(57)【要約】【課題】起動装置の電気容量が大きくなくても、ターボ機械を定格回転速度まで安定して加速させることができる発電装置を提供する。【解決手段】発電装置が、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器１２０と、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電する発電機８０と、熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するよう発電機８０に電力を供給し又は発電機８０の発電量を制御する起動装置６０と、受熱器１２０から供給された熱媒体、及び発電機８０の駆動力により駆動されるタービン１３０と、を備える。【選択図】図１
2011032901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、
電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電する発電機と、
前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御する制御装置と、
前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるターボ機械と、
を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ターボ機械の起動から前記発電機が外部の系統に前記電力を供給するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ターボ機械の起動から、前記発電機の電圧の位相と、前記系統の電圧の位相と、が同期するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、供給する電力量を減少させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、前記発電機を発電させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記熱量を検出する代わりに、前記ターボ機械の回転速度を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項７】
前記熱量の推移を予測する熱量予測部を備え、
前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、
前記制御装置は、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機に供給する前記電力を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項８】
太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、
前記熱量を検出する制御装置と、
励磁された磁力に応じて駆動する発電機と、
前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機により駆動されるターボ機械と、
前記熱量の推移を予測する熱量予測部と、
前記熱量予測部により前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置により検出された前記熱量に応じて、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機を励磁する励磁機と、
を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項９】
発電装置における駆動制御方法であって、
受熱器が、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給するステップと、
発電機が、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電するステップと、
制御装置が、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御するステップと、
ターボ機械が、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるステップと、
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱により発電する発電装置及び駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止、化石燃料の使用抑制の観点から、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質の排出が少ない自然エネルギー、資源を再利用するリサイクルエネルギーなどのクリーンエネルギーを利用した発電が注目されている。自然エネルギーを利用した発電方式としては、ガスタービン、蒸気タービン及びカスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）などの発電技術を利用した太陽熱エネルギーによる発電が期待されている。
【０００３】
ここで、太陽熱原動機発電装置のタービン（ターボ機械）は、自力では起動できず、起動には起動装置（制御装置）を必要とする。このため、太陽熱原動機発電装置のタービンは、電動機及びトルクモータ、又は電力変換器を用いた静止型起動装置により起動される（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】田中  良思、河島  裕、外３名  著「大容量電圧型インバータによるガスタービン起動装置の開発」、三菱重工技報  Ｖｏｌ．３３  Ｎｏ．６（１９９６−１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
起動装置による自立可能な回転速度に到達後、太陽熱で加熱され高圧になったガス（熱媒体）を組み合わせてタービンを起動しようとした場合、太陽による入熱が天候に左右されてしまうため、起動が不安定になり易いという問題がある。一方、起動装置のみを用いて定格回転速度までタービンを加速しようとすれば、起動は安定しても、起動装置に必要とされる電気容量が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記の諸点に鑑みてなされたものであり、起動装置の電気容量を大きくすることなく、タービン（ターボ機械）を定格回転速度まで安定して加速させることができる太陽熱原動機発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電する発電機と、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御する制御装置と、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるターボ機械と、を備えることを特徴とする発電装置である。
【０００８】
また本発明は、前記制御装置が、前記ターボ機械の起動から前記発電機が外部の系統に前記電力を供給するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする発電装置である。
【０００９】
また本発明は、前記制御装置が、前記ターボ機械の起動から、前記発電機の電圧の位相と、前記系統の電圧の位相と、が同期するまでの過程において、前記熱量の変動を補償するように前記発電機を制御することを特徴とする発電装置である。
【００１０】
また本発明は、前記制御装置が、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、供給する電力量を減少させることを特徴とする発電装置である。
【００１１】
また本発明は、前記制御装置が、前記検出された熱量が予め定められた熱量以下である場合に、供給する電力量を増加させ、前記検出された熱量が予め定められた熱量以上である場合に、前記発電機を発電させることを特徴とする発電装置である。
【００１２】
また本発明は、前記制御装置が、前記熱量を検出する代わりに、前記ターボ機械の回転速度を検出することを特徴とする発電装置である。
【００１３】
また本発明は、前記熱量の推移を予測する熱量予測部を備え、前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置は、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機に供給する前記電力を制御することを特徴とする発電装置である。
【００１４】
また本発明は、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給する受熱器と、前記熱量を検出する制御装置と、励磁された磁力に応じて駆動する発電機と、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機により駆動されるターボ機械と、前記熱量の推移を予測する熱量予測部と、前記熱量予測部により前記熱量が予め定められた熱量まで回復すると予測された場合に、前記制御装置により検出された前記熱量に応じて、前記ターボ機械の回転速度が予め定められた回転速度となるよう前記発電機を励磁する励磁機と、を備えることを特徴とする発電装置である。
【００１５】
また本発明は、発電装置における駆動制御方法であって、受熱器が、太陽光を受光し、当該受光に応じた熱量を持つ熱媒体を供給するステップと、発電機が、電力が供給された場合に、供給された電力量に応じて駆動力を増減させ、前記電力が供給されていない場合には、制御に応じた発電量で発電するステップと、制御装置が、前記熱量を検出し、当該検出された熱量の変動を補償するように前記発電機に前記電力を供給し又は前記発電機の前記発電量を制御するステップと、ターボ機械が、前記受熱器から供給された前記熱媒体、及び前記発電機の前記駆動力により駆動されるステップと、を含むことを特徴とする駆動制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、太陽熱原動機発電装置の起動装置は、入熱量が変動してもその変動分だけターボ機械の駆動を補助するので、起動装置の電気容量が大きくすることなく、ターボ機械を定格回転速度まで安定して加速させることができる。
【００１７】
また、天候の悪化等により太陽による入熱量が低下しても、その入熱量が回復すると予測された場合に、起動装置は、ターボ機械を少ない電力で待機運転させながら、入熱量の回復を待つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における発電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における発電装置の動作（入熱変動がない場合）を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における発電装置の動作（入熱量が増加した場合）を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における発電装置の動作（入熱量が低下した場合）を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における発電装置の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における発電装置の動作（定格回転速度到達後）を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における発電装置の動作（系統連系）を説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における発電装置の動作（起動装置６０が発電機８０に電力を供給しない場合）を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における発電装置の動作（起動装置６０が発電機８０に電力を供給する場合）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における発電装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
タービン１３０を起動する場合、発電装置は、外部の系統から取得した電力を電動機として動作する発電機８０に供給し、電動機として動作する発電機８０の駆動力と、太陽熱により加熱され高圧になったガスとによりタービン１３０を起動する。
【００２１】
次に、発電装置は、発電機として動作するように発電機８０の動作モードを切り替え、さらに、太陽熱により加熱された高圧ガスでタービン１３０を回転させることで、発電機８０から外部の系統に電力を供給する。
【００２２】
第１の実施形態における発電装置（太陽熱原動機発電装置）は、主変圧器１０と、変圧器２０と、励磁遮断器３０と、励磁機４０と、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂと、起動装置（制御装置）６０と、発電機遮断器７０と、発電機８０と、圧縮機９０と、再熱器１００と、ヘリオスタット１１０と、受熱器１２０と、タービン１３０（ターボ機械）を備える。起動装置６０と、励磁遮断器３０と、励磁機４０と、ヘリオスタット１１０は、発電装置の制御端末（不図示）によって、それぞれ制御される。
【００２３】
主変圧器１０は、起動装置６０から起動装置遮断器５０ａを介して取得した電圧を変圧し、この電圧に応じた電力を系統に供給する。また、主変圧器１０は、発電機８０から発電機遮断器７０を介して取得した電圧を変圧し、この電圧に応じた電力を系統に供給する。
【００２４】
また、主変圧器１０は、系統の電圧を変圧し、起動装置遮断器５０ａを介して起動装置６０に系統の電圧に応じた電力を供給する。さらに、主変圧器１０は、系統の電圧を変圧し、発電機遮断器７０を介して発電機８０に系統の電圧に応じた電力を供給する。
【００２５】
変圧器２０は、系統の電圧を変圧し、励磁遮断器３０を介して励磁機４０に系統の電力を供給する。
【００２６】
励磁遮断器３０は、発電装置の制御端末（不図示）により制御され、ＯＮ状態では変圧器２０と励磁機４０を接続し、ＯＦＦ状態では変圧器２０と励磁機４０を絶縁する。
【００２７】
励磁機４０は、予め定められた一定の強さで発電機８０を励磁する（一定励磁）。また、励磁機４０は、ＡＶＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ、自動電圧調整）制御により、発電機８０に与える界磁磁束を発電機８０の出力電圧が一定となるように調整する。なお、励磁機４０は、発電機８０に「弱め界磁制御」を実行してもよい。ここで、弱め界磁制御とは、一定励磁の後、発電機８０に与える界磁磁束を弱めることで発電機８０の逆起電力を減少させ、これにより発電機８０の回転速度を上昇させる制御である。
【００２８】
発電機８０は、ブラシ付き発電機であり、回転軸１４０ａ及び１４０ｂを介して圧縮機９０及びタービン１３０に接続される。この回転軸１４０ａ及び１４０ｂは、圧縮機９０及びタービン１３０と共に回転する。発電機８０は、起動装置６０により制御され、励磁機４０によって励磁される。また、発電機８０は、起動装置６０の制御に応じて、電動モードと発電モードの２つのモードで駆動する。
【００２９】
電動モードにおいて、発電機８０は電動機として動作し、起動装置６０から電力された電力量に応じた駆動力（トルク）で、圧縮機９０及びタービン１３０の回転軸１４０ａ及び１４０ｂを回転駆動する。
【００３０】
一方、発電モードにおいて、発電機８０は発電機として動作し、回転軸１４０ａ及び１４０ｂがタービン１３０と共に回転することにより発電する。また、発電機８０は、起動装置６０の制御に応じた電力量（発電量）を起動装置６０又は系統に供給する。
【００３１】
圧縮機９０は、回転軸１４０ａ及び１４０ｂを介して発電機８０及びタービン１３０に接続されており、発電機８０及びタービン１３０が回転することにより回転軸１４０ａ及び１４０ｂと共に回転する。また、圧縮機９０は、回転することで吸気口（不図示）からガスを吸気し、ガスを圧縮して再熱器１００に送る。
【００３２】
再熱器１００は、タービン１３０から排出されたガスから熱を取得し、ガスを排気口（不図示）に排出する。また、再熱器１００は、タービン１３０から排出されたガスの熱で、圧縮機９０から噴出されたガスを加熱し、その加熱したガスを受熱器１２０に送る。
【００３３】
ヘリオスタット１１０は、太陽光を反射し、受熱器１２０に太陽光を照射する。ここで、ヘリオスタット１１０は複数備えられ、ヘリオスタット１１０は、受熱器１２０に太陽光を照射するヘリオスタット１１０と、受熱器１２０に太陽光を照射しないヘリオスタット１１０とに分けられることで、受熱器１２０への入熱量を制御する。ここで、入熱量は天候によっても変動するものとする。
【００３４】
受熱器１２０は、再熱器１００から取得したガス（熱媒体）を太陽熱により加熱し、加熱されたことで高圧になったガスをタービン１３０に噴出する。
【００３５】
タービン１３０は、高圧ガスにより回転軸１４０ａ及び１４０ｂと共に回転する。また、発電機８０が電動モードで動作する場合、タービン１３０は、電動機として動作する発電機８０の駆動力によって回転する回転軸１４０ａ及び１４０ｂと共に回転する。一方、発電機８０が発電モードで動作する場合、タービン１３０は、回転軸１４０ａ及び１４０ｂと共に回転することにより、発電機として動作する発電機８０に発電させる。
【００３６】
起動装置遮断器５０ａは、起動装置６０により制御され、ＯＮ状態では起動装置６０と主変圧器１０を接続し、ＯＦＦ状態では起動装置６０と主変圧器１０を絶縁する。
【００３７】
起動装置遮断器５０ｂは、起動装置６０により制御され、ＯＮ状態では起動装置６０と発電機８０を接続し、ＯＦＦ状態では起動装置６０と発電機８０を絶縁する。
【００３８】
発電機遮断器７０は、起動装置６０により制御され、ＯＮ状態では主変圧器１０と発電機８０を接続し、ＯＦＦ状態では主変圧器１０と発電機８０を絶縁する。
【００３９】
起動装置（制御装置）６０は、例えばサイリスタを用いた静止型起動装置であり、系統から取得した電力を発電機８０に供給することで、タービン１３０を起動させる。また、後述する所定の条件（図４のステップＳ５等）により、起動装置６０は、発電機８０が発電した電力を系統に供給する。すなわち、起動装置６０は双方向の電力収受が可能である。
【００４０】
また、起動装置６０は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂと、発電機遮断器７０を制御する。また、起動装置６０は、発電機８０の電動モードと発電モードの切り替えを制御する。さらに、起動装置６０は、受熱器１２０内のガスの熱量を検出し、電動モードの発電機８０の駆動力をその熱量に応じて制御することにより、タービン１３０を安定して起動させる。なお、起動装置６０は、受熱器１２０内のガスの熱量を検出する代わりに、タービン１３０の回転速度を検出してもよい。
【００４１】
タービン１３０を起動する際、起動装置６０は、まず発電機８０を電動モードにし、予め定められた電力量まで徐々に電力を増加させながら発電機８０に電力を供給する（加速処理）。これにより、タービン１３０は、予め定められた回転速度（例えば、定格回転速度に対して２０％）まで発電機８０の駆動力により加速される。
【００４２】
後述する所定の条件（図４のステップＳ３及びＳ６等）により、起動装置６０は、発電機８０に供給する電力量を維持することで、タービン１３０の回転速度を一定にする（一定速処理、及び一定速補助）。
【００４３】
太陽熱による入熱量に変動がない場合、タービン１３０の回転速度が、予め定められた第１の回転速度（例えば、定格回転速度に対して２０％）に達してから、予め定められた第２の回転速度（例えば、定格回転速度に対して６５％）に達するまでの間（第１の加速補助期間）、起動装置６０は、発電機８０の駆動力と、太陽熱による入熱とを用いてタービン１３０を加速させる（第１の規定レート加速補助）。また、タービン１３０の回転速度が、予め定められた第２の回転速度に達してから、定格回転速度に達するまでの間（第２の加速補助期間、自立加速期間）、起動装置６０は、太陽熱による入熱のみを用いてタービン１３０を加速させる（第２の規定レート加速補助）。
【００４４】
一方、太陽熱による入熱量に変動がある場合、タービン１３０の回転速度が、予め定められた第１の回転速度に達してから、定格回転速度に達するまでの間（加速補助期間）、起動装置６０は、発電機８０の駆動力と、太陽熱による入熱とを用いてタービン１３０を加速させる（規定レート加速補助）。太陽熱による入熱量が変動すると、起動装置６０は、タービン１３０の回転速度の変動を補償するように、電動モードの発電機８０に供給する電力量、又は発電モードの発電機８０の発電量を制御する。これらの制御手順については、図２〜４の説明に後述する。なお、起動装置６０は、タービン１３０の回転速度が、定格回転速度に達してから、発電機８０が外部の系統に電力を供給するまでの間も、タービン１３０の回転速度の変動を補償するようにしてもよい。
【００４５】
次に、発電装置の動作を説明する。
図２〜４は、本発明の第１の実施形態における発電装置の動作を示す図である。図２〜４において、上段の縦軸は、タービン１３０の定格回転速度を１００％とした場合の回転速度［％］と、発電機８０が定格電力を出力するために必要な入熱量を１００％とした場合の入熱量［％］と、発電機８０の定格電力を１００％とした場合の発電機８０の出力（電力）［％］を示す。上段の横軸は、時間を示す。
【００４６】
また、中段の縦軸は、起動装置６０が電動モードの発電機８０に供給する電力量と、起動装置６０が発電モードの発電機８０から取得する電力量を示す。中段の横軸は、時間を示す。
【００４７】
また、下段の縦軸は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂの動作と、起動装置６０の制御（動作）と、発電機遮断器７０の動作と、励磁遮断器３０の動作と、励磁機４０の制御（動作）と、ヘリオスタット１１０の動作を示す。下段の横軸は、時間を示す。
【００４８】
まず、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂと、発電機遮断器７０と、励磁遮断器３０は、それぞれＯＦＦ状態にあるものとする。また、起動装置６０は、発電機８０に電力を供給しておらず、タービン１３０の起動を開始していないものとする。また、ヘリオスタット１１０は、太陽光を受熱器１２０に照射し、受熱器１２０を予熱しているものとする。また、励磁機４０は、発電機８０を励磁していないものとする（ステップＳ１）。
【００４９】
次に、発電装置はタービン１３０の起動を開始する。具体的には、励磁機４０は、発電機８０を一定励磁する。また、起動装置６０は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂと励磁遮断器３０とをＯＮ状態にする。さらに、起動装置６０は、発電機８０を電動モードにし、予め定められた電力量Ａまで徐々に電力を増加させながら発電機８０に電力を供給する（加速処理）。これにより、タービン１３０の回転速度が発電機８０の駆動力で、例えば定格回転速度の２０％まで次第に加速されていく（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、起動装置６０は、発電機８０への電力量Ａを保持することで、タービン１３０の回転速度を一定にする（一定速処理）（ステップＳ３）。
【００５１】
次に、ステップＳ４において、電動機として動作する発電機８０の駆動力と、太陽熱により加熱され高圧になったガスとによりタービン１３０を加速させるため、充分に予熱された受熱器１２０は、高圧になったガスをタービン１３０に噴出する（入熱）。また、起動装置６０は、受熱器１２０内のガスの熱量の検出を開始する。また、ヘリオスタット１１０は、入熱制御（目標加速）により目標速度である定格回転速度までタービン１３０を加速させるために、入熱量を増加させる。なお、励磁機４０は、一定励磁を続けてもよいが、一定励磁の代わりに、弱め界磁制御によりタービン１３０を加速させてもよい。
【００５２】
また、起動装置６０は、タービン１３０を回転速度の規定レートで加速させるため、入熱量の変動を補償する（規定レート加速補助処理）。ここで、例えば天候が変化したことにより、入熱量の規定レート（図３「入熱」の破線）に対して入熱量が低下したとする（図３の上段：ステップＳ４）。起動装置６０は、入熱量の低下を検出したことにより、低下した入熱量に相当する電力量だけ電力量を増加させて、増加させた電力量を電動モードの発電機８０に供給することで、入熱量の変動によるタービン１３０の回転速度の変動を補償する。
【００５３】
一方、入熱量の規定レート（図４「入熱」の破線）に対して入熱量が増加した場合（図４の上段：ステップＳ４）、起動装置６０は、入熱量の増加を検出したことにより、増加した入熱量に相当する電力量だけ電力量を減少させて、減少させた電力量を電動モードの発電機８０に供給することで、入熱量の変動によるタービン１３０の回転速度の変動を補償する。
【００５４】
起動装置６０は、電動モードで動作している発電機８０に、予め定められた時間、電力を供給する（ステップＳ４）。なお、起動装置６０は、予め定められた時間によらず、タービン１３０の回転速度を検出することで、タービン１３０の回転速度が、予め定められた回転速度（例えば、定格回転速度に対して６５％）に加速するまで発電機８０に電力を供給してもよい。
【００５５】
次に、起動装置６０は、太陽熱による入熱のみでタービン１３０を定格回転速度まで加速させるため、電動機として動作している発電機８０への電力供給を停止する。ここで、例えば天候が変化したことにより、入熱量の規定レート（図３「入熱」の破線）に対して入熱量が低下したとする（図３の上段：ステップＳ５）。この場合、起動装置６０は、電動モードの発電機８０に電力の供給を再開し、入熱量の変動によるタービン１３０の回転速度の変動を補償する。
【００５６】
一方、入熱量の規定レート（図４「入熱」の破線）に対して入熱量が増加した場合（図４の上段：ステップＳ５）、起動装置６０は、発電機８０を発電モードに切り替え、発電機８０から取得する電力量を制御（調整）することで、入熱量の変動によるタービン１３０の回転速度の変動を補償する（ステップＳ５）。
【００５７】
次に、タービン１３０の回転速度が、定格回転速度（同期速度）まで加速したとする。起動装置６０は、電動機として動作している発電機８０への電力供給を停止したまま（供給電力量「０」）とする（一定速補助）。同様に、ヘリオスタット１１０は、受熱器１２０に太陽光を照射するヘリオスタット１１０と、受熱器１２０に太陽光を照射しないヘリオスタット１１０とに分けられることで、受熱器１２０への入熱量を制御する（入熱制御（一定速））（ステップＳ６）。以下では、この場合の入熱量（自立可能入熱量）［％］を、一例として「３５％」として説明する。自立可能入熱量を超える入熱量があれば、発電機８０は、発電した電力を系統に供給することができる。
【００５８】
次に、起動装置６０は、発電機８０を発電モードに切り替え、さらに起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂをＯＦＦ状態にすると共に、発電機遮断器７０をＯＮ状態にする（系統連系）（系統同期）。これにより、主変圧器１０を介して発電機８０から系統に電力が供給される。また、ヘリオスタット１１０は、発電機８０から系統に供給される電力が目標出力（定格出力）まで増加するよう、受熱器１２０に太陽光を照射するヘリオスタット１１０の台数を調節する。さらに、励磁機４０は、発電機８０の出力電圧が一定となるようにＡＶＲ制御を実行する（ステップＳ７）。
【００５９】
なお、起動装置６０が電力を取得することが不可能な起動装置である場合、起動装置６０は、タービン１３０（ターボ機械）の回転速度を加速させる方向にのみ、回転速度を補助（補償）してもよい。
【００６０】
以上のようにすれば、タービン１３０（ターボ機械）の起動から発電機８０が外部の系統に電力を供給するまでの過程において、起動装置６０は、入熱量が変動してもその変動分だけタービン１３０の駆動を補助（補償）するので、起動装置６０の電気容量が大きくすることなく、タービン１３０を定格回転速度まで安定して加速させることができる。
【００６１】
[第２の実施形態]
本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
第２の実施形態は、発電機８０の電圧の位相と、系統の電圧の位相とが同期するまで、起動装置６０が入熱量の変動を補償する（起動装置６０がバッファとして用いられる）点のみが、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００６２】
発電装置の動作を説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態における発電装置の動作を説明するための図である。タービン１３０の回転速度が、定格回転速度に到達した後、ステップＳａ６（図２〜４のステップＳ６に相当）において、起動装置６０は、発電機８０を発電モードに切り替え、発電機８０が発電した電力を起動装置６０がバッファリングしながら、発電機８０の電圧の位相と、系統の電圧の位相とを同期させる（発電制御）（ステップＳａ６）。
【００６３】
図６は、本発明の第２の実施形態における発電装置の動作（定格回転速度到達後）を説明するための図であり、図５のステップＳａ６における状態を説明する図である。図６に示すように、起動装置６０は、発電機８０を発電モードに切り替え、発電機８０の電圧及び電流の位相と、系統の電圧及び電流の位相とを同期させながら、発電機８０の電力を主変圧器１０に出力する。
【００６４】
図７は、本発明の第２の実施形態における発電装置の動作（系統連系）を説明するための図であり、図５のステップＳａ７における状態を説明する図である。図７に示すように、起動装置６０は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂをＯＦＦ状態にすると共に、発電機遮断器７０をＯＮ状態にして（系統連系、系統同期）、制御を停止する。これにより、主変圧器１０を介して発電機８０から系統に電力が供給される。
【００６５】
以上のようにすれば、タービン１３０（ターボ機械）の起動から、発電機８０の電圧の位相と、系統の電圧の位相と、が同期するまでの過程において、起動装置６０は、入熱量が変動してもその変動分だけタービン１３０の駆動を補助（補償）するので、起動装置６０の電気容量が大きくすることなく、タービン１３０を定格回転速度まで安定して加速させることができる。
【００６６】
[第３の実施形態]
本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
第３の実施形態は、タービン１３０（ターボ機械）が定格回転速度に達した後、天候の変化などにより入熱量が低下した場合に、入熱量の回復予測に基づいて、タービン１３０の回転速度を、定格回転速度よりも低速の予め定められた回転速度で待機運転するよう動作する点が、第１及び第２の実施形態と異なる。以下、第１及び第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００６７】
発電装置は、入熱量の推移を予測する熱量予測部（不図示）を備える。熱量予測部（不図示）は、例えば気象レーダで捉えられた雲の分布に基づいて入熱量の推移を予測し、入熱量（天候）が回復する見込みがあるか否かを起動装置６０に通知する。
【００６８】
入熱量（天候）が回復する見込みがない場合、熱量予測部（不図示）が起動装置６０にその旨を通知することで、発電装置は発電を停止する。一方、入熱量（天候）が回復する見込みがある場合、熱量予測部（不図示）が起動装置６０にその旨を通知することで、起動装置６０は、発電機８０に電力を供給し、タービン１３０（ターボ機械）を待機運転させながら入熱量の回復を待つ。
【００６９】
次に、発電装置の動作を説明する。
まず比較のため、起動装置６０が発電機８０に電力を供給しない場合について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態における発電装置の動作（起動装置６０が発電機８０を制御しない場合）を説明するための図である。
【００７０】
上段の縦軸は、タービン１３０の定格回転速度を１００％とした場合の回転速度［％］と、発電機８０が定格電力を出力するために必要な入熱量を１００％とした場合の入熱量［％］と、発電機８０の定格電力を１００％とした場合の発電機８０の出力（電力）［％］を示す。上段の横軸は、時間を示す。
【００７１】
また、中段の縦軸は、起動装置６０が発電機８０に供給する電力量（電動）と、起動装置６０が発電機８０から取得する電力量（発電）を示す。中段の横軸は、時間を示す。
【００７２】
また、下段の縦軸は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂの動作と、起動装置６０の制御（動作）と、発電機遮断器７０の動作と、励磁遮断器３０の動作と、励磁機４０の制御（動作）と、ヘリオスタット１１０の動作を示す。下段の横軸は、時間を示す。
【００７３】
天候の変化等により入熱量が低下し、入熱量に応じて発電機８０の出力が低下したものとする。また、タービン１３０の回転速度は、定格回転速度を維持しているものとする（図８上段）。また、発電機８０が発電しているため、起動装置６０は、発電機８０への電力供給を停止しているものとする（図８中段）。
【００７４】
また、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂをＯＦＦ状態である。また、発電機遮断器７０はＯＮ状態であるものとする。また、ヘリオスタット１１０は、発電機８０から系統に供給される電力が目標出力（定格出力）を維持するよう、受熱器１２０に太陽光を照射するヘリオスタット１１０の台数を調節しているものとする。さらに、励磁機４０は、発電機８０の出力電圧が一定となるようにＡＶＲ制御を実行しているものとする（ステップＳｂ１）。
【００７５】
次に、入熱量が自立可能入熱量（３５％）を下回り、発電機８０の出力が０％になったものとする。これにより、起動装置６０は、発電機８０を電動モードに切り替える。また、発電機８０は、起動装置６０を介さずに発電機遮断器を介して系統から電力を取得し、回転軸１４０ａを回転させることで、圧縮機９０及びタービン１３０を定格回転速度で回転させる（ステップＳｂ２）。
【００７６】
このようにして、発電装置は、タービン１３０（ターボ機械）を待機運転させ、入熱量の回復を待つ（ステップＳｂ３）。
【００７７】
次に、起動装置６０が発電機８０に電力を供給する場合について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態における発電装置の動作（起動装置６０が発電機８０を制御する場合）を説明するための図である。
【００７８】
天候の変化等により入熱量が低下し、入熱量に応じて発電機８０の出力が低下したものとする。また、タービン１３０の回転速度は、定格回転速度を維持しているものとする（図９上段）。また、発電機８０が発電しているため、起動装置６０は、発電機８０への電力供給を停止しているものとする（図９中段）。
【００７９】
また、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂをＯＦＦ状態であるものとする。また、発電機遮断器７０はＯＮ状態であるものとする。また、ヘリオスタット１１０は、発電機８０から系統に供給される電力が目標出力（定格出力）を維持するよう、受熱器１２０に太陽光を照射するヘリオスタット１１０の台数を調節しているものとする。さらに、励磁機４０は、発電機８０の出力電圧が一定となるようにＡＶＲ制御を実行しているものとする（ステップＳｃ１）。
【００８０】
次に、入熱量が自立可能入熱量（３５％）を下回り、発電機８０の出力が０％になったとする（ステップＳｃ２）。
【００８１】
入熱量（天候）が回復する見込みがない場合、熱量予測部（不図示）が起動装置６０にその旨を通知することで、発電装置は発電を停止する（不図示）。一方、入熱量（天候）が回復する見込みがある場合、熱量予測部（不図示）が起動装置６０にその旨を通知することで、起動装置６０は、発電機８０を電動モードに切り替え、発電機８０に電力（電力量Ｂ）を供給することでタービン１３０（ターボ機械）を定格回転速度よりも低い回転速度で待機運転させる。
【００８２】
さらに、起動装置６０は、起動装置遮断器５０ａ及び５０ｂをＯＮ状態にして、発電機遮断器７０をＯＦＦ状態にする。このようにして、発電装置は、タービン１３０（ターボ機械）を待機運転させ、入熱量の回復を待つ（ステップＳｃ３）。
【００８３】
このように、起動装置６０が電力を供給すれば、起動装置６０の制御によりタービン１３０（ターボ機械）を定格回転速度よりも低い回転速度で待機運転させることができる。このため、天候の悪化等により太陽による入熱量が低下しても、その入熱量が回復すると予測された場合に、起動装置は、起動装置６０が電力を供給しない場合と比較して、少ない電力でターボ機械を待機運転させながら、入熱量の回復を待つことができる。
【００８４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…主変圧器  ２０…変圧器  ３０…励磁遮断器  ４０…励磁機  ５０ａ及び５０ｂ…起動装置遮断器  ６０…起動装置  ７０…発電機遮断器  ８０…発電機  ９０…圧縮機  １００…再熱器  １１０…ヘリオスタット  １２０…受熱器  １３０…タービン  １４０ａ及び１４０ｂ…回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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