JP2002374628A - 逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム - Google Patents
逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステムInfo
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- JP2002374628A JP2002374628A JP2001180302A JP2001180302A JP2002374628A JP 2002374628 A JP2002374628 A JP 2002374628A JP 2001180302 A JP2001180302 A JP 2001180302A JP 2001180302 A JP2001180302 A JP 2001180302A JP 2002374628 A JP2002374628 A JP 2002374628A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 系統連係分散型電源システムにおいて、負荷
の急変動に対して、タービン発電機等の副発電装置の電
力による逆潮流を防止することができると共に、エンジ
ンで駆動される主発電装置の電力による逆潮流も防止す
ることができる逆潮流防止機能を備えたコージェネレー
ションシステムを提供する。 【解決手段】 主発電装置21Gと排気ガスエネルギー
を回収する副発電装置31Gと制御装置40とを備えた
分散型電源システムのコージェネレーションシステム1
において、電力会社の電力系統10への逆潮流の発生を
検出する逆潮流検出手段41を設け、逆潮流の発生時
に、前記主発電装置21Gの主電力供給回路L2と前記
副発電装置31Gの副電力供給回路L3を、瞬時に、前
記電力系統10の主回路L1から遮断する瞬時回路遮断
手段60を設けて構成する。
の急変動に対して、タービン発電機等の副発電装置の電
力による逆潮流を防止することができると共に、エンジ
ンで駆動される主発電装置の電力による逆潮流も防止す
ることができる逆潮流防止機能を備えたコージェネレー
ションシステムを提供する。 【解決手段】 主発電装置21Gと排気ガスエネルギー
を回収する副発電装置31Gと制御装置40とを備えた
分散型電源システムのコージェネレーションシステム1
において、電力会社の電力系統10への逆潮流の発生を
検出する逆潮流検出手段41を設け、逆潮流の発生時
に、前記主発電装置21Gの主電力供給回路L2と前記
副発電装置31Gの副電力供給回路L3を、瞬時に、前
記電力系統10の主回路L1から遮断する瞬時回路遮断
手段60を設けて構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン等の原動
機に接続した発電機により発電した電力を、電力会社の
電力系統の電源と同期させて自家負荷に供給し、電力系
統と連係運転を行う分散型電源システムにおける逆潮流
防止機能を備えたコージェネレーションシステム(CG
S)に関する。
機に接続した発電機により発電した電力を、電力会社の
電力系統の電源と同期させて自家負荷に供給し、電力系
統と連係運転を行う分散型電源システムにおける逆潮流
防止機能を備えたコージェネレーションシステム(CG
S)に関する。
【0002】
【従来の技術】以前は、電力を電力会社から購入し、自
家負荷(構内負荷)に給電して消費していたが、最近
は、図5に示すように、ディーゼルエンジン等の原動機
21Eによって発電機21Gを駆動し、この発電機21
Gで発電した電力を電力会社の電力系統10の電力と同
期させて自家負荷50に供給する分散型電源システム1
Xが使用されるようになってきている。
家負荷(構内負荷)に給電して消費していたが、最近
は、図5に示すように、ディーゼルエンジン等の原動機
21Eによって発電機21Gを駆動し、この発電機21
Gで発電した電力を電力会社の電力系統10の電力と同
期させて自家負荷50に供給する分散型電源システム1
Xが使用されるようになってきている。
【0003】この分散型電源システム1Xにおいては、
電力会社からの電力を供給する電力系統10(以下電力
系統とする)の主回路L1と発電機21G側の電力供給
回路L2を連結し、この電力系統10と同期させて発電
機21Gの電力を発生することにより、電力系統10と
分散型電源21Xの両方の電力を、電源遮断無しに連続
的に自家負荷50に供給して使用する系統連係を可能と
している。
電力会社からの電力を供給する電力系統10(以下電力
系統とする)の主回路L1と発電機21G側の電力供給
回路L2を連結し、この電力系統10と同期させて発電
機21Gの電力を発生することにより、電力系統10と
分散型電源21Xの両方の電力を、電源遮断無しに連続
的に自家負荷50に供給して使用する系統連係を可能と
している。
【0004】この系統連係を行う場合には、電力系統1
0へ発電機21G側で発生する電力が逆流する逆潮流は
認められておらず、逆潮流が発生したら、電力系統10
との間の遮断器22を動作させ、分散型電源21を電力
系統10と遮断することになっている。
0へ発電機21G側で発生する電力が逆流する逆潮流は
認められておらず、逆潮流が発生したら、電力系統10
との間の遮断器22を動作させ、分散型電源21を電力
系統10と遮断することになっている。
【0005】しかしながら、発電機21Gの動力源にエ
ンジン21Eなどを用いた分散型電源システム1Xで
は、電気負荷50が急減した時にエンジン21Eの慣性
等で発電機21Gからの供給電力を減少させる制御が追
いつかず、発電機21Gの発電電圧が電力系統10より
も高くなり逆潮流が発生し、また、遮断器22は接点型
のスイッチで構成されるので、遮断とその復帰に時間が
かかるため、完全に逆潮流を防止できず、また、その間
に発電機21Gで発生する電力の適正な処理ができな
い。
ンジン21Eなどを用いた分散型電源システム1Xで
は、電気負荷50が急減した時にエンジン21Eの慣性
等で発電機21Gからの供給電力を減少させる制御が追
いつかず、発電機21Gの発電電圧が電力系統10より
も高くなり逆潮流が発生し、また、遮断器22は接点型
のスイッチで構成されるので、遮断とその復帰に時間が
かかるため、完全に逆潮流を防止できず、また、その間
に発電機21Gで発生する電力の適正な処理ができな
い。
【0006】この逆潮流現象の防止対策として、負荷変
動の予測される電力量を電力系統10から使用し、負荷
50の変動が発生しても逆潮流が発生しないようにして
いるが、この場合には、コストの高い系統電力を一定量
買い入れることとなり、コストが高くなる。
動の予測される電力量を電力系統10から使用し、負荷
50の変動が発生しても逆潮流が発生しないようにして
いるが、この場合には、コストの高い系統電力を一定量
買い入れることとなり、コストが高くなる。
【0007】これに対処するために、図5の分散型電源
システム1Xでは,負荷50が急激に小さくなり、電流
センサー等の逆潮流検出器41や負荷電流検出器42に
よって、電力系統10の逆潮流を検出すると、制御装置
(制御回路)40が発電機21Gに電力低下の指示を出
すと共に、負荷50に並列に接続されたスイッチ51s
をONにして予備負荷51を接続し、電力負荷を一時的
に増やして、余剰電力を消費し、急激な負荷の減少を妨
げることにより、逆潮流の発生を防止している。
システム1Xでは,負荷50が急激に小さくなり、電流
センサー等の逆潮流検出器41や負荷電流検出器42に
よって、電力系統10の逆潮流を検出すると、制御装置
(制御回路)40が発電機21Gに電力低下の指示を出
すと共に、負荷50に並列に接続されたスイッチ51s
をONにして予備負荷51を接続し、電力負荷を一時的
に増やして、余剰電力を消費し、急激な負荷の減少を妨
げることにより、逆潮流の発生を防止している。
【0008】この方式では、予備負荷51のON/OF
Fに、通常の接点式のスイッチ51sを用いているた
め、時間的な遅れが発生することと、予備負荷51が一
定であるため一定の負荷変動にしか対応できないという
問題がある。
Fに、通常の接点式のスイッチ51sを用いているた
め、時間的な遅れが発生することと、予備負荷51が一
定であるため一定の負荷変動にしか対応できないという
問題がある。
【0009】一方、分散型電源システムにおいては、エ
ネルギーの有効利用を図るために、エンジン等の原動機
で駆動する発電機で電力を得ると共に、この原動機から
発生する排気ガスの熱エネルギーを給湯や冷暖房等に利
用するコージェネレーションシステムが多く使用されて
いる。
ネルギーの有効利用を図るために、エンジン等の原動機
で駆動する発電機で電力を得ると共に、この原動機から
発生する排気ガスの熱エネルギーを給湯や冷暖房等に利
用するコージェネレーションシステムが多く使用されて
いる。
【0010】このコージェネレーションシステムの中に
は、原動機で駆動される主発電機の発電の他に、この原
動機から排出される排気ガスの熱エネルギーの一部を回
収してタービン発電機等の副発電装置により発電し、こ
の電力を主発電機の電力と共に自家負荷に供給するコー
ジェネレーションシステムがある。このシステムでは、
主発電機の主電力供給回路の他に、副発電装置用の副電
力供給回路を備えている。
は、原動機で駆動される主発電機の発電の他に、この原
動機から排出される排気ガスの熱エネルギーの一部を回
収してタービン発電機等の副発電装置により発電し、こ
の電力を主発電機の電力と共に自家負荷に供給するコー
ジェネレーションシステムがある。このシステムでは、
主発電機の主電力供給回路の他に、副発電装置用の副電
力供給回路を備えている。
【0011】この副電力供給回路は、主電力供給回路の
電力と同期させるために、副発電装置で発生した電力を
一旦直流に変換してから、主電力供給回路の電力と同期
した交流に変換しており、このための整流回路とインバ
ータを備えている。
電力と同期させるために、副発電装置で発生した電力を
一旦直流に変換してから、主電力供給回路の電力と同期
した交流に変換しており、このための整流回路とインバ
ータを備えている。
【0012】本発明者は、特開平10−84634号公
報で、系統連係分散型電源システムにおいて、負荷の急
変動に対しても逆潮流を発生することなく安定した動作
が可能で、負荷変動に対応するための系統からの保護的
な電力供給割合を減少して、コストの安い分散型電源の
電力に移行することができ、しかもエネルギーの損失が
少ないコージェネレーションの逆潮流防止装置を提案し
ている。
報で、系統連係分散型電源システムにおいて、負荷の急
変動に対しても逆潮流を発生することなく安定した動作
が可能で、負荷変動に対応するための系統からの保護的
な電力供給割合を減少して、コストの安い分散型電源の
電力に移行することができ、しかもエネルギーの損失が
少ないコージェネレーションの逆潮流防止装置を提案し
ている。
【0013】図6及び図7に示すように、この逆潮流防
止装置を備えたコージェネレーションシステム1Yは、
エンジン等の原動機21Eにより駆動される主発電機2
1Gの主発電装置21と、排気ガスにより駆動されるタ
ービン31Tとタービン発電機31Gの副発電装置31
とを有し、この副発電装置31で発電される電力のため
の整流器(整流回路)32とインバータ33とトランス
34を備えて構成されている。
止装置を備えたコージェネレーションシステム1Yは、
エンジン等の原動機21Eにより駆動される主発電機2
1Gの主発電装置21と、排気ガスにより駆動されるタ
ービン31Tとタービン発電機31Gの副発電装置31
とを有し、この副発電装置31で発電される電力のため
の整流器(整流回路)32とインバータ33とトランス
34を備えて構成されている。
【0014】更に、この整流器32とインバータ33の
間の直流部30a,30bに、充放電装置(キャパシ
タ:コンデンサ)35と、この充放電装置35の電圧を
昇圧し直流部30a,30bに電力を回生するための回
生回路36を接続し、逆潮流発生時においては、充放電
装置35への充電を行って電力を吸収することにより、
逆潮流現象を防止し、定常時には、その吸収した電力を
回生するように構成されている。
間の直流部30a,30bに、充放電装置(キャパシ
タ:コンデンサ)35と、この充放電装置35の電圧を
昇圧し直流部30a,30bに電力を回生するための回
生回路36を接続し、逆潮流発生時においては、充放電
装置35への充電を行って電力を吸収することにより、
逆潮流現象を防止し、定常時には、その吸収した電力を
回生するように構成されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平10−84634号公報に提案されている系統連係
分散型電源システム1Yにおいては、インバータを停止
すると、インバータ側が整流機能を有する状態になり、
タービン発電機31G側から電流が流れなくなるため、
タービン発電機31G側からの逆潮流を防止することが
できるが、エンジン21Eで駆動される主発電機21G
側からの逆潮流を防止することができないという問題が
ある。
開平10−84634号公報に提案されている系統連係
分散型電源システム1Yにおいては、インバータを停止
すると、インバータ側が整流機能を有する状態になり、
タービン発電機31G側から電流が流れなくなるため、
タービン発電機31G側からの逆潮流を防止することが
できるが、エンジン21Eで駆動される主発電機21G
側からの逆潮流を防止することができないという問題が
ある。
【0016】本発明は、上述の従来技術の問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、系統連係分
散型電源システムにおいて、負荷の急変動に対して、タ
ービン発電機等の副発電装置の電力による逆潮流を防止
することができると共に、エンジンで駆動される主発電
装置の電力による逆潮流も防止することができる逆潮流
防止機能を備えたコージェネレーションシステムを提供
することにある。
るためになされたものであり、その目的は、系統連係分
散型電源システムにおいて、負荷の急変動に対して、タ
ービン発電機等の副発電装置の電力による逆潮流を防止
することができると共に、エンジンで駆動される主発電
装置の電力による逆潮流も防止することができる逆潮流
防止機能を備えたコージェネレーションシステムを提供
することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための逆潮流防止機能を備えたコージェネレーショ
ンシステムは、エンジンで主発電機を駆動して発電する
主発電装置と、前記エンジンから排出される排気ガスの
エネルギーを回収して発電する副発電装置と、制御装置
を備え、電力会社の電力系統の電力と同期させて、前記
主発電装置の電力と前記副発電装置の電力を、自家負荷
へ供給する分散型電源システムのコージェネレーション
システムにおいて、前記電力系統への逆潮流の発生を検
出する逆潮流検出手段を設け、該逆潮流検出手段で逆潮
流の発生を検出した時に、前記制御装置により前記主発
電装置の主電力供給回路と前記副発電装置の副電力供給
回路を、瞬時に、前記電力系統の主回路から遮断する瞬
時回路遮断手段を設けて構成される。
するための逆潮流防止機能を備えたコージェネレーショ
ンシステムは、エンジンで主発電機を駆動して発電する
主発電装置と、前記エンジンから排出される排気ガスの
エネルギーを回収して発電する副発電装置と、制御装置
を備え、電力会社の電力系統の電力と同期させて、前記
主発電装置の電力と前記副発電装置の電力を、自家負荷
へ供給する分散型電源システムのコージェネレーション
システムにおいて、前記電力系統への逆潮流の発生を検
出する逆潮流検出手段を設け、該逆潮流検出手段で逆潮
流の発生を検出した時に、前記制御装置により前記主発
電装置の主電力供給回路と前記副発電装置の副電力供給
回路を、瞬時に、前記電力系統の主回路から遮断する瞬
時回路遮断手段を設けて構成される。
【0018】この副発電装置は、通常はタービン発電機
等の回転子を有する発電装置で構成されるが、排気ガス
の熱を回収して結果的に熱エネルギーを電気エネルギー
に変換する装置であれば良く、他の種類の発電装置でも
良い。
等の回転子を有する発電装置で構成されるが、排気ガス
の熱を回収して結果的に熱エネルギーを電気エネルギー
に変換する装置であれば良く、他の種類の発電装置でも
良い。
【0019】そして、瞬時回路遮断手段は、瞬時に回路
を遮断する手段であり、サイリスタ等の半導体スイッチ
ング素子で形成できる。
を遮断する手段であり、サイリスタ等の半導体スイッチ
ング素子で形成できる。
【0020】この構成により、系統連係分散型電源シス
テムにおいて、負荷の急変動に対して、逆潮流の発生を
検出した時に、瞬時回路遮断手段により、主電力供給回
路と副電力供給回路を、瞬時に、電力系統の主回路から
遮断できるので、タービン発電機等の副発電装置の電力
による逆潮流を防止することができると共に、エンジン
で駆動される主発電装置の電力による逆潮流も防止する
ことができるそして、上記の逆潮流防止機能を備えたコ
ージェネレーションシステムにおいて、前記瞬時回路遮
断手段を無接点型のスイッチング素子で形成すると共
に、前記副電力供給回路を整流器とインバータとトラン
スを直列に備えて形成し、該副電力供給回路の直流部に
充放電装置を接続して構成し、前記逆潮流検出手段で逆
潮流の発生を検知した場合に、前記制御装置が、前記無
接点型のスイッチング素子をOFFにして回路を遮断す
ると共に、前記インバータの作動を停止し、前記充放電
装置に余剰電力を吸収して逆潮流を防止する制御を行う
ように構成される。
テムにおいて、負荷の急変動に対して、逆潮流の発生を
検出した時に、瞬時回路遮断手段により、主電力供給回
路と副電力供給回路を、瞬時に、電力系統の主回路から
遮断できるので、タービン発電機等の副発電装置の電力
による逆潮流を防止することができると共に、エンジン
で駆動される主発電装置の電力による逆潮流も防止する
ことができるそして、上記の逆潮流防止機能を備えたコ
ージェネレーションシステムにおいて、前記瞬時回路遮
断手段を無接点型のスイッチング素子で形成すると共
に、前記副電力供給回路を整流器とインバータとトラン
スを直列に備えて形成し、該副電力供給回路の直流部に
充放電装置を接続して構成し、前記逆潮流検出手段で逆
潮流の発生を検知した場合に、前記制御装置が、前記無
接点型のスイッチング素子をOFFにして回路を遮断す
ると共に、前記インバータの作動を停止し、前記充放電
装置に余剰電力を吸収して逆潮流を防止する制御を行う
ように構成される。
【0021】この無接点型のスイッチング素子はサイリ
スタ等のパワートランジスタである半導体スイッチング
素子等で形成でき、この半導体スイッチング素子は機械
的なスイッチに比べて可動部分が無いので、動作速度が
速く、寿命も永い。また、充放電装置は、電気二重層コ
ンデンサ等で形成されるコンデンサ(キャパシタ)で構
成できるが、瞬時に電気エネルギーを蓄積できて、ま
た、放出できるものであれば良い。
スタ等のパワートランジスタである半導体スイッチング
素子等で形成でき、この半導体スイッチング素子は機械
的なスイッチに比べて可動部分が無いので、動作速度が
速く、寿命も永い。また、充放電装置は、電気二重層コ
ンデンサ等で形成されるコンデンサ(キャパシタ)で構
成できるが、瞬時に電気エネルギーを蓄積できて、ま
た、放出できるものであれば良い。
【0022】この構成では、排気ガスエネルギー回収装
置は、排気タービンとタービン発電機等で構成され、こ
の副発電装置で発生した交流電力を整流器(整流回路)
で一旦直流に変換した後、直流電源から交流を得るため
のインバータ(逆変換装置)で、主発電装置で発電され
る電力と同期した交流に変換し、更に、トランスにより
電圧を調整して、主発電装置で発電される電力に合流さ
せている。
置は、排気タービンとタービン発電機等で構成され、こ
の副発電装置で発生した交流電力を整流器(整流回路)
で一旦直流に変換した後、直流電源から交流を得るため
のインバータ(逆変換装置)で、主発電装置で発電され
る電力と同期した交流に変換し、更に、トランスにより
電圧を調整して、主発電装置で発電される電力に合流さ
せている。
【0023】この構成により、逆潮流発生時にコンデン
サ等で形成される充放電装置に、逆潮流の原因となる余
剰電力を蓄積及び吸収して逆潮流現象を防止する。
サ等で形成される充放電装置に、逆潮流の原因となる余
剰電力を蓄積及び吸収して逆潮流現象を防止する。
【0024】また、上記の逆潮流防止機能を備えたコー
ジェネレーションシステムにおいて、前記充放電装置に
充電した電力を、昇圧機能を有する回生手段を用いて回
生するように構成される。この構成により、主発電装置
や副発電装置で発電した電力を有効利用できる。
ジェネレーションシステムにおいて、前記充放電装置に
充電した電力を、昇圧機能を有する回生手段を用いて回
生するように構成される。この構成により、主発電装置
や副発電装置で発電した電力を有効利用できる。
【0025】あるいは、前記の逆潮流防止機能を備えた
コージェネレーションシステムにおいて、前記瞬時回路
遮断手段を無接点型のスイッチング素子で形成すると共
に、前記副電力供給回路を整流器とインバータとトラン
スを直列に備えて形成し、該副電力供給回路の直流部に
電力消費装置を接続して構成し、前記逆潮流検出手段で
逆潮流の発生を検知した場合に、前記制御装置が、前記
無接点型のスイッチング素子をOFFにして回路を遮断
すると共に、前記インバータの作動を停止し、前記電力
消費装置に余剰電力を吸収して逆潮流を防止する制御を
行うように構成される。
コージェネレーションシステムにおいて、前記瞬時回路
遮断手段を無接点型のスイッチング素子で形成すると共
に、前記副電力供給回路を整流器とインバータとトラン
スを直列に備えて形成し、該副電力供給回路の直流部に
電力消費装置を接続して構成し、前記逆潮流検出手段で
逆潮流の発生を検知した場合に、前記制御装置が、前記
無接点型のスイッチング素子をOFFにして回路を遮断
すると共に、前記インバータの作動を停止し、前記電力
消費装置に余剰電力を吸収して逆潮流を防止する制御を
行うように構成される。
【0026】この構成により、余剰電力を消費しなが
ら、比較的簡単な回路で逆潮流を防止できる。
ら、比較的簡単な回路で逆潮流を防止できる。
【0027】また、上記の逆潮流防止機能を備えたコー
ジェネレーションシステムにおいて、前記電力消費装置
が温水器の水を加熱する電気ヒータであるように構成さ
れる。この構成により、余剰電力で温水器の水を加熱で
き、逆潮流を防止しながら余剰電力を有効利用できる。
ジェネレーションシステムにおいて、前記電力消費装置
が温水器の水を加熱する電気ヒータであるように構成さ
れる。この構成により、余剰電力で温水器の水を加熱で
き、逆潮流を防止しながら余剰電力を有効利用できる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る実施の形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレー
ションシステムについて説明する。
る実施の形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレー
ションシステムについて説明する。
【0029】図1及び図2は、本発明に係る第1の実施
形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシ
ステムの構成を示す回路図であり、図1は単線結線図表
示の図で、図2はシステム回路である。図3と図4は発
明に係る第2の実施形態の逆潮流防止機能を備えたコー
ジェネレーションシステムの構成を示す回路図であり、
図3は単線結線図表示の図で、図4はシステム回路図で
ある。
形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシ
ステムの構成を示す回路図であり、図1は単線結線図表
示の図で、図2はシステム回路である。図3と図4は発
明に係る第2の実施形態の逆潮流防止機能を備えたコー
ジェネレーションシステムの構成を示す回路図であり、
図3は単線結線図表示の図で、図4はシステム回路図で
ある。
【0030】最初に、第1の実施の形態の逆潮流防止機
能を備えたコージェネレーションシステムの構成につい
て説明する。
能を備えたコージェネレーションシステムの構成につい
て説明する。
【0031】図1及び図2に示すように、この逆潮流防
止機能を備えたコージェネレーションシステム1は、電
力会社の電力系統10の電力(電源)と同期して、エン
ジン21Eにより主発電機21Gを駆動して発電する主
発電装置21の電力と、このエンジン21Eの排気ガス
エネルギーを回収して発電する副発電装置31の電力を
負荷(自家負荷)50へ供給するコージェネレーション
システム1である。
止機能を備えたコージェネレーションシステム1は、電
力会社の電力系統10の電力(電源)と同期して、エン
ジン21Eにより主発電機21Gを駆動して発電する主
発電装置21の電力と、このエンジン21Eの排気ガス
エネルギーを回収して発電する副発電装置31の電力を
負荷(自家負荷)50へ供給するコージェネレーション
システム1である。
【0032】この主発電装置21は、エンジン21E
と、このエンジン21Eで駆動される主発電機21Gを
有して構成され、エンジン21Eにより主発電機21G
を駆動して発電する。また、副発電装置31は、排気タ
ービン31Tとタービン発電機31Gを有して構成さ
れ、このタービン発電機31Gはエンジン21Eから排
出される排気ガスGのエネルギーにより駆動され発電す
る。この副発電装置31により、排気ガスGのエネルギ
ーは回収されて電気エネルギーに変換される。
と、このエンジン21Eで駆動される主発電機21Gを
有して構成され、エンジン21Eにより主発電機21G
を駆動して発電する。また、副発電装置31は、排気タ
ービン31Tとタービン発電機31Gを有して構成さ
れ、このタービン発電機31Gはエンジン21Eから排
出される排気ガスGのエネルギーにより駆動され発電す
る。この副発電装置31により、排気ガスGのエネルギ
ーは回収されて電気エネルギーに変換される。
【0033】そして、この主発電装置21と、副発電装
置31とその副電力供給回路L3とからなる排気ガスエ
ネルギー回収装置30とで交流電力を発生し、この交流
電力を電力系統10の主回路L1に接続された負荷50
に供給するように構成する。
置31とその副電力供給回路L3とからなる排気ガスエ
ネルギー回収装置30とで交流電力を発生し、この交流
電力を電力系統10の主回路L1に接続された負荷50
に供給するように構成する。
【0034】つまり、負荷50を、電力会社の電力系統
10に、主回路L1の遮断器11とトランス12を介し
て接続する。また、この主回路L1に接続する主電力供
給回路L2を設け、主発電装置21を遮断機22を介し
て主回路L1と接続し、この主電力供給回路L2により
主発電装置21で発生する電力を主回路L1の負荷50
に供給する。更に、この主電力供給回路L2の遮断機2
2と主発電装置21の間の接合部20aに、副発電装置
31で発生する電力を供給するための副電力供給回路L
3を接続する。
10に、主回路L1の遮断器11とトランス12を介し
て接続する。また、この主回路L1に接続する主電力供
給回路L2を設け、主発電装置21を遮断機22を介し
て主回路L1と接続し、この主電力供給回路L2により
主発電装置21で発生する電力を主回路L1の負荷50
に供給する。更に、この主電力供給回路L2の遮断機2
2と主発電装置21の間の接合部20aに、副発電装置
31で発生する電力を供給するための副電力供給回路L
3を接続する。
【0035】また、これらのシステム1を制御するため
の制御装置(制御回路)40を設けると共に、電力系統
10の主回路L1に逆潮流検出器(逆潮流検出手段)4
1と負荷電流検出器42を設け、これらの出力を制御装
置40に入力する。
の制御装置(制御回路)40を設けると共に、電力系統
10の主回路L1に逆潮流検出器(逆潮流検出手段)4
1と負荷電流検出器42を設け、これらの出力を制御装
置40に入力する。
【0036】この副電力供給回路L3は、整流器(整流
回路)32とインバータ(逆変換装置)33とトランス
34を直列に備えて構成し、副発電装置31で発生した
交流電力を、三相ブリッジ(グレーツ)等の整流回路3
2で一旦直流に変換した後、直流電源から交流を得るた
めのインバータ回路33で、主発電機21Gで発電され
る電力と同期した交流に変換した後、更に、トランス
(変圧器)34により電圧を調整して、主発電装置21
で発電される電力に合流するように構成する。
回路)32とインバータ(逆変換装置)33とトランス
34を直列に備えて構成し、副発電装置31で発生した
交流電力を、三相ブリッジ(グレーツ)等の整流回路3
2で一旦直流に変換した後、直流電源から交流を得るた
めのインバータ回路33で、主発電機21Gで発電され
る電力と同期した交流に変換した後、更に、トランス
(変圧器)34により電圧を調整して、主発電装置21
で発電される電力に合流するように構成する。
【0037】そして、この整流器32とインバータ33
の間の直流部30a,30bに、電気二重層コンデンサ
等のコンデンサ(キャパシタ)35aとダイオード付き
スイッチング素子35bを有する充放電回路(充放電装
置)35を設け、更に、この充放電回路35のコンデン
サ35aとダイオード付きスイッチング素子35bとの
間35cにインダクタ(インダクタンス)36aの一旦
を接続し、このインダクタ35aの他端をダイオード3
6bとスイッチング素子36cをそれぞれ介して直流部
30a,30bに接続する。このインダクタ36a,ダ
イオード36b,スイッチング素子36cで昇圧機能を
有する回生回路(回生手段)36が構成される。
の間の直流部30a,30bに、電気二重層コンデンサ
等のコンデンサ(キャパシタ)35aとダイオード付き
スイッチング素子35bを有する充放電回路(充放電装
置)35を設け、更に、この充放電回路35のコンデン
サ35aとダイオード付きスイッチング素子35bとの
間35cにインダクタ(インダクタンス)36aの一旦
を接続し、このインダクタ35aの他端をダイオード3
6bとスイッチング素子36cをそれぞれ介して直流部
30a,30bに接続する。このインダクタ36a,ダ
イオード36b,スイッチング素子36cで昇圧機能を
有する回生回路(回生手段)36が構成される。
【0038】この充放電回路35は、逆潮流発生時に電
力を蓄積し、余剰電力を吸収して逆潮流現象を防止す
る。また、この逆潮流発生時に蓄積した電力を、回生回
路36を用いて回生する。この充放電回路35における
充放電は、制御装置40によりコントロールされるスイ
ッチング素子35a,36cにより行われる。
力を蓄積し、余剰電力を吸収して逆潮流現象を防止す
る。また、この逆潮流発生時に蓄積した電力を、回生回
路36を用いて回生する。この充放電回路35における
充放電は、制御装置40によりコントロールされるスイ
ッチング素子35a,36cにより行われる。
【0039】そして、本発明では、主電力回路L2の遮
断機22と、副電力回路L3との接合点20aとの間
に、制御装置40で制御される無接点型のスイッチング
素子(瞬時回路遮断手段)60を設けて構成する。この
無接点型のスイッチング素子60は、サイリスタ等の半
導体スイッチング素子等で形成できる。
断機22と、副電力回路L3との接合点20aとの間
に、制御装置40で制御される無接点型のスイッチング
素子(瞬時回路遮断手段)60を設けて構成する。この
無接点型のスイッチング素子60は、サイリスタ等の半
導体スイッチング素子等で形成できる。
【0040】つまり、エンジン21Eにより駆動される
主発電装置21で発生する電力と、副発電装置31を有
する排気ガスエネルギー回収装置30で発生する電力
は、無接点型のスイッチング素子60と遮断器22を通
過してから電力系統10の主回路L1に流れ、負荷(自
家負荷)50で消費されるように構成される。
主発電装置21で発生する電力と、副発電装置31を有
する排気ガスエネルギー回収装置30で発生する電力
は、無接点型のスイッチング素子60と遮断器22を通
過してから電力系統10の主回路L1に流れ、負荷(自
家負荷)50で消費されるように構成される。
【0041】次に、この構成の逆潮流防止機能付きコー
ジェネレーションシステム1における逆潮流防止につい
て説明する。
ジェネレーションシステム1における逆潮流防止につい
て説明する。
【0042】この逆潮流防止機能を備えたコージェネレ
ーションシステム1では、負荷50の負荷変動により発
生した逆潮流を、電流センサ等で形成される逆潮流検出
器41で検出すると、制御装置10は、無接点型のスイ
ッチング素子(瞬時回路遮断手段)60をOFFにし、
同時に、インバータ回路33の作動を停止する。
ーションシステム1では、負荷50の負荷変動により発
生した逆潮流を、電流センサ等で形成される逆潮流検出
器41で検出すると、制御装置10は、無接点型のスイ
ッチング素子(瞬時回路遮断手段)60をOFFにし、
同時に、インバータ回路33の作動を停止する。
【0043】この無接点型のスイッチング素子60をO
FFにすることにより、逆潮流検出時に、瞬時に主回路
L1から主発電装置21の主電力回路L2を遮断できる
ので、主発電装置21や排気ガスエネルギー回収装置3
0で発電した電力が電力系統10へ逆潮流することを防
止できる。
FFにすることにより、逆潮流検出時に、瞬時に主回路
L1から主発電装置21の主電力回路L2を遮断できる
ので、主発電装置21や排気ガスエネルギー回収装置3
0で発電した電力が電力系統10へ逆潮流することを防
止できる。
【0044】また、インバータ33の作動停止により、
副発電装置31で発電された電力の電力系統10へ逆潮
流を防止すると共に、主発電装置21で発電された電力
と副発電装置31で発電された電力の余剰電力を充放電
装置35に充電する。
副発電装置31で発電された電力の電力系統10へ逆潮
流を防止すると共に、主発電装置21で発電された電力
と副発電装置31で発電された電力の余剰電力を充放電
装置35に充電する。
【0045】つまり、このインバータ33の停止状態で
は、インバータ33側ではフリーホイールダイオードが
整流回路を構成した状態になっており、この状態で直流
部30a,30bに負荷を接続した場合には、この負荷
に、主発電装置21の主電力供給回路L2側からトラン
ス34を経て電力が流入することになる。また、副発電
装置31側も整流器32により同じ整流機能を有する構
成となっているので、副発電装置31発生される電力も
この負荷に流入する状態になる。
は、インバータ33側ではフリーホイールダイオードが
整流回路を構成した状態になっており、この状態で直流
部30a,30bに負荷を接続した場合には、この負荷
に、主発電装置21の主電力供給回路L2側からトラン
ス34を経て電力が流入することになる。また、副発電
装置31側も整流器32により同じ整流機能を有する構
成となっているので、副発電装置31発生される電力も
この負荷に流入する状態になる。
【0046】そのため、逆潮流を検出し,逆潮流の原因
となる余剰電力を吸収するために、スイッチング素子3
4aをONにすると、直流部30a,30bに充放電装
置35のコンデンサ35aが接続した形となるので、こ
のコンデンサ35aに主発電機21Gかタービン発電機
31Gの電圧の高い方(余剰電力割合の多い方)から、
自動的にしかも瞬時に電流が流れ、余剰電力がコンデン
サ35aに蓄積される。
となる余剰電力を吸収するために、スイッチング素子3
4aをONにすると、直流部30a,30bに充放電装
置35のコンデンサ35aが接続した形となるので、こ
のコンデンサ35aに主発電機21Gかタービン発電機
31Gの電圧の高い方(余剰電力割合の多い方)から、
自動的にしかも瞬時に電流が流れ、余剰電力がコンデン
サ35aに蓄積される。
【0047】そして、逆潮流を検出した制御装置40に
よるコントロールにより、主発電機21Gが負荷50の
電力消費量に対して最適状態になるように制御されるの
で発電量が減少し、逆潮流の原因となる余剰電力が減少
する。この減少に対応させて、スイッチング素子35b
をチョッピング動作させて、このチョッピング動作によ
り電流を制限して、コンデンサ35aに流す電力量を減
少する。また、逆潮流の恐れがなくなった時にOFFと
する。
よるコントロールにより、主発電機21Gが負荷50の
電力消費量に対して最適状態になるように制御されるの
で発電量が減少し、逆潮流の原因となる余剰電力が減少
する。この減少に対応させて、スイッチング素子35b
をチョッピング動作させて、このチョッピング動作によ
り電流を制限して、コンデンサ35aに流す電力量を減
少する。また、逆潮流の恐れがなくなった時にOFFと
する。
【0048】次に、制御装置40によるコントロールで
主発電機21Gとタービン発電機31Gで発電される電
力が最適電圧に落ちついたり、負荷50が増加したりし
て、逆潮流のおそれがなくなった時に、無接点型のスイ
ッチング素子60をONに戻し、充放電装置35に充電
された電力を回生する。
主発電機21Gとタービン発電機31Gで発電される電
力が最適電圧に落ちついたり、負荷50が増加したりし
て、逆潮流のおそれがなくなった時に、無接点型のスイ
ッチング素子60をONに戻し、充放電装置35に充電
された電力を回生する。
【0049】つまり、充放電装置35のコンデンサ35
aに充電された電力は、コンデンサ35aの電圧が直流
部30a,30bの電圧より高い間は、スイッチング素
子35b内蔵のダイオードを通じて流れ回生されるが、
直流部電圧30a,30bとコンデンサ35aの電圧が
同じになると、回生ができなくなる。このままでは、次
に余剰電力が発生した時にコンデンサ35aが、この余
剰電力を吸収することができなくなる。
aに充電された電力は、コンデンサ35aの電圧が直流
部30a,30bの電圧より高い間は、スイッチング素
子35b内蔵のダイオードを通じて流れ回生されるが、
直流部電圧30a,30bとコンデンサ35aの電圧が
同じになると、回生ができなくなる。このままでは、次
に余剰電力が発生した時にコンデンサ35aが、この余
剰電力を吸収することができなくなる。
【0050】そこで、回生回路36のスイッチング素子
36cをチョッピング動作させて充コンデンサ35aの
電圧を昇圧することにより、コンデンサ35aに充電さ
れた電力の直流部30a,30bへの回生を図る。
36cをチョッピング動作させて充コンデンサ35aの
電圧を昇圧することにより、コンデンサ35aに充電さ
れた電力の直流部30a,30bへの回生を図る。
【0051】つまり、スイッチング素子36cをONに
すると、コンデンサ35aからインダクタンス36aに
電流が流れ、このインダクタンス36aにエネルギーの
蓄積が行われる。そして、スイッチング素子36cをO
FFにするとインダクタンス36aのエネルギー解放に
より、接合点36dの電圧が上昇するので、この電圧が
直流部30aの電圧より高くなるとダイオード36bを
通じて直流部30aへコンデンサ35aで蓄えていた電
力が流れて回生が行われ、コンデンサ35aの電圧が下
がる。このコンデンサ35aの放電により次回の余剰電
力吸収時の蓄積能力が回復する。
すると、コンデンサ35aからインダクタンス36aに
電流が流れ、このインダクタンス36aにエネルギーの
蓄積が行われる。そして、スイッチング素子36cをO
FFにするとインダクタンス36aのエネルギー解放に
より、接合点36dの電圧が上昇するので、この電圧が
直流部30aの電圧より高くなるとダイオード36bを
通じて直流部30aへコンデンサ35aで蓄えていた電
力が流れて回生が行われ、コンデンサ35aの電圧が下
がる。このコンデンサ35aの放電により次回の余剰電
力吸収時の蓄積能力が回復する。
【0052】次に、図3及び図4に示す、第2の実施の
形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシ
ステム1Aについて説明する。
形態の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシ
ステム1Aについて説明する。
【0053】このコージェネレーションシステム1Aで
は、充放電回路35や回生回路36代わりに、電気ヒー
タ等の負荷37を半導体スイッチイング素子37sを介
して直流部30a,30bに接続して構成する。この構
成以外は、図1及び図2に示す、第1の実施の形態の逆
潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム1
と同じである。
は、充放電回路35や回生回路36代わりに、電気ヒー
タ等の負荷37を半導体スイッチイング素子37sを介
して直流部30a,30bに接続して構成する。この構
成以外は、図1及び図2に示す、第1の実施の形態の逆
潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム1
と同じである。
【0054】そして、このコージェネレーションシステ
ム1Aでは、充放電装置35や回生回路36による余剰
エネルギーの一時的な保存の代わりに、電気ヒータ等の
負荷37で余剰電力を消費することにより、逆潮流を防
止する。この場合は余剰電力を電力として回生すること
はできないが、温水の加熱源として利用することができ
る。
ム1Aでは、充放電装置35や回生回路36による余剰
エネルギーの一時的な保存の代わりに、電気ヒータ等の
負荷37で余剰電力を消費することにより、逆潮流を防
止する。この場合は余剰電力を電力として回生すること
はできないが、温水の加熱源として利用することができ
る。
【0055】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る逆
潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステムに
よれば、電力会社の電力系統と主電力供給回路との間
に、動作速度が速い半導体スイッチング素子等で形成さ
れる無接点型のスイッチイング素子を設けて、逆潮流の
発生を検出した時には、主電力供給回路を電力系統の主
回路から遮断するので、系統連係分散型電源システムに
おいて、負荷の急変動に対して、副発電装置で発電され
る電力の逆潮流を防止することができると共に、エンジ
ンで駆動される主発電装置の電力の逆潮流も防止するこ
とができる。
潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステムに
よれば、電力会社の電力系統と主電力供給回路との間
に、動作速度が速い半導体スイッチング素子等で形成さ
れる無接点型のスイッチイング素子を設けて、逆潮流の
発生を検出した時には、主電力供給回路を電力系統の主
回路から遮断するので、系統連係分散型電源システムに
おいて、負荷の急変動に対して、副発電装置で発電され
る電力の逆潮流を防止することができると共に、エンジ
ンで駆動される主発電装置の電力の逆潮流も防止するこ
とができる。
【図1】本発明に係る第1の実施形態のコージェネレー
ションの逆潮流防止装置の構成を示す単線結線図表示の
回路図である。
ションの逆潮流防止装置の構成を示す単線結線図表示の
回路図である。
【図2】本発明に係る第1の実施形態のコージェネレー
ションの逆潮流防止装置の構成を示すシステム回路図で
ある。
ションの逆潮流防止装置の構成を示すシステム回路図で
ある。
【図3】第2の実施形態のコージェネレーションの逆潮
流防止装置の構成を示す単線結線図表示の回路図であ
る。
流防止装置の構成を示す単線結線図表示の回路図であ
る。
【図4】第2の実施形態のコージェネレーションの逆潮
流防止装置の構成を示すシステム回路図である。
流防止装置の構成を示すシステム回路図である。
【図5】従来技術のコージェネレーションの逆潮流防止
装置の構成を示す単線結線図表示の回路図である。
装置の構成を示す単線結線図表示の回路図である。
【図6】改良された従来技術のコージェネレーションの
逆潮流防止装置の構成を示す単線結線図表示の回路図で
ある。
逆潮流防止装置の構成を示す単線結線図表示の回路図で
ある。
【図7】改良された従来技術のコージェネレーションの
逆潮流防止装置の構成を示すシステム回路図である。
逆潮流防止装置の構成を示すシステム回路図である。
1,1A コージェネレーションシステム 10 電力会社の電力系統 21 主発電装置 21E エンジン 21G 主発電機 30 排気熱エネルギー回収装置 30a,30b 直流部 31 副発電装置 31G タービン発電機 31T 排気タービン 32 整流装置(整流回路) 33 インバータ 34 トランス 35 充放電装置 36 昇圧回路 37 電機ヒータ(電力消費手段) 40 制御装置 41 逆潮流検出装置(逆潮流検出手段) 50 負荷(自家負荷) 60 無接点型のスイッチング素子(スイッチ手段) L1 主回路 L2 主電力供給回路 L3 副電力供給回路
Claims (5)
- 【請求項1】 エンジンで主発電機を駆動して発電する
主発電装置と、前記エンジンから排出される排気ガスの
エネルギーを回収して発電する副発電装置と、制御装置
を備え、電力会社の電力系統の電力と同期させて、前記
主発電装置の電力と前記副発電装置の電力を、自家負荷
へ供給する分散型電源システムのコージェネレーション
システムにおいて、 前記電力系統への逆潮流の発生を検出する逆潮流検出手
段を設け、該逆潮流検出手段で逆潮流の発生を検出した
時に、前記制御装置により前記主発電装置の主電力供給
回路と前記副発電装置の副電力供給回路を、瞬時に、前
記電力系統の主回路から遮断する瞬時回路遮断手段を設
けたことを特徴とする逆潮流防止機能を備えたコージェ
ネレーションシステム。 - 【請求項2】 前記逆潮流防止機能を備えたコージェネ
レーションシステムにおいて、 前記瞬時回路遮断手段を無接点型のスイッチング素子で
形成すると共に、前記副電力供給回路を整流器とインバ
ータとトランスを直列に備えて形成し、該副電力供給回
路の直流部に充放電装置を接続して構成し、 前記逆潮流検出手段で逆潮流の発生を検知した場合に、
前記制御装置が、前記無接点型のスイッチング素子をO
FFにして回路を遮断すると共に、前記インバータの作
動を停止し、前記充放電装置に余剰電力を吸収して逆潮
流を防止する制御を行うことを特徴とする請求項1記載
の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステ
ム。 - 【請求項3】 前記充放電装置に充電した電力を、昇圧
機能を有する回生手段を用いて回生することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の逆潮流防止機能を備えたコー
ジェネレーションシステム。 - 【請求項4】 前記逆潮流防止機能を備えたコージェネ
レーションシステムにおいて、 前記スイッチ手段を無接点型のスイッチング素子で形成
すると共に、前記副電力供給回路を整流器とインバータ
とトランスを直列に備えて形成し、該副電力供給回路の
直流部に電力消費装置を接続して構成し、 前記逆潮流検出手段で逆潮流の発生を検知した場合に、
前記制御装置が、前記無接点型のスイッチング素子をO
FFにして回路を遮断すると共に、前記インバータの作
動を停止し、前記電力消費装置に余剰電力を吸収して逆
潮流を防止する制御を行うことを特徴とする請求項1記
載の逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシス
テム。 - 【請求項5】 前記電力消費装置が温水器の水を加熱す
る電気ヒータであることを特徴とする請求項4記載の逆
潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001180302A JP2002374628A (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001180302A JP2002374628A (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002374628A true JP2002374628A (ja) | 2002-12-26 |
Family
ID=19020743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001180302A Pending JP2002374628A (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 逆潮流防止機能を備えたコージェネレーションシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002374628A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007202265A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Omron Corp | 燃料電池システム |
JP2013100794A (ja) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Ygk:Kk | コージェネレーションシステム |
JP2014087073A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Nichicon Corp | パワーコンディショナ装置および該装置を備えたマルチパワーコンディショナシステム |
JP2016073017A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 京セラ株式会社 | 電力供給機器、電力供給方法、及び電力供給システム |
CN105610358A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-05-25 | Ge延巴赫两合无限公司 | 动力设备 |
CN106571624A (zh) * | 2015-10-12 | 2017-04-19 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 考虑电网n-1约束的最优潮流方法 |
-
2001
- 2001-06-14 JP JP2001180302A patent/JP2002374628A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007202265A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Omron Corp | 燃料電池システム |
JP4552865B2 (ja) * | 2006-01-25 | 2010-09-29 | オムロン株式会社 | 燃料電池システム |
JP2013100794A (ja) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Ygk:Kk | コージェネレーションシステム |
JP2014087073A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Nichicon Corp | パワーコンディショナ装置および該装置を備えたマルチパワーコンディショナシステム |
JP2016073017A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 京セラ株式会社 | 電力供給機器、電力供給方法、及び電力供給システム |
CN105610358A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-05-25 | Ge延巴赫两合无限公司 | 动力设备 |
JP2016096714A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-26 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | 発電プラント |
CN106571624A (zh) * | 2015-10-12 | 2017-04-19 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 考虑电网n-1约束的最优潮流方法 |
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