JPS603488A - 分散型太陽熱発電プラント - Google Patents

分散型太陽熱発電プラント

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JPS603488A
JPS603488A JP58109334A JP10933483A JPS603488A JP S603488 A JPS603488 A JP S603488A JP 58109334 A JP58109334 A JP 58109334A JP 10933483 A JP10933483 A JP 10933483A JP S603488 A JPS603488 A JP S603488A
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JP
Japan
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boiling point
low
point medium
heat
heat collector
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Pending
Application number
JP58109334A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiji Sekiya
関矢 英士
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS603488A publication Critical patent/JPS603488A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/003Devices for producing mechanical power from solar energy having a Rankine cycle
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は分散型太陽熱発電ブ′ラントに係わり、特に固
定式太陽熱集熱装置を使用する分散型太陽熱発電プラン
トの熱媒体系統に係わるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
新エネルギーの一つとして、太陽熱による発電技術の開
発が行われているが、太陽熱発′市はプラントの設備費
が高いうえに、その運転が天候に左右される度合が太き
いため、稼動率が低くなりがちであり、現時点では発′
屯原価が非;jib′に商いものになってしまい、経済
性の而で実用には至っていない。従って、当面最大の課
題はプラントの設備費の低減化である。
プラントの設備費の中でも集熱装置の占める割合が大き
いため、集熱装置を安価なものとすることが経済性実現
のための重要な鍵となる。
ところで、これまでの太陽熱発電プラントの開発は、シ
ステムの効率な茜めるために、太陽光な鏡等で集光して
、250〜300’C(分散型の場合)の高温を得るよ
うに考えられていた。しかし、このような集光式の集熱
装置は、本陽を追尾する必要があるため可動部分があり
、高精度の太陽追尾装置が不可欠となるなど、価格が高
くなる要素を有する。さら(二、集光式の集熱装置は、
太陽からの直達光しか利用できないという欠点がある。
しかるに我が国は快晴の日は意外に少なく、太陽が照っ
ていても連続して直達日射が得られる時間はけっして多
くはない。
第1図は従来技術による分散型太陽熱発電プラントの1
方式の概念を示す系統図である。プラントの敷地内(二
は多数の集光式集熱装置1が設置されている。集光式集
熱装置1は、凹面鏡で集光するものやレンズで集光する
ものなどがある。集光さ訊た太陽エネルギーは、その焦
線または焦点を通る熱媒体2(=伝えられ、熱媒体2は
高温(二加熱される。高温(−なった熱媒体2は、蒸発
器3で水4に熱を伝え、自分は温度が低下して、熱媒体
ポンプ5で再び集光式集熱装置1(二送られ、循環して
使用される。一方蒸発器3で加熱された水4は蒸気とな
り、蒸気タービン6を回し、蒸気タービン6に結合され
た発電機7(二より発電が行われる。
蒸気タービン6にエネルギーを与えて温度、圧力の低下
したタービン排気は復水器8内で冷却水9により冷やさ
れ、凝縮して復水となり、給水ポンプ10で再び蒸発器
3へ送られる。
第2図は従来技術による分散型太陽熱発電プラントの他
の方式の概念を示す系統図である。本方式も第1図の方
式と同行の多数の集光式集熱装置1を有するが、この方
式では・水4を太陽熱で直接加熱するようになっている
。そして、水4は蒸発部1aで蒸発し、過熱部1bで過
熱蒸気となって蒸気タービン6に入り、これを回転させ
る。
第1図、第2図の両方式を比較すると、第1図の方式で
は熱媒体2は系統内すべての場所で液体であるため、配
管内の圧力が低くて良く、配管の口径も小さくて良い。
しかし、熱媒体2の熱で水 14を蒸発させるための蒸
発器3を必要とするばかりでなく、蒸発器3で得られる
蒸気の温度は加熱側である熱媒体2の温度より低くなら
ざるを得ない。
一方第2図の方式では、太陽熱で水4を直接に加熱する
から蒸発器3は不要であり、太陽熱で得られる温度が蒸
気タービン6の入口蒸気温度となる。しかしこの方式は
、蒸気タービン6を飽和蒸気で駆動するように考えるな
らば、集光式集熱装置lは蒸発部1aのみで構成される
けれども、蒸気榮件を良くするため(二過熱蒸気を適用
することになると、蒸発部1aの下流側(=過熱部1b
を設置する必要がある。そして、過熱部1bは気体(蒸
気)を加熱する集熱装置となるため、蒸発部1ai−比
べて伝熱性能の悪いものとなり、経済性を損う要因とな
る。さらに、過熱部1bから蒸気タービン6までの配管
が液体ではなく気体を通す配管となるのでその口径は大
きなものとなり、設備費が高くつくこと(二なる。
以上のよう(二両方式にはそれぞれの短所がある他、直
達光しか利用できない集光式集熱装置1を使用している
ため、前述のごとく、太陽の追尾装置が必要なうえ(二
稼動時間が短いという短所をも有している。
〔発明の目的〕
本発明は以上の問題点に1監み、直達光ばかりでなく散
乱光も利用可能で、可動部分がなく安価な集熱装置を用
いることにより、システム効率の低下は容認して、その
低下分を補ってなお余りある低価格かつ高稼動率の分散
型太陽熱発電プラントを提供することを目的とするもの
である。
〔発明の実施例〕
第3図は本発明(−よる分散型太陽熱発電プラントの1
実施例を始す系統図である。本発明の第1の特徴は集熱
装置として固定式集熱装置11を使用することにある。
固定式集熱装置11としては、平板型、逆平板型、真空
管型、反射板付真空管型などがあるが、どのような型式
のものでも良い。
なるべく高温が得られるものが良いが、それがかえって
経済性阻害の要因となっては意味がないので、システム
全体の経済性等を配慮して最も適切なものを選定すれば
良い。また1種類(1限る必要はなく、低温部と高温部
あるいはそれ以上に温度領域を分割して、それぞれに最
適なものを適用することも考えられる。
本発明の第2の特徴は固定式集熱装置11に通して熱を
取り出して出る物質として低沸点媒体12を使い、その
蒸気で低沸点媒体タービン14を回転させることにある
。これは本発明の場合、固定式集熱装置11を使用して
いるため得られる温度が100〜150℃であり、水を
使用したのでは蒸気タービンを回すのに充分な圧力の蒸
気とはならないからである。
本発明の第3の特徴は固定式集熱装置11内では低沸点
媒体12の蒸発を完了させず、加熱された液体の状態で
低沸点媒体タービン14の近傍まで尋き、低沸点媒体タ
ービン14の近傍で、かつ固定式集熱装置1工より高所
に設置した気液勺離器13(二人れて、この中で蒸発・
気液分離を行わせ、低沸点媒体12の蒸気を得ることに
ある。
分散型の太陽熱発電プラントでは、集熱装置がプラント
敷地内(−分散されるため、集熱装置からタービンまで
の配管が長くならざるを得ない。分散型の中でも第1図
、第2図のような集光式集熱装置1を用いる場合には、
高温を得るため集熱装置が比較的直列にむすばれるので
、集熱装置全体の内めごく一部のもののみが加熱の最終
段階となる。だから各集熱装置を、加熱の過程に従って
タービンに近づけるようじ配置すれば、最終の集熱装置
群からタービンまでの配管はそれほど長くならないでも
すむ。−力木発明の方式では、固定式集熱装置11を使
用し、加熱温度も低いため、各集熱装置は並列に近い状
態で使用されることになる。ということは、加熱の最終
段階を受持つ集熱装置が極めて多数個存在するというこ
とであり、それらの集熱装置とタービンを結ぶ配管は必
然的に長くならざるを得ない。それ故、この配管を蒸気
配管としたのでは、口径は大きくなり、配管そのものの
費用3よびそれを覆う断熱材′)費用が高 )くなって
経済性を阻害してしまう。本発明はこの ゛配管を液体
用の小口径の配管ですませるようにしたものである。
また、本発明では、固定式集熱装置11内で低沸点媒体
12を直接に加熱するので、第1図に示す従来技術で必
要な蒸発器3を必要としない。前述したよう(二、蒸発
器3では加熱側流体の間にかなりの温度差が生じるので
、集光式よりも低い温度で熱サイクルを構成する本発明
の場合には、タービン入口の蒸気温度を集熱装置で得ら
れる温度に極力近づけるためにも、蒸発器3を用いない
本発明が有利である。
さら(=、本発明では、固定式集熱装置11内で低沸点
媒体13の蒸発を完了させないので、太陽熱はすべて液
体の加熱となり、気体の加熱に比べて伝熱性能が良いた
め、集熱装置も経済的となる。
特に本発明では低沸点媒体12を動作媒体としているの
で、その特性として低沸点媒体タービン14を回すため
(二は、一般(二飽和蒸気で充分であり、過熱蒸気とす
る必要はほとんどない。だから固定式集熱装置11内で
低沸点媒体12を蒸発させて気体(二までする必要はま
ったくなく、かえって蒸発により過熱蒸気となったりす
ると不都合である。
さら(=、本発明では気液分離器13を設置しているた
め、ここの液面レベルをレベル検出器T、C1二て監視
して低沸点媒体ポンプ16の出口の流量調整弁17を制
御することにより、固定式集熱装置11べ供給する低沸
点媒体12の流IYI、制御が極めて容易となる。
次に本発明の詳細な説明する。
固定式集熱装置11はそのプラントの建設地点において
年間を通して最も適切な方位に向けて設置されており、
太陽からの直達光は勿論のこと、たとえ太陽の日射が雲
等によりさえぎられても、天空からの散乱光を受けて、
内部を流れる低沸点媒体12を加熱する。加熱された低
沸点媒体12は、蒸発は完了せず、液体の状態を保った
まま各集熱装置より集められ、低沸点媒体タービン14
の近傍で、かつ固定式、集熱装置11より高所に設置さ
れた気液分離器J3に流入する。気液分離器13はドラ
ムボイラのドラムに相当するもので、その内部の適正な
位置に液面があるようにレベル制御されている。ここの
気相部分は近傍(=ある低沸点媒体タービン14に接続
されており、低沸点媒体12の蒸気が液相から分離して
低Wi点媒イ:(:タービン14に導かれ、低沸点媒体
タービン14を回転させ、それに結合した発電機7によ
り発電が行われる。低沸点媒体タービン14の排気は凝
縮器15に入り、冷却水9で?径やされ、心組し7て液
体に戻り、低沸点媒体ポンプ16により再び固定式集熱
装置11へ送られる。この流量は、気液分離÷jjr1
3のレベルをもとじ、流%、 ffl;’6 整弁17
で制御される。また、プラントの起動前は、気液分離器
13内の低沸点媒体12の温度が低くなっているので、
起動時にはこれを低沸点媒体循環ポンプ18により同定
式集熱装置11に送り1.q17環させて、低沸点媒体
タービン14の運転が可1ib:な蒸気が得られる温度
にまで加熱する。低沸点媒体循環ポンプ18の出口には
、同ポンプの停止時に低沸点媒体ポンプ16からの冷た
い低沸点媒体12が直接気液分Ml器13に流入するの
を防ぐため、逆止弁19が設けである。
低沸点媒体循環ポンプ18は、プラントの起動時にのみ
運転するべきものではなく、プラント運転中であっても
、気液分離器13の温度制御等のために運転することか
できる。
低沸点媒体、12は、その一部が固定式集熱装置11の
内部で蒸発を始めても不都合はない。ただ、あまりに蒸
発が進むと、固定式集熱装置11がら気液分離器13に
至る配管の中の流れが典型的な2相流となるので、配管
抵抗が増したり、各集熱装置の流量が極端に不均衡(二
なるなどの問題が生じる場合もある。そこで、そのよう
な]吊合(=4+i#えて、低沸点媒体12の配管が気
液分:lf!I器13(−接続される直前(−図示はし
ないが減圧弁を設け、そこまでは圧力を上げて蒸発を防
ぎ、気液分離器13に入ったところで圧力が低下してフ
ラッシュい蒸気が発生するようにすることも考えられる
低沸点媒体12の流量制御(二ついては、第3図(=お
いては流量調、整弁17による制御を例(−あげて説明
しているが、流量調整弁17を使用する代 ゛りに低沸
点媒体ポンプ16の吐出量を変えて制御するなど、他の
方式も適用可能であることはぎうまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明は、太陽追尾の不要な固定式の太陽
熱集熱装置で低沸点媒体を直接(−加熱し、気液分離器
を用いて蒸発・分離させた低沸点媒体蒸気でタービンを
回して発電するので、集熱装置が安価でかつ散乱光も利
用できるためプラントの稼動時間も長く、集熱装置とタ
ービンとの間の配管が小口径ですみ、制御も1ハ]単な
太陽熱発″屯プラントの実現を可能とするものであり、
分散型太陽熱発電プラントの設備費および発電単価の低
減1に大きな効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術による分散型太陽熱発電プラントの1
方式の概念を示す系統図、第2図は従来技術による分散
型太陽熱発電プラントの他の方式の概念を示す系統図、
第3図は本発明による分散型太陽熱発電プラントの1実
施例を示す系統図である。 7・・・発電1幾9・・・冷却水 11・・・固定式集熱装置 12・・・低沸点媒体13
・・・気液分離器 14・・・低沸点媒体タービン15
・・・分縮器 16−・・低沸点媒体ポンプ17・・・
流量調整弁 18・・・低沸点媒体循環ポンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 固定式の太陽熱集熱装置(二低沸点媒体を通し
    て加熱し、前記低沸点媒体の蒸気で低沸点媒体ダービン
    を回すことにより発電することを特徴とする分散型太陽
    熱発電プラント。
  2. (2)前記低沸点媒体は前記固定式太陽熱集熱装置内で
    は蒸発を完了セす、加熱された液体の状態にて、前記低
    沸点媒体タービン近傍でかつ肖す記固定式太陽熱集熱装
    置よりも筒所に位置した気液分離器に導びかれ、この気
    液分離器内で発生・分離された低沸点媒体蒸気を前記低
    d;↓点媒体タービンに流入させることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の分散型太陽熱発電プラント。
  3. (3)前記固定式太陽熱集熱装置へ供給される低沸点媒
    体の流量は、前、配気液分離器の液面レベルに八づき制
    御されることを特徴とする特許i1をの範囲第1項およ
    び第2項記載の分散型太陽熱発電プラント。
JP58109334A 1983-06-20 1983-06-20 分散型太陽熱発電プラント Pending JPS603488A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007039658A3 (es) * 2005-10-05 2007-05-24 Social Capital S L Sistema generador de energía
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