JP2011032901A - Power generating device and drive control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽熱により発電する発電装置及び駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus that generates power by solar heat and a drive control method.
近年、地球温暖化の防止、化石燃料の使用抑制の観点から、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質の排出が少ない自然エネルギー、資源を再利用するリサイクルエネルギーなどのクリーンエネルギーを利用した発電が注目されている。自然エネルギーを利用した発電方式としては、ガスタービン、蒸気タービン及びカスタービンコンバインドサイクル(GTCC)などの発電技術を利用した太陽熱エネルギーによる発電が期待されている。 In recent years, from the viewpoint of preventing global warming and reducing the use of fossil fuels, power generation using clean energy such as natural energy that emits less harmful substances such as carbon dioxide and nitrogen oxides, and recycled energy that recycles resources Attention has been paid. As a power generation system using natural energy, power generation by solar thermal energy using a power generation technology such as a gas turbine, a steam turbine and a cas turbine combined cycle (GTCC) is expected.
ここで、太陽熱原動機発電装置のタービン(ターボ機械)は、自力では起動できず、起動には起動装置(制御装置)を必要とする。このため、太陽熱原動機発電装置のタービンは、電動機及びトルクモータ、又は電力変換器を用いた静止型起動装置により起動される(非特許文献1参照)。 Here, the turbine (turbo machine) of the solar power generator cannot be activated by itself, and requires an activation device (control device) for activation. For this reason, the turbine of the solar thermal power generator is started by a static starter using an electric motor and a torque motor or a power converter (see Non-Patent Document 1).
起動装置による自立可能な回転速度に到達後、太陽熱で加熱され高圧になったガス(熱媒体)を組み合わせてタービンを起動しようとした場合、太陽による入熱が天候に左右されてしまうため、起動が不安定になり易いという問題がある。一方、起動装置のみを用いて定格回転速度までタービンを加速しようとすれば、起動は安定しても、起動装置に必要とされる電気容量が大きくなってしまうという問題がある。 After reaching the self-sustainable rotation speed by the starter, if you try to start the turbine by combining high-pressure gas (heat medium) heated by solar heat, the heat input by the sun will be affected by the weather. There is a problem that tends to become unstable. On the other hand, if an attempt is made to accelerate the turbine to the rated rotational speed using only the starting device, there is a problem that the electric capacity required for the starting device increases even if the starting is stabilized.
本発明は、前記の諸点に鑑みてなされたものであり、起動装置の電気容量を大きくすることなく、タービン(ターボ機械)を定格回転速度まで安定して加速させることができる太陽熱原動機発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a solar power generator that can stably accelerate a turbine (turbo machine) to a rated rotational speed without increasing the electric capacity of the starter. The purpose is to provide.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電する発電機と、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御する制御装置と、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるターボ機械と、を備えることを特徴とする発電装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and receives heat when receiving sunlight and supplying a heat medium having a heat quantity corresponding to the received light, and is supplied when power is supplied. The driving force is increased or decreased according to the amount of electric power, and when the electric power is not supplied, the generator that generates electric power with the amount of electric power generated according to the control, the heat amount is detected, and the fluctuation of the detected heat amount A controller for supplying the power to the generator or controlling the power generation amount of the generator so as to compensate, the heat medium supplied from the heat receiver, and driving by the driving force of the generator And a turbomachine.
また本発明は、前記制御装置が、前記ターボ機械の起動から前記発電機が外部の系統に前記電力を供給するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする発電装置である。 In the present invention, the control device controls the generator so as to compensate for fluctuations in the amount of heat in a process from the start of the turbo machine to the time when the generator supplies the electric power to an external system. It is a power generator characterized by this.
また本発明は、前記制御装置が、前記ターボ機械の起動から、前記発電機の電圧の位相と、前記系統の電圧の位相と、が同期するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする発電装置である。 According to the present invention, the control device compensates for fluctuations in the amount of heat in the process from the start of the turbomachine to the synchronization of the phase of the generator voltage and the phase of the system voltage. The generator is characterized by controlling the generator.
また本発明は、前記制御装置が、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、供給する電力量を減少させることを特徴とする発電装置である。 In the present invention, the control device increases the amount of electric power to be supplied when the detected amount of heat is equal to or less than a predetermined amount of heat, and the detected amount of heat is equal to or greater than a predetermined amount of heat. Further, the power generation device is characterized in that the amount of power supplied is reduced.
また本発明は、前記制御装置が、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、前記発電機を発電させることを特徴とする発電装置である。 In the present invention, the control device increases the amount of electric power to be supplied when the detected amount of heat is equal to or less than a predetermined amount of heat, and the detected amount of heat is equal to or greater than a predetermined amount of heat. Further, the power generator is configured to cause the generator to generate power.
また本発明は、前記制御装置が、前記熱量を検出する代わりに、前記ターボ機械の回転速度を検出することを特徴とする発電装置である。 Further, the present invention is the power generation device, wherein the control device detects a rotational speed of the turbomachine instead of detecting the amount of heat.
また本発明は、前記熱量の推移を予測する熱量予測部を備え、前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置は、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機に供給する前記電力を制御することを特徴とする発電装置である。 In addition, the present invention includes a heat amount prediction unit that predicts transition of the heat amount, and when the heat amount is predicted to recover to a predetermined heat amount, the control device determines a rotation speed of the turbomachine in advance. The power generation apparatus is characterized in that the electric power supplied to the generator is controlled so as to have a high rotational speed.
また本発明は、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、前記熱量を検出する制御装置と、励磁された磁力に応じて駆動する発電機と、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機により駆動されるターボ機械と、前記熱量の推移を予測する熱量予測部と、前記熱量予測部により前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置により検出された前記熱量に応じて、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機を励磁する励磁機と、を備えることを特徴とする発電装置である。 The present invention also includes a heat receiver that receives sunlight and supplies a heat medium having a heat amount corresponding to the received light, a control device that detects the heat amount, a generator that is driven in accordance with an excited magnetic force, The heat medium supplied from the heat receiver, the turbomachine driven by the generator, a heat amount prediction unit that predicts the transition of the heat amount, and the heat amount is recovered to a predetermined heat amount by the heat amount prediction unit. And an exciter that excites the generator so that the rotational speed of the turbomachine becomes a predetermined rotational speed according to the amount of heat detected by the control device when predicted. This is a featured power generator.
また本発明は、発電装置における駆動制御方法であって、受熱器が、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給するステップと、発電機が、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電するステップと、制御装置が、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御するステップと、ターボ機械が、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるステップと、を含むことを特徴とする駆動制御方法である。 The present invention is also a drive control method in a power generation device, wherein a heat receiver receives sunlight and supplies a heat medium having a heat quantity corresponding to the received light, and the generator is supplied with electric power. In this case, the driving force is increased / decreased according to the amount of supplied electric power, and when the electric power is not supplied, the step of generating electric power with the amount of electric power generated according to control, and the control device detects the amount of heat, Supplying the power to the generator or controlling the power generation amount of the generator so as to compensate for the detected variation in the amount of heat; and the heat medium supplied from the heat receiver by a turbo machine, And a step of being driven by the driving force of the generator.
本発明によれば、太陽熱原動機発電装置の起動装置は、入熱量が変動してもその変動分だけターボ機械の駆動を補助するので、起動装置の電気容量が大きくすることなく、ターボ機械を定格回転速度まで安定して加速させることができる。 According to the present invention, the starter of the solar power generator generator assists the turbomachine drive by the amount of fluctuation even if the amount of heat input fluctuates, so that the turbomachine is rated without increasing the electric capacity of the starter. It can be accelerated stably up to the rotational speed.
また、天候の悪化等により太陽による入熱量が低下しても、その入熱量が回復すると予測された場合に、起動装置は、ターボ機械を少ない電力で待機運転させながら、入熱量の回復を待つことができる。 If the heat input is predicted to recover even if the heat input by the sun decreases due to bad weather, etc., the starter waits for the recovery of the heat input while operating the turbomachine on standby with low power. be able to.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態における発電装置の構成を示すブロック図である。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power generation device according to the first embodiment of the present invention.
タービン130を起動する場合、発電装置は、外部の系統から取得した電力を電動機として動作する発電機80に供給し、電動機として動作する発電機80の駆動力と、太陽熱により加熱され高圧になったガスとによりタービン130を起動する。
When the
次に、発電装置は、発電機として動作するように発電機80の動作モードを切り替え、さらに、太陽熱により加熱された高圧ガスでタービン130を回転させることで、発電機80から外部の系統に電力を供給する。
Next, the power generation device switches the operation mode of the
第1の実施形態における発電装置(太陽熱原動機発電装置)は、主変圧器10と、変圧器20と、励磁遮断器30と、励磁機40と、起動装置遮断器50a及び50bと、起動装置(制御装置)60と、発電機遮断器70と、発電機80と、圧縮機90と、再熱器100と、ヘリオスタット110と、受熱器120と、タービン130(ターボ機械)を備える。起動装置60と、励磁遮断器30と、励磁機40と、ヘリオスタット110は、発電装置の制御端末(不図示)によって、それぞれ制御される。
The power generator (solar power generator) in the first embodiment includes a
主変圧器10は、起動装置60から起動装置遮断器50aを介して取得した電圧を変圧し、この電圧に応じた電力を系統に供給する。また、主変圧器10は、発電機80から発電機遮断器70を介して取得した電圧を変圧し、この電圧に応じた電力を系統に供給する。
The
また、主変圧器10は、系統の電圧を変圧し、起動装置遮断器50aを介して起動装置60に系統の電圧に応じた電力を供給する。さらに、主変圧器10は、系統の電圧を変圧し、発電機遮断器70を介して発電機80に系統の電圧に応じた電力を供給する。
The
変圧器20は、系統の電圧を変圧し、励磁遮断器30を介して励磁機40に系統の電力を供給する。
The
励磁遮断器30は、発電装置の制御端末(不図示)により制御され、ON状態では変圧器20と励磁機40を接続し、OFF状態では変圧器20と励磁機40を絶縁する。
The
励磁機40は、予め定められた一定の強さで発電機80を励磁する(一定励磁)。また、励磁機40は、AVR(Automatic Voltage Regulator、自動電圧調整)制御により、発電機80に与える界磁磁束を発電機80の出力電圧が一定となるように調整する。なお、励磁機40は、発電機80に「弱め界磁制御」を実行してもよい。ここで、弱め界磁制御とは、一定励磁の後、発電機80に与える界磁磁束を弱めることで発電機80の逆起電力を減少させ、これにより発電機80の回転速度を上昇させる制御である。
The
発電機80は、ブラシ付き発電機であり、回転軸140a及び140bを介して圧縮機90及びタービン130に接続される。この回転軸140a及び140bは、圧縮機90及びタービン130と共に回転する。発電機80は、起動装置60により制御され、励磁機40によって励磁される。また、発電機80は、起動装置60の制御に応じて、電動モードと発電モードの2つのモードで駆動する。
The
電動モードにおいて、発電機80は電動機として動作し、起動装置60から電力された電力量に応じた駆動力(トルク)で、圧縮機90及びタービン130の回転軸140a及び140bを回転駆動する。
In the electric mode, the
一方、発電モードにおいて、発電機80は発電機として動作し、回転軸140a及び140bがタービン130と共に回転することにより発電する。また、発電機80は、起動装置60の制御に応じた電力量(発電量)を起動装置60又は系統に供給する。
On the other hand, in the power generation mode, the
圧縮機90は、回転軸140a及び140bを介して発電機80及びタービン130に接続されており、発電機80及びタービン130が回転することにより回転軸140a及び140bと共に回転する。また、圧縮機90は、回転することで吸気口(不図示)からガスを吸気し、ガスを圧縮して再熱器100に送る。
The
再熱器100は、タービン130から排出されたガスから熱を取得し、ガスを排気口(不図示)に排出する。また、再熱器100は、タービン130から排出されたガスの熱で、圧縮機90から噴出されたガスを加熱し、その加熱したガスを受熱器120に送る。
The
ヘリオスタット110は、太陽光を反射し、受熱器120に太陽光を照射する。ここで、ヘリオスタット110は複数備えられ、ヘリオスタット110は、受熱器120に太陽光を照射するヘリオスタット110と、受熱器120に太陽光を照射しないヘリオスタット110とに分けられることで、受熱器120への入熱量を制御する。ここで、入熱量は天候によっても変動するものとする。
The heliostat 110 reflects sunlight and irradiates the
受熱器120は、再熱器100から取得したガス(熱媒体)を太陽熱により加熱し、加熱されたことで高圧になったガスをタービン130に噴出する。
The
タービン130は、高圧ガスにより回転軸140a及び140bと共に回転する。また、発電機80が電動モードで動作する場合、タービン130は、電動機として動作する発電機80の駆動力によって回転する回転軸140a及び140bと共に回転する。一方、発電機80が発電モードで動作する場合、タービン130は、回転軸140a及び140bと共に回転することにより、発電機として動作する発電機80に発電させる。
The
起動装置遮断器50aは、起動装置60により制御され、ON状態では起動装置60と主変圧器10を接続し、OFF状態では起動装置60と主変圧器10を絶縁する。
The
起動装置遮断器50bは、起動装置60により制御され、ON状態では起動装置60と発電機80を接続し、OFF状態では起動装置60と発電機80を絶縁する。
The
発電機遮断器70は、起動装置60により制御され、ON状態では主変圧器10と発電機80を接続し、OFF状態では主変圧器10と発電機80を絶縁する。
The
起動装置(制御装置)60は、例えばサイリスタを用いた静止型起動装置であり、系統から取得した電力を発電機80に供給することで、タービン130を起動させる。また、後述する所定の条件(図4のステップS5等)により、起動装置60は、発電機80が発電した電力を系統に供給する。すなわち、起動装置60は双方向の電力収受が可能である。
The starting device (control device) 60 is a stationary starting device using, for example, a thyristor, and starts the
また、起動装置60は、起動装置遮断器50a及び50bと、発電機遮断器70を制御する。また、起動装置60は、発電機80の電動モードと発電モードの切り替えを制御する。さらに、起動装置60は、受熱器120内のガスの熱量を検出し、電動モードの発電機80の駆動力をその熱量に応じて制御することにより、タービン130を安定して起動させる。なお、起動装置60は、受熱器120内のガスの熱量を検出する代わりに、タービン130の回転速度を検出してもよい。
In addition, the
タービン130を起動する際、起動装置60は、まず発電機80を電動モードにし、予め定められた電力量まで徐々に電力を増加させながら発電機80に電力を供給する(加速処理)。これにより、タービン130は、予め定められた回転速度(例えば、定格回転速度に対して20%)まで発電機80の駆動力により加速される。
When starting the
後述する所定の条件(図4のステップS3及びS6等)により、起動装置60は、発電機80に供給する電力量を維持することで、タービン130の回転速度を一定にする(一定速処理、及び一定速補助)。
In accordance with predetermined conditions (steps S3 and S6 in FIG. 4) to be described later, the
太陽熱による入熱量に変動がない場合、タービン130の回転速度が、予め定められた第1の回転速度(例えば、定格回転速度に対して20%)に達してから、予め定められた第2の回転速度(例えば、定格回転速度に対して65%)に達するまでの間(第1の加速補助期間)、起動装置60は、発電機80の駆動力と、太陽熱による入熱とを用いてタービン130を加速させる(第1の規定レート加速補助)。また、タービン130の回転速度が、予め定められた第2の回転速度に達してから、定格回転速度に達するまでの間(第2の加速補助期間、自立加速期間)、起動装置60は、太陽熱による入熱のみを用いてタービン130を加速させる(第2の規定レート加速補助)。
When there is no change in the amount of heat input due to solar heat, the predetermined second speed is reached after the rotational speed of the
一方、太陽熱による入熱量に変動がある場合、タービン130の回転速度が、予め定められた第1の回転速度に達してから、定格回転速度に達するまでの間(加速補助期間)、起動装置60は、発電機80の駆動力と、太陽熱による入熱とを用いてタービン130を加速させる(規定レート加速補助)。太陽熱による入熱量が変動すると、起動装置60は、タービン130の回転速度の変動を補償するように、電動モードの発電機80に供給する電力量、又は発電モードの発電機80の発電量を制御する。これらの制御手順については、図2〜4の説明に後述する。なお、起動装置60は、タービン130の回転速度が、定格回転速度に達してから、発電機80が外部の系統に電力を供給するまでの間も、タービン130の回転速度の変動を補償するようにしてもよい。
On the other hand, when there is a variation in the amount of heat input due to solar heat, the
次に、発電装置の動作を説明する。
図2〜4は、本発明の第1の実施形態における発電装置の動作を示す図である。図2〜4において、上段の縦軸は、タービン130の定格回転速度を100%とした場合の回転速度[%]と、発電機80が定格電力を出力するために必要な入熱量を100%とした場合の入熱量[%]と、発電機80の定格電力を100%とした場合の発電機80の出力(電力)[%]を示す。上段の横軸は、時間を示す。
Next, the operation of the power generator will be described.
2-4 is a figure which shows operation | movement of the electric power generating apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 2 to 4, the vertical axis in the upper stage represents the rotational speed [%] when the rated rotational speed of the
また、中段の縦軸は、起動装置60が電動モードの発電機80に供給する電力量と、起動装置60が発電モードの発電機80から取得する電力量を示す。中段の横軸は、時間を示す。
The vertical axis in the middle indicates the amount of power that the
また、下段の縦軸は、起動装置遮断器50a及び50bの動作と、起動装置60の制御(動作)と、発電機遮断器70の動作と、励磁遮断器30の動作と、励磁機40の制御(動作)と、ヘリオスタット110の動作を示す。下段の横軸は、時間を示す。
The lower vertical axis represents the operation of the
まず、起動装置遮断器50a及び50bと、発電機遮断器70と、励磁遮断器30は、それぞれOFF状態にあるものとする。また、起動装置60は、発電機80に電力を供給しておらず、タービン130の起動を開始していないものとする。また、ヘリオスタット110は、太陽光を受熱器120に照射し、受熱器120を予熱しているものとする。また、励磁機40は、発電機80を励磁していないものとする(ステップS1)。
First, it is assumed that the
次に、発電装置はタービン130の起動を開始する。具体的には、励磁機40は、発電機80を一定励磁する。また、起動装置60は、起動装置遮断器50a及び50bと励磁遮断器30とをON状態にする。さらに、起動装置60は、発電機80を電動モードにし、予め定められた電力量Aまで徐々に電力を増加させながら発電機80に電力を供給する(加速処理)。これにより、タービン130の回転速度が発電機80の駆動力で、例えば定格回転速度の20%まで次第に加速されていく(ステップS2)。
Next, the power generator starts to start the
次に、起動装置60は、発電機80への電力量Aを保持することで、タービン130の回転速度を一定にする(一定速処理)(ステップS3)。
Next, the starting
次に、ステップS4において、電動機として動作する発電機80の駆動力と、太陽熱により加熱され高圧になったガスとによりタービン130を加速させるため、充分に予熱された受熱器120は、高圧になったガスをタービン130に噴出する(入熱)。また、起動装置60は、受熱器120内のガスの熱量の検出を開始する。また、ヘリオスタット110は、入熱制御(目標加速)により目標速度である定格回転速度までタービン130を加速させるために、入熱量を増加させる。なお、励磁機40は、一定励磁を続けてもよいが、一定励磁の代わりに、弱め界磁制御によりタービン130を加速させてもよい。
Next, in step S4, since the
また、起動装置60は、タービン130を回転速度の規定レートで加速させるため、入熱量の変動を補償する(規定レート加速補助処理)。ここで、例えば天候が変化したことにより、入熱量の規定レート(図3「入熱」の破線)に対して入熱量が低下したとする(図3の上段:ステップS4)。起動装置60は、入熱量の低下を検出したことにより、低下した入熱量に相当する電力量だけ電力量を増加させて、増加させた電力量を電動モードの発電機80に供給することで、入熱量の変動によるタービン130の回転速度の変動を補償する。
In addition, the
一方、入熱量の規定レート(図4「入熱」の破線)に対して入熱量が増加した場合(図4の上段:ステップS4)、起動装置60は、入熱量の増加を検出したことにより、増加した入熱量に相当する電力量だけ電力量を減少させて、減少させた電力量を電動モードの発電機80に供給することで、入熱量の変動によるタービン130の回転速度の変動を補償する。
On the other hand, when the heat input increases with respect to the specified rate of heat input (broken line in FIG. 4 “heat input”) (upper part of FIG. 4: step S4), the
起動装置60は、電動モードで動作している発電機80に、予め定められた時間、電力を供給する(ステップS4)。なお、起動装置60は、予め定められた時間によらず、タービン130の回転速度を検出することで、タービン130の回転速度が、予め定められた回転速度(例えば、定格回転速度に対して65%)に加速するまで発電機80に電力を供給してもよい。
The starting
次に、起動装置60は、太陽熱による入熱のみでタービン130を定格回転速度まで加速させるため、電動機として動作している発電機80への電力供給を停止する。ここで、例えば天候が変化したことにより、入熱量の規定レート(図3「入熱」の破線)に対して入熱量が低下したとする(図3の上段:ステップS5)。この場合、起動装置60は、電動モードの発電機80に電力の供給を再開し、入熱量の変動によるタービン130の回転速度の変動を補償する。
Next, the
一方、入熱量の規定レート(図4「入熱」の破線)に対して入熱量が増加した場合(図4の上段:ステップS5)、起動装置60は、発電機80を発電モードに切り替え、発電機80から取得する電力量を制御(調整)することで、入熱量の変動によるタービン130の回転速度の変動を補償する(ステップS5)。
On the other hand, when the amount of heat input has increased with respect to the specified rate of heat input (broken line of “heat input” in FIG. 4) (upper part of FIG. 4: step S5), the
次に、タービン130の回転速度が、定格回転速度(同期速度)まで加速したとする。起動装置60は、電動機として動作している発電機80への電力供給を停止したまま(供給電力量「0」)とする(一定速補助)。同様に、ヘリオスタット110は、受熱器120に太陽光を照射するヘリオスタット110と、受熱器120に太陽光を照射しないヘリオスタット110とに分けられることで、受熱器120への入熱量を制御する(入熱制御(一定速))(ステップS6)。以下では、この場合の入熱量(自立可能入熱量)[%]を、一例として「35%」として説明する。自立可能入熱量を超える入熱量があれば、発電機80は、発電した電力を系統に供給することができる。
Next, it is assumed that the rotational speed of the
次に、起動装置60は、発電機80を発電モードに切り替え、さらに起動装置遮断器50a及び50bをOFF状態にすると共に、発電機遮断器70をON状態にする(系統連系)(系統同期)。これにより、主変圧器10を介して発電機80から系統に電力が供給される。また、ヘリオスタット110は、発電機80から系統に供給される電力が目標出力(定格出力)まで増加するよう、受熱器120に太陽光を照射するヘリオスタット110の台数を調節する。さらに、励磁機40は、発電機80の出力電圧が一定となるようにAVR制御を実行する(ステップS7)。
Next, the
なお、起動装置60が電力を取得することが不可能な起動装置である場合、起動装置60は、タービン130(ターボ機械)の回転速度を加速させる方向にのみ、回転速度を補助(補償)してもよい。
When the starting
以上のようにすれば、タービン130(ターボ機械)の起動から発電機80が外部の系統に電力を供給するまでの過程において、起動装置60は、入熱量が変動してもその変動分だけタービン130の駆動を補助(補償)するので、起動装置60の電気容量が大きくすることなく、タービン130を定格回転速度まで安定して加速させることができる。
As described above, in the process from the start of the turbine 130 (turbo machine) to the time when the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
第2の実施形態は、発電機80の電圧の位相と、系統の電圧の位相とが同期するまで、起動装置60が入熱量の変動を補償する(起動装置60がバッファとして用いられる)点のみが、第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the second embodiment, the
発電装置の動作を説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態における発電装置の動作を説明するための図である。タービン130の回転速度が、定格回転速度に到達した後、ステップSa6(図2〜4のステップS6に相当)において、起動装置60は、発電機80を発電モードに切り替え、発電機80が発電した電力を起動装置60がバッファリングしながら、発電機80の電圧の位相と、系統の電圧の位相とを同期させる(発電制御)(ステップSa6)。
The operation of the power generation device will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the power generation device according to the second embodiment of the present invention. After the rotational speed of the
図6は、本発明の第2の実施形態における発電装置の動作(定格回転速度到達後)を説明するための図であり、図5のステップSa6における状態を説明する図である。図6に示すように、起動装置60は、発電機80を発電モードに切り替え、発電機80の電圧及び電流の位相と、系統の電圧及び電流の位相とを同期させながら、発電機80の電力を主変圧器10に出力する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the power generation device (after reaching the rated rotational speed) in the second embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining the state in step Sa6 in FIG. As shown in FIG. 6, the
図7は、本発明の第2の実施形態における発電装置の動作(系統連系)を説明するための図であり、図5のステップSa7における状態を説明する図である。図7に示すように、起動装置60は、起動装置遮断器50a及び50bをOFF状態にすると共に、発電機遮断器70をON状態にして(系統連系、系統同期)、制御を停止する。これにより、主変圧器10を介して発電機80から系統に電力が供給される。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation (system interconnection) of the power generation device according to the second embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining the state in step Sa7 in FIG. As shown in FIG. 7, the
以上のようにすれば、タービン130(ターボ機械)の起動から、発電機80の電圧の位相と、系統の電圧の位相と、が同期するまでの過程において、起動装置60は、入熱量が変動してもその変動分だけタービン130の駆動を補助(補償)するので、起動装置60の電気容量が大きくすることなく、タービン130を定格回転速度まで安定して加速させることができる。
If it carries out as mentioned above, in the process from the starting of the turbine 130 (turbo machine) until the phase of the voltage of the
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
第3の実施形態は、タービン130(ターボ機械)が定格回転速度に達した後、天候の変化などにより入熱量が低下した場合に、入熱量の回復予測に基づいて、タービン130の回転速度を、定格回転速度よりも低速の予め定められた回転速度で待機運転するよう動作する点が、第1及び第2の実施形態と異なる。以下、第1及び第2の実施形態との相違点についてのみ説明する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the third embodiment, after the turbine 130 (turbo machine) reaches the rated rotational speed, when the heat input amount decreases due to a change in weather or the like, the rotational speed of the
発電装置は、入熱量の推移を予測する熱量予測部(不図示)を備える。熱量予測部(不図示)は、例えば気象レーダで捉えられた雲の分布に基づいて入熱量の推移を予測し、入熱量(天候)が回復する見込みがあるか否かを起動装置60に通知する。
The power generation device includes a heat amount prediction unit (not shown) that predicts the transition of the heat input amount. A heat amount prediction unit (not shown) predicts the transition of the heat input amount based on, for example, a cloud distribution captured by a weather radar, and notifies the
入熱量(天候)が回復する見込みがない場合、熱量予測部(不図示)が起動装置60にその旨を通知することで、発電装置は発電を停止する。一方、入熱量(天候)が回復する見込みがある場合、熱量予測部(不図示)が起動装置60にその旨を通知することで、起動装置60は、発電機80に電力を供給し、タービン130(ターボ機械)を待機運転させながら入熱量の回復を待つ。
When there is no expectation that the amount of heat input (weather) will recover, a heat amount prediction unit (not shown) notifies the
次に、発電装置の動作を説明する。
まず比較のため、起動装置60が発電機80に電力を供給しない場合について説明する。図8は、本発明の第3の実施形態における発電装置の動作(起動装置60が発電機80を制御しない場合)を説明するための図である。
Next, the operation of the power generator will be described.
First, for comparison, a case where the
上段の縦軸は、タービン130の定格回転速度を100%とした場合の回転速度[%]と、発電機80が定格電力を出力するために必要な入熱量を100%とした場合の入熱量[%]と、発電機80の定格電力を100%とした場合の発電機80の出力(電力)[%]を示す。上段の横軸は、時間を示す。
The upper vertical axis represents the rotational speed [%] when the rated rotational speed of the
また、中段の縦軸は、起動装置60が発電機80に供給する電力量(電動)と、起動装置60が発電機80から取得する電力量(発電)を示す。中段の横軸は、時間を示す。
In addition, the vertical axis in the middle indicates the amount of electric power (electricity) that the
また、下段の縦軸は、起動装置遮断器50a及び50bの動作と、起動装置60の制御(動作)と、発電機遮断器70の動作と、励磁遮断器30の動作と、励磁機40の制御(動作)と、ヘリオスタット110の動作を示す。下段の横軸は、時間を示す。
The lower vertical axis represents the operation of the
天候の変化等により入熱量が低下し、入熱量に応じて発電機80の出力が低下したものとする。また、タービン130の回転速度は、定格回転速度を維持しているものとする(図8上段)。また、発電機80が発電しているため、起動装置60は、発電機80への電力供給を停止しているものとする(図8中段)。
It is assumed that the amount of heat input decreases due to changes in the weather and the like, and the output of the
また、起動装置遮断器50a及び50bをOFF状態である。また、発電機遮断器70はON状態であるものとする。また、ヘリオスタット110は、発電機80から系統に供給される電力が目標出力(定格出力)を維持するよう、受熱器120に太陽光を照射するヘリオスタット110の台数を調節しているものとする。さらに、励磁機40は、発電機80の出力電圧が一定となるようにAVR制御を実行しているものとする(ステップSb1)。
Further, the
次に、入熱量が自立可能入熱量(35%)を下回り、発電機80の出力が0%になったものとする。これにより、起動装置60は、発電機80を電動モードに切り替える。また、発電機80は、起動装置60を介さずに発電機遮断器を介して系統から電力を取得し、回転軸140aを回転させることで、圧縮機90及びタービン130を定格回転速度で回転させる(ステップSb2)。
Next, it is assumed that the heat input amount is lower than the self-sustainable heat input amount (35%) and the output of the
このようにして、発電装置は、タービン130(ターボ機械)を待機運転させ、入熱量の回復を待つ(ステップSb3)。 In this way, the power generation device causes the turbine 130 (turbo machine) to perform a standby operation and waits for the recovery of the heat input (step Sb3).
次に、起動装置60が発電機80に電力を供給する場合について説明する。図9は、本発明の第3の実施形態における発電装置の動作(起動装置60が発電機80を制御する場合)を説明するための図である。
Next, a case where the
天候の変化等により入熱量が低下し、入熱量に応じて発電機80の出力が低下したものとする。また、タービン130の回転速度は、定格回転速度を維持しているものとする(図9上段)。また、発電機80が発電しているため、起動装置60は、発電機80への電力供給を停止しているものとする(図9中段)。
It is assumed that the amount of heat input decreases due to changes in the weather and the like, and the output of the
また、起動装置遮断器50a及び50bをOFF状態であるものとする。また、発電機遮断器70はON状態であるものとする。また、ヘリオスタット110は、発電機80から系統に供給される電力が目標出力(定格出力)を維持するよう、受熱器120に太陽光を照射するヘリオスタット110の台数を調節しているものとする。さらに、励磁機40は、発電機80の出力電圧が一定となるようにAVR制御を実行しているものとする(ステップSc1)。
Further, it is assumed that the
次に、入熱量が自立可能入熱量(35%)を下回り、発電機80の出力が0%になったとする(ステップSc2)。
Next, it is assumed that the heat input amount is lower than the self-sustainable heat input amount (35%), and the output of the
入熱量(天候)が回復する見込みがない場合、熱量予測部(不図示)が起動装置60にその旨を通知することで、発電装置は発電を停止する(不図示)。一方、入熱量(天候)が回復する見込みがある場合、熱量予測部(不図示)が起動装置60にその旨を通知することで、起動装置60は、発電機80を電動モードに切り替え、発電機80に電力(電力量B)を供給することでタービン130(ターボ機械)を定格回転速度よりも低い回転速度で待機運転させる。
When there is no expectation that the amount of heat input (weather) will recover, the power generation prediction unit (not shown) notifies the
さらに、起動装置60は、起動装置遮断器50a及び50bをON状態にして、発電機遮断器70をOFF状態にする。このようにして、発電装置は、タービン130(ターボ機械)を待機運転させ、入熱量の回復を待つ(ステップSc3)。
Further, the
このように、起動装置60が電力を供給すれば、起動装置60の制御によりタービン130(ターボ機械)を定格回転速度よりも低い回転速度で待機運転させることができる。このため、天候の悪化等により太陽による入熱量が低下しても、その入熱量が回復すると予測された場合に、起動装置は、起動装置60が電力を供給しない場合と比較して、少ない電力でターボ機械を待機運転させながら、入熱量の回復を待つことができる。
Thus, if the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
10…主変圧器 20…変圧器 30…励磁遮断器 40…励磁機 50a及び50b…起動装置遮断器 60…起動装置 70…発電機遮断器 80…発電機 90…圧縮機 100…再熱器 110…ヘリオスタット 120…受熱器 130…タービン 140a及び140b…回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (9)
電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電する発電機と、
前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御する制御装置と、
前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるターボ機械と、
を備えることを特徴とする発電装置。 A heat receiver that receives sunlight and supplies a heat medium having an amount of heat according to the received light;
When electric power is supplied, the driving force is increased / decreased according to the supplied electric energy, and when the electric power is not supplied, a generator that generates electric power with the generated electric power according to the control,
A controller for detecting the amount of heat and supplying the power to the generator or controlling the amount of power generated by the generator so as to compensate for the variation in the detected amount of heat;
The heat medium supplied from the heat receiver, and a turbomachine driven by the driving force of the generator;
A power generation device comprising:
前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、
前記制御装置は、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機に供給する前記電力を制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の発電装置。 A calorific value predicting unit for predicting the transition of the calorific value,
When it is predicted that the amount of heat will recover to a predetermined amount of heat,
The said control apparatus controls the said electric power supplied to the said generator so that the rotational speed of the said turbomachine may turn into a predetermined rotational speed, It is any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The power generator described.
前記熱量を検出する制御装置と、
励磁された磁力に応じて駆動する発電機と、
前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機により駆動されるターボ機械と、
前記熱量の推移を予測する熱量予測部と、
前記熱量予測部により前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置により検出された前記熱量に応じて、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機を励磁する励磁機と、
を備えることを特徴とする発電装置。 A heat receiver that receives sunlight and supplies a heat medium having an amount of heat according to the received light;
A control device for detecting the amount of heat;
A generator driven according to the magnetized magnetic force,
The heat medium supplied from the heat receiver, and a turbomachine driven by the generator;
A calorific value predicting unit for predicting the transition of the calorific value;
When the heat quantity predicting unit predicts that the heat quantity is restored to a predetermined heat quantity, the rotational speed of the turbo machine becomes a predetermined rotational speed according to the heat quantity detected by the control device. An exciter for exciting the generator,
A power generation device comprising:
受熱器が、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給するステップと、
発電機が、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電するステップと、
制御装置が、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御するステップと、
ターボ機械が、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるステップと、
を含むことを特徴とする駆動制御方法。 A drive control method in a power generator,
A heat receiver receiving sunlight and supplying a heat medium having an amount of heat according to the received light; and
When the generator is supplied with electric power, the driving force is increased or decreased according to the supplied electric energy, and when the electric power is not supplied, generating with the generated electric power according to the control; and
A controller detects the amount of heat and supplies the power to the generator or controls the amount of power generated by the generator so as to compensate for the variation in the detected amount of heat;
A turbomachine is driven by the heat medium supplied from the heat receiver and the driving force of the generator;
The drive control method characterized by including.
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