JP7183130B2 - HOT WATER STORAGE GENERATION SYSTEM AND HOT WATER STORAGE GENERATION SYSTEM OPERATION METHOD - Google Patents

HOT WATER STORAGE GENERATION SYSTEM AND HOT WATER STORAGE GENERATION SYSTEM OPERATION METHOD Download PDF

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Description

本発明は、熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法に関する。 The present invention relates to a hot water storage power generation system and a method of operating a hot water storage power generation system.

近年、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを使用する発電システムと、高温高圧の蒸気を使用し、蒸気タービンを駆動して発電する蒸気タービン発電システムと、を組み合わせ、再生可能エネルギーを使用する発電システムによる発電出力の変動を、蒸気タービン発電システムに吸収させる発電システムが提案されている。 In recent years, renewable energy has been used by combining a power generation system that uses renewable energy such as solar power and wind power with a steam turbine power generation system that uses high-temperature, high-pressure steam to drive a steam turbine to generate power. A power generation system has been proposed in which fluctuations in the power output of a power generation system that uses steam turbines are absorbed by a steam turbine power generation system.

つまり、再生可能エネルギーを使用する発電システムは、例えば、太陽光発電では、太陽が雲に隠れ発電出力が変化する短周期の発電出力の変動や昼間と夜間との発電出力の相違による長周期の発電出力の変動が存在する。このような再生可能エネルギーを使用する発電システムによる発電出力の変動を、蒸気タービン発電システムが、吸収する。 In other words, power generation systems that use renewable energy, for example, in solar power generation, have short-period power output fluctuations when the sun is hidden behind clouds, and long-period power output fluctuations due to differences in power output between daytime and nighttime. Fluctuations in power output exist. The steam turbine power generation system absorbs fluctuations in power output from power generation systems that use such renewable energy.

再生可能エネルギーを使用する発電システムによる発電出力の変動を吸収するためには、再生可能エネルギーを使用する発電システムによる発電出力の変動に合わせ、蒸気タービン発電システムによる発電出力を、増減する必要がある。そして、蒸気タービン発電システムによる発電出力の増減は、例えば、燃料供給量を増減することによって、実現することができる。 In order to absorb fluctuations in power output from a power generation system that uses renewable energy, it is necessary to increase or decrease the power output from the steam turbine power generation system according to the fluctuations in power output from the power generation system that uses renewable energy. . The power output of the steam turbine power generation system can be increased or decreased by, for example, increasing or decreasing the amount of fuel supplied.

しかし、蒸気タービン発電システムの負荷変化率を向上させることには、限界がある。 However, there is a limit to improving the load change rate of steam turbine power generation systems.

まず、直焚きボイラなどの蒸気発生源は、燃料と空気とを燃焼させた排ガスの顕熱を、伝熱管を介して蒸気として回収するため、燃料供給量を増減した後、排ガス量が増減し、伝熱管の温度が上昇下降し、蒸気発生量が増減するまでには、時間遅れが存在する。 First, steam generation sources such as direct-fired boilers recover the sensible heat of the flue gas generated by combusting fuel and air as steam via heat transfer tubes. , there is a time lag between the rise and fall of the temperature of the heat transfer tube and the increase or decrease of the amount of steam generated.

こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１６－１６０８４８号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで生成される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、排熱回収ボイラで生成される蒸気を貯留し、貯留される蒸気を蒸気タービンに供給するスチームアキュムレータと、スチームアキュムレータで生成される凝縮水を貯留するドレントラップとを有し、ドレントラップの凝縮水又はスチームアキュムレータの蒸気を、熱源として使用する排熱回収システムが記載される（要約参照）。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-160848 (Patent Document 1) is a background art of this technical field. Patent Document 1 discloses a heat recovery boiler, a steam turbine driven by steam generated by the heat recovery boiler, storing the steam generated by the heat recovery boiler, and supplying the stored steam to the steam turbine. and a drain trap for storing condensed water generated in the steam accumulator. ).

特開２０１６－１６０８４８号公報JP 2016-160848 A

特許文献１には、貯留される蒸気を蒸気タービンに供給するスチームアキュムレータと、スチームアキュムレータで生成される凝縮水を貯留するドレントラップと、を有する排熱回収システムが記載される。 Patent Document 1 describes an exhaust heat recovery system having a steam accumulator that supplies stored steam to a steam turbine and a drain trap that stores condensed water generated in the steam accumulator.

しかし、特許文献１には、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれも吸収することができる熱水貯蔵発電システムについては、記載されていない。 However, Patent Document 1 describes a hot water storage power generation system that can absorb both short-period power output fluctuations and long-period power output fluctuations in power generation systems that use renewable energy. It has not been.

そこで、本発明は、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれも吸収することができる熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a hot water storage power generation system and a hot water storage power generation system that can absorb both short-period power output fluctuations and long-period power output fluctuations in power generation systems that use renewable energy. provides a driving method.

つまり、本発明は、例えば、太陽光発電における、太陽が雲に隠れ発電出力が変化する短周期の発電出力の変動や昼間と夜間との発電出力の相違による長周期の発電出力の変動を、蒸気タービン発電システムによって吸収することができ、負荷変化率が向上した熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法を提供する。 In other words, for example, in the present invention, in solar power generation, short-period fluctuations in power generation output when the sun is hidden by clouds and the power generation output changes, and long-period fluctuations in power generation output due to differences in power generation output between daytime and nighttime, A hot water storage power generation system with improved load change rate that can be absorbed by a steam turbine power generation system and a method of operating the hot water storage power generation system are provided.

上記課題を解決するため、本発明の熱水貯蔵発電システムは、蒸気を生成する蒸気発生源と、蒸気発生源で生成される過熱蒸気を使用して駆動する定格負荷運転用蒸気タービンと、蒸気発生源で生成される水蒸気を使用して、熱水及び飽和蒸気を貯蔵する熱水貯蔵タンクと、を有する熱水貯蔵発電システムであって、蒸気発生源で生成される過熱蒸気と熱水貯蔵タンクの飽和蒸気との混合蒸気、又は、蒸気発生源で生成される過熱蒸気と熱水貯蔵タンクの熱水との混合蒸気、を使用して駆動する高速負荷追従専用蒸気タービンを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the hot water storage power generation system of the present invention includes a steam generation source that generates steam, a steam turbine for rated load operation that is driven using superheated steam generated by the steam generation source, and steam and a hot water storage tank for storing hot water and saturated steam using steam produced at the source, wherein the superheated steam and hot water storage produced at the steam source. It is characterized by having a dedicated high-speed load following steam turbine driven by steam mixed with saturated steam in the tank or steam mixed with superheated steam generated in the steam generation source and hot water in the hot water storage tank. and

また、本発明の熱水貯蔵発電システムは、飽和蒸気と過熱蒸気とを混合する混合器と、熱水と過熱蒸気とを混合する混合器と、を有することを特徴とする。 Further, the hot water storage power generation system of the present invention is characterized by having a mixer for mixing saturated steam and superheated steam, and a mixer for mixing hot water and superheated steam.

また、本発明の熱水貯蔵発電システムの運転方法は、蒸気発生源で生成される過熱蒸気と熱水貯蔵タンクの飽和蒸気との混合蒸気、又は、蒸気発生源で生成される過熱蒸気と熱水貯蔵タンクの熱水との混合蒸気、を生成し、そして、高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする。 In addition, the method of operating the hot water storage power generation system of the present invention includes mixed steam of superheated steam generated in the steam generation source and saturated steam in the hot water storage tank, or superheated steam generated in the steam generation source and heat steam mixed with hot water in a water storage tank to drive a high speed load following dedicated steam turbine.

本発明によれば、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれも吸収することができる熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a hot water storage power generation system and a hot water storage power generation system capable of absorbing both short-period power output fluctuations and long-period power output fluctuations in a power generation system using renewable energy. driving method can be provided.

そして、例えば、太陽光発電における、太陽が雲に隠れ発電出力が変化する短周期の発電出力の変動や昼間と夜間との発電出力の相違による長周期の発電出力の変動を、蒸気タービン発電システムによって吸収することができ、負荷変化率が向上した熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法を提供することができる。 For example, in solar power generation, short-period power output fluctuations when the sun is hidden by clouds and the power output changes, and long-period power output fluctuations due to differences in power output between daytime and nighttime can be detected by a steam turbine power generation system. It is possible to provide a hot water storage power generation system and a method of operating the hot water storage power generation system in which the load change rate is improved.

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明によって、明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the description of the embodiments below.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システム及びその制御装置を説明する説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing explaining the hot-water storage power generation system and its control apparatus which are described in Example 1. FIG. 実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法１を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining method 1 of operating the hot water storage power generation system described in embodiment 1; 実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法２を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining method 2 of operating the hot water storage power generation system described in embodiment 1; 実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法３を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining method 3 of operating the hot water storage power generation system described in embodiment 1; 実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法４を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining method 4 of operating the hot water storage power generation system described in embodiment 1; 実施例２に記載する熱水貯蔵発電システムを説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a hot water storage power generation system described in Example 2;

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, substantially the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and the description may be omitted if the description is redundant.

まず、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システム及びその制御装置を説明する。 First, the hot water storage power generation system and its control device described in Example 1 will be described.

図１は、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システム及びその制御装置を説明する説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a hot water storage power generation system and its control device according to a first embodiment.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、ボイラ１０、熱水貯蔵タンク４０、復水器３０、定格負荷運転用蒸気タービン２０（以下、説明の都合上、「蒸気タービン２０」と呼称する。）、高速負荷追従専用蒸気タービン５０（以下、説明の都合上、「蒸気タービン５０」と呼称する。）、給水ポンプ３１、を有する。 The hot water storage power generation system described in the first embodiment includes a boiler 10, a hot water storage tank 40, a condenser 30, and a steam turbine 20 for rated load operation (hereinafter referred to as "steam turbine 20" for convenience of explanation. ), a high-speed load-following dedicated steam turbine 50 (hereinafter referred to as “steam turbine 50 ” for convenience of explanation), and a feedwater pump 31 .

なお、実施例１において、蒸気タービン発電システムは、高温高圧の蒸気を使用し、蒸気タービンを駆動して発電する蒸気タービン２０及び蒸気タービン５０である（以下の実施例でも同様。）。 In the first embodiment, the steam turbine power generation system is a steam turbine 20 and a steam turbine 50 that use high-temperature, high-pressure steam to drive the steam turbines to generate power (the same applies to the following embodiments).

また、実施例１において、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを使用する発電システムについては、その説明を省略するが、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動や長周期の発電出力の変動を吸収するため、その変動分が、発電指令９０に、加味される（以下の実施例でも同様。）。 Further, in Example 1, the description of the power generation system using renewable energy such as solar power generation and wind power generation is omitted. In order to absorb long-period power generation output fluctuations, the fluctuations are added to the power generation command 90 (the same applies to the following embodiments).

ボイラ１０は、蒸気を生成する蒸気発生源であり、内部には、伝熱管１１を有する。ボイラ１０には、石炭や重油などの燃料１と空気２とが供給される。燃料１と空気２とが燃焼し、高温排ガスを生成する。そして、高温排ガスの顕熱を、伝熱管１１を介して、蒸気として回収する。つまり、ボイラ１０は、高温排ガスを使用し、ボイラ給水４から水蒸気５（気液混合状態の蒸気）や過熱蒸気１２（気体状態の蒸気であり、過熱状態の蒸気又は超臨界状態の蒸気）を生成する。なお、高温排ガスは、顕熱が回収され、排ガス３として、ボイラ１０から排出される。 The boiler 10 is a steam generation source that generates steam, and has heat transfer tubes 11 inside. A boiler 10 is supplied with fuel 1 such as coal or heavy oil and air 2 . Fuel 1 and air 2 are combusted to produce hot exhaust gases. Then, the sensible heat of the high-temperature exhaust gas is recovered as steam through the heat transfer tubes 11 . That is, the boiler 10 uses high-temperature exhaust gas, and the steam 5 (steam in a gas-liquid mixed state) and superheated steam 12 (steam in a gaseous state, superheated steam or supercritical steam) are supplied from the boiler feed water 4. Generate. Note that sensible heat is recovered from the high temperature exhaust gas and discharged from the boiler 10 as the exhaust gas 3 .

なお、実施例１では、ボイラ１０は、石炭や重油などの燃料１を使用して高温排ガスを生成し、この高温排ガスと熱交換することによって、蒸気を生成する直焚きボイラであるが、天然ガスや液化石油ガスなどの燃料を使用して生成される燃焼ガスで、ガスタービンを駆動し、ガスタービンから排出される高温排ガスと熱交換することによって、蒸気を発生する排熱回収ボイラであってもよい。 In Example 1, the boiler 10 is a direct-fired boiler that uses fuel 1 such as coal or heavy oil to generate high-temperature exhaust gas, and heat-exchanges with this high-temperature exhaust gas to generate steam. It is a heat recovery boiler that generates steam by driving a gas turbine with combustion gas generated using fuel such as gas or liquefied petroleum gas and exchanging heat with the high-temperature exhaust gas discharged from the gas turbine. may

熱水貯蔵タンク４０は、熱水７及び蒸気（飽和蒸気６）を貯蔵するものであり、熱水貯蔵タンク４０には、ボイラ１０で生成される水蒸気５（伝熱管１１の後中段の蒸気）が供給される。 The hot water storage tank 40 stores the hot water 7 and steam (saturated steam 6). In the hot water storage tank 40, the steam 5 generated by the boiler 10 (the steam in the rear middle stage of the heat transfer tube 11) is supplied.

蒸気タービン２０には、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２（伝熱管１１の出口側の蒸気）が供給され、過熱蒸気１２を使用して駆動する。蒸気タービン２０には、発電機２１が接続される。蒸気タービン２０は発電機２１を駆動し、発電機２１が発電する。 The steam turbine 20 is supplied with superheated steam 12 (steam on the outlet side of the heat transfer tube 11 ) generated in the boiler 10 and is driven using the superheated steam 12 . A generator 21 is connected to the steam turbine 20 . The steam turbine 20 drives the generator 21 and the generator 21 generates electricity.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を減圧沸騰して生成される飽和蒸気６とボイラ１０で生成される過熱蒸気１２とを混合する混合器４２、熱水貯蔵タンク４０の熱水７とボイラ１０で生成される過熱蒸気１２とを混合する混合器４３、を有する。 The hot water storage power generation system described in Embodiment 1 includes a mixer 42 that mixes the saturated steam 6 generated by boiling the hot water 7 in the hot water storage tank 40 under reduced pressure and the superheated steam 12 generated in the boiler 10. , a mixer 43 for mixing the hot water 7 in the hot water storage tank 40 and the superheated steam 12 produced in the boiler 10 .

蒸気タービン５０には、混合器４２で混合（生成）される蒸気（混合蒸気）又は混合器４３で混合（生成）される蒸気（混合蒸気）が供給され、いずれかの混合蒸気を使用して駆動する。蒸気タービン５０には、発電機５１が接続される。蒸気タービン５０は発電機５１を駆動し、発電機５１が発電する。 The steam turbine 50 is supplied with steam mixed (generated) in the mixer 42 (mixed steam) or steam mixed (generated) in the mixer 43 (mixed steam). drive. A generator 51 is connected to the steam turbine 50 . Steam turbine 50 drives generator 51, which generates electricity.

復水器３０は、蒸気タービン２０が排出する温度及び圧力が低下した蒸気、又は、蒸気タービン５０が排出する温度及び圧力が低下した蒸気を、ボイラ給水４に復水する。 The condenser 30 condenses the steam discharged from the steam turbine 20 with reduced temperature and pressure or the steam discharged from the steam turbine 50 with reduced temperature and pressure into the boiler feed water 4 .

給水ポンプ３１は、復水器３０のボイラ給水４を、伝熱管１１の入口側に供給する。 The feed water pump 31 supplies the boiler feed water 4 of the condenser 30 to the inlet side of the heat transfer tube 11 .

なお、蒸気タービン５０は、蒸気タービン２０の１／１０～１／５程度の大きさ（発電出力）であり、蒸気タービン２０に比較して、動翼とケーシングとの隙間が若干大きく、負荷変化率が高いことが好ましい。 Note that the steam turbine 50 is about 1/10 to 1/5 the size (power generation output) of the steam turbine 20, and has a slightly larger gap between the moving blades and the casing than the steam turbine 20. A high rate is preferred.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、以下の配管や流量調節弁を有する。 The hot water storage power generation system described in Example 1 has the following pipes and flow control valves.

伝熱管１１の後中段と熱水貯蔵タンク４０とを接続する配管を有し、水蒸気５を熱水貯蔵タンク４０に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６１を有する。 A pipe connecting the rear middle stage of the heat transfer pipe 11 and the hot water storage tank 40 is provided to supply the steam 5 to the hot water storage tank 40 . In addition, this pipe has a flow control valve 61 .

伝熱管１１の出口側と混合器４２とを接続する配管を有し、過熱蒸気１２を混合器４２に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６２を有する。 A pipe connecting the outlet side of the heat transfer tube 11 and the mixer 42 is provided, and the superheated steam 12 is supplied to the mixer 42 . In addition, this pipe has a flow control valve 62 .

熱水貯蔵タンク４０と混合器４２とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６を混合器４２に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６３を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the mixer 42 , and the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 is supplied to the mixer 42 . In addition, this pipe has a flow control valve 63 .

熱水貯蔵タンク４０と伝熱管１１の前中段とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を伝熱管１１の前中段に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６４を有する。また、この配管は、熱水貯蔵タンク４０の圧力が伝熱管１１の圧力よりも低い状態であっても、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を伝熱管１１に供給することができるようにするため、給水ポンプ４１を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the front middle stage of the heat transfer tube 11 , and the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the front middle stage of the heat transfer tube 11 . In addition, this pipe has a flow control valve 64 . In addition, this piping enables the hot water 7 in the hot water storage tank 40 to be supplied to the heat transfer pipes 11 even when the pressure in the hot water storage tank 40 is lower than the pressure in the heat transfer pipes 11. Therefore, a water supply pump 41 is provided.

熱水貯蔵タンク４０と混合器４３とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を混合器４３に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６５を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the mixer 43 , and the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the mixer 43 . In addition, this pipe has a flow control valve 65 .

混合器４３と蒸気タービン５０とを接続する配管を有し、混合器４３で生成される蒸気又は混合器４２で生成される蒸気を蒸気タービン５０に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６６を有する。 It has piping that connects the mixer 43 and the steam turbine 50 , and supplies the steam generated by the mixer 43 or the steam generated by the mixer 42 to the steam turbine 50 . This pipe has a flow control valve 66 .

蒸気タービン５０の停止時に、蒸気タービン５０にウォーミング用の補助蒸気８を供給する配管を有し、この配管は、流量調節弁６７を有する。 It has piping for supplying auxiliary steam 8 for warming to the steam turbine 50 when the steam turbine 50 is stopped, and this piping has a flow control valve 67 .

ボイラ１０に供給される燃料１の流量を調節する流量調節弁６８を有する。 It has a flow control valve 68 for controlling the flow rate of the fuel 1 supplied to the boiler 10 .

伝熱管１１の出口側と蒸気タービン２０とを接続する配管を有し、過熱蒸気１２を蒸気タービン２０に供給する。 It has piping that connects the outlet side of the heat transfer tube 11 and the steam turbine 20 and supplies the superheated steam 12 to the steam turbine 20 .

混合器４２と混合器４３とを接続する配管を有し、混合器４２で生成される蒸気又は過熱蒸気１２を混合器４３に供給する。 It has a pipe connecting the mixer 42 and the mixer 43 and supplies the steam or the superheated steam 12 generated by the mixer 42 to the mixer 43 .

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、以下の温度計や圧力計などを有する。 The hot water storage power generation system described in Example 1 has the following thermometers, pressure gauges, and the like.

熱水貯蔵タンク４０は、温度計７１、圧力計７２、熱水レベル計７３を有し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７の温度、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６の圧力、熱水貯蔵タンク４０の熱水７の熱水レベルを計測する。 The hot water storage tank 40 has a thermometer 71, a pressure gauge 72, and a hot water level gauge 73. The temperature of the hot water 7 in the hot water storage tank 40, the pressure of the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40, The hot water level of hot water 7 in storage tank 40 is measured.

混合器４２と混合器４３とを接続する配管は、温度計７４、圧力計７５を有し、この配管を流通する混合器４２で生成される蒸気又は過熱蒸気１２の温度及び圧力を計測する。 A pipe connecting the mixer 42 and the mixer 43 has a thermometer 74 and a pressure gauge 75 to measure the temperature and pressure of the steam or superheated steam 12 generated by the mixer 42 flowing through this pipe.

混合器４３と蒸気タービン５０とを接続する配管は、温度計７６、圧力計７７を有し、この配管を流通する混合器４３で生成される蒸気又は混合器４２で生成される蒸気の温度及び圧力を計測する。 A pipe connecting the mixer 43 and the steam turbine 50 has a thermometer 76 and a pressure gauge 77, and the temperature and temperature of the steam generated by the mixer 43 or the steam generated by the mixer 42 flowing through this pipe. Measure the pressure.

そして、実施例１に記載する制御装置７０は、温度計７１、圧力計７２、熱水レベル計７３、温度計７４、圧力計７５、温度計７６、及び、圧力計７７の計測値、発電機２１が発電する発電出力、発電機５１が発電する発電出力、並びに、発電指令９０を入力し、流量調節弁６１、流量調節弁６２、流量調節弁６３、流量調節弁６４、流量調節弁６５、流量調節弁６６、流量調節弁６８、及び、給水ポンプ４１を制御する。 Then, the control device 70 described in the first embodiment includes the measured values of the thermometer 71, the pressure gauge 72, the hot water level gauge 73, the thermometer 74, the pressure gauge 75, the thermometer 76, and the pressure gauge 77, the generator 21, the power output generated by the generator 51, and the power generation command 90 are input, and the flow control valves 61, 62, 63, 64, 65, It controls the flow control valve 66 , the flow control valve 68 and the water supply pump 41 .

このように、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、過熱蒸気１２で駆動する蒸気タービン２０と、混合器４２で生成される蒸気又は混合器４３で生成される蒸気で駆動する蒸気タービン５０とを有する。 Thus, the hot water storage power generation system described in the first embodiment includes the steam turbine 20 driven by the superheated steam 12 and the steam turbine driven by the steam generated in the mixer 42 or the steam generated in the mixer 43. 50.

そして、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６と過熱蒸気１２とを混合する混合器４２と、熱水貯蔵タンク４０の熱水７と過熱蒸気１２とを混合する混合器４３と、を有する。 The hot water storage power generation system described in the first embodiment includes a mixer 42 for mixing the saturated steam 6 and the superheated steam 12 in the hot water storage tank 40, the hot water 7 and the superheated steam 12 in the hot water storage tank 40. and a mixer 43 for mixing the

つまり、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、蒸気発生源（ボイラ１０）で生成する蒸気（水蒸気５又は過熱蒸気１２）を使用し、蒸気タービン（蒸気タービン２０及び／又は蒸タービン５０）を駆動して発電する蒸気タービン発電システムに、飽和蒸気６及び熱水７を貯蔵する熱水貯蔵タンク４０、熱水貯蔵タンクの飽和蒸気６と過熱蒸気１２とを混合する混合器４２、熱水貯蔵タンク４０の熱水７と過熱蒸気１２とを混合する混合器４３、を設置する。 That is, the hot water storage power generation system described in Embodiment 1 uses steam (steam 5 or superheated steam 12) generated by the steam generation source (boiler 10), steam turbines (steam turbine 20 and/or steam turbine 50 ) to generate power, a hot water storage tank 40 for storing the saturated steam 6 and the hot water 7, a mixer 42 for mixing the saturated steam 6 and the superheated steam 12 in the hot water storage tank, heat A mixer 43 for mixing the hot water 7 in the water storage tank 40 and the superheated steam 12 is installed.

これにより、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれにも対応することができる。 This makes it possible to cope with both short-period fluctuations in power generation output and long-period fluctuations in power generation output in a power generation system that uses renewable energy.

そして、ボイラ１０の時間遅れを解消し、蒸気タービン発電システムの負荷変化率を向上させることができる。 Then, the time delay of the boiler 10 can be eliminated, and the load change rate of the steam turbine power generation system can be improved.

また、蒸気タービンは、供給される蒸気の温度が変動すると、熱疲労により寿命を消費する。実施例１では、蒸気タービン２０に供給される蒸気の温度の変動幅及び蒸気タービン５０に供給される蒸気の温度の変動幅を、それぞれ小さくすることができ、蒸気タービン２０及び蒸気タービン５０のそれぞれの寿命を延ばすことができる。 Also, the steam turbine consumes its life due to thermal fatigue when the temperature of the supplied steam fluctuates. In the first embodiment, the fluctuation range of the temperature of the steam supplied to the steam turbine 20 and the fluctuation range of the temperature of the steam supplied to the steam turbine 50 can be reduced, respectively. can extend the life of

また、蒸気タービン発電システムは、運転を継続するために必要な最低負荷が存在する。一旦、燃料供給を停止し、運転を停止すると、再度、運転を開始するためには、時間を要する。このため、最低負荷で運転を継続する必要があるが、余剰電力が発生する。実施例１では、こうした余剰電力を効果的に使用することができる。 Also, the steam turbine power generation system has a minimum load required to continue operation. Once the fuel supply is stopped and the operation is stopped, it takes time to restart the operation. Therefore, although it is necessary to continue operation at the lowest load, surplus power is generated. In Example 1, such surplus power can be used effectively.

実施例１によれば、例えば、太陽光発電の発電出力が大きく、蒸気タービン発電システムに対する発電指令が小さい昼間に熱水や蒸気を貯蔵し、貯蔵される熱水や蒸気を夜間に使用し、長周期の発電出力の変動を吸収することができる。そして、太陽が雲に隠れ、太陽光発電の発電出力が変化する短周期の発電出力の変動を吸収することができる。つまり、実施例１によれば、太陽光発電の発電出力が、時々刻々と変化するような時間スケールの発電出力の変動にも対応することができる。 According to the first embodiment, for example, hot water or steam is stored in the daytime when the power output of the solar power generation is large and the power generation command to the steam turbine power generation system is small, and the stored hot water or steam is used at night, Long-period power generation output fluctuations can be absorbed. In addition, it is possible to absorb short-period power generation output fluctuations in which the sun is hidden behind clouds and the power generation output of photovoltaic power generation varies. In other words, according to the first embodiment, it is possible to cope with fluctuations in power output on a time scale such that the power output of photovoltaic power generation changes from moment to moment.

また、実施例１によれば、再生可能エネルギーを使用する発電システムの発電出力が大きく低下する場合であっても、蒸気タービン５０を使用することによって、不足する発電出力を、ボイラ１０への燃料供給量を増加することなく、補うことができる。 Further, according to the first embodiment, even if the power generation output of the power generation system using renewable energy is greatly reduced, the steam turbine 50 is used to supply the insufficient power generation output to the boiler 10 as fuel. It can be supplemented without increasing the amount of supply.

次に、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法を説明する。 Next, a method of operating the hot water storage power generation system described in Example 1 will be described.

まず、定格負荷運転（運転方法０）は、流量調節弁６８を開放し、流量調節弁６１、流量調節弁６２、流量調節弁６３、流量調節弁６４、流量調節弁６５、流量調節弁６６、及び、流量調節弁６７、を閉止し、過熱蒸気１２を蒸気タービン２０に供給する。 First, in rated load operation (operation method 0), the flow control valve 68 is opened, and the flow control valves 61, 62, 63, 64, 65, 66, Then, the flow control valve 67 is closed, and the superheated steam 12 is supplied to the steam turbine 20 .

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法は、ボイラ１０で蒸気を生成し、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２を使用して蒸気タービン２０を駆動し、ボイラ１０で生成される水蒸気５を使用して、熱水貯蔵タンク４０に熱水７及び飽和蒸気６を貯蔵する。そして、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２と熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６との混合蒸気、又は、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２と熱水貯蔵タンク４０の熱水７との混合蒸気、を生成する。 In the method of operating the hot water storage power generation system described in Embodiment 1, steam is generated in the boiler 10, the superheated steam 12 generated in the boiler 10 is used to drive the steam turbine 20, and the superheated steam 12 generated in the boiler 10 Steam 5 is used to store hot water 7 and saturated steam 6 in hot water storage tank 40 . Then, the mixed steam of the superheated steam 12 generated by the boiler 10 and the saturated steam 6 of the hot water storage tank 40, or the mixture of the superheated steam 12 generated by the boiler 10 and the hot water 7 of the hot water storage tank 40 to generate steam.

更に、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２と熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６との混合蒸気、又は、ボイラ１０で生成される過熱蒸気１２と熱水貯蔵タンク４０の熱水７との混合蒸気、を使用して蒸気タービン５０を駆動する。 Furthermore, the mixed steam of the superheated steam 12 generated by the boiler 10 and the saturated steam 6 of the hot water storage tank 40, or the mixture of the superheated steam 12 generated by the boiler 10 and the hot water 7 of the hot water storage tank 40 Steam is used to drive the steam turbine 50 .

次に、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法１を説明する。 Next, operation method 1 of the hot water storage power generation system described in embodiment 1 will be described.

図２は、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法１を説明する説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining operation method 1 of the hot water storage power generation system described in embodiment 1. FIG.

熱水貯蔵タンク４０に、水蒸気５を供給し、熱水７を貯蔵する運転（運転方法１）は、流量調節弁６１を開放し、流量調節弁６２、流量調節弁６３、流量調節弁６４、流量調節弁６５、及び、流量調節弁６６を閉止し、水蒸気５を熱水貯蔵タンク４０に供給する。これにより、熱水貯蔵タンク４０には、熱水７が貯蔵される。なお、流量調節弁６７を開放し、蒸気タービン５０にウォーミング用の補助蒸気８を供給する。 In the operation (operation method 1) for supplying the steam 5 to the hot water storage tank 40 and storing the hot water 7, the flow control valve 61 is opened, the flow control valve 62, the flow control valve 63, the flow control valve 64, The flow control valves 65 and 66 are closed, and the steam 5 is supplied to the hot water storage tank 40 . As a result, the hot water 7 is stored in the hot water storage tank 40 . The flow control valve 67 is opened to supply the steam turbine 50 with auxiliary steam 8 for warming.

蒸気タービン５０は、起動や停止を繰り返す。このため、蒸気タービン５０の停止時（流量調節弁６７の閉止時）には、蒸気タービン５０にウォーミング用の補助蒸気８を供給する。これにより、蒸気タービン５０は、熱疲労による寿命消費が抑制される。 The steam turbine 50 repeats starting and stopping. Therefore, when the steam turbine 50 is stopped (when the flow control valve 67 is closed), the auxiliary steam 8 for warming is supplied to the steam turbine 50 . As a result, the life consumption of the steam turbine 50 due to thermal fatigue is suppressed.

つまり、蒸気タービン５０は、高速に起動する場合がある。温度が低下した蒸気タービン５０に、高温の蒸気が供給されると、熱疲労により寿命が消費される。そして、蒸気タービン５０の停止時に供給されるウォーミング用の補助蒸気８は、蒸気タービン５０のメタル温度に応じて、補助蒸気流量が、流量調節弁６７にて、調節される。 That is, the steam turbine 50 may start up quickly. When high-temperature steam is supplied to the steam turbine 50 whose temperature has dropped, the life of the steam turbine 50 is consumed due to thermal fatigue. The flow rate of the auxiliary steam 8 for warming supplied when the steam turbine 50 is stopped is adjusted by the flow control valve 67 according to the metal temperature of the steam turbine 50 .

運転方法１は、発電指令９０が定格負荷よりも小さい時間帯に、定格負荷よりも小さい発電指令９０を満足するために必要な燃料供給量よりも多くの燃料をボイラ１０に供給し、蒸気タービン２０を定格負荷よりも小さい発電指令９０と等しくなるように運転する。そして、余剰分の水蒸気５をボイラ１０から抽出し、熱水貯蔵タンク４０に熱水７及び飽和蒸気６として、貯蔵する。 In operation method 1, in a time period when the power generation command 90 is less than the rated load, more fuel is supplied to the boiler 10 than the amount of fuel required to satisfy the power generation command 90 which is less than the rated load, and the steam turbine is operated. 20 to equal the power generation command 90 less than the rated load. Then, the surplus steam 5 is extracted from the boiler 10 and stored as hot water 7 and saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 .

なお、運転方法１は、発電指令９０が、蒸気タービン２０の最低負荷よりも小さい場合に有効である。熱水貯蔵タンク１０を設置することによって、蒸気タービン５０を駆動する蒸気を生成することができ、つまり、蒸気タービン５０を設置することができる。これにより、蒸気タービン発電プラントの最低負荷を低下させ、運転することができる負荷範囲を広げることができる。 Note that the operation method 1 is effective when the power generation command 90 is smaller than the minimum load of the steam turbine 20 . By installing the hot water storage tank 10, the steam that drives the steam turbine 50 can be generated, that is, the steam turbine 50 can be installed. This allows the minimum load of the steam turbine power plant to be lowered and the load range over which it can be operated to be widened.

また、運転方法１は、発電指令９０の低下率が、蒸気タービン２０の最大負荷変化率よりも大きい場合に、蒸気タービン２０を発電指令９０と等しくなるように運転する。そして、余剰分の水蒸気５をボイラ１０から抽出し、熱水貯蔵タンク４０に熱水７及び飽和蒸気６として、貯蔵する。これにより、蒸気タービン発電プラントは、蒸気タービン２０の最大負荷変化率よりも速く負荷を低下させることができる。例えば、急に風が強くなり、風力発電の発電出力が急に増加する場合などの発電出力の変動を吸収することができる。 Further, the operation method 1 operates the steam turbine 20 to be equal to the power generation command 90 when the rate of decrease of the power generation command 90 is larger than the maximum load change rate of the steam turbine 20 . Then, the surplus steam 5 is extracted from the boiler 10 and stored as hot water 7 and saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 . This allows the steam turbine power plant to drop the load faster than the maximum load change rate of the steam turbine 20 . For example, it is possible to absorb fluctuations in power output when the wind suddenly increases and the power output of wind power generation suddenly increases.

次に、熱水貯蔵タンク４０に貯蔵される熱水７や飽和蒸気６を使用する運転方法を説明する。 Next, an operating method using the hot water 7 and saturated steam 6 stored in the hot water storage tank 40 will be described.

熱水貯蔵タンク４０に貯蔵される熱水７や飽和蒸気６を使用する運転方法は、以下の場合に実行される。
（１）発電指令９０が、蒸気タービン２０の発電出力よりも大きい場合。
（２）発電指令９０が、蒸気タービン２０の定格負荷以下であり、発電指令９０の上昇率が、蒸気タービン２０の最大負荷変化率よりも大きい場合。 The operating method using the hot water 7 and saturated steam 6 stored in the hot water storage tank 40 is executed in the following cases.
(1) When the power generation command 90 is greater than the power generation output of the steam turbine 20 .
(2) When the power generation command 90 is less than or equal to the rated load of the steam turbine 20 and the increase rate of the power generation command 90 is greater than the maximum load change rate of the steam turbine 20 .

なお、いずれの場合も、ボイラ１０への燃料供給量を増加することなく、発電出力を増加することができる。特に、（２）の場合は、例えば、風力発電において風が急に止み発電出力が急減する場合や太陽光発電において太陽が急に雲に隠れ発電出力が急減する場合などの場合に、発電出力を高速に上昇させ、発電出力の急減を補うことができる。 In either case, the power output can be increased without increasing the amount of fuel supplied to the boiler 10 . In particular, in the case of (2), for example, when the wind suddenly stops and the power output drops sharply in wind power generation, or when the sun suddenly disappears behind clouds and the power output drops sharply in photovoltaic power generation, the power output can be quickly increased to compensate for a sudden drop in power output.

そして、熱水貯蔵タンク４０に貯蔵される熱水７や飽和蒸気６を使用する運転方法は、以下の２つがある。 There are two operating methods using the hot water 7 and saturated steam 6 stored in the hot water storage tank 40 as follows.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法２（２つの内の１つ目）を説明する。 Operation method 2 (the first of the two methods) of the hot water storage power generation system described in Example 1 will be described.

図３は、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法２を説明する説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining operation method 2 of the hot water storage power generation system described in embodiment 1. FIG.

運転方法２は、例えば（１）や（２）の場合に、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６と過熱蒸気１２とを混合し、この混合蒸気を使用して、蒸気タービン５０を駆動する運転である。 In the case of (1) or (2), for example, the operation method 2 mixes the saturated steam 6 and the superheated steam 12 in the hot water storage tank 40, and uses this mixed steam to drive the steam turbine 50. is.

運転方法２は、流量調節弁６２、流量調節弁６３、及び、流量調節弁６６を開放し、流量調節弁６１、流量調節弁６４、流量調節弁６５、及び、流量調節弁６７を閉止する。 In operation method 2, the flow control valves 62, 63, and 66 are opened, and the flow control valves 61, 64, 65, and 67 are closed.

そして、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６と過熱蒸気１２とを混合器４２で混合し、混合器４２で生成される蒸気を使用して、蒸気タービン５０を駆動する。 Then, the saturated steam 6 and the superheated steam 12 in the hot water storage tank 40 are mixed in the mixer 42 and the steam generated in the mixer 42 is used to drive the steam turbine 50 .

これにより、蒸気タービン２０の発電出力の不足分を、蒸気タービン５０で補うことができる。 As a result, the steam turbine 50 can compensate for the shortage of the power output of the steam turbine 20 .

なお、運転方法２では、流量調節弁６３と流量調節弁６２とを、蒸気タービン５０に供給することができる蒸気条件（蒸気流量）で調節し、蒸気タービン５０で必要な発電出力が得られるように調節する。 In operation method 2, the flow control valves 63 and 62 are adjusted according to the steam conditions (steam flow rate) that can be supplied to the steam turbine 50 so that the steam turbine 50 can obtain the required power generation output. adjust to

なお、運転方法２は、蒸気タービン２０に供給される過熱蒸気１２は減少（混合器４２に供給される過熱蒸気１２分が減少）する。しかし、混合器４２で生成される蒸気を使用して、蒸気タービン５０を駆動するため、蒸気タービン発電プラントの発電出力は上昇する。 In operation method 2, the superheated steam 12 supplied to the steam turbine 20 is reduced (the amount of superheated steam supplied to the mixer 42 is reduced by 12). However, since the steam generated in the mixer 42 is used to drive the steam turbine 50, the power output of the steam turbine power plant increases.

実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法３（２つの内の２つ目）を説明する。 Operation Method 3 (the second of the two methods) of the hot water storage power generation system described in Example 1 will be described.

図４は、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法３を説明する説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining method 3 of operating the hot water storage power generation system described in the first embodiment.

運転方法３は、例えば（１）や（２）の場合に、熱水貯蔵タンク４０の熱水７と過熱蒸気１２とを混合し、この混合蒸気を使用して、蒸気タービン５０を駆動する運転である。 In operation method 3, for example, in the case of (1) or (2), the hot water 7 in the hot water storage tank 40 and the superheated steam 12 are mixed, and this mixed steam is used to drive the steam turbine 50. is.

運転方法３は、流量調節弁６２、流量調節弁６５、及び、流量調節弁６６を開放し、流量調節弁６１、流量調節弁６３、流量調節弁６４、及び、流量調節弁６７を閉止する。 In operation method 3, the flow control valves 62, 65, and 66 are opened, and the flow control valves 61, 63, 64, and 67 are closed.

そして、熱水貯蔵タンク４０の熱水７と過熱蒸気１２とを混合器４３で混合し、混合器４３で生成される蒸気を使用して、蒸気タービン５０を駆動する。 The hot water 7 in the hot water storage tank 40 and the superheated steam 12 are mixed in the mixer 43 , and the steam generated in the mixer 43 is used to drive the steam turbine 50 .

これにより、蒸気タービン２０の発電出力の不足分を、蒸気タービン５０で補うことができる。 As a result, the steam turbine 50 can compensate for the shortage of the power output of the steam turbine 20 .

なお、運転方法３では、流量調節弁６５と流量調節弁６２とを、蒸気タービン５０に供給することができる蒸気条件（蒸気流量）で調節し、蒸気タービン５０で必要な発電出力が得られるように調節する。 In operation method 3, the flow control valves 65 and 62 are adjusted according to the steam conditions (steam flow rate) that can be supplied to the steam turbine 50 so that the steam turbine 50 can obtain the required power generation output. adjust to

次に、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法４を説明する。 Next, operation method 4 of the hot water storage power generation system described in embodiment 1 will be described.

図５は、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムの運転方法４を説明する説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining method 4 of operating the hot water storage power generation system described in the first embodiment.

運転方法４は、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を、伝熱管１１の前中段に供給する運転である。 Operation method 4 is an operation in which the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the front middle stage of the heat transfer tube 11 .

運転方法４は、流量調節弁６４、及び、流量調節弁６７を開放し、流量調節弁６１、流量調節弁６２、流量調節弁６３、流量調節弁６５、及び、流量調節弁６６を閉止する。 Operation method 4 opens the flow control valves 64 and 67 and closes the flow control valves 61 , 62 , 63 , 65 and 66 .

そして、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を、伝熱管１１の前中段に供給する。 Then, the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the front middle stage of the heat transfer tube 11 .

熱水貯蔵タンク４０の熱水７の温度や熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６の圧力が低下し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７や熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６を使用し、蒸気タービン５０を駆動することができない場合に、特に、発電指令９０が蒸気タービン２０の定格負荷（定格負荷の近傍も含む）の時間帯に、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を、伝熱管１１の前中段に供給し、蒸気タービン２０を発電指令９０と等しくなるように運転する。 The temperature of the hot water 7 in the hot water storage tank 40 and the pressure of the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 are lowered, and the hot water 7 in the hot water storage tank 40 and the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 are used, When the steam turbine 50 cannot be driven, especially during the time period when the power generation command 90 is the rated load (including near the rated load) of the steam turbine 20, the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is transferred to the heat transfer tube. 11 and the steam turbine 20 is operated so as to be equal to the power generation command 90 .

これにより、伝熱管１１に供給される熱水７の供給量に応じて、ボイラ１２で生成される過熱蒸気１２が増加するため、ボイラ１０への燃料供給量を減少させることができる。 As a result, the amount of superheated steam 12 generated in the boiler 12 increases according to the amount of hot water 7 supplied to the heat transfer tubes 11, so the amount of fuel supplied to the boiler 10 can be reduced.

なお、熱水貯蔵タンク４０から伝熱管１１へ熱水７を供給する場合には、流量調節弁６４にて、伝熱管１１に供給される熱水７の供給量が調節される。 When the hot water 7 is supplied from the hot water storage tank 40 to the heat transfer pipes 11 , the amount of the hot water 7 supplied to the heat transfer pipes 11 is adjusted by the flow control valve 64 .

また、運転方法４では、特に、熱水貯蔵タンク４０の圧力が伝熱管１１の圧力よりも低い場合に、給水ポンプ４１を駆動する。 Moreover, in the operation method 4, the water supply pump 41 is driven particularly when the pressure of the hot water storage tank 40 is lower than the pressure of the heat transfer pipes 11 .

このように、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムは、熱水貯蔵タンク４０に設置される温度計７１、圧力計７２、及び熱水レベル計７３が計測する熱水貯蔵タンク４０の熱水７の温度、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６の圧力、及び熱水貯蔵タンク４０の熱水７の熱水レベルに基づいて、運転方法１、運転方法２、運転方法３、運転方法４を、適宜、選択する。 As described above, the hot water storage power generation system described in the first embodiment can measure the heat of the hot water storage tank 40 by the thermometer 71, the pressure gauge 72, and the hot water level gauge 73 installed in the hot water storage tank 40. Based on the temperature of the water 7, the pressure of the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40, and the hot water level of the hot water 7 in the hot water storage tank 40, operation method 1, operation method 2, operation method 3, operation method 4 are performed. is selected as appropriate.

運転方法２は、熱水貯蔵タンク４０の圧力が飽和蒸気６を得ることができる場合に、実行する。つまり、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を、減圧沸騰させ、飽和蒸気６を生成し、飽和蒸気６を蒸気タービン５０の駆動に使用する。そして、運転方法２の場合には、混合して得られる蒸気を蒸気タービン５０に供給することができる温度及び圧力の蒸気とするため、熱水貯蔵タンク４０の温度及び圧力と過熱蒸気１２の温度及び圧力とに基づいて、制御装置７０にて、最適な混合比率を計算し、流量調節弁６２及び流量調節弁６３を調節する。 Operation method 2 is carried out when the pressure of the hot water storage tank 40 is capable of obtaining saturated steam 6 . That is, the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is boiled under reduced pressure to generate saturated steam 6 , which is used to drive the steam turbine 50 . In the case of operation method 2, the temperature and pressure of the hot water storage tank 40 and the temperature of the superheated steam 12 are adjusted so that the steam obtained by mixing has a temperature and pressure that can be supplied to the steam turbine 50. and the pressure, the controller 70 calculates the optimum mixing ratio and adjusts the flow control valves 62 and 63 .

運転方法３は、熱水貯蔵タンク４０の圧力が飽和蒸気６を得ることができない場合に、実行する。つまり、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を、蒸気タービン５０の駆動に使用する。そして、運転方法３の場合には、混合して得られる蒸気を蒸気タービン５０に供給することができる温度及び圧力の蒸気とするため、熱水貯蔵タンク４０の温度及び圧力と過熱蒸気１２の温度及び圧力とに基づいて、制御装置７０にて、最適な混合比率を計算し、流量調節弁６２及び流量調節弁６５を調節する。 Operation method 3 is performed when the pressure of the hot water storage tank 40 is such that saturated steam 6 cannot be obtained. That is, the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is used to drive the steam turbine 50 . In the case of operation method 3, the temperature and pressure of the hot water storage tank 40 and the temperature of the superheated steam 12 are adjusted so that the steam obtained by mixing has a temperature and pressure that can be supplied to the steam turbine 50. and the pressure, the controller 70 calculates the optimum mixing ratio and adjusts the flow control valves 62 and 65 .

運転方法４は、熱水貯蔵タンク４０の温度が低下し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を過熱蒸気１２と混合しても、蒸気タービン５０を駆動する蒸気を得ることができない場合に、実行する。つまり、熱水貯蔵タンク４０の熱水７をボイラ１０に供給する。 In operation method 4, when the temperature of the hot water storage tank 40 drops and even if the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is mixed with the superheated steam 12, steam for driving the steam turbine 50 cannot be obtained. Run. That is, the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the boiler 10 .

このように、実施例１によれば、蒸気タービン２０と蒸気タービン５０とを設置することにより、また、混合器４２と混合器４３とを設置することにより、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれも吸収することができる。 As described above, according to the first embodiment, by installing the steam turbine 20 and the steam turbine 50, and by installing the mixer 42 and the mixer 43, in the power generation system using renewable energy, Both short-period power output fluctuations and long-period power output fluctuations can be absorbed.

そして、例えば、太陽光発電における、太陽が雲に隠れ発電出力が変化する短周期の発電出力の変動や昼間と夜間との発電出力の相違による長周期の発電出力の変動を、蒸気タービン発電システムによって吸収することができ、負荷変化率が向上した熱水貯蔵発電システムを提供することができる。 For example, in solar power generation, short-period power output fluctuations when the sun is hidden by clouds and the power output changes, and long-period power output fluctuations due to differences in power output between daytime and nighttime can be detected by a steam turbine power generation system. It is possible to provide a hot water storage power generation system that can absorb by and has an improved load change rate.

次に、実施例２に記載する熱水貯蔵発電システムを説明する。 Next, the hot water storage power generation system described in Example 2 will be described.

図６は、実施例２に記載する熱水貯蔵発電システムを説明する説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the hot water storage power generation system described in the second embodiment.

実施例２に記載する熱水貯蔵発電システムは、実施例１に記載する熱水貯蔵発電システムが、燃料１と空気２とを燃焼し、高温排ガスを生成するボイラ１０を使用するのに対して、排熱回収ボイラ８０を使用する。 The hot water storage power generation system described in Example 2 uses a boiler 10 that burns fuel 1 and air 2 to generate high temperature exhaust gas, whereas the hot water storage power generation system described in Example 1 uses , a heat recovery steam generator 80 is used.

排熱回収ボイラ８０は、天然ガスや液化石油ガスなどの燃料を使用して生成される燃焼ガスで、ガスタービンを駆動し、ガスタービンから排出される燃焼排ガス９（高温排ガス）と熱交換することによって、蒸気を発生する。 The exhaust heat recovery boiler 80 drives the gas turbine with combustion gas generated using fuel such as natural gas or liquefied petroleum gas, and exchanges heat with the combustion exhaust gas 9 (high-temperature exhaust gas) discharged from the gas turbine. By doing so, steam is generated.

燃焼排ガス９を、排熱回収ボイラ８０に供給し、燃焼排ガス９の顕熱を、伝熱管を介して、蒸気として回収する。 The flue gas 9 is supplied to an exhaust heat recovery boiler 80, and the sensible heat of the flue gas 9 is recovered as steam via heat transfer tubes.

つまり、排熱回収ボイラ８０の節炭器８２に、ボイラ給水４が供給され、節炭器８２で加熱されたボイラ給水４が蒸気ドラム８１に供給される。蒸気ドラム８１の下部には排熱回収ボイラ８０の蒸発器８３が接続され、蒸気ドラム８１にて、水蒸気５が生成される。 That is, the boiler feed water 4 is supplied to the economizer 82 of the heat recovery boiler 80 , and the boiler feed water 4 heated by the economizer 82 is supplied to the steam drum 81 . An evaporator 83 of the heat recovery boiler 80 is connected to the lower portion of the steam drum 81 , and steam 5 is generated in the steam drum 81 .

蒸気ドラム８１が生成する水蒸気５は、排熱回収ボイラ８０の過熱器８４に供給され、過熱蒸気１２が生成される。過熱蒸気１２は、蒸気タービン２０に供給される。また、蒸気ドラム８１が生成する水蒸気５は、熱水貯蔵タンク４０に供給される。 The steam 5 produced by the steam drum 81 is supplied to the superheater 84 of the heat recovery boiler 80 to produce superheated steam 12 . Superheated steam 12 is supplied to steam turbine 20 . Also, the steam 5 produced by the steam drum 81 is supplied to the hot water storage tank 40 .

実施例２に記載する熱水貯蔵発電システムは、以下の配管や流量調節弁を有する。 The hot water storage power generation system described in Example 2 has the following pipes and flow control valves.

蒸気ドラム８１と熱水貯蔵タンク４０とを接続する配管を有し、水蒸気５を熱水貯蔵タンク４０に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６１を有する。 It has piping connecting the steam drum 81 and the hot water storage tank 40 to supply steam 5 to the hot water storage tank 40 . In addition, this pipe has a flow control valve 61 .

過熱器８４と混合器４２とを接続する配管を有し、過熱蒸気１２を混合器４２に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６２を有する。 It has piping that connects the superheater 84 and the mixer 42 and supplies the superheated steam 12 to the mixer 42 . In addition, this pipe has a flow control valve 62 .

熱水貯蔵タンク４０と混合器４２とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の飽和蒸気６を混合器４２に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６３を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the mixer 42 , and the saturated steam 6 in the hot water storage tank 40 is supplied to the mixer 42 . In addition, this pipe has a flow control valve 63 .

熱水貯蔵タンク４０と節炭器８２とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を節炭器８２に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６４を有する。また、この配管は、熱水貯蔵タンク４０の圧力が節炭器８２の圧力よりも低い状態であっても、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を節炭器８２に供給することができるようにするため、給水ポンプ４１を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the economizer 82 , and the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the economizer 82 . In addition, this pipe has a flow control valve 64 . Further, this piping is arranged so that the hot water 7 in the hot water storage tank 40 can be supplied to the economizer 82 even when the pressure of the hot water storage tank 40 is lower than the pressure of the economizer 82 . A water supply pump 41 is provided for this purpose.

熱水貯蔵タンク４０と混合器４３とを接続する配管を有し、熱水貯蔵タンク４０の熱水７を混合器４３に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６５を有する。 A pipe is provided to connect the hot water storage tank 40 and the mixer 43 , and the hot water 7 in the hot water storage tank 40 is supplied to the mixer 43 . In addition, this pipe has a flow control valve 65 .

混合器４３と蒸気タービン５０とを接続する配管を有し、混合器４３で生成される蒸気又は混合器４２で生成される蒸気を蒸気タービン５０に供給する。なお、この配管は、流量調節弁６６を有する。 It has piping that connects the mixer 43 and the steam turbine 50 , and supplies the steam generated by the mixer 43 or the steam generated by the mixer 42 to the steam turbine 50 . This pipe has a flow control valve 66 .

蒸気タービン５０の停止時に、蒸気タービン５０にウォーミング用の補助蒸気８を供給する配管を有し、この配管は、流量調節弁６７を有する。 It has piping for supplying auxiliary steam 8 for warming to the steam turbine 50 when the steam turbine 50 is stopped, and this piping has a flow control valve 67 .

過熱器８４と蒸気タービン２０とを接続する配管を有し、過熱蒸気１２を蒸気タービン２０に供給する。 It has piping that connects the superheater 84 and the steam turbine 20 and supplies the superheated steam 12 to the steam turbine 20 .

混合器４２と混合器４３とを接続する配管を有し、混合器４２で生成される蒸気又は過熱蒸気１２を混合器４３に供給する。 It has a pipe connecting the mixer 42 and the mixer 43 and supplies the steam or the superheated steam 12 generated by the mixer 42 to the mixer 43 .

このように、実施例２によれば、蒸気タービン２０と蒸気タービン５０とを設置することにより、また、混合器４２と混合器４３とを設置することにより、再生可能エネルギーを使用する発電システムにおける短周期の発電出力の変動と長周期の発電出力の変動とのいずれも吸収することができ、負荷変化率が向上した熱水貯蔵発電システムを提供することができる。 As described above, according to the second embodiment, by installing the steam turbine 20 and the steam turbine 50, and by installing the mixer 42 and the mixer 43, in the power generation system using renewable energy, It is possible to provide a hot water storage power generation system that can absorb both short-period fluctuations in power generation output and long-period fluctuations in power generation output, and that has an improved load change rate.

なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の一部を、追加、削除、置換をすることも可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments are specifically described in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with part of the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace a part of other configurations with respect to a part of the configuration of each embodiment.

１…燃料、２…空気、３…排ガス、４…ボイラ給水、５…水蒸気、６…飽和蒸気、７…熱水、８…補助蒸気、９…燃焼排ガス、１０…ボイラ、１１…伝熱管、１２…過熱蒸気、２０…定格負荷運転用蒸気タービン、２１…発電機、３０…復水器、３１…給水ポンプ、４０…熱水貯蔵タンク、４１…給水ポンプ、４２…飽和蒸気と過熱蒸気との混合器、４３…熱水と過熱蒸気との混合器、５０…高速負荷追従専用蒸気タービン、５１…発電機、６１…流量調節弁、６２…流量調節弁、６３…流量調節弁、６４…流量調節弁、６５…流量調節弁、６６…流量調節弁、６７…流量調節弁、６８…流量調節弁、７０…制御装置、７１…温度計、７２…圧力計、７３…熱水レベル計、８０…排熱回収ボイラ、８１…蒸気ドラム、８２…節炭器、８３…蒸発器、８４…過熱器、９０…発電指令。 REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel, 2 air, 3 exhaust gas, 4 boiler water supply, 5 steam, 6 saturated steam, 7 hot water, 8 auxiliary steam, 9 flue gas, 10 boiler, 11 heat transfer tube, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12... Superheated steam 20... Steam turbine for rated load operation 21... Generator 30... Condenser 31... Feed water pump 40... Hot water storage tank 41... Feed water pump 42... Saturated steam and superheated steam 43... Mixer of hot water and superheated steam 50... High-speed load following dedicated steam turbine 51... Generator 61... Flow control valve 62... Flow control valve 63... Flow control valve 64... Flow control valve 65 Flow control valve 66 Flow control valve 67 Flow control valve 68 Flow control valve 70 Control device 71 Thermometer 72 Pressure gauge 73 Hot water level meter 80... Exhaust heat recovery boiler, 81... Steam drum, 82... Economizer, 83... Evaporator, 84... Superheater, 90... Power generation command.

Claims (11)

蒸気を生成する蒸気発生源と、前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気を使用して駆動する定格負荷運転用蒸気タービンと、前記蒸気発生源で生成される水蒸気を使用して、熱水及び飽和蒸気を貯蔵する熱水貯蔵タンクと、を有する熱水貯蔵発電システムであって、
前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの飽和蒸気との混合蒸気、又は、前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの熱水との混合蒸気、を使用して駆動する高速負荷追従専用蒸気タービンを有することを特徴とする熱水貯蔵発電システム。 a steam generator for generating steam; a steam turbine for rated load operation driven using superheated steam generated by the steam generator; and steam generated by the steam generator to produce hot water and A hot water storage power generation system comprising a hot water storage tank for storing saturated steam,
mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and saturated steam of the hot water storage tank, or mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and hot water of the hot water storage tank; A hot water storage power generation system comprising: a high speed load following dedicated steam turbine driven using a 請求項１に記載の熱水貯蔵発電システムであって、
前記飽和蒸気と前記過熱蒸気とを混合する混合器と、前記熱水と前記過熱蒸気とを混合する混合器と、を有することを特徴とする熱水貯蔵発電システム。 The hot water storage power generation system according to claim 1,
A hot water storage power generation system comprising: a mixer for mixing the saturated steam and the superheated steam; and a mixer for mixing the hot water and the superheated steam. 蒸気発生源で蒸気を生成し、前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気を使用して定格負荷運転用蒸気タービンを駆動し、前記蒸気発生源で生成される水蒸気を使用して、熱水貯蔵タンクに熱水及び飽和蒸気を貯蔵する熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの飽和蒸気との混合蒸気、又は、前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの熱水との混合蒸気、を生成し、
前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの飽和蒸気との混合蒸気、又は、前記蒸気発生源で生成される過熱蒸気と前記熱水貯蔵タンクの熱水との混合蒸気、を使用して高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 generating steam in a steam source, using the superheated steam generated in the steam source to drive a steam turbine for rated load operation, and using the steam generated in the steam source to store hot water; A method for operating a hot water storage power generation system that stores hot water and saturated steam in tanks,
mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and saturated steam of the hot water storage tank, or mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and hot water of the hot water storage tank; to generate
mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and saturated steam of the hot water storage tank, or mixed steam of superheated steam generated by the steam generation source and hot water of the hot water storage tank; to drive a high-speed load-following dedicated steam turbine . 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令が定格負荷より小さい時間帯に、前記蒸気発生源で生成される水蒸気を抽出し、前記熱水貯蔵タンクに貯蔵することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3,
A method of operating a hot water storage power generation system, wherein the steam generated by the steam generation source is extracted and stored in the hot water storage tank during a time period when the power generation command is lower than the rated load. 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令の低下率が前記定格負荷運転用蒸気タービンの最大負荷変化率より大きい場合に、前記蒸気発生源で生成される水蒸気を抽出し、前記熱水貯蔵タンクに貯蔵することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3,
When the rate of decrease in the power generation command is greater than the maximum load change rate of the steam turbine for rated load operation, the steam generated by the steam generation source is extracted and stored in the hot water storage tank. A method of operating a water storage power generation system. 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令の上昇率が前記定格負荷運転用蒸気タービンの最大負荷変化率より大きい場合に、前記飽和蒸気と前記過熱蒸気とを混合し、混合蒸気を生成し、前記混合蒸気で前記高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
When the rate of increase of the power generation command is greater than the maximum load change rate of the steam turbine for rated load operation, the saturated steam and the superheated steam are mixed to generate mixed steam, and the mixed steam is exclusively used for following the high-speed load. A method of operating a hot water storage power generation system, characterized by driving a steam turbine. 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令の上昇率が前記定格負荷運転用蒸気タービンの最大負荷変化率より大きい場合に、前記熱水と前記過熱蒸気とを混合し、混合蒸気を生成し、前記混合蒸気で前記高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
When the rate of increase of the power generation command is greater than the maximum load change rate of the steam turbine for rated load operation, the hot water and the superheated steam are mixed to generate mixed steam, and the mixed steam is exclusively used for following the high-speed load. A method of operating a hot water storage power generation system, characterized by driving a steam turbine. 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令が前記定格負荷運転用蒸気タービンによる発電出力より大きい場合に、前記飽和蒸気と前記過熱蒸気とを混合し、混合蒸気を生成し、前記混合蒸気で前記高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
When the power generation command is greater than the power output of the steam turbine for rated load operation, the saturated steam and the superheated steam are mixed to generate mixed steam, and the mixed steam drives the high-speed load following dedicated steam turbine. A method of operating a hot water storage power generation system, characterized by: 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令が前記定格負荷運転用蒸気タービンによる発電出力より大きい場合に、前記熱水と前記過熱蒸気とを混合し、混合蒸気を生成し、前記混合蒸気で前記高速負荷追従専用蒸気タービンを駆動することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
When the power generation command is greater than the power output of the steam turbine for rated load operation, the hot water and the superheated steam are mixed to generate mixed steam, and the mixed steam drives the high-speed load following dedicated steam turbine. A method of operating a hot water storage power generation system, characterized by: 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法であって、
発電指令が定格負荷又は前記定格負荷の近傍の時間帯に、前記熱水を前記蒸気発生源に供給することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 A method of operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
A method of operating a hot water storage power generation system, characterized in that the hot water is supplied to the steam generation source during a time period at which a power generation command is at or near the rated load. 請求項３に記載の熱水貯蔵発電システムの運転方法において、
前記高速負荷追従専用蒸気タービンへウォーミング用の補助蒸気を供給することを特徴とする熱水貯蔵発電システムの運転方法。 In the method for operating the hot water storage power generation system according to claim 3 ,
A method of operating a hot water storage power generation system, characterized by supplying auxiliary steam for warming to the high-speed load following dedicated steam turbine.
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