WO2014104307A1

WO2014104307A1 - 発電システム、発電方法

Info

Publication number: WO2014104307A1
Application number: PCT/JP2013/085133
Authority: WO
Inventors: 平尾　豊隆; 太一舘石; 隆史渡辺
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-07-03
Also published as: EP2940254A4; CN104870757A; EP2940254B1; US20150318810A1; CN104870757B; JP2014129797A; EP2940254A1; JP6021637B2

Abstract

　発電システム（２０Ａ）は、媒体を循環させる媒体循環回路（２２）と、循環ポンプ（２３）と、媒体を、熱量が変動し得る外部の熱源から得られる熱媒の熱エネルギにより加熱して蒸発させる蒸発器（２５）と、蒸発器（２５）で蒸発された媒体により駆動される膨張器（２６）と、膨張器（２６）により駆動されて発電する発電機（２８）と、外部の熱源の熱量が変動したときも、膨張器（２６）または発電機（２８）の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、膨張器（２６）に流入する媒体の流量を制御する流量制御手段（３５）と、を備える。

Description

発電システム、発電方法

　本発明は、船舶，工場，ガスタービン等からの排熱、地熱、太陽熱、海洋温度差等を熱源として発電を行う発電システム、発電方法に関する。
　本願は、２０１２年１２月２８日に、日本に出願された特願２０１２－２８８９６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、エネルギの有効利用、環境保全等の観点から、船舶，工場，ガスタービン等からの排熱、地熱、太陽熱、海洋温度差等を熱源として発電を行うシステムとして、ランキンサイクル式の発電システムが検討されている（例えば、特許文献１～３参照）。この際、上記のような熱源を利用する場合には、媒体として、例えば水よりも沸点の低い媒体、より詳しくはフロン系媒体などの有機流体が用いられる。
　このような発電システムにおいては、図７に示すように、予熱器１、蒸発器２、タービン３、凝縮器４を有したサイクル回路５内を、循環ポンプ６によって、有機流体などの低沸点の媒体を循環させる。そして、上記したような熱源から熱を回収した熱媒を、蒸発器２に送り込み、媒体と熱交換させ、媒体を蒸発させてガス化する。また、蒸発器２を経た熱媒は、蒸発器２の前段に設けられた予熱器１において、媒体を予熱する。
　ガス化された媒体は、タービン３において膨張することによって主軸３ａを回転駆動し、発電機７を駆動する。タービン３で膨張した媒体は、凝縮器４で凝縮され、循環ポンプ６に循環される。
　発電機７が駆動されることによって出力される交流電流（ＡＣ）は、整流器９で直流電流（ＤＣ）に変換され、さらに、系統連系インバータ１０で交流電流に再変換され、発電電力として外部に出力される。

特開２００６－２９９９９６号公報特開２００６－３１３０４８号公報特開２００６－３１３０４９号公報

　ところで、上記のような排熱を熱源とした場合や、地熱、太陽熱、海洋温度差等の自然エネルギを熱源とした場合などにおいては、熱源から出力される熱エネルギの変動量が大きい。熱源側からの熱エネルギが変動すると、蒸発器２で媒体が蒸発することによって得られたガスのタービン３への流入量が変動することとなる。すると、熱源側からの熱エネルギの変動にともなって、タービン３の回転数が変動する。タービン３を発電機７の駆動源としている構成においては、タービン３を仕事効率の高い回転領域で作動させるのが好ましい。しかし、熱源側からの熱エネルギの変動にともなうタービン３の回転数変動により、仕事効率の高い回転領域を外れてしまうことがある。
　本発明は、熱源側のエネルギ変動に対応しつつ、膨張器の効率の高い領域において運転することのできる発電システム、発電方法を提供する。

　本発明の第１の態様によれば、発電システムは、媒体を循環させる媒体循環回路と、前記媒体を加圧して前記媒体循環回路内で循環させる循環ポンプと、加圧された前記媒体を、熱量が変動し得る外部の熱源から得られる熱媒の熱エネルギにより加熱して蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発された前記媒体により駆動される膨張器と、前記膨張器により駆動されて発電する発電機と、前記外部の熱源の熱量が変動したときも、前記膨張器または前記発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御する流量制御手段と、を備えることを特徴とする。

　船舶，工場，ガスタービン等からの排熱の熱エネルギ量は、船舶，工場，ガスタービン等の稼動状況によって変動する。また、地熱、太陽熱、海洋温度差等の自然エネルギーも、自然現象にともなって変動し得る。このように熱量が変動し得る外部の熱源を用いた発電システムにおいて、外部の熱源の熱エネルギ量が変動したときも、膨張器または発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、膨張器に流入する媒体の流量を制御することで、効率の高い領域において膨張器を運転することができる。

　前記流量制御手段は、前記媒体循環回路に設けた流量調整弁の開度、または、前記循環ポンプの回転数を制御することによって、前記媒体の流量を制御するようにしてもよい。

　媒体循環回路における媒体の流量を制御することで、膨張器または発電機の回転数を制御できる。これによって、膨張器または発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、膨張器に流入する媒体の流量を制御することができる。

　本発明の第２の態様によれば、発電システムは、少なくとも前記膨張器および前記発電機を備えた発電ユニットが、複数組並列して設けられ、前記流量制御手段は、稼動させる前記発電ユニットの数を増減させることによって、稼動中のそれぞれの前記発電ユニットにおける前記膨張器または前記発電機の回転数が、前記規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御するのが好ましい。

　複数組の発電ユニットを備える場合は、稼動させる発電ユニットの数を増減させることによって、各発電ユニットの膨張器に送り込まれる媒体の流量が増減する。これによって、膨張器または発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、膨張器に流入する媒体の流量を制御することができる。

　また、本発明の第３の態様によれば、発電システムは、前記外部の熱源の温度、前記外部の熱源から前記蒸発器に供給される熱媒の温度または流量、および前記蒸発器の出口における前記媒体の温度の少なくとも一つを計測する計測手段をさらに備え、前記流量制御手段は、前記計測手段における計測結果の変化に基づき、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御するようにしてもよい。

　このようにして、外部の熱源側から供給される熱エネルギの変動を予測し、これに基づいて媒体の流量を制御することができる。

　また、本発明の第４の態様によれば、媒体を加圧して媒体循環回路を循環させ、前記媒体を熱量が変動し得る外部の熱源から得られる熱媒の熱エネルギにより加圧して蒸発させ、蒸発した前記媒体により膨張器を回転させることによって発電機を駆動して発電する発電方法は、前記膨張器または前記発電機の回転数を検出するステップと、検出された前記回転数が、予め設定された前記規定回転数領域内にあるか否かを判定するステップと、前記回転数が前記規定回転数領域内にないときに、前記膨張器または前記発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御するステップと、を備えることを特徴とする。

　このように、熱量が変動し得る外部の熱源を用いた発電システムにおいて、外部の熱源の熱量が変動したときも、膨張器または発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、膨張器に流入する媒体の流量を制御することで、効率の高い領域において膨張器を運転することができる。

　上記した発電システム及び発電方法によれば、熱源側のエネルギ変動に対応しつつ、効率の高い領域において発電システムを運転することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る発電システムの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る発電方法の流れを示す図である。タービンにおける回転数と効率の関係の一例、および設定した規定回転数領域の例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る発電システムの構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る発電方法の流れを示す図である。本発明の第３の実施形態に係る発電システムの構成を示す図である。従来の発電システムの構成を示す図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明による発電システム、発電方法を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
　図１に示すように、発電システム２０Ａは、船舶，工場，ガスタービン等からの排熱、地熱、太陽熱、海洋温度差等の熱源から熱媒が送り込まれる熱媒回路２１と、この熱媒回路２１の熱媒と熱交換することによって熱エネルギを得る媒体を循環させる媒体循環回路２２と、を備える。
　ここで、媒体循環回路２２の媒体としては、例えば、ＨＦＣ－１３４ａ，ＨＦＣ－２４５ｆａ，ＨＦＯ－１２３４ｙｆ，ＨＦＯ－１２３４ｚｅといったフロン系媒体等の媒体を用いることができる。

　熱媒回路２１は、熱源から熱を回収することによって得た蒸気、水（湯）等の熱媒を供給する。

　媒体循環回路２２には、循環ポンプ２３、予熱器２４、蒸発器２５、タービン（膨張器）２６、凝縮器２７が備えられている。

　循環ポンプ２３は、媒体を圧縮して送り出すことで、媒体が予熱器２４、蒸発器２５、タービン２６、凝縮器２７を順に経るよう、媒体を媒体循環回路２２内で循環させる。
　予熱器２４および蒸発器２５は、熱媒回路２１の熱媒と媒体循環回路２２の媒体とを熱交換するもので、蒸発器２５は、加圧された媒体を熱媒（外部の熱源）との熱交換によって加熱して蒸発させ、予熱器２４は、蒸発器２５を経た熱媒の余熱によって媒体を予熱する。
　タービン２６は、媒体がタービン室内で膨張することによって、主軸２６ａをその軸線周りに回転駆動させる。この主軸２６ａには、発電機２８の回転子（図示無し）が連結されており、この回転子（図示無し）が発電機２８の固定子（図示無し）に対向して回転駆動される。これによって、発電機２８では交流電流を出力する。
　発電機２８から出力された交流電流は、整流器２９で直流電流に変換され、さらに、系統連系インバータ３０で交流電流に再変換されて、発電電力として外部の送電網に出力される。

　上記発電システム２０Ａにおいては、制御部（流量制御手段）３５が備えられている。
この制御部３５では、発電システム２０Ａを構成する各機器の作動状態等をモニタリングしながら、熱媒回路２１の熱媒供給、媒体循環回路２２の循環ポンプ２３の作動を制御する。

　以下に、制御部３５における発電システム２０Ａの運転制御方法について説明する。
　図２に示すように、制御部３５においては、発電システム２０Ａを所定の手順で起動した後（ステップＳ１０１）、一定時間ごとに、タービン２６の回転数（または発電機２８における発電量）を計測する（ステップＳ１０２）。

　排熱、地熱、太陽熱、海洋温度差等の熱源においては、熱源側から熱媒回路２１を介して送給される熱媒の温度や流量が大きく変動し得る。熱媒の温度や流量が変動すると、蒸発器２５において発生される蒸気量が変動し、その結果、タービン２６の回転数が変動する。そこで、図３に示すように、タービン２６においては、タービン効率の良い規定回転数領域を予め設定しておく。
　そして、制御部３５は、計測されたタービン２６の回転数が、規定回転数領域の上限以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
　その結果、計測された回転数が規定回転数領域の上限以上であると判定された場合、循環ポンプ２３の回転数を下げる（ステップＳ１０４）。このとき、循環ポンプ２３の回転数は、例えば、一定回転数（例えば３０ｒｐｍ）ごとに複数ステップに変更できるようにしておき、回転数を変えるときには、１ステップ分ずつ、循環ポンプ２３の回転数を変えることができる。

　次いで、制御部３５は、計測されたタービン２６の回転数が、規定回転数領域の下限以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
　その結果、計測された回転数が規定回転数領域の下限以下である場合、循環ポンプ２３の回転数を上げる（ステップＳ１０６）。

　このようにして、一定時間ごとにタービン２６の回転数をモニタリングして、その回転数が規定回転数領域から外れているときには、規定回転数領域内に回転数を戻すようになっている。

　制御部３５においては、さらに、上記ステップＳ１０１～Ｓ１０６の制御に加え、熱源側からの熱エネルギ供給変動をモニタリングすることによって、その変動を予測した、いわゆるフィードフォワード制御を行うことができる。
　すなわち、熱源の温度、熱媒回路２１内の熱媒の温度または流量、あるいは、蒸発器２５の出口温度の少なくとも一つを、図示しない計測手段によって一定時間ごとに計測し、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上増加しているか否かを判定する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
　そして、一定以上の増加があった場合には、熱源側からの熱エネルギ供給が増大する傾向にあると予測し、予め、循環ポンプ２３の回転数を上げる（ステップＳ１０９）。
　また、ステップＳ１０７における計測値が、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上減少しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
　そして、一定以上の減少があった場合には、熱源側からの熱エネルギ供給が減少する傾向にあると予測し、予め、循環ポンプ２３の回転数を下げる（ステップＳ１１１）。

　そして、発電システム２０Ａの運転が終了されるまで、上記ステップＳ１０２～Ｓ１１１の処理を一定時間ごとに繰り返す（ステップＳ１１２）。　

　上述したようにして、タービン２６の回転数が、予め定めた、作動効率の良い規定回転数領域外にあるときには、循環ポンプ２３の回転数を変えて媒体の循環流量を調整するようにした。これによって、熱源側のエネルギ変動に対応して、タービン２６を作動効率の良い規定回転数領域内で運転して、発電機２８で効率良く発電を行うことが可能となる。

　なお、上記第１の実施形態においては、循環ポンプ２３の回転数を調整することによって、タービン２６の回転数が規定回転数領域内に収まるようにしたが、これに代えて、媒体循環回路２２に、媒体の流量を調整する流量調整弁７０（図１参照）を備えるようにしてもよい。この場合、制御部３５において、タービン２６の回転数に応じて、流量調整弁７０の開度を調整することによって、タービン２６の回転数が規定回転数領域内に収まるよう制御してもよい。
　また、フィードフォーワード制御として、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１では、計測手段での計測値の増減量に基づいて、循環ポンプ２３の回転数を増減させるものとしたが、計測値と循環ポンプ２３の回転数との相関データに基づいて循環ポンプ２３の回転数を増減させるものとしてもよい。

　なお、上記第１の実施形態において、図２を参照しつつ説明した制御の流れは、同様の機能を発揮できるのであれば、その流れの順序等を適宜変更しても何ら支障がないことは言うまでもない。
　例えば、ステップＳ１０３～Ｓ１０６に代えて、規定回転数領域の下限以下であるか否かを判定した後に、計測された回転数が下限値以下であると判定された場合に循環ポンプの回転数を上げ、さらにその後に規定回転数領域の上限以上であるかを判定した後に、計測された回転数が上限以上であると判定された場合、循環ポンプ２３の回転数を下げる構成としてもよい。また、規定回転数領域が上限以上であるか、下限以下であるかを同時に判定した後に、計測された回転数が上限以上であれば循環ポンプ２３の回転数を下げ、下限以下であると判定された場合に循環ポンプの回転数を上げる構成としてもよい。

　また、ステップＳ１０７～Ｓ１１１に代えて、まず、熱源の温度、熱媒回路２１内の熱媒の温度または流量、あるいは、蒸発器２５の出口温度の少なくとも一つを、図示しない計測手段によって一定時間ごとに計測し、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上減少しているか否かを判定し、一定以上の減少があった場合には、熱源側からの熱エネルギ供給が減少する傾向にあると予測し、予め、循環ポンプ２３の回転数を下げる構成としてもよい。次いで、計測値が直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上増加しているか否かを判定し、一定以上の増加があった場合には、熱源側からの熱エネルギ供給が増加する傾向にあると予測し、予め、循環ポンプ２３の回転数を上げる構成としてもよい。

（第２の実施形態）
　次に、本発明にかかる発電システム、発電方法の第２の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態においては、上記第１の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
　図４に示すように、本実施形態に係る発電システム２０Ｂは、複数組の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…を備える。
　発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のそれぞれは、上記第１の実施形態で示した同様の構成の、熱媒回路２１、媒体循環回路２２、循環ポンプ２３、予熱器２４、蒸発器２５、タービン２６、凝縮器２７、発電機２８、整流器２９を備えている。
　そして、複数組の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のそれぞれの整流器２９が、一つの系統連系インバータ３０に接続されている。

　このような発電システム２０Ｂにおいては、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のそれぞれにおいて、循環ポンプ２３により、媒体が、媒体循環回路２２内で予熱器２４、蒸発器２５、タービン２６、凝縮器２７を順に経るよう、媒体を循環させる。そして、予熱器２４で予熱され、さらに蒸発器２５で蒸発してガス化したガス媒体は、タービン２６のタービン室内で膨張することによって、発電機２８を駆動する。発電機２８においては、交流電流を出力し、これが整流器２９で直流電流に変換され、系統連系インバータ３０へと出力する。
　そして、系統連系インバータ３０では、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の整流器２９から出力された直流電流を、交流電流に再変換し、発電電力として外部の送電網に出力する。

　発電システム２０Ｂの制御部３５は、発電システム２０Ｂを構成する各機器の作動状態等をモニタリングしながら、熱媒回路２１の熱媒供給、媒体循環回路２２の循環ポンプ２３の作動を制御する。
　また、制御部３５においては、タービン２６について、その稼動時間の積算値をカウントし、その積算値に基づいた発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動制御を行う。

　このような発電システム２０Ｂは、制御部３５の制御により、熱媒回路２１から送られてくる熱媒の入力熱エネルギ量や、出力側における要求電力量に応じて、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…を選択的に稼動させることによって、稼動させるユニット数（すなわちタービン２６の稼動台数）を変化させ、発電量を段階的に変えることができるようになっている。

　以下に、制御部３５における発電システム２０Ｂの運転制御方法について説明する。
　図５に示すように、制御部３５においては、発電システム２０Ｂを所定の手順で起動した後（ステップＳ２０１）、一定時間ごとに、タービン２６の回転数（または発電機２８における発電量）を計測する（ステップＳ２０２）。

　制御部３５は、計測されたタービン２６の回転数が、予め設定された、タービン効率の良い規定回転数領域（図３参照）の上限以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
　その結果、計測された回転数が規定回転数領域の上限以上である場合、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台減らす（ステップＳ２０４）。
すると各ユニットのタービン２６における一台当たりの媒体流量が増加し、回転数が上昇する。

　次いで、制御部３５は、計測されたタービン２６の回転数が、規定回転数領域の下限以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
　その結果、計測された回転数が規定回転数領域の下限以下である場合、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台増やす（ステップＳ２０６）。
すると各ユニットのタービン２６における一台当たりの媒体流量が減少し、回転数が下がる。

　このようにして、一定時間ごとにタービン２６の回転数をモニタリングして、その回転数が規定回転数領域から外れているときには、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減させることによって、規定回転数領域内に回転数を戻すようになっている。

　制御部３５においては、さらに、上記ステップＳ２０１～Ｓ２０６の制御に加え、熱源側からの熱エネルギ供給変動に応じた運転制御を行うことができる。
　すなわち、熱媒回路２１内の熱媒の温度または流量を一定時間ごとに計測し、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上増加しているか否かを判定する（ステップＳ２０７，Ｓ２０８）。
　そして、一定以上の増加があった場合には、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台増やす（ステップＳ２０９）。
　また、ステップＳ２０７における計測値が、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上減少しているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
　そして、一定以上の減少があった場合には、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台減らす（ステップＳ２１１）。

　そして、発電システム２０Ｂの運転が終了されるまで、上記ステップＳ２０２～Ｓ２１１の処理を一定時間ごとに繰り返す（ステップＳ２１２）。

　ところで、上記したような一連の処理において、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減させる際には、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の各タービン２６の稼動時間に基づいて、稼動または停止させるユニットを決定するのが好ましい。そこで、制御部３５においては、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のうち、稼動させるユニット数を減らすときには、稼動中のユニットのうち稼動時間が最も長いタービン２６を備えたユニットから先行して稼動を停止させるようにする。また、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増やすときには、稼動中のユニットのうち稼動時間が最も短いタービン２６を備えたユニットから先行して稼動させるようにする。

　上述したようにして、タービン２６の回転数が、予め定めた作動効率の良い規定回転数領域外にあるときには、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を変えるようにした。これによって、熱源側のエネルギ変動に対応して、タービン２６を作動効率の良い規定回転数領域内で運転して、発電機２８で効率良く発電を行うことが可能となる。

　また、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減させる際には、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の各タービン２６の稼動時間に基づいて稼動または停止させるユニットを決定するようにした。これにより、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…間で、タービン２６の稼動時間を平均化することができる。その結果、タービン２６のメンテナンスの間隔を延ばすことができる。また、これにより、すべてのタービン２６のメンテナンスタイミングを近くすることによって、メンテナンスを集中的に効率良く行うこともできる。

　なお、上記第２の実施形態において、熱源側のエネルギ変動に対応して、発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減するようにしたが、これに、上記第１の実施形態で示した構成を組み合わせることも可能である。
　すなわち、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減するのに加え、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のそれぞれにおいて、循環ポンプ２３または流量調整弁７０において、媒体循環回路２２における媒体流量を調整することができる。例えば、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動中のユニットにおいて、ユニット間で媒体流量を異ならせ、タービン２６の回転数を異ならせることも可能である。そこで、稼動時間の短いタービン２６においては、回転数を他のタービン２６よりも高め、負荷を高めるようなこともできる。

　なお、上記第２の実施形態において、図５を参照しつつ説明した制御の流れは、同様の機能を発揮できるのであれば、その流れの順序等を適宜変更しても何ら支障がないことは言うまでもない。
　例えば、ステップＳ２０３～Ｓ２０６に代えて、規定回転数領域の下限以下であるか否かを判定した後に、計測された回転数が規定回転数領域の下限以下である場合、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台増やし、さらにその後に規定回転数領域の上限以上であるかを判定した後に、計測された回転数が規定回転数領域の上限以上である場合、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台減らす構成としてもよい。また、規定回転数領域が上限以上であるか、下限以下であるかを同時に判定した後に、計測された回転数が上限以上であれば循環ポンプ２３の回転数を複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台減らし、下限以下であると判定された場合に循環ポンプの回転数を上げる構成としてもよい。

　また、ステップＳ２０７～Ｓ２１１に代えて、まず、熱源の温度、熱媒回路２１内の熱媒の温度または流量、あるいは、蒸発器２５の出口温度の少なくとも一つを、図示しない計測手段によって一定時間ごとに計測し、直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上減少しているか否かを判定し、一定以上の減少があった場合には、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台減らすようにしてもよい。次いで、計測値が直前に計測を行ったときの温度または流量よりも、一定以上増加しているか否かを判定し、一定以上の増加があった場合には、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の稼動ユニット数を１台増やすようにしてもよい。

（第２の実施形態の変形例）
　上記第２の実施形態においては、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…の整流器２９を、一つの系統連系インバータ３０に接続する構成としたが、これに限るものではない。例えば、複数の発電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…のそれぞれにおいて、整流器２９にそれぞれ系統連系インバータ３０を備えるようにしてもよい。

（第３の実施形態）
　次に、本発明にかかる発電システム、発電方法の第３の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第３の実施形態においては、上記第１、第２の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
　図６に示すように、本実施形態に係る発電システム２０Ｃは、複数組の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…を備える。

　発電システム２０Ｃにおいては、一つの熱媒回路２１に対し、一組の媒体循環回路２２、循環ポンプ２３、予熱器２４、蒸発器２５、凝縮器２７が設けられ、蒸発器２５と凝縮器２７との間で、熱媒回路２１が複数の分岐管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…に分岐している。そして、分岐管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…のそれぞれに、タービン２６、発電機２８、整流器２９が設けられることで、発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…が形成されている。

　そして、複数組の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…のそれぞれの整流器２９が、一つの系統連系インバータ３０に並列に接続されている。

　このような構成の発電システム２０Ｃにおいては、循環ポンプ２３から送り出された媒体は、媒体循環回路２２内で、予熱器２４、蒸発器２５を経た後、発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…の分岐管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…に分岐する。この媒体は、発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…のそれぞれにおいて、タービン２６を駆動させて発電機２８で発電した後、凝縮器２７を順に経て循環ポンプ２３に戻る。
　そして、系統連系インバータ３０では、複数の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…の整流器２９から出力された直流電流を、交流電流に再変換し、発電電力として外部の送電網に出力する。

　このような発電システム２０Ｃにおいても、上記第２の実施形態と同様にして、制御部３５の制御により、熱源側のエネルギ変動に対応して、複数の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…の稼動ユニット数を増減させる。これによって、熱源側のエネルギ変動が生じても、タービン２６を作動効率の規定回転数領域内で運転して、発電機２８で効率良く発電を行うことが可能となる。
　また、制御部３５においては、複数の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…のうち、稼動ユニット数を増減するときには、各タービン２６の稼動時間に基づいて稼動または停止させるユニットを決定する。これにより、複数の発電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，…間で、タービン２６の稼動時間を平均化することができる。その結果、タービン２６のメンテナンスの間隔を延ばすことができる。また、これにより、すべてのタービン２６のメンテナンスタイミングを近くすることによって、メンテナンスを集中的に効率良く行うこともできる。

（その他の実施形態）
　なお、本発明の発電システム、発電方法は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
　例えば、上記各実施形態の発電システム２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおいては、船舶，工場，ガスタービン等からの排熱を熱源とし、または、地熱、太陽熱、海洋温度差等の自然エネルギーを熱源として発電に用いるようにしたが、これらに限られるものではない。その熱源の種類はなんら問うものではなく、少なくとも熱量が変動し得る熱源を用いる場合に好適である。
　また、上記各実施形態では、膨張器としてタービン２６を例示したが、タービン２６に代えてスクロール式の膨張器等を採用することもできる。　また、上記第２、第３実施形態において複数の発電機の運転時間を記憶する装置と、その運転時間を表示する装置を備えていてもよい。この場合、運転時間は発電システムの表示盤に表示しても良いし、インターネットを介して発電システム外への表示盤に表示しても良い。この場合、発電システムの管理者、メンテナンス従事者は各発電機の運転状況を確認でき、運転管理、メンテナンスを行うことが可能である。
　これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記各実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

　２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ　　発電システム
　２１　　熱媒回路
　２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，　　分岐管
　２２　　媒体循環回路
　２３　　循環ポンプ
　２４　　予熱器
　２５　　蒸発器
　２６　　タービン（膨張器）
　２６ａ　　主軸
　２７　　凝縮器
　２８　　発電機
　２９　　整流器
　３０　　系統連系インバータ
　３５　　制御部（流量制御手段）
　５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，　　発電ユニット
　６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，　　発電ユニット
　７０　　流量調整弁

Claims

　媒体を循環させる媒体循環回路と、
　前記媒体を加圧して前記媒体循環回路内で循環させる循環ポンプと、
　加圧された前記媒体を、熱量が変動し得る外部の熱源から得られる熱媒の熱エネルギにより加熱して蒸発させる蒸発器と、
　前記蒸発器で蒸発された前記媒体により駆動される膨張器と、
　前記膨張器により駆動されて発電する発電機と、
　前記外部の熱源の熱量が変動したときも、前記膨張器または前記発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御する流量制御手段と、を備える発電システム。
　前記流量制御手段は、前記媒体循環回路に設けた流量調整弁の開度、または、前記循環ポンプの回転数を制御することによって、前記媒体の流量を制御する請求項１に記載の発電システム。
　少なくとも前記膨張器および前記発電機を備えた発電ユニットが、複数組並列して設けられ、
　前記流量制御手段は、稼動させる前記発電ユニットの数を増減させることによって、稼動中のそれぞれの前記発電ユニットにおける前記膨張器または前記発電機の回転数が、前記規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御する請求項１または２に記載の発電システム。
　前記外部の熱源の温度、前記外部の熱源から前記蒸発器に供給される熱媒の温度または流量、および前記蒸発器の出口における前記媒体の温度の少なくとも一つを計測する計測手段をさらに備え、
　前記流量制御手段は、前記計測手段における計測結果の変化に基づき、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発電システム。
　媒体を加圧して媒体循環回路を循環させ、前記媒体を熱量が変動し得る外部の熱源から得られる熱媒の熱エネルギにより加圧して蒸発させ、蒸発した前記媒体により膨張器を回転させることによって発電機を駆動して発電する発電方法であって、
　前記膨張器または前記発電機の回転数を検出するステップと、
　検出された前記回転数が、予め設定された前記規定回転数領域内にあるか否かを判定するステップと、
　前記回転数が前記規定回転数領域内にないときに、前記膨張器または前記発電機の回転数が、予め設定された規定回転数領域内となるように、前記膨張器に流入する前記媒体の流量を制御するステップと、を備える発電方法。