JP3781403B2 - Power generation device and control method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電装置の制御方法に関する。より詳細には、定置式の内燃機関と組み合わされた発電装置であって、商用電力系統と電気的に接続されている系統連系にかかる発電装置の発電装置を好適に制御するための制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コージェネレーションシステム等で用いられている発電装置としては、内燃機関(例えば都市ガスを燃料として用いるガスエンジン)と組み合わせた内燃機関発電装置(例えばガスエンジン発電装置)が良く知られている。
【0003】
内燃機関と組み合わせた発電装置であって、商用電力系統と電気的に接続されている系統連係では、その発電電力或いは出力を制御する制御方式として、発電電力を一定に制御する「発電電力一定制御」(モード1)と、商用電力系統からの受電電力を一定に制御する「受電電力一定制御」(モード2)とが知られている。
【0004】
例えば図7でも示されているように、「モード1」においては、発電出力(内燃機関の機関出力と対応)の制御目標が定格出力であり、制御目標が常に一定となっているので、急激な出力変動は要求されない。一方、「モード2」には、始動時或いは停止時(図7における左右両端の領域)等の様に、発電出力は負荷に対応して制御する必要があるため、常に変動し、高精度な(発電)出力制御が要求される。
【0005】
「モード2」で要求される様な高精度な制御を行うため、従来、この様な発電装置で用いられている内燃機関、例えばガスエンジンの場合には、スロットル(バタフライ弁)の開度を制御し、混合気の供給量を制御する事により出力制御を行うのが一般的である。そして、スロットルの前後(スロットルの上流側と下流側)における差圧が大きいほど、スロットルの微小な開度変化に対してガスエンジン出力変動が大きくなり、応答性が向上し、制御性が良好となる。そのため、従来のガスエンジンの運転制御を行うに際しては、当該差圧を大きく設定する様な設計或いは調節を行って、制御における応答性に余裕を設けている。
【0006】
しかし、スロットルの前後、或いはスロットルの上流側と下流側との間で大きな差圧が存在すると、ポンピングロスとなってエンジンの熱効率に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、スロットルによる出力制御を行っている従来のエンジンでは、高効率を達成する事は困難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した様な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、内燃機関と組み合わせて構成された発電装置及びその制御方法であって、受電電力一定制御(図7の「モード2」の運転状態における制御)で要求される高精度な出力制御を当該内燃機関に対して行う事が出来て、且つ、当該内燃機関が高効率な運転効率を達成する事が出来る様な発電装置の制御方法の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、 排気ガスを用いて過給を行う排気ガス過給機を有し、排気系および吸気系にそれぞれ過給機および排気タービンをバイパスするバイパスラインを有し、それらのバイパスラインにはそれぞれバイパス弁が介装されている内燃機関と組合わせて構成され、商用電力系統と電気的に接続されている系統連系に係る発電装置の制御方法において、発電電力一定制御運転を行うべき状況にあるか否かを判定し、発電電力一定制御運転を行うべき場合には吸気系に設けたスロットルを全開状態に固定し、かつ排気側のバイパスラインのバイパス弁の開度を制御して内燃機関の出力制御を行い、また受電電力一定制御運転を行うべき状況にあるか否かを判定し、受電電力一定制御運転を行うべき場合は、前記バイパス弁を全閉状態で固定し、かつ前記スロットルの開度を制御して内燃機関の制御を行い、受電電力一定制御運転から発電電力一定制御運転に移行する過度期であるか否かを判定し、その過度期にある場合には前記スロットルを全開状態で固定し、排気側のバイパス弁を全閉状態で固定し、吸気側のバイパス弁の開度を制御して内燃機関の出力制御を行う初期工程と、その初期工程に引き続き前記スロットルを全開状態で固定し、吸気側のパイパス弁を全閉状態で固定し、排気側のバイパス弁の開度を制御して内燃機関の出力制御を行うようになっている。
【0009】
また本発明によれば、排気ガスを用いて過給を行う排気ガス過給機を有し、排気系および吸気系にそれぞれ過給機および排気タービンをバイパスするバイパスラインを有し、それらのバイパスラインにはそれぞれバイパス弁が介装されている内燃機関と組合わせて構成され、商用電力系統と電気的に接続されている系統連系に係る発電装置の制御方法において、発電電力一定制御運転を行うべき状況にあるか否かを判定し、発電電力一定制御運転を行うべき場合には吸気系に設けたスロットルを全開状態に固定し、かつ排気側のバイパスラインのバイパス弁の開度を制御して内燃機関の出力制御を行い、また受電電力一定制御運転を行うべき状況にあるか否かを判定し、受電電力一定制御運転を行うべき場合は、前記バイパス弁を全閉状態で固定し、かつ前記スロットルの開度を制御して内燃機関の制御を行い、発電電力一定制御運転から受電電力一定制御運転に移行する過度期であるか否かを判断し、その過度期である場合には、前記スロットルを全開状態で固定し、排気側のバイパス弁を全閉状態で固定し、吸気側のバイパス弁の開度を制御して内燃機関の出力制御を行う初期工程と、その初期工程に引き続き、前記吸気側および排気側のバイパス弁を全閉状態に固定し、かつ前記スロットルの開度を制御して内燃機関の出力制御を行うようになっている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図1−図6を参照して、本発明の実施形態について説明する。図において、同一の部材には同様な符号を付して、重複説明を省略している。図1において、全体を符号10で示すガスエンジンは図示しない発電装置と一体的に構成されており、例えば都市ガスの様な燃料ガスを用いた定置式のガスエンジン発電装置を設けたコージェネレーションシステムを構成している。そして明確には図示されていないが、商用の電力系統と電気的に接続されて、系統連係となっている。
【0019】
ガスエンジン10の吸気ライン12及び排気ライン14には、全体を符号TCで示すターボチャージャが設けられている。より詳細には、吸気マニホルド16を介してガスエンジン10に混合気を供給する吸気ライン12には、ターボチャージャTCの過給機Sが介装されており、排気マニホルド18を介してガスエンジン10と接続している排気ライン14には、ターボチャージャTCの排気タービンTが介装されている。
【0020】
吸気ライン12にはスロットル20が介装されている。このスロットル20の開度を制御・調節する事により、ガスエンジン10の出力が制御できる。
【0021】
一方、排気ライン14における排気タービンTの上流側(エンジン10側)の領域からは、タービンTをバイパスするバイパスライン22Bが分岐している。このバイパスライン22Bは、タービンTの下流側(図示しない外部側)で排気ライン14と合流しており、その途中にバイパス弁VBが介装されている。
【0022】
なお、吸気ライン12において、符号24及び符号26は、燃料ガス供給ラインを示している。
【0023】
図1において、符号30はガスエンジン10の出力(コージェネレーションシステムの発電量に対応する物理量)を検出するためのガスエンジン出力センサ(内燃機関の出力を検出する手段)であり、符号32は商用の電力系統からの受電電力を検出するためのセンサ(商用電力系統からの受電電力を検出する手段)であり、符号34は後述する各種制御に必要なタイミングを計測するためのタイマ(各種制御タイミングを決定するために時間を計測する手段)である。センサ30、センサ32、タイマ34は、図1において1点鎖線で示す制御ラインCL1、CL2、CL3により、それぞれ、制御ユニット40に対してその検出信号を送出する。そして、制御ユニット40からは、それぞれ制御ラインCL4、CL5を介して、スロットル20、バイパス弁VBに対して制御信号(弁開度を制御する信号)が送出される。
【0024】
図1には明示されていないが、ガスエンジン10の運転制御に必要な吸気ライン圧力、ブースト圧力・温度、吸入空気温度・湿度、燃料ガス温度・圧力が、図示しない計測手段により計測され、制御ユニットにおいて必要な処理が施されて、運転制御が行われる。
【0025】
図1で示す実施形態の作用について、主として図2を参照して説明する。
【0026】
先ず、コージェネレーションシステムの発電量に対応する物理量であるガスエンジン10の出力をセンサ30により計測し、図示しない商用電力系統からの受電電力をセンサ32により計測すると共に、タイマ34により時間的間隔を計測する(ステップS1)。
【0027】
そして、定格値以上の発電電力に相当するエンジン出力(所定値以上のエンジン出力)がセンサ30で計測され、且つ、センサ32により商用電力系統からの受電電力が所定値以上である状態が、所定時間以上に亘って継続したか否か(タイマ34)が、制御ユニット40において判断される(ステップS2)。なお、ここでいう定格値、所定値、所定時間は、個々のシステムのハード的な各種条件、設置箇所の各種環境、使用目的、設計事項、その他により異なるものであり、所謂「ケース・バイ・ケース」で求められるべき数値となる。
【0028】
所定値以上のエンジン出力で且つ商用電力系統からの受電電力も所定値以上である状態が所定時間以上に亘って継続したのであれば(ステップS2がYes)、その時点における運転状態は図7における「モード1」であると判断する(ステップS3)。
【0029】
モード1の運転状態は、発電電力を一定に制御する運転であり、ガスエンジン10の出力の急激な制御や、敏速な応答性は必要とされない。従って、スロットル20による迅速な制御も必須ではない。そのため、図示の実施形態によれば、スロットル20を全開状態に固定する(ステップS4)と共に、バイパス弁VBを制御してバイパスライン22Bを流れる排気流量を調節する事によって過給圧力を制御し、以って、ガスエンジン10の出力制御を行う(ステップS4)。
【0030】
モード1の運転状態では敏速な応答制御は要求されず、スロットル20による制御は必須ではないので、スロットル20を全開して、吸気ライン12における抵抗を減少すると共に、従来技術で問題となっていたポンピングロスを解消する事が出来る。そのため、高効率運転が可能となる。
【0031】
一方、所定値以上のエンジン出力で且つ商用電力系統からの受電電力も所定値以上である状態が、所定時間以上継続しなければ(ステップS2がNo)、その時点における運転状態は図7における「モード2」であると判断する(ステップS5)。
【0032】
モード2の運転状態は、商用電力系統からの受電電力を一定に制御する運転であり、発電出力或いはガスエンジン10は負荷に合わせて制御しなければならず、急激な制御や、敏速な応答性が要求される。従って、モード2の運転状態においては、スロットル20の開度制御による迅速な制御が望ましい。そのため図示の実施形態によれば、バイパス弁VBを全閉状態として、スロットル20によってガスエンジン10の出力制御を行う(ステップS6)。
【0033】
ステップS4及びステップS6の後、運転を継続するのであれば(ステップS7がNo)ステップS1に戻り、運転を終了するのであれば(ステップS7がYes)、所定の手順に従って終了する。
【0034】
図3は本発明の第2実施形態を示している。
【0035】
図1の第1実施形態では、バイパスライン22B及びバイパス弁VBは、排気ライン14側(或いは排気タービンT側)に設けられている。これに対して、図3の第2実施形態では、パイパスライン22A及びバイパス弁VAは、吸気ライン12側(過給機S側)に設けられている。
【0036】
図3の第2実施形態では、モード1の運転状態(バイパス弁VAの開度制御によりガスエンジン10の出力制御を行う状態)において、スロットル20を全開状態に固定して、バイパス弁VAの開度或いはバイパスライン22Aを流れる混合気(過給機Sにより圧縮された混合気)の流量を制御する事により、ガスエンジン10の出力制御を行っている。そして図1の第1実施形態に比較して、図3の第2実施形態は効率が多少劣るものの、応答性は向上している。その他の構成及び作用について、図3の第2実施形態は、図1及び図2で説明した第1実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【0037】
図4は、本発明の第3実施形態を示している。図1の第1実施形態と、図3の第2実施形態は、バイパスライン(22B、22A)及びバイパスバルブ(VB、VA)が、排気ライン14側(排気タービンT側)或いは吸気ライン12側(過給機S側)のいずれか一方のみに設けられている。これに対して、図4で示す第3実施形態では、排気ライン14側(排気タービンT側)及び吸気ライン12側(過給機S側)の双方に、バイパスライン(22B、22A)及びバイパスバルブ(VB、VA)が設けられている。そして、排気ライン14側のバイパスバルブVBは、制御ラインCL5Bを介して制御ユニット40からの制御信号を受信する様に構成されており、吸気ライン12側のバイパスバルブVAは、制御ラインCL5Aにより制御ユニット40と接続されている。
【0038】
図4の実施形態におけるその他の構成については、図1或いは図3で示すのと概略同様であるので、説明は省略する。
【0039】
次に、図4の実施形態の作用について説明する。当該実施形態において、上述したモード1の運転状態において、高効率を追求したい場合には、スロットル20を全開状態に固定して、且つ、バイパス弁VAを全閉状態に固定して、バイパス弁VBの開度或いはバイパスライン22Bを流れる排気流量を制御する事により、ガスエンジン10の出力制御をすれば良い。
【0040】
一方、上述したモード1の運転状態において迅速な応答性を達成したい場合には、スロットル20を全開状態に固定して、且つ、バイパス弁VBを全閉状態に固定して、バイパス弁VAの開度或いはバイパスライン22Aを流れる混合気流量を制御する事により、ガスエンジン10の出力制御をするのである。図4で示す実施形態の作用の詳細について、主として図5を参照しつつ、以下において説明する。
【0041】
先ず、コージェネレーションシステムの発電量に対応する物理量であるガスエンジン10の出力をセンサ30により計測し、図示しない商用電力系統からの受電電力をセンサ32により計測すると共に、タイマ34により時間的間隔を計測する(ステップS10)。
【0042】
そして、定格値以上の発電電力に相当するエンジン出力(所定値以上のエンジン出力)がセンサ30で計測され、且つ、センサ32により商用電力系統からの受電電力が所定値以上である状態が、所定時間以上に亘って継続したか否か(タイマ34)が、制御ユニット40において判断される(ステップS12)。
【0043】
所定値以上のエンジン出力で且つ商用電力系統からの受電電力も所定値以上である状態が所定時間以上に亘って継続したのであれば(ステップS11がYes)、その時点における運転状態は図7における「モード1」であると判断する(ステップS12)。そして、前回のサイクル(ステップS10からステップS17に至る1連の制御)が「モード2」ではなかったか否かを判断する(ステップS13)。
【0044】
ここで、前回のサイクルにおいても運転状態が「モード1」であれば(ステップS13がYes)、連続してモード1の運転が行われているため、ガスエンジン10の出力制御もモード1に好適な形式で制御する。すなわち、モード1の運転状態は、発電電力を一定に制御する運転であり、ガスエンジン10の出力の急激な制御や、敏速な応答性は必要とされないので、スロットル20による迅速な制御も必須ではない。そのため、スロットル20を全開状態に固定する。それと共に、バイパス弁VAによる応答性の良好な制御も必須ではないので、バイパス弁VAも全閉状態に固定する。そして、バイパス弁VBを制御してバイパスライン22Bを流れる排気流量を調節する事によって過給圧力を制御し、以って、ガスエンジン10の出力制御を行う(ステップS14)。換言すれば、モード1の状態では、高効率化を企図した制御が最適である。
【0045】
これに対してステップS13が「No」の場合、すなわち、前回のサイクルにおいては運転状態が「モード2」であった場合は、モード2からモード1への過渡期である。上述した通り、モード2の運転状態は商用電力系統からの受電電力を一定に制御する運転であり、ガスエンジン10は負荷に合わせて制御しなければならず、急激な制御や、敏速な応答性が要求される。従って、モード2からモード1への過渡期においても、ガスエンジン10の出力は迅速に制御されることが望ましい。一方、モード1の運転状態ではスロットル20による出力制御は行われない。
【0046】
そのため、ステップS13が「No」の場合には、バイパス弁VAによる応答性の良好な制御が行われる。より詳細には、スロットル20は全開状態に固定され、バイパス弁VBは全閉状態に固定され、バイパス弁VAの開度或いはバイパスライン22Aを流れる混合気の流量を制御する事により、ガスエンジン10の出力制御が行われる(ステップS15)。
【0047】
この状態で、モード2からモード1の過渡期に対応する時間が経過するまで制御を行い(ステップS16が「No」のループ)、過渡期が経過したならば(ステップS16が「Yes」)、モード1に最適な制御を行う。すなわち、バイパス弁VBの開度制御によりガスエンジン10の出力を制御して、高効率化を図るのである(ステップS14)。
【0048】
ここで、モード1の運転状態ではスロットル20を全開しているため、吸気ライン12における抵抗を減少することが出来る。それと共に、従来技術で問題となっていたポンピングロスを解消する事が出来る。そのため、高効率運転が可能となる。
【0049】
ステップS11において、所定値以上のエンジン出力で且つ商用電力系統からの受電電力も所定値以上である状態が、所定時間以上継続しなければ、その時点における運転状態は図7における「モード2」であると判断する(ステップS19)。そして、前回のサイクルが「モード1」ではなかったか否かを判断する(ステップS20)。
【0050】
ここで、前回のサイクルにおいても運転状態が「モード2」であれば(ステップS20がYes)、連続してモード2の運転が行われているため、ガスエンジン10の出力制御もモード2に好適な形式で制御する。前述した通り、モード2の運転状態では発電出力或いはガスエンジン10は負荷に合わせて制御しなければならず、急激な制御や、敏速な応答性が要求されるので、スロットル20の開度制御による迅速な制御が望ましい。そのため図示の実施形態によれば、バイパス弁VA及びVBを全閉状態として、スロットル20のみによってガスエンジン10の出力制御を行う(ステップS21)。
【0051】
これに対してステップS20が「No」の場合、すなわち、前回のサイクルにおいては運転状態が「モード1」であった場合は、モード1からモード2への過渡期である。図5で示す制御においては、この過渡期において直ちにモード2の運転へ移行することはせず、先ず、モード1の運転(スロットル20を全開で固定)であって、且つ、制御の応答性が良好な運転を行う。すなわち、バイパス弁VBを全閉で固定して、バイパス弁VAの開度を制御して、バイパスライン22Aを流れる混合気の流量制御を行う(ステップS22)のである。
【0052】
そして、ステップS22で示す運転を過渡期に対応する時間(ステップS23の「所定時間」)だけ継続して(ステップS23が「No」のループ)、モード2の運転状態に移行する(ステップS21)。
【0053】
ステップS14及びステップS21の後、運転を継続するのであれば(ステップS17がNo)ステップS10に戻るが、その際に、ステップS18において、所定時間だけ待機する(ステップS18がNoのループ)。換言すれば、図5の制御(図2及び図6で示す制御も同様)は休み無く行われるのではなく、ステップS10からステップS17に至る1連の制御(サイクル)が、所定の時間的間隔を空けて断続的に行われるのである。なお、運転を終了するのであれば(ステップS17がYes)、所定の手順に従って終了する。
【0054】
図5で示す制御は、モード2からモード1へ移行する場合のみならず、その逆の場合(モード1からモード2への移行)においても、過渡期には多段階に亘って運転を移行している。しかし、モード1からモード2へ変化する際には、直ちに運転を変化させても良い。
【0055】
図6は、その様な制御を示しており、図5の制御と概略同様であるが、モード2の運転状態と判定された場合(ステップS19)、直ちにバイパス弁VB及びVAを全閉状態に固定し、スロットル20によるガスエンジン10の出力制御を行う(ステップS21)。その他の制御については、図5と同様である。
【0056】
図示の実施形態は、あくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【0057】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
(1) 内燃機関(例えばガスエンジン)を用いた系統連系の発電装置において、良好な制御性を維持しつつ、従来に比較して著しく高い効率を達成する事が出来る。
(2) 発電電力一定制御運転(モード1)において、スロットル前後の差圧の発生を防止し、当該差圧に起因するポンピングロスを解消して、高い効率を達成できる。
(3) 受電電力一定制御運転(モード2)において、負荷変動に対応した急激な出力制御に対処する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の要部を示すブロック図。
【図2】図1の実施形態における制御の1例を示すフローチャート。
【図3】本発明の第2実施形態の要部を示すブロック図。
【図4】本発明の第3実施形態の要部を示すブロック図。
【図5】第3実施形態における制御の1例を示すフローチャート。
【図6】第3実施形態におけるその他の制御例を示すフローチャート。
【図7】系統連系のガスエンジン発電装置の運転を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling a power generator. More specifically, a control method for suitably controlling a power generator of a power generator associated with a grid connection that is a power generator combined with a stationary internal combustion engine and is electrically connected to a commercial power system About.
[0002]
[Prior art]
As a power generation device used in a cogeneration system or the like, an internal combustion engine power generation device (for example, a gas engine power generation device) combined with an internal combustion engine (for example, a gas engine using city gas as fuel) is well known.
[0003]
In a power generation device combined with an internal combustion engine and electrically connected to a commercial power system, as a control method for controlling the generated power or output, the generated power is controlled to be constant. (Mode 1) and “received power constant control” (mode 2) for controlling the received power from the commercial power system to be constant are known.
[0004]
For example, as shown in FIG. 7, in “mode 1”, the control target of the power generation output (corresponding to the engine output of the internal combustion engine) is the rated output, and the control target is always constant. No significant output fluctuations are required. On the other hand, in “Mode 2”, since the power generation output needs to be controlled in accordance with the load, such as when starting or stopping (regions at both the left and right sides in FIG. 7), it always fluctuates and is highly accurate. (Power generation) Output control is required.
[0005]
In order to perform highly accurate control as required in “Mode 2”, in the case of an internal combustion engine, such as a gas engine, conventionally used in such a power generator, the opening of the throttle (butterfly valve) is set. In general, output control is performed by controlling the supply amount of the air-fuel mixture. The larger the differential pressure before and after the throttle (upstream and downstream of the throttle), the greater the fluctuations in the gas engine output with respect to minute changes in the opening of the throttle, resulting in improved responsiveness and better controllability. Become. Therefore, when performing operation control of a conventional gas engine, a design or adjustment is performed so that the differential pressure is set to a large value, so that a margin is provided for control response.
[0006]
However, if there is a large differential pressure before and after the throttle, or between the upstream side and the downstream side of the throttle, a pumping loss occurs, which adversely affects the thermal efficiency of the engine. Therefore, it has been difficult to achieve high efficiency with a conventional engine that performs output control using a throttle.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the problems of the prior art as described above, and is a power generation apparatus configured in combination with an internal combustion engine and a control method therefor, including constant control of received power ("mode" in FIG. Power generation that enables high-accuracy output control required for the internal combustion engine to be achieved in 2), and that the internal combustion engine can achieve high-efficiency operation efficiency. It aims at providing the control method of an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the exhaust gas supercharger that performs supercharging using the exhaust gas is provided, the exhaust system and the intake system have the bypass lines that bypass the turbocharger and the exhaust turbine, respectively, and these bypass lines Each of which is configured in combination with an internal combustion engine in which a bypass valve is interposed, and in a method for controlling a power generation apparatus related to a grid interconnection that is electrically connected to a commercial power grid, a constant generated power control operation is performed. If it is necessary to perform a controlled operation of generated power, the throttle provided in the intake system is fixed to the fully open state, and the opening degree of the bypass valve of the exhaust-side bypass line is controlled. The output control of the internal combustion engine is performed, and it is determined whether or not the operation for constant control of the received power is to be performed. When the control operation of the constant reception power is to be performed, the bypass valve is fixed in the fully closed state. And controlling the internal combustion engine by controlling the opening of the throttle to determine whether or not it is an excessive period in which the operation is controlled from the constant received power control operation to the constant generated power control operation. Includes an initial step in which the throttle is fixed in a fully opened state, an exhaust side bypass valve is fixed in a fully closed state, and the opening degree of the intake side bypass valve is controlled to control the output of the internal combustion engine, and the initial step Subsequently, the throttle is fixed in the fully open state, the intake side bypass valve is fixed in the fully closed state, and the opening degree of the exhaust side bypass valve is controlled to control the output of the internal combustion engine.
[0009]
Further, according to the present invention, the exhaust gas supercharger that performs supercharging using the exhaust gas is provided, the exhaust system and the intake system have the bypass lines that bypass the turbocharger and the exhaust turbine, respectively, In the control method of the power generation apparatus related to the grid connection, which is configured in combination with an internal combustion engine in which a bypass valve is interposed in each line and is electrically connected to the commercial power system, the generated power constant control operation is performed. It is determined whether or not it should be performed, and when a constant control of generated power is to be performed, the throttle provided in the intake system is fixed to the fully open state, and the opening degree of the bypass valve of the exhaust-side bypass line is controlled. To control the output of the internal combustion engine and to determine whether or not the control operation for constant received power is to be performed. When the control operation for constant received power is to be performed, the bypass valve is fully closed. And controlling the internal combustion engine by controlling the opening of the throttle to determine whether or not it is an excessive period for shifting from a constant generated power control operation to a constant received power control operation. The throttle is fixed in a fully open state, the exhaust side bypass valve is fixed in a fully closed state, and the opening degree of the intake side bypass valve is controlled to control the output of the internal combustion engine; and Subsequent to the initial step, the intake side and exhaust side bypass valves are fixed in a fully closed state, and the output of the internal combustion engine is controlled by controlling the opening of the throttle.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In FIG. 1, a gas engine generally indicated by
[0019]
The
[0020]
A
[0021]
On the other hand, a
[0022]
In the
[0023]
In FIG. 1,
[0024]
Although not clearly shown in FIG. 1, the intake line pressure, boost pressure / temperature, intake air temperature / humidity, and fuel gas temperature / pressure necessary for operation control of the
[0025]
The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described mainly with reference to FIG.
[0026]
First, the output of the
[0027]
Then, the engine output corresponding to the generated power exceeding the rated value (engine output exceeding the predetermined value) is measured by the
[0028]
If the state where the engine output is equal to or greater than the predetermined value and the received power from the commercial power system is equal to or greater than the predetermined value continues for a predetermined time or longer (Yes in step S2), the operation state at that time is shown in FIG. It is determined that the mode is “mode 1” (step S3).
[0029]
The operation state of mode 1 is an operation in which the generated power is controlled to be constant, and rapid control of the output of the
[0030]
In the operating state of mode 1, prompt response control is not required, and control by the
[0031]
On the other hand, if the state where the engine output is equal to or greater than the predetermined value and the received power from the commercial power system is equal to or greater than the predetermined value does not continue for a predetermined time or longer (No in step S2), the operation state at that time is “ It is determined that the mode is “2” (step S5).
[0032]
The operation state of mode 2 is an operation in which the electric power received from the commercial power system is controlled to be constant, and the power generation output or the
[0033]
After step S4 and step S6, if the operation is continued (No in step S7), the process returns to step S1, and if the operation is terminated (Yes in step S7), the process is terminated according to a predetermined procedure.
[0034]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
[0035]
In the first embodiment of FIG. 1, the
[0036]
In the second embodiment of FIG. 3, in the operation state of mode 1 (the state in which the output control of the
[0037]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the first embodiment of FIG. 1 and the second embodiment of FIG. 3, the bypass line (22B, 22A) and the bypass valve (VB, VA) are on the
[0038]
Other configurations in the embodiment of FIG. 4 are substantially the same as those shown in FIG. 1 or FIG.
[0039]
Next, the operation of the embodiment of FIG. 4 will be described. In this embodiment, when high efficiency is to be pursued in the operation state of the mode 1 described above, the
[0040]
On the other hand, when it is desired to achieve quick response in the operation state of the mode 1 described above, the
[0041]
First, the output of the
[0042]
Then, the engine output corresponding to the generated power exceeding the rated value (engine output exceeding the predetermined value) is measured by the
[0043]
If the state where the engine output is equal to or greater than the predetermined value and the received power from the commercial power system is equal to or greater than the predetermined value continues for a predetermined time or longer (step S11 is Yes), the operation state at that time is shown in FIG. It is determined that the mode is “mode 1” (step S12). Then, it is determined whether or not the previous cycle (one series of control from step S10 to step S17) was "mode 2" (step S13).
[0044]
Here, if the operation state is “mode 1” even in the previous cycle (Yes in step S13), the operation of mode 1 is continuously performed, so the output control of the
[0045]
On the other hand, if step S13 is “No”, that is, if the operating state is “mode 2” in the previous cycle, it is a transition period from mode 2 to mode 1. As described above, the operation state in mode 2 is an operation in which the received power from the commercial power system is controlled to be constant, and the
[0046]
Therefore, when step S13 is “No”, control with good response by the bypass valve VA is performed. More specifically, the
[0047]
In this state, control is performed until the time corresponding to the transition period from mode 2 to mode 1 elapses (step S16 is “No” loop), and if the transition period elapses (step S16 is “Yes”), Performs optimal control for mode 1. That is, the output of the
[0048]
Here, since the
[0049]
In step S11, if the state where the engine output is equal to or greater than a predetermined value and the received power from the commercial power system is equal to or greater than the predetermined value does not continue for a predetermined time or longer, the operation state at that time is “mode 2” in FIG. It is determined that there is (step S19). Then, it is determined whether or not the previous cycle was “mode 1” (step S20).
[0050]
Here, if the operation state is “mode 2” even in the previous cycle (Yes in step S20), the operation of mode 2 is continuously performed, so the output control of the
[0051]
On the other hand, if step S20 is “No”, that is, if the operating state is “mode 1” in the previous cycle, it is a transition period from mode 1 to mode 2. In the control shown in FIG. 5, in this transition period, the mode 2 is not immediately shifted to the operation, but first, the operation is the mode 1 (the
[0052]
Then, the operation shown in step S22 is continued for the time corresponding to the transition period ("predetermined time" in step S23) (step S23 is a "No" loop), and the operation state is shifted to the mode 2 (step S21). .
[0053]
After step S14 and step S21, if the operation is continued (No in step S17), the process returns to step S10. At this time, the process waits for a predetermined time in step S18 (a loop in which step S18 is No). In other words, the control in FIG. 5 (the same as the control shown in FIGS. 2 and 6) is not performed without a break, but a series of control (cycle) from step S10 to step S17 is performed at a predetermined time interval. It is performed intermittently with a gap. If the operation is to be ended (step S17 is Yes), the operation is ended according to a predetermined procedure.
[0054]
The control shown in FIG. 5 is not only in the case of shifting from mode 2 to mode 1, but also in the reverse case (shifting from mode 1 to mode 2), the operation is shifted in multiple stages during the transition period. ing. However, when changing from mode 1 to mode 2, the driving may be changed immediately.
[0055]
FIG. 6 shows such control, which is roughly the same as the control of FIG. 5, but when it is determined that the operation state is mode 2 (step S19), the bypass valves VB and VA are immediately closed. The output of the
[0056]
It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
[0057]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) In a grid-connected power generation apparatus using an internal combustion engine (for example, a gas engine), it is possible to achieve significantly higher efficiency as compared with the conventional one while maintaining good controllability.
(2) In the constant power generation control operation (mode 1), it is possible to prevent the occurrence of differential pressure before and after the throttle, eliminate the pumping loss due to the differential pressure, and achieve high efficiency.
(3) In the received power constant control operation (mode 2), it is possible to cope with a rapid output control corresponding to the load fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of control in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of control in the third embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing another control example in the third embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the operation of a grid-connected gas engine power generator.
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