發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將來自船舶、工廠、燃?xì)廨啓C(jī)等的廢熱、地?zé)帷⑻柲?、海洋溫差等作為熱源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電方法。
[0002]本申請以2012年12月28日在日本申請的特愿2012-288961號為基礎(chǔ)而要求優(yōu)先權(quán)，并在本發(fā)明中援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，從能量的有效利用、環(huán)境保護(hù)等角度出發(fā)，作為將來自船舶、工廠、燃?xì)廨啓C(jī)等的廢熱、地?zé)?、太陽能、海洋溫差等作為熱源進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)，研宄了一種蘭肯循環(huán)式的發(fā)電系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)I?3)。此時，在利用上述這樣的熱源的情況下，作為介質(zhì)，例如使用沸點比水低的介質(zhì)，具體而言使用氟氬化合物類介質(zhì)等有機(jī)流體。
[0004]在這樣的發(fā)電系統(tǒng)中，如圖7所示，通過循環(huán)泵6使有機(jī)流體等低沸點的介質(zhì)在具有預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、渦輪3、冷凝器4的循環(huán)回路5內(nèi)循環(huán)。而且，將從上述這樣的熱源回收了熱量的載熱體送入蒸發(fā)器2，使其與介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而使介質(zhì)蒸發(fā)氣化。另外，經(jīng)過了蒸發(fā)器2的載熱體在設(shè)置于蒸發(fā)器2的上游的預(yù)熱器I中對介質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱。
[0005]被氣化后的介質(zhì)在渦輪3中膨脹從而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸3a，由此驅(qū)動發(fā)電機(jī)7。在渦輪3中膨脹了的介質(zhì)在冷凝器4中冷凝，并向循環(huán)泵6循環(huán)。
[0006]通過驅(qū)動發(fā)電機(jī)7而輸出的交流電流(AC)通過整流器9轉(zhuǎn)換成直流電流(DC)，然后通過系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器10再次轉(zhuǎn)換成交流電流，并作為發(fā)出電力向外部輸出。
[0007]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)】
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-299996號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-313048號公報
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-313049號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]【發(fā)明要解決的課題】
[0013]然而，在將上述這樣的廢熱作為熱源的情況以及將地?zé)?、太陽能、海洋溫差等自然能量作為熱源的情況等下，從熱源輸出的熱能的變動量較大。當(dāng)來自熱源側(cè)的熱能發(fā)生變動時，通過介質(zhì)在蒸發(fā)器2中蒸發(fā)而得到的氣體向渦輪3的流入量也發(fā)生變動。這樣一來，隨著來自熱源側(cè)的熱能的變動，渦輪3的轉(zhuǎn)速發(fā)生變動。在將渦輪3作為發(fā)電機(jī)7的驅(qū)動源的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選使渦輪3在工作效率較高的旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)工作。然而，因隨著來自熱源側(cè)的熱能的變動造成的渦輪3的轉(zhuǎn)速變動，從而存在偏離工作效率較高的旋轉(zhuǎn)區(qū)域的能夠性。
[0014]本發(fā)明提供一種能夠應(yīng)對熱源側(cè)的能量變動并且在膨脹器的效率較高的區(qū)域內(nèi)運轉(zhuǎn)的發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電方法。
[0015]【用于解決課題的方案】
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，具備:介質(zhì)循環(huán)回路，其使介質(zhì)循環(huán)；循環(huán)泵，其對所述介質(zhì)進(jìn)行加壓并使之在所述介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)；蒸發(fā)器，其利用從熱量能夠變動的外部的熱源得到的載熱體的熱能對加壓后的所述介質(zhì)進(jìn)行加熱而使之蒸發(fā)；膨脹器，其被在所述蒸發(fā)器中蒸發(fā)的所述介質(zhì)驅(qū)動；發(fā)電機(jī)，其被所述膨脹器驅(qū)動而進(jìn)行發(fā)電；以及流量控制機(jī)構(gòu)，其控制流入所述膨脹器的所述介質(zhì)的流量，以使得即使在所述外部的熱源的熱量變動的情況下，所述膨脹器或者所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)。
[0017]來自船舶、工廠、燃?xì)廨啓C(jī)等的廢熱的熱能量會根據(jù)船舶、工廠、燃?xì)廨啓C(jī)等的運轉(zhuǎn)狀況而變動。另外，地?zé)帷⑻柲?、海洋溫差等自然能量也會隨著自然現(xiàn)象而變動。像這樣在使用熱量能夠變動的外部的熱源的發(fā)電系統(tǒng)中，控制流入膨脹器的介質(zhì)的流量，以使得即使在外部的熱源的熱能量變動的情況下，也使膨脹器或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，從而能夠使膨脹器在效率較高的區(qū)域內(nèi)運轉(zhuǎn)。
[0018]也可以采取如下的方式，S卩，所述流量控制機(jī)構(gòu)通過控制設(shè)置在所述介質(zhì)循環(huán)回路中的流量調(diào)節(jié)閥的開度或者所述循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速來控制所述介質(zhì)的流量。
[0019]通過控制介質(zhì)循環(huán)回路中的介質(zhì)的流量，能夠控制膨脹器或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由此，能夠控制流入膨脹器的介質(zhì)的流量，以使得膨脹器或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，在發(fā)電系統(tǒng)中，優(yōu)選為，并列設(shè)置有多組至少具備所述膨脹器以及所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電單元，所述流量控制機(jī)構(gòu)通過增減運轉(zhuǎn)的所述發(fā)電單元的數(shù)量來控制流入所述膨脹器的所述介質(zhì)的流量，以使得運轉(zhuǎn)中的各個所述發(fā)電單元中的所述膨脹器或者所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)。
[0021]在具備多組發(fā)電單元的情況下，通過增減運轉(zhuǎn)的發(fā)電單元的數(shù)量，來增減送入各發(fā)電單元的膨脹器的介質(zhì)的流量。由此，能夠控制流入膨脹器的介質(zhì)的流量，以使得膨脹器或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)。
[0022]另外，根據(jù)本發(fā)明的第三方式，在發(fā)電系統(tǒng)中，也可以采取如下的方式，S卩，還具備測量機(jī)構(gòu)，所述測量機(jī)構(gòu)測量所述外部的熱源的溫度、從所述外部的熱源向所述蒸發(fā)器供給的載熱體的溫度或流量、以及所述蒸發(fā)器的出口處的所述介質(zhì)的溫度的至少一方，所述流量控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述測量機(jī)構(gòu)的測量結(jié)果的變化，來控制流入所述膨脹器的所述介質(zhì)的流量。
[0023]像這樣，能夠預(yù)測從外部的熱源側(cè)供給來的熱能的變動，并根據(jù)該熱能的變動來控制介質(zhì)的流量。
[0024]另外，根據(jù)本發(fā)明的第四方式，涉及一種發(fā)電方法，其對介質(zhì)加壓并使之在介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)，利用從熱量能夠變動的外部的熱源得到的載熱體的熱能對所述介質(zhì)加壓而使之蒸發(fā)，通過蒸發(fā)后的所述介質(zhì)使膨脹器旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，所述發(fā)電方法包括:檢測所述膨脹器或者所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的步驟；判斷檢測出的所述轉(zhuǎn)速是否處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)的步驟；以及在所述轉(zhuǎn)速未處于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)時，控制流入所述膨脹器的所述介質(zhì)的流量，以使得所述膨脹器或者所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)的步驟。
[0025]像這樣在使用熱量能夠變動的外部的熱源的發(fā)電系統(tǒng)中，控制流入膨脹器的介質(zhì)的流量，以使得即使在外部的熱源的熱能量變動的情況下，也使膨脹器或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，從而能夠使膨脹器在效率較高的區(qū)域內(nèi)運轉(zhuǎn)。
[0026]【發(fā)明效果】
[0027]根據(jù)上述的發(fā)電系統(tǒng)以及發(fā)電方法，能夠應(yīng)對熱源側(cè)的能量變動并且使發(fā)電系統(tǒng)在效率較高的區(qū)域內(nèi)運轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0028]圖1為表示本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖2為表示本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)電方法的流程的圖。
[0030]圖3為表示渦輪的轉(zhuǎn)速與效率的關(guān)系的一個例子以及設(shè)定的規(guī)定轉(zhuǎn)速區(qū)域的示例的圖。
[0031]圖4為表示本發(fā)明的第二實施方式的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖5為表示本發(fā)明的第二實施方式的發(fā)電方法的流程的圖。
[0033]圖6為表示本發(fā)明的第三實施方式的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]圖7為表示以往的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖，對用于實施本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電方法的方式進(jìn)行說明。然而，本發(fā)明不僅限定于這些實施方式。
[0036](第一實施方式)
[0037]如圖1所示，發(fā)電系統(tǒng)20A具備:從來自船舶、工廠、燃?xì)廨啓C(jī)等的廢熱、地?zé)?、太陽能、海洋溫差等熱源送入載熱體的載熱體回路21、使通過與該載熱體回路21的載熱體進(jìn)行熱交換而得到熱能的介質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)循環(huán)回路22。
[0038]這里，作為介質(zhì)循環(huán)回路22的介質(zhì)，例如，能夠使用