JP-2026077349-A - 発電システム

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Abstract

【課題】電池を備えるための設置面積を不要とする。【解決手段】電力系統に系統接続して売電及び買電を行う発電システムであって、前記電力系統との接続が切断された場合、電力切替機構により、前記売電を停止し且つ電力利用施設に電力を供給する。このように電力系統との接続が切断された場合、電力切替機構により、売電及び買電を停止し且つ電力利用施設に電力を供給するので、蓄電池を備えることを不要にすることができ、蓄電池を備えるための設置面積、メンテナンス費用、及び蓄電池交換費用を不要とすることができる。【選択図】図３Ａ

Inventors

小川典甫
赤畑公貴
柴田千尋
檜垣佳孝
山田周永
田中　拓治

Assignees

新日本造機株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (5)

電力系統に系統接続して売電を行う発電システムであって、前記電力系統との接続が切断された場合、電力切替機構により、前記売電を停止し且つ電力利用施設に電力を供給する発電システム。
前記発電システムは、再生可能エネルギーによる発電、非再生可能エネルギーによる発電、又は、化学エネルギーを利用した発電を行う発電設備を備える、請求項１に記載の発電システム。
前記発電システムは、地熱から発生する蒸気を蒸気タービンにあてることで発電する発電設備を備える、請求項１に記載の発電システム。
前記電力利用施設は、電力系統との接続が切断されていない場合、当該電力系統から電力が供給され、前記接続が切断された場合は、前記発電システムから受電する、請求項１に記載の発電システム。
前記発電システムと前記電力利用施設との組み合わせを複数備え、複数の前記発電システムの中の発電量が多い前記発電システムは、前記接続が切断された場合に、複数の前記電力利用施設の中の電力必要量が多い前記電力利用施設に、電力を供給する、請求項１に記載の発電システム。

Description

本開示の技術は、発電システムに関する。特許文献１に開示の小型地熱発電システムは、蒸気により回転する膨張機の回転エネルギーを用いて発電する発電機と、発電機で発電した電力を蓄電する蓄電池と、発電機で発電した直流電力を、系統に売電するルートと蓄電池に供給するルートとの何れかに切り替えるスイッチと、非常事態を検出するためのセンサと、を備える。この従来技術の小型地熱発電システムでは、非常事態でない場合には、スイッチは系統に売電するルートに切り替えられているが、センサが、非常事態を検出した場合、スイッチは、蓄電池に供給するルートに切り替える。これにより小型地熱発電システムは、非常事態の場合でも、稼働し続けることができる。特開２０２３－１７３６０７号公報図１Ａは、第１の実施の形態の発電システム１０の一例のブロック図であり、図１Ｂは、電力利用施設５０の一例のブロック図である。図２は、第１の実施の形態における、地震等で電力系統との間の接続が切断される前と後での、発電システム１０の電力切替機構１６の各端子の送電量の一例を示すグラフ（Ｇ１、Ｇ３）と、電力利用施設５０の電力切替機構５８の各端子の送電量の一例を示すグラフ（Ｇ２、Ｇ４）である。図３Ａは、第１の実施の形態における、地震等で電力系統との間の接続が切断された場合の、発電システム１０の電力切替機構１６の可動接点１６Ｔの接続の様子の一例を示す図である。図３Ｂは、電力利用施設５０の電力切替機構５８の可動接点５８Ｔの接続の様子の一例を示す図である。図４Ａは、第２の実施の形態の発電システム１０の一例のブロック図である。図４Ｂは、電力利用施設５０Ｈの一例のブロック図である。図５Ａは、第２の実施の形態における、地震等で電力系統との間の接続が切断された場合の、発電システム１０の電力切替機構１６の可動接点１６Ｔの接続の様子の一例を示す図である。図５Ｂは、電力利用施設５０の分電盤５４の接続の様子の一例を示す図である。図６は、第３の実施の形態の複数の発電システム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの一例と複数の電力利用施設５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの電力の供給の様子の一例を示す図である。以下、図面を参照して、本開示の技術の実施の形態を説明する。［第１の実施の形態］（構成）図１Ａは、第１の実施の形態の発電システム１０の一例のブロック図であり、図１Ｂは、電力利用施設５０の一例のブロック図である。＜発電システム１０＞図１Ａに示すように、発電システム１０は、発電設備１２と、電力切替機構１６と、変圧器２０と、取引用計器盤２４と、蒸気タービン制御装置１８と、発電機制御装置１４と、を備える。発電設備１２は、地熱から発生する蒸気を蒸気タービン３２にあてることで発電する設備である。発電設備１２は、蒸気タービン３２と、発電機３４と、発電設備用補機３６と、を備える。蒸気タービン３２は、地熱井戸２からの蒸気を直接用いて、回転軸３３を回転させる、つまり、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。発電機３４は、蒸気タービン３２により回転軸３３が回転することにより、発電する、つまり、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電設備用補機３６は、蒸気タービン制御装置１８の制御により、蒸気タービン３２又は発電機３４の回転軸３３又はベアリングに、潤滑油を供給して破損又は異常な加熱を防止したり、冷却水を供給して冷却したり、蒸気タービン３２に供給された蒸気を逃がしたり、する。発電機３４には、電力切替機構１６が接続される。電力切替機構１６は、発電機３４からの電力が供給される端子１６Ａと、売電側端子１６Ｂと、施設側端子１６Ｃと、一端が端子１６Ａに固定され、他端が、売電側端子１６Ｂ又は施設側端子１６Ｃに切り替わる可動接点１６Ｔと、を備える。可動接点１６Ｔは、他端が売電側端子１６Ｂに接続されるが、電力系統１００との接続が切断された場合、可動接点１６Ｔは、施設側端子１６Ｃに切り替わる（図３も参照）。売電側端子１６Ｂには変圧器２０が接続され、変圧器２０には取引用計器盤２４が接続され、取引用計器盤２４は、電力系統１００に接続される。取引用計器盤２４は、発電機３４により発電された電力の正確な計測、売電データのデータ管理、及び安全保護を担う装置である。施設側端子１６Ｃには、電力利用施設５０（図１Ｂ参照）が接続される。発電機制御装置１４は、コンピュータを備え、蒸気タービン制御装置１８と、電力切替機構１６とを制御する。発電機制御装置１４は、電力系統１００との接続の切断を検出する切断検出器１４Ｓを備える。切断検出器１４Ｓは、連系インバーター等により、構成される。切断検出器１４Ｓは、電力系統１００との間の電圧等から、電力系統１００との接続の切断を検出する。切断検出器１４Ｓは、発電機制御装置１４に備えられることに限定されず、取引用計器盤２４又は変圧器２０における電気の供給状態から、電力系統１００との接続の切断を検出する、ようにしてもよい。＜電力利用施設５０＞図１Ｂに示すように、電力利用施設５０は、受電設備５２と、分電盤５４と、変圧器５６と、電力切替機構５８と、電力需要装置６０と、を備える。電力切替機構５８は、売電システム側端子５８Ｃと、買電側端子５８Ｂと、電力需要装置６０に接続される端子５８Ａと、一端が端子５８Ａに固定され、他端が、売電システム側端子５８Ｃ又は買電側端子５８Ｂに切り替わる可動接点５８Ｔと、を備える。電力利用施設５０は、受電設備５２又は分電盤５４における電気の供給状態から、電力系統１００との接続の切断を検出する、図示しない切断検出器を備える。（作用）次に、本実施の形態の作用を説明する。図２は、第１の実施の形態における、地震等で電力系統との間の接続が切断される前と後での、発電システム１０の電力切替機構１６の各端子の送電量の一例を示すグラフ（Ｇ１、Ｇ３）と、電力利用施設５０の電力切替機構５８の各端子の送電量の一例を示すグラフ（Ｇ２、Ｇ４）である。図３Ａは、第１の実施の形態における、地震等で電力系統との間の接続が切断された場合の、発電システム１０の電力切替機構１６の可動接点１６Ｔの接続の様子の一例を示す図である。図３Ｂは、電力利用施設５０の電力切替機構５８の可動接点５８Ｔの接続の様子の一例を示す図である。＜電力系統１００との接続が切断されていない場合＞発電システム１０と電力利用施設５０とが、時刻ｔ（図２のグラフＧ１、Ｇ４参照）で稼働開始したとする。時刻ｔにおいて、発電システム１０の発電が開始される。稼働開始時では、発電システム１０と電力利用施設５０とは、電力系統１００との接続は、切断されていない。この場合、図１Ａに示すように、発電システム１０の電力切替機構１６の可動接点１６Ｔは、売電側端子１６Ｂに接続される。図１Ｂに示すように、電力利用施設５０の電力切替機構５８の可動接点５８Ｔは、買電側端子５８Ｂに接続される。発電システム１０では、蒸気タービン３２は、地熱井戸２からの蒸気を直接用いて、回転軸３３を回転させる。発電機３４は、蒸気タービン３２により回転軸３３が回転することにより、発電する。発電機３４からの電力は、電力切替機構１６（具体的には、端子１６Ａ、可動接点１６Ｔ、及び売電側端子１６Ｂ）介して、変圧器２０に供給され、変圧器２０で電圧が所定の電圧になり、取引用計器盤２４を介して、電力系統１００に供給される（売電）。電力利用施設５０では、電力系統１００から受電設備５２により受電される（買電）。電力系統１００からの電力は、分電盤５４及び電力切替機構５８（具体的には、買電側端子５８Ｂ、可動接点５８Ｔ、及び端子５８Ａ）を介して、電力需要装置６０に供給され、消費される。＜電力系統１００との接続が切断された場合＞時刻Ｔ（図２のグラフＧ２参照）で地震等の非常事態（有事）が発生し、電力系統１００との接続が切断されると、発電システム１０では、切断検出器１４Ｓが当該切断を検出する。切断検出器１４Ｓが当該切断を検出すると、発電機制御装置１４は、図３Ａに示すように、可動接点１６Ｔが施設側端子１６Ｃに切り替わるように、電力切替機構１６を制御する（即ち、電力切替機構１６が作動する）。このように可動接点１６Ｔが施設側端子１６Ｃに切り替わると、売電が停止される。売電が停止しても、発電設備１２は稼働し続き、発電機３４は、蒸気タービン３２により回転軸３３が回転することにより、発電する。発電機３４からの電力は、電力切替機構１６（具体的には、端子１６Ａ、可動接点１６Ｔ、及び施設側端子１６Ｃ）介して、電力利用施設５０の変圧器５６に供給され、変圧される。時刻Ｔ（図２のグラフＧ３参照）で地震等の非常事態（有事）が発生し、電力系統１００との接続が切断されると、電力利用施設５０では、図示しない切断検出器が電力系統１００との接続が切断されたことを検出する。この場合、図３Ｂに示すように、電力切替機構５８では、可動接点５８Ｔは売電システム側端子５８Ｃに切り替わる（即ち、売電システム側端子５８Ｃが作動する）。可動接点５８Ｔが売電システム側端子５８Ｃに切り替わると、発電機３４からの電力（変圧器５６により変圧された）は、電力需要装置６０に供給される。なお、発電システム１０と同様に、図示しないコンピュータがソレノイドを通電して、可動接点５８Ｔを売電システム側端子５８Ｃに切り替える。（効果）以上説明した本実施の形態では、電力系統１００との接続が切断されると、発電機３４からの電力は、電力切替機構１６により、電力利用施設５０に供給される、つまり、発電システム１０は蓄電池を備えない。このように、本実施の形態は、蓄電池を備えないようにすることができるので、蓄電池を備えるための設置面積を不要とすることができ、また、蓄電池の劣化に伴うメンテナンス費用及び劣化した際の交換費用を無くすことができる。ここで、本実施の形態は電力切替機構１６を備えるが、電力切替機構１６の設置面積は、蓄電池の設置面積より小さい。よって、本実施の形態は、蓄電池の設置のための領域における電力切替機構１６の設置面積を超える領域を、他の目的のために有効利用することができる。一般的な非常用発電機であるディーゼル発電機だと燃料切れのリスクがあり、広域災害等で燃料供給が滞ると発電停止の恐れがある。しかし、本実施の形態は、地熱を利用して発電する発電設備１２を備えるので、燃料切れのリスクが無く、発電を継続することができる。また、他の再生可能エネルギーと異なり、発電量が天候に依存せず、季節及び昼夜を問わず安定的に発電することができる。更に、発電設備１２は、元々地熱から発生する蒸気を蒸気タービン３２にあてるだけの設備なので、発電機構自体が非常にシンプルな構成で実現できる。地熱の蒸気は、何も処理しなくても、いきなり蒸気になっているので、流体を状態変化（例えば、水を蒸気に変化）させるためのエネルギー施設等は不要であるからである。電力利用施設では、地震等の非常事態（有事）が発生し、電力系統１００との接続が切断されても、発電システム１０から電力の供給を受ける。よって、本実施の形態は、電力系統１００との接続が切断されても、電力利用施設において、発電システム１０から電力を確保することができ、電力需要装置に電力を直接供給することができる。［第２の実施の形態］（構成）第２の実施の形態の構成は、第１の実施の形態の構成と略同様であるので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を説明する。図４Ａは、第２の実施の形態の発電システム１０の一例のブロック図である。図４Ｂは、第２の実施の形態の電力利用施設５０Ｈの一例のブロック図である。第２の実施の形態は、第１の実施の形態の発電システム１０を備える（図４Ａ参照）。第１の実施の形態の電力利用施設５０は、電力切替機構５８（図１参照）を備