JPS6048604B2 - 太陽熱発電システム - Google Patents
太陽熱発電システムInfo
- Publication number
- JPS6048604B2 JPS6048604B2 JP51133816A JP13381676A JPS6048604B2 JP S6048604 B2 JPS6048604 B2 JP S6048604B2 JP 51133816 A JP51133816 A JP 51133816A JP 13381676 A JP13381676 A JP 13381676A JP S6048604 B2 JPS6048604 B2 JP S6048604B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- storage device
- steam
- temperature
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/12—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/003—Devices for producing mechanical power from solar energy having a Rankine cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/071—Devices for producing mechanical power from solar energy with energy storage devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/098—Components, parts or details
- F03G6/108—Components, parts or details of the heat transfer system
- F03G6/111—Heat transfer fluids
- F03G6/114—Molten salts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/121—Controlling or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
- F28D2020/0047—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material using molten salts or liquid metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/006—Heat storage systems not otherwise provided for
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、太陽熱発電システムの改良に関するものであ
る。
る。
従来考えられている太陽熱発電システムでは、供給され
る太陽エネルギーの間歇性を考慮し、種１’ 岡１）二
三夫 審判官進藤 純一特開 昭５０−１２９８４３（
ＪＰ、Ａ）種の方式の蓄熱装置を備えるようになつてい
る。
る太陽エネルギーの間歇性を考慮し、種１’ 岡１）二
三夫 審判官進藤 純一特開 昭５０−１２９８４３（
ＪＰ、Ａ）種の方式の蓄熱装置を備えるようになつてい
る。
その代表例を第１図ないし第３図により説明する。先ず
第１図にて、蓄熱材の顕然あるいは融解潜熱を利用して
蓄熱する蓄熱装置の例を示す。第１図において、この発
電システムでは、太陽熱集熱系統２と発電系統４に分け
られている。太陽熱集熱系統２は、給水ポンプ１で加圧
された水を給水管１５により集光器３に送り、集光器３
で加熱され蒸発した蒸気（集熱媒体）を蒸気管１６によ
り蓄熱器５に送る。そして蓄熱器５の蓄熱材２２を加熱
して蓄熱する。発電系統４は、蓄熱材２２によつて加熱
され発生した蒸気（タービン作動媒体）を蒸気管１６Ａ
）加減弁７を経て発電機９と直結したタービン８を駆動
する。そして駆動した後の蒸気は、復水器１０で冷却管
１１の冷却水て冷却され水となり給水ポンプＩＡによつ
て蓄熱器５に入るようになつている。そしてここで加熱
気化され循環するようになつている。蒸気管１６の蒸気
から蓄熱材２２に蓄熱する際熱移動に伴う温度落差が最
低５０゜Ｃないし１００゜Ｃを要する。
第１図にて、蓄熱材の顕然あるいは融解潜熱を利用して
蓄熱する蓄熱装置の例を示す。第１図において、この発
電システムでは、太陽熱集熱系統２と発電系統４に分け
られている。太陽熱集熱系統２は、給水ポンプ１で加圧
された水を給水管１５により集光器３に送り、集光器３
で加熱され蒸発した蒸気（集熱媒体）を蒸気管１６によ
り蓄熱器５に送る。そして蓄熱器５の蓄熱材２２を加熱
して蓄熱する。発電系統４は、蓄熱材２２によつて加熱
され発生した蒸気（タービン作動媒体）を蒸気管１６Ａ
）加減弁７を経て発電機９と直結したタービン８を駆動
する。そして駆動した後の蒸気は、復水器１０で冷却管
１１の冷却水て冷却され水となり給水ポンプＩＡによつ
て蓄熱器５に入るようになつている。そしてここで加熱
気化され循環するようになつている。蒸気管１６の蒸気
から蓄熱材２２に蓄熱する際熱移動に伴う温度落差が最
低５０゜Ｃないし１００゜Ｃを要する。
一方、蓄熱材２２からタービン８駆動用の蒸気を発生さ
せる場合にも同様に温度落差が必要となる。従つて、集
光器３から出る蒸気とターピン８入口における蒸気との
間には、最高２００℃程度の温度落差を必要とすること
になる。ここで、タービンプラントの効率は、タービン
入口蒸気温度が高い程高いため、上記蓄熱器５を用いる
ことによるタービン入口蒸気温度の低下は、ターピンプ
ランテト、従つて、発熱プラントの効率を低下させるこ
とになる。また、この形式の蓄熱装置では、集熱媒体と
タービン作動媒体との熱交換における温度効率を高くと
るため、一般に向流形が選ばれる。
せる場合にも同様に温度落差が必要となる。従つて、集
光器３から出る蒸気とターピン８入口における蒸気との
間には、最高２００℃程度の温度落差を必要とすること
になる。ここで、タービンプラントの効率は、タービン
入口蒸気温度が高い程高いため、上記蓄熱器５を用いる
ことによるタービン入口蒸気温度の低下は、ターピンプ
ランテト、従つて、発熱プラントの効率を低下させるこ
とになる。また、この形式の蓄熱装置では、集熱媒体と
タービン作動媒体との熱交換における温度効率を高くと
るため、一般に向流形が選ばれる。
しかし、タービン作動媒体入口とは近接設置されるため
、集熱媒体の温度変化がタービン作動媒体温度に大きく
影響し、タービンの熱衝撃の原因となり好ましくない。
更に、日照量の急激な低下によつて集光器３出口の蒸気
温度が低下すると、蓄熱器５の蒸気（タービン作動媒体
）出口近傍の高温部の熱が蓄熱器の蒸気が得難い欠点が
ある。次に第２図に示すものは、蓄熱器５Ａが溶融塩等
の融解潜熱あるいは顕熱を用いるようにしたものである
。
、集熱媒体の温度変化がタービン作動媒体温度に大きく
影響し、タービンの熱衝撃の原因となり好ましくない。
更に、日照量の急激な低下によつて集光器３出口の蒸気
温度が低下すると、蓄熱器５の蒸気（タービン作動媒体
）出口近傍の高温部の熱が蓄熱器の蒸気が得難い欠点が
ある。次に第２図に示すものは、蓄熱器５Ａが溶融塩等
の融解潜熱あるいは顕熱を用いるようにしたものである
。
そして、集熱媒体とタービン作動媒体とを同一媒体とし
、集光器３から出た蒸気を、蓄熱材２２を充填した蓄熱
装置５Ａに通し、蓄熱装置５Ａを出た蒸気をタービン８
に送つている。この方式では、蓄熱装置５Ａが蒸気貫流
型であるため、第１図に示したような熱交換型でないこ
−とから出口温度は高くなるが、蓄熱しながらタービン
を運転する場合、蓄熱に寄与する蒸気側の温度落差（蓄
熱装置５Ａの入口と出口の蒸気の温度差）は、集熱器の
効率とタービンプラントの効率を考慮し、５０゜Ｃ程度
が一般的な値である。すなわ．ち、蒸気が蓄熱装置５Ａ
内で放出するエネルギー量（エンタルピ落差）は約２５
ｋｃａ１１ｋ９程度となる。一方、日照が得られなくな
ると蓄熱装置５Ａに貯えられた熱を用いてタービンを駆
動するが、この発電システムでは給水（一般に脱気器を
用い−るがその温度は１４０’Ｃ程度）を蓄熱装置５Ａ
に導ｊ”入しタービンを駆動できる蒸気温度まで加熱す
ることになる。この蒸気温度を３５０〜４００℃とすれ
ば蓄熱装置５Ａ内で水に与えるエネルギー量（エンタル
ピ上昇）は約６１０〜６４０ｋｃａ１Ｉｋ９となる。従
つＫて、蓄熱時と放熱時の蒸気（あるいは水）の受授す
るエネルギー変化量を相対的に比較すると、夕ｊ−ピン
への供給蒸気流量を同一として、単位時間当り放熱時は
蓄熱時の約２４〜２皓のエネルギー受授が必要となる。
すなわち、これを時間で表わせば、蓄熱した時間に対し
、日照がなくなつた後の蓄熱装置作動によるタービン駆
動可能時間は１１２４〜１１２６と非常に短い。第３図
は蓄熱部にアキュムレータ６（飽和液による蓄熱装置）
を集光器３と加減弁７間のバルブ１３上下流側間に、バ
ルブ１２，１４を取付け設けている。
、集光器３から出た蒸気を、蓄熱材２２を充填した蓄熱
装置５Ａに通し、蓄熱装置５Ａを出た蒸気をタービン８
に送つている。この方式では、蓄熱装置５Ａが蒸気貫流
型であるため、第１図に示したような熱交換型でないこ
−とから出口温度は高くなるが、蓄熱しながらタービン
を運転する場合、蓄熱に寄与する蒸気側の温度落差（蓄
熱装置５Ａの入口と出口の蒸気の温度差）は、集熱器の
効率とタービンプラントの効率を考慮し、５０゜Ｃ程度
が一般的な値である。すなわ．ち、蒸気が蓄熱装置５Ａ
内で放出するエネルギー量（エンタルピ落差）は約２５
ｋｃａ１１ｋ９程度となる。一方、日照が得られなくな
ると蓄熱装置５Ａに貯えられた熱を用いてタービンを駆
動するが、この発電システムでは給水（一般に脱気器を
用い−るがその温度は１４０’Ｃ程度）を蓄熱装置５Ａ
に導ｊ”入しタービンを駆動できる蒸気温度まで加熱す
ることになる。この蒸気温度を３５０〜４００℃とすれ
ば蓄熱装置５Ａ内で水に与えるエネルギー量（エンタル
ピ上昇）は約６１０〜６４０ｋｃａ１Ｉｋ９となる。従
つＫて、蓄熱時と放熱時の蒸気（あるいは水）の受授す
るエネルギー変化量を相対的に比較すると、夕ｊ−ピン
への供給蒸気流量を同一として、単位時間当り放熱時は
蓄熱時の約２４〜２皓のエネルギー受授が必要となる。
すなわち、これを時間で表わせば、蓄熱した時間に対し
、日照がなくなつた後の蓄熱装置作動によるタービン駆
動可能時間は１１２４〜１１２６と非常に短い。第３図
は蓄熱部にアキュムレータ６（飽和液による蓄熱装置）
を集光器３と加減弁７間のバルブ１３上下流側間に、バ
ルブ１２，１４を取付け設けている。
アキュムレータ６にはその圧力における飽和液および飽
和蒸気の形で蓄積され、バルブ１４を開くことにより飽
和液は自己蒸発し飽和蒸気がタービン８へ供給される。
この方式では、アキュムレータ６は体積の大きい圧力容
器となるため、高圧での蓄熱は不可能で、現状の技術で
は、原子力の圧力容器なみの７嗅圧が限度と考えられる
。この場合の蒸気温度は、２８０℃が最高であり、この
程度の蒸気温度では、タービンプラントの効率は高く望
めない。また、蒸気発生により、アキュムレータ６内の
圧力は低下し、タービン８へ供給される蒸気条件は時間
とともに低下し、高温で集めたエネルギーを高温のまま
有効に使えない等の欠点がある。〔発明の目的〕 本発明の目的は、高温の蒸気をタービンに供給し経済的
な発電ができる太陽熱発電システムを提供することにあ
る。
和蒸気の形で蓄積され、バルブ１４を開くことにより飽
和液は自己蒸発し飽和蒸気がタービン８へ供給される。
この方式では、アキュムレータ６は体積の大きい圧力容
器となるため、高圧での蓄熱は不可能で、現状の技術で
は、原子力の圧力容器なみの７嗅圧が限度と考えられる
。この場合の蒸気温度は、２８０℃が最高であり、この
程度の蒸気温度では、タービンプラントの効率は高く望
めない。また、蒸気発生により、アキュムレータ６内の
圧力は低下し、タービン８へ供給される蒸気条件は時間
とともに低下し、高温で集めたエネルギーを高温のまま
有効に使えない等の欠点がある。〔発明の目的〕 本発明の目的は、高温の蒸気をタービンに供給し経済的
な発電ができる太陽熱発電システムを提供することにあ
る。
本発明は、蓄熱部を蓄熱器とアキュムレータとにより構
成し、集熱温度が低い時はアキュムレータに集熱媒体を
蓄積し、一方高温て集熱出来る時は融解潜熱利用溶融塩
を充填した蓄熱器に集熱媒体を通して蓄熱させるように
したものである。
成し、集熱温度が低い時はアキュムレータに集熱媒体を
蓄積し、一方高温て集熱出来る時は融解潜熱利用溶融塩
を充填した蓄熱器に集熱媒体を通して蓄熱させるように
したものである。
〔発明の実施例〕以下本発明の一実施例を図面により説
明する。
明する。
従来と同部品は同符号で示す。第４図において、アキュ
ムレータ６は、集光器３と蓄熱器５Ａとの間のバルブ１
３上の上流側と下流側との間のバイパス路に取付けられ
ている。アキュムレータ６の入口側にはバルブ１２、出
口側にはバルブ１４を取付けており、蓄熱器５Ａとアキ
ュムレータ６により蓄熱部２０を構成している。次に作
用について述べる。
ムレータ６は、集光器３と蓄熱器５Ａとの間のバルブ１
３上の上流側と下流側との間のバイパス路に取付けられ
ている。アキュムレータ６の入口側にはバルブ１２、出
口側にはバルブ１４を取付けており、蓄熱器５Ａとアキ
ュムレータ６により蓄熱部２０を構成している。次に作
用について述べる。
太陽の上昇、即ち日照量の増加とともに給水ポンプ１に
より集光器３への給水を行う。日照量が少ない時刻には
集光器３出口の集熱媒体の温度は低く液状ないし気液２
相流で集光器３を出る。このような場合、集光器３出口
の温度を温度計２２により測定し、一定温度以下の場合
は、バルブ１３を閉じてバルブ１２を開き集光媒体をア
キュムレータ６に送る。そこでアキュムレータ６内の圧
力が一定の圧力以上になれば減圧弁バルブ１４を開き、
アキュムレータ６内の圧力が一定の圧力以上になれば減
圧弁バルブ１４を開き、アキュムレータ６内で発生する
飽和蒸気を蓄熱器５Ａを通して、前田こ蓄熱器５Ａに蓄
熱されて残つた熱量で高温の過熱蒸気にしタービン８へ
送る。一方、時間とともに日照量が増加し、集光器３出
口温度が充分上昇すると、バルブ１３と１２の開閉を切
換え、蒸気をバルブ１３を通して蓄熱器５Ａへ導き、更
にタービン８へ供給する。この場合、バルブ１３を通過
した蒸気の温度が蓄熱器５Ａの蓄熱温度より高ければ、
蓄熱材へ熱を供給して蓄熱し、低ければ、逆に蓄熱器５
Ａより熱を受取る。尚、蓄熱器５Ａには集熱可能な温度
以下に融点を有する溶融塩蓄熱材が充填されており、蓄
熱器５Ａを通過する蒸気は、常に蓄熱器５Ａ内の蓄熱材
の融点に近い温度になつてタービン８へ供給される。蓄
熱器５Ａには下記の如き蓄熱材を充填する。
より集光器３への給水を行う。日照量が少ない時刻には
集光器３出口の集熱媒体の温度は低く液状ないし気液２
相流で集光器３を出る。このような場合、集光器３出口
の温度を温度計２２により測定し、一定温度以下の場合
は、バルブ１３を閉じてバルブ１２を開き集光媒体をア
キュムレータ６に送る。そこでアキュムレータ６内の圧
力が一定の圧力以上になれば減圧弁バルブ１４を開き、
アキュムレータ６内の圧力が一定の圧力以上になれば減
圧弁バルブ１４を開き、アキュムレータ６内で発生する
飽和蒸気を蓄熱器５Ａを通して、前田こ蓄熱器５Ａに蓄
熱されて残つた熱量で高温の過熱蒸気にしタービン８へ
送る。一方、時間とともに日照量が増加し、集光器３出
口温度が充分上昇すると、バルブ１３と１２の開閉を切
換え、蒸気をバルブ１３を通して蓄熱器５Ａへ導き、更
にタービン８へ供給する。この場合、バルブ１３を通過
した蒸気の温度が蓄熱器５Ａの蓄熱温度より高ければ、
蓄熱材へ熱を供給して蓄熱し、低ければ、逆に蓄熱器５
Ａより熱を受取る。尚、蓄熱器５Ａには集熱可能な温度
以下に融点を有する溶融塩蓄熱材が充填されており、蓄
熱器５Ａを通過する蒸気は、常に蓄熱器５Ａ内の蓄熱材
の融点に近い温度になつてタービン８へ供給される。蓄
熱器５Ａには下記の如き蓄熱材を充填する。
（１）弗化カリウム（ＫＦ）一弗化リチウム（ＬＩＦ）
（５０−５０ＩＴ１０１％）、集熱温度５５０〜６００
℃融点４９’Ｚ’Ｃ、（２）弗化カリウム（ＫＦ）一弗
化リチウム（ＬＩＦ）弗化ナトリウムＮａＦ（４２−４
６．５−１１．５ｍ０１％）集熱温度５００〜５５０’
Ｃ融点４５４℃、（３）塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２
）一塩化カリウム（ＫＣＩ）−塩化ナトリウム（ＮａＣ
ｌ）（６０−２０−２０ｍ０１％）集Ｉ熱温度４５０〜
５００℃、融点３９６゜Ｃ０また、日中、急激な日射量
の低下があつた場合でも、集熱器３の出口の蒸気温度を
温度計２２により判定し上記と同様なバルブ操作を行う
。このように蓄熱部を構成したことによつてタービンに
、常に高温の蒸気を送ることが出来、タービンプラント
効率を高い値に維持できる。
（５０−５０ＩＴ１０１％）、集熱温度５５０〜６００
℃融点４９’Ｚ’Ｃ、（２）弗化カリウム（ＫＦ）一弗
化リチウム（ＬＩＦ）弗化ナトリウムＮａＦ（４２−４
６．５−１１．５ｍ０１％）集熱温度５００〜５５０’
Ｃ融点４５４℃、（３）塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２
）一塩化カリウム（ＫＣＩ）−塩化ナトリウム（ＮａＣ
ｌ）（６０−２０−２０ｍ０１％）集Ｉ熱温度４５０〜
５００℃、融点３９６゜Ｃ０また、日中、急激な日射量
の低下があつた場合でも、集熱器３の出口の蒸気温度を
温度計２２により判定し上記と同様なバルブ操作を行う
。このように蓄熱部を構成したことによつてタービンに
、常に高温の蒸気を送ることが出来、タービンプラント
効率を高い値に維持できる。
この効果を第５図により数値的に示す。第５図は電気出
力１００００ＫＷ．のプラントにおいて、曲線Ａはター
ビンプラント効率、曲線Ｂは出力１００００ＫＷを得
フるため必要とする集光器の集光面積てある。第３図に
示すアキュムレータ方式では、先に述べたように、７嗅
圧で蓄熱した場合、これから発生する蒸気の温度は最高
２８０゜Ｃであり、タービンプラント効率は１万ＫＷ．
程度のプラントて高々２７〜２８％である。一方、本発
明を適用したプラントでは、アキュムレータの圧力が低
くてアキュムレータ出口の蒸気温度が低い楊合でも、更
にこれを蓄熱器５Ａで加熱できるので高い温度の蒸気を
タービンに送ることができる。つまり、蒸気温度を４０
０℃以上に上げることも可能であり、タービンプラント
効率は３２％に改善することが可能となる。このことを
同じ電気出力（例えば１万ＫＷ．）を得るのに必要な集
光器の面積で比較すると、第３図のアキュムレータ方式
でほぼ９００００７７！″以上であるのに対し、本発明
の場合蒸気温度が４５０℃とすれば、７５０００７Ｔ１
で済む。即ち集光面積を１５％以上少なくできる。特に
太陽発電プラントでは、全集光器の占める価格が、プラ
ント全体の６〜７割と云われていることから考えると、
集光面積を減らすことはプラント建設費を低減する最も
大きな要因である。また、第１図に示す蓄熱装置と本発
明とを比較すると、前者は熱交換器形態になつているた
め、前者のように、集熱温度とタービン入口温度との差
は、２００℃程度となり、５００℃で集熱してもタービ
ン入口では３００℃前後になり、集光面積には依然差が
ある。
力１００００ＫＷ．のプラントにおいて、曲線Ａはター
ビンプラント効率、曲線Ｂは出力１００００ＫＷを得
フるため必要とする集光器の集光面積てある。第３図に
示すアキュムレータ方式では、先に述べたように、７嗅
圧で蓄熱した場合、これから発生する蒸気の温度は最高
２８０゜Ｃであり、タービンプラント効率は１万ＫＷ．
程度のプラントて高々２７〜２８％である。一方、本発
明を適用したプラントでは、アキュムレータの圧力が低
くてアキュムレータ出口の蒸気温度が低い楊合でも、更
にこれを蓄熱器５Ａで加熱できるので高い温度の蒸気を
タービンに送ることができる。つまり、蒸気温度を４０
０℃以上に上げることも可能であり、タービンプラント
効率は３２％に改善することが可能となる。このことを
同じ電気出力（例えば１万ＫＷ．）を得るのに必要な集
光器の面積で比較すると、第３図のアキュムレータ方式
でほぼ９００００７７！″以上であるのに対し、本発明
の場合蒸気温度が４５０℃とすれば、７５０００７Ｔ１
で済む。即ち集光面積を１５％以上少なくできる。特に
太陽発電プラントでは、全集光器の占める価格が、プラ
ント全体の６〜７割と云われていることから考えると、
集光面積を減らすことはプラント建設費を低減する最も
大きな要因である。また、第１図に示す蓄熱装置と本発
明とを比較すると、前者は熱交換器形態になつているた
め、前者のように、集熱温度とタービン入口温度との差
は、２００℃程度となり、５００℃で集熱してもタービ
ン入口では３００℃前後になり、集光面積には依然差が
ある。
更に本発明ては、蒸気は蓄熱器を貫通する形になつてい
るため、蓄熱器入口温度がかなり変化しても、蓄熱器内
で蓄熱材との熱受授により、均一化されてて蓄熱器出口
温度の変化は抑制される。従来方式が、日照量の低減に
より集熱温度が低下してタービン入口温度が下がるのに
対し、本発明では高低２段階の蓄熱を行うため、低温で
集熱された場合でも高温で蓄熱された蓄熱器により、常
に高温の蒸気がタービンに入り、プラント効率が高く維
持できる。更にまた、蓄熱を行つた時間に対し、放熱に
よるタービン駆動可動時間が長くできる。
るため、蓄熱器入口温度がかなり変化しても、蓄熱器内
で蓄熱材との熱受授により、均一化されてて蓄熱器出口
温度の変化は抑制される。従来方式が、日照量の低減に
より集熱温度が低下してタービン入口温度が下がるのに
対し、本発明では高低２段階の蓄熱を行うため、低温で
集熱された場合でも高温で蓄熱された蓄熱器により、常
に高温の蒸気がタービンに入り、プラント効率が高く維
持できる。更にまた、蓄熱を行つた時間に対し、放熱に
よるタービン駆動可動時間が長くできる。
すなわち、第２図の例について説明したのと同様の条件
を考慮すると、日中、蓄熱時に蒸気が蓄熱器５Ａて５０
’Ｃ温度低下することにより約２５ｋｃａ１１ｋ９のエ
ンタルピ降下をし、この分のエネルギーが蓄熱材に貯え
られる。一方、日照がなくなり、蓄熱されたエネルギー
でタービンを駆動する場合、蓄熱器へ供給される媒体は
アキュムレータ６から飽和蒸気であり、そのエンタルピ
は通常のタービン駆動圧力範囲ては６６０〜６７０ｋｃ
ａ１１ｋ９であり、一方ターピン入口蒸気温度を３５０
〜４００℃とすれば、この蒸気のエンタルピは７５０〜
７８０ｋｃａ１Ｉｋ９で、蓄熱器５Ａ内でのエンタルピ
上昇は８０〜１２０ｋｃａ１Ｉｋ９ですむことになる。
蓄熱器内での蓄熱時及び放熱時の蒸気の受授するエネル
ギーの変化量を相対的に比較すると、同一流量の場合放
熱時は単位時間当り蓄熱時の約３〜５倍のエネルギー受
授となる。このことを時間に単純換算すれば、日照がな
くなつた後の蓄熱器作動によるタービン駆時間は蓄熱時
間の１１３〜１１５となり、第２図の例の約５〜９倍長
く運転可能となる。なお、アキュムレータへの蓄熱は集
光器の起動時や、日照量が少なく蓄熱器出口の温度がタ
ービン駆動温度に満たない場合等に行なわれるが、第２
図の例ては、蒸気温度がタービン駆動温度に満たない場
合は蒸気を捨てることになる。
を考慮すると、日中、蓄熱時に蒸気が蓄熱器５Ａて５０
’Ｃ温度低下することにより約２５ｋｃａ１１ｋ９のエ
ンタルピ降下をし、この分のエネルギーが蓄熱材に貯え
られる。一方、日照がなくなり、蓄熱されたエネルギー
でタービンを駆動する場合、蓄熱器へ供給される媒体は
アキュムレータ６から飽和蒸気であり、そのエンタルピ
は通常のタービン駆動圧力範囲ては６６０〜６７０ｋｃ
ａ１１ｋ９であり、一方ターピン入口蒸気温度を３５０
〜４００℃とすれば、この蒸気のエンタルピは７５０〜
７８０ｋｃａ１Ｉｋ９で、蓄熱器５Ａ内でのエンタルピ
上昇は８０〜１２０ｋｃａ１Ｉｋ９ですむことになる。
蓄熱器内での蓄熱時及び放熱時の蒸気の受授するエネル
ギーの変化量を相対的に比較すると、同一流量の場合放
熱時は単位時間当り蓄熱時の約３〜５倍のエネルギー受
授となる。このことを時間に単純換算すれば、日照がな
くなつた後の蓄熱器作動によるタービン駆時間は蓄熱時
間の１１３〜１１５となり、第２図の例の約５〜９倍長
く運転可能となる。なお、アキュムレータへの蓄熱は集
光器の起動時や、日照量が少なく蓄熱器出口の温度がタ
ービン駆動温度に満たない場合等に行なわれるが、第２
図の例ては、蒸気温度がタービン駆動温度に満たない場
合は蒸気を捨てることになる。
第６図は本発明の他の実施例を示す。
この実施例では、熱時に蓄熱器５Ａに充分蓄熱されると
、蓄熱器５Ａから出る蒸気の温度が高くなるが、この場
合、アキュムレータ６の水あるいは蒸気（図では蒸気）
を蓄熱器バイパス管１７により蓄熱器５Ａをバイパスさ
せる。そして、加減弁７の前で蓄熱器５Ａから出た蒸気
と合流させるようにし、合流後の温度を温度計１９によ
つて検知し、蓄熱器バイパス管１７に配置された流量調
整弁１８でバイパス流量を制御しタービン８に入る蒸気
温度を調節するようにする。このように構成したことに
より、タービン８に異常に高い温度の蒸気が行かないよ
うに出来、タービン熱衝撃を防止することが出来る。〔
発明の効果〕 本発明は以上記述した如きものであり、常に高温の蒸気
をタービンに送ることが出来るためプラント効率を高く
維持出来るとともに、プラント建設を経済的に行うこと
が出来る等の効果を有するものである。
、蓄熱器５Ａから出る蒸気の温度が高くなるが、この場
合、アキュムレータ６の水あるいは蒸気（図では蒸気）
を蓄熱器バイパス管１７により蓄熱器５Ａをバイパスさ
せる。そして、加減弁７の前で蓄熱器５Ａから出た蒸気
と合流させるようにし、合流後の温度を温度計１９によ
つて検知し、蓄熱器バイパス管１７に配置された流量調
整弁１８でバイパス流量を制御しタービン８に入る蒸気
温度を調節するようにする。このように構成したことに
より、タービン８に異常に高い温度の蒸気が行かないよ
うに出来、タービン熱衝撃を防止することが出来る。〔
発明の効果〕 本発明は以上記述した如きものであり、常に高温の蒸気
をタービンに送ることが出来るためプラント効率を高く
維持出来るとともに、プラント建設を経済的に行うこと
が出来る等の効果を有するものである。
第１図ないし第３図は従来の太陽熱発電プラントを示し
、第１図は顕熱あるいは潜熱利用蓄熱材充填の蓄熱装置
を備えた間接サイクルの太陽熱発電システム概略図、第
２図は第１図と同様の蓄熱装置を備えた直接サイクルの
太陽熱発電システム概略図、第３図はアキュムレータを
備えた太陽熱発電システム概略図、第４図は本発明の一
実施例を示し、蓄熱装置を備えた太陽熱発電システム概
略図、第５図は太陽熱発電プラント特性図、第６図は本
発明の他の実施例を示す太陽熱発電システム概略図であ
る。 １ ・・・給水ポンプ、３・・・集光器、５Ａ・・・蓄
熱器、６ ・・・アキュムレータ、８・・・タービン、
９・・・発電機、１０・・・復水器、１２，１３・・・
バルブ、１４・・・減圧バルブ、２０・・・蓄熱部、２
２・・・温度計。
、第１図は顕熱あるいは潜熱利用蓄熱材充填の蓄熱装置
を備えた間接サイクルの太陽熱発電システム概略図、第
２図は第１図と同様の蓄熱装置を備えた直接サイクルの
太陽熱発電システム概略図、第３図はアキュムレータを
備えた太陽熱発電システム概略図、第４図は本発明の一
実施例を示し、蓄熱装置を備えた太陽熱発電システム概
略図、第５図は太陽熱発電プラント特性図、第６図は本
発明の他の実施例を示す太陽熱発電システム概略図であ
る。 １ ・・・給水ポンプ、３・・・集光器、５Ａ・・・蓄
熱器、６ ・・・アキュムレータ、８・・・タービン、
９・・・発電機、１０・・・復水器、１２，１３・・・
バルブ、１４・・・減圧バルブ、２０・・・蓄熱部、２
２・・・温度計。
Claims (1)
- １ 給水ポンプ、集光器、蓄熱装置、発電機を駆動する
タービン、復水器等を備えて水及び蒸気の循環路を形成
する太陽熱発電システムにおいて、上記蓄電装置が、蓄
熱材の顕熱あるいは融解潜熱を利用する蒸気貫流型の蓄
熱器、及びタービン作動媒体となる蒸気を発生するアキ
ュムレータを備え、集光器を出た集熱媒体が上記蓄熱器
の上流側より上記アキユムレータへ流れるように蓄熱部
を構成し、集光器の集熱温度が低い時は、前記アキュム
レータに集熱媒体を蓄積し、アキュムレータで発生した
蒸気を前記蓄熱器を介してタービンに供給し集熱温度が
高い時は集光器を出た集熱媒体を直接前記蓄熱器に通す
ように前記アキュムレータの入口にバルブを設けたこと
を特徴とする太陽熱発電システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51133816A JPS6048604B2 (ja) | 1976-11-09 | 1976-11-09 | 太陽熱発電システム |
| US05/849,344 US4171617A (en) | 1976-11-09 | 1977-11-07 | Solar thermal electric systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51133816A JPS6048604B2 (ja) | 1976-11-09 | 1976-11-09 | 太陽熱発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5359155A JPS5359155A (en) | 1978-05-27 |
| JPS6048604B2 true JPS6048604B2 (ja) | 1985-10-28 |
Family
ID=15113702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51133816A Expired JPS6048604B2 (ja) | 1976-11-09 | 1976-11-09 | 太陽熱発電システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4171617A (ja) |
| JP (1) | JPS6048604B2 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4280328A (en) * | 1979-09-28 | 1981-07-28 | Falconer Claude J | Utilization of solar energy |
| US4337757A (en) * | 1980-01-07 | 1982-07-06 | Newton Alwin B | Solar heat collection and storage system |
| US4431385A (en) * | 1981-11-16 | 1984-02-14 | Hare Louis R O | Solar displacement pump |
| US5005360A (en) * | 1990-02-22 | 1991-04-09 | Mcmurtry J A | Solar energy system for generating electricity |
| DE4409197A1 (de) * | 1994-03-17 | 1995-09-21 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur solaren Dampferzeugung |
| US6311476B1 (en) | 2000-06-08 | 2001-11-06 | The Boeing Company | Integral propulsion and power radiant cavity receiver |
| EP1799617A1 (en) * | 2004-09-14 | 2007-06-27 | EESTech, Inc | Water distillation system |
| JP4786504B2 (ja) * | 2006-11-10 | 2011-10-05 | 川崎重工業株式会社 | 熱媒体供給設備および太陽熱複合発電設備ならびにこれらの制御方法 |
| US20080289793A1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-11-27 | Gerald Geiken | Thermal energy storage systems and methods |
| US20090044529A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-19 | Yi-Tan Su | Power cycle generator |
| SE533122C2 (sv) * | 2008-03-12 | 2010-06-29 | Oerjan Forslund | Omvandlare av solenergi till elektricitet |
| JP2009247049A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toshiba Corp | 熱電発電システムと方法 |
| US7971437B2 (en) * | 2008-07-14 | 2011-07-05 | Bell Independent Power Corporation | Thermal energy storage systems and methods |
| US8356481B2 (en) * | 2008-08-07 | 2013-01-22 | Krassimire Mihaylov Penev | Dual hybrid fluid heating apparatus and methods of assembly and operation |
| DE102008048096A1 (de) * | 2008-09-19 | 2010-07-15 | Ecoenergy Gesellschaft Für Energie- Und Umwelttechnik Mbh | Verfahren zur Überhitzung von Dampf |
| CN102099560B (zh) * | 2008-12-18 | 2015-04-15 | 三菱电机株式会社 | 排热再生系统 |
| ITNA20080071A1 (it) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Connecta S R L | Sistema di generazione di energia da solare termico. |
| US20100275967A1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Ferdinand Seemann | Methods, facilities and simulations for a solar power plant |
| AU2010268769B2 (en) * | 2009-06-30 | 2017-01-12 | Sunrise Csp Pty Limited | Vapour only cycling of heat transfer fluid for the thermal storage of solar energy |
| US8763397B1 (en) * | 2010-03-23 | 2014-07-01 | Phani K. Meduri | Device and process to reduce pressure and temperature loss from a solar thermal receiver |
| US8573196B2 (en) * | 2010-08-05 | 2013-11-05 | Babcock Power Services, Inc. | Startup/shutdown systems and methods for a solar thermal power generating facility |
| DE102010042401A1 (de) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine |
| DE102012000100A1 (de) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem |
| EP2686551A2 (en) * | 2011-03-13 | 2014-01-22 | Abraham Sadeh | Solar energy system |
| TW201241308A (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-16 | Univ Nat Central | Phase change thermal storage heat power generation system |
| US9038387B2 (en) * | 2011-08-31 | 2015-05-26 | Brightsource Industries (Israel) Ltd | Solar thermal electricity generating systems with thermal storage |
| EP2589760B1 (en) * | 2011-11-03 | 2020-07-29 | General Electric Technology GmbH | Steam power plant with high-temperature heat reservoir |
| US10393094B2 (en) | 2011-12-28 | 2019-08-27 | Sunrise Csp Pty Limited | Vapour only cycling of heat transfer fluid for the thermal storage of solar energy |
| DE102012209139A1 (de) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | Man Diesel & Turbo Se | Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage |
| US9541071B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-01-10 | Brightsource Industries (Israel) Ltd. | Concentrated solar power plant with independent superheater |
| DE102015219391A1 (de) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Gas-und-Dampf-Kombinationskraftwerks |
| SE542593C2 (en) * | 2018-10-25 | 2020-06-09 | Scania Cv Ab | Waste heat recovery system comprising receiver tank connected to vapor side |
| CN111320188A (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 新特能源股份有限公司 | 固碱生产中的熔盐电加热系统 |
| JP7814846B2 (ja) * | 2021-04-01 | 2026-02-17 | 株式会社東芝 | 蓄熱発電プラント |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2933885A (en) * | 1952-05-31 | 1960-04-26 | Melba L Benedek Individually | Heat storage accumulator systems and method and equipment for operating the same |
| US3848416A (en) * | 1973-05-23 | 1974-11-19 | Gen Electric | Power generating plant with nuclear reactor/heat storage system combination |
| JPS50129843A (ja) * | 1974-04-01 | 1975-10-14 | ||
| JPS5231578B2 (ja) * | 1974-06-05 | 1977-08-16 | ||
| US3977197A (en) * | 1975-08-07 | 1976-08-31 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Thermal energy storage system |
-
1976
- 1976-11-09 JP JP51133816A patent/JPS6048604B2/ja not_active Expired
-
1977
- 1977-11-07 US US05/849,344 patent/US4171617A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4171617A (en) | 1979-10-23 |
| JPS5359155A (en) | 1978-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6048604B2 (ja) | 太陽熱発電システム | |
| CN102483263B (zh) | 用于太阳能蓄热器的传热流体的仅在蒸汽状态下的循环 | |
| US10247174B2 (en) | Solar thermal power generation system and solar thermal power generation method | |
| JP6596303B2 (ja) | 太陽熱発電装置およびその制御方法 | |
| CN209145783U (zh) | 一种超临界二氧化碳布雷顿复叠循环太阳能热发电系统 | |
| Li et al. | A novel approach to thermal storage of direct steam generation solar power systems through two-step heat discharge | |
| US9080788B2 (en) | Solar power system and method of operation | |
| BR112013007036B1 (pt) | Aparelho para produzir vapor superaquecido de uma planta de energia solar de concentração e processo para produzir vapor superaquecido de uma planta de energia solar de concentração | |
| Hadidi | Thermodynamic design of the novel energy storage system based on liquid carbon dioxide for a 17 MW concentrated solar thermal power plant | |
| Way | Storing the sun: molten salt provides highly efficient thermal storage | |
| CN115046416A (zh) | 基于广义热泵提质的卡诺电池熔盐储能系统及工作方法 | |
| El-Shaarawi et al. | Unsteady thermodynamic analysis for a solar driven dual storage absorption refrigeration cycle in Saudi Arabia | |
| JP5400411B2 (ja) | 空調システム | |
| TW202113285A (zh) | 發電廠及發電廠的剩餘能量蓄熱方法 | |
| CN106703908A (zh) | 一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统 | |
| CN108506177A (zh) | 基于气液两相集热器的太阳能复叠有机朗肯循环发电系统 | |
| CN208347995U (zh) | 基于气液两相集热器的太阳能复叠有机朗肯循环发电系统 | |
| KR101531931B1 (ko) | 복합 화력 발전 시스템 | |
| Vuillerme et al. | Experimental results of 2018 test campaign of the ALSOLEN 450 prototype for direct steam generation and thermal storage | |
| US10393094B2 (en) | Vapour only cycling of heat transfer fluid for the thermal storage of solar energy | |
| JPS5845600B2 (ja) | 太陽熱発電システム用蒸気発生装置 | |
| JP2020041865A (ja) | 原子炉プラント、原子炉プラントの運転方法 | |
| JPS5948311B2 (ja) | 太陽熱発電プラント | |
| JPS5912843B2 (ja) | 発電設備における熱回収装置 | |
| CN115234330A (zh) | 一种高效安全的空间核电源系统及其工作方法 |