JP2017155739A - Power generating system - Google Patents
Power generating system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017155739A JP2017155739A JP2016042831A JP2016042831A JP2017155739A JP 2017155739 A JP2017155739 A JP 2017155739A JP 2016042831 A JP2016042831 A JP 2016042831A JP 2016042831 A JP2016042831 A JP 2016042831A JP 2017155739 A JP2017155739 A JP 2017155739A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam turbine
- preheating
- heat medium
- time
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
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.).
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
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.
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
(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
(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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
(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
<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
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
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
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
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
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
(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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
(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
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
<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
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
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
(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
<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
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
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
19 Steam generator for renewable energy (source)
23 Generator for renewable energy (supply source)
24 Electricity demand forecasting device (prediction unit)
25 Steam Turbine
28, 29 1st and 2nd transfer pipe (preheating line)
32 Casing preheating tube (preheating device)
34 Heat
42, 44, 45 Electric wire (preheating line)
43
100, 101, 102, 103, 104, 105
Claims (8)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016042831A JP6613176B2 (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016042831A JP6613176B2 (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017155739A true JP2017155739A (en) | 2017-09-07 |
JP6613176B2 JP6613176B2 (en) | 2019-11-27 |
Family
ID=59808469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016042831A Active JP6613176B2 (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6613176B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108894546A (en) * | 2018-07-11 | 2018-11-27 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | Biomass and domestic garbage burning electricity generation integration main building arrangement structure |
CN109138541A (en) * | 2018-07-11 | 2019-01-04 | 中国光大绿色环保有限公司 | Biomass and domestic garbage burning electricity generation integration plant area arragement construction |
JP2020020304A (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-06 | 株式会社東芝 | Plant control apparatus, plant control method, and power plant |
CN112282937A (en) * | 2020-11-19 | 2021-01-29 | 北京全四维动力科技有限公司 | Gas turbine system and coupling power system based on gas turbine system and new energy power generation system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122705U (en) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | 株式会社東芝 | Steam turbine prewarming device |
JPS6234103U (en) * | 1985-08-19 | 1987-02-28 | ||
JPS62114107U (en) * | 1986-01-13 | 1987-07-20 | ||
JP2013190156A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Hitachi Ltd | Steam supply plant and solar-based thermal insulation device for piping |
JP2015096718A (en) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Power generation plant starting control device and power generation plant starting control method |
-
2016
- 2016-03-04 JP JP2016042831A patent/JP6613176B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122705U (en) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | 株式会社東芝 | Steam turbine prewarming device |
JPS6234103U (en) * | 1985-08-19 | 1987-02-28 | ||
JPS62114107U (en) * | 1986-01-13 | 1987-07-20 | ||
JP2013190156A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Hitachi Ltd | Steam supply plant and solar-based thermal insulation device for piping |
JP2015096718A (en) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Power generation plant starting control device and power generation plant starting control method |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108894546A (en) * | 2018-07-11 | 2018-11-27 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | Biomass and domestic garbage burning electricity generation integration main building arrangement structure |
CN109138541A (en) * | 2018-07-11 | 2019-01-04 | 中国光大绿色环保有限公司 | Biomass and domestic garbage burning electricity generation integration plant area arragement construction |
JP2020020304A (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-06 | 株式会社東芝 | Plant control apparatus, plant control method, and power plant |
JP7075306B2 (en) | 2018-08-01 | 2022-05-25 | 株式会社東芝 | Plant controller, plant control method, and power plant |
CN112282937A (en) * | 2020-11-19 | 2021-01-29 | 北京全四维动力科技有限公司 | Gas turbine system and coupling power system based on gas turbine system and new energy power generation system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6613176B2 (en) | 2019-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9771825B2 (en) | Activation control device | |
US8180499B2 (en) | Power supply system | |
US9816491B2 (en) | Solar power system and method therefor | |
JP6613176B2 (en) | Power generation system | |
US8655497B2 (en) | System and method for regulating electrical and thermal energy generated by co/trigeneration energy system in multi-source energy plant | |
JP6245738B2 (en) | Steam turbine start control device and start method | |
US9255494B2 (en) | Steam turbine power plant | |
JP2007529665A (en) | Apparatus and method for storing heat energy and generating electricity | |
US10323543B2 (en) | Conversion of power plants to energy storage resources | |
EP2792858B1 (en) | Steam turbine power plant | |
KR20150082431A (en) | Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system | |
JP2019027398A (en) | Combined cycle power generation plant, and control method of combined cycle power generation plant | |
KR20170105257A (en) | cooling and heating system using geothermal and solar energy connection control and its control method | |
EP3245389B1 (en) | Thermal energy storage plant | |
Traverso et al. | Dynamic analysis of concentrated solar hybridised gas turbine | |
JP6215615B2 (en) | Power supply facility and power supply method | |
US11702978B2 (en) | Solar power generating system and the method of generating electricity and providing heat in such a system | |
JP5538458B2 (en) | Steam supply plant and solar heat insulation device | |
CN116191573B (en) | Electric power peak shaving system based on data processing | |
WO2016170653A1 (en) | Steam turbine system | |
JP7199323B2 (en) | steam turbine generator | |
RU65150U1 (en) | HELIOVETRODIESEL GENERATOR PLANT FOR POWER SUPPLY | |
CN116111732A (en) | Heat accumulation type energy storage power station | |
JP2022139945A (en) | Steam generation system combined with heat storage and power generation system combined with heat storage | |
SK50682007U1 (en) | Energy system with advanced control range |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20180928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190723 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190828 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191008 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191101 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6613176 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |