JP2014122564A - 洋上型発電プラント - Google Patents

Abstract

【課題】発電容量の増加を容易に実現することができる、洋上型発電プラントを提供する。
【解決手段】本実施形態は、海洋に浮かべられる浮体を備え、浮体が発電部と深層水取得部とを支持する。ここでは、ガスタービン発電設備において、熱交換器は、深層水取得部によって取得された深層水を用いて、空気を冷却する。また、蒸気タービン発電設備において、復水器は、深層水取得部によって取得された深層水を用いて、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、洋上型発電プラントに関する。

再生可能エネルギーを利用して発電を行う方式の一つとして、海水温度差発電が知られている。海水温度差発電を行う発電プラントでは、海洋の温かい表層水と冷たい深層水との間の温度差を利用して、発電を行う。

また、発電に利用した海水を種々の設備で再利用することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平2002-48048号公報

海水温度差発電を行う発電プラントは、発電容量が小さく、発電単価が高いため、大都市でのベースロード用として運用することは、困難である。

上記のように海水を用いて発電を行う発電プラントにおいて、発電容量を増やすためには、発電設備の増設が必要である。しかし、沿岸部において発電プラントを設置する用地を確保する必要が生ずる。このため、発電容量を増加させることは、容易ではない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、発電容量の増加を容易に実現することができる、洋上型発電プラントを提供することである。

本実施形態の洋上型発電プラントにおいては、発電部がガスタービン発電設備と蒸気タービン発電設備とを含み、深層水取得部が海洋から深層水を取得する。また、海洋に浮かべられる浮体を備え、浮体が発電部と深層水取得部とを支持する。ガスタービン発電設備は、熱交換器と燃焼器とガスタービンとを有する。ガスタービン発電設備においては、熱交換器が空気を冷却し、その熱交換器で冷却された後に圧縮された空気と燃料とを混合し燃焼させることによって燃焼器が燃焼ガスを生成する。そして、ガスタービンが、燃焼器から作動流体として供給された燃焼ガスのエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される。ここでは、深層水取得部によって取得された深層水を用いて、熱交換器が空気を冷却する。蒸気タービン発電設備は、蒸気タービンと復水器とを有する。蒸気タービン発電設備においては、蒸気タービンが、作動流体として供給された蒸気のエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される。そして、その蒸気タービンから排出された蒸気を復水器が冷却する。ここでは、復水器が、深層水取得部によって取得された深層水を用いて、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する。

図１は、第１実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。 図２は、第１実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。 図３は、第２実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。 図４は、第３実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。 図５は、第４実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。 図６は、第５実施形態に係る洋上型発電プラントを示す斜視図である。 図７は、第６実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。 図８は、第７実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。 図９は、第８実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
図１は、第１実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。

洋上型発電プラント１は、図１に示すように、浮体２と、発電部３と、深層水取得部４とを備えている。

以下より、洋上型発電プラント１を構成する各部について、順次、説明する。

［Ａ−１］浮体２
浮体２は、図１に示すように、大型の構造物であって、海洋Ｍに浮かべられる。図示を省略しているが、浮体２は、錨が係留ケーブルを介して設けられており、錨が海底に沈められることによって、海底に係留される。

また、浮体２は、発電部３と深層水取得部４とが上面に設置されており、両者を支持している。

［Ａ−２］発電部３
図２は、第１実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

発電部３は、ハイブリッド発電システム（コンバインドサイクル発電システム）であり、図２に示すように、ガスタービン発電設備３１と蒸気タービン発電設備３２とを備えている。

［Ａ−２−１］ガスタービン発電設備３１
発電部３において、図２に示すように、燃料タンク３１１、エアフィルタ３１２、熱交換器３１３、圧縮機３１４、燃焼器３１５、ガスタービン３１６、及び、発電機３１７を有する。

ガスタービン発電設備３１のうち、燃料タンク３１１は、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）、シェールガスなどの燃料を内部で貯蔵する。

ガスタービン発電設備３１のうち、エアフィルタ３１２は、外部から空気（燃焼用空気）が供給され、その供給された空気中に含まれる塵などの異物を取り除く。

ガスタービン発電設備３１のうち、熱交換器３１３は、エアフィルタ３１２を介して空気Ｆ３１２が供給される。これと共に、熱交換器３１３は、深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４１が供給される。そして、熱交換器３１３では、空気Ｆ３１２と深層水Ｆ４１との間において熱交換が行われる。これにより、熱交換器３１３では、空気Ｆ３１２が深層水Ｆ４１で冷却され、その冷却された空気Ｆ３１３Ａが圧縮機３１４へ排出される。この一方で、熱交換器３１３では、深層水Ｆ４１が空気Ｆ３１２で加熱され、その加熱された深層水Ｆ３１３Ｂが海洋Ｍへ排出される。

ガスタービン発電設備３１のうち、圧縮機３１４は、熱交換器３１３から空気Ｆ３１３Ａが供給され、その供給された空気Ｆ３１３Ａを圧縮する。ここでは、圧縮機３１４は、予め定めた圧力になるように、空気Ｆ３１３Ａを圧縮する。そして、その圧縮した空気Ｆ３１４（圧縮空気）が圧縮機３１４から燃焼器３１５へ排出される。

ガスタービン発電設備３１のうち、燃焼器３１５は、燃料タンク３１１から燃料Ｆ３１１がガス化された状態で供給される。これと共に、燃焼器３１５は、圧縮機３１４において圧縮された空気Ｆ３１４（圧縮空気）が供給される。そして、燃焼器３１５は、燃料Ｆ３１１と空気Ｆ３１４とを混合して、燃料Ｆ３１１を燃焼させる。そして、その燃焼によって生成された燃焼ガスＦ３１５が燃焼器３１５からガスタービン３１６に排出される。

ガスタービン発電設備３１のうち、ガスタービン３１６は、燃焼器３１５で生成された燃焼ガスＦ３１５が作動流体として供給されて駆動する。ガスタービン３１６は、燃焼器３１５から供給された燃焼ガスＦ３１５のエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。具体的には、ガスタービン３１６は、ケーシング（図示省略）の内部にロータ（図示省略）が収容されており、その供給された燃焼ガスＦ３１５によってロータが回転する。そして、ガスタービン３１６から燃焼排ガスＦ３１６が排熱回収ボイラ３２１に排出される。

ガスタービン発電設備３１のうち、発電機３１７は、圧縮機３１４と共に、ガスタービン３１６の回転軸に連結されており、ガスタービン３１６で発生した回転運動エネルギーを電力に変換する。発電機３１７で発電された電力は、たとえば、送電ケーブル（図示省略）を介して、陸地に送電される。

［Ａ−２−２］蒸気タービン発電設備３２
発電部３において、蒸気タービン発電設備３２は、図２に示すように、排熱回収ボイラ３２１、蒸気タービン３２２、発電機３２３、及び、復水器３２４を有する。

蒸気タービン発電設備３２のうち、排熱回収ボイラ３２１は、ガスタービン３１６から燃焼排ガスＦ３１６が供給される。これと共に、排熱回収ボイラ３２１は、復水器３２４において凝縮された凝縮水Ｆ３２４Ａが供給される。そして、排熱回収ボイラ３２１では、燃焼排ガスＦ３１６と凝縮水Ｆ３２４Ａとの間において熱交換が行われる。これにより、排熱回収ボイラ３２１では、燃焼排ガスＦ３１６が凝縮水Ｆ３２４Ａによって冷却されると共に、凝縮水Ｆ３２４Ａが燃焼排ガスＦ３１６によって加熱されて気化する。つまり、排熱回収ボイラ３２１は、ガスタービン３１６から排出された燃焼排ガスＦ３１６の排熱を回収して、蒸気Ｆ３２１Ａ（水蒸気）を生成する。そして、排熱回収ボイラ３２１において発生した蒸気Ｆ３２１Ａは、排熱回収ボイラ３２１から蒸気タービン３２２に排出される。この一方で、排熱回収ボイラ３２１で冷却された燃焼排ガスＦ３２１Ｂは、排熱回収ボイラ３２１から外部へ排出される。

蒸気タービン発電設備３２のうち、蒸気タービン３２２は、排熱回収ボイラ３２１から蒸気Ｆ３２１Ａが作動流体として供給されて駆動する。蒸気タービン３２２は、その排熱回収ボイラ３２１から作動流体として供給された蒸気Ｆ３２１Ａのエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。具体的には、蒸気タービン３２２は、ケーシング（図示省略）の内部にロータ（図示省略）が収容されており、その供給された蒸気Ｆ３２１Ａによってロータが回転する。そして、蒸気タービン３２２から、蒸気Ｆ３２２（排蒸気）が、復水器３２４へ排出される。

蒸気タービン発電設備３２のうち、発電機３２３は、蒸気タービン３２２の回転軸に連結されており、蒸気タービン３２２で発生した回転運動エネルギーを電力に変換する。発電機３２３で発電された電力は、たとえば、送電ケーブル（図示省略）を介して、陸地に送電される。

蒸気タービン発電設備３２のうち、復水器３２４は、蒸気タービン３２２が排出した蒸気Ｆ３２２（排蒸気）が供給される。これと共に、復水器３２４は、深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４２が供給される。そして、復水器３２４では、蒸気Ｆ３２２と深層水Ｆ４２との間において熱交換が行われる。これにより、復水器３２４では、蒸気Ｆ３２２が深層水Ｆ４２で冷却され凝縮し液化されることにより、凝縮水Ｆ３２４Ａが生成される。つまり、復水器３２４は、深層水取得部４によって取得された深層水Ｆ４２を用いて、蒸気タービン３２２から排出された蒸気Ｆ３２２を冷却する。そして、その冷却で生成された凝縮水Ｆ３２４Ａが、ポンプ（図示省略）を介して、排熱回収ボイラ３２１へ排出される。この一方で、復水器３２４では、深層水Ｆ４２が蒸気Ｆ３２２で加熱され、その加熱された深層水Ｆ３２４Ｂが海洋Ｍへ排出される。

［Ａ−３］深層水取得部４
深層水取得部４は、図１に示すように、取水管４１が設けられており、取水管４１を介して、海洋Ｍから深層水Ｆ４を取得する。

具体的には、深層水取得部４は、ポンプ（図示省略）を備えており、海洋において水深が２００ｍ以深に存在する海水が、深層水Ｆ４として、ポンプで汲みあげられる。

深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４は、深層水取得部４から排出された後に分岐される。そして、その分岐された一方の深層水Ｆ４１が、ガスタービン発電設備３１の熱交換器３１３に供給される。また、他方の深層水Ｆ４２が、蒸気タービン発電設備３２の復水器３２４に供給される。

［Ｂ］動作
以下より、上記の洋上型発電プラント１を流れる流体の主な動作を説明する。ここでは、ガスタービン発電設備３１と蒸気タービン発電設備３２とのそれぞれにおける動作の概要について、図２を参照して示す。

［Ｂ−１］ガスタービン発電設備３１の動作
ガスタービン発電設備３１では、図２に示すように、エアフィルタ３１２を通過した空気Ｆ３１２が熱交換器３１３において冷却された後に、その冷却された空気Ｆ３１３Ａが圧縮機３１４において圧縮される。そして、その圧縮された空気Ｆ３１４（圧縮空気）が、燃焼器３１５において、燃料タンク３１１から供給された燃料Ｆ３１１と混合される。その後、燃焼器３１５において燃料Ｆ３１１が燃焼される。そして、その燃焼によって生成された燃焼ガスＦ３１５が、燃焼器３１５からガスタービン３１６に作動流体として供給される。そして、ガスタービン３１６の駆動によって、発電機３１７において発電が行われる。

上記したように、ガスタービン発電設備３１の熱交換器３１３では、深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４１を用いて、空気Ｆ３１２の冷却が行われる。

［Ｂ−２］蒸気タービン発電設備３２の動作
蒸気タービン発電設備３２では、図２に示すように、蒸気Ｆ３２１Ａが、排熱回収ボイラ３２１から蒸気タービン３２２に作動流体として供給される。そして、蒸気タービン３２２の駆動によって、発電機３２３において発電が行われる。そして、蒸気タービン３２２から排出された蒸気Ｆ３２２（排蒸気）が、復水器３２４において冷却される。そして、復水器３２４での冷却により生成された凝縮水Ｆ３２４Ａが、排熱回収ボイラ３２１において、燃焼排ガスＦ３１６によって加熱されて気化する。

上記したように、蒸気タービン発電設備３２の復水器３２４では、深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４１を用いて、蒸気Ｆ３２２の冷却が行われる。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の洋上型発電プラント１は、浮体２が海洋Ｍに浮かべられる。そして、浮体２が、発電部３と深層水取得部４とを支持する。

このため、本実施形態では、沿岸部において発電プラントを設置する用地を確保する必要がなく、大規模化が容易であるので、発電容量の増加を容易に実現することができる。その結果、本実施形態の洋上型発電プラント１は、ベースロード用として運用することができる。

また、本実施形態の洋上型発電プラント１では、ガスタービン発電設備３１の熱交換器３１３が、深層水取得部４によって取得された深層水Ｆ４１を用いて、空気Ｆ３１２を冷却する。

深層水取得部４が海洋から取得する深層水Ｆ４１は、低温であって、温度が季節によって変動せずに一定である。このため、本実施形態においては、熱交換器３１３は、空気Ｆ３１２を安定に冷却することができる。その結果、本実施形態では、気温が高い夏季などの季節において、吸気温度の上昇に伴って、ガスタービン発電設備３１の出力が低下することを、防止することができる。

さらに、本実施形態の洋上型発電プラント１では、蒸気タービン発電設備３２の復水器３２４が、深層水取得部４によって取得された深層水Ｆ４２を用いて、蒸気Ｆ３２２を冷却する。

上述したように、深層水Ｆ４２は、低温であって、温度が季節によって変動せずに一定である。このため、本実施形態においては、復水器３２４は、蒸気Ｆ３２２を安定に冷却することができる。その結果、本実施形態では、復水器３２４の圧力が安定的に低くなるので、蒸気タービン発電設備３２の発電効率を向上させることができる。

［Ｄ］変形例
上記の実施形態では、発電部３が、ガスタービン発電設備３１と蒸気タービン発電設備３２とを備える場合について説明したが、これに限らない。たとえば、発電部３は、ガスタービン発電設備３１と蒸気タービン発電設備３２とのいずれか一方であってもよい。

また、上記の実施形態では、ガスタービン３１６と蒸気タービン３２２とのそれぞれが、複数の異なる発電機３１７，３２３のそれぞれを駆動させる場合について示したが、これに限らない。ガスタービン３１６と蒸気タービン３２２との両者が１本の回転軸で連結されており、１つの同じ発電機を駆動させるように構成してもよい。つまり、ハイブリッド発電システムである発電部３は、多軸形以外に、一軸形であってもよい。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成等
図３は、第２実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

図３に示すように、本実施形態は、発電部３の構成の一部が、第１実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

図３に示すように、発電部３は、上記の実施形態と同様に、ガスタービン発電設備３１を備えている。また、発電部３は、上記の実施形態と異なり、蒸気タービン発電設備が複数であって、第１蒸気タービン発電設備３２ｂと第２蒸気タービン発電設備３３とを備えている。

第１蒸気タービン発電設備３２ｂは、図３に示すように、排熱回収ボイラ３２１、蒸気タービン３２２（第１蒸気タービン）、発電機３２３、及び、復水器３２４ｂ（第１復水器）を有する。第１蒸気タービン発電設備３２ｂにおいては、上記の実施形態と同様に、蒸気タービン３２２が蒸気Ｆ３２１Ａを作動流体として駆動し、発電が行われる。

この一方で、第２蒸気タービン発電設備３３は、図３に示すように、蒸気タービン３３２（第２蒸気タービン）、発電機３３３、及び、復水器３３４（第２復水器）を有する。第２蒸気タービン発電設備３３は、第１蒸気タービン発電設備３２ｂにおいて作動流体として用いられた水（水蒸気）よりも沸点が低い低沸点媒体の蒸気Ｆ３２４Ｂが、作動流体として用いられて、発電が行われる。たとえば、第２蒸気タービン発電設備３３では、フロン系、ブタンなどの炭化水素系、アンモニアなどの低沸点媒体が用いられる。

以下より、第１蒸気タービン発電設備３２ｂと第２蒸気タービン発電設備３３とのそれぞれを構成する各部について、順次、説明する。

［Ａ−１］第１蒸気タービン発電設備３２ｂ
第１蒸気タービン発電設備３２ｂにおいて、排熱回収ボイラ３２１、蒸気タービン３２２（第１蒸気タービン）、及び、発電機３２３は、上記の実施形態の蒸気タービン発電設備３２の場合と同様である。

第１蒸気タービン発電設備３２ｂにおいて、復水器３２４ｂ（第１復水器）は、上記の実施形態の蒸気タービン発電設備３２の場合と同様に、蒸気タービン３２２が排出した蒸気Ｆ３２２（排蒸気）が供給される。しかし、上記の実施形態と異なり、復水器３２４ｂは、第２蒸気タービン発電設備３３の復水器３３４において低沸点媒体の蒸気Ｆ３３２（排蒸気）が凝縮された凝縮媒体Ｆ３３４Ａが、深層水Ｆ４２（図２参照）に代わって、供給される。

そして、復水器３２４ｂにおいては、蒸気Ｆ３２２と凝縮媒体Ｆ３３４Ａとの間において熱交換が行われる。これにより、復水器３２４ｂでは、蒸気Ｆ３２２が凝縮媒体Ｆ３３４Ａで冷却され液化されることにより、凝縮水Ｆ３２４Ａが生成される。つまり、復水器３２４ｂは、第２蒸気タービン発電設備３３の復水器３３４において凝縮された凝縮媒体Ｆ３３４Ａを用いて、蒸気タービンから排出された蒸気Ｆ３２２を冷却する。

そして、第１蒸気タービン発電設備３２ｂにおいては、復水器３２４ｂでの冷却によって生成された凝縮水Ｆ３２４Ａが、ポンプ（図示省略）を介して、排熱回収ボイラ３２１へ排出される。そして、その凝縮水Ｆ３２４Ａは、排熱回収ボイラ３２１において、燃焼排ガスＦ３１６によって加熱されて気化する。そして、排熱回収ボイラ３２１での加熱によって生成された蒸気Ｆ３２１Ａが、蒸気タービン３２２に作動流体として供給され、蒸気タービン３２２の駆動によって発電機３２３が駆動して発電が行われる。

この一方で、第１蒸気タービン発電設備３２ｂでは、復水器３２４ｂでの熱交換によって、凝縮媒体Ｆ３３４Ａが蒸気Ｆ３２２で加熱される。そして、その加熱により生成された蒸気Ｆ３２４Ｂが、第２蒸気タービン発電設備３３の蒸気タービン３３２に作動流体として供給される。

［Ａ−２］第２蒸気タービン発電設備３３
第２蒸気タービン発電設備３３において、蒸気タービン３３２（第２蒸気タービン）は、いわゆる媒体タービンであって、第１蒸気タービン発電設備３２ｂの復水器３２４ｂから低沸点媒体の蒸気Ｆ３２４Ｂが、作動流体として供給されて駆動する。蒸気タービン３３２は、その作動流体として供給された蒸気Ｆ３２４Ｂのエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。具体的には、蒸気タービン３３２は、ケーシング（図示省略）の内部にロータ（図示省略）が収容されており、その供給された蒸気Ｆ３２４Ｂによってロータが回転する。

第２蒸気タービン発電設備３３のうち、発電機３３３は、蒸気タービン３３２の回転軸に連結されており、蒸気タービン３３２で発生した回転運動エネルギーを電力に変換する。発電機３３３で発電された電力は、たとえば、送電ケーブル（図示省略）を介して、陸地に送電される。

第２蒸気タービン発電設備３３のうち、復水器３３４（第２復水器）は、蒸気タービン３３２が排出した蒸気Ｆ３３２が供給される。これと共に、復水器３３４は、深層水取得部４が取得した深層水Ｆ４２が供給される。そして、復水器３３４においては、蒸気Ｆ３３２と深層水Ｆ４２との間において熱交換が行われる。これにより、復水器３３４では、蒸気Ｆ３３２が深層水Ｆ４２で冷却され液化される。つまり、復水器３３４は、凝縮器であって、深層水取得部４によって取得された深層水Ｆ４２を用いて、蒸気タービン３３２から排出された蒸気Ｆ３３２を凝縮する。そして、その冷却によって凝縮された凝縮媒体Ｆ３３４Ａが、復水器３３４（第２復水器）から、ポンプ（図示省略）を介して、第１蒸気タービン発電設備３２ｂの復水器３２４ｂ（第１復水器）へ排出される。この一方で、復水器３３４では、深層水Ｆ４２が蒸気Ｆ３３２で加熱され、その加熱された深層水Ｆ３３４Ｂが海洋Ｍへ排出される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、第１蒸気タービン発電設備３２ｂの復水器３２４ｂ（第１復水器）は、第２蒸気タービン発電設備３３の復水器３３４（第２復水器）での冷却によって低沸点媒体の蒸気Ｆ３３２が凝縮されて生成された凝縮媒体Ｆ３３４Ａを用いて、蒸気タービン３２２（第１蒸気タービン）から排出された蒸気Ｆ３２２（排蒸気）を冷却する。これに伴い、第１蒸気タービン発電設備３２ｂの復水器３２４ｂ（第１復水器）では、凝縮媒体Ｆ３３４Ａが加熱され、その加熱により生成された低沸点媒体の蒸気Ｆ３２４Ｂが、第２蒸気タービン発電設備３３の蒸気タービン３３２に作動流体として供給される。

このように、本実施形態においては、第１蒸気タービン発電設備３２ｂの余剰熱を利用して、第２蒸気タービン発電設備３３の蒸気タービン３３２を駆動することができる。その結果、本実施形態では、発電効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、第２蒸気タービン発電設備３３の復水器３３４（第２復水器）は、深層水取得部４によって取得された深層水Ｆ４２を用いて、蒸気タービン３３２（第２蒸気タービン）から排出された低沸点媒体の蒸気Ｆ３３２を冷却する。

上述したように、深層水Ｆ４２は、低温であって、温度が季節によって変動せずに一定である。このため、本実施形態においては、復水器３３４は、低沸点媒体の蒸気Ｆ３３２を安定に冷却することができる。その結果、本実施形態では、復水器３３４の圧力が安定的に低くなるので、発電効率を更に向上させることができる。

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成等
図４は、第３実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

図４に示すように、本実施形態は、発電部３の構成の一部が、第２実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第２実施形態の場合と同様である（図３参照）。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

図４に示すように、発電部３は、第２実施形態と同様に（図３参照）、ガスタービン発電設備３１と、第１蒸気タービン発電設備３２ｂと、第２蒸気タービン発電設備３３とを備えている。この他に、発電部３は、第２実施形態と異なり、電磁流体力学発電機３４を備えている。

電磁流体力学発電機３４は、図４に示すように、ガスタービン発電設備３１の燃焼器３１５において生成された燃焼ガスＦ３１５が供給される。これにより、電磁流体力学発電機３４は、ＭＨＤ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｏ−Ｈｙｄｒｏ−Ｄｙｎａｍｉｃｓ）発電を行う。

具体的には、電磁流体力学発電機３４においては、導電性の燃焼ガスＦ３１５が磁界を横切って流れることにより、発電が行われる。ここでは、燃焼ガスＦ３１５は、ガスタービン３１６に作動流体として供給される温度（たとえば、１０００〜１５００℃）よりも高い温度（たとえば、２０００〜３０００℃）で、電磁流体力学発電機３４に流入する。

電磁流体力学発電機３４で発電された電力は、たとえば、送電ケーブル（図示省略）を介して、陸地に送電される。そして、電磁流体力学発電機３４から燃焼ガスＦ３４がガスタービン３１６に作動流体として排出される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、発電部３が電磁流体力学発電機３４を更に備えている。

電磁流体力学発電機３４では、上述したように、ガスタービン３１６よりも高い温度の燃焼ガスＦ３１５を作動流体として用いることができる。このため、本実施形態では、より高い熱エネルギーを電力に変換するため、全体の発電効率を向上することができる。

＜第４実施形態＞
［Ａ］構成等
図５は、第４実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

図５に示すように、本実施形態は、発電部３の構成の一部が、第３実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第３実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

図５に示すように、発電部３は、第３実施形態と同様に（図４参照）、ガスタービン発電設備３１と、第１蒸気タービン発電設備３２ｂと、第２蒸気タービン発電設備３３と、電磁流体力学発電機３４を備えている。この他に、発電部３は、第２実施形態と異なり、燃焼ガス加熱部３５１と、第１蒸気加熱部３５２と、第２蒸気加熱部３５３とを備えている。

燃焼ガス加熱部３５１は、図５に示すように、電磁流体力学発電機３４とガスタービン３１６との間に設けられている。燃焼ガス加熱部３５１は、ガスタービン３１６に作動流体として供給される燃焼ガスＦ３４を、太陽熱で加熱する。燃焼ガス加熱部３５１は、たとえば、複数の曲面ミラー（図示省略）を備えた太陽熱集熱部である。燃焼ガス加熱部３５１は、電磁流体力学発電機３４から排出された燃焼ガスＦ３４に対して、曲面ミラーが太陽光を反射して集光することによって、燃焼ガスＦ３４を加熱する。そして、燃焼ガス加熱部３５１からガスタービン３１６へ、その加熱された燃焼ガスＦ３５１が作動流体として供給される。

第１蒸気加熱部３５２は、図５に示すように、排熱回収ボイラ３２１と蒸気タービン３２２（第１蒸気タービン）との間に設けられている。第１蒸気加熱部３５２は、蒸気タービン３２２に作動流体として供給される蒸気Ｆ３２１Ａを、太陽熱で加熱する。第１蒸気加熱部３５２は、燃焼ガス加熱部３５１と同様に、たとえば、複数の曲面ミラー（図示省略）を備えた太陽熱集熱部である。第１蒸気加熱部３５２は、排熱回収ボイラ３２１から排出された蒸気Ｆ３２１Ａに対して、曲面ミラーが太陽光を反射して集光することによって、蒸気Ｆ３２１Ａを加熱する。そして、第１蒸気加熱部３５２から蒸気タービン３２２へ、その加熱された蒸気Ｆ３５２が作動流体として供給される。

第２蒸気加熱部３５３は、図５に示すように、復水器３２４ｂ（第１復水器）と蒸気タービン３３２（第２蒸気タービン）との間に設けられている。第２蒸気加熱部３５３は、蒸気タービン３３２に作動流体として供給される蒸気Ｆ３２４Ｂを、太陽熱で加熱する。第２蒸気加熱部３５３は、燃焼ガス加熱部３５１および第１蒸気加熱部３５２と同様に、たとえば、複数の曲面ミラー（図示省略）を備えた太陽熱集熱部である。第２蒸気加熱部３５３は、復水器３２４ｂから排出された蒸気Ｆ３２４Ｂに対して、曲面ミラーが太陽光を反射して集光することによって、蒸気Ｆ３２４Ｂを加熱する。そして、第２蒸気加熱部３５３から蒸気タービン３３２へ、その加熱された蒸気Ｆ３５３が作動流体として供給される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、燃焼ガス加熱部３５１が、ガスタービン３１６に作動流体として供給される燃焼ガスＦ３４を太陽熱で加熱する。第１蒸気加熱部３５２が、蒸気タービン３２２に作動流体として供給される蒸気Ｆ３２１Ａを太陽熱で加熱する。第２蒸気加熱部３５３が、蒸気タービン３３２に作動流体として供給される蒸気Ｆ３２４Ｂを太陽熱で加熱する。

このため、本実施形態では、作動流体を高温化することができるので、発電効率を更に向上させることができる。

［Ｃ］変形例
本実施形態では、燃焼ガス加熱部３５１と第１蒸気加熱部３５２と第２蒸気加熱部３５３とのそれぞれを設置する場合について説明したが、これに限らない。これらの全てを設置しなくてもよく、少なくとも一つを設置するように、構成してもよい。

＜第５実施形態＞
［Ａ］構成等
図６は、第５実施形態に係る洋上型発電プラントを示す斜視図である。

図６に示すように、本実施形態は、洋上型発電プラント１の設置状態が、上記の実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、洋上型発電プラント１は、図６に示すように、複数である。

その複数の洋上型発電プラント１は、互いに連結されている。たとえば、連結部材（図示省略）によって、洋上型発電プラント１の浮体２の間が連結されている。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、洋上型発電プラント１を容易に増設することができる。このため、電力の需要に応じて、発電の規模を容易に調整することができる。また、洋上型発電プラント１の規格化および量産化を容易に実現することができる。

＜第６実施形態＞
［Ａ］構成等
図７は、第６実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。

図７に示すように、本実施形態は、電力利用部５を備える。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

電力利用部５は、図７に示すように、浮体２に連結され、支持されている。電力利用部５は、電線を介して発電部３に電気的に接続されており、発電部３において発電された電力を利用して駆動する。

本実施形態において、電力利用部５は、採掘設備５１を含む。採掘設備５１は、海洋Ｍに浮かべられ、発電部３が設置された浮体２に連結された他の浮体２ｆの上面に設置されている。採掘設備５１は、発電部３で発電された電力が供給されて駆動し、海底の資源を採掘する。具体的には、採掘設備５１は、たとえば、メタンハイドレート、マンガン団塊、コバルト・リッチ・クラストなどのように、深海底に分布する資源を採掘する。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、発電部３において発電された電力を利用して、採掘設備５１を含む電力利用部５が駆動する。このため、本実施形態では、海底資源の採掘を効率的に行うことができる。

［Ｃ］変形例
本実施形態では、発電部３が設置された浮体２に連結された他の浮体２ｆの上面に、採掘設備５１が設置される場合について説明したが、これに限らない。発電部３が設置された浮体２の上面に、採掘設備５１を含む電力利用部５を設置してもよい。

＜第７実施形態＞
［Ａ］構成等
図８は、第７実施形態に係る洋上型発電プラントを模式的に示す側面図である。

図８に示すように、本実施形態は、電力利用部５が第６実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

電力利用部５は、図８に示すように、浮体移動部５２を備えている。浮体移動部５２は、推進システムを含み、発電部３において発電された電力を利用して、浮体２を海洋において移動させる。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態では、発電部３において発電された電力を利用して、浮体移動部５２を含む電力利用部５が駆動するため、遠洋への移動が容易である。その結果、深層水の取得や、海底資源の採掘を容易に行うことができる。また、気象などの状況に応じて、移動をすることができる。

＜第８実施形態＞
［Ａ］構成等
図９は、第８実施形態に係る洋上型発電プラントにおいて、発電部の主要部を模式的に示す図である。

図９に示すように、本実施形態は、藻類バイオ燃料生産設備３６と藻類バイオ燃料発電設備３７とを備える。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

藻類バイオ燃料生産設備３６は、深層水取得部４によって海洋Ｍから取得された深層水を利用して藻類バイオ燃料を生産する設備である。藻類バイオ燃料生産設備３６は、たとえば、培養タンク（図示省略）を含み、熱交換器３１３から排出された深層水Ｆ３１３Ｂと、復水器３３４から排出された深層水Ｆ３３４Ｂとのそれぞれが、その培養タンクに供給される。そして、その培養タンクにおいて、藻類が育てられる。その後、その藻類から油を精製することによって、藻類バイオ燃料を生産する。

藻類バイオ燃料発電設備３７は、藻類バイオ燃料生産設備３６によって生産された藻類バイオ燃料を用いて発電を行う。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態では、藻類バイオ燃料生産設備３６において、深層水取得部４によって海洋から取得された深層水を利用して藻類バイオ燃料を生産する。そして、その藻類バイオ燃料生産設備３６によって生産された藻類バイオ燃料を燃料として用いて藻類バイオ燃料発電設備３７で発電を行う。

深層水は、栄養物質を多量に含んでいるため、藻類バイオ燃料生産設備３６では、藻類バイオ燃料を効率良く生産することができる。このため、本実施形態では、発電量の増加を容易に実現することができる。

＜その他＞
本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。

１…洋上型発電プラント、２…浮体、２ｆ…浮体、３…発電部、４…深層水取得部、５…電力利用部、３１…ガスタービン発電設備、３２…蒸気タービン発電設備、３２ｂ…第１蒸気タービン発電設備、３３…第２蒸気タービン発電設備、３４…電磁流体力学発電機、３６…藻類バイオ燃料生産設備、３７…藻類バイオ燃料発電設備、４１…取水管、５１…採掘設備、５２…浮体移動部、３１１…燃料タンク、３１２…エアフィルタ、３１３…熱交換器、３１４…圧縮機、３１５…燃焼器、３１６…ガスタービン、３１７…発電機、３２１…排熱回収ボイラ、３２２…蒸気タービン（第１蒸気タービン）、３２３…発電機、３２４…復水器、３２４ｂ…復水器（第１復水器）、３３２…蒸気タービン（第２蒸気タービン）、３３３…発電機、３３４…復水器（第２復水器）、３５１…燃焼ガス加熱部、３５２…第１蒸気加熱部、３５３…第２蒸気加熱部

Claims (15)

1. ガスタービン発電設備と蒸気タービン発電設備とを含む発電部と、
   海洋から深層水を取得する深層水取得部と、
   海洋に浮かべられ、前記発電部と前記深層水取得部とを支持する浮体と
   を備え、
   前記ガスタービン発電設備は、
   空気を冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器で冷却された後に圧縮された空気と燃料とを混合し燃焼させることによって燃焼ガスを生成する燃焼器と、
   前記燃焼器から作動流体として供給された燃焼ガスのエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換されるガスタービンと
   を有し、前記熱交換器が、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記空気を冷却し、
   前記蒸気タービン発電設備は、
   作動流体として供給された蒸気のエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する復水器と
   を有し、前記復水器が、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記蒸気タービンから排出された蒸気を冷却することを特徴とする、
   洋上型発電プラント。
2. ガスタービン発電設備を含む発電部と、
   海洋から深層水を取得する深層水取得部と、
   海洋に浮かべられ、前記発電部と前記深層水取得部とを支持する浮体と
   を備え、
   前記ガスタービン発電設備は、
   空気を冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器で冷却された後に圧縮された空気と燃料とを混合し燃焼させることによって燃焼ガスを生成する燃焼器と、
   前記燃焼器から作動流体として供給された燃焼ガスのエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換されるガスタービンと
   を有し、前記熱交換器が、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記空気を冷却することを特徴とする、
   洋上型発電プラント。
3. 蒸気タービン発電設備を含む発電部と、
   海洋から深層水を取得する深層水取得部と、
   海洋に浮かべられ、前記発電部と前記深層水取得部とを支持する浮体と
   を備え、
   前記蒸気タービン発電設備は、
   作動流体として供給された蒸気のエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する復水器と
   を有し、前記復水器が、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記蒸気タービンから排出された蒸気を冷却することを特徴とする、
   洋上型発電プラント。
4. 第１蒸気タービン発電設備と第２蒸気タービン発電設備とを含む発電部と、
   海洋から深層水を取得する深層水取得部と、
   海洋に浮かべられ、前記発電部と前記深層水取得部とを支持する浮体と
   を備え、
   前記第１蒸気タービン発電設備は、
   蒸気が作動流体として供給され、当該蒸気のエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される第１蒸気タービンと、
   前記第１蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する第１復水器と
   を有し、
   前記第２蒸気タービン発電設備は、
   前記第１蒸気タービンに供給される作動流体よりも沸点が低い低沸点媒体の蒸気が作動流体として供給され、当該蒸気のエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換される第２蒸気タービンと、
   前記第２蒸気タービンから排出された前記低沸点媒体の蒸気を冷却する第２復水器と
   を有し、
   前記第１復水器は、前記第２復水器での冷却により前記低沸点媒体の蒸気が凝縮されて生成された凝縮媒体を用いて、前記第１蒸気タービンから排出された蒸気を冷却し、
   前記第２復水器は、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記第２蒸気タービンから排出された蒸気を冷却することを特徴とする、
   洋上型発電プラント。
5. 前記発電部は、
   ガスタービン発電設備
   を含み、
   前記ガスタービン発電設備は、
   空気を冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器で冷却された後に圧縮された空気と燃料とを混合し燃焼させることによって燃焼ガスを生成する燃焼器と、
   前記燃焼器から作動流体として供給された燃焼ガスのエネルギーを回転運動エネルギーに変換し、当該回転運動エネルギーが発電機で電力に変換されるガスタービンと
   を有し、
   前記熱交換器は、前記深層水取得部によって取得された深層水を用いて、前記空気を冷却することを特徴とする、
   請求項４に記載の洋上型発電プラント。
6. 前記発電部は、
   前記燃焼器において生成された燃焼ガスが供給されることによって発電を行う電磁流体力学発電機
   を含み、
   前記電磁流体力学発電機は、当該供給された燃焼ガスを前記ガスタービンに排出することを特徴とする、
   請求項１，２，５のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
7. 前記ガスタービンに作動流体として供給される燃焼ガスを、太陽熱で加熱する燃焼ガス加熱部
   を備えることを特徴とする、
   請求項１，２，５，６のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
8. 前記蒸気タービンに作動流体として供給される蒸気を太陽熱で加熱する蒸気加熱部
   を備えることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
9. 前記第１蒸気タービンに作動流体として供給される蒸気を太陽熱で加熱する第１蒸気加熱部と、
   前記第２蒸気タービンに作動流体として供給される蒸気を太陽熱で加熱する第２蒸気加熱部と
   の少なくとも一方を備えることを特徴とする、
   請求項４または５に記載の洋上型発電プラント。
10. 当該洋上型発電プラントは、複数であり、
    当該複数の洋上型発電プラントは、互いに連結されることを特徴とする、
    請求項１から９のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
11. 前記発電部において発電された電力を利用して駆動する電力利用部
    を有し、
    前記浮体は、前記電力利用部を支持することを特徴とする、
    請求項１から１０のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
12. 前記電力利用部は、
    海底の資源を採掘する採掘設備
    を含むことを特徴とする、
    請求項１１に記載の洋上型発電プラント。
13. 前記電力利用部は、
    前記浮体を海洋において移動させる浮体移動部
    を含むことを特徴とする、
    請求項１１または１２に記載の洋上型発電プラント。
14. 前記発電部は、
    前記深層水取得部によって海洋から取得された深層水を利用して藻類バイオ燃料を生産する藻類バイオ燃料生産設備
    を備えることを特徴とする、
    請求項１から１３のいずれかに記載の洋上型発電プラント。
15. 前記発電部は、
    前記藻類バイオ燃料生産設備によって生産された藻類バイオ燃料を燃料として用いて発電を行う藻類バイオ燃料発電設備
    を含むことを特徴とする、
    請求項１４に記載の洋上型発電プラント。

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