JP2005042600A - 発電設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】需要地で必要な規模の発電設備を構築する。
【解決手段】ガスタービン設備のパッケージ１、蒸気タービン設備のパッケージ２、ボイラ関係のパッケージ３、ポンプや熱交換器類のパッケージ４、水処理設備のパッケージ５、燃料設備のパッケージ６、コントロール設備や電気設備のパッケージ７及び補器類のパッケージ８等を組み立て、木工事等を行なうことなく発電設備を構築する。
【選択図】 図１
【解決手段】ガスタービン設備のパッケージ１、蒸気タービン設備のパッケージ２、ボイラ関係のパッケージ３、ポンプや熱交換器類のパッケージ４、水処理設備のパッケージ５、燃料設備のパッケージ６、コントロール設備や電気設備のパッケージ７及び補器類のパッケージ８等を組み立て、木工事等を行なうことなく発電設備を構築する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機能の構成要素をモジュール化した発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンや蒸気タービンを備えた大容量の発電設備（発電所）は、不動産として建造されており、一旦設けられれば、その場で永続的に運転することを前提とするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
大容量の発電設備は、現地での大規模な土木工事から着工する必要があり、完成までに長い日数を要していた。また、発電設備を永久的に運転することを前提として建設するため、建設後に近隣の住民、自治体とのトラブルや建設国の政変等が生じたとしても、発電設備そのものを縮小したり撤収したりすることは容易ではなかった。更に、電力需要の変動に対しては、発電規模に対した運用の範囲でカバーするか、又は、機器の増設工事等を長期間かけて行うしかなかった。
【０００４】
従来の技術として、蒸気タービンのケーシングを分割し、分割したケーシングをモジュール化して据え付けを行うことで、据え付け工事の短縮化を図ることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来の技術として、共通ベースを用いて複数のモジュールに分割した発電機器を設置するタービン発電装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１の従来の技術は振動抑制を目的としているだけで、同じ場所で永続的に運転する発電設備を前提としていることに変わりはなく、又、ケーシングの据え付けに際しては現地での土木工事等が絶対条件となっている。特許文献２の従来技術は、据付の工期短縮を目的としているだけで、共通ベースを基礎として用いて同じ場所で永続的に運転する発電設備を前提としていることに変わりはなく、又、分割についても具体的な開示はなんらされていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３０４０８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０６１７１号公報
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールを組み立てることで設備が構築されることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を移動体に備えたことを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項３に係る本発明の発電設備は、
請求項２に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールをそれぞれ移動体に備えて移動体を集合させることで設備を構築することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、ガスタービンと発電機であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃料電池及びガスタービンからなるハイブリッドガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
モジュール間の機器同士の信号伝達は無線通信で行われることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に係る本発明の発電設備は、
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
移動体は船舶であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
海上の任意の位置で発電を行うことで給電地点とすることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
燃料発掘地点の近傍の海上で発電を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
発電により生じる排ガス中の二酸化炭素を海中で処理することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
電力需要に応じて船舶を移動させることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の発電設備は、例えば、都市や自治体の電力需要を賄える規模の大容量の発電設備を想定している。発電設備には、ガスタービン設備や蒸気タービン設備等の動力設備が備えられ、当該動力設備が複数に分割されてモジュール化されている。そして、複数のモジュールをあたかも玩具のブロックや積み木を組み付けるように接合し組み立てて発電設備を構築する。
【００２２】
ガスタービン設備の基礎（架台）等、従来、大規模な土木工事を必要としていたものについても、モジュール化または規定の構造に製造しておくことで当該土木工事の手間を極力少なくする。分割されたモジュールは、必要に応じた規模の組み合わせでそれぞれ船舶や陸送用のトレーラー等で電力需要地に搬送される。
【００２３】
発電機のモジュール化については、例えば、圧縮機、燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備が一体（一単位）のブロックとしてモジュール化され（一単位のモジュール）、排熱回収ボイラの設備が１つのブロック（一単位）としてモジュール化され、蒸気タービンと復水循環手段からなる蒸気タービン設備が１つのブロック（一単位）としてモジュール化される。
【００２４】
また、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されていれば、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンとをモジュール化したり、ガスタービンと発電機をモジュール化することが可能である。
【００２５】
このような場合、燃焼器を一単位のモジュールとし、ガスタービンの燃焼器に代えて燃料電池設備のモジュールを適用する等することで、モジュール毎の交換が可能である。また、その他発電設備に付帯される熱交換器類やポンプ類等の補器類がブロックとしてモジュール化される。
【００２６】
また、蒸気タービン設備のうち、蒸気タービンと復水循環手段のそれぞれを一つずつのブロックとしてモジュール化することも可能である。
【００２７】
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけを動力設備とする発電設備を構築したり、ガスタービン設備と蒸気タービン設備の両方を動力とするコンバインドサイクル発電設備を構築することも可能となる。また、それらの数や種類も適宜選択することができる。
【００２８】
そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００２９】
電力需要地への備品搬送に際しては、モジュールを最小限として船舶やトレーラー等で輸送し、現地でモジュール同士の組み立て接合を行う。電力需要の地域に応じて所定の数、種類のモジュールを移送することで、需要地で必要な規模の発電設備を構築できることになる。また、燃料基地や海上の燃料発掘現場の近傍で発電設備を構築すれば、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００３０】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備（モジュールの種類や数）を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行うことができる。
【００３１】
更に、将来、燃料電池やその他の電源システムの技術的な向上により、電気を動力とした大型の船舶が出現することが予測される。長い航海では電力が足りなくなる問題が生じるが、モジュール化した発電設備を船舶に備えることにより、所望の公海上に発電設備を構築することができ、電気を動力とした大型の船舶の電力供給基地として適用することが可能になる。また、このような発電設備を備えた船舶に水素製造設備を統合させることにより、公海上で移動しながら燃料電池船等に水素を補給することが可能になる。もちろん、港に水素を供給して廻ることも可能である。
【００３２】
ところで、地球温暖化に影響を及ぼしているとされる二酸化炭素を炭酸ガスハイドレート化して深海に直接沈める技術の研究が進められている。この技術が確立すれば、二酸化炭素を大量に発生する火力発電プラント等では二酸化炭素の処理を義務付けられる可能性が高い。この処理を行うには、陸上の火力発電プラントで発生した二酸化炭素を一旦凝縮して特殊なタンクに貯蔵し、専用の運搬船で公海上に輸送した後、深海に沈めるといった運用が必要となる。このため、将来的に既設の火力発電プラントの運用コストが大幅に増加する可能性が高い。
【００３３】
前述したように、発電機能を有する機器をモジュール化して船舶に発電設備を備えることにより、公海上で発電を行うことが可能であるため、二酸化炭素を深海に直接沈めることが可能である。即ち、大気への二酸化炭素の排出がない状態で公海上での発電が可能になる。このため、二酸化炭素の排出権を提供することも可能になり、二酸化炭素の排出権の売買を含めた電力の供給が可能となる。
【００３４】
発電した電気は、特殊な送電設備を用いて公海上から直接送電したり、二酸化炭素が発生しない水素等のクリーンエネルギーの製造元として利用することができる。
【００３５】
二酸化炭素の処理を行うためには、大規模な処理施設を設置する可能性が高く、深海に二酸化炭素を沈めるには大きなエネルギーが必要となる。よって、このような処理設備の集合体に対して、必要な時期に必要なだけのエネルギーを供給することも可能である。
【００３６】
モジュール化された各機器類には、弁の開閉やセンシング、その他のための電気系統も備えられているため、各モジュール同士を組み付ける場合は、電気ケーブル同士も接続しなければならない。従って、各モジュールには、所定の場所に所定の構造・規格を有するコネクタを設置しておき、モジュール同士を接続すると同時に電気系統のコネクタも容易に接続できるようにしておく。
【００３７】
また、モジュール間の電気信号の受け渡しを無線通信により行うこととしてもよい。この場合は、各モジュール内には無線通信機器を装備しておき、電気ケーブルの使用は同一モジュール内の機器同士、又は、同一モジュール内の機器と通信機器の間でのみ許される構成とする。
【００３８】
尚、モジュール同士の無線通信を許すと各モジュールには無線通信機器のほかに信号処理装置や同期処理装置等を装備させることが必要となってくるため、モジュール間の信号の送受信は全て中央制御室のコンピュータを介してやりとりすることとしてもよい。
【００３９】
モジュールは、大きさ、形状が一定に統一されていることが望ましい。これは、例えば、モジュールの外形が縦、横、高さで全て５ｍの立方体となるように統一してもよいし、その大きさのモジュールの他に、縦５ｍ、横１０ｍ、高さ５ｍの立方体や、縦、横１０ｍ、高さ５ｍといったいくつかの種類からなるようにしてもよい。これにより、モジュール同士の組み立て接合は、無駄なスペースが生じることがなく、隙間なくあたかも積み木を並べたリ積み上げていくように構成することができる。
【００４０】
各モジュールの下面や上面または／及び側面には所定形状の凹凸等の嵌合部を設けておき、モジュール同士を積み上げたり並べる場合には、玩具のブロック同士が嵌め合わされるように嵌合部同士を嵌合させる。安全のために、嵌合部分に専用の固定具等を設け、固定具等を用いて嵌合部を固定することとしてもよい。
【００４１】
発電設備の基礎については、発電規模（例えば、組み立てるモジュールの数、種類、規模）に応じて広さの異なる土台を複数種類用意し、現場に設置する。この土台は、例えば、前述したように、一辺が５ｍまたは１０ｍというモジュールに対応させる場合は、縦・横の長さが５ｍまたは１０ｍの倍数に相当する正方形や長方形の上面形状を有した鉄製またはコンクリート製の構造物であり、それを地中に埋設等して固定する。
【００４２】
そして、この土台の上面には、各モジュールの下面形状に合わせた凹凸やレール状物を５ｍまたは１０ｍ単位で碁盤目状に施しておき、あたかも玩具のブロックがこの玩具ブロックの土台と嵌め合わされるように嵌合させる。この場合、前述したように安全のため、嵌合部分を専用の固定具で固定する。
【００４３】
尚、土台は地面に固定させるものには限定されず、例えば、メガフロートのように洋上に浮かぶ構造物であってもよい。この場合、送電は公知の海底送電ケーブルを用いて陸地まで送電する。
【００４４】
土台には予め汎用の機器類が設置されていてもよい。例えば、煙突、補助ボイラ、制御室等を土台の所定部分に予め設けておき、ガスタービン設備のモジュールや蒸気タービン設備のモジュール等は、予め設置されている汎用の機器類の配置に合わせて設置することとしてもよい。
【００４５】
また、延長用の配管や曲がり配管のモジュールを作っておけば、各モジュールの設置位置を他のモジュールに制約されることなく配置できる。例えば、排熱回収ボイラのモジュールとガスタービン設備のモジュールは、排熱回収ボイラの入り口にガスタービン設備のモジュールの出口がくるように配置位置が制限されると考えられるが、前述した延長用配管のモジュールや曲がり配管のモジュールを間に挿入設置することにより、任意の配置に構成できる。
【００４６】
設備の保守を省力化するために、遠隔監視機能及び遠隔制御機能を備えることも可能である。例えば、モジュール中の各機器に設置されている各種センサーの計測結果は全て中央制御室に送信される。モジュール中の各機器は、中央制御室から遠隔調整により操作されることを前提とし、現場操作品は基本的に廃止する。遠隔調整だけでなく、一部の調整機器については「自動調整」とすることも可能である。
【００４７】
現場で、モジュールを輸送機器から運び出して組み付ける方法について説明する。
【００４８】
手順としては、（ａ）船またはトレーラ等で現地にモジュールを運搬する。（ｂ）クレーンで荷降ろしをする。（ｃ）土台までの運搬は、仮置きレールを設置してレール上を運搬するか、現地運搬用のトレーラに載せ換えて運搬する。（ｄ）土台まで運搬した後は、またクレーンで土台に載せるか、レール上を土台まで移動させる。（ｅ）土台上で位置の調整を行い固定する。（ｆ）固定したモジュール同士で配管の接続等が必要な場合はその設置を行う。尚、モジュールの下部にジャッキアップ装置、車輪、回転機構等を標準で設置しておくことも可能である。
【００４９】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の発電設備の実施例を説明する。
【００５０】
図１には本発明の一実施例に係る発電設備の外観イメージ、図２乃至図８には発電機能のモジュールの例を示してある。また、図９には接続状況の説明、図１０乃至図１２にはモジュールを集合させた発電設備の例を示してある。
【００５１】
図１に示すように、本実施例の発電設備１０は、ガスタービン設備のモジュール１、蒸気タービン設備のモジュール２、ボイラ関係のモジュール３、ポンプや熱交換器類のモジュール４、水処理設備のモジュール５、燃料設備のモジュール６、コントロール設備や電気設備のモジュール７及び補器類のモジュール８等が組み立てられて土木工事等を行なうことなく構築されている。
【００５２】
モジュール１〜モジュール８の組み立てにより構築された発電設備１０は、例えば、発電出力が１０万ＫＷを越える（３０万ＫＷ以上）大容量の発電機能の発電設備１０となっている。それぞれのモジュール１〜モジュール８は、工場で製作されて船舶や陸送用のトレーラ等で電力需要地（発電設備構築場所）に搬送される。
【００５３】
発電機能をブロックとしてモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけのモジュールからなる発電設備としたり、複数種類もしくは種類の異なるガスタービン設備や蒸気タービン及び復水循環手段の設備のモジュールを組み合わせた発電設備とすることが可能である。
【００５４】
船舶やトレーラ等でモジュール１〜モジュール８としてそれぞれ輸送して発電設備を構築することにより、電力需要の地域に応じて計画的にモジュール１〜モジュール８を移送して需要地で必要な規模の発電設備を構築できることになる。また、燃料基地の近傍で発電設備を構築することで、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００５５】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備（モジュール１〜モジュール８の種類や数）を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【００５６】
図２乃至図１０に基づいて発電機能を有する機器のモジュールの具体例を説明する。
【００５７】
図２乃至図４にはガスタービン設備関連のモジュール（１）乃至（６）を示してある。
【００５８】
（１）図２（ａ）は圧縮機１１とガスタービン１２と発電機１３とを備えたモジュール１４である。
（２）図２（ｂ）は圧縮機１１と燃焼器１５と上流段のタービン１６を備えたモジュール１７である。上流段のタービン１６は圧縮機１１を作動（回転）させる動力と等しい出力を発生させるものである。
（３）図２（ｃ）は下流段のタービン１８と発電機１３を備えたモジュール１９である。
【００５９】
モジュール１７の設備は、上流段のタービン１６を出た高温高圧のガスがモジュール１９の下流段のタービン１８に送られることを前提とする構成になっている。モジュール１７、１９を構成することにより、モジュールとロータを接続させることなく圧縮機１１を作動させることができるので、モジュール間のロータ軸心調整を省略することができる。
【００６０】
（４）図３（ａ）は燃焼器１５を備えたモジュール２０である。
（５）図３（ｂ）は燃料電池２１を備えたモジュール１２２である。
【００６１】
図４はガスタービン設備関連のモジュール（６）を示してある。
（６）図４は圧縮機１１及び燃料電池２１及びガスタービン１２と、ガスタービン１２の排気ガスを圧縮機１１に再循環させる再循環ライン２２とからなる閉サイクルガスタービン設備２３を備えたモジュール２４である。
【００６２】
図５は排熱回収ボイラ設備関連のモジュール（７）乃至（１０）を示してある。
（７）図５（ａ）は、例えば、低圧加熱群、中圧加熱群、高圧加熱群が一つに収められた排熱回収ボイラ２５を備えたモジュール２６である。
（８）図５（ｂ）は一つの加熱群（例えば高圧加熱群）の管群類２８を備えたモジュール２９である。
（９）図５（ｃ）は一つの加熱群（例えば中圧加熱群）の管群類３０を備えたモジュール３１である。
（１０）図５（ｄ）は一つの加熱群（例えば低圧加熱群）の管群類３２を備えたモジュール３３である。
【００６３】
図６は蒸気タービン設備関連のモジュール（１１）乃至（１３）を示してある。
（１１）図６（ａ）は単流式の蒸気タービン３４と発電機２７を備えたモジュール３５である。
（１２）図６（ｂ）は複流式の蒸気タービン３６と発電機２７を備えたモジュール３７である。
（１３）図６（ｃ）は複流式の蒸気タービン３６と発電機２７と蒸気タービン３６の下部に設置される復水器３８とを備えたモジュール３９である。
【００６４】
図７は復水器設備関連のモジュール（１４）（１５）を示してある。
（１４）図７（ａ）は単独で使用される復水器４０を備えたモジュール４１である。
（１５）図７（ｂ）は蒸気タービン３６の下部に設置される復水器３８を備えたモジュール４２である。
【００６５】
図８は熱交換設備及びその他設備関連のモジュール（１６）乃至（１８）を示してある。
（１６）図８（ａ）は給水ポンプ４３を備えたモジュール４４である。
（１７）図８（ｂ）は熱交換器４５を備えたモジュール４６である。
（１８）図８（ｃ）は補器類、例えば、煙突４７を備えたモジュール４８である。
【００６６】
モジュールにはそれぞれ配管を接続する例えばフランジや電気機器の配線コネクタ等が設けられている。図９は配線及び配管の接続例を示してある。
【００６７】
図９（ａ）に示したように、配線の接続は、例えば、光ケーブル１４５をそれぞれのモジュールのジョイントボックス１４６につなげ、ジョイントボックス１４６同士を連結コネクタ１５１により接続する。図９（ｂ）に示したように、配管１４８の接続は、取り合いを一箇所に纏めてフレキシブル接続部材１４９により連結する。
【００６８】
尚、接続の例は一例であり、例えば、電気系統はモジュール毎に完結させて（外にださない）、モジュール間やモジュールと中央制御室との間だけの無線通信を許容する構成とすることも可能である。
【００６９】
上述したモジュールは、要求される出力や仕様に応じて必要なモジュールが選択されて発電設備の設置場所にモジュール単位で搬送される。各モジュールは工場で略完成された状態で出荷され、発電設備の設置場所では各モジュールを組み立てることにより最小限の作業により所望の規模の発電設備を短期間で構築することができる。
【００７０】
図１０乃至図１２に基づいて発電設備の具体例を説明する。
【００７１】
図１０に基づいて発電設備の第１の具体例を説明する。
【００７２】
図１０に示した発電設備５１は、
（１）図２（ａ）に示した圧縮機１１とガスタービン１２と発電機」１３とを備えたモジュール１４と、
（４）図３（ａ）に示した燃焼器１５を備えたモジュール２０と、
（７）図５（ａ）に示した排熱回収ボイラ２５のモジュール２６と、
（１１）図６（ａ）に示した蒸気タービン３４と発電機２７を備えたモジュール３５と、
（１４）図７（ａ）に示した復水器４０のモジュール４１と、
（１６）図８（ａ）に示した給水ポンプ４３のモジュール４４と
（１８）図８（ｃ）に示した煙突４７のモジュール４８と
が接続されて構築されている。
【００７３】
即ち、発電設備５１では、圧縮機１１からの圧縮空気が燃料と共に燃焼器１５で燃焼され、燃焼ガスがガスタービン１２で膨張される。ガスタービン１２の排出ガスは排熱回収ボイラ２５に送られて熱回収され、排熱回収ボイラ２５で発生した蒸気により蒸気タービン３４が駆動され、蒸気タービン３４の排出蒸気は復水器４０で復水されて給水ポンプ４３により排熱回収ボイラ２６に給水される。
【００７４】
ガスタービン１２及び蒸気タービン３４の駆動により発電機１３及び発電機２７作動して所望の電力が得られる。排熱回収ボイラ２５で熱回収された排出ガスは煙突４７から大気に放出される。
【００７５】
上記構成の発電設備５１は、モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００７６】
また、大容量の発電設備５１が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備５１を構築することができる。また、例えば、必要なモジュール単位でリース等の運用を行うことにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【００７７】
図１１に基づいて発電設備の第２の具体例を説明する。
【００７８】
図１１に示した発電設備５２は、
（２）図２（ｂ）に示した圧縮機１１と燃焼器１５と上流側のタービン１６を備えたモジュール１７と、
（３）図２（ｃ）に示した下流側のタービン１８と発電機１３を備えたモジュール１９と、
（７）図５（ａ）に示した排熱回収ボイラ２５のモジュール２６と、
（１３）図６（ｃ）に示した複流式の蒸気タービン３６と発電機２７と復水器３８を備えたモジュール４１と、
（１６）図８（ａ）に示した給水ポンプ４３のモジュール４４と
（１８）図８（ｃ）に示した煙突４７のモジュール４８
が接続されて構築されている。
【００７９】
即ち、発電設備５２では、圧縮機１１からの圧縮空気が燃料と共に燃焼器１３で燃焼され、燃焼ガスが上流側のタービン１６及び下流側のタービン１８で膨張される。下流側のタービン１８の排出ガスは排熱回収ボイラ２６に送られて熱回収され、排熱回収ボイラ２６で発生した蒸気により蒸気タービン３６が駆動され、蒸気タービン３６の排出蒸気は復水器３８で復水されて給水ポンプ４３により排熱回収ボイラ２６に給水される。
【００８０】
下流側のタービン１８及び蒸気タービン３６の駆動により発電機１３及び発電機２７が作動して所望の電力が得られる。排熱回収ボイラ２６で熱回収された排出ガスは煙突４７から大気に放出される。
【００８１】
上記構成の発電設備５２は、図１０で示した発電設備５１と同様に、モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００８２】
また、大容量の発電設備５２が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備５２を構築することができる。また、例えば、必要なモジュール単位でリース等で運用することにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【００８３】
図１２に基づいて発電設備の第３の具体例を説明する。
【００８４】
図１２に示した発電設備５３は、図１０に示した発電設備５１に対し、（４）図３（ａ）に示した燃焼器１５を備えたモジュール２０に代えて、（５）図３（ｂ）に示した燃料電池２１を備えたモジュール２２を適用した設備となっている。
【００８５】
このため、燃料電池２１を用いたガスタービン設備とのハイブリッドの発電が可能になり、発電設備５１と同様の効果が得られる。
【００８６】
上述した発電設備は、モジュール単位で搬送を行うことができるので、山岳地帯や離島等、発電設備の建設工事が困難と考えられる場所に発電設備を建設することが可能になる。また、モジュールを航空機や飛行船等に載せて搬送することで、短期間の輸送により発電設備を設置することができる。
【００８７】
また、５年、１０年と有期の期間を限定して発電設備を設置することができるため、土地の借用等の制約が減少して事業主が売電事業を行い易くなる。また、狭い敷地でも設置可能であるので都市部近隣に発電設備を設置することができ、送電ロスを少なくすることができる。
【００８８】
上述したモジュールを移動体として船舶に搭載した例の実施例を説明する。
【００８９】
一つの船舶に備えられる発電設備は、例えば、圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備がブロックとしてモジュール化（大型コンテナ等に収容）され、排熱回収ボイラの設備がブロックとしてモジュール化され、蒸気タービンと復水循環手段からなる蒸気設備がブロックとしてモジュール化される。
【００９０】
更に、圧縮機及び燃焼器及びガスタービンのそれぞれや蒸気タービンと復水循環手段のそれぞれがブロックとしてモジュール化されることもある。このような場合、燃料電池設備をモジュール化し、燃焼器のモジュールに代えて燃料電池設備のモジュールを適用する等、モジュール毎の交換が可能になる。
【００９１】
他の態様として、一つの船舶にガスタービン設備を備え、他の船舶に排熱回収ボイラの設備を備え、他の船舶に蒸気タービン及び復水循環手段の設備を備え、更に他の船舶に補器類等の設備を備え、各船舶を集合して発電設備とすることも考えられる。
【００９２】
このような場合、要求される出力等に応じてガスタービン設備だけの船舶の発電設備としたり、種類の異なる蒸気タービン及び復水循環手段の設備の船舶を移動させて組み合わせの異なる発電設備とすることが可能である。
【００９３】
また、複数の船舶で発電設備を構築する場合に、原子力発電設備を適用することも可能である。このような場合、例えば、一次系の設備と二次系の設備と蒸気タービン系の設備とを異なる船舶に備える等が可能である。
【００９４】
船舶に発電設備を備えることにより、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を航行させて需要地で必要な規模の発電設備が構築できることになる。また、燃料基地の近傍で発電設備を構築することで、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００９５】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【００９６】
以下図面に基づいて船舶に発電設備を備えた具体例を説明する。
【００９７】
図１３には本発明の一実施例に係る発電設備船舶の概略構成、図１４には本発明の他の実施例に係る発電設備船舶の概略構成を示してある。
【００９８】
図１３に示すように、発電設備船舶６１は、例えば、発電出力が１０万ＫＷを越える（３０万ＫＷ以上）大容量の発電機能の発電設備６２を一つのモジュールとして備えたものである。
【００９９】
発電設備６２における発電機能を有する機器としては、圧縮機６３及び燃焼器６４及びガスタービン６５からなるガスタービン設備６６を備えている。また、ガスタービン設備６６のガスタービン６５の排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ６７を備えている。
【０１００】
更に、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン６８と、蒸気タービン６８の排出蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に循環させる復水循環手段としての復水器６９と、復水器６９からの復水を排熱回収ボイラ６７に供給する給水ポンプ７０とからなる蒸気タービン設備７１とを備えている。
【０１０１】
そして、図示は省略したが、その他発電設備に付帯される熱交換器類やポンプ類等の補器類が備えられている。
【０１０２】
上述した発電設備船舶６１は、例えば、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を需要地近傍に航行させて需要地近傍で発電設備として使用する。電力事業主は、例えば、電力需要の状態に応じた時期等を特定して発電設備船舶１を借り受けることにより、土地や建屋等（不動産）を準備することなく、また、最大電力需要を見越した大型の発電設備を構築することなく、短期間、低コストで電力事業を実施することが可能になる。
【０１０３】
このため、発電所の立地が困難な狭い場所等や、電力需要の予測が困難な地域であっても電力事業の成立が容易となり、地域や場所に制約を受けることなく安定した電力の供給が可能になる。
【０１０４】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模（発電設備船舶６１の数）の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【０１０５】
また、発電設備船舶６１としたので、燃料基地の近傍で発電設備を構築することができ、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。更に、発電設備船舶６１としたので、復水器６９で使用される冷却用の海水を効率よく確実に入手することができる。
【０１０６】
尚、発電設備船舶６１の発電機能としては、ガスタービン設備６６と蒸気タービン設備７１とを組み合わせたコンバインド設備に限らず、ガスタービン設備６６の単独の設備や燃料電池を備えた発電設備、燃料炊きボイラで蒸気を得て蒸気タービンを作動させる蒸気タービン設備等、種々の設備を適用することが可能である。また、蒸気発生器や蒸気タービンを備えた原子力発電設備を適用することも可能である。
【０１０７】
図１４に基づいて発電設備船舶の他の実施例を説明する。尚、図１３に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【０１０８】
図１４に示した発電設備としての発電設備船舶８１は、図１３に示した発電設備船舶６１と同様に、発電設備６２における発電機能としては、圧縮機６３及び燃焼器６４及びガスタービン６５からなるガスタービン設備６６を備えたモジュール８２を有している。また、ガスタービン設備６６のガスタービン６５の排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ６７を備えたモジュール８３を有している。
【０１０９】
更に、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン６８と、蒸気タービン６８の排出蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に循環させる復水循環手段としての復水器６９と、復水器６９からの復水を排熱回収ボイラ６７に供給する給水ポンプ７０とからなる蒸気タービン設備７１とを備えたモジュール８４を有している。
【０１１０】
図１４に示した発電設備は、ガスタービン設備６６からの排気ガスの熱により排熱回収ボイラ６７で蒸気を発生させ、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により蒸気タービン設備７１を作動させ、蒸気タービン設備７１の排気蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に給水するようにしたコンバインドサイクルの発電設備となっている。
【０１１１】
図１５に基づいて発電設備船舶の他の実施例を説明する。
【０１１２】
図１５に示した発電設備は、圧縮機９１と、燃焼器９２と、ガスタービン９３とから構成されるガスタービン設備９４を備えた船舶７３を有している。また、排熱回収ボイラ９５の設備を備えた船舶７４を有している。更に、蒸気により駆動される蒸気タービン９６と、蒸気タービン９６の排出蒸気を復水する復水器９７と、復水器９７からの復水の給水を行なう給水ポンプ９８とからなる蒸気タービン設備９９を備えた船舶７５を有している。
【０１１３】
つまり、船舶７３、７４、７５を集合させて発電設備を構成した例である。
【０１１４】
図１５に示した発電設備は、ガスタービン設備９４からの排気ガスの熱により排熱回収ボイラ９５で蒸気を発生させ、排熱回収ボイラ９５で発生した蒸気により蒸気タービン設備９９を作動させ、蒸気タービン設備９９の排気蒸気を復水して排熱回収ボイラ９５に給水するようにしたコンバインドサイクルの発電設備となっている。
【０１１５】
尚、各船舶に備えられる発電機能としては、図示例以外の配列構成としたり図示例以外の発電機能（補器類等を含む）を適用することも可能である。また、燃料備蓄設備を備えた船舶を適用することも可能である。
【０１１６】
上述した発電設備では、例えば、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を適宜組み合わせて需要地近傍に航行させて集合させ、需要地近傍で発電設備として使用する。電力事業主は、例えば、電力需要の状態に応じた時期等を特定して必要な船舶を借り受けることにより、土地や建屋等（不動産）を準備することなく、また、最大電力需要を見越した大型の発電設備を構築することなく、短期間、低コストで電力事業を実施することが可能になる。
【０１１７】
このため、発電所の立地が困難な狭い場所等や、電力需要の予測が困難な地域であっても電力事業の成立が容易となり、地域や場所に制約を受けることなく安定した電力の供給が可能になる。
【０１１８】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模（船舶の種類や数）の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築することが可能のである。船舶を集合させて発電設備を構築する場合に、原子力発電設備を適用することも可能である。このような場合、例えば、一次系の設備と二次系の設備と蒸気タービン系の設備とを異なる船舶に備える等が可能である。
【０１１９】
図１６に基づいて上述した発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの一例を説明する。図１６には発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの概念状況を示してある。
【０１２０】
発電事業主１１１が各地に存在し、多数の船舶（発電設備船舶及び発電設備を構成する船舶）１１２を保有する貸主１１３が存在する。貸主１１３は気象衛星１１４からの情報により電力需要を予測して船舶１１２を予め適宜配船しておき、インターネット１１５経由で情報を公開する。
【０１２１】
発電設備を必要とする発電事業主１１１はインターネット１１５経由で必要な電力に応じた設備の希望と必要な時期等を貸主１１３に知らせる。両者の条件等が合致した場合に、貸主１１３は各船舶との通信により指定された電事業主１１１の場所に船舶を航行させるように指示を与える。
【０１２２】
もちろん、発電事業主が全世界に発電所設備を構築するときには、貸主は存在せず、発電事業主が気象衛星等の情報に基づいて各地の電力需要等を予測し、多数の船舶を調整して各地に適宜能力の発電設備を構築する使い方も可能である。
【０１２３】
上述した発電設備では、発電機能を備えた機器をモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけのモジュールからなる発電設備としたり、複数種類もしくは種類の異なるガスタービン設備や蒸気タービン及び復水循環手段の設備のモジュールを組み合わせた発電設備とすることが可能である。
【０１２４】
また、電力需要に応じて最適な稼働率で発電を行なうことができ、しかも、初期導入コストを抑制することができる。モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。また、大容量の発電設備が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備を構築することができる。
【０１２５】
また、例えば、必要なモジュール単位でリース等の運用を行うことにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールを組み立てることで設備が構築されることを特徴とする。
【０１２７】
このため、モジュール間での機器の軸芯合わせを行うことなく短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１２８】
請求項２に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を移動体に備えたことを特徴とする。
【０１２９】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１３０】
請求項３に係る本発明の発電設備は、
請求項２に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールをそれぞれ移動体に備えて移動体を集合させることで設備を構築することを特徴とする。
【０１３１】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１３２】
請求項４に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンであることを特徴とする。
【０１３３】
このため、同軸で連結される圧縮機とガスタービンが一単位のモジュールとして構成される。
【０１３４】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、ガスタービンと発電機であることを特徴とする。
【０１３５】
このため、同軸で連結される圧縮機と発電機が一単位のモジュールとして構成される。
【０１３６】
請求項６に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【０１３７】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる複合発電の発電設備とすることが可能になる。
【０１３８】
また、請求項７に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃料電池及びガスタービンからなるハイブリッドガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【０１３９】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる複合発電の発電設備とすることが可能になる。
【０１４０】
請求項８に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
モジュール間の機器同士の信号伝達は無線通信で行われることを特徴とする。
【０１４１】
このため、電気配線等の連結が不要となる。
【０１４２】
請求項９に係る本発明の発電設備は、
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
移動体は船舶であることを特徴とする。
【０１４３】
このため、船舶によりモジュールを移動させることができる。
【０１４４】
請求項１０に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
海上の任意の位置で発電を行うことで給電地点とすることを特徴とする。
【０１４５】
このため、発電場所近傍での給電が可能になる。
【０１４６】
請求項１１に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
燃料発掘地点の近傍の海上で発電を行うことを特徴とする。
【０１４７】
このため、燃料発掘地点近傍での発電か可能になる。
【０１４８】
請求項１２に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
発電により生じる排ガス中の二酸化炭素を海中で処理することを特徴とする。
【０１４９】
このため、二酸化炭素の大気中への放出をなくすことができる。
【０１５０】
請求項１３に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
電力需要に応じて船舶を移動させることを特徴とする。
【０１５１】
このため、電力需要地の近傍での発電が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る発電設備の外観イメージ図。
【図２】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図３】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図４】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図５】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図６】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図７】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図８】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図９】接続状況の説明図。
【図１０】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１１】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１２】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１３】発電設備船舶の概略構成図。
【図１４】発電設備船舶の概略構成図。
【図１５】船舶を組み合わせて一つの発電設備とした例を表す概略説明図。
【図１６】発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの概念図。
【符号の説明】
１〜８，１４，１７，１９，２０，２６，２９，３１，３３，３５，３７，３９，４１，４４，４６，４８，８２，８３，８４ モジュール
１１，６３，９１ 圧縮機
１２，６５，９３ ガスタービン
１３ 発電機
１５，６４，９２ 燃焼器
１６ タービン（上流段）
１８ タービン（下流段）
２１ 燃料電池
２２ 再循環ライン
２５，９５ 排熱回収ボイラ
２７ 発電機
２８，３０，３２ 管群類
３４，３６，９６ 蒸気タービン
３８，４０，９７ 復水器
４３，７０，９８ 給水ポンプ
４５ 熱交換器
４７ 煙突
５１，６２ 発電設備
６１，８１ 発電設備船舶
６６，９４ ガスタービン設備
７１，９９ 蒸気タービン設備
７３，７４，７５，１１２ 船舶
１１１ 発電事業主
１１３ 貸主
１１４ 気象衛星
１１５ インターネット
１４５ 光ケーブル
１４６ ジョイントボックス
１４８ 配管
１４９ フレキシブル接続部材
１５１ 連結コネクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機能の構成要素をモジュール化した発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンや蒸気タービンを備えた大容量の発電設備（発電所）は、不動産として建造されており、一旦設けられれば、その場で永続的に運転することを前提とするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
大容量の発電設備は、現地での大規模な土木工事から着工する必要があり、完成までに長い日数を要していた。また、発電設備を永久的に運転することを前提として建設するため、建設後に近隣の住民、自治体とのトラブルや建設国の政変等が生じたとしても、発電設備そのものを縮小したり撤収したりすることは容易ではなかった。更に、電力需要の変動に対しては、発電規模に対した運用の範囲でカバーするか、又は、機器の増設工事等を長期間かけて行うしかなかった。
【０００４】
従来の技術として、蒸気タービンのケーシングを分割し、分割したケーシングをモジュール化して据え付けを行うことで、据え付け工事の短縮化を図ることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来の技術として、共通ベースを用いて複数のモジュールに分割した発電機器を設置するタービン発電装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１の従来の技術は振動抑制を目的としているだけで、同じ場所で永続的に運転する発電設備を前提としていることに変わりはなく、又、ケーシングの据え付けに際しては現地での土木工事等が絶対条件となっている。特許文献２の従来技術は、据付の工期短縮を目的としているだけで、共通ベースを基礎として用いて同じ場所で永続的に運転する発電設備を前提としていることに変わりはなく、又、分割についても具体的な開示はなんらされていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３０４０８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０６１７１号公報
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールを組み立てることで設備が構築されることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を移動体に備えたことを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項３に係る本発明の発電設備は、
請求項２に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールをそれぞれ移動体に備えて移動体を集合させることで設備を構築することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、ガスタービンと発電機であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃料電池及びガスタービンからなるハイブリッドガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
モジュール間の機器同士の信号伝達は無線通信で行われることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に係る本発明の発電設備は、
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
移動体は船舶であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
海上の任意の位置で発電を行うことで給電地点とすることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
燃料発掘地点の近傍の海上で発電を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
発電により生じる排ガス中の二酸化炭素を海中で処理することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
電力需要に応じて船舶を移動させることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の発電設備は、例えば、都市や自治体の電力需要を賄える規模の大容量の発電設備を想定している。発電設備には、ガスタービン設備や蒸気タービン設備等の動力設備が備えられ、当該動力設備が複数に分割されてモジュール化されている。そして、複数のモジュールをあたかも玩具のブロックや積み木を組み付けるように接合し組み立てて発電設備を構築する。
【００２２】
ガスタービン設備の基礎（架台）等、従来、大規模な土木工事を必要としていたものについても、モジュール化または規定の構造に製造しておくことで当該土木工事の手間を極力少なくする。分割されたモジュールは、必要に応じた規模の組み合わせでそれぞれ船舶や陸送用のトレーラー等で電力需要地に搬送される。
【００２３】
発電機のモジュール化については、例えば、圧縮機、燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備が一体（一単位）のブロックとしてモジュール化され（一単位のモジュール）、排熱回収ボイラの設備が１つのブロック（一単位）としてモジュール化され、蒸気タービンと復水循環手段からなる蒸気タービン設備が１つのブロック（一単位）としてモジュール化される。
【００２４】
また、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されていれば、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンとをモジュール化したり、ガスタービンと発電機をモジュール化することが可能である。
【００２５】
このような場合、燃焼器を一単位のモジュールとし、ガスタービンの燃焼器に代えて燃料電池設備のモジュールを適用する等することで、モジュール毎の交換が可能である。また、その他発電設備に付帯される熱交換器類やポンプ類等の補器類がブロックとしてモジュール化される。
【００２６】
また、蒸気タービン設備のうち、蒸気タービンと復水循環手段のそれぞれを一つずつのブロックとしてモジュール化することも可能である。
【００２７】
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけを動力設備とする発電設備を構築したり、ガスタービン設備と蒸気タービン設備の両方を動力とするコンバインドサイクル発電設備を構築することも可能となる。また、それらの数や種類も適宜選択することができる。
【００２８】
そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００２９】
電力需要地への備品搬送に際しては、モジュールを最小限として船舶やトレーラー等で輸送し、現地でモジュール同士の組み立て接合を行う。電力需要の地域に応じて所定の数、種類のモジュールを移送することで、需要地で必要な規模の発電設備を構築できることになる。また、燃料基地や海上の燃料発掘現場の近傍で発電設備を構築すれば、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００３０】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備（モジュールの種類や数）を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行うことができる。
【００３１】
更に、将来、燃料電池やその他の電源システムの技術的な向上により、電気を動力とした大型の船舶が出現することが予測される。長い航海では電力が足りなくなる問題が生じるが、モジュール化した発電設備を船舶に備えることにより、所望の公海上に発電設備を構築することができ、電気を動力とした大型の船舶の電力供給基地として適用することが可能になる。また、このような発電設備を備えた船舶に水素製造設備を統合させることにより、公海上で移動しながら燃料電池船等に水素を補給することが可能になる。もちろん、港に水素を供給して廻ることも可能である。
【００３２】
ところで、地球温暖化に影響を及ぼしているとされる二酸化炭素を炭酸ガスハイドレート化して深海に直接沈める技術の研究が進められている。この技術が確立すれば、二酸化炭素を大量に発生する火力発電プラント等では二酸化炭素の処理を義務付けられる可能性が高い。この処理を行うには、陸上の火力発電プラントで発生した二酸化炭素を一旦凝縮して特殊なタンクに貯蔵し、専用の運搬船で公海上に輸送した後、深海に沈めるといった運用が必要となる。このため、将来的に既設の火力発電プラントの運用コストが大幅に増加する可能性が高い。
【００３３】
前述したように、発電機能を有する機器をモジュール化して船舶に発電設備を備えることにより、公海上で発電を行うことが可能であるため、二酸化炭素を深海に直接沈めることが可能である。即ち、大気への二酸化炭素の排出がない状態で公海上での発電が可能になる。このため、二酸化炭素の排出権を提供することも可能になり、二酸化炭素の排出権の売買を含めた電力の供給が可能となる。
【００３４】
発電した電気は、特殊な送電設備を用いて公海上から直接送電したり、二酸化炭素が発生しない水素等のクリーンエネルギーの製造元として利用することができる。
【００３５】
二酸化炭素の処理を行うためには、大規模な処理施設を設置する可能性が高く、深海に二酸化炭素を沈めるには大きなエネルギーが必要となる。よって、このような処理設備の集合体に対して、必要な時期に必要なだけのエネルギーを供給することも可能である。
【００３６】
モジュール化された各機器類には、弁の開閉やセンシング、その他のための電気系統も備えられているため、各モジュール同士を組み付ける場合は、電気ケーブル同士も接続しなければならない。従って、各モジュールには、所定の場所に所定の構造・規格を有するコネクタを設置しておき、モジュール同士を接続すると同時に電気系統のコネクタも容易に接続できるようにしておく。
【００３７】
また、モジュール間の電気信号の受け渡しを無線通信により行うこととしてもよい。この場合は、各モジュール内には無線通信機器を装備しておき、電気ケーブルの使用は同一モジュール内の機器同士、又は、同一モジュール内の機器と通信機器の間でのみ許される構成とする。
【００３８】
尚、モジュール同士の無線通信を許すと各モジュールには無線通信機器のほかに信号処理装置や同期処理装置等を装備させることが必要となってくるため、モジュール間の信号の送受信は全て中央制御室のコンピュータを介してやりとりすることとしてもよい。
【００３９】
モジュールは、大きさ、形状が一定に統一されていることが望ましい。これは、例えば、モジュールの外形が縦、横、高さで全て５ｍの立方体となるように統一してもよいし、その大きさのモジュールの他に、縦５ｍ、横１０ｍ、高さ５ｍの立方体や、縦、横１０ｍ、高さ５ｍといったいくつかの種類からなるようにしてもよい。これにより、モジュール同士の組み立て接合は、無駄なスペースが生じることがなく、隙間なくあたかも積み木を並べたリ積み上げていくように構成することができる。
【００４０】
各モジュールの下面や上面または／及び側面には所定形状の凹凸等の嵌合部を設けておき、モジュール同士を積み上げたり並べる場合には、玩具のブロック同士が嵌め合わされるように嵌合部同士を嵌合させる。安全のために、嵌合部分に専用の固定具等を設け、固定具等を用いて嵌合部を固定することとしてもよい。
【００４１】
発電設備の基礎については、発電規模（例えば、組み立てるモジュールの数、種類、規模）に応じて広さの異なる土台を複数種類用意し、現場に設置する。この土台は、例えば、前述したように、一辺が５ｍまたは１０ｍというモジュールに対応させる場合は、縦・横の長さが５ｍまたは１０ｍの倍数に相当する正方形や長方形の上面形状を有した鉄製またはコンクリート製の構造物であり、それを地中に埋設等して固定する。
【００４２】
そして、この土台の上面には、各モジュールの下面形状に合わせた凹凸やレール状物を５ｍまたは１０ｍ単位で碁盤目状に施しておき、あたかも玩具のブロックがこの玩具ブロックの土台と嵌め合わされるように嵌合させる。この場合、前述したように安全のため、嵌合部分を専用の固定具で固定する。
【００４３】
尚、土台は地面に固定させるものには限定されず、例えば、メガフロートのように洋上に浮かぶ構造物であってもよい。この場合、送電は公知の海底送電ケーブルを用いて陸地まで送電する。
【００４４】
土台には予め汎用の機器類が設置されていてもよい。例えば、煙突、補助ボイラ、制御室等を土台の所定部分に予め設けておき、ガスタービン設備のモジュールや蒸気タービン設備のモジュール等は、予め設置されている汎用の機器類の配置に合わせて設置することとしてもよい。
【００４５】
また、延長用の配管や曲がり配管のモジュールを作っておけば、各モジュールの設置位置を他のモジュールに制約されることなく配置できる。例えば、排熱回収ボイラのモジュールとガスタービン設備のモジュールは、排熱回収ボイラの入り口にガスタービン設備のモジュールの出口がくるように配置位置が制限されると考えられるが、前述した延長用配管のモジュールや曲がり配管のモジュールを間に挿入設置することにより、任意の配置に構成できる。
【００４６】
設備の保守を省力化するために、遠隔監視機能及び遠隔制御機能を備えることも可能である。例えば、モジュール中の各機器に設置されている各種センサーの計測結果は全て中央制御室に送信される。モジュール中の各機器は、中央制御室から遠隔調整により操作されることを前提とし、現場操作品は基本的に廃止する。遠隔調整だけでなく、一部の調整機器については「自動調整」とすることも可能である。
【００４７】
現場で、モジュールを輸送機器から運び出して組み付ける方法について説明する。
【００４８】
手順としては、（ａ）船またはトレーラ等で現地にモジュールを運搬する。（ｂ）クレーンで荷降ろしをする。（ｃ）土台までの運搬は、仮置きレールを設置してレール上を運搬するか、現地運搬用のトレーラに載せ換えて運搬する。（ｄ）土台まで運搬した後は、またクレーンで土台に載せるか、レール上を土台まで移動させる。（ｅ）土台上で位置の調整を行い固定する。（ｆ）固定したモジュール同士で配管の接続等が必要な場合はその設置を行う。尚、モジュールの下部にジャッキアップ装置、車輪、回転機構等を標準で設置しておくことも可能である。
【００４９】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の発電設備の実施例を説明する。
【００５０】
図１には本発明の一実施例に係る発電設備の外観イメージ、図２乃至図８には発電機能のモジュールの例を示してある。また、図９には接続状況の説明、図１０乃至図１２にはモジュールを集合させた発電設備の例を示してある。
【００５１】
図１に示すように、本実施例の発電設備１０は、ガスタービン設備のモジュール１、蒸気タービン設備のモジュール２、ボイラ関係のモジュール３、ポンプや熱交換器類のモジュール４、水処理設備のモジュール５、燃料設備のモジュール６、コントロール設備や電気設備のモジュール７及び補器類のモジュール８等が組み立てられて土木工事等を行なうことなく構築されている。
【００５２】
モジュール１〜モジュール８の組み立てにより構築された発電設備１０は、例えば、発電出力が１０万ＫＷを越える（３０万ＫＷ以上）大容量の発電機能の発電設備１０となっている。それぞれのモジュール１〜モジュール８は、工場で製作されて船舶や陸送用のトレーラ等で電力需要地（発電設備構築場所）に搬送される。
【００５３】
発電機能をブロックとしてモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけのモジュールからなる発電設備としたり、複数種類もしくは種類の異なるガスタービン設備や蒸気タービン及び復水循環手段の設備のモジュールを組み合わせた発電設備とすることが可能である。
【００５４】
船舶やトレーラ等でモジュール１〜モジュール８としてそれぞれ輸送して発電設備を構築することにより、電力需要の地域に応じて計画的にモジュール１〜モジュール８を移送して需要地で必要な規模の発電設備を構築できることになる。また、燃料基地の近傍で発電設備を構築することで、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００５５】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備（モジュール１〜モジュール８の種類や数）を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【００５６】
図２乃至図１０に基づいて発電機能を有する機器のモジュールの具体例を説明する。
【００５７】
図２乃至図４にはガスタービン設備関連のモジュール（１）乃至（６）を示してある。
【００５８】
（１）図２（ａ）は圧縮機１１とガスタービン１２と発電機１３とを備えたモジュール１４である。
（２）図２（ｂ）は圧縮機１１と燃焼器１５と上流段のタービン１６を備えたモジュール１７である。上流段のタービン１６は圧縮機１１を作動（回転）させる動力と等しい出力を発生させるものである。
（３）図２（ｃ）は下流段のタービン１８と発電機１３を備えたモジュール１９である。
【００５９】
モジュール１７の設備は、上流段のタービン１６を出た高温高圧のガスがモジュール１９の下流段のタービン１８に送られることを前提とする構成になっている。モジュール１７、１９を構成することにより、モジュールとロータを接続させることなく圧縮機１１を作動させることができるので、モジュール間のロータ軸心調整を省略することができる。
【００６０】
（４）図３（ａ）は燃焼器１５を備えたモジュール２０である。
（５）図３（ｂ）は燃料電池２１を備えたモジュール１２２である。
【００６１】
図４はガスタービン設備関連のモジュール（６）を示してある。
（６）図４は圧縮機１１及び燃料電池２１及びガスタービン１２と、ガスタービン１２の排気ガスを圧縮機１１に再循環させる再循環ライン２２とからなる閉サイクルガスタービン設備２３を備えたモジュール２４である。
【００６２】
図５は排熱回収ボイラ設備関連のモジュール（７）乃至（１０）を示してある。
（７）図５（ａ）は、例えば、低圧加熱群、中圧加熱群、高圧加熱群が一つに収められた排熱回収ボイラ２５を備えたモジュール２６である。
（８）図５（ｂ）は一つの加熱群（例えば高圧加熱群）の管群類２８を備えたモジュール２９である。
（９）図５（ｃ）は一つの加熱群（例えば中圧加熱群）の管群類３０を備えたモジュール３１である。
（１０）図５（ｄ）は一つの加熱群（例えば低圧加熱群）の管群類３２を備えたモジュール３３である。
【００６３】
図６は蒸気タービン設備関連のモジュール（１１）乃至（１３）を示してある。
（１１）図６（ａ）は単流式の蒸気タービン３４と発電機２７を備えたモジュール３５である。
（１２）図６（ｂ）は複流式の蒸気タービン３６と発電機２７を備えたモジュール３７である。
（１３）図６（ｃ）は複流式の蒸気タービン３６と発電機２７と蒸気タービン３６の下部に設置される復水器３８とを備えたモジュール３９である。
【００６４】
図７は復水器設備関連のモジュール（１４）（１５）を示してある。
（１４）図７（ａ）は単独で使用される復水器４０を備えたモジュール４１である。
（１５）図７（ｂ）は蒸気タービン３６の下部に設置される復水器３８を備えたモジュール４２である。
【００６５】
図８は熱交換設備及びその他設備関連のモジュール（１６）乃至（１８）を示してある。
（１６）図８（ａ）は給水ポンプ４３を備えたモジュール４４である。
（１７）図８（ｂ）は熱交換器４５を備えたモジュール４６である。
（１８）図８（ｃ）は補器類、例えば、煙突４７を備えたモジュール４８である。
【００６６】
モジュールにはそれぞれ配管を接続する例えばフランジや電気機器の配線コネクタ等が設けられている。図９は配線及び配管の接続例を示してある。
【００６７】
図９（ａ）に示したように、配線の接続は、例えば、光ケーブル１４５をそれぞれのモジュールのジョイントボックス１４６につなげ、ジョイントボックス１４６同士を連結コネクタ１５１により接続する。図９（ｂ）に示したように、配管１４８の接続は、取り合いを一箇所に纏めてフレキシブル接続部材１４９により連結する。
【００６８】
尚、接続の例は一例であり、例えば、電気系統はモジュール毎に完結させて（外にださない）、モジュール間やモジュールと中央制御室との間だけの無線通信を許容する構成とすることも可能である。
【００６９】
上述したモジュールは、要求される出力や仕様に応じて必要なモジュールが選択されて発電設備の設置場所にモジュール単位で搬送される。各モジュールは工場で略完成された状態で出荷され、発電設備の設置場所では各モジュールを組み立てることにより最小限の作業により所望の規模の発電設備を短期間で構築することができる。
【００７０】
図１０乃至図１２に基づいて発電設備の具体例を説明する。
【００７１】
図１０に基づいて発電設備の第１の具体例を説明する。
【００７２】
図１０に示した発電設備５１は、
（１）図２（ａ）に示した圧縮機１１とガスタービン１２と発電機」１３とを備えたモジュール１４と、
（４）図３（ａ）に示した燃焼器１５を備えたモジュール２０と、
（７）図５（ａ）に示した排熱回収ボイラ２５のモジュール２６と、
（１１）図６（ａ）に示した蒸気タービン３４と発電機２７を備えたモジュール３５と、
（１４）図７（ａ）に示した復水器４０のモジュール４１と、
（１６）図８（ａ）に示した給水ポンプ４３のモジュール４４と
（１８）図８（ｃ）に示した煙突４７のモジュール４８と
が接続されて構築されている。
【００７３】
即ち、発電設備５１では、圧縮機１１からの圧縮空気が燃料と共に燃焼器１５で燃焼され、燃焼ガスがガスタービン１２で膨張される。ガスタービン１２の排出ガスは排熱回収ボイラ２５に送られて熱回収され、排熱回収ボイラ２５で発生した蒸気により蒸気タービン３４が駆動され、蒸気タービン３４の排出蒸気は復水器４０で復水されて給水ポンプ４３により排熱回収ボイラ２６に給水される。
【００７４】
ガスタービン１２及び蒸気タービン３４の駆動により発電機１３及び発電機２７作動して所望の電力が得られる。排熱回収ボイラ２５で熱回収された排出ガスは煙突４７から大気に放出される。
【００７５】
上記構成の発電設備５１は、モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００７６】
また、大容量の発電設備５１が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備５１を構築することができる。また、例えば、必要なモジュール単位でリース等の運用を行うことにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【００７７】
図１１に基づいて発電設備の第２の具体例を説明する。
【００７８】
図１１に示した発電設備５２は、
（２）図２（ｂ）に示した圧縮機１１と燃焼器１５と上流側のタービン１６を備えたモジュール１７と、
（３）図２（ｃ）に示した下流側のタービン１８と発電機１３を備えたモジュール１９と、
（７）図５（ａ）に示した排熱回収ボイラ２５のモジュール２６と、
（１３）図６（ｃ）に示した複流式の蒸気タービン３６と発電機２７と復水器３８を備えたモジュール４１と、
（１６）図８（ａ）に示した給水ポンプ４３のモジュール４４と
（１８）図８（ｃ）に示した煙突４７のモジュール４８
が接続されて構築されている。
【００７９】
即ち、発電設備５２では、圧縮機１１からの圧縮空気が燃料と共に燃焼器１３で燃焼され、燃焼ガスが上流側のタービン１６及び下流側のタービン１８で膨張される。下流側のタービン１８の排出ガスは排熱回収ボイラ２６に送られて熱回収され、排熱回収ボイラ２６で発生した蒸気により蒸気タービン３６が駆動され、蒸気タービン３６の排出蒸気は復水器３８で復水されて給水ポンプ４３により排熱回収ボイラ２６に給水される。
【００８０】
下流側のタービン１８及び蒸気タービン３６の駆動により発電機１３及び発電機２７が作動して所望の電力が得られる。排熱回収ボイラ２６で熱回収された排出ガスは煙突４７から大気に放出される。
【００８１】
上記構成の発電設備５２は、図１０で示した発電設備５１と同様に、モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。そして、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成されているので、モジュールを組み立て接合する際には軸芯の調整が不要で、モジュールの接合を極めて容易に実施することができ、短時間で発電設備の構築が可能になる。
【００８２】
また、大容量の発電設備５２が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備５２を構築することができる。また、例えば、必要なモジュール単位でリース等で運用することにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【００８３】
図１２に基づいて発電設備の第３の具体例を説明する。
【００８４】
図１２に示した発電設備５３は、図１０に示した発電設備５１に対し、（４）図３（ａ）に示した燃焼器１５を備えたモジュール２０に代えて、（５）図３（ｂ）に示した燃料電池２１を備えたモジュール２２を適用した設備となっている。
【００８５】
このため、燃料電池２１を用いたガスタービン設備とのハイブリッドの発電が可能になり、発電設備５１と同様の効果が得られる。
【００８６】
上述した発電設備は、モジュール単位で搬送を行うことができるので、山岳地帯や離島等、発電設備の建設工事が困難と考えられる場所に発電設備を建設することが可能になる。また、モジュールを航空機や飛行船等に載せて搬送することで、短期間の輸送により発電設備を設置することができる。
【００８７】
また、５年、１０年と有期の期間を限定して発電設備を設置することができるため、土地の借用等の制約が減少して事業主が売電事業を行い易くなる。また、狭い敷地でも設置可能であるので都市部近隣に発電設備を設置することができ、送電ロスを少なくすることができる。
【００８８】
上述したモジュールを移動体として船舶に搭載した例の実施例を説明する。
【００８９】
一つの船舶に備えられる発電設備は、例えば、圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備がブロックとしてモジュール化（大型コンテナ等に収容）され、排熱回収ボイラの設備がブロックとしてモジュール化され、蒸気タービンと復水循環手段からなる蒸気設備がブロックとしてモジュール化される。
【００９０】
更に、圧縮機及び燃焼器及びガスタービンのそれぞれや蒸気タービンと復水循環手段のそれぞれがブロックとしてモジュール化されることもある。このような場合、燃料電池設備をモジュール化し、燃焼器のモジュールに代えて燃料電池設備のモジュールを適用する等、モジュール毎の交換が可能になる。
【００９１】
他の態様として、一つの船舶にガスタービン設備を備え、他の船舶に排熱回収ボイラの設備を備え、他の船舶に蒸気タービン及び復水循環手段の設備を備え、更に他の船舶に補器類等の設備を備え、各船舶を集合して発電設備とすることも考えられる。
【００９２】
このような場合、要求される出力等に応じてガスタービン設備だけの船舶の発電設備としたり、種類の異なる蒸気タービン及び復水循環手段の設備の船舶を移動させて組み合わせの異なる発電設備とすることが可能である。
【００９３】
また、複数の船舶で発電設備を構築する場合に、原子力発電設備を適用することも可能である。このような場合、例えば、一次系の設備と二次系の設備と蒸気タービン系の設備とを異なる船舶に備える等が可能である。
【００９４】
船舶に発電設備を備えることにより、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を航行させて需要地で必要な規模の発電設備が構築できることになる。また、燃料基地の近傍で発電設備を構築することで、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。
【００９５】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【００９６】
以下図面に基づいて船舶に発電設備を備えた具体例を説明する。
【００９７】
図１３には本発明の一実施例に係る発電設備船舶の概略構成、図１４には本発明の他の実施例に係る発電設備船舶の概略構成を示してある。
【００９８】
図１３に示すように、発電設備船舶６１は、例えば、発電出力が１０万ＫＷを越える（３０万ＫＷ以上）大容量の発電機能の発電設備６２を一つのモジュールとして備えたものである。
【００９９】
発電設備６２における発電機能を有する機器としては、圧縮機６３及び燃焼器６４及びガスタービン６５からなるガスタービン設備６６を備えている。また、ガスタービン設備６６のガスタービン６５の排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ６７を備えている。
【０１００】
更に、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン６８と、蒸気タービン６８の排出蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に循環させる復水循環手段としての復水器６９と、復水器６９からの復水を排熱回収ボイラ６７に供給する給水ポンプ７０とからなる蒸気タービン設備７１とを備えている。
【０１０１】
そして、図示は省略したが、その他発電設備に付帯される熱交換器類やポンプ類等の補器類が備えられている。
【０１０２】
上述した発電設備船舶６１は、例えば、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を需要地近傍に航行させて需要地近傍で発電設備として使用する。電力事業主は、例えば、電力需要の状態に応じた時期等を特定して発電設備船舶１を借り受けることにより、土地や建屋等（不動産）を準備することなく、また、最大電力需要を見越した大型の発電設備を構築することなく、短期間、低コストで電力事業を実施することが可能になる。
【０１０３】
このため、発電所の立地が困難な狭い場所等や、電力需要の予測が困難な地域であっても電力事業の成立が容易となり、地域や場所に制約を受けることなく安定した電力の供給が可能になる。
【０１０４】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模（発電設備船舶６１の数）の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築して事業を行なうことができる。
【０１０５】
また、発電設備船舶６１としたので、燃料基地の近傍で発電設備を構築することができ、燃料輸送等の効率化を図り安定した燃料供給が受けられる。更に、発電設備船舶６１としたので、復水器６９で使用される冷却用の海水を効率よく確実に入手することができる。
【０１０６】
尚、発電設備船舶６１の発電機能としては、ガスタービン設備６６と蒸気タービン設備７１とを組み合わせたコンバインド設備に限らず、ガスタービン設備６６の単独の設備や燃料電池を備えた発電設備、燃料炊きボイラで蒸気を得て蒸気タービンを作動させる蒸気タービン設備等、種々の設備を適用することが可能である。また、蒸気発生器や蒸気タービンを備えた原子力発電設備を適用することも可能である。
【０１０７】
図１４に基づいて発電設備船舶の他の実施例を説明する。尚、図１３に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【０１０８】
図１４に示した発電設備としての発電設備船舶８１は、図１３に示した発電設備船舶６１と同様に、発電設備６２における発電機能としては、圧縮機６３及び燃焼器６４及びガスタービン６５からなるガスタービン設備６６を備えたモジュール８２を有している。また、ガスタービン設備６６のガスタービン６５の排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ６７を備えたモジュール８３を有している。
【０１０９】
更に、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン６８と、蒸気タービン６８の排出蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に循環させる復水循環手段としての復水器６９と、復水器６９からの復水を排熱回収ボイラ６７に供給する給水ポンプ７０とからなる蒸気タービン設備７１とを備えたモジュール８４を有している。
【０１１０】
図１４に示した発電設備は、ガスタービン設備６６からの排気ガスの熱により排熱回収ボイラ６７で蒸気を発生させ、排熱回収ボイラ６７で発生した蒸気により蒸気タービン設備７１を作動させ、蒸気タービン設備７１の排気蒸気を復水して排熱回収ボイラ６７に給水するようにしたコンバインドサイクルの発電設備となっている。
【０１１１】
図１５に基づいて発電設備船舶の他の実施例を説明する。
【０１１２】
図１５に示した発電設備は、圧縮機９１と、燃焼器９２と、ガスタービン９３とから構成されるガスタービン設備９４を備えた船舶７３を有している。また、排熱回収ボイラ９５の設備を備えた船舶７４を有している。更に、蒸気により駆動される蒸気タービン９６と、蒸気タービン９６の排出蒸気を復水する復水器９７と、復水器９７からの復水の給水を行なう給水ポンプ９８とからなる蒸気タービン設備９９を備えた船舶７５を有している。
【０１１３】
つまり、船舶７３、７４、７５を集合させて発電設備を構成した例である。
【０１１４】
図１５に示した発電設備は、ガスタービン設備９４からの排気ガスの熱により排熱回収ボイラ９５で蒸気を発生させ、排熱回収ボイラ９５で発生した蒸気により蒸気タービン設備９９を作動させ、蒸気タービン設備９９の排気蒸気を復水して排熱回収ボイラ９５に給水するようにしたコンバインドサイクルの発電設備となっている。
【０１１５】
尚、各船舶に備えられる発電機能としては、図示例以外の配列構成としたり図示例以外の発電機能（補器類等を含む）を適用することも可能である。また、燃料備蓄設備を備えた船舶を適用することも可能である。
【０１１６】
上述した発電設備では、例えば、電力需要の地域に応じて計画的に船舶を適宜組み合わせて需要地近傍に航行させて集合させ、需要地近傍で発電設備として使用する。電力事業主は、例えば、電力需要の状態に応じた時期等を特定して必要な船舶を借り受けることにより、土地や建屋等（不動産）を準備することなく、また、最大電力需要を見越した大型の発電設備を構築することなく、短期間、低コストで電力事業を実施することが可能になる。
【０１１７】
このため、発電所の立地が困難な狭い場所等や、電力需要の予測が困難な地域であっても電力事業の成立が容易となり、地域や場所に制約を受けることなく安定した電力の供給が可能になる。
【０１１８】
また、電力事業主は、必要な時期に必要な規模（船舶の種類や数）の設備を借り受ける等により、最大需要に応じた規模の発電設備を最小限の設備費で構築することが可能のである。船舶を集合させて発電設備を構築する場合に、原子力発電設備を適用することも可能である。このような場合、例えば、一次系の設備と二次系の設備と蒸気タービン系の設備とを異なる船舶に備える等が可能である。
【０１１９】
図１６に基づいて上述した発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの一例を説明する。図１６には発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの概念状況を示してある。
【０１２０】
発電事業主１１１が各地に存在し、多数の船舶（発電設備船舶及び発電設備を構成する船舶）１１２を保有する貸主１１３が存在する。貸主１１３は気象衛星１１４からの情報により電力需要を予測して船舶１１２を予め適宜配船しておき、インターネット１１５経由で情報を公開する。
【０１２１】
発電設備を必要とする発電事業主１１１はインターネット１１５経由で必要な電力に応じた設備の希望と必要な時期等を貸主１１３に知らせる。両者の条件等が合致した場合に、貸主１１３は各船舶との通信により指定された電事業主１１１の場所に船舶を航行させるように指示を与える。
【０１２２】
もちろん、発電事業主が全世界に発電所設備を構築するときには、貸主は存在せず、発電事業主が気象衛星等の情報に基づいて各地の電力需要等を予測し、多数の船舶を調整して各地に適宜能力の発電設備を構築する使い方も可能である。
【０１２３】
上述した発電設備では、発電機能を備えた機器をモジュール化することにより、発電所構築場所（電力需要地等）で要求される出力等に応じてガスタービン設備だけのモジュールからなる発電設備としたり、複数種類もしくは種類の異なるガスタービン設備や蒸気タービン及び復水循環手段の設備のモジュールを組み合わせた発電設備とすることが可能である。
【０１２４】
また、電力需要に応じて最適な稼働率で発電を行なうことができ、しかも、初期導入コストを抑制することができる。モジュールを組み合わせることで構築されているため、現地工事がほとんど必要なく建設コストを抑制すると共に納期短縮が可能となる。また、大容量の発電設備が容易に移動可能となり、需要と供給の関係をバランスさせて発電設備を構築することができる。
【０１２５】
また、例えば、必要なモジュール単位でリース等の運用を行うことにより、発電所建設の初期投資を抑えることができる。また、故障やメンテナンス時は、必要箇所のモジュールを点検・交換することで対処でき、稼働率が向上し維持管理が容易となる。また、モジュールとして量産が可能となり生産コストを抑制することができる。更に、災害時等の電力供給に対し迅速に対応することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールを組み立てることで設備が構築されることを特徴とする。
【０１２７】
このため、モジュール間での機器の軸芯合わせを行うことなく短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１２８】
請求項２に係る本発明の発電設備は、
発電機能を有する機器を移動体に備えたことを特徴とする。
【０１２９】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１３０】
請求項３に係る本発明の発電設備は、
請求項２に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールをそれぞれ移動体に備えて移動体を集合させることで設備を構築することを特徴とする。
【０１３１】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる発電設備とすることが可能になる。
【０１３２】
請求項４に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンであることを特徴とする。
【０１３３】
このため、同軸で連結される圧縮機とガスタービンが一単位のモジュールとして構成される。
【０１３４】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、ガスタービンと発電機であることを特徴とする。
【０１３５】
このため、同軸で連結される圧縮機と発電機が一単位のモジュールとして構成される。
【０１３６】
請求項６に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【０１３７】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる複合発電の発電設備とすることが可能になる。
【０１３８】
また、請求項７に係る本発明の発電設備は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃料電池及びガスタービンからなるハイブリッドガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする。
【０１３９】
このため、短期間で建設でき、また、電力需要や社会的な突発的事象等に対応して発電規模の拡大、縮小を容易に行うことができる複合発電の発電設備とすることが可能になる。
【０１４０】
請求項８に係る本発明の発電設備は、
請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
モジュール間の機器同士の信号伝達は無線通信で行われることを特徴とする。
【０１４１】
このため、電気配線等の連結が不要となる。
【０１４２】
請求項９に係る本発明の発電設備は、
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
移動体は船舶であることを特徴とする。
【０１４３】
このため、船舶によりモジュールを移動させることができる。
【０１４４】
請求項１０に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
海上の任意の位置で発電を行うことで給電地点とすることを特徴とする。
【０１４５】
このため、発電場所近傍での給電が可能になる。
【０１４６】
請求項１１に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
燃料発掘地点の近傍の海上で発電を行うことを特徴とする。
【０１４７】
このため、燃料発掘地点近傍での発電か可能になる。
【０１４８】
請求項１２に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
発電により生じる排ガス中の二酸化炭素を海中で処理することを特徴とする。
【０１４９】
このため、二酸化炭素の大気中への放出をなくすことができる。
【０１５０】
請求項１３に係る本発明の発電設備は、
請求項９に記載の発電設備において、
電力需要に応じて船舶を移動させることを特徴とする。
【０１５１】
このため、電力需要地の近傍での発電が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る発電設備の外観イメージ図。
【図２】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図３】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図４】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図５】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図６】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図７】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図８】発電機能のモジュールの例を表す概略系統図。
【図９】接続状況の説明図。
【図１０】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１１】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１２】モジュールを集合させた発電設備の例を表す概略系統図。
【図１３】発電設備船舶の概略構成図。
【図１４】発電設備船舶の概略構成図。
【図１５】船舶を組み合わせて一つの発電設備とした例を表す概略説明図。
【図１６】発電設備船舶及び複数の船舶を集合させた発電設備の全体システムの概念図。
【符号の説明】
１〜８，１４，１７，１９，２０，２６，２９，３１，３３，３５，３７，３９，４１，４４，４６，４８，８２，８３，８４ モジュール
１１，６３，９１ 圧縮機
１２，６５，９３ ガスタービン
１３ 発電機
１５，６４，９２ 燃焼器
１６ タービン（上流段）
１８ タービン（下流段）
２１ 燃料電池
２２ 再循環ライン
２５，９５ 排熱回収ボイラ
２７ 発電機
２８，３０，３２ 管群類
３４，３６，９６ 蒸気タービン
３８，４０，９７ 復水器
４３，７０，９８ 給水ポンプ
４５ 熱交換器
４７ 煙突
５１，６２ 発電設備
６１，８１ 発電設備船舶
６６，９４ ガスタービン設備
７１，９９ 蒸気タービン設備
７３，７４，７５，１１２ 船舶
１１１ 発電事業主
１１３ 貸主
１１４ 気象衛星
１１５ インターネット
１４５ 光ケーブル
１４６ ジョイントボックス
１４８ 配管
１４９ フレキシブル接続部材
１５１ 連結コネクタ
Claims (13)
- 発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールを組み立てることで設備が構築されることを特徴とする発電設備。
- 発電機能を有する機器を移動体に備えたことを特徴とする発電設備。
- 請求項２に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器を複数に分割してモジュール化し、同軸で連結される機器同士が少なくとも一単位のモジュールとして構成され、モジュールをそれぞれ移動体に備えて移動体を集合させることで設備を構築することを特徴とする発電設備。 - 請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、圧縮機と燃焼器と少なくとも圧縮機を回転させるガスタービンであることを特徴とする発電設備。 - 請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
同軸で連結される機器は、ガスタービンと発電機であることを特徴とする発電設備。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃焼器及びガスタービンからなるガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする発電設備。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
発電機能を有する機器は、
圧縮機及び燃料電池及びガスタービンからなるハイブリッドガスタービン設備と、
ガスタービンの排出ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
蒸気タービンの排出蒸気を復水して排熱回収ボイラに循環させる復水循環手段とを含むことを特徴とする発電設備。 - 請求項１もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
モジュール間の機器同士の信号伝達は無線通信で行われることを特徴とする発電設備。 - 請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の発電設備において、
移動体は船舶であることを特徴とする発電設備。 - 請求項９に記載の発電設備において、
海上の任意の位置で発電を行うことで給電地点とすることを特徴とする発電設備。 - 請求項９に記載の発電設備において、
燃料発掘地点の近傍の海上で発電を行うことを特徴とする発電設備。 - 請求項９に記載の発電設備において、
発電により生じる排ガス中の二酸化炭素を海中で処理することを特徴とする発電設備。 - 請求項９に記載の発電設備において、
電力需要に応じて船舶を移動させることを特徴とする発電設備。
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