JPH06129211A - 熱電供給システム - Google Patents

熱電供給システム

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JPH06129211A
JPH06129211A JP28260192A JP28260192A JPH06129211A JP H06129211 A JPH06129211 A JP H06129211A JP 28260192 A JP28260192 A JP 28260192A JP 28260192 A JP28260192 A JP 28260192A JP H06129211 A JPH06129211 A JP H06129211A
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JP
Japan
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heat
steam
steam turbine
turbine
driven
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Pending
Application number
JP28260192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomomasa Kumagai
熊谷智正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱需要の変動に応じて蒸気タービンでの抽気お
よび復水系統から熱を回収することにより、低負荷運転
時における電力の平準化を図り、かつエネルギーの有効
利用を図る。 【構成】ガスタービンGTと、ガスタービンGTにより
駆動される発電機G1と、ガスタービンGTの排気ガス
により蒸気を生成する排熱回収ボイラWHBと、該排熱
回収ボイラWHBの蒸気により駆動される蒸気タービン
STと、蒸気タービンSTにより駆動される発電機G2
と、蒸気タービンSTの出口側に接続される復水器K
と、蒸気タービンSTの抽気系統2に接続される吸収式
冷凍機ABと、夜間、蒸気タービンSTの復水系統また
は抽気系統の熱を蓄熱する蓄熱槽3とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大規模な地域に電力と
冷温熱を供給するための熱電供給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】事業用火力で採用されているコンバイン
ドシステムは、ガスタービンで発電するとともに、ガス
タービン排熱を蒸気回収し、蒸気タービンを駆動させる
システムで、効率が最も高い発電システムであるが、発
電専用利用のためエネルギー利用効率は40数%と低
い。最近、このシステムを産業用自家発電に導入する兆
しがあり、電力だけではなくプロセス蒸気を得ることに
よりエネルギー利用効率はさらに高くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ンバインドシステムを民生用として利用する場合を考え
ると、冷暖房負荷をどのように賄うかが重要であり、か
つ、冷房或いは暖房の民生用熱需要は季節的な変動が大
きく、熱需要の小さい季節にはシステムを効率良く運用
できないため、年間を通した効果が小さくなるという問
題を有している。また、そのため、地域全体のエネルギ
ー需要に対するシステム容量を大きくとれず、電源確保
および省エネルギー、CO2 削減の効果も小さいという
問題を有している。さらに、蒸気タービンは立ち上がり
に時間を要するという始動特性から、夜間にも蒸気ター
ビンを停止させずに運転することが望まれるが、その場
合における電力の平準化が問題となる。
【0004】本発明の第1の目的は、上記問題を解決す
るものであって、熱需要の変動に応じて蒸気タービンで
の抽気および復水系統から熱を回収することにより、化
石燃料を有効利用でき、電源確保、CO2 削減を図るこ
とである。
【0005】また、本発明の第2の目的は、低負荷運転
時における電力の平準化を図り、かつエネルギーの有効
利用を図ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱電供給システムは、ガスタービンGT
と、ガスタービンGTにより駆動される発電機G1と、
ガスタービンGTの排気ガスにより蒸気を生成する排熱
回収ボイラWHBと、該排熱回収ボイラWHBの蒸気に
より駆動される蒸気タービンSTと、蒸気タービンST
により駆動される発電機G2と、蒸気タービンSTの出
口側に接続される復水器Kと、蒸気タービンSTの抽気
系統2に接続される吸収式冷凍機ABと、夜間、蒸気タ
ービンSTの復水系統または抽気系統の熱および発電電
力を利用したヒートポンプHP、吸収式冷凍機ABで製
造した冷水を蓄熱する蓄熱槽3とを備えることを特徴と
する。なお、上記構成に付加した番号、記号は、図面と
対比させるものであり、これにより本発明の構成が何ら
限定されるものではない。
【0007】
【作用】本発明においては、夏季ピーク時には、蒸気タ
ービンから蒸気を抽気し、復水冷却を不要としてエネル
ギー利用効率を高め、その他の季節においては、冷水製
造に必要な蒸気以外は、抽気復水タービンの最終段まで
使用され、復水器での回収熱は温熱需要に応じてヒート
ポンプ等の熱源に利用される。さらに、夜間、低負荷運
転時においては、発電電力を利用してヒートポンプを駆
動させるとともに、蒸気タービンの抽気あるいは復水系
統の熱を回収し、これを蓄熱槽に蓄熱しておき、昼間、
この冷熱および温熱を使用することにより、低負荷運転
時における電力の平準化を図るものである。
【0008】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図1は、本発明の熱電供給システムの1実施例を
示す構成図である。
【0009】本発明の熱電供給システムは、ガスタービ
ンGTと、燃料供給管1と、ガスタービンGTにより駆
動される発電機G1と、ガスタービンGTの排気ガスに
より蒸気を生成する排熱回収ボイラWHBと、蒸気ター
ビンSTと、蒸気タービンSTにより駆動される発電機
G2と、復水器Kと、蒸気タービンSTの抽気系統2に
接続される吸収式冷凍機ABと、凝縮器Cと、ヒートポ
ンプHPと、ヒートポンプHPの利用側に接続される蓄
熱槽3とから構成される。
【0010】復水器KとヒートポンプHPの熱源側には
海水が選択的に供給され、蒸気タービンSTにおいて発
電のみを行う場合には、復水器Kに海水を供給する。蒸
気タービンSTから蒸気を途中抽気し吸収式冷凍機AB
で使用する場合には、復水器Kで冷却する蒸気量が減少
するため海水量を減少させることができ、ヒートポンプ
HPによる冷房運転の場合には、ヒートポンプHPの冷
却水として海水を供給することができ、また、ヒートポ
ンプHPによる暖房運転の場合には、復水器Kの排熱を
ヒートポンプHPの熱源側に供給するように海水を循環
させるようにする。
【0011】上記構成の熱電供給システムを、施設の延
床面積合計が150万m2 程度の大規模地域にエネルギ
ーを供給する場合の適用例について説明する。図2は、
その場合におけるエネルギー負荷の推定結果を示し、年
間の累積時間に対する電力負荷、冷房負荷および温熱負
荷を示している。これによれば、電力負荷は最大67,
000kW、冷房負荷は最大84Gcal/h、温熱負
荷は最大38.5Gcal/hが必要となる。ここで、
電力負荷のうち40%(25,000kW)をタービン
による発電とすれば、残りは買電により賄うことにな
る。
【0012】ガスタービンGT側の発電機G1において
は、18,500kWの電力を発電し、廃熱回収ボイラ
WHBにおいては、60atg、425℃の蒸気を蒸気
タービンSTに供給し、蒸気タービンST側の発電機G
2においては、最大6,500kWの電力を発電し、蒸
気タービンSTの抽気系統2から8atg、180℃の
蒸気を抽気して吸収式冷凍機ABを駆動するようにす
る。その結果、吸収式冷凍機ABにおいては、例えば7
℃の冷水を得ることができ、また、ヒートポンプHPに
おいては、冷房時は海水を冷却水として例えば7℃の冷
水を得ることができ、暖房時には復水器Kにより回収さ
れる温水(30〜40℃程度)を熱源として65℃程度
の温水を得ることができる。本発明においては、夜間、
ヒートポンプHPを運転し、ヒートポンプHPにおいて
得た冷熱および温熱を蓄熱槽3に蓄熱しておき、昼間、
この冷熱および温熱を使用することにより、低負荷運転
時における電力の平準化を図るものである。
【0013】図3は、季節代表日の昼間時1時間分の運
転例を示し、ガスタービンGTへの供給熱量は常に一定
にしている。夏季ピーク時は、ガスタービンGTおよび
蒸気タービンSTの発電量を1.7万kW、従って買電
を5万kWとし、蒸気タービンSTの抽気系統2から全
量、8atg、180℃の蒸気を抽気して吸収式冷凍機
ABを駆動して、20.5Gcal/hの負荷を賄う。
この場合、蒸気タービンST側の発電機G2において
は、発電量が6,500kWから2,450kWに減少
する。また、ヒートポンプHPにおいては、海水を冷却
水として利用し17.2Gcal/hの負荷を賄う。残
りの46.3Gcal/hの負荷はガス焚吸収式冷凍機
で賄う。
【0014】中間期で熱需要が小さいときは、復水器K
を海水冷却しガスタービンGTおよび蒸気タービンST
の発電量を2.5万kW、買電を3.5万kWとし、発
電効率40%で発電を行う。冬季ピーク時は、ヒートポ
ンプHPにおいては、復水器Kの排熱を利用し17.4
Gcal/hの負荷を賄い、ガスタービンGTの排熱
(排熱回収ボイラWHBの出口排ガス)から温水を回収
して5.8Gcal/hの負荷を賄う。
【0015】図4および図5は、従来のエネルギー供給
システムの代表季節別の運転例を示し、図4は電力は全
て買電とし、冷熱は吸収式冷温水機により行う方式を示
し、図5はガスタービンによる発電と、その排熱利用を
組み合わせた一般的なコージュネシステムの例を示して
いる。本発明によれば、図3に示すように、従来システ
ムのいずれの場合と比較しても、トータルのエネルギー
消費量を低減させることができ、夏季ピーク時には、蒸
気タービンSTから8atgの蒸気を抽気し、復水冷却
を不要とするためエネルギー利用効率は最大となり、そ
の他の季節においては、冷水製造に必要な蒸気以外は、
抽気復水タービンの最終段まで使用され、復水器Kでの
回収熱は温熱需要に応じてヒートポンプHPの熱源に利
用される。
【0016】図6は、本発明の熱電供給システムの他の
実施例を示し、図Aは夜間運転状態、図Bは昼間運転状
態を示している。本実施例においては、蒸気タービンS
Tの抽気系統2から2atg、120℃の蒸気を抽気
し、熱交換器5により蓄熱槽3の流体を加熱するように
し、昼間時には、利用系統7の流体を抽気系統2側の熱
交換器5と蓄熱槽3側の熱交換器6により加熱すること
により温熱供給を行うようにしている。
【0017】図7は、本発明の熱電供給システムの他の
実施例を示し、図Aは夜間運転状態、図Bは昼間運転状
態を示している。本実施例においては、蒸気タービンS
Tの抽気系統2側の熱交換器5の手前側に復水系統側の
熱交換器8を設け、蓄熱槽3の流体を熱交換器8、5に
より加熱するようにしている。
【0018】図8は、本発明の熱電供給システムの他の
実施例を示し、図Aは夜間運転状態、図Bは昼間運転状
態を示している。本実施例においては、夜間、蒸気ター
ビンSTの抽気系統2から2atgまたは8atgの蒸
気を抽気し、これにより吸収式冷凍機ABを駆動し、7
℃程度の冷水を製造し、さらにヒートポンプHPにより
7℃の冷水を2℃程度なで冷却し、蓄熱槽3に貯める。
昼間時には、吸収式冷凍機ABで製造した冷水と蓄熱槽
3に貯められた冷水により5℃程度の冷水を地域供給す
るようにしている。このことは、吸収式冷凍機だけでは
5℃程度の冷熱が作れないため、夜間の低温蓄熱分と混
合することにより、昼間時、電動冷凍機を使用しなくて
も5℃程度の冷水を供給することが可能になることを意
味し、これにより、配管径、搬送動力が小さくなり冷温
熱の大規模供給に大きなメリットが生じる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ガスタービンと、該ガスタービンにより駆動さ
れる発電機と、前記ガスタービンの排ガスにより蒸気を
生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラの蒸気に
より駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンにより
駆動される発電機と、前記蒸気タービンの出口側に接続
される復水器と、前記蒸気タービンの抽気系統に接続さ
れる吸収式冷凍機と、夜間、蒸気タービンの復水系統ま
たは抽気系統の熱を蓄熱する蓄熱槽とを備えるので、熱
需要の変動に応じて蒸気タービンでの抽気および復水系
統から熱を回収することにより、化石燃料を有効利用で
き、電源確保、CO2 削減を図ることができ、さらに、
低負荷運転時における電力の平準化を図り、かつエネル
ギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱電供給システムの1実施例を示す構
成図である。
【図2】本発明を大規模地域にエネルギーを供給する場
合におけるエネルギー負荷の推定結果を示す図である。
【図3】本発明における運転例を説明するための図であ
る。
【図4】従来の熱電供給システムの運転例を説明するた
めの図である。
【図5】従来の熱電供給システムの運転例を説明するた
めの図である。
【図6】本発明の熱電供給システムの他の実施例を示す
構成図である。
【図7】本発明の熱電供給システムの他の実施例を示す
構成図である。
【図8】本発明の熱電供給システムの他の実施例を示す
構成図である。
【符号の説明】
GT…ガスタービン、G1…発電機、WHB…排熱回収
ボイラ ST…蒸気タービン、G2…発電機、K…復水器、2…
抽気系統 AB…吸収式冷凍機、HP…ヒートポンプ、3…蓄熱槽

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンと、該ガスタービンにより駆
    動される発電機と、前記ガスタービンの排ガスにより蒸
    気を生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラの蒸
    気により駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンに
    より駆動される発電機と、前記蒸気タービンの出口側に
    接続される復水器と、前記蒸気タービンの抽気系統に接
    続される吸収式冷凍機と、夜間、蒸気タービンの復水系
    統または抽気系統の熱を蓄熱する蓄熱槽とを備えること
    を特徴とする熱電供給システム。
  2. 【請求項2】前記復水系統の熱を熱源として運転される
    ヒートポンプを備えることを特徴とする請求項1に記載
    の熱電供給システム。
JP28260192A 1992-10-21 1992-10-21 熱電供給システム Pending JPH06129211A (ja)

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