JP2017155739A - Power generating system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generating system capable of freely adapting for a variation in output of a renewable energy power generating plant through starting in operation in a short time even if there is no other steam turbine power generating plant being operated.SOLUTION: A power generating system 100 of this invention comprises: a steam turbine power generating plant 200 including a heat source device 1 for generating a high temperature medium 7 by heating a low temperature medium 6 by a heat source medium 5; a steam generating device 2 for generating steam through heat exchanging with the high temperature medium 7, and a steam turbine 3 driven by steam; a supply source 18 for supplying a heat medium generated through utilization of energy generated by other plant than the steam turbine power generating plant 200; a pre-heater device 32 fixed to at least one of the steam turbine 3 and the steam generating device 2; and pre-heating lines 28, 29 connecting the supply source 18 with the pre-heater device 32.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system.

風力発電、水力発電、太陽光発電、太陽熱発電、地熱発電等に代表される再生可能エネルギーを用いた発電プラント(以下、再生可能エネルギー発電プラント)では、再生可能エネルギーから得られる発電量が季節、天候、時間帯等により変動し、また、電力需要の変動への対応幅も小さい。そのため、再生可能エネルギー発電プラントを備えた発電システムでは、蒸気タービン発電プラント(例えば、コンバインドサイクル発電プラント)を併用して系統電力を安定化させている。この蒸気タービン発電プラントに備えられた蒸気タービンには、燃料消費量を抑えつつ系統電力を安定化させるべく、起動時間の短縮(高速起動)が求められている。   In power generation plants using renewable energy represented by wind power generation, hydropower generation, solar power generation, solar thermal power generation, geothermal power generation, etc. (hereinafter referred to as renewable energy power generation plants), the amount of power generated from renewable energy is seasonal, It fluctuates depending on the weather, time zone, etc., and the response range to fluctuations in power demand is small. For this reason, in a power generation system including a renewable energy power plant, a grid turbine power plant (for example, a combined cycle power plant) is used together to stabilize system power. The steam turbine provided in this steam turbine power plant is required to shorten the start-up time (high-speed start-up) in order to stabilize the system power while suppressing the fuel consumption.

蒸気タービンの起動では、タービンロータ(回転体)及びタービンロータを収納するケーシング(静止部)は高温の蒸気に晒されることにより加熱され、熱膨張により特にタービン軸方向に伸びる(熱伸び)。タービンロータとケーシングは構造も熱容量も異なるため、タービンロータの熱伸びとケーシングの熱伸びには差(熱伸び差)が生じる。この熱伸び差が大きくなると、タービンロータとケーシングとが接触し損傷する可能性がある。   When the steam turbine is started, the turbine rotor (rotary body) and the casing (stationary portion) that houses the turbine rotor are heated by being exposed to high-temperature steam, and are particularly expanded in the turbine axial direction (thermal elongation) due to thermal expansion. Since the turbine rotor and the casing have different structures and heat capacities, there is a difference (thermal expansion difference) between the thermal elongation of the turbine rotor and the casing. When this difference in thermal expansion becomes large, the turbine rotor and the casing may come into contact with each other and be damaged.

ケーシングはタービンロータに比べて熱容量が大きいため、一般的には、起動開始時のケーシングの温度が低いほど熱伸び差が大きくなる。そこで、蒸気タービンの停止後経過時間あるいはケーシング内部の温度に応じて、ホットモード、ウォームモード、コールドモード等の複数の起動モードを使い分けて、蒸気タービンの起動を制御する方法がある。   Since the casing has a larger heat capacity than the turbine rotor, in general, the lower the casing temperature at the start of startup, the greater the difference in thermal expansion. Therefore, there is a method for controlling the start of the steam turbine by properly using a plurality of start modes such as a hot mode, a warm mode, and a cold mode according to the elapsed time after the stop of the steam turbine or the temperature inside the casing.

しかしながら、複数の起動モードのうち、ホットモード以外の起動モード(例えば、ウォームモード及びコールドモード)では、蒸気タービンが十分に予熱されていないため熱伸び差が生じ易く、蒸気タービンの起動時間を長く設定せざるを得ない。そこで、複数のコンバインドサイクル発電プラントを配管で接続し、稼働しているコンバインドサイクル発電プラントから起動させるコンバインドサイクル発電プラントに蒸気を供給して蒸気タービンを予熱する方法が提唱されている(特許文献1等を参照)。   However, among the plurality of start modes, in the start modes other than the hot mode (for example, the warm mode and the cold mode), the steam turbine is not sufficiently preheated, so that a difference in thermal expansion is likely to occur, and the start time of the steam turbine is lengthened. I have to set it. Therefore, a method has been proposed in which a plurality of combined cycle power plants are connected by piping and steam is supplied to a combined cycle power plant that is started up from an operating combined cycle power plant to preheat a steam turbine (Patent Document 1). Etc.).

米国特許6519927号公報US Pat. No. 6,199,927

特許文献1では、系統内の複数のコンバインドサイクル発電プラントが全て停止している場合、起動させるコンバインドサイクル発電プラントの蒸気タービンを予熱することができず、起動に時間を要する可能性がある。   In patent document 1, when all the several combined cycle power plants in a system | strain have stopped, the steam turbine of the combined cycle power plant to start cannot be preheated, and there exists a possibility that startup may require time.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、他に稼働中の蒸気タービン発電プラントがなくても、短時間で起動して再生可能エネルギー発電プラントの出力変動に柔軟に対応できる発電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a power generation system that can start up in a short time and flexibly cope with output fluctuations of a renewable energy power plant even if there is no other steam turbine power plant in operation. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明に係る発電システムは、熱源媒体で低温媒体を加熱して高温媒体を生成する熱源装置、前記高温媒体との熱交換により蒸気を発生させる蒸気発生装置、及び前記蒸気で駆動する蒸気タービンを備える蒸気タービン発電プラントと、前記蒸気タービン発電プラント以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源と、前記蒸気タービン及び前記蒸気発生装置の少なくとも一方に取り付けられた予熱装置と、前記供給源と前記予熱装置を接続する予熱ラインとを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, a power generation system according to the present invention includes a heat source device that generates a high-temperature medium by heating a low-temperature medium with a heat-source medium, a steam generator that generates steam by heat exchange with the high-temperature medium, and A steam turbine power plant comprising a steam turbine driven by steam, a supply source for supplying a heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant, at least one of the steam turbine and the steam generator A preheating device attached to one side, and a preheating line connecting the supply source and the preheating device are provided.

本発明によれば、他に稼働中の蒸気タービン発電プラントがなくても、短時間で起動して再生可能エネルギー発電プラントの出力変動に柔軟に対応できる発電システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if there is no other steam turbine power plant in operation, the power generation system which can be started in a short time and can respond flexibly to the output fluctuation of a renewable energy power plant can be provided.

本発明の第1実施形態に係る発電システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a power generation system according to a first embodiment of the present invention. 電力需要予測装置による予測演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the prediction calculation method by an electric power demand prediction apparatus. 電力需要予測装置による予測演算の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the prediction calculation by an electric power demand prediction apparatus. 本発明の第2実施形態に係る発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system which concerns on 5th Embodiment of this invention. 電力需要予測装置による予測演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the prediction calculation method by an electric power demand prediction apparatus. 本発明の第6実施形態に係る発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system which concerns on 6th Embodiment of this invention.

<第1実施形態>
(構成)
1.発電システム
図1は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。
<First Embodiment>
(Constitution)
1. Power Generation System FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power generation system according to the present embodiment.

図1に示すように、発電システム100は、蒸気タービン発電プラント200、熱媒体供給システム300及び予熱システム400を備えている。   As shown in FIG. 1, the power generation system 100 includes a steam turbine power plant 200, a heat medium supply system 300, and a preheating system 400.

2.蒸気タービン発電プラント
蒸気タービン発電プラント200は、熱源装置1、蒸気発生装置2、蒸気タービン3、発電機4、熱源媒体量調整装置14、蒸気加減弁15、及び蒸気タービン起動制御装置21を備えている。本実施形態では、熱源装置1がガスタービンである場合(つまり、蒸気タービン発電プラント200がコンバインドサイクル発電プラントである場合)を例に挙げて説明する。
2. Steam Turbine Power Plant A steam turbine power plant 200 includes a heat source device 1, a steam generator 2, a steam turbine 3, a generator 4, a heat source medium amount adjusting device 14, a steam control valve 15, and a steam turbine start control device 21. Yes. In this embodiment, a case where the heat source device 1 is a gas turbine (that is, a case where the steam turbine power plant 200 is a combined cycle power plant) will be described as an example.

熱源装置1は、熱源媒体5(例えば、水素含有燃料等を含むガス燃料、液体燃料)に保有される熱量を用いて低温媒体6(空気等)を加熱し高温媒体7(ガスタービン排ガス)を生成して蒸気発生装置2に供給する。蒸気発生装置2(排熱回収ボイラ)は内部に熱交換器を備え、熱源装置1で生成された高温媒体7の保有熱との熱交換により給水を加熱して蒸気8を発生させる。蒸気タービン3は、蒸気発生装置2で発生した蒸気8により駆動される。蒸気タービン3には、温度計13が設けられている。温度計13は、蒸気タービン3のケーシング等のメタル温度を計測する。発電機4は、蒸気タービン3と同軸に連結され、蒸気タービン3の回転出力を電力に変換する。発電機4の電力は電力系統22に供給される。   The heat source device 1 heats the low-temperature medium 6 (air, etc.) using the amount of heat held in the heat-source medium 5 (for example, gas fuel containing hydrogen-containing fuel or the like, liquid fuel) to generate the high-temperature medium 7 (gas turbine exhaust gas). Generated and supplied to the steam generator 2. The steam generator 2 (exhaust heat recovery boiler) includes a heat exchanger therein, and generates steam 8 by heating the feed water by heat exchange with the retained heat of the high-temperature medium 7 generated by the heat source device 1. The steam turbine 3 is driven by the steam 8 generated by the steam generator 2. The steam turbine 3 is provided with a thermometer 13. The thermometer 13 measures the metal temperature of the casing of the steam turbine 3 and the like. The generator 4 is coaxially connected to the steam turbine 3 and converts the rotational output of the steam turbine 3 into electric power. The electric power of the generator 4 is supplied to the electric power system 22.

熱源媒体量調整装置14(燃料調整弁)は、熱源装置1に対する熱源媒体5の供給経路に設けられている。熱源媒体量調整装置14は、熱源装置1に供給される熱源媒体5の流量を調節して、熱源装置1で生成される高温媒体7の保有熱量を操作する。熱源媒体5の供給経路の熱源媒体量調整装置14に対して熱源媒体5の流れ方向の下流側には、流量計11が設けられている。流量計11は、熱源装置1に供給される熱源媒体5の流量を計測する。蒸気加減弁15は、蒸気発生装置2と蒸気タービン3を接続する蒸気配管に設けられている。蒸気加減弁15は、蒸気タービン3に供給される蒸気8の流量を調節する。蒸気配管の蒸気加減弁15に対して蒸気8の流れ方向の下流側(蒸気タービン3側)には、圧力計12が設けられている。圧力計12は、蒸気配管を流れる蒸気8の圧力を計測する。熱源媒体量調整装置14及び蒸気加減弁15は、蒸気タービン発電プラント200の発電出力量を調整する調整装置として機能する。   The heat source medium amount adjusting device 14 (fuel adjustment valve) is provided in the supply path of the heat source medium 5 to the heat source device 1. The heat source medium amount adjusting device 14 adjusts the flow rate of the heat source medium 5 supplied to the heat source device 1 to operate the retained heat amount of the high temperature medium 7 generated by the heat source device 1. A flow meter 11 is provided on the downstream side in the flow direction of the heat source medium 5 with respect to the heat source medium amount adjusting device 14 in the supply path of the heat source medium 5. The flow meter 11 measures the flow rate of the heat source medium 5 supplied to the heat source device 1. The steam control valve 15 is provided in a steam pipe connecting the steam generator 2 and the steam turbine 3. The steam control valve 15 adjusts the flow rate of the steam 8 supplied to the steam turbine 3. A pressure gauge 12 is provided downstream of the steam control valve 15 of the steam pipe in the flow direction of the steam 8 (steam turbine 3 side). The pressure gauge 12 measures the pressure of the steam 8 flowing through the steam pipe. The heat source medium amount adjusting device 14 and the steam control valve 15 function as an adjusting device that adjusts the power generation output amount of the steam turbine power plant 200.

蒸気タービン起動制御装置21は、蒸気タービン発電プラント200のプラント状態量を入力し、入力したプラント状態量に基づき蒸気タービン発電プラント200を制御する指令値を出力する。蒸気タービン起動制御装置21に入力されるプラント状態量の入力値としては、例えば、蒸気タービン発電プラント200の構成要素や蒸気の温度や圧力、流量等の状態量を示す各種計測値がある。本実施形態では、蒸気タービン起動制御装置21は、プラント状態量の入力値として流量計11、圧力計12及び温度計13の計測値16を入力し、操作量指令値17として熱源媒体量調整装置14に対する燃料調整指令値及び蒸気加減弁15に対する蒸気加減指令値を出力する。   The steam turbine activation control device 21 inputs a plant state quantity of the steam turbine power plant 200 and outputs a command value for controlling the steam turbine power plant 200 based on the input plant state quantity. Examples of the input value of the plant state quantity input to the steam turbine activation control device 21 include various measured values indicating the state quantities such as components, steam temperature, pressure, and flow rate of the steam turbine power plant 200. In the present embodiment, the steam turbine activation control device 21 inputs the measurement values 16 of the flow meter 11, the pressure gauge 12 and the thermometer 13 as input values of the plant state quantity, and the heat source medium amount adjustment device as the operation amount command value 17. 14 and the steam adjustment command value for the steam control valve 15 are output.

3.熱媒体供給システム
熱媒体供給システム300は、蒸気タービン発電プラント200以外で発生するエネルギーを利用して熱媒体を生成し、予熱システム400に供給する。熱媒体供給システム300は、再生可能エネルギー発電プラント500(本実施形態では、太陽熱発電プラント)を備えている。
3. Heat Medium Supply System The heat medium supply system 300 generates a heat medium using energy generated outside the steam turbine power plant 200 and supplies the heat medium to the preheating system 400. The heat medium supply system 300 includes a renewable energy power plant 500 (a solar power plant in this embodiment).

再生可能エネルギー発電プラント500は、再生可能エネルギー取込装置18、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19、再生可能エネルギー用蒸気タービン20及び再生可能エネルギー用発電機23を備えている。   The renewable energy power plant 500 includes a renewable energy intake device 18, a renewable energy steam generator 19, a renewable energy steam turbine 20, and a renewable energy generator 23.

再生可能エネルギー取込装置18は、不図示の集熱器及び集熱媒体(例えば、油、水等の液体、塩)を有している。再生可能エネルギー取込装置18は、集熱器を介して取り込んだ再生可能エネルギー(太陽熱)を集熱媒体に供給して熱媒体(不図示)を生成し、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19に供給する。つまり、本実施形態では、再生可能エネルギー取込装置18は、再生可能エネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源として機能する。再生可能エネルギー用蒸気発生装置19は内部に熱交換器を備え、熱媒体の保有熱との熱交換により給水を加熱して蒸気を発生させる。再生可能エネルギー用蒸気タービン20は、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19で発生した蒸気により駆動される。再生可能エネルギー用発電機23は、再生可能エネルギー用蒸気タービン20と同軸に連結され、再生可能エネルギー用蒸気タービン20の回転出力を電力に変換する。再生可能エネルギー用発電機23の電力は、電力系統22に供給される。   The renewable energy capture device 18 includes a heat collector (not shown) and a heat collection medium (for example, a liquid such as oil or water, or a salt). The renewable energy take-in device 18 supplies the renewable energy (solar heat) taken in via the heat collector to the heat collection medium to generate a heat medium (not shown). Supply. That is, in this embodiment, the renewable energy capture device 18 functions as a supply source that supplies a heat medium generated using renewable energy. The steam generator 19 for renewable energy has a heat exchanger inside, and heats feed water by heat exchange with the retained heat of the heat medium to generate steam. The renewable energy steam turbine 20 is driven by steam generated by the renewable energy steam generator 19. The renewable energy generator 23 is coaxially connected to the renewable energy steam turbine 20 and converts the rotational output of the renewable energy steam turbine 20 into electric power. The electric power of the renewable energy generator 23 is supplied to the electric power system 22.

4.予熱システム
予熱システム400は、ポンプ9、電力需要予測装置24、蒸気タービン熱制御装置25、蒸気タービン予熱調整弁26、移送管28,29、及びケーシング予熱管32を備えている。
4). Preheating system The preheating system 400 includes a pump 9, a power demand prediction device 24, a steam turbine heat control device 25, a steam turbine preheating adjustment valve 26, transfer pipes 28 and 29, and a casing preheating pipe 32.

移送管(第1移送管)28は、再生可能エネルギー発電プラント500の再生可能エネルギー取込装置18とポンプ9を接続し、移送管(第2移送管)29は、ポンプ9とケーシング予熱管32を接続している。第1,2移送管28,29は、再生可能エネルギー取込装置18で生成された一部の熱媒体を再生可能エネルギー用蒸気発生装置19に供給する配管とは別の配管であり、再生可能エネルギー取込装置18で生成された熱媒体をケーシング予熱管32に供給する。つまり、本実施形態では、第1,2移送管28,29は、再生可能エネルギー取込装置18とケーシング予熱管32を接続する予熱ラインとして機能する。   A transfer pipe (first transfer pipe) 28 connects the renewable energy intake device 18 of the renewable energy power plant 500 and the pump 9, and a transfer pipe (second transfer pipe) 29 connects the pump 9 and the casing preheating pipe 32. Is connected. The first and second transfer pipes 28 and 29 are pipes that are separate from the pipes that supply a part of the heat medium generated by the renewable energy intake device 18 to the steam generator 19 for the renewable energy, and can be regenerated. The heat medium generated by the energy capturing device 18 is supplied to the casing preheating pipe 32. That is, in the present embodiment, the first and second transfer pipes 28 and 29 function as a preheating line that connects the renewable energy intake device 18 and the casing preheating pipe 32.

ポンプ9は、吸込み口が第1移送管28を介して再生可能エネルギー取込装置18に接続し、吐出口が第2移送管29を介してケーシング予熱管32に接続している。ポンプ9は、例えば、モータ(不図示)により駆動される。ポンプ9が駆動されると、ポンプ9は再生可能エネルギー取込装置18で生成された熱媒体を第1移送管28を介して吸い込み、第2移送管29に吐出してケーシング予熱管32に供給する。   The pump 9 has a suction port connected to the renewable energy intake device 18 via the first transfer pipe 28, and a discharge port connected to the casing preheating pipe 32 via the second transfer pipe 29. The pump 9 is driven by, for example, a motor (not shown). When the pump 9 is driven, the pump 9 sucks the heat medium generated by the renewable energy capturing device 18 through the first transfer pipe 28, discharges it to the second transfer pipe 29, and supplies it to the casing preheating pipe 32. To do.

蒸気タービン予熱調整弁(調整弁)26は、第2移送管29に設けられている。蒸気タービン予熱調整弁26は蒸気タービン熱制御装置25に電気的に接続しており、蒸気タービン熱制御装置25からの信号27A,27Bに応じて第2移送管29の開通及び遮断を切り換える。具体的に、蒸気タービン予熱調整弁26は、蒸気タービン熱制御装置25からの信号(開通信号)27Aを入力したときは第2移送管29を開通し、蒸気タービン熱制御装置25からの信号(遮断信号)27Bを入力したときは第2移送管29を遮断する。   The steam turbine preheating adjustment valve (regulation valve) 26 is provided in the second transfer pipe 29. The steam turbine preheating adjustment valve 26 is electrically connected to the steam turbine heat control device 25 and switches between opening and closing of the second transfer pipe 29 in response to signals 27A and 27B from the steam turbine heat control device 25. Specifically, when the signal (opening signal) 27 </ b> A from the steam turbine heat control device 25 is input, the steam turbine preheating adjustment valve 26 opens the second transfer pipe 29, and the signal from the steam turbine heat control device 25 ( When the cutoff signal 27B is input, the second transfer pipe 29 is shut off.

ケーシング予熱管32は、蒸気タービン3のケーシングの外壁面に取り付けられた熱交換器である。ケーシング予熱管32は、再生可能エネルギー取込装置18から供給された熱媒体を利用して、蒸気タービン3のケーシングを加熱する。つまり、本実施形態では、ケーシング予熱管32は蒸気タービン3のケーシングを加熱する予熱装置として機能する。   The casing preheating pipe 32 is a heat exchanger attached to the outer wall surface of the casing of the steam turbine 3. The casing preheating pipe 32 heats the casing of the steam turbine 3 using the heat medium supplied from the renewable energy intake device 18. That is, in this embodiment, the casing preheating pipe 32 functions as a preheating device that heats the casing of the steam turbine 3.

電力需要予測装置(予測部)24は、蒸気タービン3の停止日時、起動開始日時及び起動完了日時に関する実績及び予定のデータを記憶部(不図示)に記憶している。電力需要予測装置24は、記憶部に記憶した蒸気タービン3の停止日時、起動開始日時及び起動完了日時に関する実績及び予定のデータを用いて、次回のケーシング予熱開始日時及び蒸気タービン起動開始日時(ケーシング予熱完了日時)を予測演算し、蒸気タービン熱制御装置25に出力する。電力需要予測装置24の予測演算方法については後述する。本実施形態において、予測演算するケーシング予熱開始日時とは、蒸気タービン3の起動が完了する日時(蒸気タービン起動完了日時)から逆算して予熱時間と起動時間の分だけ遡った日時若しくはそれより前の日時でかつ現在日時よりも先の日時を言う。   The electric power demand prediction device (prediction unit) 24 stores the results and scheduled data regarding the stop date / time, the start / start date / time and the start / end date / time of the steam turbine 3 in a storage unit (not shown). The power demand prediction device 24 uses the actual data and scheduled data regarding the stop date / time, start start date / time and start completion date / time of the steam turbine 3 stored in the storage unit, and the next casing preheating start date / time and steam turbine start start date / time (casing). (Preheating completion date and time) is predicted and output to the steam turbine heat control device 25. The prediction calculation method of the power demand prediction device 24 will be described later. In the present embodiment, the casing preheating start date / time to be calculated is calculated by going backward from the date / time when the start of the steam turbine 3 is completed (steam turbine start completion date / time), or the date and time before the start time. A date and time that is earlier than the current date and time.

蒸気タービン熱制御装置25は、電力需要予測装置24で予測演算されたケーシング予熱開始日時及び蒸気タービン起動開始日時を入力する。蒸気タービン熱制御装置25は、入力したケーシング予熱開始日時に、蒸気タービン予熱調整弁26に信号27Aを出力して第2移送管29を開通させる。一方、蒸気タービン熱制御装置25は、入力した蒸気タービン起動開始日時に、蒸気タービン予熱調整弁26に信号27Bを出力して第2移送管29を遮断させつつ蒸気タービン起動制御装置21に信号(起動開始信号)27Cを出力して蒸気タービン3を起動させる。   The steam turbine heat control device 25 inputs the casing preheating start date and time and the steam turbine start start date and time which are predicted and calculated by the power demand prediction device 24. The steam turbine heat control device 25 outputs a signal 27A to the steam turbine preheating adjustment valve 26 at the input casing preheating start date and time to open the second transfer pipe 29. On the other hand, the steam turbine heat control device 25 outputs a signal 27B to the steam turbine preheating adjustment valve 26 at the input date and time of starting the steam turbine, and shuts off the second transfer pipe 29 and sends a signal ( A start signal 27C is output to start the steam turbine 3.

図2は、電力需要予測装置24による予測演算方法を説明するための図である。図2の横軸は時間を示していて、原点を現在時刻としている。なお、図2は、今後一定期間電力需要が増加する一方、再生可能エネルギー発電プラント500の発電能力が低下し、電力不足の状態に陥ることが予測される場合を例示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining a prediction calculation method by the power demand prediction device 24. The horizontal axis in FIG. 2 indicates time, and the origin is the current time. Note that FIG. 2 illustrates a case where it is predicted that the power generation capacity of the renewable energy power plant 500 will decrease and the power shortage will occur while the power demand will increase for a certain period in the future.

電力需要予測線51は、現在から一定期間先の電力需要の予測値を示している。再生可能エネルギー発電能力予測線52は、再生可能エネルギー発電プラント500の発電能力(再生可能エネルギー発電プラント500が出力可能な電力量)の予測値を示している。電力需要予測線51及び再生可能エネルギー発電能力予測線52は、季節、時間帯の変化及び過去の実績をパラメータにして、電力需要予測装置24により予測される。なお、本実施形態では、再生可能エネルギー発電プラント500の発電能力は、再生可能エネルギー発電プラント500で何らかの手段により蓄えられた余剰エネルギーを用いて得られる電力量も含む。   A power demand prediction line 51 indicates a predicted value of power demand ahead of a certain period from the present. The renewable energy power generation capacity prediction line 52 indicates a predicted value of the power generation capacity of the renewable energy power plant 500 (the amount of power that can be output by the renewable energy power plant 500). The power demand prediction line 51 and the renewable energy power generation capacity prediction line 52 are predicted by the power demand prediction device 24 using the seasons, time zone changes, and past performance as parameters. In the present embodiment, the power generation capacity of the renewable energy power plant 500 includes the amount of power obtained using surplus energy stored by some means in the renewable energy power plant 500.

ケーシング温度予測線53は、蒸気タービン3のケーシングの温度の予測値を示している。図2に示すように、蒸気タービン3のケーシングの温度は、ケーシングの予熱が開始されるまでは、蒸気タービン3が停止してからの経過時間に伴い自然冷却により常温に向かって徐々に低下する。   A casing temperature prediction line 53 indicates a predicted value of the temperature of the casing of the steam turbine 3. As shown in FIG. 2, the temperature of the casing of the steam turbine 3 gradually decreases toward normal temperature due to natural cooling with the elapsed time from when the steam turbine 3 stops until the preheating of the casing is started. .

再生可能エネルギー発電出力予測線54は、再生可能エネルギー発電プラント500の発電出力(電力需要に応じて再生可能エネルギー発電プラント500が出力する電力量)の予測値を示している。例えば、電力需要が再生可能エネルギー発電プラント500の発電能力を上回る場合、再生可能エネルギー発電出力は再生可能エネルギー発電能力となる。一方、電力需要が再生可能エネルギー発電プラント500の発電能力を下回る(つまり、再生可能エネルギー発電能力より小さい電力量で需要電力をまかなえる)場合、再生可能エネルギー発電出力は再生可能エネルギー発電能力より小さくなる。このとき、再生可能エネルギー発電能力と再生可能エネルギー発電出力の差は、再生可能エネルギー発電プラント500の余剰エネルギーとして不図示の蓄熱装置等に蓄えられる。   The renewable energy power generation output prediction line 54 indicates a predicted value of the power generation output of the renewable energy power plant 500 (the amount of power output from the renewable energy power plant 500 according to the power demand). For example, when the power demand exceeds the power generation capacity of the renewable energy power plant 500, the renewable energy power output becomes the renewable energy power generation capacity. On the other hand, when the power demand is lower than the power generation capacity of the renewable energy power generation plant 500 (that is, the demand power can be supplied with a power amount smaller than the renewable energy power generation capacity), the renewable energy power generation output is smaller than the renewable energy power generation capacity. . At this time, the difference between the renewable energy power generation capacity and the renewable energy power generation output is stored as a surplus energy of the renewable energy power plant 500 in a heat storage device (not shown) or the like.

蒸気タービン発電プラント出力予測線55は、蒸気タービン発電プラント200の発電出力(蒸気タービン発電プラント200が出力する電力量)の予測値を示している。   The steam turbine power plant output prediction line 55 indicates the predicted value of the power generation output of the steam turbine power plant 200 (the amount of power output from the steam turbine power plant 200).

合計出力予測線56は、再生可能エネルギー発電プラント500が出力する電力量と蒸気タービン発電プラント200が出力する電力量との合計値を示している。つまり、合計出力予測線56は、再生可能エネルギー発電出力予測線54と蒸気タービン発電プラント出力予測線55とを足し合わせて得られる。   The total output prediction line 56 indicates the total value of the amount of power output from the renewable energy power plant 500 and the amount of power output from the steam turbine power plant 200. That is, the total output prediction line 56 is obtained by adding the renewable energy power generation output prediction line 54 and the steam turbine power plant output prediction line 55 together.

次に、電力需要予測装置24による予測演算方法について説明する。   Next, a prediction calculation method by the power demand prediction device 24 will be described.

例えば、図2における現在のように、再生可能エネルギー発電プラント500が稼働し、蒸気タービン発電プラント200が停止している時点において、電力需要予測装置24が、図2に例示した電力需要予測線51、再生可能エネルギー発電能力予測線52、及び合計出力予測線56を予測したとする。この場合、電力需要予測装置24は、電力需要予測線51と再生可能エネルギー発電能力予測線52とが交差する時点(図2の時点A)以降、電力不足に陥ると予測し、蒸気タービン発電プラント200を稼働させる必要があると判断する。   For example, as at present in FIG. 2, when the renewable energy power plant 500 is operating and the steam turbine power plant 200 is stopped, the power demand prediction device 24 uses the power demand prediction line 51 illustrated in FIG. 2. Assume that the renewable energy power generation capacity prediction line 52 and the total output prediction line 56 are predicted. In this case, the power demand prediction device 24 predicts that the power demand prediction line 51 and the renewable energy power generation capacity prediction line 52 intersect with each other (time A in FIG. 2), resulting in a power shortage, and the steam turbine power plant. It is determined that 200 needs to be operated.

ところで、ホットモードで蒸気タービン3を起動した場合、蒸気タービン発電プラント200の発電出力を示す曲線及び蒸気タービン3の起動開始から起動完了までの時間は一定となるため、電力需要予測装置24の記憶部に予め記憶しておくことができる。したがって、電力需要予測装置24は、電力需要予測線51、再生可能エネルギー発電能力予測線52、蒸気タービン発電プラント200の発電出力を示す曲線及び蒸気タービン3の起動開始から起動完了までの時間に基づき、時点Aで蒸気タービン発電プラント200の発電出力と再生可能エネルギー発電プラント500の発電出力との合計発電出力が電力需要を下回らないように、蒸気タービン起動開始日時を予測演算する。   By the way, when the steam turbine 3 is started in the hot mode, the curve indicating the power generation output of the steam turbine power plant 200 and the time from the start of the start of the steam turbine 3 to the completion of the start are constant. Can be stored in advance in the unit. Therefore, the power demand prediction device 24 is based on the power demand prediction line 51, the renewable energy power generation capacity prediction line 52, the curve indicating the power generation output of the steam turbine power plant 200, and the time from the start of the steam turbine 3 to the completion of the start. Then, the steam turbine startup start date and time is predicted and calculated so that the total power output of the power generation output of the steam turbine power plant 200 and the power generation output of the renewable energy power plant 500 does not fall below the power demand at time A.

一方、蒸気タービン3のケーシングを予熱する場合、予熱開始からケーシングの温度がホットモードに達する予熱完了までの時間(予熱時間)、予熱に必要な総エネルギー量及びケーシング温度予測線53は、予熱開始時点のケーシングの温度に応じた関数(つまり、予熱開始時点のケーシングの温度をパラメータとして含む関数)で表すことができる。また、予熱開始時点のケーシングの温度は、蒸気タービン停止日時から予熱開始までの時間に応じた関数(つまり、蒸気タービン停止日時から予熱開始までの時間をパラメータとして含む関数)で表すことができる。したがって、電力需要予測装置24は、蒸気タービン停止日時と蒸気タービン起動開始日時に基づき、上述した関数を用いて、仮のケーシング予熱開始日時及び予熱に必要な総エネルギー量を演算する。   On the other hand, when preheating the casing of the steam turbine 3, the time from the start of preheating to the completion of preheating when the casing temperature reaches the hot mode (preheating time), the total amount of energy required for preheating, and the casing temperature prediction line 53 are shown in FIG. It can be represented by a function according to the temperature of the casing at the time (that is, a function including the temperature of the casing at the time of starting preheating as a parameter). The casing temperature at the start of preheating can be expressed by a function corresponding to the time from the steam turbine stop date and time to the start of preheating (that is, a function including the time from the steam turbine stop date and time to the start of preheating as a parameter). Therefore, the power demand prediction device 24 calculates the temporary casing preheating start date and the total energy amount necessary for preheating using the above-described functions based on the steam turbine stop date and time and the steam turbine start start date and time.

そして、電力需要予測装置24は、仮のケーシング予熱開始日時から蒸気タービン起動開始日時までの余剰エネルギーの積算値を演算し、余剰エネルギーが予熱に必要な総エネルギー量を上回るように、仮のケーシング予熱開始日時を前倒しする(つまり、現在側に修正する)。仮のケーシング予熱開始日時を前倒しすると、ケーシング温度予測線53に示すように予熱開始時のケーシングの温度が変わるため、予熱に必要な総エネルギー量も変化する。電力需要予測装置24は、仮のケーシング予熱開始日時を前倒ししながら、仮のケーシング予熱開始日時から蒸気タービン起動開始日時までの余剰エネルギーの積算値の計算を繰り返し、最適なケーシング予熱開始日時(ケーシング予熱開始日時の最適値)を予測演算する。本実施形態において、最適なケーシング予熱開始日時とは、再生可能エネルギー発電プラント500の余剰エネルギーが予熱に必要な総エネルギー量を下回ることなく、かつ余剰エネルギーと予熱に必要な総エネルギー量との差が最小となる日時を言う。   And the electric power demand prediction apparatus 24 calculates the integrated value of the surplus energy from a temporary casing preheating start date and time to a steam turbine starting start date and time, and a temporary casing is set so that surplus energy may exceed the total energy amount required for preheating. Advance the preheating start date and time (ie, correct to the current side). If the provisional casing preheating start date / time is advanced, the temperature of the casing at the start of preheating changes as indicated by the casing temperature prediction line 53, so the total amount of energy required for preheating also changes. The power demand prediction device 24 repeats the calculation of the integrated value of surplus energy from the temporary casing preheating start date and time to the steam turbine start start date and time while moving forward the temporary casing preheating start date and time, so that the optimum casing preheating start date and time (casing Predicting calculation of the optimal value of preheating start date and time. In the present embodiment, the optimal casing preheating start date and time is the difference between the surplus energy and the total energy required for preheating without the surplus energy of the renewable energy power plant 500 falling below the total energy required for preheating. Says the date and time when becomes the minimum.

なお、上述の説明では、図2に示すように、現在からケーシング予熱開始日時まで蒸気タービン3が停止している場合を想定し、電力需要予測装置24が電力需要予測線51と再生可能エネルギー発電能力予測線52との差に基づいて蒸気タービン起動開始日時を予測演算する場合を説明した。しかしながら、例えば、現在からケーシング予熱開始日時までの間に蒸気タービン3が停止するような場合は、電力需要予測装置24は、電力需要予測線51と合計出力予測線56との差に基づいて蒸気タービン起動開始日時(つまり、蒸気タービン3の再起動開始日時)を予測演算する。   In the above description, as shown in FIG. 2, it is assumed that the steam turbine 3 is stopped from the current date and time until the casing preheating start date and time, and the power demand prediction device 24 uses the power demand prediction line 51 and the renewable energy power generation. The case where the steam turbine start start date and time is predicted and calculated based on the difference from the capacity prediction line 52 has been described. However, for example, when the steam turbine 3 is stopped between the present time and the casing preheating start date and time, the power demand prediction device 24 determines the steam based on the difference between the power demand prediction line 51 and the total output prediction line 56. A turbine start start date and time (that is, a restart start date and time of the steam turbine 3) is predicted and calculated.

(動作)
図3は、電力需要予測装置24による予測演算の手順を示すフローチャートである。
(Operation)
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the prediction calculation by the power demand prediction device 24.

図3に示すように、電力需要予測装置24は、予測演算を開始するに先立ち、記憶部に記憶された過去の予測演算データをクリアして初期化する(ステップS1)。   As illustrated in FIG. 3, the power demand prediction device 24 clears and initializes past prediction calculation data stored in the storage unit before starting the prediction calculation (step S <b> 1).

続いて、電力需要予測装置24は、電力需要予測線51、再生可能エネルギー発電能力予測線52、及び合計出力予測線56を予測し(ステップS2)、蒸気タービン発電プラント200を稼働させる必要があるか否か判断する(ステップS3)。具体的に、蒸気タービン発電プラント200を稼働させる必要があると判断した場合(Yes)、電力需要予測装置24はステップS3からステップS4に手順を移す。反対に、蒸気タービン発電プラント200を稼働させる必要がないと判断した場合(No)、電力需要予測装置24は予測演算の手順を終了して予測演算データをクリアする。   Subsequently, the power demand prediction device 24 needs to predict the power demand prediction line 51, the renewable energy power generation capacity prediction line 52, and the total output prediction line 56 (Step S2), and operate the steam turbine power plant 200. Whether or not (step S3). Specifically, when it is determined that the steam turbine power plant 200 needs to be operated (Yes), the power demand prediction device 24 moves the procedure from step S3 to step S4. Conversely, when it is determined that it is not necessary to operate the steam turbine power plant 200 (No), the power demand prediction device 24 ends the prediction calculation procedure and clears the prediction calculation data.

ステップS3において蒸気タービン発電プラント200を稼働させる必要があると判断された場合、電力需要予測装置24は、蒸気タービン起動開始日時を予測演算する(ステップS4)。   When it is determined in step S3 that the steam turbine power plant 200 needs to be operated, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the steam turbine activation start date and time (step S4).

次に、電力需要予測装置24は、蒸気タービン停止日時と蒸気タービン起動開始日時とに基づき、蒸気タービン3の予熱の要否を判定する(ステップS5)。具体的に、電力需要予測装置24は、蒸気タービン停止日時から蒸気タービン起動開始日時までの時間に基づき、蒸気タービン起動開始日時におけるケーシングの温度Tcを予測演算する。そして、蒸気タービン起動開始日時におけるケーシングの温度Tcがホットモードの条件を満たす設定温度Th未満の場合(Yes)、電力需要予測装置24は蒸気タービン3を予熱する必要があると判定し、ステップS5からステップS6に手順を移す。反対に、ケーシングの温度Tcが設定温度Th以上の場合(No)、電力需要予測装置24は蒸気タービン3を予熱する必要はないと判定し、予測演算の手順を終了して予測演算データをクリアする。   Next, the power demand prediction device 24 determines whether or not it is necessary to preheat the steam turbine 3 based on the steam turbine stop date and time and the steam turbine start date and time (step S5). Specifically, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the casing temperature Tc at the steam turbine start start date and time based on the time from the steam turbine stop date and time to the steam turbine start start date and time. When the casing temperature Tc at the start date and time of starting the steam turbine is lower than the set temperature Th that satisfies the condition of the hot mode (Yes), the power demand prediction device 24 determines that the steam turbine 3 needs to be preheated, and step S5 To step S6. On the other hand, when the casing temperature Tc is equal to or higher than the set temperature Th (No), the power demand prediction device 24 determines that it is not necessary to preheat the steam turbine 3, ends the prediction calculation procedure, and clears the prediction calculation data. To do.

ステップS5において蒸気タービン3を予熱する必要があると判断された場合、電力需要予測装置24は、蒸気タービン停止日時と蒸気タービン起動開始日時に基づき、仮のケーシング予熱開始日時及び予熱に必要な総エネルギー量を予測演算する(ステップS6)。   When it is determined in step S5 that the steam turbine 3 needs to be preheated, the power demand prediction device 24 determines the provisional casing preheat start date and time and the total number required for preheating based on the steam turbine stop date and time and the steam turbine start date and time. An energy amount is predicted and calculated (step S6).

続いて、電力需要予測装置24は、最適なケーシング予熱開始日時を予測演算する(ステップS7)。   Subsequently, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the optimum casing preheating start date and time (step S7).

続いて、電力需要予測装置24は、最適なケーシング予熱開始日時及び蒸気タービン起動開始日時を蒸気タービン熱制御装置25に出力する(ステップS8)。   Subsequently, the power demand prediction device 24 outputs the optimum casing preheating start date and time and the steam turbine activation start date and time to the steam turbine heat control device 25 (step S8).

電力需要予測装置24は、蒸気タービン起動開始日時まで、上述した動作(ステップS1〜ステップS8)を一定時間毎に繰り返す。なお、蒸気タービン熱制御装置25は、電力需要予測装置24から一定時間毎に繰り返し出力されるケーシング予熱開始日時等の情報を順次入力して上書きし、常に最新の情報を記憶する。   The power demand prediction device 24 repeats the above-described operation (step S1 to step S8) at regular time intervals until the steam turbine activation start date and time. The steam turbine heat control device 25 sequentially inputs and overwrites information such as the casing preheating start date and time repeatedly output from the power demand prediction device 24 every predetermined time, and always stores the latest information.

(効果)
(1)本実施形態に係る発電システム100では、蒸気タービン発電プラント200以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体をケーシング予熱管32に供給し、蒸気タービン3を予熱している。そのため、他に稼働中の蒸気タービン発電プラントがなくても、蒸気タービン3を予熱することができ、短時間で起動して再生可能エネルギー発電プラントの出力変動に柔軟に対応できる発電システムを提供することができる。
(effect)
(1) In the power generation system 100 according to the present embodiment, a heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant 200 is supplied to the casing preheating pipe 32 to preheat the steam turbine 3. Therefore, it is possible to preheat the steam turbine 3 without any other steam turbine power plant in operation, and to provide a power generation system that can start up in a short time and flexibly cope with output fluctuations of a renewable energy power plant. be able to.

また、一般的に、蒸気タービンでは、流入する蒸気の温度が急激に上昇すると、ケーシングのメタル部分における温度分布が不均一となり熱変形が生じ得る。そのため、蒸気タービンの起動時においては、蒸気の温度上昇率が設定値以下となるように起動速度を制御する必要がある。これに対し、本実施形態では、蒸気タービン発電プラント200以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体により蒸気タービン3を予熱しているので、蒸気タービン3に流入する蒸気8の温度が急上昇する場合でもケーシングのメタル部分における温度分布が不均一となることを抑制することができ、速やかに起動させることができる。   In general, in the steam turbine, when the temperature of the inflowing steam rises rapidly, the temperature distribution in the metal portion of the casing becomes non-uniform and thermal deformation may occur. Therefore, at the time of starting the steam turbine, it is necessary to control the starting speed so that the rate of increase in the temperature of the steam is equal to or less than the set value. On the other hand, in this embodiment, since the steam turbine 3 is preheated by the heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant 200, the temperature of the steam 8 flowing into the steam turbine 3 rapidly increases. Even in this case, the temperature distribution in the metal portion of the casing can be prevented from becoming non-uniform and can be quickly activated.

(2)本実施形態に係る発電システム100では、蒸気タービン3の停止日時及び起動開始日時に基づいて予熱開始日時を予測演算し、予測演算した予熱開始日時に予熱を開始している。そのため、蒸気タービン3の起動開始日時に応じて蒸気タービン3を予熱することができる。   (2) In the power generation system 100 according to the present embodiment, the preheating start date and time is predicted and calculated based on the stop date and time and the start start date and time of the steam turbine 3, and the preheating is started at the predicted preheating start date and time. Therefore, the steam turbine 3 can be preheated according to the start date and time of the steam turbine 3.

(3)本実施形態に係る発電システム100では、再生可能エネルギー発電プラントの発電出力を電力需要に充当しつつ、再生可能エネルギー発電プラントで利用される一部の再生可能エネルギーを利用して熱媒体を生成し、蒸気タービン3を予熱して起動時間を短縮している。そのため、電力需要に対して再生可能エネルギー発電プラントの発電出力を最大限に利用し、かつ、系統電力を安定化させることができる。   (3) In the power generation system 100 according to the present embodiment, a heat medium using a part of the renewable energy used in the renewable energy power plant while allocating the power generation output of the renewable energy power plant to the power demand. And the steam turbine 3 is preheated to shorten the startup time. Therefore, the power generation output of the renewable energy power plant can be utilized to the maximum with respect to the power demand, and the system power can be stabilized.

また、一般的に、コンバインドサイクル発電プラント等の蒸気タービン発電プラントは、発電用の定格出力においてエネルギー効率が最大となるように設計されている。そのため、定格出力に満たない予熱及び起動時間が長くなるほど化石燃料の利用効率が低下する(つまり、発電量に対して化石燃料の供給量が増加する)。これに対し、本実施形態では、上述したように、再生可能エネルギーを利用して蒸気タービン3を予熱しているので、化石燃料を短時間のホットモード起動及び定格出力の発電にのみ使用することができ、化石燃料の利用効率を向上させることができる。   Generally, a steam turbine power plant such as a combined cycle power plant is designed so that energy efficiency is maximized at a rated output for power generation. Therefore, the fossil fuel utilization efficiency decreases as preheating and start-up time that are less than the rated output become longer (that is, the supply amount of fossil fuel increases relative to the amount of power generation). In contrast, in the present embodiment, as described above, the steam turbine 3 is preheated using renewable energy, so that the fossil fuel is used only for short-time hot mode start-up and rated power generation. And the utilization efficiency of fossil fuel can be improved.

<第2実施形態>
(構成)
図4は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。図4において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の記号を付し、適宜説明を省略する。
本実施形態に係る発電システム101は、熱媒体蓄積システム601を更に備える点で第1実施形態に係る発電システム100と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
(Constitution)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the power generation system according to the present embodiment. In FIG. 4, parts that are the same as in the first embodiment are given the same symbols, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
The power generation system 101 according to the present embodiment is different from the power generation system 100 according to the first embodiment in that a heat medium storage system 601 is further provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図4に示すように、熱媒体蓄積システム601は、熱媒体蓄積装置34、熱媒体蓄積量制御装置35、ポンプ36及び熱媒体蓄積量調整装置37を備えている。   As shown in FIG. 4, the heat medium storage system 601 includes a heat medium storage device 34, a heat medium storage amount control device 35, a pump 36, and a heat medium storage amount adjustment device 37.

本実施形態では、第1移送管28は、第1,2,3供給配管28A,28B,28Cを備えている。第1供給配管28Aは再生可能エネルギー取込装置18とポンプ36を接続し、第2供給配管28Bはポンプ36と熱媒体蓄積装置34を接続し、第3供給配管28Cは熱媒体蓄積装置34とポンプ9を接続している。   In the present embodiment, the first transfer pipe 28 includes first, second, and third supply pipes 28A, 28B, and 28C. The first supply pipe 28A connects the renewable energy capture device 18 and the pump 36, the second supply pipe 28B connects the pump 36 and the heat medium storage device 34, and the third supply pipe 28C connects to the heat medium storage device 34. A pump 9 is connected.

ポンプ36は、吸込み口が第1供給配管28Aに接続し、吐出口が第2供給配管28Bに接続している。ポンプ36は、例えば、モータ(不図示)により駆動される。ポンプ36が駆動されると、ポンプ36は再生可能エネルギー取込装置18で生成された熱媒体を第1供給配管28Aを介して吸い込み、第2供給配管28Bに吐出して熱媒体蓄積装置34に供給する。   The pump 36 has a suction port connected to the first supply pipe 28A and a discharge port connected to the second supply pipe 28B. The pump 36 is driven by, for example, a motor (not shown). When the pump 36 is driven, the pump 36 sucks the heat medium generated by the renewable energy capturing device 18 through the first supply pipe 28A, and discharges the heat medium to the second supply pipe 28B to the heat medium storage device 34. Supply.

熱媒体蓄積装置(本実施形態では、蓄熱槽)34は熱交換器を備えていて、再生可能エネルギー取込装置18から供給された熱媒体との熱交換により、蓄積した熱媒体を加熱して二次熱媒体(不図示)を生成して蓄積し、第2,3供給配管28B,28Cを介してケーシング予熱管32に供給する。   The heat medium storage device (in this embodiment, a heat storage tank) 34 includes a heat exchanger, and heats the stored heat medium by heat exchange with the heat medium supplied from the renewable energy capture device 18. A secondary heat medium (not shown) is generated and accumulated, and supplied to the casing preheating pipe 32 via the second and third supply pipes 28B and 28C.

熱媒体蓄積量調整装置(熱媒体量調整弁)37は、第2供給配管28Bの途中に設けられている。熱媒体蓄積量調整装置37は、熱媒体蓄積量制御装置35に電気的に接続しており、熱媒体蓄積量制御装置35からの信号(駆動信号)27Dに応じて開度が調整される。つまり、熱媒体蓄積量調整装置37は、熱媒体蓄積量制御装置35からの信号27Dを入力し、再生可能エネルギー取込装置18から熱媒体蓄積装置34に供給される熱媒体の流量を調整する。   The heat medium accumulation amount adjusting device (heat medium amount adjusting valve) 37 is provided in the middle of the second supply pipe 28B. The heat medium accumulation amount adjusting device 37 is electrically connected to the heat medium accumulation amount control device 35, and the opening degree is adjusted according to a signal (drive signal) 27D from the heat medium accumulation amount control device 35. That is, the heat medium accumulation amount adjusting device 37 receives the signal 27D from the heat medium accumulation amount control device 35 and adjusts the flow rate of the heat medium supplied from the renewable energy capturing device 18 to the heat medium accumulation device 34. .

本実施形態では、電力需要予測装置24は、次回のケーシング予熱開始日時及び蒸気タービン起動開始日時に加えて、熱媒体蓄積装置34内の二次熱媒体の残量(熱媒体残量)と、電力需要予測線51、再生可能エネルギー発電能力予測線52及び次回のケーシング予熱開始日時とに基づいて熱媒体蓄積開始日時を予測演算し、熱媒体蓄積量制御装置35に出力する。本実施形態において、予測演算する熱媒体蓄積開始日時は、現在を基点として、蒸気タービン3の起動が完了すべき日時から逆算して予熱時間、起動時間、及び熱媒体蓄積装置34の熱媒体残量が0の状態(つまり、熱媒体蓄積装置34内に二次熱媒体が蓄積されていない状態)から熱媒体残量が満たされる状態(つまり、熱媒体蓄積装置34内に二次熱媒体が最大量蓄積されている状態)までに必要な時間の分だけ遡った日時若しくはそれより前の日時でかつ現在日時よりも先の日時を言う。   In the present embodiment, the power demand prediction device 24 includes the remaining amount of the secondary heat medium (heat medium remaining amount) in the heat medium storage device 34 in addition to the next casing preheating start date and time and the steam turbine activation start date and time, Based on the power demand prediction line 51, the renewable energy power generation capacity prediction line 52, and the next casing preheating start date and time, the heat medium accumulation start date and time is predicted and calculated and output to the heat medium accumulation amount control device 35. In the present embodiment, the heat medium accumulation start date and time for the predictive calculation is calculated based on the present time as the base point from the date and time when the start of the steam turbine 3 should be completed, and the preheat time, the start time, and the heat medium remaining time of the heat medium accumulation device 34 From the state where the amount is 0 (that is, the state where the secondary heat medium is not stored in the heat medium storage device 34) to the state where the remaining amount of the heat medium is satisfied (that is, the secondary heat medium is present in the heat medium storage device 34). This refers to the date and time that is earlier than the current date and time, or the date and time that is earlier than the required time until the maximum amount is accumulated).

熱媒体蓄積量制御装置35は、電力需要予測装置24で予測演算された熱媒体蓄積開始日時を入力する。熱媒体蓄積量制御装置35は、入力した熱媒体蓄積開始日時に、熱媒体蓄積量調整装置37に信号27Dを出力して熱媒体蓄積量調整装置37の開度を調整し、熱媒体蓄積装置34に熱媒体を供給する。   The heat medium accumulation amount control device 35 inputs the heat medium accumulation start date and time calculated by the power demand prediction device 24. The heat medium accumulation amount control device 35 outputs a signal 27D to the heat medium accumulation amount adjustment device 37 at the input heat medium accumulation start date and time, and adjusts the opening degree of the heat medium accumulation amount adjustment device 37. A heat medium is supplied to 34.

(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、電力需要予測装置24により予測演算された熱媒体蓄積開始日時に熱媒体蓄積装置34に熱媒体を供給して二次熱媒体の生成及び蓄積を開始するため、予熱に必要な総エネルギーを予め確保しておくことができる。したがって、例えば、予熱時間が長期化し、実際の余剰電力が予測から変動してずれた場合でも、蒸気タービン起動開始日時までに予熱に必要な総エネルギーを確保し、蒸気タービン3を十分に予熱することができる。   In the present embodiment, since the heat medium is supplied to the heat medium storage device 34 at the heat medium storage start date and time calculated by the power demand prediction device 24 and generation and storage of the secondary heat medium are started, it is necessary for preheating. Total energy can be secured in advance. Therefore, for example, even when the preheating time is prolonged and the actual surplus power fluctuates from the prediction, the total energy necessary for preheating is ensured by the start date and time of starting the steam turbine, and the steam turbine 3 is sufficiently preheated. be able to.

<第3実施形態>
(構成)
図5は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。図5において、上記第2実施形態と同等の部分には同一の記号を付し、適宜説明を省略する。
<Third Embodiment>
(Constitution)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the power generation system according to the present embodiment. In FIG. 5, parts that are the same as in the second embodiment are given the same symbols, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

本実施形態に係る発電システム102は、予熱システム402がケーシング予熱管32の代わりに電熱線41を、第1,2移送管28,29の代わりに電線42,44,45を、蒸気タービン予熱調整弁26の代わりにスイッチ39を備え、熱媒体蓄積システム602がポンプ36を備えていない点で、第2実施形態に係る発電システム101と異なる。その他の構成は、第2実施形態と同様である。   In the power generation system 102 according to the present embodiment, the preheating system 402 uses the heating wire 41 instead of the casing preheating pipe 32, the electric wires 42, 44, and 45 instead of the first and second transfer pipes 28 and 29, and the steam turbine preheating adjustment. It differs from the power generation system 101 according to the second embodiment in that a switch 39 is provided instead of the valve 26 and the heat medium storage system 602 does not include the pump 36. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

電線42は、再生可能エネルギー用発電機23と熱媒体蓄積装置34を接続し、再生可能エネルギー用発電機23で発生した余剰電力の一部を熱媒体として熱媒体蓄積装置34に供給している。つまり、本実施形態では、再生可能エネルギー用発電機23が再生可能エネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源として機能する。電線44は熱媒体蓄積装置34とスイッチ39を接続し、電線45はスイッチ39と電熱線41を接続している。電線44,45は、熱媒体蓄積装置34に蓄えられた余剰電力を電熱線41に供給する。つまり、本実施形態では、電線42,44,45は、再生可能エネルギー用発電機23と電熱線41を接続する予熱ラインとして機能する。   The electric wire 42 connects the renewable energy generator 23 and the heat medium storage device 34, and supplies a part of surplus power generated by the renewable energy generator 23 to the heat medium storage device 34 as a heat medium. . That is, in this embodiment, the generator 23 for renewable energy functions as a supply source for supplying a heat medium generated by using renewable energy. The electric wire 44 connects the heat medium storage device 34 and the switch 39, and the electric wire 45 connects the switch 39 and the heating wire 41. The electric wires 44 and 45 supply surplus power stored in the heat medium storage device 34 to the heating wire 41. That is, in this embodiment, the electric wires 42, 44, 45 function as a preheating line that connects the renewable energy generator 23 and the heating wire 41.

電熱線41は、電線44,45を介して熱媒体蓄積装置34から供給された余剰電力を利用して、蒸気タービン3のケーシングを加熱する。つまり、本実施形態では、電熱線41は、蒸気タービン3のケーシングを加熱する予熱装置として機能する。   The heating wire 41 heats the casing of the steam turbine 3 using surplus power supplied from the heat medium storage device 34 via the electric wires 44 and 45. That is, in the present embodiment, the heating wire 41 functions as a preheating device that heats the casing of the steam turbine 3.

スイッチ39は、蒸気タービン熱制御装置25に電気的に接続しており、蒸気タービン熱制御装置25からの信号27A,27Bに応じて入り位置(電線44と電線45を接続する位置)と切り位置(電線44と電線45の接続を切断する位置)を切り換える。具体的に、スイッチ39は、蒸気タービン熱制御装置25からの信号27Aを入力したときは切り位置から入り位置に切り換わって電線44と電線45を接続し、蒸気タービン熱制御装置25からの信号27Bを入力したときは入り位置から切り位置に切り換わって電線44と電線45の接続を切断する。   The switch 39 is electrically connected to the steam turbine heat control device 25, and is turned on (position where the electric wire 44 and the electric wire 45 are connected) and cut position according to signals 27A and 27B from the steam turbine heat control device 25. (Position where the connection between the electric wire 44 and the electric wire 45 is cut) is switched. Specifically, when the signal 27A from the steam turbine heat control device 25 is input, the switch 39 switches from the cut position to the turn position to connect the electric wire 44 and the electric wire 45 and the signal from the steam turbine heat control device 25. When 27B is input, the connection position is switched from the entry position to the cut position, and the connection between the wires 44 and 45 is cut.

熱媒体蓄積装置(本実施形態では、蓄電池)34は、電線42を介して再生可能エネルギー用発電機23から供給された余剰電力を蓄える。   The heat medium storage device (storage battery in the present embodiment) 34 stores surplus power supplied from the renewable energy generator 23 via the electric wire 42.

なお、本実施形態では、発電システム102が熱媒体蓄積装置34及び熱媒体蓄積量調整装置37を備える構成を例示したが、熱媒体蓄積装置34及び熱媒体蓄積量調整装置37を備えていなくても良い。その場合、再生可能エネルギー用発電機23で発生した余剰電力の一部を電線42,44,45を介して電熱線41に直接供給する。また、電力需要予測装置24は、第1実施形態で説明した手順で仮のケーシング予熱開始日時を予測演算した後、再生可能エネルギー発電出力予測線54と電力需要予測線51とに基づいて最適なケーシング予熱開始日時を予測演算する。   In the present embodiment, the configuration in which the power generation system 102 includes the heat medium storage device 34 and the heat medium storage amount adjustment device 37 is exemplified, but the heat medium storage device 34 and the heat medium storage amount adjustment device 37 are not included. Also good. In that case, a part of the surplus power generated by the renewable energy generator 23 is directly supplied to the heating wire 41 via the electric wires 42, 44, 45. In addition, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the temporary casing preheating start date and time according to the procedure described in the first embodiment, and then optimizes the power demand prediction device 24 based on the renewable energy power generation output prediction line 54 and the power demand prediction line 51. The casing preheating start date is predicted and calculated.

(効果)
本実施形態では、第2実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
(effect)
In this embodiment, in addition to the same effects as those of the second embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、再生可能エネルギー用発電機23で発生した余剰電力の一部を電熱線41に供給し、蒸気タービン3のケーシングを加熱している。そのため、太陽光発電プラント、風力発電プラント、水力発電プラント等の熱利用以外の発電方式の発電プラントを再生可能エネルギー発電プラント500として採用することができる。   In the present embodiment, a part of surplus power generated by the renewable energy generator 23 is supplied to the heating wire 41 to heat the casing of the steam turbine 3. Therefore, a power generation plant other than heat utilization such as a solar power generation plant, a wind power generation plant, or a hydroelectric power generation plant can be adopted as the renewable energy power generation plant 500.

また、本実施形態では、第1,2移送管28,29の代わりに電線42,44,45、ケーシング予熱管32の代わりに電熱線41を設けているため、上述の各実施形態に比べて配管の本数を減らすことができる。したがって、発電システムの保守性を向上させることができる。更に、上述のように、余剰電力を熱媒体としているため、液体や固体等を熱媒体とする場合に比べて、予熱装置への供給量等を容易に制御することができる。   Moreover, in this embodiment, since the electric wires 42, 44, and 45 and the heating wire 41 are provided instead of the casing preheating pipe 32 instead of the first and second transfer pipes 28 and 29, compared to the above-described embodiments. The number of pipes can be reduced. Therefore, maintainability of the power generation system can be improved. Furthermore, as described above, since the surplus power is used as the heat medium, the supply amount to the preheating device can be easily controlled as compared with the case where liquid, solid, or the like is used as the heat medium.

<第4実施形態>
(構成)
図6は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。図6において、上記第3実施形態と同等の部分には同一の記号を付し、適宜説明を省略する。
<Fourth embodiment>
(Constitution)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the power generation system according to the present embodiment. In FIG. 6, the same symbols are given to parts equivalent to those in the third embodiment, and the description is omitted as appropriate.

本実施形態に係る発電システム103は、予熱システム403がエネルギー変換システム703を備え、電熱線41の代わりにケーシング予熱管32を備えている点で、第3実施形態に係る発電システム102と異なる。その他の構成は、第3実施形態と同様である。   The power generation system 103 according to the present embodiment is different from the power generation system 102 according to the third embodiment in that the preheating system 403 includes an energy conversion system 703 and includes a casing preheating pipe 32 instead of the heating wire 41. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

エネルギー変換システム703は、エネルギー変換装置43、ポンプ47、熱媒体供給装置48、第1,2,3配管49,50,57、及び電線58を備えている。   The energy conversion system 703 includes an energy conversion device 43, a pump 47, a heat medium supply device 48, first and second and third pipes 49, 50 and 57, and an electric wire 58.

第1配管49は熱媒体供給装置48とポンプ47を接続し、第2配管50はポンプ47とエネルギー変換装置43の熱交換器46を接続し、第3配管57は熱交換器46とケーシング予熱管32を接続している。   The first pipe 49 connects the heat medium supply device 48 and the pump 47, the second pipe 50 connects the pump 47 and the heat exchanger 46 of the energy conversion device 43, and the third pipe 57 connects the heat exchanger 46 and the casing preheating. A tube 32 is connected.

ポンプ47は、吸込み口が第1配管49に接続し、吐出口が第2配管50に接続している。ポンプ47は、例えば、モータ(不図示)により駆動される。ポンプ47が駆動されると、ポンプ47は第1配管49を介して熱媒体を吸い込み、第2配管50に吐出して熱交換器46に供給する。   The pump 47 has a suction port connected to the first pipe 49 and a discharge port connected to the second pipe 50. The pump 47 is driven by, for example, a motor (not shown). When the pump 47 is driven, the pump 47 sucks the heat medium through the first pipe 49, discharges it to the second pipe 50, and supplies it to the heat exchanger 46.

エネルギー変換装置(ヒートポンプ)43は熱交換器46を備えていて、電線44を介して熱媒体蓄積装置34から供給された余剰電力を利用して、熱媒体供給装置48から供給された熱媒体を加熱して二次熱媒体(不図示)を生成し、第3配管57を介してケーシング予熱管32に供給する。つまり、本実施形態では、電線44、エネルギー変換装置43及び第3配管57は、再生可能エネルギー用発電機23とケーシング予熱管32を接続する予熱ラインとして機能する。   The energy conversion device (heat pump) 43 includes a heat exchanger 46, and uses the surplus power supplied from the heat medium storage device 34 via the electric wire 44 to convert the heat medium supplied from the heat medium supply device 48. A secondary heat medium (not shown) is generated by heating and supplied to the casing preheating pipe 32 via the third pipe 57. That is, in this embodiment, the electric wire 44, the energy conversion device 43, and the third pipe 57 function as a preheating line that connects the renewable energy generator 23 and the casing preheating pipe 32.

電線58は、エネルギー変換装置43と熱媒体蓄積装置34を接続している。電線58は、熱媒体蓄積装置34からエネルギー変換装置43に供給され、熱媒体を加熱した余剰電力を熱媒体蓄積装置34に戻す。   The electric wire 58 connects the energy conversion device 43 and the heat medium storage device 34. The electric wire 58 is supplied from the heat medium storage device 34 to the energy conversion device 43, and returns surplus power that has heated the heat medium to the heat medium storage device 34.

なお、第3実施形態と同様、本実施形態においても、発電システム103は熱媒体蓄積装置34及び熱媒体蓄積量調整装置37を備えていなくても良い。発電システム103が熱媒体蓄積装置34及び熱媒体蓄積量調整装置37を備えていない場合には、電力需要予測装置24による予測演算の手順は第1実施形態と同様の手順で実行され、備えている場合には、第2実施形態と同様の手順で実行される。   Note that, similarly to the third embodiment, in this embodiment, the power generation system 103 may not include the heat medium storage device 34 and the heat medium storage amount adjustment device 37. When the power generation system 103 does not include the heat medium storage device 34 and the heat medium storage amount adjustment device 37, the prediction calculation procedure performed by the power demand prediction device 24 is executed according to the same procedure as in the first embodiment. If it is, the same procedure as in the second embodiment is executed.

本実施形態のように構成した場合でも、第3実施形態と同様の効果が得られる。   Even when configured as in the present embodiment, the same effects as in the third embodiment can be obtained.

<第5実施形態>
(構成)
図7は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。図7において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の記号を付し、適宜説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
(Constitution)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the power generation system according to the present embodiment. In FIG. 7, parts that are the same as in the first embodiment are given the same symbols, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

本実施形態に係る発電システム104は、予熱システム404がドラム予熱管61、ドラム予熱調整弁62及び移送管63を備えている点で、第1実施形態に係る発電システム100と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。   The power generation system 104 according to the present embodiment is different from the power generation system 100 according to the first embodiment in that the preheating system 404 includes a drum preheating pipe 61, a drum preheating adjustment valve 62, and a transfer pipe 63. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

ドラム予熱管61は、蒸気発生装置2のドラムの外壁面に取り付けられた熱交換器である。ドラム予熱管61は、再生可能エネルギー取込装置18から供給された熱媒体を利用して、蒸気発生装置2のドラムを加熱する。つまり、本実施形態では、ケーシング予熱管32は蒸気タービン3のケーシングを加熱する予熱装置、ドラム予熱管61は蒸気発生装置2のドラムを加熱する予熱装置として機能する。   The drum preheating pipe 61 is a heat exchanger attached to the outer wall surface of the drum of the steam generator 2. The drum preheating pipe 61 heats the drum of the steam generating device 2 using the heat medium supplied from the renewable energy capturing device 18. That is, in this embodiment, the casing preheating pipe 32 functions as a preheating apparatus that heats the casing of the steam turbine 3, and the drum preheating pipe 61 functions as a preheating apparatus that heats the drum of the steam generation apparatus 2.

移送管(第3移送管)63は、第2移送管29の蒸気タービン予熱調整弁26に対して熱媒体の流れ方向の上流側で分岐し、蒸気発生装置2のドラム予熱管61に接続している。つまり、第3移送管63は、再生可能エネルギー取込装置18とドラム予熱管61を接続している。   The transfer pipe (third transfer pipe) 63 branches on the upstream side in the flow direction of the heat medium with respect to the steam turbine preheating adjustment valve 26 of the second transfer pipe 29 and is connected to the drum preheating pipe 61 of the steam generator 2. ing. That is, the third transfer pipe 63 connects the renewable energy intake device 18 and the drum preheating pipe 61.

ドラム予熱調整弁62は、ドラム予熱管61に設けられている。ドラム予熱調整弁62は蒸気タービン熱制御装置25に電気的に接続しており、蒸気タービン熱制御装置25からの信号27E,27Fに応じて第3移送管63の開通及び遮断を切り換える。具体的に、ドラム予熱調整弁62は、蒸気タービン熱制御装置25からの信号(開通信号)27Eを入力したときは第3移送管63を開通し、蒸気タービン熱制御装置25からの信号(遮断信号)27Fを入力したときは第3移送管63を遮断する。つまり、本実施形態では、蒸気タービン熱制御装置25は、蒸気タービン予熱調整弁26に対して信号27A,27Bを出力し、ドラム予熱調整弁62に対して信号27E,27Fを出力する。   The drum preheating adjustment valve 62 is provided in the drum preheating pipe 61. The drum preheating adjustment valve 62 is electrically connected to the steam turbine heat control device 25 and switches between opening and closing of the third transfer pipe 63 in response to signals 27E and 27F from the steam turbine heat control device 25. Specifically, when the signal (opening signal) 27E from the steam turbine heat control device 25 is input, the drum preheating adjustment valve 62 opens the third transfer pipe 63 and the signal (blocking) from the steam turbine heat control device 25. When the signal 27F is input, the third transfer pipe 63 is shut off. In other words, in the present embodiment, the steam turbine heat control device 25 outputs signals 27A and 27B to the steam turbine preheating adjustment valve 26 and outputs signals 27E and 27F to the drum preheating adjustment valve 62.

本実施形態では、電力需要予測装置24は、ケーシング予熱開始日時及び蒸気タービン起動開始日時に加えて、ドラム予熱開始日時を予測演算する。   In the present embodiment, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the drum preheating start date and time in addition to the casing preheating start date and time and the steam turbine activation start date and time.

(動作)
図8は、電力需要予測装置24による予測演算方法を説明するための図である。図8の横軸は時間を示していて、原点を現在時刻としている。
(Operation)
FIG. 8 is a diagram for explaining a prediction calculation method by the power demand prediction device 24. The horizontal axis in FIG. 8 indicates time, and the origin is the current time.

ドラム温度予測線71は、蒸気発生装置2のドラムの温度の予測値を示している。図8に示すように、蒸気発生装置2のドラムの温度は、ドラムの予熱が開始されるまでは、高温媒体7の供給が停止してからの経過時間に伴い自然冷却により常温に向かって徐々に低下する。蒸気タービン発電プラント出力予測線55は、図2に示したものと同様である。   The drum temperature prediction line 71 indicates a predicted value of the drum temperature of the steam generator 2. As shown in FIG. 8, the temperature of the drum of the steam generator 2 gradually increases toward the normal temperature by natural cooling with the elapsed time after the supply of the high-temperature medium 7 is stopped until the preheating of the drum is started. To drop. The steam turbine power plant output prediction line 55 is the same as that shown in FIG.

熱源装置1に点火して高温媒体7を発生させた後、高温媒体7の発生量を可能な限り迅速に増加させて、蒸気タービン起動開始日時の時点で高温媒体7の発生量を定格状態とする条件下では、ドラム予熱完了から蒸気タービン起動開始までの時間は一定となる。したがって、電力需要予測装置24は、図2に示した電力需要予測線51、再生可能エネルギー発電能力予測線52及び蒸気タービン発電プラント出力予測線55に基づき、ドラム予熱完了日時を予測演算する。   After the heat source device 1 is ignited to generate the hot medium 7, the amount of the hot medium 7 generated is increased as quickly as possible, and the generated amount of the hot medium 7 is set to the rated state at the time of starting the steam turbine. Under such conditions, the time from the completion of drum preheating to the start of steam turbine startup is constant. Therefore, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the drum preheating completion date and time based on the power demand prediction line 51, the renewable energy power generation capacity prediction line 52, and the steam turbine power plant output prediction line 55 shown in FIG.

一方、ドラムの予熱開始から予熱完了までの時間(ドラム予熱時間)、予熱に必要な総エネルギー量及びドラム温度予測線71は、ドラム予熱開始時点のドラムの温度に応じた関数(つまり、予熱開始時点のドラムの温度をパラメータとした関数)で表すことができる。また、ドラム予熱開始時点のドラムの温度は、高温媒体7の供給停止日時からドラム予熱開始日時までの時間に応じた関数(つまり、高温媒体7の供給停止日時からドラム予熱開始日時までの時間をパラメータとして含む関数)で表すことができる。したがって、電力需要予測装置24は、高温媒体7の供給停止日時と予測演算したドラム予熱完了日時とに基づき、上述した関数を用いて、仮のドラム予熱開始日時(不図示)及びドラムの予熱に必要な総エネルギー量を演算する。   On the other hand, the time from the start of drum preheating to the completion of preheating (drum preheating time), the total amount of energy required for preheating, and the drum temperature prediction line 71 are functions corresponding to the drum temperature at the start of drum preheating (that is, preheating start). It can be expressed as a function using the drum temperature at the time as a parameter. The drum temperature at the start of drum preheating is a function corresponding to the time from the supply stop date / time of the high temperature medium 7 to the drum preheat start date / time (ie, the time from the supply stop date / time of the high temperature medium 7 to the drum preheat start date / time Function included as a parameter). Accordingly, the power demand prediction device 24 uses the above-described functions to calculate the temporary drum preheating start date (not shown) and drum preheating based on the supply stop date and time of the hot medium 7 and the predicted and calculated drum preheating completion date and time. Calculate the total amount of energy required.

そして、電力需要予測装置24は、第1実施形態と同様の方法により、仮のケーシング予熱開始日時及び仮のドラム予熱開始日時を予測演算する。次に、電力需要予測装置24は、仮のケーシング予熱開始日時と仮のドラム予熱開始日時のうち早い(現在に近い)日時(以下、日時a)、及びケーシング予熱完了日時とドラム予熱完了日時のうち遅い(現在から離れた)日時(以下、日時b)を演算する。続いて、電力需要予測装置24は、日時aから日時bまでの余剰エネルギーの積算値(以下、エネルギーE)を演算し、エネルギーEがケーシングの予熱に必要な総エネルギー量とドラムの予熱に必要な総エネルギー量との合計を上回るように、仮のケーシング予熱開始日時及び仮のドラム予熱開始日時を前倒しする。仮のケーシング予熱開始日時及び仮のドラム予熱開始日時を前倒しすると、ケーシング温度予測線53及びドラム温度予測線71に示すように予熱開始時のケーシング及びドラムの温度が変わるため、ケーシングの予熱に必要な総エネルギー量とドラムの予熱に必要な総エネルギー量との合計も変化する。続いて、電力需要予測装置24は、仮のケーシング予熱開始日時及び仮のドラム予熱開始日時を前倒ししながら、エネルギーEの演算を繰り返し、最適なケーシング予熱開始日時及び最適なドラム予熱開始日時(ドラム予熱開始日時の最適値)を予測演算する。そして、電力需要予測装置24は、ケーシング予熱開始日時、蒸気タービン起動開始日時、ドラム予熱開始日時、及びドラム予熱完了日時を蒸気タービン熱制御装置25に出力する。   Then, the power demand prediction device 24 predicts and calculates the temporary casing preheating start date and time and the temporary drum preheating start date and time by the same method as in the first embodiment. Next, the power demand prediction device 24 sets the earlier (closer to the present) date / time (hereinafter, date / time a) of the temporary casing preheating start date / time and the temporary drum preheating start date / time, and the casing preheating completion date / time and drum preheating completion date / time. Of these, the later date (away from the present) is calculated (hereinafter, date b). Subsequently, the power demand prediction device 24 calculates an integrated value (hereinafter, energy E) of surplus energy from the date and time a to the date and time b, and the energy E is necessary for preheating the total amount of energy required for preheating the casing and the drum. The temporary casing preheating start date and time and the temporary drum preheating start date and time are advanced so as to exceed the total amount of the total energy. If the provisional casing preheating start date and provisional drum preheating start date are advanced, the casing and drum temperatures at the start of preheating change as indicated by the casing temperature prediction line 53 and the drum temperature prediction line 71. The total amount of total energy and the total amount of energy required to preheat the drum will also vary. Subsequently, the power demand prediction device 24 repeats the calculation of the energy E while moving forward the provisional casing preheating start date and time and the provisional drum preheating start date and time, so that the optimum casing preheating start date and the optimum drum preheating start date and time (drum Predicting calculation of the optimal value of preheating start date and time. Then, the power demand prediction device 24 outputs the casing preheating start date and time, the steam turbine start start date and time, the drum preheating start date and time, and the drum preheating completion date and time to the steam turbine heat control device 25.

蒸気タービン熱制御装置25は、電力需要予測装置24からのケーシング予熱開始日時、蒸気タービン起動開始日時、ドラム予熱開始日時、及びドラム予熱完了日時を入力する。蒸気タービン熱制御装置25は、入力したドラム予熱開始日時に、ドラム予熱調整弁62に信号27Eを出力して第3移送管63を開通させる。一方、蒸気タービン熱制御装置25は、入力したドラム予熱完了日時に、ドラム予熱調整弁62に信号27Fを出力して第3移送管63を遮断させる。そして、蒸気タービン熱制御装置25は、入力した蒸気タービン起動開始日時に蒸気タービン起動制御装置21に信号27Cを出力して蒸気タービン3を起動させる。   The steam turbine heat control device 25 inputs the casing preheating start date and time, the steam turbine start start date and time, the drum preheating start date and time, and the drum preheating completion date and time from the power demand prediction device 24. The steam turbine heat control device 25 outputs a signal 27E to the drum preheating adjustment valve 62 at the input drum preheating start date and time to open the third transfer pipe 63. On the other hand, the steam turbine heat control device 25 outputs the signal 27F to the drum preheating adjustment valve 62 at the input drum preheating completion date and time, thereby blocking the third transfer pipe 63. Then, the steam turbine heat control device 25 outputs a signal 27C to the steam turbine start control device 21 at the input steam turbine start start date and time to start the steam turbine 3.

本実施形態では、電力需要予測装置24は、蒸気タービン起動開始日時まで上述した動作を一定時間毎に繰り返す。また、蒸気タービン熱制御装置25は、電力需要予測装置24から一定時間毎に繰り返し出力されるケーシング予熱開始日時、蒸気タービン起動開始日時、ドラム予熱開始日時、及びドラム予熱完了日時の情報を順次入力して上書きし、常に最新の情報を記憶する。   In the present embodiment, the power demand prediction device 24 repeats the above-described operation at regular intervals until the steam turbine start start date and time. Further, the steam turbine heat control device 25 sequentially inputs information on the casing preheating start date and time, the steam turbine start start date and time, the drum preheating start date and time, and the drum preheating completion date and time that are repeatedly output from the power demand prediction device 24 at regular intervals. Overwriting and always storing the latest information.

(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、再生可能エネルギー取込装置18から供給された熱媒体を利用して、蒸気発生装置2のドラムを予熱することができるため、第1実施形態に比べてより迅速にコンバインドサイクル発電プラントを起動させることができる。   In this embodiment, since the drum of the steam generator 2 can be preheated using the heat medium supplied from the renewable energy capture device 18, combined cycle power generation can be performed more quickly than in the first embodiment. The plant can be started.

また、一般的に、蒸気発生装置では、流入する高温媒体の温度が急激に上昇すると、ドラムのメタル部分における温度分布が不均一となり熱変形が生じ得る。そのため、蒸気発生装置の起動時においては、高温媒体の温度上昇率が規定値以下となるように起動速度を抑制する必要がある。これに対し、本実施形態では、蒸気タービン発電プラント200以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体により蒸気発生装置2を予熱しているので、蒸気発生装置2に流入する高温媒体7の温度が急上昇する場合でも、ドラムのメタル部分における温度分布が不均一となることを抑制することができ、速やかに起動させることができる。   In general, in the steam generator, when the temperature of the inflowing high-temperature medium rises rapidly, the temperature distribution in the metal portion of the drum becomes non-uniform and thermal deformation may occur. Therefore, at the time of starting the steam generator, it is necessary to suppress the starting speed so that the temperature increase rate of the high-temperature medium is not more than a specified value. On the other hand, in this embodiment, since the steam generator 2 is preheated by the heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant 200, the high temperature medium 7 flowing into the steam generator 2 is not heated. Even when the temperature rises rapidly, the temperature distribution in the metal portion of the drum can be prevented from becoming non-uniform and can be started quickly.

<第6実施形態>
(構成)
図9は、本実施形態に係る発電システムの概略構成図である。図9において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の記号を付し、適宜説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
(Constitution)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a power generation system according to the present embodiment. In FIG. 9, parts that are the same as in the first embodiment are given the same symbols, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

本実施形態に係る発電システム105は、予熱システム405が第1,2移送管28,29の代わりに移送管59を備え、ポンプ9及びケーシング予熱管32を備えていない点で、第1実施形態に係る発電システム100と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。   The power generation system 105 according to the present embodiment is the first embodiment in that the preheating system 405 includes a transfer pipe 59 instead of the first and second transfer pipes 28 and 29, and does not include the pump 9 and the casing preheat pipe 32. Different from the power generation system 100 according to FIG. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

移送管(第4移送管)59は、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19と、蒸気発生装置2と蒸気タービン3を接続する蒸気配管とを接続し、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19で発生した蒸気の一部を熱媒体として蒸気配管を介して蒸気タービン3に供給している。つまり、本実施形態では、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19が再生可能エネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源として機能する。第4移送管59に供給される蒸気は、再生可能エネルギー用蒸気発生装置19で発生した蒸気から再生可能エネルギー発電プラント500の発電出力に使用される分を差し引いた余剰分の一部である。また、上述したように、蒸気タービンの起動では、回転体であるタービンロータと静止体であるケーシングとが接触して損傷する可能性があるため、いくつかの制約が設けられている。従って、本実施形態では、第4移送管59から蒸気配管に供給される蒸気の流量が制約条件より低くなるようにしてある。   The transfer pipe (fourth transfer pipe) 59 is connected to the steam generator 19 for renewable energy and the steam pipe connecting the steam generator 2 and the steam turbine 3, and is generated in the steam generator 19 for renewable energy. A part of the steam is supplied as a heat medium to the steam turbine 3 through the steam pipe. That is, in this embodiment, the steam generator 19 for renewable energy functions as a supply source for supplying a heat medium generated by using renewable energy. The steam supplied to the fourth transfer pipe 59 is a part of the surplus obtained by subtracting the amount used for the power generation output of the renewable energy power plant 500 from the steam generated by the steam generator 19 for renewable energy. In addition, as described above, when the steam turbine is started, there is a possibility that the turbine rotor that is a rotating body and the casing that is a stationary body may come into contact with each other and be damaged. Therefore, in this embodiment, the flow rate of the steam supplied from the fourth transfer pipe 59 to the steam pipe is set lower than the constraint condition.

なお、本実施形態に係る発電システム105に第4実施形態の熱媒体蓄積装置34及びエネルギー変換装置43を追加し、熱媒体蓄積装置34から第4移送管59を介して供給された蒸気を利用して、エネルギー変換装置43において熱媒体供給装置48から供給された熱媒体(蒸気)を加熱し、ケーシング予熱管32に供給しても良い。この場合、第4移送管59を供給配管まで引き延ばす必要がないので、本実施形態に比べて第4移送管59を短くすることができ、発電システムの管理が容易になる。   In addition, the heat medium storage device 34 and the energy conversion device 43 of the fourth embodiment are added to the power generation system 105 according to the present embodiment, and steam supplied from the heat medium storage device 34 via the fourth transfer pipe 59 is used. Then, the heat medium (steam) supplied from the heat medium supply device 48 in the energy conversion device 43 may be heated and supplied to the casing preheating pipe 32. In this case, since it is not necessary to extend the 4th transfer pipe 59 to supply piping, the 4th transfer pipe 59 can be shortened compared with this embodiment, and management of an electric power generation system becomes easy.

(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、ケーシング予熱管32等を設ける必要がないため、その分、製造コストの増加を抑制することができる。   In this embodiment, since it is not necessary to provide the casing preheating pipe 32 etc., the increase in manufacturing cost can be suppressed by that much.

<その他>
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

上述した各実施形態では、電力系統22に蒸気タービン発電プラント200及び再生可能エネルギー発電プラント500のみが接続している構成を説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は、他に稼働中の蒸気タービン発電プラントがなくても、短時間で起動して再生可能エネルギー発電プラントの出力変動に柔軟に対応できる発電システムを提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、再生可能エネルギー発電プラント500の代わりに、原子力発電プラント、化石燃料を用いたコージェネレーションプラント等を電力系統22に接続しても、上述した本質的効果が得られる。   In the above-described embodiments, the configuration in which only the steam turbine power plant 200 and the renewable energy power plant 500 are connected to the power system 22 has been described. However, the essential effect of the present invention is to provide a power generation system that can start up in a short time and flexibly cope with output fluctuations of a renewable energy power plant even if there is no other steam turbine power plant in operation. As long as this essential effect is obtained, the configuration is not necessarily limited to the above. For example, if the nuclear power plant, the cogeneration plant using fossil fuel, or the like is connected to the power system 22 instead of the renewable energy power plant 500, the above-described essential effect can be obtained.

また、上述した各実施形態では、再生可能エネルギー発電プラント500として太陽熱発電プラントを適用した場合を説明した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも太陽熱発電プラントである必要はない。例えば、地熱発電プラント、廃棄物燃焼発電プラント、バイオマス燃焼発電プラント等を適用することもできる。   Moreover, in each embodiment mentioned above, the case where a solar thermal power generation plant was applied as the renewable energy power generation plant 500 was demonstrated. However, as long as the above-described essential effects of the present invention are obtained, the solar power generation plant is not necessarily required. For example, a geothermal power plant, a waste combustion power plant, a biomass combustion power plant, or the like can be applied.

1 熱源装置
2 蒸気発生装置
3 蒸気タービン
5 熱源媒体
6 低温媒体
7 高温媒体
18 再生可能エネルギー取込装置(供給源)
19 再生可能エネルギー用蒸気発生装置(供給源)
23 再生可能エネルギー用発電機(供給源)
24 電力需要予測装置(予測部)
25 蒸気タービン熱制御装置
26 蒸気タービン予熱調整弁(調整弁)
28,29 第1,2移送管(予熱ライン)
32 ケーシング予熱管(予熱装置)
34 熱媒体蓄積装置
35 熱媒体蓄積量制御装置
37 熱媒体蓄積量調整装置
41 電熱線(予熱装置)
42,44,45 電線(予熱ライン)
43 エネルギー変換装置
61 ドラム予熱管(予熱装置)
100,101,102,103,104,105 発電システム
200 蒸気タービン発電プラント
500 再生可能エネルギー発電プラント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat source apparatus 2 Steam generator 3 Steam turbine 5 Heat source medium 6 Low temperature medium 7 High temperature medium 18 Renewable energy capture device (supply source)
19 Steam generator for renewable energy (source)
23 Generator for renewable energy (supply source)
24 Electricity demand forecasting device (prediction unit)
25 Steam Turbine Heat Control Device 26 Steam Turbine Preheating Regulating Valve (Regulating Valve)
28, 29 1st and 2nd transfer pipe (preheating line)
32 Casing preheating tube (preheating device)
34 Heat medium storage device 35 Heat medium accumulation amount control device 37 Heat medium accumulation amount adjustment device 41 Heating wire (preheating device)
42, 44, 45 Electric wire (preheating line)
43 Energy Converter 61 Drum Preheating Tube (Preheating Device)
100, 101, 102, 103, 104, 105 Power generation system 200 Steam turbine power plant 500 Renewable energy power plant

Claims (8)

熱源媒体で低温媒体を加熱して高温媒体を生成する熱源装置、前記高温媒体との熱交換により蒸気を発生させる蒸気発生装置、及び前記蒸気で駆動する蒸気タービンを備える蒸気タービン発電プラントと、
前記蒸気タービン発電プラント以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源と、
前記蒸気タービン及び前記蒸気発生装置の少なくとも一方に取り付けられた予熱装置と、
前記供給源と前記予熱装置を接続する予熱ラインとを備えることを特徴とする発電システム。
A heat source apparatus that generates a high temperature medium by heating a low temperature medium with a heat source medium, a steam generator that generates steam by heat exchange with the high temperature medium, and a steam turbine power plant that includes the steam turbine driven by the steam;
A supply source for supplying a heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant;
A preheating device attached to at least one of the steam turbine and the steam generator;
A power generation system comprising the supply source and a preheating line connecting the preheating device.
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記予熱装置は、前記蒸気タービンのケーシングに取り付けたケーシング予熱管であることを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1,
The power generation system according to claim 1, wherein the preheating device is a casing preheating pipe attached to a casing of the steam turbine.
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記予熱ラインに設けられた調整弁と、
前記蒸気タービンの停止日時及び起動開始日時に基づき、前記蒸気タービン及び前記蒸気発生装置の少なくとも一方の予熱を開始すべき日時である予熱開始日時を予測する予測部と、
前記予測部で予測された予熱開始日時を入力し、前記予熱開始日時に前記調整弁に信号を出力する蒸気タービン熱制御装置とを備えることを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1,
A regulating valve provided in the preheating line;
A prediction unit that predicts a preheating start date and time, which is a date and time when at least one of the steam turbine and the steam generating device should start preheating, based on the stop date and start date and time of the steam turbine;
A power generation system comprising: a steam turbine heat control device that inputs a preheating start date and time predicted by the prediction unit and outputs a signal to the adjustment valve at the preheating start date and time.
請求項3に記載の発電システムにおいて、
再生可能エネルギー発電プラントを備え、前記供給源は、前記再生可能エネルギー発電プラントで利用される一部の再生可能エネルギーを利用して前記熱媒体を生成することを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 3,
A power generation system comprising a renewable energy power plant, wherein the supply source generates the heat medium using a part of the renewable energy used in the renewable energy power plant.
請求項4に記載の発電システムにおいて、
前記予測部は、前記熱媒体の蓄積開始日時を予測演算し、
前記蓄積開始日時を入力する熱媒体蓄積量制御装置と、
前記予熱ラインに設けられ、前記熱媒体を利用して二次熱媒体を生成し蓄積する熱媒体蓄積装置と、
前記熱媒体蓄積量制御装置からの信号を入力し、前記熱媒体蓄積装置に供給する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体蓄積量調整装置とを備えることを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 4,
The prediction unit predicts and calculates the accumulation start date and time of the heat medium,
A heat medium accumulation amount control device for inputting the accumulation start date and time;
A heat medium storage device that is provided in the preheating line and generates and stores a secondary heat medium using the heat medium;
A power generation system comprising: a heat medium accumulation amount adjusting device that inputs a signal from the heat medium accumulation amount control device and adjusts a flow rate of the heat medium supplied to the heat medium accumulation device.
請求項4に記載の発電システムにおいて、
前記予測部は、前記熱媒体の蓄積開始日時を予測演算し、
前記蓄積開始日時を入力する熱媒体蓄積量制御装置と、
前記予熱ラインに設けられ、前記熱媒体を蓄積する熱媒体蓄積装置と、
前記熱媒体蓄積量制御装置からの信号を入力し、前記熱媒体蓄積装置に供給する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体蓄積量調整装置とを備えることを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 4,
The prediction unit predicts and calculates the accumulation start date and time of the heat medium,
A heat medium accumulation amount control device for inputting the accumulation start date and time;
A heat medium storage device that is provided in the preheating line and stores the heat medium;
A power generation system comprising: a heat medium accumulation amount adjusting device that inputs a signal from the heat medium accumulation amount control device and adjusts a flow rate of the heat medium supplied to the heat medium accumulation device.
請求項6に記載の発電システムにおいて、
前記熱媒体を利用して二次熱媒体を生成するエネルギー変換装置を備えることを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 6,
An electric power generation system comprising an energy conversion device that generates a secondary heat medium using the heat medium.
熱源媒体で低温媒体を加熱して高温媒体を生成する熱源装置、前記高温媒体との熱交換により蒸気を発生させる蒸気発生装置、及び前記蒸気で駆動する蒸気タービンを備える蒸気タービン発電プラントと、
前記蒸気発生装置と前記蒸気タービンを接続する蒸気配管と、
前記蒸気タービン発電プラント以外で発生するエネルギーを利用して生成した熱媒体を供給する供給源と、
前記供給源と前記蒸気配管を接続する予熱ラインとを備えることを特徴とする発電システム。
A heat source apparatus that generates a high temperature medium by heating a low temperature medium with a heat source medium, a steam generator that generates steam by heat exchange with the high temperature medium, and a steam turbine power plant that includes the steam turbine driven by the steam;
A steam pipe connecting the steam generator and the steam turbine;
A supply source for supplying a heat medium generated using energy generated outside the steam turbine power plant;
A power generation system comprising: a preheating line connecting the supply source and the steam pipe.
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