專利名稱：混合式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，尤其是涉及這樣一種混合式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法該系統(tǒng)根據(jù)供向負(fù)載的電力，選擇性地向負(fù)載供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電和發(fā)電機(jī)自發(fā)電力其中之一。
背景技術(shù)：
驅(qū)動(dòng)家用或者工業(yè)用的電器和設(shè)備通常需要驅(qū)動(dòng)電力。典型地，這些家用或者工業(yè)用的電器和設(shè)備通過供應(yīng)由電站(例如韓國電力公司)提供的標(biāo)準(zhǔn)市電的電源而獲得必需的電力。但是，經(jīng)常存在這樣的情況外部提供的標(biāo)準(zhǔn)市電不足以為工廠中的全部負(fù)載提供電力，因而，常常需要單獨(dú)準(zhǔn)備一套自發(fā)電(self-generation)系統(tǒng)。
圖1是示出傳統(tǒng)的自發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。
如圖所示，這種自發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)2、開關(guān)3和發(fā)電機(jī)控制器4。隨著內(nèi)部引擎(internal engine)的驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)2發(fā)電并將電力供向負(fù)載1。發(fā)電機(jī)控制器4向發(fā)電機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)或者從發(fā)電機(jī)2接收數(shù)據(jù)，以控制發(fā)電機(jī)2的工作。開關(guān)3根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器4發(fā)送的控制信號(hào)接通或者斷開，以向負(fù)載1供應(yīng)或者斷開由發(fā)電機(jī)2的自發(fā)電力。
在上述傳統(tǒng)的自發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)指示負(fù)載產(chǎn)生(load generation)的信號(hào)傳送給發(fā)電機(jī)控制器4時(shí)，發(fā)電機(jī)控制器4檢測該信號(hào)，發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令并將此驅(qū)動(dòng)指令傳送給發(fā)電機(jī)2的引擎。隨著引擎的驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)2產(chǎn)生特定大小的電力，然后，開關(guān)3接通。這樣，向負(fù)載1供應(yīng)自發(fā)電力。
但是，在上述傳統(tǒng)的自發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)2被設(shè)置成只要有負(fù)載產(chǎn)生就工作。因而，不管負(fù)載大小，發(fā)電機(jī)2均產(chǎn)生特定大小的電力并供向負(fù)載1。向負(fù)載1的電力供應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致自發(fā)電系統(tǒng)效率的急劇降低。例如，假設(shè)當(dāng)產(chǎn)生100千瓦(KW)的電力時(shí)發(fā)電機(jī)具有最大工作效率，則無論向與發(fā)電機(jī)相連的負(fù)載輸送的電力是100KW還是10KW，發(fā)電機(jī)均會(huì)驅(qū)動(dòng)到直至其能產(chǎn)生100KW電力的狀態(tài)。因此，自發(fā)電系統(tǒng)的效率可能會(huì)降低，可能會(huì)造成不必要的能源浪費(fèi)，且驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的成本也可能會(huì)增加到較高范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決至少背景技術(shù)中存在的缺陷和問題。
本發(fā)明的目的是提供一種混合式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，該發(fā)電系統(tǒng)可以通過如下手段有效地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)根據(jù)供向負(fù)載的總電力來判定發(fā)電機(jī)的工作效率；當(dāng)發(fā)電機(jī)的工作效率低時(shí)，供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電代替發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，一種混合式發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)引擎和發(fā)電機(jī)控制器。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一定的輸出，以產(chǎn)生電力；發(fā)電機(jī)控制器計(jì)算供向負(fù)載的總電力，并根據(jù)總電力選擇供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電或者自發(fā)電力。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，一種混合式發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，包括向負(fù)載供應(yīng)發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力，計(jì)算供向負(fù)載的自發(fā)電力的總量，將計(jì)算結(jié)果和發(fā)電機(jī)的工作效率相比較，根據(jù)比較結(jié)果向負(fù)載供應(yīng)自發(fā)電力和標(biāo)準(zhǔn)市電其中之一。


下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件。
圖1是示出傳統(tǒng)的自發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖以更為詳細(xì)的方式說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖3是不出根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖2，該混合式發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)30、電力切換開關(guān)(powertransfer switch)40和發(fā)電機(jī)控制器50。發(fā)電機(jī)30不需要輔助設(shè)備即可驅(qū)動(dòng)發(fā)電，輸出自發(fā)電力。發(fā)電機(jī)控制器40控制發(fā)電機(jī)30或者供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電的電源20，以根據(jù)所產(chǎn)生負(fù)載(generated load)的量，選擇性地使發(fā)電機(jī)30和電源20其中之一向負(fù)載10供應(yīng)電力。電力切換開關(guān)40根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器50傳送的控制信號(hào)，將發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力和電源20供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)市電其中之一傳送給負(fù)載10。
電力切換開關(guān)40分別與發(fā)電機(jī)30和電源20連接，其包括第一開關(guān)41和第二開關(guān)42，所述開關(guān)可以根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器50傳送的信號(hào)切斷驅(qū)動(dòng)電力；以及斷路器43，該斷路器可以切斷通過第一開關(guān)41和第二開關(guān)42傳送的驅(qū)動(dòng)電力。
第一開關(guān)41和第二開關(guān)42可以配置成磁性繼電器開關(guān)，其可以根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器50傳送的控制信號(hào)接通或斷開。斷路器43是一個(gè)手動(dòng)開關(guān)，其可以在通過第一開關(guān)41和第二開關(guān)42供向負(fù)載10的電力超過預(yù)定大小時(shí)，關(guān)閉電力供應(yīng)，以防止泄漏電流。
由于夏季一般空調(diào)作為最大負(fù)載消耗電力，從而常常決定電力的峰值，所以本實(shí)施例中以空調(diào)作為負(fù)載10的例子。但是，需要指出的是，負(fù)載10并不僅限于該示例性的空調(diào)，而可以是能夠由所供電力驅(qū)動(dòng)的各種設(shè)備。
包括發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電系統(tǒng)可以配置成熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在利用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電的同時(shí)還能利用廢熱。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括引擎；熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，該熱電聯(lián)產(chǎn)裝置利用引擎產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)電；供熱設(shè)備，該供熱設(shè)備將從冷卻引擎的冷卻水或者引擎的廢氣中收集的廢熱供向耗熱設(shè)備，例如空調(diào)。
熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電力可以用于使各種電器和電氣設(shè)備工作，比如燈泡和空調(diào)。并且，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以不考慮此類電器或電氣設(shè)備(比如空調(diào))通常必需的負(fù)載大小，而特別設(shè)置成在最佳工作條件下產(chǎn)生定量的電力。
參見圖3，當(dāng)該自發(fā)電系統(tǒng)為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電機(jī)30包括發(fā)電機(jī)引擎31和引擎控制器32。發(fā)電機(jī)引擎31驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)30，而引擎控制器32控制是否驅(qū)動(dòng)引擎31或者控制每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的值。從而，發(fā)電機(jī)控制器50根據(jù)負(fù)載的產(chǎn)生向引擎控制器32傳送控制信號(hào)，以提高或者降低發(fā)電機(jī)引擎31的RPM值。這樣，可以提高或者降低發(fā)電機(jī)30的發(fā)電量。
具體地，發(fā)電機(jī)控制器50包括電力計(jì)算器55、效率判定裝置53和主控制器51，以選擇性地將發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力和電源20供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)市電其中之一供向負(fù)載10。電力計(jì)算器55計(jì)算傳送給負(fù)載10的總電力；效率判定裝置53將電力計(jì)算器55計(jì)算出的總電力與發(fā)電機(jī)引擎31的工作效率相比較，并隨后判定比較結(jié)果；根據(jù)效率判定裝置53的判定結(jié)果，主控制器51產(chǎn)生控制信號(hào)并將此控制信號(hào)發(fā)送給電力切換開關(guān)40。
盡管沒有顯示，但發(fā)電機(jī)控制器50還包括有存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)主控制器51的工作控制程序以及與電力計(jì)算器55算得的總電力有關(guān)的數(shù)據(jù)。
電力計(jì)算器55檢測從斷路器43供向負(fù)載10的電力并計(jì)算總電力。
在向負(fù)載10供應(yīng)發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力的情況下，如果效率判定裝置53判定某一時(shí)段的總電力處于發(fā)電機(jī)引擎31的低效率區(qū)間內(nèi)，則主控制器51將分別向和發(fā)電機(jī)30相連的第二開關(guān)42以及和電源20相連的第一開關(guān)41傳送切斷信號(hào)和接通信號(hào)。這樣，主控制器51切斷自發(fā)電力的供應(yīng)，向負(fù)載10供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電。
在向負(fù)載10供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電的情況下，如果效率判定裝置53判定某一時(shí)段的總電力處于發(fā)電機(jī)引擎31的高效率區(qū)間內(nèi)，則分別向和電源20相連的第一開關(guān)41以及和發(fā)電機(jī)30相連的第二開關(guān)42發(fā)送切斷信號(hào)和接通信號(hào)。這樣，向負(fù)載10供應(yīng)發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力。
效率判定裝置53將總電力和基于該總電力的發(fā)電機(jī)效率相比較。根據(jù)情況可以采用各種效率比較方式。例如，可以將發(fā)電機(jī)30產(chǎn)生供向負(fù)載10的總電力的成本和根據(jù)計(jì)算所得的電源20供電的電費(fèi)(power rate)相比較。也就是說，如果發(fā)電成本高于電費(fèi)，則效率判定裝置53可以判定發(fā)電機(jī)30處于低效率區(qū)間。相反，如果發(fā)電成本低于電費(fèi)，則效率判定裝置53可以判定發(fā)電機(jī)處于高效率區(qū)間。
更為簡單地，基于發(fā)電機(jī)30的最大效率，如果總電力超過發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力的約50％，則可以判定發(fā)電機(jī)30具有高效率；另一方面，如果總電力不超過發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力的約50％，則可以判定發(fā)電機(jī)30具有低效率。
圖4是不出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的混合式發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的流程圖。下面將參照圖2到圖4，詳細(xì)說明關(guān)于混合式發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的另一個(gè)實(shí)施例。
當(dāng)在操作S101中有負(fù)載產(chǎn)生時(shí)，檢測該負(fù)載產(chǎn)生以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)30。在操作S103中，當(dāng)發(fā)電機(jī)30產(chǎn)生特定輸出(例如電力)時(shí)，向和發(fā)電機(jī)30相連的第二開關(guān)42發(fā)送控制信號(hào)，使發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力供向負(fù)載10。然后，測定供向負(fù)載10的電力以計(jì)算總電力。
在經(jīng)過特定時(shí)間段之后，在操作S105中，根據(jù)該特定時(shí)間段的總電力判定發(fā)電機(jī)30的工作效率。此時(shí)，判定的依據(jù)是發(fā)電總量的成本和根據(jù)總電力消耗值所要支付的電費(fèi)的比較結(jié)果，或者是約等于發(fā)電機(jī)30發(fā)電量的50％的參考值。
如果在操作S105中獲得的判定結(jié)果是發(fā)電機(jī)30產(chǎn)生總電力的工作效率低，則在操作S107中，斷開和發(fā)電機(jī)30相連的第二開關(guān)42，而接通和電源20相連的第一開關(guān)41，從而，向負(fù)載10供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電。
如果向負(fù)載10供應(yīng)了特定時(shí)間段的標(biāo)準(zhǔn)市電，則在操作S109中，判定在該特定時(shí)間段內(nèi)算得的總電力和發(fā)電機(jī)30的工作效率。如果判定結(jié)果是發(fā)電機(jī)30具有高工作效率，則在操作S111中，斷開和電源20相連接的第一開關(guān)41；相反，接通和發(fā)電機(jī)30相連的第二開關(guān)42。這樣，向負(fù)載10供應(yīng)發(fā)電機(jī)30的自發(fā)電力。
發(fā)電機(jī)30可以配置成由使用者通過供向負(fù)載10的輸出供給電力(例如，自發(fā)電力或者標(biāo)準(zhǔn)市電)和與供向外部的電力相關(guān)的數(shù)據(jù)測定。
根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，利用供向負(fù)載的總電力能判定發(fā)電機(jī)的工作效率的高低。這樣，可以將標(biāo)準(zhǔn)市電和發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力設(shè)置成選擇性地供應(yīng)負(fù)載。所以，發(fā)電機(jī)的工作效率可以最大化，最大化的工作效率致使混合式發(fā)電系統(tǒng)的中能耗降低。
盡管對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了如上的描述，但很明顯本發(fā)明可以多種方式變化，這些變化將不能視為脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，所有對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的修改都將包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合式發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一定輸出以發(fā)電；發(fā)電機(jī)控制器，該發(fā)電機(jī)控制器執(zhí)行控制操作，以便根據(jù)供向負(fù)載的電力將電源提供的標(biāo)準(zhǔn)市電和該發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力其中之一供向該負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括電力切換開關(guān)，用于根據(jù)該發(fā)電機(jī)控制器的控制操作切斷該自發(fā)電力或者該標(biāo)準(zhǔn)市電向該負(fù)載的傳送。
3.如權(quán)利要求2所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該電力切換開關(guān)包括第一電氣開關(guān)和第二電氣開關(guān)，所述開關(guān)分別和該電源以及該發(fā)電機(jī)相連，并且根據(jù)該發(fā)電機(jī)控制器的控制操作接通或斷開；以及斷路器，當(dāng)通過該第一電氣開關(guān)和該第二電氣開關(guān)傳送的電力超過預(yù)定量時(shí)，該斷路器切斷供電操作。
4.如權(quán)利要求1所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該電力是通過將供向該負(fù)載的電力相加所得的總電力。
5.如權(quán)利要求1所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)引擎，其用于發(fā)電；以及引擎控制器，其根據(jù)該發(fā)電機(jī)控制器的控制操作來控制該發(fā)電機(jī)引擎的工作。
6.如權(quán)利要求5所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)控制器包括電力計(jì)算器，其檢測傳送至該負(fù)載的電力并計(jì)算所傳送電力的總電力；效率判定裝置，其將該電力計(jì)算器計(jì)算出的總電力和該發(fā)電機(jī)引擎的工作效率相比較并判定比較結(jié)果；以及主控制器，其根據(jù)該效率判定裝置的判定結(jié)果控制該電力切換開關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)向該負(fù)載供應(yīng)該自發(fā)電力時(shí)，如果該效率判定裝置判定該總電力處于該發(fā)電機(jī)引擎的低效率區(qū)間內(nèi)，則該主控制器執(zhí)行控制操作，以切斷該自發(fā)電力的供應(yīng)，并供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電。
8.如權(quán)利要求7所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該發(fā)電機(jī)的工作效率相對(duì)于供向該負(fù)載的電力不超過約50％時(shí)，該效率判定裝置判定該發(fā)電機(jī)處于低效率區(qū)間。
9.如權(quán)利要求6所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)向該負(fù)載供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電時(shí)，如果該效率判定裝置判定總電力處于該發(fā)電機(jī)引擎的高效率區(qū)間內(nèi)，則該主控制器執(zhí)行控制操作，以切斷標(biāo)準(zhǔn)市電的供應(yīng)，并供應(yīng)該自發(fā)電力。
10.如權(quán)利要求9所述的混合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生供向該負(fù)載的電力時(shí)，如果使用該電力的成本低于使用標(biāo)準(zhǔn)市電的成本，則該效率判定裝置判定該發(fā)電機(jī)處于高效率區(qū)間內(nèi)。
11.一種控制混合式發(fā)電系統(tǒng)的方法，包括向負(fù)載供應(yīng)發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力；以及計(jì)算供向該負(fù)載的自發(fā)電力的總電力，并將計(jì)算結(jié)果和該發(fā)電機(jī)的工作效率相比較，以根據(jù)比較結(jié)果供應(yīng)該自發(fā)電力和由電源提供的標(biāo)準(zhǔn)市電其中之一。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在計(jì)算該自發(fā)電力的總電力并將計(jì)算結(jié)果和該發(fā)電機(jī)的工作效率相比較時(shí)，如果判定該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生該總電力的效率低，則切斷該自發(fā)電力的供應(yīng)，并供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在計(jì)算該自發(fā)電力的總電力并將計(jì)算結(jié)果和該發(fā)電機(jī)的工作效率相比較時(shí)，如果該發(fā)電機(jī)相對(duì)于供向該負(fù)載的電力的工作效率低于約50％，則判定該發(fā)電機(jī)的效率低。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括如果在向該負(fù)載供應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)市電時(shí)判定該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生該電源所供電力的效率高，則切斷標(biāo)準(zhǔn)市電，并供應(yīng)該自發(fā)電力。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在供應(yīng)該自發(fā)電力即由該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生供向該負(fù)載的電力時(shí)，如果使用該電力的成本低于使用標(biāo)準(zhǔn)市電的成本，則判定該發(fā)電機(jī)的效率高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，該混合式發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)供向負(fù)載的電力而選擇性地供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電或者發(fā)電機(jī)的自發(fā)電力，使發(fā)電機(jī)的效率最大化。該混合式發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)控制器。發(fā)電機(jī)發(fā)電；發(fā)電機(jī)控制器執(zhí)行控制操作，以將標(biāo)準(zhǔn)市電和自發(fā)電力其中之一供向負(fù)載。選擇性地供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)市電或者自發(fā)電力可以使發(fā)電機(jī)的效率最大化，進(jìn)而使混合式發(fā)電系統(tǒng)的電力消耗量得以降低，從而降低了相關(guān)的成本。
文檔編號(hào)H02P9/00GK1881779SQ20061008179
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月14日
發(fā)明者崔昶民, 崔永燮, 崔源宰, 李在元, 鄭百永, 張世東 申請人:Lg電子株式會(huì)社