[发明专利]用于提高微电网系统中发电机组效率的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于运行多个微电网系统中并联的多个发电机组的系统和方法。该系统和方法可包括配置成在大于百分之六十的负载系数下运行的至少一个发电机组，在任何给定时间供电的至少一个发电机组的数量包括能够满足由负载施加的需求的发电机组的最小数量或小于最小数量。该系统和方法还可以包括与所述至少一个发电机组中的至少一个相关联的涡轮复合系统，电涡轮复合系统中的每一者配置成提高所述至少一个发电机组的燃料效率。

技术领域

本发明总体上涉及微电网系统，且更具体地涉及用于提高微电网系统中发电机组效率的系统和方法。

背景技术

微电网系统是一种具有多个发电装置的小型电网，其可配置成服务小范围的功率负载。除了其它部件，微电网系统还可包括服务负载的并联运行的多个发电机(发电机组)。当多个发电机组是向负载供电的主电源时，这些发电机组一般以n+1(或大于n+1)的布置运行。这意味着，除了满足负载要求所需的发电机组数量之外的至少一个附加发电机组运行以满足该需求。通过运行一个或多个额外的发电机组，微电网系统能够以最小值维持功率的电压和频率在规范内，以当巨额负载添加到微电网系统时不造成中断。

此外，在以n+1的布置运行的一些并联的发电机组时，发电机组可仅以约百分之六十(60％)的负载系数运行。负载系数可以定义为平均负载除以特定时间量内的峰值负载。以较低负载系数操作发电机组的一个原因可以是：在高负载系数下，当发电机组遇到巨额负载时，微电网系统的响应可能不足。然而，众所周知的是，当发电机组接近于满负载容量运行时，发电机组的燃料效率提高，也就是说，燃料效率在较高负载系数时提高。因此，仅在百分之六十(60％)的负载系数下运行发电机组，可能不是非常有燃料效率的。

另外，在一些微电网系统中，发电机组的发动机可具有与其相关联的涡轮复合系统，该涡轮复合系统通过将来自发电机组的发动机排气的热量和气流能转化为电能、机械能或其它类型的能量，以提供附加的能量，可将燃料效率至少提高一点。然而，当发电机组的发动机接近于满负载运行时，涡轮复合系统提高燃料效率至最大。因此，发电机组仅以百分之六十(60％)的负载系数运行的话，涡轮复合系统可能不是非常有优势的。

美国专利号7,047,743公开了一种使用电涡轮与发电机组结合的系统，以向电网供电。具体地，该专利示教了一种涡轮发电机，其电输出与发动机驱动的发电机的电输出组合，以增加给定大小的总功率输出，并提高燃料效率。组合功率随后传递到传输线。尽管上述专利示教了使用一种与发电机组组合的电涡轮复合系统，以增加总功率输出，但该专利并未示教增加发电机组自身的负载系数。如上面所讨论，在不增加发电机组负载系数的情况下，电涡轮复合系统并未提供任何显著的燃料节约。此外，在专利′743中发动机驱动的发电机以传统的n+1配置来操作。

因此，如果能够开发一种提高微电网系统中发电机组的操作效率和燃料效率的机构，将是非常有利的。此外，如果这种机构能在瞬态条件下提供足够响应的同时，可在较高的负载系数下操作发电机组，也将是有利的。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种发电机组系统。发电机组系统可包括配置成在大于百分之六十的负载系数下运行的至少一个发电机组，并且在任何给定时间供电的至少一个发电机组的数量可包括能够满足由负载施加的电力需求的发电机组的最小数量或小于最小数量。发电机组系统还可包括与至少一个发电机组中的至少一者相关联的涡轮复合系统，涡轮复合系统中的每一者配置成提高至少一个发电机组的燃料效率。