CN1881779A - 混合式发电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合式发电系统及其控制方法，该混合式发电系统可以根据供向负载的电力而选择性地供应标准市电或者发电机的自发电力，使发电机的效率最大化。该混合式发电系统包括发电机和发电机控制器。发电机发电；发电机控制器执行控制操作，以将标准市电和自发电力其中之一供向负载。选择性地供应标准市电或者自发电力可以使发电机的效率最大化，进而使混合式发电系统的电力消耗量得以降低，从而降低了相关的成本。

Description

混合式发电系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合式发电系统及其控制方法，尤其是涉及这样一种混合式发电系统及其控制方法：该系统根据供向负载的电力，选择性地向负载供应标准市电和发电机自发电力其中之一。

背景技术

驱动家用或者工业用的电器和设备通常需要驱动电力。典型地，这些家用或者工业用的电器和设备通过供应由电站(例如韩国电力公司)提供的标准市电的电源而获得必需的电力。但是，经常存在这样的情况：外部提供的标准市电不足以为工厂中的全部负载提供电力，因而，常常需要单独准备一套自发电(self-generation)系统。

图1是示出传统的自发电系统的构造示意图。

如图所示，这种自发电系统包括发电机2、开关3和发电机控制器4。随着内部引擎(internal engine)的驱动，发电机2发电并将电力供向负载1。发电机控制器4向发电机2发送数据或者从发电机2接收数据，以控制发电机2的工作。开关3根据发电机控制器4发送的控制信号接通或者断开，以向负载1供应或者断开由发电机2的自发电力。

在上述传统的自发电系统中，当指示负载产生(load generation)的信号传送给发电机控制器4时，发电机控制器4检测该信号，发出驱动指令并将此驱动指令传送给发电机2的引擎。随着引擎的驱动，发电机2产生特定大小的电力，然后，开关3接通。这样，向负载1供应自发电力。

但是，在上述传统的自发电系统中，发电机2被设置成只要有负载产生就工作。因而，不管负载大小，发电机2均产生特定大小的电力并供向负载1。向负载1的电力供应可能会导致自发电系统效率的急剧降低。例如，假设当产生100千瓦(KW)的电力时发电机具有最大工作效率，则无论向与发电机相连的负载输送的电力是100KW还是10KW，发电机均会驱动到直至其能产生100KW电力的状态。因此，自发电系统的效率可能会降低，可能会造成不必要的能源浪费，且驱动发电机的成本也可能会增加到较高范围。

发明内容

因此，本发明的目的是解决至少背景技术中存在的缺陷和问题。

本发明的目的是提供一种混合式发电系统及其控制方法，该发电系统可以通过如下手段有效地驱动发电机：根据供向负载的总电力来判定发电机的工作效率；当发电机的工作效率低时，供应标准市电代替发电机的自发电力。

根据本发明的第一实施例，一种混合式发电系统包括发电机引擎和发电机控制器。发电机产生一定的输出，以产生电力；发电机控制器计算供向负载的总电力，并根据总电力选择供应标准市电或者自发电力。

根据本发明的第二实施例，一种混合式发电系统的控制方法，包括向负载供应发电机的自发电力，计算供向负载的自发电力的总量，将计算结果和发电机的工作效率相比较，根据比较结果向负载供应自发电力和标准市电其中之一。

附图说明

下面将参照附图详细说明本发明，附图中相似的附图标记表示相似的部件。

图1是示出传统的自发电系统的结构示意图；

图2是示出根据本发明的一个实施例的混合式发电系统的框图；

图3是示出根据本发明该实施例的混合式发电系统的详细结构示意图；

图4是示出根据本发明的另一个实施例的混合式发电系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图以更为详细的方式说明本发明的实施例。

图2是示出根据本发明的一个实施例的混合式发电系统的整体结构框图；图3是不出根据本发明该实施例的混合式发电系统的详细结构示意图。

参见图2，该混合式发电系统包括发电机30、电力切换开关(powertransfer switch)40和发电机控制器50。发电机30不需要辅助设备即可驱动发电，输出自发电力。发电机控制器40控制发电机30或者供应标准市电的电源20，以根据所产生负载(generated load)的量，选择性地使发电机30和电源20其中之一向负载10供应电力。电力切换开关40根据发电机控制器50传送的控制信号，将发电机30的自发电力和电源20供应的标准市电其中之一传送给负载10。

电力切换开关40分别与发电机30和电源20连接，其包括：第一开关41和第二开关42，所述开关可以根据发电机控制器50传送的信号切断驱动电力；以及断路器43，该断路器可以切断通过第一开关41和第二开关42传送的驱动电力。

第一开关41和第二开关42可以配置成磁性继电器开关，其可以根据发电机控制器50传送的控制信号接通或断开。断路器43是一个手动开关，其可以在通过第一开关41和第二开关42供向负载10的电力超过预定大小时，关闭电力供应，以防止泄漏电流。

由于夏季一般空调作为最大负载消耗电力，从而常常决定电力的峰值，所以本实施例中以空调作为负载10的例子。但是，需要指出的是，负载10并不仅限于该示例性的空调，而可以是能够由所供电力驱动的各种设备。

包括发电机30的自发电系统可以配置成热电联产系统。热电联产系统在利用热电联产装置发电的同时还能利用废热。热电联产系统包括：引擎；热电联产装置，该热电联产装置利用引擎产生的转动力发电；供热设备，该供热设备将从冷却引擎的冷却水或者引擎的废气中收集的废热供向耗热设备，例如空调。

热电联产系统产生的电力可以用于使各种电器和电气设备工作，比如灯泡和空调。并且，热电联产系统可以不考虑此类电器或电气设备(比如空调)通常必需的负载大小，而特别设置成在最佳工作条件下产生定量的电力。

参见图3，当该自发电系统为热电联产系统时，发电机30包括发电机引擎31和引擎控制器32。发电机引擎31驱动发电机30，而引擎控制器32控制是否驱动引擎31或者控制每分钟转数(RPM)的值。从而，发电机控制器50根据负载的产生向引擎控制器32传送控制信号，以提高或者降低发电机引擎31的RPM值。这样，可以提高或者降低发电机30的发电量。

具体地，发电机控制器50包括电力计算器55、效率判定装置53和主控制器51，以选择性地将发电机30的自发电力和电源20供应的标准市电其中之一供向负载10。电力计算器55计算传送给负载10的总电力；效率判定装置53将电力计算器55计算出的总电力与发电机引擎31的工作效率相比较，并随后判定比较结果；根据效率判定装置53的判定结果，主控制器51产生控制信号并将此控制信号发送给电力切换开关40。

尽管没有显示，但发电机控制器50还包括有存储器，存储器内存储主控制器51的工作控制程序以及与电力计算器55算得的总电力有关的数据。

电力计算器55检测从断路器43供向负载10的电力并计算总电力。

在向负载10供应发电机30的自发电力的情况下，如果效率判定装置53判定某一时段的总电力处于发电机引擎31的低效率区间内，则主控制器51将分别向和发电机30相连的第二开关42以及和电源20相连的第一开关41传送切断信号和接通信号。这样，主控制器51切断自发电力的供应，向负载10供应标准市电。

在向负载10供应标准市电的情况下，如果效率判定装置53判定某一时段的总电力处于发电机引擎31的高效率区间内，则分别向和电源20相连的第一开关41以及和发电机30相连的第二开关42发送切断信号和接通信号。这样，向负载10供应发电机30的自发电力。

效率判定装置53将总电力和基于该总电力的发电机效率相比较。根据情况可以采用各种效率比较方式。例如，可以将发电机30产生供向负载10的总电力的成本和根据计算所得的电源20供电的电费(power rate)相比较。也就是说，如果发电成本高于电费，则效率判定装置53可以判定发电机30处于低效率区间。相反，如果发电成本低于电费，则效率判定装置53可以判定发电机处于高效率区间。

更为简单地，基于发电机30的最大效率，如果总电力超过发电机30的自发电力的约50％，则可以判定发电机30具有高效率；另一方面，如果总电力不超过发电机30的自发电力的约50％，则可以判定发电机30具有低效率。

图4是不出根据本发明的另一个实施例的混合式发电系统的控制方法的流程图。下面将参照图2到图4，详细说明关于混合式发电系统的控制方法的另一个实施例。

当在操作S101中有负载产生时，检测该负载产生以驱动发电机30。在操作S103中，当发电机30产生特定输出(例如电力)时，向和发电机30相连的第二开关42发送控制信号，使发电机30的自发电力供向负载10。然后，测定供向负载10的电力以计算总电力。

在经过特定时间段之后，在操作S105中，根据该特定时间段的总电力判定发电机30的工作效率。此时，判定的依据是发电总量的成本和根据总电力消耗值所要支付的电费的比较结果，或者是约等于发电机30发电量的50％的参考值。

如果在操作S105中获得的判定结果是发电机30产生总电力的工作效率低，则在操作S107中，断开和发电机30相连的第二开关42，而接通和电源20相连的第一开关41，从而，向负载10供应标准市电。

如果向负载10供应了特定时间段的标准市电，则在操作S109中，判定在该特定时间段内算得的总电力和发电机30的工作效率。如果判定结果是发电机30具有高工作效率，则在操作S111中，断开和电源20相连接的第一开关41；相反，接通和发电机30相连的第二开关42。这样，向负载10供应发电机30的自发电力。

发电机30可以配置成由使用者通过供向负载10的输出供给电力(例如，自发电力或者标准市电)和与供向外部的电力相关的数据测定。

根据本发明的示例性的实施例，利用供向负载的总电力能判定发电机的工作效率的高低。这样，可以将标准市电和发电机的自发电力设置成选择性地供应负载。所以，发电机的工作效率可以最大化，最大化的工作效率致使混合式发电系统的中能耗降低。

尽管对本发明进行了如上的描述，但很明显本发明可以多种方式变化，这些变化将不能视为脱离本发明的实质和范围，所有对于本领域普通技术人员而言显而易见的修改都将包括在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种混合式发电系统，包括：

发电机，该发电机产生一定输出以发电；

发电机控制器，该发电机控制器执行控制操作，以便根据供向负载的电力将电源提供的标准市电和该发电机的自发电力其中之一供向该负载。

2.如权利要求1所述的混合式发电系统，其特征在于，还包括电力切换开关，用于根据该发电机控制器的控制操作切断该自发电力或者该标准市电向该负载的传送。

3.如权利要求2所述的混合式发电系统，其特征在于，该电力切换开关包括：

第一电气开关和第二电气开关，所述开关分别和该电源以及该发电机相连，并且根据该发电机控制器的控制操作接通或断开；以及

断路器，当通过该第一电气开关和该第二电气开关传送的电力超过预定量时，该断路器切断供电操作。

4.如权利要求1所述的混合式发电系统，其特征在于，该电力是通过将供向该负载的电力相加所得的总电力。

5.如权利要求1所述的混合式发电系统，其特征在于，该发电机包括：

发电机引擎，其用于发电；以及

引擎控制器，其根据该发电机控制器的控制操作来控制该发电机引擎的工作。

6.如权利要求5所述的混合式发电系统，其特征在于，该发电机控制器包括：

电力计算器，其检测传送至该负载的电力并计算所传送电力的总电力；

效率判定装置，其将该电力计算器计算出的总电力和该发电机引擎的工作效率相比较并判定比较结果；以及

主控制器，其根据该效率判定装置的判定结果控制该电力切换开关。

7.如权利要求6所述的混合式发电系统，其特征在于，当向该负载供应该自发电力时，如果该效率判定装置判定该总电力处于该发电机引擎的低效率区间内，则该主控制器执行控制操作，以切断该自发电力的供应，并供应标准市电。

8.如权利要求7所述的混合式发电系统，其特征在于，当该发电机的工作效率相对于供向该负载的电力不超过约50％时，该效率判定装置判定该发电机处于低效率区间。

9.如权利要求6所述的混合式发电系统，其特征在于，当向该负载供应标准市电时，如果该效率判定装置判定总电力处于该发电机引擎的高效率区间内，则该主控制器执行控制操作，以切断标准市电的供应，并供应该自发电力。

10.如权利要求9所述的混合式发电系统，其特征在于，当该发电机产生供向该负载的电力时，如果使用该电力的成本低于使用标准市电的成本，则该效率判定装置判定该发电机处于高效率区间内。

11.一种控制混合式发电系统的方法，包括：

向负载供应发电机的自发电力；以及

计算供向该负载的自发电力的总电力，并将计算结果和该发电机的工作效率相比较，以根据比较结果供应该自发电力和由电源提供的标准市电其中之一。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在计算该自发电力的总电力并将计算结果和该发电机的工作效率相比较时，如果判定该发电机产生该总电力的效率低，则切断该自发电力的供应，并供应标准市电。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在计算该自发电力的总电力并将计算结果和该发电机的工作效率相比较时，如果该发电机相对于供向该负载的电力的工作效率低于约50％，则判定该发电机的效率低。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：如果在向该负载供应该标准市电时判定该发电机产生该电源所供电力的效率高，则切断标准市电，并供应该自发电力。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在供应该自发电力即由该发电机产生供向该负载的电力时，如果使用该电力的成本低于使用标准市电的成本，则判定该发电机的效率高。

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