JP2009273271A - 発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 自立運転時においてもなるべく利用可能な負荷(電力機器)が制限されないような発電システムを提供する。
【解決手段】 外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機12と、電力負荷62に対して、少なくとも商用電源60から電力が供給される第1状態と、商用電源60からは電力が供給されず発電機12の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部50と、発電機12の出力制御を行う制御部18と、を備えてなり、制御部18が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を定格の第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機12と、電力負荷62に対して、少なくとも商用電源60から電力が供給される第1状態と、商用電源60からは電力が供給されず発電機12の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部50と、発電機12の出力制御を行う制御部18と、を備えてなり、制御部18が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を定格の第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、発電システムに関し、特に、発電機を有すると共に、所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源から電力が供給される第1状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された発電システムに関する。
近年、CO2排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が行われており、実用化も進んできている。今後は、一般家庭、集合住宅、オフィス等においても電力消費エリアで発電を行う分散型発電システムの利用が進むものと考えられる。例えば、熱電併給可能なガスエンジンコジェネレーションシステムは、電力のみならず発電時に生ずる熱エネルギについても同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率を向上させることができる点において注目を集めており、近年では、発電時に生じる熱を有効活用するための制御方法について、開発が行われているところである(例えば下記特許文献1参照)。
前記のようなガスエンジンコジェネレーションシステムを初めとする分散型発電システムは、発電時に系統連系して負荷に電力を供給することが想定されている一方、系統の停電時には、一部の負荷に対して発電機のみから電力供給が可能となるように構成されている。このように系統に連系されずに発電機が運転されている状態を「自立運転」という。
系統が停電して自立運転状態へ移行した場合、自立運転時においても電力供給が可能な所定の負荷に対してのみ当該発電機から電力供給が行われる。これは、あらゆる負荷に対して発電機からの電力供給を可能に構成した場合、発電機からの出力のみでは電力を完全に賄うことができない恐れがあることから、自立運転時には、一般的には相対的に重要な負荷に対してのみ電力が供給される構成としていることによる。即ち、自立運転時には、一定の限られた負荷(電力機器)のみが利用可能となる結果、利用できない負荷が数多く存在するという状況となる。しかし、家庭等の一般需要者にとってみれば、自立運転時においてもなるべく利用可能な負荷の制限がない状態が好ましく、制限されるとしてもできるだけその制限が緩やかな方が好ましい。
特に、系統が停電した状態というのは、一般的に非常事態であるため、一般需要者にしてみれば、どの負荷が利用可能であってどの負荷が利用不可能であるかということについての認識が薄れる可能性もあり、突発的に使用したくなった機器の運転を開始しようとしても運転が行われないという事態が生じたり、場合によってはそのような事態が連続的に起こり得る。このような事態が発生すると、ただでさえ停電時という状況において一定の心理的ストレスが発生している可能性が考えられる中、更なるストレスを追加的に誘発する懸念もある。
本発明は上記の問題点に鑑み、自立運転時においてもなるべく利用可能な負荷(電力機器)が制限されないような発電システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る発電システムは、外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機と、所定の電力負荷に対して、商用電源と前記発電機の内の少なくとも商用電源から電力が供給される第1状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部と、前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を定格の第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とすることを第1の特徴とする。
自立運転時には発電機の発電電力で全ての負荷を賄う必要があるため、従来、定格出力時に賄えない電力負荷については自立負荷として利用することができなかった。又、発電機の定格出力よりは負荷の出力が小さいものの、その差が微差であり、他の負荷と組み合わせて使用されることで直ちに電力負荷の合計が発電機の出力を上回る可能性の高い機器についても、同様に自立負荷としては利用の対象から外されることが通常であった。
これに対し、本発明に係る発電システムの上記第1の特徴構成によれば、商用電源からの電力が負荷に対して供給されない状態となった後、発電機の出力電圧が第2電圧に低下される構成であるため、自立運転時における負荷側での出力が通常時よりも低下する。一方で、発電機の出力は影響を受けないため、商用電源からの電力供給がない場合であっても、事実上、発電機からの電力のみによって電力供給可能な負荷を増やすことができ、言い換えれば、従来構成よりも自立運転時における負荷の利用制限を緩和することができる。
又、本発明に係る発電システムは、外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機と、所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第1状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部と、前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧の周波数を定格の第1周波数とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧の周波数を前記第1周波数より低い第2周波数とすることを第2の特徴とする。
本発明に係る発電システムの上記第2の特徴構成によれば、商用電源からの電力が負荷に対して供給されない状態となった後、発電機の出力電圧の周波数が第2周波数に低下される。これにより、通常時に比べて電力負荷の消費電力が低下する。このため、上記第1の特徴構成と同様、商用電源からの電力供給がない場合であっても、事実上、発電機からの電力のみによって電力供給可能な負荷を増やすことができ、言い換えれば、従来構成よりも自立運転時における負荷の利用制限を緩和することができる。
又、本発明に係る発電システムは、上記第2の特徴構成に加えて、前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とすることを第3の特徴とする。
又、本発明に係る発電システムは、上記第2又は第3の特徴構成に加えて、前記第1周波数が60Hzで、前記第2周波数が50Hzであることを第4の特徴とする。
電力負荷においては、50Hzと60Hzのみに運転動作が対応しているものが存在する。従って、上記第4の特徴構成によれば、60Hz管内の地域において、自立運転時に50Hzとなるため、負荷の運転動作を一定レベル内に保証しつつ、従来構成よりも自立運転時における負荷の利用制限を緩和することができる。
又、本発明に係る発電システムは、上記第1〜第4の何れか一の特徴構成に加えて、前記発電機の出力電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備え、前記インバータからの出力電圧が前記所定の電力負荷に対して供給可能に構成されており、前記制御部が、前記インバータから出力される交流電圧の電圧又は周波数を設定することを第5の特徴とする。
又、本発明に係る発電システムは、上記第1〜第5の何れか一の特徴構成に加えて、前記接続切換部が、前記第1状態と前記第2状態との間で状態変化したことを示す信号を前記制御部に対して送信する構成であることを第6の特徴とする。
又、本発明に係る発電システムは、上記第1〜第6の何れか一の特徴構成に加えて、前記発電機が、燃料ガスの供給を受けて発電するガスエンジン発電機であることを第7の特徴とする。
本発明の構成によれば、発電機が自立運転時に利用可能な負荷制限が緩和された発電システムを実現することができる。。
以下において、本発明に係る発電システム(以下、適宜「本発明システム」という)の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明システムの概略構成を示すブロック図である。又、図2は、本発明システム1の排熱回収及び給湯及び暖房負荷に対する熱供給に係るシステム構成を示すブロック図である。
図1及び図2に示すように、本発明システム1は、外部から燃料供給を受けて発電する発電ユニット10と、発電ユニット10の運転時に発生する排熱を回収して給湯負荷70と暖房端末71に供給する排熱利用給湯暖房ユニット20を備えて構成される。
図1に示すように、発電ユニット10は、都市ガスを燃料として作動するガスエンジン11、ガスエンジン11によって駆動される発電機12、発電機12の発電電力を所定の電気方式の出力電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換部13、発電ユニット10の運転並びに出力制御を行う制御部18、及び、ガスエンジン11の排熱との熱交換により冷却水を加熱して排熱利用給湯暖房ユニット20側に供給する熱交換器19を備えて構成されている。排熱利用給湯暖房ユニット20には、熱交換器19で回収された排熱を利用する排熱利用部20aが設けられており、熱交換器19と排熱利用部20aの間に、排熱回収冷却液循環配管22と、排熱回収冷却液循環配管22内の冷却液を循環させる循環ポンプ(電動冷却液ポンプ)33が備えられ、熱交換器19で回収された排熱が排熱利用部20aに伝達される構成となっている。
又、電力変換部13は、発電機12の出力端の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ14と、コンバータ14から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ15とを備える。尚、コンバータ14、インバータ15は、何れも双方向に電圧変換可能な構成とする。
又、図2に示すように、排熱利用給湯暖房ユニット20は、貯湯タンク21、排熱回収冷却液循環配管22、温水循環配管23、排熱回収熱交換器24、給湯出力配管25、暖房出力循環配管26、暖房熱交換器27、給水配管28、暖房端末循環配管29、暖房端末分岐配管30、補助熱源31、及び制御部32を備えて構成される。又、各配管には、必要に応じて、循環ポンプ33〜35、開閉弁36、三方弁37、三方弁38、逆止弁、圧力調整弁、温度センサ、圧力センサ、流量計等が介装されている。
貯湯タンク21は、発電ユニット10の排熱回収により加熱された温水を貯湯することで、回収した排熱を蓄熱可能に構成され、更に、内部に介装された温度センサ(不図示)や水位センサ(不図示)等の貯湯量検出手段によって貯湯量を検出可能に構成されている。又、貯湯タンク21の底部には、貯湯タンク21から給湯負荷70に温水が供給された場合に、上水道等の給水源(図示せず)から貯湯タンク21内に給水補充するための給水配管28が接続されている。
排熱回収冷却液循環配管22は、発電ユニット10内の熱交換器19と排熱回収熱交換器24間を連絡する往路と復路を構成する循環回路である。排熱回収熱交換器24は、排熱回収冷却液循環配管22内を循環する排熱回収冷却液であるジャケット冷却水と温水循環配管23内を循環する温水の間の熱交換を行う熱交換器であり、1次側に排熱回収冷却液循環配管22が接続し、2次側に温水循環配管23が接続する。温水循環配管23は、貯湯タンク21の下部から取り出した温水を、排熱回収熱交換器24で加熱して、貯湯タンク21の上部に戻して循環させる循環回路である。
以上の構成によって、排熱回収冷却液循環配管22内のジャケット冷却水を循環ポンプ33で循環させ、温水循環配管23内の温水を循環ポンプ34で循環させることによって、熱交換器19において発電ユニット10内の排熱を回収して冷却水を加熱し、更に、排熱回収熱交換器24において加熱された冷却水の熱を回収して温水循環配管23を循環する温水を加熱して貯湯タンク21に供給することができる。つまり、回収された発電ユニット10の排熱が、貯湯タンク21に蓄熱されることになる。
更に、排熱利用給湯暖房ユニット20は、温水循環配管23の途中にガス等を燃料とする給湯器等の補助熱源31が介装されており、発電ユニット10から回収した排熱では熱量が不足する場合に、その不足熱量を補充可能となっている。
給湯出力配管25は、風呂の浴槽やシャワ、台所や洗面所の給湯栓等の給湯負荷70に対して給湯出力するための配管で、必要に応じて下流側で上水道からの給水と混合して給湯される。
暖房出力循環配管26は、温水循環配管23の下流側の貯湯タンク21の上部付近の上部分岐点と、温水循環配管23の上流側の貯湯タンク21の下部付近の下部分岐点との間を、暖房熱交換器27を介して接続する配管で、温水循環配管23と暖房出力循環配管26により途中に排熱回収熱交換器24と暖房熱交換器27の2つの熱交換器を配した循環回路が構成される。暖房熱交換器27は、暖房出力循環配管26内を循環する温水と暖房端末循環配管29内を循環する熱媒体(温水)の間の熱交換を行う熱交換器であり、1次側に暖房出力循環配管26が接続し、2次側に暖房端末循環配管29が接続する。暖房端末循環配管29は、暖房熱交換器27と、床暖房配管や浴室暖房乾燥機等の暖房端末71間を連絡する往路と復路を構成する循環回路である。
以上の構成によって、温水循環配管23と暖房出力循環配管26内の温水を循環ポンプ34で循環させ、暖房端末循環配管29内の熱媒体(温水)を循環ポンプ35で循環させることで、排熱回収熱交換器24で加熱された高温水により、暖房熱交換器27において、暖房端末循環配管29内を循環する熱媒体を加熱して暖房端末71に供給することができる。つまり、回収された発電ユニット10の排熱が、暖房端末71で消費され、有効利用されることになる。
又、排熱回収冷却液循環配管22の往路と復路の夫々に三方弁37、38を介装し、又、暖房端末循環配管29の復路の途中に開閉弁36を介装し、暖房端末分岐配管30を、三方弁37と開閉弁36の上流側の間と、三方弁38と開閉弁36の下流側の間に夫々配している。これにより、発電ユニット10内の熱交換器19において排熱回収して加熱された冷却水を熱媒体として暖房端末循環配管29に直接供給可能となるため、温水循環配管23と暖房出力循環配管26を経由する場合に比べて高効率で、発電ユニット10の排熱が回収され暖房端末71に供給可能となる。
再び図1に戻り、発電ユニット10は一般家庭用に単相3線式正弦波出力の100V/200Vを出力する。又、発電ユニット10の端子10aは、発電ユニット10の定常運転時には発電電力の出力端子として機能し、同ユニット10の起動時にはガスエンジン11の始動用電源の供給を外部から受けるための入力端子として機能する。又、発電ユニット10の起動時は、発電機12がガスエンジン11のスタータモータとして機能し、外部から入力される交流電圧を、電力変換部13を介して発電機12に供給し、発電機12の回転運動によりガスエンジン11の始動を行うように構成されている。
制御部18はマイクロコンピュータ等を用いて構成され、発電ユニット10の定常運転時の出力制御や起動時のガスエンジン11の始動制御、並びに電力変換部13の変換制御を行う。又、排熱利用給湯暖房ユニット20の制御部32からの制御信号を取得可能に構成されており、かかる信号に基づいてガスエンジン11及び発電機12の制御が可能な構成である。制御部18の詳細な説明は後述する。
発電ユニット10の発電電力は、商用電源60(単相3線式100V/200V)と系統連系して、電力負荷61、62に電力供給可能に構成されている。具体的には、商用電源60と発電ユニット10は、第1分電盤40と第2分電盤41を介して相互に接続する構成である。第1分電盤40には、商用電源60の停電時(系統停電時)に使用不可となる電力負荷61が接続し、第2分電盤41には、系統停電時においても使用可能となる電力負荷62が接続する。又、電力負荷61と排熱利用給湯暖房ユニット20の制御部32は、系統停電時には、発電ユニット10の自立運転によって電力供給される自立運転時電力負荷となる。
第1分電盤40には、単相3線式電力線(1φ3W)の両端に主幹ブレーカ42とブレーカ43が設けられ、その途中に複数の分岐ブレーカ44と2つの変流器45が設けられている。主幹ブレーカ42側に商用電源60が接続し、ブレーカ43側に第2分電盤41が接続し、各分岐ブレーカ44に電力負荷61が接続する。変流器45は、発電ユニット10から商用電源60に向けた逆潮流並びに系統停電の検出に用いられ、検出信号は制御部18に入力される。
第2分電盤41には、2つのスイッチ47、48と複数の分岐ブレーカ46が設けられている。スイッチ47はオンオフスイッチ(開閉スイッチ)で、1次側が単相3線式電力線(1φ3W)を介して第1分電盤40のブレーカ43に接続し、2次側が単相3線式電力線(1φ3W)を介して発電ユニット10の系統正常時に使用する端子10aに接続している。スイッチ48は2入力切替スイッチで、一方の入力端が単相2線式電力線(1φ2W)を介してスイッチ47の1次側と接続し、他方の入力端が単相2線式電力線(1φ2W)を介して発電ユニット10の系統停電時に使用する端子10bに接続し、出力端が単相2線式電力線(1φ2W)を介して各分岐ブレーカ46と接続する。発電ユニット10は、系統正常時には、端子10aから単相3線式100V/200Vを出力し、系統停電時には、端子10bから単相2線式100Vを出力する。
尚、端子10aと10bの接続切換を行うためのスイッチ51及び52、並びに、前記スイッチ47及び48を含めて接続切換部50と称し、接続切換部50内の各スイッチが、制御部18からの制御信号を受けて切換制御される構成である。制御部18は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、発電ユニット10の定常運転時の出力制御や、系統正常時及び系統停電時における接続切換部50の切換制御、及びガスエンジン11の始動制御等を行う。
系統正常時には、スイッチ47はオン状態(閉状態)となり商用電源60と発電ユニット10の端子10aが接続して系統連系され、スイッチ48は負荷62側が商用電源60側に接続し、スイッチ47の1次側、つまり、商用電源60と発電ユニット10の端子10aが分岐ブレーカ46と接続する。これに対し、系統停電時には、スイッチ47はオフ状態(開状態)となり商用電源60と発電ユニット10の間の接続が遮断され、スイッチ48は負荷62側が発電ユニット10側に接続し、発電ユニット10の端子10bが分岐ブレーカ46と接続する。
又、本発明システム1は、系統停電時に発電ユニット10を強制的に運転させるための操作スイッチ49を備える。かかる操作スイッチ49が利用者によって操作されると、強制運転信号が操作スイッチ49から発電ユニット10の制御部18に入力され、制御部18は、強制運転信号に応じて接続切換部50の切換制御を行う。
具体的には、制御部18は、接続切換部50に対し、系統正常時には、スイッチ47をオン、スイッチ48を商用電源60側に接続、スイッチ51をオン、スイッチ52をオフとする制御を行う。これにより、商用電源60と発電ユニット10の端子10aが系統連系し、全ての電力負荷への電力供給が可能となる。又、系統停電時には、制御部18は、接続切換部50に対し、スイッチ47をオフ、スイッチ48を発電ユニット10側へ接続、スイッチ51をオフ、スイッチ52をオンとする制御を行う。これにより、商用電源60と発電ユニット10との系統連系が解除されると共に、発電ユニット10の発電電力が電力負荷62に対して供給される。
上述したように、電力変換部13は、発電機12からの発電電力を、所定周波数及び所定電圧を示す交流電力に変換して出力する。このとき、制御部18によって出力電力に関する周波数・電圧の設定が行われる。例えば、60Hz系統管内であれば、通常運転時における設定周波数を60Hzとし、設定電圧を100/200Vとすることで、商用電源60との系統連系を可能にしている。
更に、制御部18は、自立運転時に電力変換部13に対して設定電圧を低下させる制御(以下、「自立運転制御」という)を行う。図3は、制御部18の有する機能の内、自立運転制御を作動させるための構成要素を示すブロック図である。
図3に示す制御部18は、状態信号入力受付部90、記憶部91、制御内容決定部92、及び制御信号出力部93を備える。
状態信号入力受付部90は、発電ユニット10が自立運転状態にあるか否かを示す状態信号を受け付ける。具体的には、制御部18から発電機12の運転状態、及び接続切換部50内の各スイッチの接続状態を示す信号が、状態信号として状態信号入力受付部90に送られる構成とすることができる。
ここで、発電ユニット10が自立運転状態にない場合(以下、「第1状態」という)とは、商用電源60から電力負荷61並びに62に対して電力供給がされている状態であり、発電ユニット10が運転していれば系統連系がされている状態、発電ユニット10が停止していれば単に商用電源60のみから電力供給を受けている状態を表している。一方、発電ユニット10が自立運転状態にある場合(以下、「第2状態」という)とは、発電ユニット10と商用電源60からの電力系統とが連系しておらず、電力負荷62に対して商用電源60からではなく発電ユニット10から電力供給がされている状態を表している。
状態信号入力受付部90は、取得した状態信号が第1状態から第2状態に変化したことを検知すると、その情報を制御内容決定部92に送信する。制御内容決定部92は、第2状態における設定周波数に関する情報を記憶部91から読み出し、制御信号出力部93から電力変換部13に対して出力する。
より具体的には、変流器45が系統停電を検知すると、変流器45から制御部18に対して系統が停電状態である旨の情報が与えられる。制御部18は、かかる情報を受けると、接続切換部50に対して、自立運転のための接続切換を行う。これによって接続切換部50内の接続状態が第1状態から第2状態に変化する。その後、接続切換部50がその旨の情報を制御部18に与える。
記憶部91には、設定周波数に関する情報、第1状態における設定電圧(以下、「第1電圧」という)に関する情報、及び第2状態における設定電圧(以下、「第2電圧」という)に関する情報が記録されている。ここで、本発電システム1の設置領域が60Hz管内の場合には設定周波数を60Hzとし、50Hz管内の場合には設定周波数を50Hzとする。又、第1電圧は100/200Vとし、第2電圧は、それより低い電圧(例えば96/192V)とする。このとき、第2電圧は電気事業法で定められた値を維持することが好ましいが、発電ユニット10から第2電圧が出力されるのは系統連系されていない状態に限られるため、前記定められた値を必ずしも維持しなければならないというものではない。
電力変換部13は、制御部18(の制御信号出力部93)から送信された情報に基づき、出力電圧を第2電圧に低下させる。そして、この第2電圧が、スイッチ52、48、分岐ブレーカ46を介して電力負荷62に供給される。
つまり、本発明システム1では、自立運転状態になると、系統連系時(又は商用電源からの電力供給時)よりも低電圧で電力供給が行われることとなる。この場合、必然的に負荷62での消費電力が低下する。このことは、各負荷62を運転させたときの運転出力(パワー)は減少する反面、定格出力が大きい負荷であっても自立運転時に利用することが可能となり、言い換えれば、従来構成よりも自立運転時における負荷の利用制限が緩和されることとなる。
自立運転時には発電機12の発電電力で全ての負荷を賄う必要があるため、定格出力時に賄えない電力負荷については自立負荷62として利用することができなかった。又、発電機12の定格出力よりは負荷の出力が小さいものの、その差が微差であり、他の負荷と組み合わせて使用されることで直ちに電力負荷の合計が発電機12の出力を上回る可能性の高い機器についても、同様に自立負荷62としては利用の対象から外されることが通常であった。
これに対し、本発明システム1のように、自立運転時において負荷62に対して供給される電圧が低下されることで、負荷側での出力が通常時よりも低下する。一方で、発電機12の出力は影響を受けないため、事実上、従来よりも賄うことのできる負荷を増大させることができる。このとき、前述したように、各負荷における運転出力自体は低下することとなる。従って、各負荷の運転出力が低下することよりも、利用可能な負荷が限定されることの方が障害となるような需要者、特に一般の家庭等において本発明システムは有用である。
自立運転状態に移行した後、変流器45は、系統が停電状態から復帰したことを検知すると、その旨の情報を制御部18に与える。制御部18は、接続切換部50に対し、商用電源からの電力が負荷62に供給されるように接続切換を行う。即ち、スイッチ48を商用電源側に切り換え、スイッチ47、51、及び52を開放する。これにより、負荷62に対して商用電源60からの商用電力が供給される。この後、制御部18が電力変換部13を制御することで、定格電圧・定格周波数の電力が電力変換部13から出力される状態、即ち発電機12からの発電電力を系統連系可能な状態となった時点で、スイッチ47及び51を接続して系統連系を行う。これによって、自立運転時に発電ユニット10から出力される電圧が低下していても、再び定格電圧が出力可能な状態になった後に系統連系が行われる構成であるため、系統に悪影響を与えることがない。
又、上記実施形態において、変流器45が系統停電を検知し、その旨の情報を制御部18に送信した時点で、制御内容決定部92が第2状態における設定電圧に関する情報を記憶部91から読み出し、制御信号出力部93から電力変換部13に対して出力する構成とすることも可能である。即ち、制御部18が接続切換部50に対する接続切換制御を行うと共に、併せて電力変換部13からの出力電圧変更の制御を行う構成とすることもできる。但し、系統停電が直ちに復帰する可能性も考えられ、かかる場合に標準電圧とは異なる電圧値を示す電力が系統側に逆潮流を生じる恐れがある。このため、接続切換部50内の接続状態が切り替わった後に電力変換部13からの出力電圧を変更する制御を行うことが好ましい。
又、上記実施形態では、自立運転時に制御部18が電力変換部13に対する設定電圧を低下させる制御を行うものとしたが、設定電圧に替えて設定周波数を低下させるものとしても構わない。これによって、電圧を低下させる場合と同様、自立運転時における負荷62の消費電力を低下させることができる。更に、設定電圧と設定周波数の両者を低下させるものとしても良い。
又、負荷62(機器)によっては60Hzと50Hzのみに対応可能な構成となっている場合も考えられる。このため、60Hz管内において、通常運転時には発電ユニット10からの出力電圧の設定周波数を60Hzとし、自立運転時に設定周波数を50Hzとすることが好ましい。これによって、自立運転時においても負荷62を安全に運転させることができる。無論、50Hz管内であれば、それよりも低い周波数に設定するものとして構わないし、60Hz管内であっても、60Hzより低い、50Hz以外の周波数に設定するものとして構わない。
以上説明したように、本発明システムの特徴は、自立運転時において、発電機の出力電圧又は出力周波数を低下させる点にある。上記実施形態では、熱電併給可能なシステムを例に挙げて説明をしたが、上記特徴を有する構成であれば、発電ユニット10のみを有し排熱利用給湯暖房ユニット20を備えない発電システムであっても実現可能であることは言うまでもない。
又、上記実施形態では、第1状態における設定電圧(第1電圧)並びに設定周波数を予め定められた定格の数値にしているが、系統の電圧並びに周波数を測定し、測定された電圧値並びに周波数値に基づいて設定電圧並びに設定周波数を定める構成としても構わない。
又、上記実施形態では、ガスエンジン発電システムを例に挙げたが、発電ユニット10の発電方法についても上記実施形態に限定されるものではない。即ち、マイクロガスタービン発電、燃料電池、太陽光発電等他の発電システムにおいても適用可能である。尚、燃料電池、太陽光発電等、直流電力を発電するシステムの場合は、電力変換部13において、交流電圧から直流電圧に変換するコンバータ14は不要であり、発電電圧を直接インバータ15で交流電圧に変換するものとすれば良い。
1: 本発明に係る発電システム
10: 発電ユニット
11: ガスエンジン
12: 発電機
13: 電力変換器
14: コンバータ
15: インバータ
18: 制御部
19: 熱交換器
20: 排熱利用給湯暖房ユニット
21: 貯湯タンク
22: 排熱回収冷却循環配管
23: 温水循環配管
24: 排熱回収熱交換器
25: 給湯出力配管
26: 暖房出力循環配管
27: 暖房熱交換器
28: 給水配管
29: 暖房端末循環配管
30: 暖房端末分岐配管
31: 補助熱源
32: 制御部
33、34、35: 循環ポンプ
36: 開閉弁
37: 三方弁
38: 三方弁
40: 第1分電盤
41: 第2分電盤
42: 主幹ブレーカ
43: ブレーカ
44: ブレーカ
45: 変流器
46: 分岐ブレーカ
47、48: スイッチ
50: 接続切換部
51、52: スイッチ
60: 商用電源
61: 電力負荷
70: 給湯負荷
71: 暖房端末
90: 状態信号入力受付部
91: 記憶部
92: 制御内容決定部
93: 制御信号出力部
10: 発電ユニット
11: ガスエンジン
12: 発電機
13: 電力変換器
14: コンバータ
15: インバータ
18: 制御部
19: 熱交換器
20: 排熱利用給湯暖房ユニット
21: 貯湯タンク
22: 排熱回収冷却循環配管
23: 温水循環配管
24: 排熱回収熱交換器
25: 給湯出力配管
26: 暖房出力循環配管
27: 暖房熱交換器
28: 給水配管
29: 暖房端末循環配管
30: 暖房端末分岐配管
31: 補助熱源
32: 制御部
33、34、35: 循環ポンプ
36: 開閉弁
37: 三方弁
38: 三方弁
40: 第1分電盤
41: 第2分電盤
42: 主幹ブレーカ
43: ブレーカ
44: ブレーカ
45: 変流器
46: 分岐ブレーカ
47、48: スイッチ
50: 接続切換部
51、52: スイッチ
60: 商用電源
61: 電力負荷
70: 給湯負荷
71: 暖房端末
90: 状態信号入力受付部
91: 記憶部
92: 制御内容決定部
93: 制御信号出力部
Claims (7)
- 外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機と、
所定の電力負荷に対して、商用電源と前記発電機の内の少なくとも商用電源から電力が供給される第1状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部と、
前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を定格の第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とすることを特徴とする発電システム。 - 外部からエネルギ源の供給を受けて発電する発電機と、
所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第1状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第2状態とを切換可能に構成された接続切換部と、
前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧の周波数を定格の第1周波数とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧の周波数を前記第1周波数より低い第2周波数とすることを特徴とする発電システム。 - 前記制御部が、前記第1状態の下では前記発電機の出力電圧を第1電圧とし、前記第1状態から前記第2状態に切り換えられた後、前記発電機の出力電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とすることを特徴とする請求項2に記載の発電システム。
- 前記第1周波数が60Hzで、前記第2周波数が50Hzであることを特徴とする請求項2又は3の何れか1項に記載の発電システム。
- 前記発電機の出力電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備え、前記インバータからの出力電圧が前記所定の電力負荷に対して供給可能に構成されており、
前記制御部が、前記インバータから出力される交流電圧の電圧又は周波数を設定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の発電システム。 - 前記接続切換部が、前記第1状態と前記第2状態との間で状態変化したことを示す信号を前記制御部に対して送信する構成であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の発電システム。
- 前記発電機が、燃料ガスの供給を受けて発電するガスエンジン発電機であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008122451A JP2009273271A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 発電システム |
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JP2008122451A JP2009273271A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 発電システム |
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JP2009273271A true JP2009273271A (ja) | 2009-11-19 |
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JP2008122451A Pending JP2009273271A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 発電システム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014003797A (ja) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Tsubakimoto Chain Co | 電力制御装置 |
Citations (4)
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JP2002171783A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ制御装置およびそれを用いたエレベータ |
JP2002374626A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
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-
2008
- 2008-05-08 JP JP2008122451A patent/JP2009273271A/ja active Pending
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