JP2014031787A - 発電プラントおよび熱供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽熱を利用した発電を安定して行なう。
【解決手段】実施形態によれば、発電プラントは、太陽熱を集めて熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、前記熱媒体との熱交換により二次媒体を蒸気に変化させる熱交換器と、前記熱交換器からの蒸気により駆動するタービンと、前記太陽熱集熱装置により集めた熱が与えられる熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度が前記タービンの駆動にかかる所定条件を満たさない際に、風力発電装置により発電した電力における、周期が所定値より短い出力変動成分を変換して得た熱を前記熱媒体に供給する熱供給手段とをもつ。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、風力、太陽熱を利用した発電プラントおよび熱供給方法に関する。

近年、太陽光や風力などの再生可能エネルギー発電の導入が進んでいる。しかし、風の強弱や太陽光の強弱により発電量が大きく揺らぐ欠点や夜間発電が行えないなどの欠点が電力系統に与える影響が懸念されている。よって、大規模な再生可能エネルギー発電に対応するための、効率的な電力安定供給が求められている。

再生可能エネルギーを利用した効率的な電力安定供給を実現するためのシステムとしては、太陽熱を利用した発電プラントが挙げられる。
この太陽熱を利用した発電プラントは、太陽熱を太陽熱集熱装置で集め、この集めた熱を熱媒体を介して熱交換器に送り、この送った熱により水を蒸気に変化させ、この蒸気によりタービンを駆動させて発電を行なうものである。

太陽熱集熱装置で集めた熱は、熱媒体を介して蓄熱装置により蓄熱することができ、この蓄熱した熱を、夜間といった太陽光を集熱出来ない時間帯に再び熱媒体を通じて熱交換器に送ることにより、発電を行なうことができる。よって、再生可能エネルギーを利用した発電で懸念される、電力の供給が不安定となる課題を解消する事ができる。

独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、ＮＥＤＯ再生可能エネルギー技術白書、５ 太陽光発電の技術の現状とロードマップ、［online］、［平成２４年７月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nedo.go.jp/content/100107273.pdf＞

前述した、太陽熱を利用した発電プラントによりタービンを駆動させることで効率的な発電を行なう為には、太陽熱集熱装置で集熱した熱が与えられる熱媒体の温度が所定温度以上、流量が所定流量以上である必要がある。

しかし、前述した天候、気温、湿度、風といった種々の要因により、太陽熱集熱装置で熱を十分に集められず、熱媒体の温度が所定温度以上とならない、又は流量が所定流量以上とならないケースが生じる。このケースでは、効率的な発電を行なう為に、蓄熱装置で蓄熱した熱を熱媒体に与えたり、熱媒体をボイラで補助的に加熱したりする必要が生じてしまうことになる。この場合、夜間における発電に利用できる熱が減少してしまい、また、ボイラを駆動させるためのエネルギーがさらに必要となるので、太陽熱を利用してタービンを駆動させる際のメリットを享受できない。

本発明が解決しようとする課題は、太陽熱を利用した発電を安定して行なうことが可能になる発電プラントおよび熱供給方法を提供することにある。

実施形態によれば、発電プラントは、太陽熱を集めて熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、前記熱媒体との熱交換により二次媒体を蒸気に変化させる熱交換器と、前記熱交換器からの蒸気により駆動するタービンと、前記太陽熱集熱装置により集めた熱が与えられる熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度が前記タービンの駆動にかかる所定条件を満たさない際に、風力発電装置により発電した電力における、周期が所定値より短い出力変動成分を変換して得た熱を前記熱媒体に供給する熱供給手段とをもつ。

本発明によれば、太陽熱を利用した発電を安定して行なうことができる。

本実施形態における、太陽熱を利用した発電プラントの例を示す概略図。 本実施形態における、太陽熱を利用した発電プラントのヒーターを用いた熱媒体の加熱のための動作手順の一例を示すフローチャート。 本実施形態における、太陽熱を利用した発電プラントの熱媒体のバイパス搬送のための動作手順の一例を示すフローチャート。 本実施形態における、太陽熱を利用した発電プラントのクーラーを用いた熱媒体の冷却のための動作手順の一例を示すフローチャート。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における、風力および太陽熱を利用した発電プラントの例を示す概略図である。
太陽熱の熱媒体である、例えば合成油などの熱媒体は、熱媒体ポンプ１１により搬送される。熱媒体は、熱媒体ポンプ１１から、太陽熱を集めて熱媒体に与えるための太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに搬送される。

熱媒体は、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂにて集めた、太陽光線の輻射熱により加熱される。その後、熱媒体は熱交換器（加熱器）１３に搬送され、そこで加熱対象の媒体である水や蒸気を加熱する。熱媒体は、熱交換器１３にて温度低下した後、熱媒体ポンプ１１の上流に戻る。このようにして熱媒体は循環する。

太陽熱集熱装置としては、種々の方式が使用可能だが、例えばトラフ型集光方式が使用される。トラフ型の太陽熱集熱装置は、集光鏡で太陽光線を集光し、集熱管を加熱する。集熱管には熱媒体が流通しており、太陽光線から集熱管が受けた輻射熱により、熱媒体の温度が上昇する。集熱管の上流と下流のそれぞれには、熱媒体管が接続されている。

熱交換器１３は、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂから搬送された熱媒体からの熱により二次媒体（低沸点媒体、水など）を蒸気に変化させ、タービン１５へと供給する。
タービン１５を通過し排出された蒸気は、凝縮器（復水器）１６に流入する。凝縮器１６では、冷却水によりタービン排気を冷却し、これを液化させて、ポンプ１４の上流に戻る。このようにして二次媒体が循環する。なお、冷却水は、凝縮器１６にて温度上昇させた後、図１に示す、大気を用いた冷却塔１７で冷却してポンプ１８により循環させてもよいし、海水や河川水を用いてもよい。

タービン１５の回転軸は発電機１９に接続されている。この回転軸は、膨張していく蒸気によってタービン１５が回転する事で回転する。この回転軸の回転により、発電機１９にて発電が行われる。

前述した太陽熱集熱装置１２ａは低温用の太陽熱集熱装置であり、熱媒体ポンプ１１と太陽熱集熱装置１２ｂとの間に設けられる。太陽熱集熱装置１２ｂは高温用の太陽熱集熱装置であり、太陽熱集熱装置１２ａの後流側に設けられる。

低温用の太陽熱集熱装置１２ａは、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂと比較して安価であり、また、構造がシンプルであるためメンテナンスが容易である。
高温用の太陽熱集熱装置１２ｂは、真空のガラス管でなる真空集熱管を有しており、低温用の太陽熱集熱装置１２ａと比較して対流による放熱が少ないため集熱効率が高いが、比較的高価であり、また、構造が複雑であるためメンテナンスが難しい。

したがって、同一の気象条件のもとで太陽熱集熱装置の下流側における熱媒体の温度が同じであることを前提として、熱媒体ポンプ１１からみた太陽熱集熱装置の上流側では、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂを設けずに低温用の太陽熱集熱装置１２ａを設ければ、必要な性能を満たした上で、上述のように太陽熱集熱装置全体の価格を抑える事ができ、また、太陽熱集熱装置の上流側におけるメンテナンスが容易となる。

熱媒体の循環における温度の変化の一例について説明する。例えば熱媒体ポンプ１１の上流において温度が２５０℃である熱媒体は、太陽熱集熱装置１２ａにて２７５℃まで加熱されて、この加熱された熱媒体は、太陽熱集熱装置１２ｂにて前述した目標温度である３００℃まで加熱されて熱交換器１３へ搬送されることとなる。

本実施形態では、発電プラントには、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂの出口部と熱交換器１３の入口部との間に挿入される形態でヒーター３１が設けられる。また、本実施形態では、風力発電装置４０により発電した電力から、系統の弱い所では従来は系統へ供給していなかった例えば数秒以下の周期の出力変動成分を分離するフィルタ４１が設けられる。このフィルタ４１は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）により実現される。図１における風力発電装置４０は、例えば、太陽光発電のための発電装置を用いてもよい。

また、フィルタ４１からの出力変動成分は、分離制御装置４２により、必要に応じて分離されてヒーター３１および蓄熱装置４３にそれぞれ供給される。フィルタ４１により分離された、出力変動成分以外の電力は系統へ供給される。
蓄熱装置４３は、分離制御装置４２から供給された電力の出力変動成分を、例えば電熱ヒータや鞘管付き電気ヒーターにより熱に変換し、この変換によって得た熱を、例えば溶融塩やコンクリートといった蓄熱媒体に蓄熱する。よって、再生可能エネルギーを用いた発電電力の出力変動成分を利用して得た熱を蓄熱することができる。

また、本実施形態における発電プラントでは、ヒーター３１の出口部に温度センサ７１が設けられ、ヒーター３１の入口部に温度センサ７２が設けられ、熱交換器１３の入口部に温度センサ７３が設けられる。

次に、ヒーター３１の動作について説明する。
制御装置５０は、ヒーター３１を必要に応じて動作させる。ヒーター３１は、前述した出力変動成分を熱に変換し、この変換によって得た熱を、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂから搬送される熱媒体に与えることで、この熱媒体の温度を上昇させる。

ヒーター３１を動作させる必要があるときは、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの停止後における起動時、および太陽光による太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂへの入熱が不十分なときが挙げられる。
太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂを停止させてから起動させるまでの間において、夜間または冬季、あるいは熱媒体の温度が低い際は、熱媒体の粘度が上昇してしまう可能性が高い。

また、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの起動後に、曇りまたは雨などの要因により、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂへの太陽光の入熱が不十分な際は、熱媒体の温度を、タービン１５を効率的に駆動させるための目標温度まで上昇させることができなくなる。

そこで、本実施形態では、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂによる集熱から発電までに数分の時間遅れがある特性を利用し、制御装置５０は、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂを起動させた後に、ヒーター３１の出口部の温度センサ７１により検出した熱媒体の温度が基準値未満である際にヒーター３１を起動させて、このヒーター３１からの熱を高温用の太陽熱集熱装置１２ｂから搬送される熱媒体に与えることで、熱媒体の粘度を低下させ、かつ、熱媒体の温度を所定の目標値として上昇させ、この熱媒体を用いてタービン１５による発電を行なう。ヒーター３１を起動させるための基準値は、タービン１５を効率的に駆動させるための前述した目標温度と同じかそれより小さい値とする。

また、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂと熱交換器１３との間には、この間に挿入される形態で熱交換器３２が設けられる。制御装置５０は、夜間、曇りなど、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂにより集めた熱やヒーター３１から与えられた熱だけでは、熱媒体の温度を、タービン１５を効率的に駆動させるための温度まで上昇させることができない際は、蓄熱装置４３からの熱を熱交換器３２に与えることで、ヒーター３１から搬送される熱媒体の温度を上昇させる。したがって、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂにより集熱した熱などを用いて、熱媒体の温度を、タービン１５を効率的に駆動させるための基準値まで上昇させることができない際でも、再生可能エネルギーを利用した発電の出力変動成分から得た熱を利用して熱媒体の温度を上昇させることができる。

また、再生可能エネルギーを利用した発電により発電した、例えば数秒以下の周期の出力変動成分は、そのままでは供給に適さないため、系統の弱い所では、従来は系統への供給の対象としていなかったが、本実施形態では、この出力変動成分を変換して得た熱を熱媒体に与え、この熱媒体を用いてタービン１５を駆動させることができるので、系統の弱い所では従来は系統へ供給していなかった電力を有効活用できる。なお、出力変動成分を熱媒体に与える際は、熱媒体への熱の拡散により、熱の変動の周期は元の出力変動成分の周期より緩やかになるので、電力供給にかかる問題は生じない。

例えば、熱媒体ポンプ１１の上流において温度が２５０℃である熱媒体が、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂによる加熱を行なっても、曇りなどの要因で、タービン入口部で２７５℃までしか加熱されない際でも、この熱媒体の温度をヒーター３１や熱交換器３２を用いて２５℃上昇させることで目標温度である３００℃まで加熱して熱交換器１３へ搬送することができる。

また、前述したように、フィルタ４１からの出力変動成分は、分離制御装置４２により分離されてヒーター３１および蓄熱装置４３にそれぞれ供給されるが、ヒーター３１の停止時、つまり、熱媒体の加熱が必要ない際は、分離制御装置４２は、フィルタ４１からの出力変動成分をヒーター３１には供給せず、蓄熱装置４３に供給する。
また、ヒーター３１の起動後における、ヒーター３１の出口部の温度センサ７１により検出した熱媒体の温度が前述した基準値未満である際は、蓄熱より熱媒体の加熱を優先させるために、分離制御装置４２は、フィルタ４１からの出力変動成分の少なくとも一部について蓄熱装置４３に供給せずにヒーター３１に供給する。
また、ヒーター３１の起動後における、ヒーター３１の出口部の温度センサ７１により検出した熱媒体の温度が前述した基準値以上となった際は、熱媒体の加熱を終了して、かつ蓄熱を行なうために、分離制御装置４２は、フィルタ４１からの出力変動成分はヒーター３１には供給せずに蓄熱装置４３に供給する。

また、本実施形態では、熱交換器１３を通る熱媒体管に対し、熱媒体の冷却のためのクーラー５１を通すための熱媒体配管６１が並列に設けられる。また、熱媒体ポンプ１１からみた、太陽熱集熱装置１２ａの入口部と出口部との間、および、太陽熱集熱装置１２ｂの入口部と出口部との間には、熱媒体ポンプ１１から熱媒体のバイパス搬送のためのバイパス用熱媒体配管６２が設けられる。

次に、このバイパス用熱媒体配管６２を用いた、熱媒体のバイパス搬送について説明する。
バイパス用熱媒体配管６２は、熱媒体ポンプ１１の下流と太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの接続点との間をバイパスする第１のバイパス用熱媒体配管と、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの接続点とヒーター３１の入口部との間をバイパスする第２のバイパス用熱媒体配管とを有する。

また、本実施形態では、太陽熱集熱装置１２ａの入口部、出口部、太陽熱集熱装置１２ｂの入口部、出口部、バイパス用熱媒体配管６２の第１のバイパス用熱媒体配管、バイパス用熱媒体配管６２の第２のバイパス用熱媒体配管、熱交換器１３の入口部、出口部、クーラー５１の入口部、出口部には、熱媒体の搬送量を調節する為のバルブが設けられる。

太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対する太陽光線の輻射熱の温度が通常より高い等の理由で、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂからの熱が与えられる熱媒体の温度が高温となる、例えばタービン１５を効率的に駆動させるための目標温度を大幅に超えてしまうと、この熱媒体の劣化や分解が発生する。そこで、本実施形態では、制御装置５０は、ヒーター３１の入口部の温度センサ７２により検出した熱媒体の温度が、この熱媒体の温度の低下を要する閾値である基準値以上となると、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの焦点をずらす、いわゆるデフォーカスを行なって、熱交換器１３の入口部における熱媒体の温度を低下させる。太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂの焦点をずらす制御は自動ダンプ制御とも呼ばれる。この基準値としては、例えば、タービン１５を効率的に駆動させるための目標温度を超える値が設定される。

また、このデフォーカスを行なっても熱媒体の温度が前述した閾値以上となる状況では、制御装置５０は、熱媒体の現在の温度に応じて、低温用の太陽熱集熱装置１２ａにより熱媒体が加熱されないようにするために、熱媒体ポンプ１１からの熱媒体が、低温用の太陽熱集熱装置１２ａを通らずにバイパス用熱媒体配管６２の第１のバイパス用熱媒体配管と高温用の太陽熱集熱装置１２ｂを通ってヒーター３１へ供給されるように、太陽熱集熱装置１２ａの入口部のバルブ、出口部のバルブ、太陽熱集熱装置１２ｂの入口部のバルブ、出口部のバルブ、バイパス用熱媒体配管６２の第１のバイパス用熱媒体配管のバルブ、および、バイパス用熱媒体配管６２の第２のバイパス用熱媒体配管のバルブを開閉することで、熱媒体の温度が前述した閾値未満まで低下するように制御する。これにより、熱媒体の劣化や分解を防止することができる。

また、制御装置５０は、熱媒体の現在の温度に応じて、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂによる熱媒体の加熱がなされないようにするために、熱媒体ポンプ１１からの熱媒体が、高温用の太陽熱集熱装置１２ｂを通らずに低温用の太陽熱集熱装置１２ａおよびバイパス用熱媒体配管６２の第２のバイパス用熱媒体配管を通ってヒーター３１へ供給されるように、上述した各種バルブを開閉することで、熱媒体の温度が前述した閾値未満まで低下するように制御する。

例えば、バイパス用熱媒体配管６２を用いたバイパス搬送を行なわない際の、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂによる加熱後の熱媒体の温度が閾値である例えば３１０℃以上となる状況となっても、バイパス用熱媒体配管６２を用いたバイパス搬送を行なうことで熱媒体の加熱を抑制して、熱媒体の温度を閾値である３１０℃未満に低下させることができる。

また、夜間など、ヒーター３１からの熱や蓄熱装置４３からの熱のみで熱媒体の温度を上昇させる必要がある際は、集熱が行えない太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂへ熱媒体を通した際に放熱により熱媒体の温度が低下するので、この低下を防ぐために、制御装置５０は、熱媒体ポンプ１１からの熱媒体が太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂを通らずにバイパス用熱媒体配管６２の第１および第２のバイパス用熱媒体配管を通ってヒーター３１へ供給されるように、上述した各種バルブを開閉する。

次に、クーラー５１を用いた熱媒体の冷却について説明する。
制御装置５０は、緊急時、例えば熱媒体の温度が急上昇して、熱交換器１３の入口部の温度センサ７３により検出した温度が基準値以上となり、熱媒体やタービン側の媒体の劣化や分解が発生する可能性が高い際に、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対する前述したデフォーカスを行なった上で、熱交換器１３の入口部のバルブ、出口部のバルブを閉じて、クーラー５１の入口部、出口部のバルブを開けることで、熱媒体がクーラー５１側の熱媒体配管６１を流れるようにして、熱交換器１３を通る熱媒体の温度を基準値未満に低下させて、熱交換器１３の出口部から熱媒体ポンプ１１へ送るように制御する。この基準値としては、例えば、タービン１５を効率的に駆動させるための目標温度を超える値が設定される。

また、本実施形態では、制御装置５０は、発電プラントの停止時において、熱交換器１３の入口部、出口部、クーラー５１の入口部、出口部のバルブを開閉して、熱媒体がクーラー５１側の熱媒体配管６１を流れるようにして、熱媒体の温度を所定温度未満に低下させて、熱交換器１３の出口部から熱媒体ポンプ１１へ送るようにする。これにより、熱媒体やタービン側の媒体の劣化や分解を防止することができる。

例えば、クーラー５１を停止させている際の、熱交換器１３へ搬送される熱媒体の温度が基準値である例えば３１０℃以上となる状況となっても、クーラー５１を用いて熱媒体の冷却を行なうことで、熱交換器１３へ搬送される熱媒体の温度を基準値である３１０℃未満に低下させることができる。

以下、各種の動作手順について説明する。図２は、ヒーターを用いた熱媒体の加熱のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
初期状態では、ヒーター３１は停止しているとする。そして、制御装置５０は、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂを起動させた後に、ヒーター３１の出口部の温度センサ７１による検出結果を取得することで熱媒体の温度を検出する（ステップＳ１）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度がタービン１５を効率的に駆動させるための基準値未満である際に（ステップＳ２のＹＥＳ）、ヒーター３１を起動させて（ステップＳ３）、このヒーター３１からの熱を高温用の太陽熱集熱装置１２ｂから搬送される熱媒体に与えることで、熱媒体の粘度を低下させたり熱媒体の温度を上昇させたりする（ステップＳ４）。ここで、制御装置５０は、ヒーター３１を起動させても熱媒体の温度が基準値未満である際は、蓄熱装置４３からの熱を熱交換器３２に与えることで、ヒーター３１から搬送される熱媒体の温度を、さらに上昇させてもよい。

そして、制御装置５０は、ヒーター３１の出口部の温度センサ７１による検出結果を取得することで熱媒体の温度を再度検出する（ステップＳ５）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度がタービン１５を効率的に駆動させるための基準値以上である際に（ステップＳ６のＹＥＳ）、ヒーター３１を停止させて（ステップＳ７）、このヒーター３１からの熱による熱媒体の加熱を終了させる。

以上説明したように、本実施形態では、熱媒体の温度がタービン１５を効率的に駆動させるための基準値未満である際に、再生可能エネルギーを利用した発電電力の出力変動成分から変換した熱を熱媒体に与える事で、この熱媒体の温度を基準値まで上昇させることができるので、夜間、曇りなど、太陽熱のみでは熱媒体の温度を基準値まで上昇させることができないときでも、熱媒体の温度を基準値まで上昇させることができる。よって、太陽熱を利用した発電を安定して行なうことができる。

図３は、本実施形態における、熱媒体のバイパス搬送のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
ここでは、ヒーター３１や熱交換器３２は停止しているとする。制御装置５０は、ヒーター３１の入口部の温度センサ７２による検出結果を取得することで熱媒体の温度を検出する（ステップＳ１１）。この、熱媒体のバイパス搬送のための動作手順において検出する温度は、熱交換器１３の入口部の温度センサ７３による検出結果で示される温度であってもよい。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度が熱媒体の冷却のための閾値である基準値以上である際に（ステップＳ１２のＹＥＳ）、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを行なう（ステップＳ１３）。

そして、制御装置５０は、ヒーター３１の入口部の温度センサ７２による検出結果を取得することで熱媒体の温度を再度検出する（ステップＳ１４）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度が上昇し続けている際に（ステップＳ１５のＹＥＳ）、制御装置５０は、熱媒体の現在の温度に応じて、低温用の太陽熱集熱装置１２ａにより熱媒体の温度上昇をなくすために、太陽熱集熱装置１２ａの入口部のバルブ、出口部のバルブ、太陽熱集熱装置１２ｂの入口部のバルブ、出口部のバルブ、バイパス用熱媒体配管６２の第１のバイパス用熱媒体配管のバルブ、および、バイパス用熱媒体配管６２の第２のバイパス用熱媒体配管のバルブを開閉することで、熱媒体のバイパス搬送を行ない熱媒体の温度が低下するように制御する（ステップＳ１７）。

また、制御装置５０は、Ｓ１１で検出した熱媒体の温度が基準値以上である際に太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを行なうとともに、熱媒体のバイパス搬送を開始させるようにしてもよい。

そして、制御装置５０は、ヒーター３１の入口部の温度センサ７２による検出結果を取得することで熱媒体の温度を再度検出する（ステップＳ１８）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度が基準値未満となった際に（ステップＳ１９のＹＥＳ）、太陽熱集熱装置１２ａの入口部のバルブ、出口部のバルブ、太陽熱集熱装置１２ｂの入口部のバルブ、出口部のバルブを開き、バイパス用熱媒体配管６２の第１のバイパス用熱媒体配管のバルブ、および、バイパス用熱媒体配管６２の第２のバイパス用熱媒体配管のバルブを閉じることで（ステップＳ２０）、熱媒体のバイパス搬送を終了させる（ステップＳ２１）。

そして、制御装置５０は、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを終了させる（ステップＳ２２）。
また、制御装置５０は、Ｓ１８で検出した熱媒体の温度が基準値未満となった際に、熱媒体のバイパス搬送を終了させるとともに太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを終了させるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態における発電プラントは、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対する太陽光線の輻射熱の温度が通常より高い等の理由で、熱媒体の温度が熱媒体の冷却を要する基準値以上となった際に、太陽熱集熱装置に並列に設けられるバイパス用熱媒体配管を用いて熱媒体のバイパス搬送を行なうことで、この熱媒体の温度を基準値未満まで低下させることができるので、熱媒体の劣化や分解を防止することができる。

図４は、クーラーを用いた熱媒体の冷却のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
ここでは、ヒーター３１や熱交換器３２は停止しているとする。また、初期状態ではクーラー５１は停止しているとする。制御装置５０は、熱交換器１３の入口部の温度センサ７３による検出結果を取得することで熱媒体の温度を検出する（ステップＳ３１）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度が熱媒体の冷却の閾値である基準値以上である際に（ステップＳ３２のＹＥＳ）、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを行ない（ステップＳ３３）、かつ、熱交換器１３の入口部のバルブ、出口部のバルブを閉じて、クーラー５１の入口部、出口部のバルブを開ける制御を行ない（ステップＳ３４）、クーラー５１を起動させて、熱媒体がクーラー５１側の熱媒体配管６１を流れるようにして、熱交換器１３の入口部に搬送された熱媒体の温度を冷却して、熱交換器１３の出口部から熱媒体ポンプ１１へ送るようにする（ステップＳ３５）。

そして、制御装置５０は、熱交換器１３の入口部の温度センサ７３による検出結果を取得することで熱媒体の温度を再度検出する（ステップＳ３６）。制御装置５０は、この検出した熱媒体の温度が基準値未満となった際に（ステップＳ３７のＹＥＳ）、熱交換器１３の入口部のバルブ、出口部のバルブを開いて、クーラー５１の入口部のバルブ、出口部のバルブを閉じる制御を行ない（ステップＳ３９）、クーラー５１を停止させて、熱媒体をクーラー５１側の熱媒体配管６１に流さずに熱交換器１３を通るようにし、さらに、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂに対するデフォーカスを終了する（ステップＳ４０）。

以上説明したように、本実施形態における発電プラントは、緊急時、例えば熱媒体の温度が急上昇して、熱交換器１３の入口部の熱媒体の温度が基準値以上となった際に、熱交換器１３に並列に設けられるクーラー５１を用いて熱媒体の冷却を行なう事で、この熱媒体の温度を基準値未満まで低下させることができるので、熱媒体やタービン側の媒体の劣化や分解を防止することができる。

また、本実施形態では、蓄熱装置４３は、風力発電装置４０により発電した電力を変換して得た熱を蓄熱する構成としたが、これに限らず、例えば、蓄熱装置４３をヒーター３１の下側位置に設けて、蓄熱装置４３が、再生可能エネルギーを利用して得た電力から得た熱の蓄熱装置としてだけでなく太陽熱蓄熱装置を兼ねる構成としてもよい。このような構成とすることで、太陽熱の熱利用率を向上させることができる。

また、本実施形態では、クーラー５１は、熱交換器１３の入口部と出口部に対して並列に設けて、熱交換器１３の入口部の温度センサ７３による検出に応じて動作する構成としたが、これに限らず、例えば、クーラー５１を通すための熱媒体配管６１を、熱交換器１３の出口部と、ヒーター３１の入口部の温度センサ７２−ヒーター３１間に設けて、温度センサ７２温度センサ７３による検出に応じて動作する構成としてもよい。このような構成とすることで、熱媒体の温度上昇をより上流で検出する事ができるので、熱媒体の劣化を効率よく防止する事ができる。

また、本実施形態では、熱媒体の温度が閾値以上となった際の熱媒体のバイパス搬送において、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂのデフォーカスを行なった上で、バイパス用熱媒体配管６２を用いたバイパス搬送を行なうことで、熱媒体の温度低下させることを説明したが、これに限らず、バイパス用熱媒体配管６２を用いたバイパス搬送を行なわずに、太陽熱集熱装置１２ａ，１２ｂのデフォーカスを行なうことのみで熱媒体の温度低下させるようにしてもよいし、デフォーカスを行なわずに、バイパス用熱媒体配管６２を用いたバイパス搬送を行なうことのみで熱媒体の温度低下させるようにしてもよい。

発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…熱媒体ポンプ、１２ａ，１２ｂ…太陽熱集熱装置、１３…熱交換器、１４，１８…ポンプ、１５…タービン、１６…凝縮器、１７…冷却塔、１９…発電機、３１…ヒーター、３２…熱交換器、４０…風力発電装置、４１…フィルタ、４２…分離制御装置、４３…蓄熱装置、５０…制御装置、５１…クーラー、６１…熱媒体配管、６２…バイパス用熱媒体配管、７１，７２，７３…温度センサ。

Claims (6)

1. 太陽熱を集めて熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、
   前記熱媒体との熱交換により二次媒体を蒸気に変化させる熱交換器と、
   前記熱交換器からの蒸気により駆動するタービンと、
   前記太陽熱集熱装置により集めた熱が与えられる熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出した温度が前記タービンの駆動にかかる所定条件を満たさない際に、風力発電装置により発電した電力における、周期が所定値より短い出力変動成分を変換して得た熱を前記熱媒体に供給する熱供給手段と
   を備えたことを特徴とする発電プラント。
2. 前記風力発電装置により発電した電力における前記出力変動成分から得た熱を蓄熱する蓄熱装置と、
   前記熱媒体の温度が前記タービンの駆動にかかる所定条件を満たさない際に、前記蓄熱装置により蓄熱した熱を前記熱媒体に供給する第２の熱交換器とをさらに備え、
   前記熱供給手段は、
   前記温度検出手段により検出した温度が前記所定条件を満たさない際に、前記風力発電装置により発電した電力における前記出力変動成分を変換して得た熱を前記蓄熱装置に供給せずに前記熱媒体に供給し、前記供給開始後に、前記温度検出手段により検出した温度が前記所定条件を満たした際に、前記風力発電装置により発電した電力における前記出力変動成分を変換して得た熱を前記熱媒体に供給せずに前記蓄熱装置に供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
3. 前記太陽熱集熱装置に並列に設けられる熱媒体管をさらに備え、
   前記温度検出手段は、
   前記太陽熱集熱装置へ供給される熱媒体の温度をさらに検出し、前記検出した熱の温度が前記熱媒体の温度の低下を要する所定条件を満たす際に、前記太陽熱集熱装置へ供給される熱媒体の少なくとも一部を前記太陽熱集熱装置に供給せずに前記熱媒体管に供給する供給制御手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
4. 前記熱交換器へ供給される熱媒体を冷却する冷却装置をさらに備え、
   前記温度検出手段は、
   前記熱交換器へ供給される熱媒体の温度をさらに検出し、前記検出した前記熱媒体の温度が前記熱交換器の入口部へ供給される前記熱媒体の冷却を要する所定条件を満たす際に、前記熱交換器の入口部へ供給される熱媒体の少なくとも一部を前記冷却装置に供給する供給制御手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
5. 前記太陽熱集熱装置は、
   前記熱交換器に供給される熱媒体の温度を、前記所定条件を満たすための温度より低い所定の温度まで上昇させるための第１の太陽熱集熱装置と、
   前記第１の太陽熱集熱装置を通った熱媒体の温度を前記所定条件を満たすための温度まで上昇させるための第２の太陽熱集熱装置とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
6. 太陽熱を集めて熱媒体に与える太陽熱集熱装置、前記熱媒体との熱交換により二次媒体を蒸気に変化させる熱交換器、および、前記熱交換器からの蒸気により駆動するタービンを有する発電プラントに用いられる熱供給方法であって、
   前記太陽熱集熱装置により集めた熱が与えられる熱媒体の温度が前記タービンの駆動にかかる所定条件を満たさない際に、風力発電装置により発電した電力における、周期が所定値より短い出力変動成分を変換して得た熱を前記熱媒体に供給する
   ことを特徴とする熱供給方法。

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