JP2012217239A - Apparatus and method for starting power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電システムを起動する際に用いる起動装置及び起動方法に関する。 The present invention relates to a starter and a start method used when starting a power generation system.
従来、工場の廃熱のように蒸気タービンを回転できるほどの熱量を持たない低温の熱源から熱を回収して発電を行う発電システムとして、バイナリー発電システム(以降、発電システムという)が注目されている。
ところで、このような発電システムは作動媒体を蒸発させて生成された蒸気で発電機を回転させなければ発電を行うことはできない。それゆえ、発電システムを起動する際、言い換えれば一度停止した発電システムを再起動する際には、作動媒体を循環させるポンプなどに最初に電力を供給する必要がある。
Conventionally, a binary power generation system (hereinafter referred to as a power generation system) has attracted attention as a power generation system that recovers heat from a low-temperature heat source that does not have enough heat to rotate a steam turbine, such as waste heat from a factory. Yes.
By the way, such a power generation system cannot generate electric power unless the generator is rotated by steam generated by evaporating the working medium. Therefore, when starting the power generation system, in other words, when restarting the power generation system once stopped, it is necessary to first supply power to a pump for circulating the working medium.
例えば、特許文献1には、発電機で発電された交流の電力を直流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流の電力を蓄電するバッテリと、バッテリで蓄電された直流の電力を交流に再変換するインバータとを有する発電システム(ランキンサイクル発電機)が開示されている。この発電システムは、電力会社などの外部の電力供給系統に接続されていない自立型ではないため、この発電システムを起動させるに際しては、商用電源(電力供給系統)からの電力を上述したポンプなどに供給するものと考えられる。
For example,
ところで、発電機は運動エネルギを電気エネルギに変換する機器であるが、この発電機に電気エネルギが供給されれば、付与された電気エネルギは運動エネルギに変換され、発電機は回転運動を行うようになる。それ故、発電システムを起動させるに際して、バッテリに蓄電された電力が発電機に供給されてしまうと、発電機がモータとして働いてしまうといった動作を行うことになり、蓄電された電力を消費してしまうという問題がある。 By the way, a generator is a device that converts kinetic energy into electrical energy. If electrical energy is supplied to this generator, the applied electrical energy is converted into kinetic energy, and the generator performs a rotational motion. become. Therefore, when starting the power generation system, if the power stored in the battery is supplied to the generator, the generator will operate as a motor, and the stored power is consumed. There is a problem of end.
ところが、特許文献1の発電システムでは、バッテリからインバータを介して発電機に至るラインが存在し、発電機への電力逆流状況を回避することは困難なものとなっている。
さらに、特許文献1の発電システムを自立型の電力供給手段として使用しようとすると、電力会社などの外部の電力供給系統に接続されていない自立型の電力供給手段では、外部からの電力供給がないため、発電システムで発電が行われている間に電力を蓄えておいて、発電システムの起動に際しては蓄えられた電力をポンプに送って用いるなどの対策が必要となる。その場合、コンバータを介して予めバッテリに蓄電された直流の電力をインバータで交流に再変換し、再変換した電力を上述したポンプなどに供給するようにして、外部からの電力供給なしで起動することになると考えられる。
しかしながら、特許文献1の発電システムを自立型の電力供給手段として使用しようとしても、前記したように発電システムを起動させるに際して発電機に電気エネルギが供給され、蓄電された電力を消費してしまうという問題があるため、当然、蓄えられた電力をポンプなどの起動に十分用いることができず、外部からの電力供給なしで発電機を確実に起動させることができない可能性もある。
However, in the power generation system of
Furthermore, when trying to use the power generation system of
However, even when trying to use the power generation system of
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、発電機への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ(発電機を作動させる作動媒体を圧送するポンプなど)を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしでも発電を開始乃至は再開することができる発電システムに対する起動装置及び起動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and pumps (such as a pump that pumps a working medium that operates a generator) using stored electric power while avoiding a backflow of power to the generator. It is an object of the present invention to provide a starter and a start method for a power generation system that can start or restart power generation without any external power supply by reliably starting the power.
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の発電システムに対する起動装置は、熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動装置であって、前記起動装置は、前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部から前記ポンプへ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、前記発電機と前記電力貯蔵部とを結ぶラインに設けられ、前記電力貯蔵部から前記発電機に向かって貯蔵された電力が逆流することを防止する逆流防止手段と、を有していることを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention takes the following technical means.
That is, an activation device for a power generation system according to the present invention includes an evaporator that evaporates a liquid working medium by a heat source to generate steam, a generator that generates power using the steam generated by the evaporator, A condenser that condenses steam used for power generation by a generator to generate a liquid working medium supplied to the evaporator; and a pump that pumps the working medium liquefied by the condenser. A starter for a power generation system that generates power with the generator while returning the working medium from the evaporator to the evaporator via the generator and the condenser, wherein the starter generates power with the generator An electric power storage unit for storing the generated electric power, a line capable of supplying electric power stored from the electric power storage unit toward the pump, and a line connecting the generator and the electric power storage unit, Storage Wherein the power stored toward et the generator has an a backflow prevention means for preventing backflow.
なお、前記逆流防止手段は、OFF時に前記電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ON時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするように、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けられたスイッチ手段と、前記発電機で発電される電圧値と前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段をON状態とする制御部と、を備えているのが好ましい。 The backflow prevention means cuts off the supply of power from the power storage unit to the generator when turned off, and enables power supply from the generator to the pump or the power storage unit when turned on. Switch means provided in a line connecting the generator and the power storage unit and the pump; and a difference between a voltage value generated by the generator and a voltage value of the power stored in the power storage unit. And a controller that turns on the switch means when the value becomes smaller than a predetermined value.
また、前記逆流防止手段は、前記電力貯蔵部から発電機への電力の供給を遮断し、且つ前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするダイオード部であるのが好ましい。
また、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部により変換された直流電力を貯蔵する電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部から取り出された直流電力を交流電力へ変換した後、前記ポンプへ供給するインバータ部と、を有するのが好ましい。
Further, the backflow prevention means is a diode unit that cuts off the supply of power from the power storage unit to the generator and enables power supply from the generator to the pump or the power storage unit. Is preferred.
A converter unit that converts AC power generated by the generator into DC power; a power storage unit that stores DC power converted by the converter unit; and DC power extracted from the power storage unit It is preferable to have an inverter unit that supplies the pump after the conversion to electric power.
また、前記発電機と前記ポンプとを結ぶラインから前記電力貯蔵部へ分岐したラインに設けられた第2のスイッチ手段と、前記発電機で発電される電圧値が前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値より小さくなった際に、前記第2のスイッチ手段をOFF状態とする制御部と、を備えているのが好ましい。
一方、発電システムに対する起動方法は、熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動方法であって、前記発電機で発電される電圧値と前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなっている間に、前記発電機で発電された電力の一部を予め蓄電し、前記予め蓄電された電力が前記発電機に向かって逆流することを防止しつつ、当該蓄電された電力を前記ポンプへ導いて発電機を起動することを特徴とするものである。
Further, the second switch means provided in the line branched from the line connecting the generator and the pump to the power storage unit, and the voltage value generated by the generator is stored in the power storage unit And a controller that turns off the second switch means when the voltage value is lower than the voltage value of the power.
On the other hand, the start-up method for the power generation system includes an evaporator that evaporates a liquid working medium by a heat source to generate steam, a generator that generates power using the steam generated by the evaporator, and the generator A condenser for condensing steam used for power generation to generate a liquid working medium to be supplied to the evaporator; and a pump for pumping the working medium liquefied by the condenser, An activation method for a power generation system that generates power with a generator while returning the working medium from the evaporator to the evaporator via a generator and a condenser, the voltage value generated by the generator and the generator While the difference between the voltage value of the electric power stored in the electric power storage unit storing the electric power generated in is smaller than a predetermined value, a part of the electric power generated by the generator is stored in advance, The power stored in advance is the power generation While preventing the backflow toward a is the power which is the power storage which is characterized in that to start the generator is guided into the pump.
本発明の発電システムに対する起動装置及び起動方法によれば、発電機への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ(発電機を作動させる作動媒体を圧送するポンプなど)を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしでも発電を開始乃至は再開することができる。 According to the starting device and the starting method for the power generation system of the present invention, a pump (such as a pump that pumps a working medium that operates the generator) using the stored electric power while avoiding a backflow state of power to the generator. By starting up reliably, power generation can be started or restarted without external power supply.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る起動装置1の第1実施形態を、図1に基づき詳しく説明する。
まず、第1実施形態の起動装置1が備えられた発電システム2について説明する。
図1(a)に示すように、第1実施形態の発電システム2は、工場の廃熱や地熱や太陽熱のような熱源から熱を回収して発電を行うものであり、商用電力系統(外部の電力供給系統)とは独立した自立型の電力供給手段として用いられている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of an
First, the
As shown to Fig.1 (a), the electric
この発電システム2は、熱源(図例では温水)により液状の作動媒体を蒸発させてガス状の作動媒体を生成する蒸発器3と、この蒸発器3で生成された作動媒体の蒸気を利用して発電を行う発電機4と、この発電機4で発電に利用された蒸気を凝縮させて、蒸発器3に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器5と、凝縮器5で液状とされた作動媒体を圧送するポンプ6とを備えている。これら蒸発器3、発電機4、凝縮器5及びポンプ6は、作動媒体を循環させる循環配管7により接続されていて、作動媒体を循環配管7の一方向に向かって送りつつ、作動媒体を蒸発器3、発電機4、凝縮器5、ポンプ6の順番に循環させる閉ループ状の構成とされている。
The
それ故、この発電システム2では、まず蒸発器3において、工場からの排水や地下から湧き出る温水や、太陽熱で温められた温水などの熱源との間に熱交換が行われて、作動媒体の液体から作動媒体の蒸気が生成される。そして、この蒸発器3から発電機4に送られた作動媒体の蒸気は、発電機4を駆動させ発電を行う。その後、蒸気は凝縮器5に送られ、凝縮器5において冷却水との間に熱交換が行われて、作動媒体の蒸気は液体に戻る。凝縮器5で生成された液状の作動媒体はポンプ6で圧送されて蒸発器3に帰還する。
Therefore, in this
ところで、本発明の発電システム2では、発電した電力を他の設備などに供給すると共に、発電電力の一部をポンプ6へ送ってその運転をも可能としている。具体的には、この発電機4とポンプ6との間にはこれらを結ぶライン(電力供給ライン)が配備されており、このラインを介して発電機4で発電された電力の一部がポンプ6に供給されて、このポンプ6を運転させる構成となっている。
By the way, in the
この発電システム2において、発電された電力で運転されるポンプ6は複数あってもよく、このポンプ6には、具体的には液状の作動媒体を圧送するポンプ(循環ポンプ)や発電システム2の蒸発器3に外部から温水などを供給するポンプ(温水ポンプ)、さらには発電システム2の凝縮器5に冷却水を供給するポンプ(冷却ポンプ)などが含まれていてもよい。なお、説明が複雑になるのを避けるために、各図ではこれら複数のポンプのうちで代表的なものとして、作動媒体を圧送するポンプ(循環ポンプ)をポンプ6として示している。
In the
この発電機4とポンプ6とを結ぶライン上に設けられた分岐点Yには、電力貯蔵部8側に向かう分岐ラインが接続されている。
起動装置1は、発電が行われている間に電力を蓄電しておき、発電を再始動する際には蓄電された電力をポンプ6に送って発電システム2の運転に必要な作動媒体、温水及び冷却水などの循環を可能にし、これによって発電システム2での発電始動を可能にするものである。
A branch line toward the
The
具体的には、この起動装置1は、発電機4で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部8と、この電力貯蔵部8からポンプ6へ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、発電機4と電力貯蔵部8とを結ぶラインを有していて、このライン(発電機4〜電力貯蔵部8のライン)には、電力貯蔵部8から発電機4に向かって電力が逆流することを防止する逆流防止手段9が設けられている。
Specifically, the
さらに、起動装置1は、交流を直流に変換するコンバータ10、直流を交流に変換するインバータ11を有している。
図1に示す如く、起動装置1に設けられた電力貯蔵部8は、直流の電力を蓄電可能なバッテリであり、陽極が分岐点Yを経由し発電機4及びポンプ6に接続されると共に、陰極が接地されている。すなわち、電力貯蔵部8からポンプ6へ向かうラインを経由して、貯蔵された電力がポンプ6に供給されるようになっている。
Furthermore, the starting
As shown in FIG. 1, the
コンバータ10は発電機4で発電された交流を例えば電圧280V程度の直流に変換するものであり、このコンバータ10は発電機4から分岐点Yまでの配線、すなわち発電機4の出力側に設けられている。
インバータ11は分岐点Yからポンプ6までの配線上で、電力貯蔵部8の出力側とポンプ6との間に設けられている。インバータ11は、電力貯蔵部8からの直流電力やコンバータ10で変換された直流電力を例えば60Hz、200V程度の電力に再変換するものである。
The
The
この構成により、発電機4で発電された交流の電力はコンバータ10で直流に変換された後、再び、インバータ11で所望の交流とされ、ポンプ6を駆動する電力となる。加えて、発電機4で発電された交流の電力はコンバータ10で直流に変換された後、分岐点Yを介して電力貯蔵部8に送られる。そして、発電機4を再起動する際には、電力貯蔵部8に蓄電された電力がポンプ6に供給されることになる。
With this configuration, the AC power generated by the
ここで、発電システムを起動させるに際して、蓄電された電力がもし発電機4に送られると、発電機4がモータとして働いてしまうといった動作を行うこととなる。そのため、せっかく蓄電した電力が発電機4により消費されてしまうといった不都合が生じる。
そこで、本発明の起動装置1には、上述のように発電機4に向かって貯蔵された電力が逆流すること、換言すると発電機4で貯蔵された電力が消費されることを防止する逆流防止手段9が設けられている。
Here, when starting up the power generation system, if the stored electric power is sent to the
Therefore, the starting
本実施形態の逆流防止手段9は、OFF時に電力貯蔵部8から発電機4への電力の供給を遮断することを可能とし、ON時に発電機4からポンプ6乃至は電力貯蔵部8への電力供給を可能とするように、発電機4と電力貯蔵部8およびポンプ6とを接続するスイッチ手段15と、発電機4で発電される電圧値と電力貯蔵部8に蓄電されていた電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段15をON状態とする制御部16と、を備えている。
The backflow prevention means 9 of the present embodiment makes it possible to cut off the supply of power from the
さらに、逆流防止手段9には、発電機4で発電された電圧値を測定する第1電圧測定手段17と、電力貯蔵部8に蓄電されていた電力の電圧値を測定する第2電圧測定手段18とが備えられていて、制御部16はこれら第1電圧測定手段17及び第2電圧測定手段18で測定された電圧値に基づいて制御を行っている。
次に、図1(a)を用いて、逆流防止手段9を構成するスイッチ手段15、第1電圧測定手段17、第2電圧測定手段18及び制御部16について詳細を説明する。
Further, the backflow prevention means 9 includes a first voltage measurement means 17 that measures the voltage value generated by the
Next, details of the switch means 15, the first voltage measuring means 17, the second voltage measuring means 18 and the
スイッチ手段15は、制御部16からの制御信号によってON/OFF切り替え可能なリレーで構成され、発電機4から分岐点Yに向かう配線上に設けられている。なお、この発電機4から分岐点Yに向かう配線上には、スイッチ手段15だけでなく第1電圧測定手段17も設けられている。
第1電圧測定手段17は、発電機4で発電された電力の電圧を計測する電圧計である。この第1電圧測定手段17は、発電機4から分岐点Yに向かう配線上であって、上述したコンバータ10と分岐点Yとの間に配備されている。それゆえ、第1電圧測定手段17で測定される電圧値は、発電機4で発電された交流の電力がコンバータ10により変換された後の直流の電力における電圧となっている。このようにして第1電圧測定手段17で測定された電圧値は、制御部16に送られる。
The switch means 15 is configured by a relay that can be switched ON / OFF by a control signal from the
The first voltage measuring means 17 is a voltmeter that measures the voltage of the electric power generated by the
一方、分岐点Yと電力貯蔵部8との間に設けられた配線には、第2電圧測定手段18が設けられている。この第2電圧測定手段18は、第1電圧測定手段17と同様に直流の電圧値を測定するものであり、電力貯蔵部8に蓄電されていた電力の電圧値、言い換えれば電力貯蔵部8からインバータ11(ポンプ6側)に供給される直流の電圧値を測定している。このようにして第2電圧測定手段18で測定された電圧値も、第1電圧測定手段17と同様に制御部16に送られる。
On the other hand, the second voltage measuring means 18 is provided on the wiring provided between the branch point Y and the
制御部16はPLCやシーケンサなどで構成され、発電機4で発電され直流に変換された後の電圧値と電力貯蔵部8に蓄電された電力の電圧値との差に基づいて、スイッチ手段15のON/OFFを切り替え自在に制御している。
具体的には、この制御部16には第1電圧測定手段17及び第2電圧測定手段18で測定された電圧値が入力されており、第2電圧測定手段18で測定された電圧値から第1電圧測定手段17で測定された電圧値を差し引いた電圧の差が計算されている。そして、制御部16では、算出された電圧の差が、予め定められた所定値より小さくなった際に、スイッチ手段15をON状態、言い換えれば発電機4で発電された電力をポンプ6側に供給するようにしている。
The
Specifically, the voltage values measured by the first voltage measuring means 17 and the second voltage measuring means 18 are input to the
なお、インバータ11の出側には起動装置1から分岐した電力ラインにスイッチ27を介して電力負荷(外部負荷)が接続されている。この電力ラインへは、例えばスイッチ手段15がONになると同時乃至は少し後にスイッチ27をONにして、発電機4で発電された電力を電力負荷側に供給するようにしている。
次に、この制御部16での信号処理、すなわち、本発明の発電システム2の起動方法を説明する。
A power load (external load) is connected to the output side of the
Next, signal processing in the
まず、発電機4が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合を考える。
この運転状態では、制御部16から送られる制御信号によりスイッチ手段15はONとなっている。そのため、発電機4の電力がコンバータ10及びインバータ11を介してポンプ6に送られてポンプ6の運転に用いられる。加えて、発電された交流の電力がコンバータ10で直流に変換された上で余剰電力が電力貯蔵部8に送られ、この電力貯蔵部8で蓄電される。
First, consider a case where the
In this operating state, the switch means 15 is turned on by a control signal sent from the
次に、何らかの理由(例えば、定期点検など)で発電機4が停止したとする。
発電機4が停止した際には、制御部16から送られる制御信号によりスイッチ手段15はOFFとされ、発電機4と電力貯蔵部8とは非接続状態となる。
その後、発電機4を再起動する場合を考える。
図1(b)に示す如く、発電機4を再起動する際には、電力貯蔵部8に蓄電された電力を使用する。すなわち、電力貯蔵部8に蓄電された電力が分岐点Yを介してポンプ6に供給され、ポンプ6が始動することにより発電が徐々に開始される。
Next, it is assumed that the
When the
Then, the case where the
As shown in FIG. 1B, when the
このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ27はOFFとされている。
このようにして発電システム2が始動すると、発電機4で発電された電力がコンバータ10に流れ、このコンバータ10の出力電圧が第1電圧測定手段17で測定される。この第1電圧測定手段17で測定される電圧値は、発電量が大きくなるに連れて徐々に大きくなる。一方、電力貯蔵部8では蓄電された電力がポンプ6の運転に消費されるため、電力貯蔵部8の電圧は低下し、第2電圧測定手段18で測定される電圧値も徐々に低下する。
At this time, the
When the
そして、両電圧測定手段17、18で測定される電圧値の差が予め定められた所定値となる、例えば、第1電圧測定手段17で測定される電圧値と第2電圧測定手段18で測定される電圧値とが実質的に等しく(ほぼ等しく)なる。このように電圧値の差が予め定められた所定値となった場合に、制御部16はスイッチ手段15をOFFからONに切り替える。そして、このスイッチ手段15のON以降は、発電機4で発電された電力が分岐点Yを介して電力貯蔵部8にも流れ込むようになるので、電力貯蔵部8で起動用の電力が再び蓄電される。
Then, the difference between the voltage values measured by the two voltage measuring means 17 and 18 becomes a predetermined value, for example, the voltage value measured by the first voltage measuring means 17 and the second voltage measuring means 18 Is substantially equal (approximately equal) to the applied voltage value. As described above, when the difference between the voltage values becomes a predetermined value, the
このように、第1電圧測定手段17の電圧値と第2電圧測定手段18の電圧値とが略同じ値となってからスイッチ手段15をONにすれば、コンバータ10やインバータ11や電力貯蔵部8などの機器に対し大きな電圧変化を与える危険性がなくなり、これらの機器に与える起動時の電気的なショックを和らげることができる。
また、両電圧測定手段17、18で測定される電圧値の差が略ゼロになるまではスイッチ手段15はOFFになっているため、電力貯蔵部8に蓄電された電力が発電機4に逆流することが無く、発電機4がモータとして回転して蓄電した電力を消費するといった不都合が確実に回避される。
Thus, if the switch means 15 is turned on after the voltage value of the first voltage measuring means 17 and the voltage value of the second voltage measuring means 18 become substantially the same value, the
Further, since the switch means 15 is OFF until the difference between the voltage values measured by the voltage measuring means 17 and 18 becomes substantially zero, the power stored in the
すなわち、本実施形態に係る発電システム2に対する起動装置1及び起動方法によれば、発電機4への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ6を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしで発電を開始乃至は再開することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の起動装置を説明する。
That is, according to the starting
[Second Embodiment]
Next, the activation device of the second embodiment will be described.
図2(a)にあるように、第2実施形態の起動装置1は、第1実施形態のスイッチ手段15に代えてダイオード部19(一方向電流通過手段)を有している。このダイオード部19は、電力貯蔵部8から発電機4への電力の供給を遮断すると共に電力貯蔵部8からポンプ6への電力供給を可能とし、且つ発電機4から電力貯蔵部8への電力供給を可能とするものとなっている。
As shown in FIG. 2A, the starting
ダイオード部19は、発電機4から分岐点Yに向かって(順方向に)電流が流れることを許容しつつ、発電機4側に向かって逆向きに(逆方向に)電流が流れることを規制可能なパワー半導体から構成されている。このダイオード部19も、第1実施形態のスイッチ手段15と同様に、発電機4から分岐点Yに向かう配線上であって、コンバータ10よりも下流側に設けられている。ダイオード部19については、発電機4からの電力を通過できるように、このダイオード部19のアノードが発電機4の出力側に接続され、カソードがポンプ6側に接続されている。
The
それゆえ、ダイオード部19では、発電機4の電圧が電力貯蔵部8の電圧よりも高い場合は発電機4から電力貯蔵部8側やポンプ6側に向かって電流が流れ電力が供給されるが、発電機4の電圧が電力貯蔵部8の電圧よりも低くなったとしても、電力貯蔵部8から発電機4への電力の逆流は発生しない。
なお、この第2実施形態の起動装置1にも、インバータ11の出側には起動装置1から分岐した電力ラインにスイッチ27を介して電力負荷(外部負荷)が接続されている。この電力ラインへは、例えばコンバータ10で直流電力に返還された発電機4の発電電力の電圧と電力貯蔵部8の電圧とが同電位になった以降に、スイッチ27をONにして、発電機4で発電された電力を電力負荷側に供給するようにしている。例えば、発電機4を起動するに伴い低下する電力貯蔵部8の電圧が増加に転じたことを検知してスイッチ27をONにするように構成したり、コンバータ10で直流電力に返還されたダイオード部19のアノード側における発電機4の発電電力の電圧と、電力貯蔵部8(カソード側)の電圧とをそれぞれ電圧測定手段で測定し、両電圧を比較して両電圧が同電位になったことを判定した以降にスイッチ27をONにするように構成したり、ダイオード部19を介して順方向(発電機4からポンプ6側)に電流が流れだしたことを検知した以降にスイッチ27をONにするように構成すればよい。
Therefore, in the
Note that, also in the starting
次に、第2実施形態の発電システム2の起動方法を説明する。
まず、発電機4が運転状態にある場合、発電機4で発電された電力がコンバータ10→インバータ11を経由してポンプ6に送られてポンプ6の運転に用いられる。加えて、発電された交流の電力の余剰電力がコンバータ10で直流に変換された上で電力貯蔵部8に送られて、この電力貯蔵部8で蓄電される。
Next, the starting method of the electric
First, when the
次に、何らかの理由(例えば、定期点検など)で発電機4が停止したとする。
発電機4が停止した際には、発電が行われなくなって発電機4(ダイオード部19のアノード側)の電圧が低下する。ところが、電力貯蔵部8の電圧は、蓄電状態である故、高いままとなっている。つまり、普通であれば電圧が高い電力貯蔵部8から電圧が低い発電機4に向かって電流が流れるはずであるが、本実施形態の起動装置1にはダイオード部19が逆流防止手段9として設けられているため、発電機4の起動の際に電圧の高い電力貯蔵部8側から発電機4に向かって電流が流れることはなく、発電機4と電力貯蔵部8とは実質的に非接続状態となる。
Next, it is assumed that the
When the
その後、発電機4を再起動する。
すなわち、図2(b)に示す如く、発電機4を再起動する際には、電力貯蔵部8に蓄電された電力を使用する。すなわち、電力貯蔵部8に蓄電された電力がポンプ6に供給され、ポンプ6が始動することにより発電が徐々に開始される。
このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ27はOFFとされている。
Thereafter, the
That is, as shown in FIG. 2B, when the
At this time, the
このようにして発電システム2が始動すると、発電された電力により発電機4の電圧が徐々に上昇する。一方、電力貯蔵部8では蓄電された電力が、ポンプ6に対する電力供給ラインを介して送られてポンプ6の運転に消費されるため、電力貯蔵部8の電圧は徐々に低下する。
そして、ダイオード部19の発電機4側の電圧が電力貯蔵部8側の電圧より実質的に高くなると、ダイオード部19を介して発電機4から電力貯蔵部8に向かって電流が流れる(電力が供給される)ようになり、電力貯蔵部8で起動用の電力が再び蓄電される。
When the
When the voltage on the
このように電力貯蔵部8から発電機4への電力の供給を遮断するダイオード部19を設ければ、発電機4を起動する際において電力貯蔵部8の電圧が発電機4の電圧より高い場合にはダイオード部19を介して発電機4側に電流が流れなくない。そして、電力貯蔵部8の電圧が発電機4の電圧と略同じか、低くなってからコンバータ10やインバータ11や電力貯蔵部8などの機器に電力が供給されることになるため、これらの設備を始動する際に大きな電圧変化を与える危険性がなくなり、これらの機器に与える起動時の電気的なショックを和らげることができる。
Thus, when the
また、上述したように電力貯蔵部8の電圧が発電機4の電圧より高い間は、ダイオード部19により発電機4に向かって電流が流れることが規制される。それゆえ、電力貯蔵部8に蓄電された電力が発電機4に逆流することが無く、発電機4がモータとして回転して蓄電した電力を消費するといった不都合が確実に回避される。
それ故、第2実施形態に係る発電システム2に対する起動装置1及び起動方法においても、第1実施形態の場合と同様に発電機4への電力の逆流状況が回避され、蓄電された電力を用いてポンプ6を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしで発電を開始乃至は再開することが可能となる。加えて、ダイオード部19は上記の動作を自動的に(明示的な制御なしに)行うことができるため、第1実施形態における制御部16を不要とすることができる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の起動装置を説明する。
Further, as described above, while the voltage of the
Therefore, also in the starting
[Third Embodiment]
Next, the starting device of the third embodiment will be described.
図3(a)にあるように、第3実施形態の起動装置1は、第1実施形態と同様に、スイッチ手段15、第1電圧測定手段17、第2電圧測定手段18、インバータ20、コンバータ21、制御部16を有するものであるが、第1実施形態とは異なり、電力貯蔵部8に対するコンバータ23とインバータ22とをそれぞれ有している点が異なる。
具体的には、第3実施形態の起動装置1では、第1実施形態と同様に、スイッチ手段15とポンプ6との間(スイッチ手段15の下流側)にインバータ20を有しており、このインバータ20の出力側のラインから分岐された分岐ライン上に、インバータ22、コンバータ23、電力貯蔵部8が設けられている。
As shown in FIG. 3A, the starting
Specifically, in the starting
なお、以降では、発電機4からポンプ6に向かうラインに設けられたインバータ20及びコンバータ21を「第1インバータ20」及び「第1コンバータ21」と呼び、電力貯蔵部8に向かう分岐ラインに設けられたインバータ22及びコンバータ23を「第2インバータ22」及び「第2コンバータ23」と呼んで、区別して説明する。
具体的には、図3(a)に示す如く、この第1インバータ20の出力側のラインから分岐されたラインが設けられ、このラインは、第2スイッチ手段24→第2コンバータ23→第2電圧測定手段18を経由して電力貯蔵部8の陽極へ接続される。電力貯蔵部8の陰極は接地されていている。第2コンバータ23は60Hz、200V程度の交流電力を直流電力に変換するものである。
Hereinafter, the
Specifically, as shown in FIG. 3 (a), a line branched from the output-side line of the
また、電力貯蔵部8の陽極は、第2電圧測定手段18→第2インバータ22→第3スイッチ手段25を経由して第1インバータ20の出力側のラインへ接続されている。第2インバータ22は、電力貯蔵部8からの直流電力や第1コンバータ21で変換された直流電力を60Hz、200V程度の電力に再変換するものである。つまり、上記した第2コンバータ23と第2インバータ22とは並列に配備されることとなる。
The anode of the
なお、インバータ11の出側にスイッチ27を介して電力負荷(外部負荷)が接続されている点やスイッチ27の制御については、上述した実施形態と同じであるため、これらの説明は省略する。
次に、第3実施形態の発電システム2の起動方法を説明する。
まず、発電機4が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合、発電機4で発電された電力が第1コンバータ21及び第1インバータ20を介してポンプ6に送られてポンプ6の運転に用いられる。この状態においては、第2スイッチ手段24をONとし、第3スイッチ手段25をOFFとしておく。第2スイッチ手段24及び第3スイッチ手段25をこの状態にしておくことで、発電された交流の電力が第2コンバータ23で直流に変換された上で、余剰電力が電力貯蔵部8で蓄電される。
Since the power load (external load) is connected to the output side of the
Next, the starting method of the electric
First, when the
次に、何らかの理由(例えば、定期点検など)で発電機4が停止したとする。
発電機4が停止した際には、制御部16から送られる制御信号によりスイッチ手段15はOFFとされ、発電機4と電力貯蔵部8とは非接続状態となる。
その後、発電機4を再起動する場合を考える。
図3(b)に示す如く、発電機4を再起動する際には、電力貯蔵部8に蓄電された電力を使用する。すなわち、第2スイッチ手段24をOFFとし、第3スイッチ手段25をONとしておくことで、電力貯蔵部8に蓄電された電力が第2電圧測定手段18→第2インバータ22→第3スイッチ手段25を経由してポンプ6に供給され、ポンプ6が始動することにより発電が徐々に開始される。
Next, it is assumed that the
When the
Then, the case where the
As shown in FIG. 3B, when the
このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ27はOFFとされている。
このようにして発電システム2が始動すると、発電機4で発電された電力が第1コンバータ21を介して第1電圧測定手段17で測定される電圧値として計測され、第1電圧測定手段17で測定される電圧値が徐々に大きくなる。一方、電力貯蔵部8では蓄電された電力がポンプ6の運転に消費されるため、第2電圧測定手段18で測定される電圧値が徐々に低下する。
At this time, the
When the
そして、両電圧測定手段で測定される電圧値の差が予め定められた所定値となる、例えば、第1電圧測定手段17で測定される電圧値と第2電圧測定手段18で測定される電圧値とが実質的に等しく(ほぼ等しく)なる。このように電圧値の差が予め定められた所定値となった場合に、制御部16はスイッチ手段15をONにする。併せて、第2スイッチ手段24をONとし、第3スイッチ手段25をOFFとしておく。スイッチ手段15及び第2スイッチ手段24のON以降は、発電機4で発電された電力が電力貯蔵部8にも流れ込むようになるので、電力貯蔵部8で起動用の電力が再び蓄電される。
The difference between the voltage values measured by the two voltage measuring means becomes a predetermined value, for example, the voltage value measured by the first voltage measuring means 17 and the voltage measured by the second voltage measuring means 18. The value is substantially equal (approximately equal). In this way, when the difference between the voltage values becomes a predetermined value, the
なお、第3実施形態の作用効果は、第1実施形態と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態の起動装置1を説明する。
図4(a)にあるように、第4実施形態の起動装置1は、第2実施形態と同様に、インバータ20、コンバータ21、ダイオード部19を有するものであるが、第2実施形態とは異なり、電力貯蔵部8に対するコンバータ23とインバータ22とをそれぞれ有している点が異なる。
In addition, since the effect of 3rd Embodiment is substantially the same as 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.
[Fourth Embodiment]
Next, the
As shown in FIG. 4 (a), the starting
具体的には、第4実施形態の起動装置1では、第2実施形態と同様に、ダイオード部19とポンプ6との間(ダイオード部19の下流側)にインバータ21を有しており、このインバータ21の出力側のラインから分岐された分岐ライン上に、インバータ22、コンバータ24、電力貯蔵部8が設けられている。
なお、以降では、発電機4からポンプ6に向かう配線に設けられたインバータ20及びコンバータ21を「第1インバータ20」及び「第1コンバータ21」と呼び、電力貯蔵部8に向かう分岐配線に設けられたインバータ22及びコンバータ23を「第2インバータ22」及び「第2コンバータ23」と呼んで、区別して説明する。
Specifically, in the starting
Hereinafter, the
具体的には、図4(a)に示す如く、この第1インバータ20の出力側のラインから分岐されたラインは、第2スイッチ手段24→第2コンバータ23→第2電圧測定手段18を経由して電力貯蔵部8の陽極へ接続される。電力貯蔵部8の陰極は接地されていている。第2コンバータ23は60Hz、200V程度の交流電力から直流電力に変換するものである。
Specifically, as shown in FIG. 4A, the line branched from the output-side line of the
また、電力貯蔵部8の陽極は、第2電圧測定手段18→第2インバータ22→第3スイッチ手段25を経由し第1インバータ20の出力側のラインへ接続されている。第2インバータ22は、電力貯蔵部8からの直流電力や第1コンバータ21で変換された直流電力を60Hz、200V程度の電力に再変換するものである。上記した第2コンバータ23と第2インバータ22とは並列に配備されることとなる。
The anode of the
なお、インバータ11の出側にスイッチ27を介して電力負荷(外部負荷)が接続されている点やスイッチ27の制御については、上述した実施形態と同じであるため、これらの説明は省略する。
次に、第4実施形態の発電システム2の起動方法を説明する。
まず、発電機4が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合、発電機4で発電された電力が第1コンバータ21→ダイオード部19→第1インバータ20を経由してポンプ6に送られてポンプ6の運転に用いられる。この状態においては、制御部16から第2スイッチ手段24をONとし、第3スイッチ手段25をOFFとする信号が出力される。第2スイッチ手段24及び第3スイッチ手段25をこのようにしておくことで、発電された交流の電力が第2コンバータ23で直流に変換された上で、余剰電力が電力貯蔵部8で蓄電される。
Since the power load (external load) is connected to the output side of the
Next, the starting method of the electric
First, when the
次に、何らかの理由(例えば、定期点検など)で発電機4し、その後、発電機4を再起動する場合を考える。
図4(b)に示す如く、発電機4を再起動する際には、電力貯蔵部8に蓄電された電力を使用する。すなわち、制御部16から第2スイッチ手段24をOFFとし、第3スイッチ手段25をONとする信号が出力されることで、電力貯蔵部8に蓄電された電力が第2電圧測定手段18→第2インバータ22を経由してポンプ6に流れ、ポンプ6が始動することにより発電が徐々に開始される。
Next, consider a case where the
As shown in FIG. 4B, when the
このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ27はOFFとされている。
このようにして発電システム2が始動すると、発電された電力により発電機4の電圧が徐々に上昇する。一方、電力貯蔵部8では蓄電された電力がポンプ6の運転に消費されるため、電力貯蔵部8の電圧は徐々に低下する。
At this time, the
When the
そして、ダイオード部19の発電機4側の電圧が電力貯蔵部8側の電圧より実質的に高くなると、ダイオード部19を介して発電機4から電力貯蔵部8に向かって電流が流れる(電力が供給される)ようになる。この状態になった際には、再び、制御部16から第2スイッチ手段24をONとし、第3スイッチ手段25をOFFとする信号が出力される。第2スイッチ手段24及び第3スイッチ手段25をこの状態にしておくことで、発電された交流電力の余剰電力が第2コンバータ23で直流電力に変換された上で、電力貯蔵部8で再び蓄電される。
When the voltage on the
上記以外の第4実施形態の作用効果は、第2実施形態と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態の起動装置1を説明する。
図5(a)にあるように、第5実施形態の起動装置1は、第1実施形態における分岐点Yと第2電圧測定手段18の間に第4スイッチ手段26を有している点が大きく異なっている。他の構成においては、第5実施形態と第1実施形態は同じである。
Since the operational effects of the fourth embodiment other than those described above are substantially the same as those of the second embodiment, detailed description thereof will be omitted.
[Fifth Embodiment]
Next, the
As shown in FIG. 5A, the
この第4スイッチ手段26は、制御部16により制御されており通常はON状態とされているが、第1電圧測定手段17で測定した電圧値が第2電圧測定手段18で測定した電圧値を下回った場合には、OFF状態とされる。
このような働きを行う第4スイッチ手段26が設けられていると、例えば、電力負荷が大きく変動したり発電システム2を停止しつつあるときに発電量が低下し、「第1電圧測定手段17の電圧値<第2電圧測定手段18の電圧値」となった場合に、第4スイッチ手段26がOFFとなり、電力貯蔵部8が発電機4の出力側から切り離されるようになる。
The fourth switch means 26 is controlled by the
When the fourth switch means 26 that performs such a function is provided, for example, when the power load fluctuates greatly or the
図5(b)に示す如く、この切り離しにより、電力貯蔵部8から発電機4への電力の逆流状況が回避され、電力貯蔵部8の電圧降下や蓄電量(蓄電エネルギ)の無駄遣いを防ぐことができ、発電システム2の再起動時に必要な電力貯蔵部8の蓄電量や電圧を温存することが可能となる。なお、図5(b)に示す如く、電力貯蔵部8が発電機4の出力側から切り離されない場合は、特に発電システム2の出力部の電圧の低下に伴って、電力貯蔵部8の電圧も低下するので好ましくない。
As shown in FIG. 5 (b), this disconnection avoids a backflow of power from the
なお、第5実施形態の他の作動態様(発電システム2の再起動方法)、奏する作用効果は、第1実施形態と略同じであるため、説明は省略する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
In addition, since the other operation | movement aspect (restarting method of the electric power generation system 2) of 5th Embodiment and the effect to show | play are substantially the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
例えば、発電システム2として、バイナリー発電システムを例示しているが、それに限定されることはない。ディーゼルエンジンなどの内燃機関で発電を行うエンジン式発電機にも採用可能である。その場合、ポンプ6ではなく、エンジンの回転数などを制御するとよい。
For example, although the binary power generation system is illustrated as the
1 起動装置
2 発電システム
3 蒸発器
4 発電機
5 凝縮器
6 ポンプ
7 循環配管
8 電力貯蔵部
9 逆流防止手段
10 コンバータ
11 インバータ
15 スイッチ手段(第1スイッチ手段)
16 制御部
17 第1電圧測定手段
18 第2電圧測定手段
19 ダイオード部
20 第1インバータ
21 第1コンバータ
22 第2インバータ
23 第2コンバータ
24 第2スイッチ手段
25 第3スイッチ手段
26 第4スイッチ手段
27 スイッチ
Y 分岐点
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記起動装置は、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部と、
前記電力貯蔵部から前記ポンプへ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、
前記発電機と前記電力貯蔵部とを結ぶラインとに設けられ、前記電力貯蔵部から前記発電機に向かって貯蔵された電力が逆流することを防止する逆流防止手段と、
を有していることを特徴とする発電システムに対する起動装置。 An evaporator that generates a vapor by evaporating a liquid working medium by a heat source, a generator that generates electric power using the vapor generated by the evaporator, and a vapor that is used for electric power generation by the generator is condensed. A condenser that generates a liquid working medium supplied to the evaporator, and a pump that pumps the working medium liquefied by the condenser, and the working medium is supplied from the evaporator to a generator. And a starter for a power generation system that generates power with a generator while returning to the evaporator via a condenser,
The activation device includes:
An electric power storage unit for storing electric power generated by the generator;
A line capable of supplying electric power stored from the electric power storage unit toward the pump;
A backflow preventing means that is provided in a line connecting the generator and the power storage unit, and prevents the power stored from the power storage unit toward the generator from flowing back;
A starter for a power generation system comprising:
OFF時に前記電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ON時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするように、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けられたスイッチ手段と、
前記発電機で発電される電圧値と前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段をON状態とする制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の発電システムに対する起動装置。 The backflow prevention means includes
The generator and the power are supplied so that the power supply from the power storage unit to the power generator is cut off when the power is turned off, and the power supply from the power generator to the pump or the power storage unit is enabled when the power is turned on. Switch means provided in a line connecting the storage unit and the pump;
A control unit that turns on the switch means when the difference between the voltage value generated by the generator and the voltage value of the power stored in the power storage unit is smaller than a predetermined value;
The starter for the power generation system according to claim 1, comprising:
前記コンバータ部により変換された直流電力を貯蔵する電力貯蔵部と、
前記電力貯蔵部から取り出された直流電力を交流電力へ変換した後、前記ポンプへ供給するインバータ部と、
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発電システムに対する起動装置。 A converter unit that converts AC power generated by the generator into DC power;
A power storage unit for storing DC power converted by the converter unit;
After converting the DC power extracted from the power storage unit into AC power, an inverter unit that supplies the pump,
The starter for the power generation system according to any one of claims 1 to 3.
前記発電機で発電される電圧値が前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値より小さくなった際に、前記第2のスイッチ手段をOFF状態とする制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発電システムに対する起動装置。 Second switch means provided in a line branched from the line connecting the generator and the pump to the power storage unit;
A control unit that turns off the second switch means when the voltage value generated by the generator becomes smaller than the voltage value of the power stored in the power storage unit;
The starter for the power generation system according to any one of claims 1 to 4.
前記発電機で発電される電圧値と前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなっている間に、前記発電機で発電された電力の一部を予め蓄電し、
前記予め蓄電された電力が前記発電機に向かって逆流することを防止しつつ、当該蓄電された電力を前記ポンプへ導いて発電機を起動することを特徴とする発電システムの起動方法。 An evaporator that generates a vapor by evaporating a liquid working medium by a heat source, a generator that generates electric power using the vapor generated by the evaporator, and a vapor that is used for electric power generation by the generator is condensed. A condenser that generates a liquid working medium supplied to the evaporator, and a pump that pumps the working medium liquefied by the condenser, and the working medium is supplied from the evaporator to a generator. And a start-up method for a power generation system that generates power with a generator while returning to the evaporator via a condenser,
While the difference between the voltage value generated by the generator and the voltage value of the power stored in the power storage unit that stores the power generated by the generator is smaller than a predetermined value, the generator Pre-charge part of the generated power,
A method for starting a power generation system, wherein the power stored in advance is prevented from flowing back toward the generator, and the power is stored in the pump to start the generator.
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