发电系统、发电方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380066060.7

申请日:

2013.12.27

公开号:

CN104870757A

公开日:

2015.08.26

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01D 17/24申请日:20131227|||公开

IPC分类号:

F01D17/24; F01K13/02; F01K23/10; F01K25/10; F01K27/02; F02C6/18

主分类号:

F01D17/24

申请人:

三菱重工业株式会社

发明人:

平尾丰隆; 馆石太一; 渡边隆史

地址:

日本东京

优先权:

2012-288961 2012.12.28 JP

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司11021

代理人:

雒运朴

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内容摘要

本发明涉及一种发电系统(20A),其具备:介质循环回路(22),其使介质循环;循环泵(23);蒸发器(25),其利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对介质进行加热而使之蒸发;膨胀器(26),其被在蒸发器(25)中蒸发的介质驱动;发电机(28),其被膨胀器(26)驱动而进行发电;以及流量控制机构(35),其控制流入膨胀器(26)的介质的流量,以使得即使在外部的热源的热量变动的情况下,膨胀器(26)或者发电机(28)的转速也处于预先设定的规定转速区域内。

权利要求书

权利要求书
1.  一种发电系统,具备:
介质循环回路,其使介质循环;
循环泵,其对所述介质进行加压并使之在所述介质循环回路内循环;
蒸发器,其利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对加压后的所述介质进行加热而使之蒸发;
膨胀器,其被在所述蒸发器中蒸发的所述介质驱动;
发电机,其被所述膨胀器驱动而进行发电;以及
流量控制机构,其控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得即使在所述外部的热源的热量变动的情况下,所述膨胀器或者所述发电机的转速也处于预先设定的规定转速区域内。

2.  根据权利要求1所述的发电系统,其中,
所述流量控制机构通过控制设置在所述介质循环回路中的流量调节阀的开度或者所述循环泵的转速来控制所述介质的流量。

3.  根据权利要求1或2所述的发电系统,其中,
并列设置有多组至少具备所述膨胀器以及所述发电机的发电单元,
所述流量控制机构通过增减运转的所述发电单元的数量来控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得运转中的各个所述发电单元中的所述膨胀器或者所述发电机的转速处于所述规定转速区域内。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的发电系统,其特征在于,
还具备测量机构,所述测量机构测量所述外部的热源的温度、从所述外部的热源向所述蒸发器供给的载热体的温度或流量、以及所述蒸发器的出口处的所述介质的温度的至少一方,
所述流量控制机构根据所述测量机构的测量结果的变化,来控制流入所述膨胀器的所述介质的流量。

5.  一种发电方法,其对介质加压并使之在介质循环回路内循环,利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对所述介质加压而使之蒸发,通过蒸发后的所述介质使膨胀器旋转从而驱动发电机进行发电,所述发电方法包括:
检测所述膨胀器或者所述发电机的转速的步骤;
判断检测出的所述转速是否处于预先设定的规定转速区域内的步骤;以及
在所述转速未处于所述规定转速区域内时,控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得所述膨胀器或者所述发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内的步骤。

说明书

说明书发电系统、发电方法
技术领域
本发明涉及一种将来自船舶、工厂、燃气轮机等的废热、地热、太阳能、海洋温差等作为热源进行发电的发电系统、发电方法。
本申请以2012年12月28日在日本申请的特愿2012-288961号为基础而要求优先权,并在本发明中援引其内容。
背景技术
近年来,从能量的有效利用、环境保护等角度出发,作为将来自船舶、工厂、燃气轮机等的废热、地热、太阳能、海洋温差等作为热源进行发电的系统,研究了一种兰肯循环式的发电系统(例如,参照专利文献1~3)。此时,在利用上述这样的热源的情况下,作为介质,例如使用沸点比水低的介质,具体而言使用氟氩化合物类介质等有机流体。
在这样的发电系统中,如图7所示,通过循环泵6使有机流体等低沸点的介质在具有预热器1、蒸发器2、涡轮3、冷凝器4的循环回路5内循环。而且,将从上述这样的热源回收了热量的载热体送入蒸发器2,使其与介质进行热交换,从而使介质蒸发气化。另外,经过了蒸发器2的载热体在设置于蒸发器2的上游的预热器1中对介质进行预热。
被气化后的介质在涡轮3中膨胀从而旋转驱动主轴3a,由此驱动发电机7。在涡轮3中膨胀了的介质在冷凝器4中冷凝,并向循环泵6循环。
通过驱动发电机7而输出的交流电流(AC)通过整流器9转换成直流电流(DC),然后通过系统并网逆变器10再次转换成交流电流,并作为发出电力向外部输出。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2006-299996号公报
专利文献2:日本特开2006-313048号公报
专利文献3:日本特开2006-313049号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
然而,在将上述这样的废热作为热源的情况以及将地热、太阳能、海洋温差等自然能量作为热源的情况等下,从热源输出的热能的变动量较大。当来自热源侧的热能发生变动时,通过介质在蒸发器2中蒸发而得到的气体向涡轮3的流入量也发生变动。这样一来,随着来自热源侧的热能的变动,涡轮3的转速发生变动。在将涡轮3作为发电机7的驱动源的结构中,优选使涡轮3在工作效率较高的旋转区域内工作。然而,因随着来自热源侧的热能的变动造成的涡轮3的转速变动,从而存在偏离工作效率较高的旋转区域的能够性。
本发明提供一种能够应对热源侧的能量变动并且在膨胀器的效率较高的区域内运转的发电系统、发电方法。
【用于解决课题的方案】
根据本发明的第一方式,发电系统的特征在于,具备:介质循环回路,其使介质循环;循环泵,其对所述介质进行加压并使之在所述介质循环回路内循环;蒸发器,其利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对加压后的所述介质进行加热而使之蒸发;膨胀器,其被在所述蒸发器中蒸发的所述介质驱动;发电机,其被所述膨胀器驱动而进行发电;以及流量控制机构,其控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得即使在所述外部的热源的热量变动的情况下,所述膨胀器或者所述发电机的转速也处于预先设定的规定转速区域内。
来自船舶、工厂、燃气轮机等的废热的热能量会根据船舶、工厂、燃气轮机等的运转状况而变动。另外,地热、太阳能、海洋温差等自然能量也会随着自然现象而变动。像这样在使用热量能够变动的外部的热源的发电系统中,控制流入膨胀器的介质的流量,以使得即使在外部的热源的热能量变动的情况下,也使膨胀器或者发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内,从而能够使膨胀器在效率较高的区域内运转。
也可以采取如下的方式,即,所述流量控制机构通过控制设置在所述 介质循环回路中的流量调节阀的开度或者所述循环泵的转速来控制所述介质的流量。
通过控制介质循环回路中的介质的流量,能够控制膨胀器或者发电机的转速。由此,能够控制流入膨胀器的介质的流量,以使得膨胀器或者发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内。
根据本发明的第二方式,在发电系统中,优选为,并列设置有多组至少具备所述膨胀器以及所述发电机的发电单元,所述流量控制机构通过增减运转的所述发电单元的数量来控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得运转中的各个所述发电单元中的所述膨胀器或者所述发电机的转速处于所述规定转速区域内。
在具备多组发电单元的情况下,通过增减运转的发电单元的数量,来增减送入各发电单元的膨胀器的介质的流量。由此,能够控制流入膨胀器的介质的流量,以使得膨胀器或者发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内。
另外,根据本发明的第三方式,在发电系统中,也可以采取如下的方式,即,还具备测量机构,所述测量机构测量所述外部的热源的温度、从所述外部的热源向所述蒸发器供给的载热体的温度或流量、以及所述蒸发器的出口处的所述介质的温度的至少一方,所述流量控制机构根据所述测量机构的测量结果的变化,来控制流入所述膨胀器的所述介质的流量。
像这样,能够预测从外部的热源侧供给来的热能的变动,并根据该热能的变动来控制介质的流量。
另外,根据本发明的第四方式,涉及一种发电方法,其对介质加压并使之在介质循环回路内循环,利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对所述介质加压而使之蒸发,通过蒸发后的所述介质使膨胀器旋转从而驱动发电机进行发电,所述发电方法包括:检测所述膨胀器或者所述发电机的转速的步骤;判断检测出的所述转速是否处于预先设定的规定转速区域内的步骤;以及在所述转速未处于所述规定转速区域内时,控制流入所述膨胀器的所述介质的流量,以使得所述膨胀器或者所述发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内的步骤。
像这样在使用热量能够变动的外部的热源的发电系统中,控制流入膨 胀器的介质的流量,以使得即使在外部的热源的热能量变动的情况下,也使膨胀器或者发电机的转速处于预先设定的规定转速区域内,从而能够使膨胀器在效率较高的区域内运转。
【发明效果】
根据上述的发电系统以及发电方法,能够应对热源侧的能量变动并且使发电系统在效率较高的区域内运转。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的发电系统的结构的图。
图2为表示本发明的第一实施方式的发电方法的流程的图。
图3为表示涡轮的转速与效率的关系的一个例子以及设定的规定转速区域的示例的图。
图4为表示本发明的第二实施方式的发电系统的结构的图。
图5为表示本发明的第二实施方式的发电方法的流程的图。
图6为表示本发明的第三实施方式的发电系统的结构的图。
图7为表示以往的发电系统的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对用于实施本发明的发电系统、发电方法的方式进行说明。然而,本发明不仅限定于这些实施方式。
(第一实施方式)
如图1所示,发电系统20A具备:从来自船舶、工厂、燃气轮机等的废热、地热、太阳能、海洋温差等热源送入载热体的载热体回路21、使通过与该载热体回路21的载热体进行热交换而得到热能的介质循环的介质循环回路22。
这里,作为介质循环回路22的介质,例如,能够使用HFC-134a、HFC-245fa、HFO-1234yf、HFO-1234ze这样的氟氩化合物类介质等介质。
载热体回路21供给从热源回收热量而得到的蒸气、水(热水)等载热体。
介质循环回路22中具备循环泵23、预热器24、蒸发器25、涡轮(膨胀器)26、冷凝器27。
循环泵23通过压缩并送出介质,以介质依次经过预热器24、蒸发器25、涡轮26、冷凝器27的方式,使介质在介质循环回路22内循环。
预热器24以及蒸发器25为使载热体回路21的载热体与介质循环回路22的介质进行热交换的装置,蒸发器25通过与载热体(外部的热源)的热交换而对加压后的介质进行加热而使之蒸发,预热器24利用经过了蒸发器25的载热体的余热对介质进行预热。
涡轮26通过介质在涡轮室内膨胀,从而绕主轴26a的轴线旋转驱动该主轴26a。在该主轴26a上连结有发电机28的转子(未图示),该转子(未图示)与发电机28的定子(未图示)对置且被旋转驱动。由此,在发电机28中输出交流电流。
从发电机28输出的交流电流通过整流器29转换成直流电流,并且,通过系统并网逆变器30再次转换成交流电流,并作为发出电力而向外部的输电网输出。
在上述发电系统20A中,具备控制部(流量控制机构)35。
在该控制部35中,对构成发电系统20A的各设备的工作状态等进行监控,并且控制载热体回路21的载热体供给、介质循环回路22的循环泵23的工作。
以下,对控制部35的发电系统20A的运转控制方法进行说明。
如图2所示,在控制部35中,在按照规定的顺序起动发电系统20A后(步骤S101),每隔恒定时间对涡轮26的转速(或者发电机28的发电量)进行测量(步骤S102)。
就废热、地热、太阳能、海洋温差等热源而言,从热源侧经由载热体回路21供给的载热体的温度、流量会大幅变动。当载热体的温度、流量发生变动时,蒸发器25中产生的蒸气量发生变动,其结果为,涡轮26的转速发生变动。因此,如图3所示,在涡轮26中预先设定涡轮效率良好的规定转速区域。
然后,控制部35判断测量出的涡轮26的转速是否在规定转速区域的上限以上(步骤S103)。
其结果为,在判断为测量出的转速在规定转速区域的上限以上的情况下,降低循环泵23的转速(步骤S104)。此时,对于循环泵23的转速,例如,能够在多个阶段中每次以恒定转速(例如30rpm)进行变更,能够以每次一个阶段的方式改变循环泵23的转速。
接下来,控制部35判断测量出的涡轮26的转速是否在规定转速区域的下限以下(步骤S105)。
其结果为,在测量出的转速在规定转速区域的下限以下的情况下,提高循环泵23的转速(步骤S106)。
这样,每隔恒定时间对涡轮26的转速进行监控,当其转速偏离规定转速区域时,使转速返回规定转速区域内。
在控制部35中,除上述步骤S101~S106的控制以外,还能够进行通过监控来自热源侧的热能供给变动从而预测该变动的所谓的前馈控制。
即,通过未图示的测量机构每隔恒定时间测量热源的温度、载热体回路21内的载热体的温度或流量、或者蒸发器25的出口温度的至少一方,且判断是否比上次进行测量时的温度或流量增加了一定量以上(步骤S107、S108)。
然后,在存在一定量以上的增加的情况下,预测为来自热源侧的热能供给具有增大的趋势,而预先提高循环泵23的转速(步骤S109)。
另外,判断步骤S107的测量值是否比上次进行测量时的温度或流量减少了一定量以上(步骤S110)。
然后,在存在一定量以上的减少的情况下,预测为来自热源侧的热能供给具有减少的趋势,而预先降低循环泵23的转速(步骤S111)。
然后,每隔恒定时间反复进行上述步骤S102~S111的处理(步骤S112),直至发电系统20A的运转结束。
如上所述,在涡轮26的转速处于预先确定的工作效率良好的规定转速区域之外时,通过改变循环泵23的转速来调节介质的循环流量。由此,能够应对热源侧的能量变动,使涡轮26在工作效率良好的规定转速区域内运转,从而能够通过发电机28高效地进行发电。
需要说明的是,在上述第一实施方式中,通过调节循环泵23的转速,而将涡轮26的转速控制在规定转速区域内,然而也可以代替该方式,在 介质循环回路22中具备调节介质的流量的流量调节阀70(参照图1)。在该情况下,在控制部35中也可以以如下方式进行控制,即,根据涡轮26的转速,调节流量调节阀70的开度,从而将涡轮26的转速控制在规定转速区域内。
另外,作为前馈控制,在步骤S109、步骤S111中,根据基于测量机构的测量值的增减量,而使循环泵23的转速增减,然而也可以根据与测量值和循环泵23的转速的相关数据而使循环泵23的转速增减。
需要说明的是,在上述第一实施方式中,对参照图2进行说明的控制的流程而言,无需言及,只要能够发挥相同的功能,则即便适当变更其流程的顺序等也不会有任何影响。
例如,也可以代替步骤S103~S106,而采用如下的结构,即,在判断是否处于规定转速区域的下限以下后,在判断为测量出的转速在下限值以下的情况下,提高循环泵的转速,并且之后在判断是否在规定转速区域的上限以上后,判断为测量出的转速在上限以上的情况下,降低循环泵23的转速。另外,也可以设为如下的结构,即,在同时判断是否在规定转速区域的上限以上或在下限以下后,若测量出的转速在上限以上则降低循环泵23的转速,而在判断为下限以下的情况下提高循环泵的转速。
另外,也可以代替步骤S107~S111,而设为如下的结构,即,首先,通过未图示的测量机构每隔恒定时间测量热源的温度、载热体回路21内的载热体的温度或流量、或者蒸发器25的出口温度的至少一方,且判断是否比上次进行测量时的温度或流量减少了一定量以上,在存在一定量以上的减少的情况下,预测为来自热源侧的热能供给具有减少的趋势,而预先降低循环泵23的转速。接下来,判断测量值是否比上次进行测量时的温度或流量增加了一定量以上,在存在一定量以上的增加的情况下,预测为来自热源侧的热能供给具有增加的趋势,而预先提高循环泵23的转速。
(第二实施方式)
接下来,对本发明的发电系统、发电方法的第二实施方式进行说明。需要说明的是,在以下说明的第二实施方式中,对与上述第一实施方式共同的结构在图中标注相同的附图标记并省略其说明。
如图4所示,本实施方式的发电系统20B具备多组发电单元50A、50B、 50C、…。
发电单元50A、50B、50C、…分别具备与上述第一实施方式所示的相同的结构的载热体回路21、介质循环回路22、循环泵23、预热器24、蒸发器25、涡轮26、冷凝器27、发电机28以及整流器29。
而且,多组发电单元50A、50B、50C、…的各自的整流器29连接于一个系统并网逆变器30。
在这样的发电系统20B中,在发电单元50A、50B、50C、…中,分别通过循环泵23,以使介质在介质循环回路22内依次经过预热器24、蒸发器25、涡轮26、冷凝器27的方式,使介质循环。而且,通过预热器24预热并且通过蒸发器25蒸发而气化了的气体介质在涡轮26的涡轮室内通过膨胀而驱动发电机28。在发电机28中输出交流电流,该交流电流通过整流器29转换成直流电流,而向系统并网逆变器30输出。
然后,在系统并网逆变器30中,将从多个发电单元50A、S0B、50C、…的整流器29输出的直流电流再次转换成交流电流,作为发出电力向外部的输电网输出。
发电系统20B的控制部35对构成发电系统20B的各设备的工作状态等进行监控,并且控制载热体回路21的载热体供给、介质循环回路22的循环泵23的工作。
另外,在控制部35中,针对涡轮26,对其运转时间的累计值进行计数,并进行基于该累计值的发电单元50A、50B、50C、…的运转控制。
这样的发电系统20B通过控制部35的控制,根据从载热体回路21运送来的载热体的输入热能量、输出侧的要求电量,而选择性地使多个发电单元50A、50B、50C、…运转,从而使运转的单元数量(即涡轮26的运转台数)发生变化,由此能够阶段性地改变发电量。
以下,对控制部35的发电系统20B的运转控制方法进行说明。
如图5所示,在控制部35中,在按照规定的顺序起动发电系统20B后(步骤S201),每隔恒定时间对涡轮26的转速(或者发电机28的发电量)进行测量(步骤S202)。
控制部35判断测量出的涡轮26的转速是否在预先设定的涡轮效率良好的规定转速区域(参照图3)的上限以上(步骤S203)。
在判断的结果为测量出的转速在规定转速区域的上限以上的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量减少一台(步骤S204)。
于是,各单元的涡轮26的每一台的介质流量增加,从而转速上升。
接下来,控制部35判断测量出的涡轮26的转速是否在规定转速区域的下限以下(步骤S205)。
在判断的结果为测量出的转速在规定转速区域的下限以下的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量增加一台(步骤S206)。
于是,各单元的涡轮26的每一台的介质流量减少,从而转速下降。
这样,每隔恒定时间对涡轮26的转速进行监控,在其转速偏离规定转速区域时,使多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量增减,从而使转速返回规定转速区域内。
在控制部35中,除上述步骤S201~S206的控制以外,还能够进行基于来自热源侧的热能供给变动的运转控制。
即,每隔恒定时间对载热体回路21内的载热体的温度或流量进行测量,且判断是否比上次进行测量时的温度或流量增加了一定量以上(步骤S207、S208)。
然后,在存在一定量以上的增加的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量增加一台(步骤S209)。
另外,判断步骤S207的测量值是否比上次进行测量时的温度或流量减少了一定量以上(步骤S210)。
然后,在存在一定量以上的减少的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量减少一台(步骤S211)。
然后,每隔恒定时间反复进行上述步骤S202~S211的处理(步骤S212),直至发电系统20B的运转结束。
然而,在上述这样的一系列的处理中,在增减多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量时,优选为,根据发电单元50A、50B、50C、…的各涡轮26的运转时间来确定运转或者停止的单元。因此,在控制部35中,在减少多个发电单元50A、50B、50C、…中的运转的单元数量时,使运转中的单元中具备运转时间最长的涡轮26的单元先停止运转。另外,在增加发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量的情况下,使运转中 的单元中具备运转时间最短的涡轮26的单元先运转。
如上所述,在涡轮26的转速处于预先确定的工作效率良好的规定转速区域外的情况下,改变发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量。由此,能够应对热源侧的能量变动,使涡轮26在工作效率良好的规定转速区域内运转,从而能够通过发电机28高效地进行发电。
另外,在增减发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量时,根据发电单元50A、50B、50C、…的各涡轮26的运转时间来确定运转或者停止的单元。由此,能够在发电单元50A、50B、50C、…之间,使涡轮26的运转时间平均化。其结果为,能够延长涡轮26的维护的间隔。另外,由此,通过使全部的涡轮26的维护时机接近,还能够集中且高效地进行维护。
需要说明的是,在上述第二实施方式中,设为应对热源侧的能量变动而增减发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量,除此以外,也可以组合上述第一实施方式所示的结构。
即,除增减多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量以外,能够在多个发电单元50A、50B、50C、…的各自的循环泵23或者流量调节阀70中,调节介质循环回路22中的介质流量。例如,在多个发电单元50A、50B、50C、…的运转中的单元中,也能够使单元间介质流量不同,使涡轮26的转速不同。由此,能够在运转时间较短的涡轮26中,与其他的涡轮26相比提高转速,从而提高负荷。
需要说明的是,在上述第二实施方式中,对参照图5而说明的控制的流程而言,无需言及,只要能够发挥相同的功能,则即便适当变更其流程的顺序等也不会有任何影响。
例如,也可以代替步骤S203~S206,而设为如下的结构,即,在判断是否在规定转速区域的下限以下后,在测量出的转速在规定转速区域的下限以下的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量增加一台,并且之后在判断是否在规定转速区域的上限以上后,测量出的转速在规定转速区域的上限以上的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量减少一台。另外,也可以设为如下的结构,即,在同时判断规定转速区域在上限以上或在下限以下后,若测量出的转速在 上限以上,则针对循环泵23的转速将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量减少一台减,在判断为下限以下的情况下提高循环泵的转速。
另外,也可以代替步骤S207~S211,而设为如下的结构,即,首先,通过未图示的测量机构每隔恒定时间测量热源的温度、载热体回路21内的载热体的温度或流量、或者蒸发器25的出口温度的至少一方,且判断是否比上次进行测量时的温度或流量减少了一定量以上,在存在一定量以上的减少的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量减少一台。接下来,判断测量值是否比上次进行测量时的温度或流量增加了一定量以上,在存在一定量以上的增加的情况下,将多个发电单元50A、50B、50C、…的运转单元数量增加一台。
(第二实施方式的变形例)
在上述第二实施方式中,设为将多个发电单元50A、50B、50C、…的整流器29连接于一个系统并网逆变器30的结构,然而不限定于此。例如,也可以使多个发电单元50A、50B、50C、…的各自的整流器29分别具备系统并网逆变器30。
(第三实施方式)
接下来,对本发明的发电系统、发电方法的第三实施方式进行说明。需要说明的是,在以下说明的第三实施方式中,对与上述第一、第二实施方式共同的结构在图中标注相同的附图标记并省略其说明。
如图6所示,本实施方式的发电系统20C具备多组发电单元60A、60B、60C、…。
在发电系统20C中,对于一个载热体回路21,设置有一组介质循环回路22、循环泵23、预热器24、蒸发器25、冷凝器27,在蒸发器25与冷凝器27之间,载热体回路21分支成多个支管21a、21b、21c、…。而且,通过分别在支管21a、21b、21c、…设置涡轮26、发电机28、整流器29,从而形成发电单元60A、60B、60C、…。
而且,多组发电单元60A、60B、60C、…的各自的整流器29以并联的方式连接于一个系统并网逆变器30。
在这样的结构的发电系统20C中,从循环泵23送出的介质在介质循 环回路22内经过预热器24、蒸发器25后,向发电单元60A、60B、60C、…的支管21a、21b、21c、…分支。该介质在发电单元60A、60B、60C、…中分别驱动涡轮26通过发电机28进行发电后,依次经过冷凝器27而返回循环泵23。
然后,在系统并网逆变器30中,将从多个发电单元60A、60B、60C、…的整流器29输出的直流电流再次转换成交流电流,作为发出电力向外部的输电网输出。
在这样的发电系统20C中,也与上述第二实施方式相同地,通过控制部35的控制,应对热源侧的能量变动,而增减多个发电单元60A、60B、60C、…的运转单元数量。由此,即使发生热源侧的能量变动,也能够使涡轮26在工作效率的规定转速区域内运转,从而能够使发电机28高效地进行发电。
另外,在控制部35中,在增减多个发电单元60A、60B、60C、…中的运转单元数量时,根据各涡轮26的运转时间来确定运转或者停止的单元。由此,能够在多个发电单元60A、60B、60C、…之间,使涡轮26的运转时间平均化。其结果为,能够延长涡轮26的维护的间隔。另外,由此,通过使全部的涡轮26的维护时机接近,还能够集中且高效地进行维护。
(其他实施方式)
需要说明的是,本发明的发电系统及发电方法不限定于参照附图而说明的上述的各实施方式,在其技术的范围内可以考虑各种变形例。
例如,在上述各实施方式的发电系统20A、20B、20C中,将来自船舶、工厂、燃气轮机等的废热作为热源,或者将地热、太阳能、海洋温差等自然能量作为热源而用于发电,然而不限定于这些。该热源的种类不限,而适合使用至少热量能够变动的热源的情况。
另外,在上述各实施方式中,作为膨胀器而例示了涡轮26,然而可以代替涡轮26而采用涡旋式的膨胀器等。另外,在上述第二、第三实施方式中,也可以具备存储多个发电机的运转时间的装置、显示该运转时间的装置。在该情况下,运转时间可以在发电系统的显示盘显示,也可以借助互联网在发电系统外的显示盘显示。在该情况下,发电系统的管理者、维 护工作者能够确认各发电机的运转状况,从而能够进行运转管理、维护。
除此以外,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够取舍选择上述各实施方式中所列举的结构、或适当变更为其他的结构。
工业实用性
根据上述的发电系统以及发电方法,能够应对热源侧的能量变动并且使发电系统在效率较高的区域内运转。
【附图标记说明】
20A、20B、20C  发电系统
21  载热体回路
21a、21b、21c、  支管
22  介质循环回路
23  循环泵
24  预热器
25  蒸发器
26  涡轮(膨胀器)
26a  主轴
27  冷凝器
28  发电机
29  整流器
30  系统并网逆变器
35  控制部(流量控制机构)
50A、50B、50C、  发电单元
60A、60B、60C、  发电单元
70  流量调节阀

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资源描述

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本发明涉及一种发电系统(20A),其具备:介质循环回路(22),其使介质循环;循环泵(23);蒸发器(25),其利用从热量能够变动的外部的热源得到的载热体的热能对介质进行加热而使之蒸发;膨胀器(26),其被在蒸发器(25)中蒸发的介质驱动;发电机(28),其被膨胀器(26)驱动而进行发电;以及流量控制机构(35),其控制流入膨胀器(26)的介质的流量,以使得即使在外部的热源的热量变动的情况下,膨胀。

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