部6的直流电压值成为并网功率调节器7的直流电压控制值V_DC。因此，在本发电系统中，在下述的关系成立时为发电状态。

V_DC*＞V_DC

此外，关于水轮机201、301也相同，水轮机201、301分别驱动飞轮207、307和永磁铁式同步发电机202、302。

一般而言，在作为可再生能源的水力利用中，用于发电的水量根据季节等条件而变化。为此，在上部蓄水槽9中利用检测水位的水位计11等确认蓄水槽的水位，使用流量调节阀10调节水轮机流量Q_p14，使得水轮机流量Q_p14不会超过可利用水量Q₀而使蓄水槽为空，以使水位一定。水位计的电源通过水轮机的发电而被供给。

由于上部蓄水槽9位置相对于水轮机101、201、301的高度不变化，因此流量调节阀10引起的水量Q_p的变化转化为输入至水轮机的水动力的变化。因此，在使用可再生能源的并网系统中，在输入的能量变化、变动的条件下，通过发电控制器104、204、304进行控制，以使得总是从水轮机获得最大的发电量。具体而言，发电控制器104、 204、304基于水轮机功率曲线22对逆变器103、203、303进行发电电力的控制，使从发电机获得的发电电力与从水轮机输入的能量一致地优化。

由于所述水管的压力损失根据各水轮机的发电量而变化，因此供给至各水轮机的水量Q₁、Q₂、Q₃的分配也不同。

一般而言，水轮机的转速上升时，压力损失增加，在水轮机的能量转换效率最大的额定运转时压力损失最小。因此，在水轮机发电中压力损失根据发电控制而变化。

发电控制器104、204、304各自进行基于自身的水轮机功率曲线的发电控制。

图2是表示发电控制器的功能框的图。在图2中，虽然仅记载了关于发电控制器104的内容，但是发电控制器204、304也具有相同的结构，因此省略其记载。在图2中，发电控制器104对将由永磁铁式同步发电机102发电得到的三相交流电力转换为可供给至并网功率调节器7的直流电力的逆变器103进行控制。该逆变器103的控制通过作为微处理器的发电机控制微机50进行。发电机控制微机50包括：从检测永磁铁式同步发电机102的相电流值的电流传感器58检测永磁铁式同步发电机102的相电流的电流检测部57；位置速度推测运算部 56；检测逆变器4的输出电压值的PN电压检测部55；发电电力指令生成部54；电压指令运算部53；d/q转换部52和PWM控制脉冲生成部51。由于各结构在一般的逆变器控制中已知，因此省略其详细的说明。逆变器103具有半导体开关元件，通过对半导体开关元件进行通断控制而将由永磁铁式同步发电机102发电得到的电力转换为直流，并且控制其直流电压而转换成可供给至并网功率调节器7的直流电力。发电机控制微机50生成用于对该半导体开关元件进行通断控制的 PWM控制信号，控制逆变器103。

图3表示各发电控制器的水轮机功率曲线和发电开始以及发电停止的各设定转速。在图3中，令本系统的最大水量时的水轮机无限制转速为N_MAX。此外，为了使说明简洁易懂，令3台的水轮机具有相同性能，额定输出为3kW。

在图3中，当发电控制器开始发电而使发电量增加时，水轮机的动作点从无限制的转速在水轮机功率曲线22上从右向左移动。

关于输向水轮机的水动力，在各个水轮机的额定发电输出P₀的情况下转速为额定发电转速N₀，能够获得100％的发电输出3kW。

在每台水轮机的水动力只有2kW的情况下，动作点超过N₀向左移动，在与转速为N₃₂、输出为P₃₂的输出66.6％、2kW相当之处获得平衡。发电控制器通过按照水动力的增减使动作点在水轮机的功率曲线22上移动，能够进行总维持水轮机的最优动作点地持续发电的控制。

在本实施例中3台水轮机并联地运转时在各个发电控制器设定发电开始和发电停止转速，以使得成为最优的运转台数。

在发电控制器104、204、304，以使得分别满足下述的条件的方式用不同值分别设定图3所示的发电开始转速和发电停止转速。

N₁₀：水轮机101的发电停止转速

当令水轮机101的可发电的最低输出为P₁₀时，根据图3的水轮机功率曲线22求取P₁₀时的水轮机101的发电停止转速N₁₀。

N_1S：水轮机101的发电开始转速

为本水轮机的额定转速N₀以上并且小于最低可发电水量时3台水轮机的无限制转速值的值。

N₂₁：水轮机201的发电停止转速

在2台水轮机运转中停止1台、切换至1台运转时的输出即水轮机201的发电停止输出为P₂₁时，

P₂₁＝100(n-1)/n＝50.0％，n＝2

为3kW的50％时每台为1.5kW，如果将2台改为1台则1台为3kW 的100％额定运转。根据图3的水轮机功率曲线22求取P₂₁时的转速 N₂₁，对发电控制器204进行设定。

N_2S：水轮机201的发电开始转速

为N_1S以上，并且水动力为1台水轮机的额定以上且2台小于额定时的3台水轮机的无限制转速的值。

N₃₂：水轮机301的发电停止转速

令3台水轮机运转中切换为1台停止2台运转时的输出、即水轮机301的发电停止输出为P₃₂时，

P₃₂＝100(n-1)/n＝66.6％，n＝3

3kW的66.6％，每1台约为2kW，如果将3台改为2台，则2台为约3kW的100％额定运转。根据图3的水轮机功率曲线22求取P₃₂时的转速N₃₂，对发电控制器304进行设定。

N_3S：水轮机3号机的发电开始转速

为N_2S以上，并且水动力为2台水轮机的额定以上且小于3台的额定时的3台水轮机的限制转速的值。

通过如上所述地设定各发电控制器的发电开始和停止转速，能够根据水动力的变化而自主地控制运转的台数。

此外，在实际的应用中，即使没有台数的限制，或者水轮机的输出、特性分别不同，考虑台数切换前后的发电输出，也能够按照相同的想法实施。

此外，在没有工频电源的情况下等，能够考虑利用水轮机的发电电力供给用于构成系统全部设备的电源的情况。在此情况下，在仅通过水轮机的旋转使发电系统从完全停止状态起动的无电源起动等情况下，需要仅利用因水轮机的旋转而产生的感应电压起动发电控制器之外的控制电源，设定在最小水量时利用被水轮机驱动的永磁铁式同步发电机的感应电压起动逆变器的控制电源所需的最低转速。此外，在水量小的条件下进行无电源起动的情况下，存在多台水轮机各自的无限制转速不足，不能进行控制电源的起动的可能性。在此情况下，通过利用手动止水阀停止一台水轮机以外的水管的送水，能够提高起动用的一台水轮机的无限制转速。在本实施例的由多个水轮机构成的水力发电并网系统中由于直流部被彼此连接，因此不被送水的水轮机的控制电源也同时起动。在所有水轮机的控制电源起动后，通过打开所述止水阀能够起动发电系统。

图4表示本实施例中3台水轮机发电的状态相对于水动力的变化的转变。在图4中，横轴表示经过时间，纵轴从上方起表示各水轮机的转速、发电输出、合计水动力P_IN和合计发电输出P_LOAD。令发电开始前的状态为上部蓄水槽9有足够的水，流量调节阀10关闭的状态。

在时间t₀，打开上部蓄水槽的流量调节阀，为全开。水动力被输入至3台水轮机，3台的转速均上升至无限制转速N_MAX。

当在t₁并网功率调节器开始并网，开始发电电力的反向流动时，各发电控制器使发电机的发电量增加。由此，对水轮机施加转矩，转速下降。

在t₂，各水轮机为额定输出P₀的3kW，转速为N₀，3台水轮机的合计输出为9kW。

从t₃起操作流量调节阀，直至在t₄使水动力缩小至6kW。

由于利用一次侧水道分支管31对3台水轮机均等地分配水，所以各水轮机各自的动作点在图3的水轮机功率曲线22上移动，使输出下降，并且转速下降至N₃₂。

当在t₄3台水轮机的转速达到N₃₂时，发电控制器CTL304为了使水轮机301成为发电停止转速，停止发电，使水轮机301为无限制。

在从t₄至t₅的期间中，水轮机301为无限制，转速上升。因此而使水管306的压力损失增加，因此水动力被高效地分配至运转中的2 台水轮机。水轮机301的发电量为0，并且运转中的2台的发电输出和转速上升。

从t₅至t₆，合计水动力为6kW，2台水轮机持续进行发电运转。

从t₆至t₇，进一步利用流量调节阀减小流量，使合计水动力P_IN减少至3kW。2台水轮机随着P_IN的下降，基于水轮机功率曲线减小输出并且转速下降。当2台水轮机的转速达到N₂₁时，水轮机201的发电控制器204停止发电，使水轮机201为无限制。

在从t₇至t₈的期间中，水轮机201为无限制，转速上升。因此而使水管206的压力损失增加，因此水动力被高效地分配至运转中的1 台水轮机。水轮机201的发电量为0，并且在运转中1台的发电输出和转速上升。由于水轮机201和301均为无限制，因此转速上升至相同转速。

从t₈至t₉，在合计水动力为3kW的情况下，1台水轮机持续进行发电运转。

当在t₉再次打开上部蓄水槽的流量调节阀时，输入至水轮机的水动力P_IN上升。

在从t₉至t₁₀的期间，即使P_IN增加而超过水轮机101的额定的3kW，由于水轮机101已经是额定输出P₀而不能进一步增加发电量，因此转速超过N₀而上升。同时为无限制的水轮机201和301的转速也上升。

当在t₁₀无限制的2台水轮机的转速达到N_2S时，水轮机201的发电控制器204为发电开始频率，因此开始水轮机201的发电动作。

从t₁₀至t₁₁，当水轮机201的发电量增加，并且水轮机201的水轮机转速下降时，水管206的压力损失也下降，Q₂增加。由此，其他水轮机的转速下降。此外，由于在t₁₀的时刻P_IN超过3kW，因此水轮机 101和201的转速即使下降也为P₂₁以上。

当在t₁₁水轮机201的发电量上升时，在从t₁₁至t₁₂的期间，2台的合计发电量P_LOAD追随P_IN而增加。

通过以上的动作，3台水轮机与P_IN的增减一致地自主地进行台数控制运转，能够在维持水轮机的效率点的同时持续地进行运转。

接着，参照图5，对发电运转开始时的水动力只有额定的50％、之后增加至额定的情况，以及因系统异常等而使并网功率调节器瞬间停止反向流动、之后再次开始反向流动的情况下的动作进行说明。

在图5中，在t₀将上部蓄水槽的流量调节阀打开至50％，向水轮机输入水动力。3台水轮机由于是发电动作前的无限制状态，因此转速同时上升。由于水动力只有50％，因此无限制的转速超过N_2S，上升至不到N_3S。

当在t₁并网功率调节器开始反向流动时，水轮机的转速超过N_1S、 N_2S，因此发电控制器104和204开始发电动作。由于水轮机301的转速没有达到N_3S，因此发电控制器304没有开始发电。

从t₁至t₂，水轮机101和201的发电量增加，并且水轮机的转速也下降。此时，水轮机301没有发电量，水轮机为无限制转速的状态不变。

在从t₂至t₃的期间，P_IN维持为50％的4.5kW，水轮机101和201 均维持相当于75％的2.25kW的发电量。

从t₃至t₄，当再次利用流量调节阀使P_IN从4.5kW增加至6.0kW时，水轮机101和201同时使发电输出增加，到达与额定P₀的100％相当的 3kW，在从t₄至t₅的期间与P_IN一致地维持该状态。

从t₅起再次操作流量调节阀，使P_IN增加至额定的9kW。

在t₅的时刻，水轮机101和201由于为额定输出，因此不能进一步增加发电量。因此，发电运转中的2台水轮机超过额定转速的N₀，转速上升。同时，无限制状态的水轮机301的转速也上升，在t₆达到 N_3S时，发电控制器304开始发电动作。

从t₆至t₇，当水轮机301的发电量增加并且水轮机转速下降时，水管306的压力损失也下降，Q₃增加。由此，其他运转中的水轮机的转速也下降。此外，在t₇的时刻，由于P_IN超过6kW，因此3台水轮机的转速即使下降也不会成为P₃₂以上。

从t₇至t₈，3台水轮机与P_IN一致地同时使发电输出增加，从t₈至 t₉，P_IN维持额定的9kW，3台水轮机的发电输出P_LOAD也维持额定。

在t₉的时刻，当系统发生异常，并网功率调节器7因保护动作而停止反向流动时，P_LOAD瞬间从额定的9kW变为0kW。

在水轮机发电运转中，当并网功率调节器7停止反向流动时，图1 的直流电缆部6的电压V_DC急剧上升。与直流电缆部6连接的发电控制器，分别以将直流电压V_DC维持为目标电压的方式进行控制，因此进行瞬间减小发电量的动作，阻止电压的急剧上升。由此，3台水轮机全部成为无限制，转速上升至N_MAX。

在直至并网功率调节器7再次开始反向流动的t₁₀为止的期间，各发电控制器分别以将直流电缆部的电压维持在目标电压的方式进行控制，因此电压值为目标电压值，由于反向流动被停止，因此P_LOAD为0，各水轮机的发电也成为大致为0的待机状态。

在t₁₀，当因系统异常的恢复，并网功率调节器7再次开始反向流动时，P_IN以额定被输入，直流电压也被维持在目标电压，能够立刻恢复发电电力。

在各水轮机不能以N_MAX连续运转的情况下，削减该水轮机的水动力或另外设置消耗剩余电力的装置，采用必要的对策即可。

通过上述的动作，能够应对水轮机发电中的系统异常的发生，并且能够在短时间内进行发电量的恢复动作。

在因灾害等丧失了系统电源的情况下，使用并网功率调节器的自主运转功能，能够对于可利用水量的变化保持蓄水槽的水位，持续地向自主负载供电。

如上所述，依照本实施例，能够提供一种水力发电并网系统，其不用设置用于水轮机发电的流量检测装置以及基于检测到的流量控制最优的水轮机的运转台数的上级控制器，而能够与输向水轮机的水动力的变化对应地进行基于水轮机特性的最优的水轮机控制，并且进行多个水轮机的自主的运转台数控制。

实施例2

图6是本实施例中的包括多个水轮机的水力发电并网系统的结构图。在图6中，对于具有与图1相同的功能的结构，标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，进行这样的发电控制，即，在应对可利用水量Q₀的变化时的上部蓄水槽的水位调节中不使用流量调节阀10，仅通过基于水位计11的水位计输出15的水轮机的发电控制维持水位。即，在图6中，上部蓄水槽9的水位计11的水位计输出15被输入至3台发电控制器104、204、304，根据水位计输出15的值分别进行发电输出的限制。

下面，使用图7、图8，对于根据水位以3阶段进行输出限制的简易的控制，说明具体的动作。

由于不进行流量的调节，因此在下面的说明中，输向3台水轮机的水动力P_IN总为一定。严密地说，因蓄水槽的水位变化而使得落差发生变化，因此水动力也发生变化，但是在本实施例的说明中，由于落差的影响是能够忽视的，所以令落差不变。此外，在水位为L_H以上以及从L_H至L_M之间，无输出限制。在水位为L_L以上L_M以下的范围，将输出限制为70％，为L_L以下时，进一步将发电输出限制为30％，这样进行说明。

图7是表示本实施例中的发电控制器的发电控制特性的特性图。在图7中，N₀是发电停止转速，N₁是30％发电时的转速，N₂是70％发电时的转速，N₃是额定发电时的转速，N₄是水轮机无限制时的转速， P₁是与水动力的30％相当时的水轮机输出，P₂是与水动力的70％相当时的水轮机输出，P₀是额定发电时的水轮机输出，22是水轮机功率曲线，23是70％输出限制时的转速N₂以上的功率曲线，24是30％输出限制时的转速N₁以上的功率曲线。

此外，图8是表示本实施例中的水位变动时的自主地控制运转台数的时序图。在进行说明时，令发电运转的开始前的上部蓄水槽9的水位为L_H以上，流量调节阀10关闭。

在图8中，在时间t₀，打开上部蓄水槽9的流量调节阀10，为全开。当水动力被输入至3台水轮机，水动力P_IN成为额定的9kW时，3 台的转速均上升至无限制转速N_MAX。

当在t₁并网功率调节器7开始并网而开始发电电力的反向流动时，各发电控制器使发电机的发电量增加。由此，转矩施加至水轮机，转速下降。

在t₂，各水轮机为额定输出P₀的3kW，转速为N₀，3台水轮机的合计输出P_LOAD为9kW。随着流量调节阀10为全开状态，水轮机开始发电，水位W_L下降。

当在t₃水位为蓄水槽的水位水平L_M以下时，3台发电控制器将发电输出限制为70％。由此，3台水轮机发电输出的合计输出P_LOAD立刻为6.3kW。此时，由于水动力的输入未被限制，因此3台水轮机的转速从N₀上升至Na。因3台水轮机的转速上升至Na，各个水轮机的水管的压力损失上升，水量Q_P减少。如果可利用水量Q₀不变，则Q_P的减少为抑制上部蓄水槽的水位的下降的方向。

图8中表示在从t₃至t₅的期间也继续发生水位的下降的状态。当水位持续下降时，在t₅蓄水槽的水位水平W_L到达L_L，3台发电控制器进一步将发电输出限制为30％。由此，3台水轮机发电输出的合计输出 P_LOAD立刻成为2.7kW。此时，水动力的输入也不被限制，因此3台水轮机的转速从N_a上升至N_b。因3台水轮机的转速上升至N_b，各个水轮机的水管的压力损失进一步上升，水量Q_P减少。如果可利用水量 Q₀不变，则Q_P的减少为进一步抑制上部蓄水槽的水位下降的方向。

因水轮机流量Q_P减小，蓄水槽的水位W_L的下降被抑制，当在t₇恢复至L_L以上时，发电控制器将发电量的限制从30％恢复至70％。伴随发电量P_LOAD的增加，由于转矩被施加至水轮机，水轮机的转速从 N_b返回N_a。

之后，可利用水量Q₀增加蓄水槽的水位回到L_M，全发电控制器解除发电量的限制，返回至额定的100％发电状态。

通过如上所述地与上部蓄水槽的水位下降一致地限制各水轮机的发电量，能够有意地提高水轮机转速，使各个水轮机的水管的压力损失增加。通过使各个水轮机的水管的压力损失增加而限制水轮机流量，能够使蓄水槽的水位恢复。

由于上部蓄水槽的水位由可利用水量Q₀与水轮机流量Q_P的关系决定，因此通过上述的控制，能够与可利用水量Q₀的变化对应地进行水轮机流量的自动控制。即，即使在可利用水量Q₀变化的状况下，不使用流量调节阀就能够实现水轮机发电系统的连续的并网运转。

在本实施例中，为了使说明简单易懂，按照水位进行3阶段的控制，但是在实际的实施中，还能够进行与水位计的分辨率相应的控制。

此外，由于各水轮机通过各个发电控制器被独立且分散地控制，因此水轮机台数不限于3台，能够应对1台～N台，此外，在多个水轮机进行发电运转期间，能够使个别水轮机的运转停止，应对维修检查等。

以上对实施例进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。例如，本发明不限定于实施例中说明了的水轮机，还能够应用于使用了风力发电机、蒸汽轮机等多个发电机的发电系统中。

此外，本发明并不限定于具有所说明的全部结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，还能够在一个实施例的结构中增加其他实施例的结构。此外，对于各实施例的结构的一部分，还能够进行其他结构的追加、删除、置换。

附图标记的说明

1：水管，6：直流电缆部，7：并网功率调节器，8：电网，9：上部蓄水槽，10：流量调节阀，11：水位计，107、207、307：飞轮，13：可利用水量Q₀，14：水轮机流量Q_p，15：水位计输出，22：水轮机功率曲线，31：一次侧水道分支管，32：二次侧水道分支管，101、201、 301：水轮机，102、202、302：永磁铁式同步发电机，103、203、303：逆变器，104、204、304：发电控制器，106、206、306：各个水轮机的水管，50：发电机控制微机。

Claims (7)

1.一种水力发电并网系统，其使用多个包括设置于水管的水轮机、被该水轮机驱动的永磁铁式同步发电机和用逆变器对该永磁铁式同步发电机进行发电控制的发电控制器的结构，将由各逆变器发电获得的直流电力彼此连接后经并网装置反向流向电网，所述水力发电并网系统的特征在于：

各个所述发电控制器独立地进行基于各个水轮机的特性的发电控制，并以与其他水轮机不同的方式对各个水轮机设定发电的开始转速和停止转速，不设置上位控制器而与水管的水量变化相应地自主控制运转的台数。

2.如权利要求1所述的水力发电并网系统，其特征在于：

在对所述水管提供发电用水的上部蓄水槽设置有水位计，

通过基于该水位计的检测值来用流量调节阀调节所述水管的流量，使得在可利用水量发生变化的情况下也能够保持所述上部蓄水槽的水位而持续发电，并且与所述水管的水量变化相应地自主控制运转的台数。

3.如权利要求1所述的水力发电并网系统，其特征在于：

在对所述水管提供发电用水的上部蓄水槽设置有水位计，

各个所述发电控制器通过基于所述水位计的检测值来限制最大发电输出，使得水轮机的转速上升，利用由此引起的压力损失的增加来调节所述水管的流量，使得在可利用水量发生变化的情况下也能够保持所述上部蓄水槽的水位而持续发电。

4.如权利要求2或3所述的水力发电并网系统，其特征在于：

所述水位计的电源由所述水轮机发电来提供。

5.如权利要求1-3中任一项所述的水力发电并网系统，其特征在于：

构成该水力发电并网系统的所有设备的电源仅由所述水轮机发电来提供。

6.如权利要求5所述的水力发电并网系统，其特征在于：

在该水力发电并网系统起动时，不需要工频电源和外部电源，仅利用因水动力对水轮机的输入而产生的所述永磁铁式同步发电机的感应电压来起动。

7.如权利要求6所述的水力发电并网系统，其特征在于：

在失去了所述系统的电源的情况下，使用所述并网装置的自主运转功能，在可利用水量发生变化的情况下也持续地对自主负载供电。

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