JP2011244544A

JP2011244544A - 電力供給システム

Info

Publication number: JP2011244544A
Application number: JP2010112451A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Nakamura; 洋一中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】本発明によれば、発電所に必要な所内用電力を供給するとともに、電力需要の変化に対応して電力供給を独立して行うことができる電力供給システムの提供を目的とする。
【解決手段】電力供給システム１は、主発電設備４と、水素製造設備１３と、水素貯蔵設備１４と、水素ガスタービン９と、主発電設備用常用母線５と、主発電設備用非常用母線６と、水素ガスタービン用母線１０と、母線電力供給設備と、交流電力を用いて需要先供給用電力を電力需要先へ供給する需要先用電力供給設備とを備える。水素製造設備は、主発電設備及び水素ガスタービンから発生した交流電力の一部を水素製造用電力として用いて水素製造を行い、水素ガスタービンが発生させる交流電力を変化させるとともに、水素製造に用いる水素製造用電力を変化させて需要先供給用電力の電力需要に対応させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素ガスタービンを用いた電力供給システムに関する。

原子力発電所をはじめとする発電所においては、主発電設備である原子炉や蒸気タービン等の監視システム、空調システム、照明システム等を運転するために必要な主発電設備用所内電力を供給するための補助発電設備が設置されている。

この補助発電設備を主発電設備用所内電力の供給源としてのみだけでなく、需要先へ供給する電力である需要先用電力の供給源としても運用するために、補助発電設備としてガスタービンを設置している。

この場合、ガスタービンは発電所の主発電設備と並列して運転させ、発生した電力を主発電設備所内電力及び需要先用電力として供給し、電力需要が変化したときにはガスタービンの出力を変化させることによって需要先用電力を変化させるように運転制御し、電力需要の変化に対応するようにした技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、主発電設備用所内電力を供給するための補助発電設備として、発電所の主発電設備の余剰電力から水素を製造し、これを貯蔵して燃料電池によって主発電設備用所内電力の供給を行う技術も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらには、電力需要の少ない時間帯に発電所の余剰電力により製造した水素を貯蔵し、電力需要の多い時間帯に燃料電池によって需要先用電力の供給を行う技術が開発されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開平６−５８４３２号公報特開平５−１４６０９５号公報特開平１１−４６４６０号公報

しかしながら、一般にガスタービンの出力を変化させるためには時間を要するため、上述した特許文献１に記載の技術では、短時間の急激な電力需要の変化に対しては主発電設備及びガスタービンの出力変化のみで対応することはできず、したがって、近郊の発電所とネットワークで結んで電力負荷を分散し調整する外部電力系統と主発電設備及びガスタービンを接続することによって急激な電力需要の変化に対応する必要があった。

このため、近郊に他の発電所がなく外部電力系統と接続されないローカルな送電網の電力供給を行う発電所に、所内用電力及び需要先用の電力供給源として特許文献１の技術を適用することは、急激な電力需要の変化に対して主発電設備及びガスタービンに過大な負荷が生じるという課題がある。

また、特許文献２及び特許文献３に記載の技術を用いて、所内用電力または需要先用電力の供給源として燃料電池を用いた場合、燃料電池から得られるのは直流電力であり、所内用電力及び需要先用電力が交流電力であることから、燃料電池で得られた直流電力を交流電力に変換するインバータ等の設備が必要となり、特に遠隔地の発電所においては、設備の増大とメンテナンス負荷を招く課題がある。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、発電所に必要な所内用電力を供給するとともに、電力需要の変化に対応して電力供給を独立して行うことができる電力供給システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電源供給システムは、交流電力を発生させる主発電設備と、水の電気分解によって水素を製造する水素製造設備及びこの水素製造設備で製造された水素を貯蔵する水素貯蔵設備とを備えた水素供給設備と、主発電設備の運転時に水素貯蔵設備に貯蔵された水素を用いて交流電力を発生させる水素ガスタービンと、主発電設備の運転管理を行う運転管理手段に必要な所内用電力を供給する主発電設備用常用母線と、主発電設備の停止管理を行う停止管理手段に必要な所内用電力を供給する主発電設備用非常用母線と、水素ガスタービンの運転及び停止に必要な管理手段に電力を供給する水素ガスタービン用母線と、主発電設備及び水素ガスタービンで発生した交流電力を用いて主発電設備用常用母線と主発電設備用非常用母線及び水素ガスタービン用母線とに所内用電力を供給する母線電力供給設備と、主発電設備及び水素ガスタービンで発生した交流電力を用いて需要先供給用電力を電力需要先へ供給する需要先用電力供給設備とを備え、水素製造設備は、主発電設備及び水素ガスタービンで発生した交流電力を水素製造用電力として用いて水素製造を行うようにし、水素ガスタービンで発生させる交流電力を変化させるとともに、水素製造に用いる水素製造用電力を変化させて需要先供給用電力の電力需要に対応させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、発電所に必要な所内用電力を供給するとともに、電力需要の変化に対応して電力供給を独立して行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの系統図。本発明の第２の実施形態に係る電力供給システムの非常用母線連絡電路を省いた場合の系統図。本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムの常用母線連絡電路を省いた場合の系統図。本発明の第４の実施形態に係る電力供給システムの２つの水素ガスタービンを並列に設けた状態の系統図。本発明の実施形態における電力供給システムの長期的な電力需要の変化に対する電力供給量を示すグラフ。本発明の実施形態における電力供給システムの短期的な電力需要の変化に対する電力供給量を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る電力供給システムについて図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの系統図である。

電力供給システム１は、主発電設備４と、水素ガスタービン９と、所内電力供給設備３１と、需要先用電力供給設備３２と、水素供給設備３３から構成される。

所内電力供給設備３１は、第１の常用母線５ａ、第２の常用母線５ｂ、第１の非常用母線６ａ、第２の非常用母線６ｂ、水素ガスタービン用母線１０、第１の常用母線連絡電路１１ａ、第２の常用母線連絡電路１１ｂ、第１の非常用母線連絡電路１２ａ、第２の常用母線連絡電路１２ｂ、ディーゼル発電機８ａ、８ｂ、変圧器３ｃ〜３ｅ、遮断器２ｃ〜２ｕから構成される。以下に接続関係を説明する。

第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂには、それぞれ遮断器２ｃ及び遮断器２ｄを介して変圧器３ｃ及び変圧器３ｄが並列に接続される。

第１の所内母線連絡電路７ａの一端は、遮断器２ｅを介して第１の常用母線５ａに、第１の所内母線連絡電路７ａの他端は、遮断器２ｆを介して第１の非常用母線６ａにそれぞれ接続される。

第２の所内母線連絡電路７ｂの一端は、遮断器２ｇを介して第２の常用母線５ｂに、第２の所内母線連絡電路７ｂの他端は、遮断器２ｈを介して第２の非常用母線６ｂにそれぞれ接続される。

第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂには、それぞれ遮断器２ｉ、２ｊを介してディーゼル発電機８ａ、８ｂが接続される。

水素ガスタービン用母線１０は、遮断器２ｘを介して変圧器３ｅに接続される。

第１の常用母線５ａと水素ガスタービン用母線１０とは、両端に設けた遮断器２ｍ、２ｎを介して第１の常用母線連絡電路１１ａで接続される。

同様に、第２の常用母線５ｂと水素ガスタービン用母線１０とは、両端に設けた遮断器２ｗ、２ｐを介して第２の常用母線連絡電路１１ｂで接続されている。

第１の非常用母線連絡電路１２ａの一端は遮断器２ｑを介して第１の非常用母線６ａに、多端は遮断器２ｒを介して水素ガスタービン用母線１０に接続されている。

第２の非常用母線連絡電路１２ｂの一端は遮断器２ｓを介して第２の非常用母線６ｂに、多端は遮断器２ｔを介して水素ガスタービン用母線１０に接続される。

需要先用電力供給設備３２は、需要先用電力供給送電線１５に、遮断器２ａ、２ｂを介してそれぞれ変圧器３ａ、３ｂが接続されることにより構成されている。

また、水素供給設備３３は、水素製造設備１３、水素貯蔵設備１４、および変圧器３ｆ、遮断器２ｖから構成される。前記水素製造設備１３の電源は、変圧器３ｆおよび遮断器２ｖを介して需要先用電力供給送電線１５に接続されている。また、（水素貯蔵設備１４の電源も同様に需要先用電力供給送電線１５に接続される。）水素製造設備１３で製造された水素は水素貯蔵設備１４へ供給されるように構成されている。

主発電設備４は、遮断器２ｕを介して前記所内電力供給設備３１の変圧器３ｃ、３ｄ及び需要先用電力供給設備３２の変圧器３ａと接続される。

水素ガスタービン９は遮断器２ｋを介して所内電力供給設備３１の変圧器３ｅ及び需要先用電力供給設備３２の変圧器３ｄと接続されるとともに、水素供給設備３３の水素貯蔵設備１４から水素が供給されるように構成されている。

ここで、遮断器２ａ〜２ｖは、電力回路の正常動作時の負荷電流を開閉するとともに、事故電流（特に短絡事故電流）などを遮断し、負荷側の設備の保護をするとともに、上流側への事故波及を防止するもので、真空遮断器やガス遮断器等の一般的なものが適用可能である。

交流電力の電圧を電力供給先に最適な電圧に変換する変圧器３ａ〜３ｆは、スコット結線変圧器やウッドブリッジ結線変圧器等の一般的なものが適用可能である。

また、発電所における需要先用電力の交流電力の主の供給源となる主発電設備４は、原子力発電所における原子炉及び蒸気タービン、火力発電所におけるボイラー及び蒸気タービン等であり、主発電設備発生電力２５を発生させる。

第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂには、発電所の主発電設備４の運転に必要な監視システム、空調システム、照明システム等からなる運転管理手段が接続され、第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂは、運転管理手段が必要とする所内用電力２１を供給する。

第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂには、発電所の主発電設備４の停止に必要な監視システム、冷却システム等からなる停止管理手段が接続され、第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂは、停止管理手段が必要とする所内用電力２１を供給する。

非常時の補助発電設備となるディーゼル発電機８ａ、８ｂは、それぞれ第１の非常用母線６ａ、第２の非常用母線６ｂが必要とする非常時の所内電力２４を供給する。

水素ガスタービン９は、水素貯蔵設備１４から供給された水素を燃焼させてタービンを回し、水素ガスタービン発生電力２６を発生させる。

前記水素ガスタービン用母線１０は、水素ガスタービン９の監視システム、空調システム等の管理手段が接続され、前記水素ガスタービン用母線１０には、この管理手段が必要とする所内用電力２１が供給される。

水素製造設備１３は、需要先用電力供給設備３２から供給する水素製造用電力２３を用いて、アルカリ水電気分解法、固体高分子電解質水電気分解法、更には固体酸化物電解質水水蒸気電気分解法等によって水素製造を行う設備である。

水素貯蔵設備１４は、水素吸蔵合金や高圧水素容器等からなり、水素製造設備１３から供給された水素を貯蔵するとともに、水素ガスタービン９に水素を供給することができる設備である。

需要先用電力供給設備３２は、需要先用電力供給送電線１５を介して、主発電設備４で発生した主発電設備発生電力２５及び水素ガスタービン９で発生した水素ガスタービン発生電力２６を近郊の発電所とネットワークで結ばれた外部電力系統には接続されていないローカルな供給網に需用先用電力２２を供給する。

（作用）
本実施形態に係る電力供給システムの作用について説明する。

まず、需要先用電力供給設備３２における需要先用電力２２の供給方法について説明する。

主発電設備４及び水素ガスタービン９で発生した主発電設備発生電力２５及び水素ガスタービン発生電力２６の大部分は、それぞれ変圧器３ａ、３ｂによって需要先用電力２２に適した電圧に変換された後、需要先用電力供給送電線１５に供給される。需要先用電力供給送電線１５は、ローカルな送電線網に接続され、需要先用電力２２を需要先へ供給する。

次に、所内電力供給設備３１における所内用電力２１の供給方法について説明する。

主発電設備４で発生した主発電設備発生電力２５の一部は、変圧器３ｃ、３ｄによって所内用電力２１に適した電力に変換された後、第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂに供給される。

第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂに供給された所内用電力２１は、第１の常用母線５ａ及び第２の常用母線５ｂに接続された主発電設備４の運転管理に必要な監視システム、空調システム等の運転管理手段で用いられるとともに、第１の所内母線連絡電路７ａ及び第２の所内母線連絡電路７ｂによって、第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂにも供給される。

主発電設備４に異常が発生したときには、主発電設備４に設けられる各種センサからの異常値を安全系のシステムが受信し、主発電設備４の運転を緊急停止させる。即ち、第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂに接続された監視システム、冷却システム等主発電設備４の停止管理を行う停止管理手段を作動させて、主発電設備４を緊急停止させる。

水素ガスタービン９で発生した水素ガスタービン発生電力２６の一部は、変圧器３ｅを介して所内用電力２１に適した電圧に変換された後、水素ガスタービン用母線１０に供給される。

水素ガスタービン用母線１０に供給された所内用電力２１は、水素ガスタービン用母線１０に接続された水素ガスタービン９の運転の管理に必要な監視システム、空調システム等の管理手段で用いられる。

第１の常用母線連絡電路１１ａは、第１の常用母線５ａと水素ガスタービン用母線１０との間で所内用電力２１の相互供給を行う。

このような電力供給システムの系統において、第１の常用母線５ａへの主発電設備４から供給される所内用電力２１が消失したときは、水素ガスタービン用母線１０の所内用電力２１の一部を第１の常用母線連絡電路１１ａを介して第１の常用母線５ａに供給する。

また、水素ガスタービン用母線１０への水素ガスタービン９から供給される所内用電力２１が消失したときは、第１の常用母線５ａの所内用電力２１の一部を第１の常用母線連絡電路１１ａを介して水素ガスタービン用母線１０に供給する。

同様に、第２の常用母線連絡電路１１ｂは、第２の常用母線５ｂと水素ガスタービン用母線１０との間で所内用電力２１の相互供給を行う。

一方、第１の非常用母線連絡電路１２ａは、第１の非常用母線６ａと水素ガスタービン用母線１０との間で所内用電力２１の相互供給を行う。

第１の非常用母線６ａにおいて第１の常用母線５ａ及び第１の所内連絡電路７ａを介して主発電設備４から供給されていた所内用電力２１が消失したときは、水素ガスタービン用母線１０の所内用電力２１の一部を第１の非常用母線連絡電路１２ａを介して第１の非常用母線６ａに供給する。

また、水素ガスタービン用母線１０への水素ガスタービン９から供給される所内用電力２１が消失したときは、第１の非常用母線６ａの所内用電力２１の一部を第１の非常用母線連絡電路１２ａを介して水素ガスタービン用母線１０に供給する。

同様に、第２の常用母線連絡電路１２ｂは、第２の非常用母線６ｂと水素ガスタービン用母線１０との間で所内用電力２１の相互供給を行う。

ディーゼル発電機８ａ及びディーゼル発電機８ｂは、主発電設備４及び水素ガスタービン９から供給される所内電源２１が消失したときに起動され、第１の非常用母線６ａ及び第２の非常用母線６ｂに非常時の所内用電力２２を供給する。

次に、水素供給設備３３における水素製造方法及び水素供給方法について説明する。

主発電設備４及び水素ガスタービン９から需要先用電力供給送電線１５に供給された需要先用電力２２の一部は、水素供給設備３３において、変圧器３ｆによって水素製造用の電力（以下、水素製造用電力という。）２３に適した電圧に変換された後、水素製造設備１３の電力として供給され、また、この電力は水素貯蔵設備１４の駆動電力として供給される。

水素製造設備１３では、水素製造用電力２３を用いて水素製造を行い、水素貯蔵設備１４は、水素製造設備１３によって製造された水素を貯蔵し、また、水素ガスタービン９に水素を供給する。

以下、長期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の供給方法及び短期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の電力供給方法について説明する。ここで、長期的な電力需要の変化とは１時間や１年といった期間における緩やかな電力需要の変化をいい、短期的な電力需要の変化とは１分や１時間といった期間における急激な電力需要の変化をいう。

まず、長期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の電力供給方法について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る電力供給システムの長期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の電力供給量を示すグラフである。

主発電設備４の運転時には水素ガスタービン９も常時並列して運転する。主発電設備４及び水素ガスタービン９は、合計の電力量が所内用電力２１に必要十分な電力量を最低限発生させる状態で運転する。

ここで、所内用電力２１に必要十分な電力量とは、第１の常用母線５ａ、第２の常用母線５ｂ、第１の非常用母線６ａ、第２の非常用母線６ｂ、水素ガスタービン用母線１０に接続されるそれぞれ監視システムや冷却システム等を運転するために必要十分な電力量である。

主発電設備４は、定格運転を行って昼夜一定のベース電力となる主発電設備発生電力２５を発生させ、一方、水素ガスタービン９は、１日や１年といった長期間で変化する電力需要の変動に応じて水素ガスタービン発生電力２６を変化させる。また、水素製造設備１３は、一定の水素製造用電力２３を消費して水素製造を行う。したがって、長期的な電力需要の変化に対しては水素ガスタービン９が水素ガスタービン発生電力２６を変化させることで対応するように構成されている。

次に、短期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の電力供給方法について説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る電力供給システムの短期的な電力需要の変化に対する需要先用電力の電力供給量を示すグラフである。

水素ガスタービン９は短時間内で水素ガスタービン発生電力２６を変化させることが困難であるため、１分や１時間といった短時間内に電力需要の急変があった場合には、水素製造用電力２２を変化させることによって、需要先用電力２２を変化させる。

短時間内に電力需要の急激な増大があったときには、水素製造用電力２３を減少させ、この水素製造用電力２３の減少分の需要先用電力２２を増加させる。逆に、電力需要の急激な減少があったときには、水素製造用電力２３を増加させ、水素製造用電力２３の増加分だけ需要先用電力２２を減少させる。

なお、主発電設備４が、火力発電所等のように出力を変化させることができる発電設備であるときには、主発電設備４も水素ガスタービン９とともに電力需要に応じて出力を変化させるようにすることができる。

また、短期的な電力需要の変化に対応するための水素製造電力２３の最低限の電力を保ちつつ、電力需要の多い季節には水素製造電力２３を電力需要の少ない季節に比べて少なくするなど、水素製造電力２３を長期的な電力需要の変化に対応して変化させてもよい。

また、上述した短期的な電力需要の変化及び長期的な電力需要の変化の時間更には電力変化量は、水素ガスタービン９及び主発電設備４の出力を変化させることができる能力如何で変わるものであり、これに応じて水素製造用電力２３を変化させるタイミングや変化量も適時変更される。

上記第１の実施形態における電力供給システムでは、第１の非常用母線連絡電路１２ａ及び第２の非常用母線連絡電路１２ｂを有する系統の電力供給システムについて説明したが、この系統から第１の非常用母線連絡電路１２ａ及び第２の非常用母線連絡電路１２ｂを省いた図２に示すような第２の実施形態の電力供給システムの系統構成とした場合でも、発電所に必要な所内用電力を供給しうるとともに、電力需要の変化に対応可能な電力供給システムとすることができる。

即ち、図１と同一部分に同一符号を記した図２において、第１の非常用母線６ａにおいて第１の常用母線５ａ及び第１の所内連絡電路７ａを介して主発電設備４から供給される所内用電力２１が消失したときは水素ガスタービン９で発生した電力を、水素ガスタービン用母線１０に接続された第１の常用母線連絡電路１１ａ、第１の常用母線５ａ及び第１の所内連絡電路７ａを介して第１の非常用母線６ａに供給することができる。

同様に、第２の非常用母線６ｂにおいて主発電設備４から供給される所内用電力２１が消失したときは、水素ガスタービン用母線１０、第２の常用母線連絡電路１１ｂ、第２の常用母線５ｂ及び第２の所内連絡電路７ｂを介して第２の非常用母線６ｂに電力を供給することができる。

更に本発明の第３の実施形態を図３を参照して説明する。この第３の実施形態が図１に示した第１の実施形態と異なる点は、第１の常用母線連絡電路１１ａ及び第２の常用母線連絡電路１１ｂを省いた系統構成としていることである。

図１と同一部分に同一符号を記した図３において、第１の常用母線連絡電路１１ａ及び第２の常用母線連絡電路１１ｂを省いた系統構成とした場合、第１の常用母線５ａにおいて主発電設備４から供給される所内用電力２１が消失したときは、水素ガスタービン９で発生した電力を、水素ガスタービン用母線１０に接続された第１の非常用母線連絡電路１２ａ及び第１の非常用母線６ａ及び第１の所内連絡電路７ａを介して第１の常用母線５ａに供給する。

同様に、第２の常用母線５ｂにおいて主発電設備４から供給される所内用電力２１が消失したときは、水素ガスタービン９で発生した電力を、水素ガスタービン用母線１０、第２の非常用母線連絡電路１２ｂ、第２の非常用母線６ｂ及び第２の所内連絡電路７ｂを介して第１の常用母線５ｂに供給することができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図４を参照して説明する。この第４の実施形態が図３に示した第３の実施形態と異なる点は、需要先用電力供給設備３２の需要先用電力供給送電線１５に水素ガスタービンを２つ並列に接続したことである。

即ち、図３と同一部分に同符号を付した図４の第４の実施形態では、水素ガスタービン９−ａと水素供給設備３３−ａを新たに設けた構成としており、そのため非常用母線連絡電路の接続を変えている。需要先用電力供給送電線１５に接続した水素供給設備３３と並列に、第２の水素供給設備３３−ａを接続している。

この第２の水素供給設備３３−ａの水素貯蔵設備１４−ａから水素が供給される水素ガスタービン９−ａは、遮断器２ｋ−ａ、変圧器３ｂ−ａおよび遮断器２ｂ−ａを介して需要先用電力供給送電線１５に接続している。

また、前記水素ガスタービン９−ａは、遮断器２ｋ−ａを介して変圧器３ｅ−ａと接続され、更に、遮断器２ｘ−ａを介して水素ガスタービン用母線１０−ａと接続されている。この水素ガスタービン用母線１０−ａと第１の非常用母線６ａ間に遮断器２ｑ、２ｔ−ａを介して第１の非常用母線連絡電路１２ａが接続されている。

尚、１３―ａは水素製造設備を、３ｆ−ａは変圧器を、２ｖ−ａは遮断器を示している。

このように、２つの水素ガスタービン９，９−ａを需要先用電力供給送電線１５に並列に接続して設けた場合、一方の水素ガスタービン９で発生した電力は水素ガスタービン用母線１０に、他方の水素ガスタービン９−ａで発生した電力は水素ガスタービン用母線１０−ａに、それぞれ供給される。

そして、非常用母線連絡電路１２ａは、水素ガスタービン用母線１０−ａと第１の非常用母線６ａとの間の相互の電力供給を行い、非常用母線連絡電路１２ｂは、水素ガスタービン用母線１０と第２の非常用母線６ｂとの間の相互の電力供給を行う。

（効果）
このように、本発明の各実施形態によれば、発電所に必要な所内用電力を供給するとともに、電力需要の変化に対応して電力供給を独立して行うことができる。

水素ガスタービン９の燃料は主発電設備４で発電した電力から製造した水素であるので、特に電力供給システムが遠隔地に設置されている場合であっても、外部から水素ガスタービン９用の燃料を調達する必要がない。

また、主発電設備４に異常が起きた場合でも、水素ガスタービン９によって主発電設備４の非常用母線に電力を一定期間供給するための水素を予め水素貯蔵設備１４で貯蔵しているので、ディーゼル発電機８ａ、８ｂを起動するまでに時間的余裕が生まれる。

なお、本発明の実施形態は上述した実施の形態に限られず、例えば、外部電力系統に接続されないローカルな送電網に接続する場合だけでなく、外部電力系統に接続された送電網に接続することも可能である。

また、水素製造用電力２３は主発電設備４または水素ガスタービン９のみの発生電力の一部としてもよい。さらに、主発電設備４の常用母線及び非常用母線は２系統ではなく、単系統ないし３以上の系統としてもよいし、常用と非常用を兼ねた１つの主発電設備用母線としてもよい。

水素ガスタービン用母線１０に少なくとも２つの水素ガスタービン９を並列させて接続してもよく、このとき少なくとも１つの水素ガスタービン９が主発電設備４と並列して運転できるようにすればよい。

さらに、主発電設備４が火力発電所におけるボイラーおよびタービン等であるときは、主発電設備４が発生させる主発電設備発生電力２５も変化させることで、水素ガスタービン９および水素製造設備１３と連携して電力需要の変化に対応した需要先用電力２２の送電が可能となる。

１・・・電力供給システム
２ａ〜x・・・遮断器
３ａ〜ｆ・・・変圧器
４・・・主発電設備
５ａ・・・第１の常用母線
５ｂ・・・第２の常用母線
６ａ・・・第１の非常用母線
６ｂ・・・第２の非常用母線
７ａ・・・第１の所内連絡電路
７ｂ・・・第２の所内連絡電路
８ａ、８ｂ・・・ディーゼル発電機
９・・・水素ガスタービン
１０・・・水素ガスタービン用母線
１１ａ・・・第１の常用母線連絡電路
１１ｂ・・・第２の常用母線連絡電路
１２ａ・・・第１の非常用母線連絡電路
１２ｂ・・・第２の非常用母線連絡電路
１３・・・水素製造設備
１４・・・水素貯蔵設備
１５・・・需要先用電力供給送電線
２１・・・所内用電力
２２・・・需要先用電力
２３・・・水素製造用電力
２４・・・非常時の所内用電力
２５・・・主発電設備発生電力
２６・・・水素ガスタービン発生電力
３１・・・所内用電力供給設備
３２・・・需要先用電力供給設備
３３・・・水素供給設備

Claims

交流電力を発生させる主発電設備と、
水の電気分解によって水素を製造する水素製造設備及びこの水素製造設備で製造された水素を貯蔵する水素貯蔵設備とを備えた水素供給設備と、
前記主発電設備の運転時に前記水素貯蔵設備に貯蔵された水素を用いて交流電力を発生させる水素ガスタービンと、
前記主発電設備の運転管理を行う運転管理手段に必要な所内用電力を供給する主発電設備用常用母線と、
前記主発電設備の停止管理を行う停止管理手段に必要な前記所内用電力を供給する主発電設備用非常用母線と、
前記水素ガスタービンの運転及び停止に必要な管理手段に電力を供給する水素ガスタービン用母線と、
前記主発電設備及び前記水素ガスタービンで発生した交流電力を用いて前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線及び前記水素ガスタービン用母線とに前記所内用電力を供給する母線電力供給設備と、
前記主発電設備及び前記水素ガスタービンで発生した交流電力を用いて需要先供給用電力を電力需要先へ供給する需要先用電力供給設備とを備え、
前記水素製造設備は、前記主発電設備及び前記水素ガスタービンで発生した交流電力を水素製造用電力として用いて水素製造を行うようにし、前記水素ガスタービンで発生させる交流電力を変化させるとともに、前記水素製造に用いる前記水素製造用電力を変化させて前記需要先供給用電力の電力需要に対応させるようにしたことを特徴とする電力供給システム。
前記母線電力供給設備は、
前記主発電設備で発生した交流電力を前記主発電設備用常用母線に供給する主発電設備用常用母線電力供給設備と、
前記水素ガスタービンで発生した交流電力を前記水素ガスタービン用母線に供給する主発電設備用非常用母線電力供給設備と、
前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線における電力を相互に供給しうるように前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線間を接続する所内連絡電路と、
前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用常用母線における電力を相互に供給しうるように前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用常用母線間を接続する常用母線連絡電路と、前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用非常用母線における電力を相互に供給しうるように前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用非常用母線間を接続する非常用母線連絡電路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
前記母線電力供給設備は、
前記主発電設備で発生した交流電力を前記主発電設備用常用母線に供給する主発電設備用常用母線電力供給設備と、
前記水素ガスタービンで発生した交流電力を前記水素ガスタービン用母線に供給する主発電設備用非常用母線電力供給設備と、
前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線における電力を相互に供給しうるように前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線間を接続する所内連絡電路と、
前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用常用母線における電力を相互に供給しうるように前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用常用母線間を接続する常用母線連絡電路と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
前記母線電力供給設備は、
前記主発電設備で発生した交流電力を前記主発電設備用常用母線に供給する主発電設備用常用母線電力供給設備と、
前記水素ガスタービンで発生した交流電力を前記水素ガスタービン用母線に供給する主発電設備用非常用母線電力供給設備と、
前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線における電力を相互に供給しうるように前記主発電設備用常用母線と前記主発電設備用非常用母線間を接続する所内連絡電路と、
前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用非常用母線における電力を相互に供給しうるように前記水素ガスタービン用母線と前記主発電設備用非常用母線間を接続する非常用母線連絡電路と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
前記主発電設備は、原子力発電所の原子炉および主蒸気タービンであることを特徴とした請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の電力供給システム。
前記主発電設備は、電力需要の変化に応じて出力を変化させる発電設備であることを特徴とした請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の電力供給システム。