(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光が出ていないときでも、蒸気タービンに送る蒸気を発生させると共に、この蒸気の温度を安定させるようにする。【解決手段】太陽熱発電設備は、太陽熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器２５と、蒸気タービン３０と、蒸気発生器２５からの蒸気を蒸気タービン３０に導く主蒸気ライン６５と、復水器５５と、復水器５５内の水を蒸気発生器２５に導く給水ライン６３と、蒸気タービン３０から蒸気を抽気する複数の抽気ライン６７と、複数の抽気ライン６７毎に設けられ、蒸気の熱を蓄える蓄熱器４０と、給水ライン６３から分岐し、複数の蓄熱器４０のうちの一の蓄熱器に接続されている補助給水ライン６４と、複数の蓄熱器４０を直列接続する連結ライン６９と、複数の蓄熱器４０のうちの他の蓄熱器と主蒸気ライン６５とを接続する補助主蒸気ライン６６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器と、
蒸気で駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気発生器からの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気ラインと、
前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、
前記蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、
前記復水器と前記蒸気発生器とを接続する給水ラインと、
前記蒸気タービンから蒸気を抽気する複数の抽気ラインと、
複数の前記抽気ライン毎に設けられ、蒸気の熱を蓄える蓄熱体を有する蓄熱器と、
前記給水ラインから分岐し、複数の前記蓄熱器のうちの一の蓄熱器に接続している補助給水ラインと、
前記補助給水ラインからの水が複数の前記蓄熱器に順次流れるよう、複数の前記蓄熱器を直列接続する連結ラインと、
複数の前記蓄熱器のうちで、前記一の蓄熱器を除く他の蓄熱器と前記主蒸気ラインとを接続する補助主蒸気ラインと、
を備え、
前記蒸気タービンは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有し、
複数の前記抽気ラインは、前記蒸気タービンケーシングのうちで、前記軸線が延びる軸線方向で互いに異なる位置に接続され、前記蒸気タービンケーシング内で互いに異なる温度の蒸気を抽気し、
前記一の蓄熱器は、複数の前記抽気ラインのうちで、最も低温の蒸気が流れる最低温抽気ラインに接続されている最低温蓄熱器であり、
前記他の蓄熱器は、複数の前記抽気ラインのうちで、最も高温の蒸気が流れる最高温抽気ラインに接続されている最高温蓄熱器である、
太陽熱発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽熱発電設備において、
複数の前記蓄熱器毎の前記蓄熱体の温度を検知する温度計と、
複数の前記蓄熱器毎の前記抽気ラインに設けられている抽気弁と、
を備え、
複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、当該抽気弁に対応する前記蓄熱器の前記蓄熱体の温度に応じて、当該抽気弁が設けられている前記抽気ラインを流れる蒸気の流量を調節する、
太陽熱発電設備。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽熱発電設備において、
複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、当該抽気弁に対応する前記蓄熱器の前記蓄熱体の温度が予め定められた温度以上になると、閉になる、
太陽熱発電設備。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の太陽熱発電設備において、
前記主蒸気ラインを流れる蒸気の状態量を検知する状態量検知器を備え、
複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、前記状態量検知器で検知された蒸気の状態量に応じて、当該抽気弁が設けられている前記抽気ラインを流れる蒸気の流量を調節する、
太陽熱発電設備。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
複数の前記蓄熱器は、それぞれ、蓄熱ケースと、前記蓄熱ケース内に配置され、前記蓄熱体としての複数の固体蓄熱材と、を有する、
太陽熱発電設備。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
前記蒸気発生器は、太陽光を受ける受熱器を有する、
太陽熱発電設備。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する圧縮機と、
太陽光を受けて前記圧縮媒体を加熱する受熱器と、
前記受熱器で加熱された前記圧縮媒体で駆動するタービンと、
前記タービンから排気された前記作動媒体で蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
を、さらに備え、
前記蒸気発生器は、前記受熱器と前記排熱回収ボイラとを有する、
太陽熱発電設備。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽熱発電設備において、
前記タービンから排気された前記作動媒体で、前記圧縮機からの前記圧縮媒体を加熱し、加熱した前記圧縮媒体を前記受熱器に送る媒体予熱器を、さらに備える、
太陽熱発電設備。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の太陽熱発電設備において、
前記排熱回収ボイラから排気された前記作動媒体を前記圧縮機に戻す媒体循環ラインを、さらに備える、
太陽熱発電設備。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載の太陽熱発電設備において、
太陽光を反射する反射鏡と、前記反射鏡で反射した太陽光が前記受熱器に向うよう前記反射鏡の向きを変える鏡駆動機と、を有するヘリオスタットを、さらに備える、
太陽熱発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光から得られる熱エネルギーで発電を行う太陽熱発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしいクリーンなエネルギーとして、太陽光を集光して得られる熱エネルギーを利用した設備が盛んに開発されている。
【０００３】
このような設備の一例として、例えば、以下の特許文献１に記載されている太陽熱発電設備がある。この太陽熱発電設備は、太陽光を受けて水を加熱する複数の受熱器と、蒸気で駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、復水器内の水を受熱器に戻す給水ラインと、この給水ラインに設けられている給水ポンプと、を備える。この太陽熱発電設備では、給水ポンプからの水が、複数の受熱器を通過する過程で、次第に加熱されて蒸気になる。この蒸気が蒸気タービンに供給される。よって、この太陽熱発電設備では、複数の受熱器により、太陽光を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器が構成される。
【０００４】
この太陽熱発電設備は、さらに、複数の受熱器が太陽光を受けていないときでも、発電できるようにするため、高温蓄熱タンクと、中温蓄熱タンクと、低温蓄熱タンクと、高温熱交換器と、中温熱交換器と、低温熱交換器と、を備える。
【０００５】
この太陽熱発電設備では、複数の受熱器が太陽光を受けているときに、蓄熱動作をする。この太陽熱発電設備では、蓄熱動作時、複数の受熱器からの蒸気を高温熱交換器に送られる。この高温熱交換器で蒸気と高温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されて、この蓄熱液が加熱される一方で、蒸気が冷却される。高温熱交換器で冷却された蒸気は、中温熱交換器に送られる。この中温熱交換器で蒸気と中温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されて、この蓄熱液が加熱される一方で、蒸気が冷却され、水になる。中温熱交換器からの水は、低温熱交換器に送られる。この低温熱交換器で水と低温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されて、この蓄熱液が加熱される一方で、この水が冷却される。この蓄熱動作の結果、複数の蓄熱タンク毎の蓄熱液の温度は、低温蓄熱タンク内の蓄熱液の温度、中温蓄熱タンク内の蓄熱液の温度、高温蓄熱タンク内の蓄熱液の温度の順で高くなる。
【０００６】
この太陽熱発電設備では、複数の受熱器が太陽光を受けていないときに、放熱動作する。この太陽熱発電設備では、放熱動作時、給水ポンプからの水が低温熱交換器に送られる。この低温熱交換器で給水ポンプからの水と低温蓄熱タンク内の蓄熱体とが熱交換されて、この水が加熱される。低温熱交換器で加熱された水は、中温熱交換器に送られる。この中温熱交換器で、中温熱交換器からの水と中温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されて、この水が飽和蒸気になる。この飽和蒸気は、高温熱交換器に送られる。高温熱交換器では、中温熱交換器からの飽和蒸気と高温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されて、この飽和蒸気が過熱蒸気になる。この過熱蒸気は、蒸気タービンに送られ、蒸気タービンを駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−０９２０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の太陽熱発電設備では、各蓄熱タンク内の蓄熱液に蓄えられた熱により、複数の受熱器が太陽光を受けていないときでも、蒸気を発生させることができ、この蒸気で蒸気タービンを駆動させることができる。また、この太陽熱発電設備では、複数の蓄熱タンク毎に温度が異なる蓄熱液で水を順次加熱して蒸気を発生させるので、一つの蓄熱タンク内の蓄熱液で水を加熱して蒸気を発生させる場合よりも、効率的に蓄熱液に蓄えられた熱を利用することができる。
【０００９】
ところで、この太陽熱発電設備では、複数の受熱器からの蒸気に対して、この蒸気と蓄熱液とを熱交換させる複数の熱交換器が直列接続されている。このため、複数の受熱器からの蒸気の温度は、複数の熱交換器に順次流れるに連れて、次第に低くなる。仮に、各蓄熱タンク内の蓄熱液の温度が低いときに蓄熱動作をする場合、高温熱交換器で複数の受熱器からの蒸気と高温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されると、複数の受熱器からの蒸気の温度が大きく低下する。このため、中温熱交換器でこの蒸気と中温蓄熱タンク内の蓄熱液とが熱交換されても、蓄熱液の温度はあまり上がらない。すなわち、この太陽熱発電設備では、蓄熱動作前における各蓄熱タンク内の蓄熱液の温度に応じて、蓄熱動作後の各蓄熱タンク内の蓄熱液の温度が大きく変わる。
【００１０】
従って、この太陽熱発電設備では、蓄熱動作前における各蓄熱タンク内の蓄熱液の温度等に応じて、放熱動作時に蒸気タービンに送る蒸気の温度が変わる、という問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、太陽光が出ていないときでも、蒸気タービンに送る蒸気を発生させることができる上に、この蒸気の温度を安定させることができる太陽熱発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための発明に係る太陽熱発電設備の一態様は、
太陽熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器と、蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記蒸気発生器からの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気ラインと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、前記蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、前記復水器と前記蒸気発生器とを接続する給水ラインと、前記蒸気タービンから蒸気を抽気する複数の抽気ラインと、複数の前記抽気ライン毎に設けられ、蒸気の熱を蓄える蓄熱体を有する蓄熱器と、前記給水ラインから分岐し、複数の前記蓄熱器のうちの一の蓄熱器に接続している補助給水ラインと、前記補助給水ラインからの水が複数の前記蓄熱器に順次流れるよう、複数の前記蓄熱器を直列接続する連結ラインと、複数の前記蓄熱器のうちで、前記一の蓄熱器を除く他の蓄熱器と前記主蒸気ラインとを接続する補助主蒸気ラインと、を備える。前記蒸気タービンは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有する。複数の前記抽気ラインは、前記蒸気タービンケーシングのうちで、前記軸線が延びる軸線方向で互いに異なる位置に接続され、前記蒸気タービンケーシング内で互いに異なる温度の蒸気を抽気する。前記一の蓄熱器は、複数の前記抽気ラインのうちで、最も低温の蒸気が流れる最低温抽気ラインに接続されている最低温蓄熱器である。前記他の蓄熱器は、複数の前記抽気ラインのうちで、最も高温の蒸気が流れる最高温抽気ラインに接続されている最高温蓄熱器である。
【００１３】
本態様では、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届いているとき、蒸気発生器は、蒸気を発生する。蒸気タービンは、この蒸気発生器からの蒸気で駆動する。また、このとき、蒸気タービンケーシング内の蒸気の一部は、軸線方向で互いに異なる位置に接続されている抽気ラインから抽気され、複数の抽気ライン毎に設けられている蓄熱器に流入する。各蓄熱器では、抽気蒸気との熱交換により蓄熱体が加熱される。すなわち、蓄熱体に蓄熱される。
【００１４】
蒸気タービンを駆動させるために、この蒸気タービンに流入する蒸気の温度範囲は、一定の範囲内である。蒸気タービンから各抽気ラインを経て抽気される抽気蒸気の温度は、抽気蒸気の抽気位置に応じて異なる。しかしながら、蒸気タービンから各抽気ラインを経て抽気される抽気蒸気の温度範囲は、抽気ライン毎に一定の範囲内である。このため、各抽気ラインに接続されている蓄熱器の蓄熱体の蓄熱後における温度範囲も、蓄熱器毎に一定の範囲内になる。
【００１５】
太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなると、蒸気発生器からの蒸気の圧力及び温度が次第に低下する。このとき、復水器からの水を補助給水ラインを介して、複数の蓄熱器に送ると、複数の蓄熱器内を水が順次通過する過程で、複数の蓄熱器毎の蓄熱体により加熱され、蒸気になる。この蒸気は、補助主蒸気ライン及び主蒸気ラインを介して、蒸気タービンに流入し、この蒸気タービンを駆動させる。よって、本態様では、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなっても、蒸気タービンを駆動させることができる。
【００１６】
本態様では、前述したように、各抽気ラインに接続されている蓄熱器の蓄熱体の蓄熱後における温度範囲は、蓄熱器毎に一定の範囲内である。このため、複数の蓄熱器の蓄熱体からの熱を放熱して、水を加熱して蒸気タービンに送る蒸気を発生させた場合、この蒸気の温度範囲が一定の範囲内に収まる。よって、例えば、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった後、蒸気タービンを継続駆動させる場合でも、蒸気タービンを安定運転することができる。
【００１７】
ここで、前記一態様の太陽熱発電設備において、複数の前記蓄熱器毎の前記蓄熱体の温度を検知する温度計と、複数の前記蓄熱器毎の前記抽気ラインに設けられている抽気弁と、を備えてもよい。この場合、複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、当該抽気弁に対応する前記蓄熱器の前記蓄熱体の温度に応じて、当該抽気弁が設けられている前記抽気ラインを流れる蒸気の流量を調節する。
【００１８】
本態様では、蓄熱器の蓄熱体の温度に応じて、抽気弁により、抽気ラインを流れる蒸気の流量が調節される。このため、本態様では、蓄熱体の温度を正確に管理することができる。
【００１９】
前記抽気弁を備える態様の太陽熱発電設備において、複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、当該抽気弁に対応する前記蓄熱器の前記蓄熱体の温度が予め定められた温度以上になると、閉になる。
【００２０】
本態様では、蓄熱体の温度が予め定められた温度以上になり、蓄熱が完了したことになると、抽気弁が閉じて、抽気ラインからの抽気蒸気が蓄熱器に送られなくなる。このため、本態様では、蓄熱体の蓄熱が完了すると、蒸気タービンからの抽気を抑えることができ、蒸気タービンの出力を高めることができる。
【００２１】
前記抽気弁を備える、以上のいずれかの態様の態様熱発電設備において、前記主蒸気ラインを流れる蒸気の状態量を検知する状態量検知器を備えてもよい。この場合、複数の前記蓄熱器毎の前記抽気弁のそれぞれは、前記状態量検知器で検知された蒸気の状態量に応じて、当該抽気弁が設けられている前記抽気ラインを流れる蒸気の流量を調節する。
【００２２】
本態様では、蒸気タービンから抽気ラインを経て蓄熱器に蒸気を送っても、状態量検知器で検知された蒸気の状態量が蒸気タービンの駆動に必要な条件を満たす場合に、蒸気タービンから抽気ラインを経て蓄熱器に蒸気を送ることができる。
【００２３】
以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、複数の前記蓄熱器は、それぞれ、蓄熱ケースと、前記蓄熱ケース内に配置され、前記蓄熱体としての複数の固体蓄熱材と、を有してもよい。
【００２４】
蓄熱体として、固体蓄熱材を用いると、蓄熱液や潜熱蓄熱材を用いる場合よりも、蓄熱ケースの構成が簡単になる。このため、本態様では、設備コストを抑えることができる。
【００２５】
また、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記蒸気発生器は、太陽熱を受ける受熱器を有してもよい。
【００２６】
また、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する圧縮機と、太陽光を受けて前記圧縮媒体を加熱する受熱器と、前記受熱器で加熱された前記圧縮媒体で駆動するタービンと、前記タービンから排気された前記作動媒体で蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、を、さらに備えてもよい。この場合、前記蒸気発生器は、前記受熱器と前記排熱回収ボイラとを有する。
【００２７】
前記排熱回収ボイラを備える、いずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記タービンから排気された前記作動媒体で、前記圧縮機からの前記圧縮媒体を加熱し、加熱した前記圧縮媒体を前記受熱器に送る媒体予熱器を、さらに備えてもよい。
【００２８】
本態様では、日照量が少ない場合でも、タービンに送られる作動媒体の温度を高めることができ、タービンの駆動量を高めることができる。
【００２９】
前記排熱回収ボイラを備える、いずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラから排気された前記作動媒体を前記圧縮機に戻す媒体循環ラインを、さらに備えてもよい。
【００３０】
本態様では、圧縮機が排熱回収ボイラから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の温度が、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。さらに、本態様では、圧縮機が排熱回収ボイラから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の圧力が、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。よって、本態様では、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも、高温且つ高圧の作動媒体をタービンに供給することができる。このため、本態様では、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも、ガスタービン出力を高めることができる。
【００３１】
前記受熱器を備える、いずれかの態様の太陽熱発電設備において、太陽光を反射する反射鏡と、前記反射鏡で反射した太陽光が前記受熱器に向うよう前記反射鏡の向きを変える鏡駆動機と、を有するヘリオスタットを、さらに備えてもよい。
【００３２】
以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、蒸気の熱を蓄える蓄熱体を有する主蒸気蓄熱器と、前記主蒸気ラインから分岐して、前記蒸気発生器からの蒸気を前記主蒸気蓄熱器に導く蓄熱用主蒸気ライン６７ｘと、をさらに備えてもよい。この場合、前記主蒸気蓄熱器は、前記補助主蒸気ライン中に設けられ、前記最高温蓄熱器に接続されている。
【００３３】
本態様では、複数の蓄熱器の蓄熱体からの熱を放熱して、水を加熱して蒸気を発生させた後、主蒸気蓄熱器の蓄熱体で、この蒸気をさらに加熱することができる。このため、蒸気タービンに送る蒸気の温度を高めることができ、蒸気タービンの出力を高めることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の一態様によれば、太陽光が出ていないときでも、蒸気タービンに送る蒸気を発生させることができる上に、この蒸気の温度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る一実施形態における太陽熱発電設備の全体系統図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における太陽熱発電設備の排熱回収ボイラ及び蒸気タービン周りの系統図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における太陽熱発電設備で、ガスタービンが起動した後であって蒸気タービンが起動する前の状態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における太陽熱発電設備で、排熱回収ボイラからの蒸気で蒸気タービンが駆動し、且つ複数の蓄熱器が蓄熱しているときの状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における太陽熱発電設備で、複数の蓄熱器で蓄熱された熱で蒸気を発生させ、この蒸気のみで蒸気タービンが駆動しているときの状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の変形例における太陽熱発電設備の排熱回収ボイラ及び蒸気タービン周りの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る太陽熱発電設備の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
本実施形態の太陽熱発電設備は、図１に示すように、圧縮機１１と、媒体予熱器１９と、受熱器（蒸気発生器の一部）１８と、タービン１４と、ガスタービン発電機２０と、排熱回収ボイラ（蒸気発生器の一部）２５と、蒸気タービン３０と、複数の蓄熱器４０と、蒸気タービン発電機５０と、復水器５５と、給水ポンプ５６と、複数のヘリオスタット５７と、制御装置９０と、を備える。
【００３８】
圧縮機１１は、作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する。この圧縮機１１は、ＧＴ軸線Ａｇｔを中心として回転する圧縮機ロータ１２と、この圧縮機ロータ１２を覆う圧縮機ケーシング１３と、を有する。
【００３９】
本実施形態の作動媒体は、この空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体である。低沸点媒体としては、例えば、ＣＯ２や有機ランキンサイクルに使用される媒体等がある。有機ランキンサイクルに使用される媒体としては、例えば、以下の物質がある。
・トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、パーフルオロデカリン等の有機ハロゲン化合物
・ブタン、プロパン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等のアルカン
・シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状アルカン
・チオフェン、ケトン、芳香族化合物
・Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ等の冷媒、
・以上を組み合わせたもの
【００４０】
受熱器１８は、ヘリオスタット５７からの太陽光Ｒを受けて圧縮媒体を加熱する。
【００４１】
タービン１４は、受熱器１８で加熱された圧縮媒体で駆動する。このタービン１４は、ＧＴ軸線Ａｇｔを中心として回転するタービンロータ１５と、このタービンロータ１５を覆うタービンケーシング１６と、を有する。
【００４２】
ガスタービン１０は、以上で説明した圧縮機１１と、受熱器１８と、タービン１４と、を有して構成される。タービンロータ１５と圧縮機ロータ１２とは、機械的に直結され一体回転し、ガスタービンロータ１７を構成する。
【００４３】
ガスタービン発電機２０は、発電機ロータ２１と、この発電機ロータ２１を覆う発電機ケーシング２２と、を有する。発電機ロータ２１は、ガスタービンロータ１７に機械的に連結されている。
【００４４】
媒体予熱器１９は、タービン１４から排気された作動媒体である排気媒体で、圧縮機１１からの圧縮媒体を加熱する。前述の受熱器１８は、この媒体予熱器１９で加熱された圧縮媒体をさらに加熱してタービン１４に送る。
【００４５】
ヘリオスタット５７は、太陽光Ｒを反射する反射鏡５７ａと、反射鏡５７ａを支持する支持脚５７ｂと、反射鏡５７ａを目的の方向に向ける鏡駆動機５７ｃと、を有する。
【００４６】
排熱回収ボイラ２５は、媒体予熱器１９から排気された排気媒体で水を加熱して、この水を蒸気にする。
【００４７】
蒸気タービン３０は、排熱回収ボイラ２５からの蒸気で駆動する。この蒸気タービン３０は、ＳＴ軸線Ａｓｔを中心として回転する蒸気タービンロータ３１と、この蒸気タービンロータ３１を覆う蒸気タービンケーシング３４と、を有する。
【００４８】
蒸気タービン発電機５０は、発電機ロータ５１と、この発電機ロータ５１を覆う発電機ケーシング５２と、を有する。発電機ロータ５１は、蒸気タービンロータ３１に機械的に連結されている。
【００４９】
復水器５５は、蒸気タービンケーシング３４の蒸気出口３４ｏに接続されている。この復水器５５は、蒸気タービン３０から排気された蒸気を冷却して、この蒸気を水に戻す。給水ポンプ５６は、復水器５５内の水を排熱回収ボイラ２５に送る。
【００５０】
本実施形態の太陽熱発電設備は、さらに、圧縮媒体ライン６０、媒体排気ライン６１、媒体循環ライン６２、給水ライン６３、補助給水ライン６４、主蒸気ライン６５、補助主蒸気ライン６６、抽気ライン６７、蒸気回収ライン６８、及び連結ライン６９を備える。
【００５１】
圧縮媒体ライン６０は、圧縮機ケーシング１３の媒体出口１３ｏとタービンケーシング１６の媒体入口１６ｉとを接続する。媒体予熱器１９及び受熱器１８は、この圧縮媒体ライン６０に設けられ、前述したように、この圧縮媒体ライン６０を流れる圧縮媒体を加熱する。なお、受熱器１８は、圧縮媒体ライン６０中で、媒体予熱器１９よりもタービン１４側に設けられている。
【００５２】
媒体排気ライン６１は、タービンケーシング１６の媒体出口１６ｏと排熱回収ボイラ２５の媒体入口２６ｉとを接続する。媒体予熱器１９は、この媒体排気ライン６１中に設けられ、前述したように、この媒体排気ライン６１を流れる排気媒体により圧縮媒体を加熱する。
【００５３】
媒体循環ライン６２は、排熱回収ボイラ２５の媒体出口２６ｏと、圧縮機ケーシング１３の媒体入口１３ｉとを接続する。
【００５４】
主蒸気ライン６５は、排熱回収ボイラ２５の蒸気出口２９ｏと、蒸気タービンケーシング３４の蒸気入口３４ｉとを接続する。給水ライン６３は、復水器５５と排熱回収ボイラ２５の給水入口２７ｉとを接続する。給水ポンプ５６は、この給水ライン６３に設けられている。
【００５５】
複数の抽気ライン６７は、蒸気タービンケーシング３４に接続され、蒸気タービンケーシング３４内の蒸気を抽気する。蓄熱器４０は、複数の抽気ライン６７毎に設けられている。蒸気回収ライン６８は、複数の蓄熱器４０に接続され、複数の蓄熱器４０を通過した蒸気を排熱回収ボイラ２５に戻す。
【００５６】
補助給水ライン６４は、給水ライン６３中で給水ポンプ５６よりも排熱回収ボイラ２５側の位置から分岐し、複数の蓄熱器４０のうちの一の蓄熱器４０ｄに接続している。給水ライン６３中で、補助給水ライン６４の分岐位置よりも排熱回収ボイラ２５側の位置には、第一給水切替弁７１が設けられている。また、補助給水ライン６４には、第二給水切替弁７２が設けられている。
【００５７】
連結ライン６９は、補助給水ライン６４からの水が複数の蓄熱器４０に順次流れるよう、複数の蓄熱器４０を直列接続する。
【００５８】
補助主蒸気ライン６６は、連結ライン６９により直列接続されている複数の蓄熱器４０のうち、補助給水ライン６４に接続されている一の蓄熱器４０ｄから最も離れている他の蓄熱器４０ａと、主蒸気ライン６５とを接続する。主蒸気ライン６５中で、補助主蒸気ライン６６との接続位置よりも排熱回収ボイラ２５側の位置には、第一蒸気切替弁７３が設けられている。また、補助主蒸気ライン６６には、第二蒸気切替弁７４が設けられている。主蒸気ライン６５中で、補助主蒸気ライン６６との接続位置よりも蒸気タービン３０側の位置には、主蒸気調節弁７５が設けられている。
【００５９】
図２に示すように、排熱回収ボイラ２５は、タービン１４からの排気媒体が内部を流れるボイラケーシング２６と、このボイラケーシング２６内に配置されている節炭器２７及び過熱器２９と、ボイラケーシング２６内に一部が配置されている蒸発器２８と、を有する。排熱回収ボイラ２５の媒体入口２６ｉ及び媒体出口２６ｏは、このボイラケーシング２６に形成されている。節炭器２７、蒸発器２８、及び過熱器２９は、媒体入口２６ｉから媒体出口２６ｏに向かって、この順序でボイラケーシング２６に配置されている。節炭器２７には、給水ライン６３が接続されている。よって、排熱回収ボイラ２５の給水入口２７ｉは、この節炭器２７の端の部分である。節炭器２７は、給水ライン６３からの水を排気媒体で加熱する。蒸発器２８は、節炭器２７で加熱された水を排気媒体でさらに加熱して蒸気にする。この蒸発器２８は、水と蒸気とを分離する蒸気ドラム２８ｄを有する。過熱器２９は、蒸発器２８からの蒸気を排気媒体で過熱する。この過熱器２９には、主蒸気ライン６５が接続されている。よって、排熱回収ボイラ２５の蒸気出口２９ｏは、この過熱器２９の端の部分である。
【００６０】
蒸気タービンロータ３１は、ＳＴ軸線Ａｓｔを中心に回転するロータ軸部３２と、このロータ軸部３２に設けられている複数の動翼列３３と、を有する。複数の動翼列３３は、ＳＴ軸線Ａｓｔが延びる軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列３３は、いずれも、複数の動翼を有する。複数の動翼は、ＳＴ軸線Ａｓｔに対する周方向に並んでいる。蒸気タービン３０は、蒸気タービンケーシング３４に固定されている複数の静翼列３５を有する。複数の静翼列３５のそれぞれは、複数の動翼列３３のうちのいずれか一の動翼列３３の軸線上流側Ｄａｕに配置されている。なお、軸線上流側Ｄａｕとは、軸線方向Ｄａで蒸気タービンケーシング３４の蒸気出口３４ｏに対する蒸気入口３４ｉ側のことである。また、軸線下流側Ｄａｄとは、軸線方向Ｄａで蒸気タービンケーシング３４の蒸気入口３４ｉに対する蒸気出口３４ｏ側のこと、つまり軸線上流側Ｄａｕとは反対側のことである。一の動翼列３３と、この一の動翼列３３の軸線上流側Ｄａｕに隣接する一の静翼列３５とで、段を構成する。この蒸気タービン３０は、複数の段を有する。なお、以下では、複数の段のうち、最も軸線上流側Ｄａｕの段を第一段とし、この第一段の軸線下流側Ｄａｄに隣接する段を第二段とする。以下、同様に、第二段の軸線下流側Ｄａｄに隣接する段を第三段とし、第三段の軸線下流側Ｄａｄに隣接する段を第四段とし、第四段の軸線下流側Ｄａｄに隣接する段を第五段とする。
【００６１】
本実施形態の太陽熱発電設備は、複数の抽気ライン６７として、第一抽気ライン６７ａ、第二抽気ライン６７ｂ、第三抽気ライン６７ｃ、及び第四抽気ライン６７ｄを有する。各抽気ライン６７は、蒸気タービンケーシング３４のうちで、軸線方向Ｄａで互いに異なる位置に接続されている。具体的に、第一抽気ライン６７ａは、蒸気タービンケーシング３４中、軸線方向Ｄａで、第一段の動翼列３３と第二段の静翼列３５との間の位置に接続されている。第二抽気ライン６７ｂは、蒸気タービンケーシング３４中、軸線方向Ｄａで、第二段の動翼列３３と第三段の静翼列３５との間の位置に接続されている。第三抽気ライン６７ｃは、蒸気タービンケーシング３４中、軸線方向Ｄａで、第三段の動翼列３３と第四段の静翼列３５との間の位置に接続されている。第四抽気ライン６７ｄは、蒸気タービンケーシング３４中、軸線方向Ｄａで、第四段の動翼列３３と第五段の静翼列３５との間の位置に接続されている。
【００６２】
複数の蓄熱器４０は、それぞれ、蓄熱ケース４１と、蓄熱ケース４１内に配置されている蓄熱体４６と、を有する。蓄熱体４６は、複数の固体蓄熱材４７で構成される。固体蓄熱材４７は、例えば、コンクリート製又はセラミックス製のぺブルである。蓄熱ケース４１には、抽気蒸気入口４２、抽気蒸気出口４３、加熱対象入口４４、加熱対象出口４５が形成されている。
【００６３】
本実施形態の太陽熱発電設備は、複数の蓄熱器４０として、第一蓄熱器４０ａ、第二蓄熱器４０ｂ、第三蓄熱器４０ｃ、及び第四蓄熱器４０ｄを有する。第一蓄熱器４０ａの抽気蒸気入口４２には、第一抽気ライン６７ａに接続されている。第二蓄熱器４０ｂの抽気蒸気入口４２には、第二抽気ライン６７ｂに接続されている。第三蓄熱器４０ｃの抽気蒸気入口４２には、第三抽気ライン６７ｃに接続されている。第四蓄熱器４０ｄの抽気蒸気入口４２には、第四抽気ライン６７ｄに接続されている。
【００６４】
蒸気回収ライン６８は、第一蓄熱器４０ａの抽気蒸気出口４３に接続されている第一回収ライン６８ａ、第二蓄熱器４０ｂの抽気蒸気出口４３に接続されている第二回収ライン６８ｂ、第三蓄熱器４０ｃの抽気蒸気出口４３に接続されている第三回収ライン６８ｃ、第四蓄熱器４０ｄの抽気蒸気出口４３に接続されている第四回収ライン６８ｄ、及び主回収ライン６８ｍを有する。主回収ライン６８ｍは、第一回収ライン６８ａ、第二回収ライン６８ｂ、第三回収ライン６８ｃ及び第四回収ライン６８ｄに接続されていると共に、給水ライン６３に接続されている。具体的に、主回収ライン６８ｍは、給水ライン６３中で、第一給水切替弁７１よりも排熱回収ボイラ２５側の位置に接続されている。
【００６５】
なお、主回収ライン６８ｍは、復水器５５に接続してもよい。以上のように、蒸気回収ラインを給水ライン６３又は復水器５５に接続する場合、主回収ライン６８ｍを設けず、第一回収ライン６８ａ、第二回収ライン６８ｂ、第三回収ライン６８ｃ及び第四回収ライン６８ｄのそれぞれを、給水ライン６３又は復水器５５に直接接続してもよい。また、第一回収ライン６８ａ、第二回収ライン６８ｂ、第三回収ライン６８ｃ、第四回収ライン６８ｄを流れる蒸気のうちで、いずれかの蒸気の圧力が蒸気ドラム２８ｄ内の圧力より高い場合には、蒸気ドラム２８ｄ内の圧力より高い蒸気が流れる回収ラインを蒸気ドラム２８ｄに接続してもよい。
【００６６】
前述した、複数の蓄熱器４０のうちの一の蓄熱器４０ｄは、第四蓄熱器４０ｄである。よって、補助給水ライン６４は、この第四蓄熱器４０ｄの加熱対象入口４４に接続されている。また、前述した、複数の蓄熱器４０のうちの他の蓄熱器４０ａは、第一蓄熱器４０ａである。よって、補助主蒸気ライン６６は、この第一蓄熱器４０ａの加熱対象出口４５に接続されている。
【００６７】
連結ライン６９は、第一蓄熱器４０ａの加熱対象入口４４と第二蓄熱器４０ｂの加熱対象出口４５とを接続する第一連結ライン６９ａと、第二蓄熱器４０ｂの加熱対象入口４４と第三蓄熱器４０ｃの加熱対象出口４５とを接続する第二連結ライン６９ｂと、第三蓄熱器４０ｃの加熱対象入口４４と第四蓄熱器４０ｄの加熱対象出口４５とを接続する第三連結ライン６９ｃと、を有する。
【００６８】
第一抽気ライン６７ａには、第一抽気弁７６ａが設けられている。第二抽気ライン６７ｂには、第二抽気弁７６ｂが設けられている。第三抽気ライン６７ｃには、第三抽気弁７６ｃが設けられている。第四抽気ライン６７ｄには、第四抽気弁７６ｄが設けられている。第一回収ライン６８ａには、第一蓄熱体温度計８３ａ及び第一回収弁７７ａが設けられている。第二回収ライン６８ｂには、第二蓄熱体温度計８３ｂ及び第二回収弁７７ｂが設けられている。第三回収ライン６８ｃには、第三蓄熱体温度計８３ｃ及び第三回収弁７７ｃが設けられている。第四回収ライン６８ｄには、第四蓄熱体温度計８３ｄ及び第四回収弁７７ｄが設けられている。各蓄熱体温度計８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは、蓄熱器４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄから流出した抽気蒸気の温度を検知することで、蓄熱器４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ内の蓄熱体４６の温度を間接的に検知する。
【００６９】
第一連結ライン６９ａには、第一仕切弁７８ａが設けられている。第二連結ライン６９ｂには、第二仕切弁７８ｂが設けられている。第三連結ライン６９ｃには、第三仕切弁７８ｃが設けられている。
【００７０】
主蒸気ライン６５中で、補助主蒸気ライン６６との接続位置よりも蒸気タービン３０側の位置には、主蒸気圧力計８１及び主蒸気温度計８２が設けられている。
【００７１】
制御装置９０は、以上で説明した圧力計や温度計等の検知器からの信号に基づき、以上で説明した各弁の開閉を制御する。
【００７２】
次に、以上で説明した太陽熱発電設備の動作について説明する。まず、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届いている場合について説明する。
【００７３】
圧縮機１１は、作動媒体を吸い込み、この作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する。この圧縮媒体は、圧縮媒体ライン６０を介して、受熱器１８に流入する。複数のヘリオスタット５７の鏡駆動機５７ｃは、反射鏡５７ａで反射した太陽光Ｒが受熱器１８に向うよう、反射鏡５７ａの向きを調節する。この結果、ヘリオスタット５７の反射鏡５７ａで反射された太陽光Ｒは、受熱器１８に照射される。受熱器１８内を流れる圧縮媒体は、受熱器１８が受けた太陽光Ｒの熱により加熱される。
【００７４】
受熱器１８で加熱された圧縮媒体は、圧縮媒体ライン６０を経て、タービンケーシング１６内に流入する。タービンロータ１５は、この圧縮媒体により回転する。圧縮機ロータ１２は、タービンロータ１５に直結されているため、このタービンロータ１５の回転と一体回転する。ガスタービン発電機２０は、ガスタービンロータ１７の回転で発電する。
【００７５】
タービンケーシング１６から排気された高温の作動媒体は、排気媒体として、媒体排気ライン６１を介して、排熱回収ボイラ２５のボイラケーシング２６内に流入する。媒体排気ライン６１に設けられている媒体予熱器１９では、媒体排気ライン６１からの排気媒体と、圧縮媒体ライン６０からの圧縮媒体とが熱交換され、圧縮媒体が加熱される。媒体予熱器１９で加熱された圧縮媒体は、前述したように、圧縮媒体ライン６０を介して、受熱器１８に流入し、この受熱器１８でさらに加熱される。
【００７６】
排熱回収ボイラ２５の節炭器２７には、給水ライン６３から水が供給される。節炭器２７では、排気媒体と水とが熱交換され、水が加熱される。節炭器２７で加熱された水は、排熱回収ボイラ２５の蒸発器２８に流入する。蒸発器２８では、節炭器２７からの水と排気媒体とが熱交換され、水が加熱されて蒸気になる。この蒸気は、排熱回収ボイラ２５の過熱器２９に流入する。過熱器２９では、この蒸気と排気媒体とが熱交換され、蒸気が過熱される。
【００７７】
排熱回収ボイラ２５の過熱器２９で過熱された蒸気は、主蒸気ライン６５を経て、蒸気タービンケーシング３４内に流入する。蒸気タービンロータ３１は、この蒸気により回転する。蒸気タービン発電機５０は、この蒸気タービンロータ３１の回転で発電する。
【００７８】
蒸気タービンケーシング３４から排気された蒸気は、復水器５５に流入し、この復水器５５で冷却されて、水になる。この水は、給水ライン６３を介して、排熱回収ボイラ２５の節炭器２７に流入する。
【００７９】
排熱回収ボイラ２５のボイラケーシング２６から流出した作動媒体は、媒体循環ライン６２を介して、再び、圧縮機１１内に流入する。
【００８０】
タービンロータ１５が回転し始めた後であって、蒸気タービン３０が起動し始める前、図３に示すように、第二給水切替弁７２、第二蒸気切替弁７４、主蒸気調節弁７５、第一抽気弁７６ａ、第二抽気弁７６ｂ、第三抽気弁７６ｃ、第四抽気弁７６ｄ、第一回収弁７７ａ、第二回収弁７７ｂ、第三回収弁７７ｃ、第四回収弁７７ｄ、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、及び第三仕切弁７８ｃは、閉じている。一方、第一給水切替弁７１、及び第一蒸気切替弁７３は、開いている。
【００８１】
タービンロータ１５が回転し始めた後、排熱回収ボイラ２５内に高温の排気媒体が流れ始める。排熱回収ボイラ２５内に高温の排気媒体が流れ始めてから、蒸気タービン３０の駆動に必要な条件の蒸気が発生するまでに、一定の時間を要する。このため、タービンロータ１５が回転し始めた後であって、蒸気タービン３０が起動し始める前では、前述したように、主蒸気調節弁７５が閉じられている。
【００８２】
主蒸気圧力計８１で検知された蒸気の圧力が予め定められた起動時圧力より高くなり、且つ主蒸気温度計８２で検知された蒸気の温度が予め定められた起動時温度より高くなると、この蒸気は、蒸気タービン３０の起動における起動時状態量条件を満たしたとして、制御装置９０は、主蒸気調節弁７５に開指示を送る。この結果、主蒸気調節弁７５が開き、前述したように、排熱回収ボイラ２５からの蒸気が蒸気タービン３０に流入し、蒸気タービンロータ３１が回転する。
【００８３】
その後、ガスタービン１０が継続して駆動していると、排熱回収ボイラ２５からの蒸気の温度及び圧力が次第に高まる。主蒸気圧力計８１で検知された蒸気の圧力が予め定められた蓄熱時圧力以上になり、且つ主蒸気温度計８２で検知された蒸気の温度が予め定められた蓄熱時温度以上になると、この蒸気は、蓄熱時状態量条件を満たしたとして、制御装置９０は、図４に示すように、第一抽気弁７６ａ、第二抽気弁７６ｂ、第三抽気弁７６ｃ、第四抽気弁７６ｄ、第一回収弁７７ａ、第二回収弁７７ｂ、第三回収弁７７ｃ、及び第四回収弁７７ｄに開指示を送り、第一抽気弁７６ａ、第二抽気弁７６ｂ、第三抽気弁７６ｃ、第四抽気弁７６ｄ、第一回収弁７７ａ、第二回収弁７７ｂ、第三回収弁７７ｃ、及び第四回収弁７７ｄを開ける。なお、蓄熱時圧力は、前述の起動時圧力以上の圧力である。また、蓄熱時温度は、前述の起動時温度以上の温度である。また、本実施形態で、主蒸気圧力計８１と主蒸気温度計８２とは、主蒸気の状態量を検知する状態量検知器を構成する。
【００８４】
第一抽気弁７６ａ及び第一回収弁７７ａが開くと、蒸気タービン３０の第一段を通過した蒸気が蒸気タービン３０から抽気され、第一抽気ライン６７ａを介して、抽気蒸気が第一蓄熱器４０ａの蓄熱ケース４１内に流入する。蓄熱ケース４１内に流入した抽気蒸気は、複数の固体蓄熱材４７と熱交換し、複数の固体蓄熱材４７を加熱する。すなわち、複数の固体蓄熱材４７は、蓄熱される。第一蓄熱器４０ａの蓄熱ケース４１内に流入した蒸気は、複数の固体蓄熱材４７との熱交換により冷却された後、第一回収ライン６８ａ及び主回収ライン６８ｍを経て、排熱回収ボイラ２５の蒸気ドラム２８ｄに流入する。
【００８５】
蒸気タービン３０の第二段以降の各段を通過した蒸気は、以上と同様に、蒸気タービン３０から抽気され、各段に対応する抽気ライン６７を介して、この抽気ライン６７に接続されている蓄熱ケース４１内に流入する。抽気蒸気は、この蓄熱ケース４１内の複数の固体蓄熱材４７を加熱する一方で、冷却される。蓄熱ケース４１内で冷却された抽気蒸気は、この蓄熱ケース４１に対応する回収ライン６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ及び主回収ライン６８ｍ、さらに給水ライン６３を経て、排熱回収ボイラ２５に流入する。
【００８６】
第一蓄熱体温度計８３ａで検知された温度が予め定めた蓄熱完了温度以上になると、制御装置９０は、第一蓄熱器４０ａの蓄熱が完了したとして、第一抽気弁７６ａ及び第一回収弁７７ａに対して閉指示を送る。この結果、蒸気タービン３０の第一段を通過した蒸気は、第一抽気ライン６７ａを介して、第一蓄熱器４０ａ内に流入しなくなる。その後、主蒸気温度計８２で検知される蒸気の温度が前述の蓄熱時温度より高い状態で、第一蓄熱体温度計８３ａで検知される温度が蓄熱完了温度よりも低い蓄熱開始温度以下になると、制御装置９０は、第一抽気弁７６ａ及び第一回収弁７７ａに対して、開指示を送り、第一蓄熱器４０ａに蓄熱動作をさせる。
【００８７】
蒸気タービン３０の第二段以降の各段に対応した蓄熱温度計で検知された温度が予め定めた蓄熱完了温度以上になると、制御装置９０は、各段に対応した抽気弁及び回収弁に対して閉指示を送る。この結果、蒸気タービン３０の各段を通過した蒸気は、各抽気ライン６７を介して、各蓄熱器４０内に流入しなくなる。その後、主蒸気温度計８２で検知される蒸気の温度が前述の蓄熱時温度より高い状態で、各蓄熱体温度計８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８４ｄで検知される温度が蓄熱完了温度よりも低い蓄熱開始温度以下になると、制御装置９０は、各段に対応した抽気弁及び回収弁に対して、開指示を送り、各段に対応した蓄熱器４０に蓄熱動作をさせる。
【００８８】
なお、第一蓄熱体温度計８３ａで検知される温度に関して予め定められている蓄熱完了温度である第一蓄熱完了温度、第二蓄熱体温度計８３ｂで検知される温度に関して予め定められている蓄熱完了温度である第二蓄熱完了温度、第三蓄熱体温度計８３ｃで検知される温度に関して予め定められている蓄熱完了温度である第三蓄熱完了温度、第四蓄熱体温度計８３ｄで検知される温度に関して予め定められている蓄熱完了温度である第四蓄熱完了温度は、第一、第二、第三、第四の順で低くなっている。
【００８９】
また、第一蓄熱体温度計８３ａで検知される温度に関して予め定められている蓄熱開始温度である第一蓄熱開始温度、第二蓄熱体温度計８３ｂで検知される温度に関して予め定められている蓄熱開始温度である第二蓄熱開始温度、第三蓄熱体温度計８３ｃで検知される温度に関して予め定められている蓄熱開始温度である第三蓄熱開始温度、第四蓄熱体温度計８３ｄで検知される温度に関して予め定められている蓄熱開始温度である第四蓄熱開始温度は、第一、第二、第三、第四の順で低くなっている。
【００９０】
本実施形態で、各蓄熱器４０の蓄熱体４６が蓄熱されるときに、蒸気タービン３０に流入する蒸気の温度範囲は、前述の蓄熱時温度以上の一定の範囲内である。蒸気タービン３０から各抽気ライン６７を経て抽気される抽気蒸気の温度は、抽気蒸気の抽気位置が軸線下流側Ｄａｄになるに従い低くなる。しかしながら、蒸気タービン３０から各抽気ライン６７を経て抽気される抽気蒸気の温度範囲は、抽気ライン６７毎に一定の範囲内である。このため、各抽気ライン６７に接続されている蓄熱器４０の蓄熱体４６の蓄熱後における温度範囲も、蓄熱器４０毎に一定の範囲内になる。なお、第一蓄熱器４０ａの蓄熱体４６の蓄熱後における温度は、第二蓄熱器４０ｂの蓄熱体４６の蓄熱後における温度より高い。第二蓄熱器４０ｂの蓄熱体４６の蓄熱後における温度は、第三蓄熱器４０ｃの蓄熱体４６の蓄熱後における温度より高い。第三蓄熱器４０ｃの蓄熱体４６の蓄熱後における温度は、第四蓄熱器４０ｄの蓄熱体４６の蓄熱後における温度より高い。よって、第一蓄熱器４０ａは、最高温度蓄熱器（一の蓄熱器）である。また、第四蓄熱器４０ｄは、最低温度蓄熱器（他の蓄熱器）である。
【００９１】
次に、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった場合について説明する。なお、ここでは、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなる前に、全ての蓄熱器４０の蓄熱が完了しており、第一抽気弁７６ａ、第二抽気弁７６ｂ、第三抽気弁７６ｃ、第四抽気弁７６ｄ、第一回収弁７７ａ、第二回収弁７７ｂ、第三回収弁７７ｃ、及び第四回収弁７７ｄが閉じているものとする。
【００９２】
太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなると、ガスタービン１０が停止すると共に、排熱回収ボイラ２５からの蒸気の圧力及び温度が次第に低下する。このため、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなると、ガスタービン発電機２０は発電しなくなる。
【００９３】
太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなって、主蒸気圧力計８１で検知された蒸気の圧力が予め定められた放熱時圧力より低くなり、且つ主蒸気温度計８２で検知された蒸気の温度が予め定められた放熱時温度より低くなると、この蒸気は、放熱条件を満たしたとして、制御装置９０は、図５に示すように、第二給水切替弁７２、第二蒸気切替弁７４、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、及び第三仕切弁７８ｃに開指示を与える。
【００９４】
この結果、第二給水切替弁７２、第二蒸気切替弁７４、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、及び第三仕切弁７８ｃが開き、給水ポンプ５６からの水の一部が補助給水ライン６４を介して、第四蓄熱器４０ｄの蓄熱ケース４１内に流入する。蓄熱ケース４１内に流入した水は、蓄熱ケース４１内の複数の固体蓄熱材４７との熱交換で加熱される。
【００９５】
第四蓄熱器４０ｄで加熱された水は、第三連結ライン６９ｃを介して、第三蓄熱器４０ｃの蓄熱ケース４１内に流入する。蓄熱ケース４１内に流入した水は、蓄熱ケース４１内の複数の固体蓄熱材４７との熱交換でさらに加熱される。
【００９６】
第三蓄熱器４０ｃで加熱された水は、第二連結ライン６９ｂを介して、第二蓄熱器４０ｂの蓄熱ケース４１内に流入する。蓄熱ケース４１内に流入した水は、蓄熱ケース４１内の複数の固体蓄熱材４７との熱交換でさらに加熱され、場合によっては蒸気になる。
【００９７】
第二蓄熱器４０ｂで加熱された水、又は第二蓄熱器４０ｂで発生した蒸気は、第一連結ライン６９ａを介して、第一蓄熱器４０ａの蓄熱ケース４１内に流入する。蓄熱ケース４１内に流入した水又は蒸気は、蓄熱ケース４１内の複数の固体蓄熱材４７との熱交換で加熱され、過熱蒸気になる。過熱蒸気は、補助主蒸気ライン６６及び主蒸気ライン６５を介して、蒸気タービンケーシング３４内に流入する。蒸気タービンロータ３１は、この蒸気により回転する。蒸気タービン発電機５０は、この蒸気タービンロータ３１の回転で発電する。
【００９８】
制御装置９０は、第二給水切替弁７２、第二蒸気切替弁７４、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、及び第三仕切弁７８ｃに開指示を与えた後、所定時間を経過する等の条件を満たすと、第一給水切替弁７１及び第一蒸気切替弁７３に閉指示を送る。この結果、第一給水切替弁７１及び第一蒸気切替弁７３が閉じ、給水ポンプ５６からの水は、専ら、補助給水ライン６４を介して、第四蓄熱器４０ｄの蓄熱ケース４１内に流入し始め、排熱回収ボイラ２５には流入しなくなる。また、排熱回収ボイラ２５からの蒸気の圧力が低下しても、補助主蒸気ライン６６からの蒸気は、専ら蒸気タービン３０に流入し、排熱回収ボイラ２５に流入しなくなる。
【００９９】
第一蓄熱体温度計８３ａで検知される温度が予め定めた放熱終了温度以下になると、制御装置９０は、主蒸気調節弁７５、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、第三仕切弁７８ｃ、第二蒸気切替弁７４、及び第二給水切替弁７２に閉指示を送ると共に、給水ポンプ５６に停止指示を送る。この結果、主蒸気調節弁７５、第一仕切弁７８ａ、第二仕切弁７８ｂ、第三仕切弁７８ｃ、第二蒸気切替弁７４、及び第二給水切替弁７２は、閉じ、給水ポンプ５６は、停止する。また、蒸気タービンケーシング３４に蒸気が流入しなくなるので、蒸気タービン３０も停止する。このため、蒸気タービン発電機５０による発電が終了する。
【０１００】
以上のように、本実施形態では、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった後も、蒸気タービン発電機５０で継続的に発電を行うことができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、複数の蓄熱器４０毎に温度が異なる蓄熱体４６で水を順次加熱して蒸気を発生させるので、一つの蓄熱器で水を加熱して蒸気を発生させる場合よりも、効率的に蓄熱体に蓄えられた熱を利用することができる。
【０１０２】
また、本実施形態では、前述したように、各抽気ライン６７に接続されている蓄熱器４０の蓄熱体４６の蓄熱後における温度範囲は、蓄熱器４０毎に一定の範囲内である。このため、複数の蓄熱器４０の蓄熱体４６からの熱を放熱して、水を加熱して蒸気タービン３０に送る蒸気を発生させた場合、この蒸気の温度範囲が一定の範囲内に収まる。よって、例えば、以上で説明したように、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった後、蒸気タービン３０を継続駆動させる場合でも、蒸気タービン３０を安定運転することができる。
【０１０３】
本実施形態では、圧縮機１１が排熱回収ボイラ２５から排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機１１が吸い込む作動媒体の温度が、圧縮機１１が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。さらに、本実施形態では、圧縮機１１が排熱回収ボイラ２５から排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機１１が吸い込む作動媒体の圧力が、圧縮機１１が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。
【０１０４】
よって、本実施形態では、圧縮機１１が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも、高温且つ高圧の作動媒体をタービン１４に供給することができる。このため、本実施形態では、圧縮機１１が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも、ガスタービン１０出力を高めることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、作動媒体として、空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体を用いている。このため、作動媒体のタービン出口温度が、作動媒体として空気を用いている場合と同じでも、媒体循環ライン６２内の圧力を調節することで、作動媒体の相が気相になっている温度域を広くすることができる。よって、気相の作動媒体からエネルギーを得るにあたり、本実施形態では、作動媒体として空気を用いる場合よりも、エネルギー落差を大きくすることができる。このため、本実施形態では、この観点からも、作動媒体として空気を用いる場合よりも、ガスタービン出力を高めることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態の作動媒体は、低沸点媒体でなく空気であってもよい。但し、本実施形態において、作動媒体として空気を用いた場合、作動媒体として低沸点媒体を用いることによるメリットを得ることができなくなる。
【０１０７】
また、以上では、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった後、蒸気タービン３０を継続駆動させる場合について説明した。しかしながら、太陽熱発電設備が設置されている領域に太陽光が届かなくなった後、蒸気タービン３０を一端停止させ、その後、電力需要が高まったときに、複数の蓄熱器４０の蓄熱体４６からの熱を放熱して蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン３０を駆動するようにしてもよい。
【０１０８】
「変形例」
以上の実施形態の太陽熱発電設備は、媒体予熱器１９を備える。しかしながら、太陽熱発電設備は、この媒体予熱器１９を備えていなくてもよい。
【０１０９】
以上の実施形態で、複数の抽気ライン６７での抽気は、同時に開始される。しかしながら、複数の抽気ライン６７での抽気は、同時に開始されなくてもよい。例えば、第四抽気ライン６７ｄによる抽気を最初に行い、この第四抽気ライン６７ｄから抽気蒸気で第四蓄熱器４０ｄの蓄熱体４６の蓄熱が完了してから、第三抽気ライン６７ｃよる抽気を行い、その後、順次、第二抽気ライン６７ｂによる抽気、第一抽気ライン６７ａによる抽気を行ってもよい。
【０１１０】
以上の実施形態の蓄熱器４０の数は、四つである。しかしながら、蓄熱器４０は、二つでも、三つで３も、五つ以上であってもよい。この場合も、抽気ライン６７の数は、蓄熱器４０の数に一致する。
【０１１１】
以上の実施形態の太陽熱発電設備は、ガスタービン１０の駆動で発電するガスタービン発電機２０と、蒸気タービン３０の駆動で発電する蒸気タービン発電機５０とを備える。しかしながら、太陽熱発電設備は、ガスタービン１０の駆動及び蒸気タービン３０の駆動で発電する一の発電機のみを備えてもよい。この場合、ガスタービン１０が駆動し蒸気タービン３０が駆動していないとできも、一の発電機で発電できるようにするため、蒸気タービンロータ３１と発電機ロータとの間には、クラッチが設けられる。また、この場合、蒸気タービン３０が駆動しガスタービン１０が駆動していないとできも、一の発電機で発電できるようにするため、ガスタービンロータ１７と発電機ロータとの間には、クラッチが設けられる。
【０１１２】
以上の実施形態の第一蓄熱器４０ａは、専ら蓄熱器としての機能のみを有する。しかしながら、この第一蓄熱器４０ａに受熱器としての機能を持たせ、複数のヘリオスタット５７のうちの一部のヘリオスタット５７からの太陽光を第一蓄熱器４０ａに向かわせ、第一蓄熱器４０ａの複数の固体蓄熱材４７を太陽熱により加熱してもよい。すなわち、第一蓄熱器４０ａの複数の固体蓄熱材４７を、抽気蒸気で加熱しつつも、太陽熱によりさらに加熱してもよい。この変形例では、排熱回収ボイラ２５が蒸気を発生しなくなった後、以上の実施形態よりも高温の蒸気を蒸気タービン３０に供給することができる。
【０１１３】
以上の実施形態では、蒸気タービン３０から抽気した蒸気の熱で蓄熱する蓄熱器４０のみを有する。しかしながら、図６に示すように、以上の実施形態の太陽熱発電設備に、主蒸気ライン６５を流れる主蒸気の熱で蓄熱する主蒸気蓄熱器４０ｘを追加してもよい。この場合、排熱回収ボイラ２５からの蒸気を主蒸気蓄熱器４０ｘに導く蓄熱用主蒸気ライン６７ｘと、主蒸気蓄熱器４０ｘを通過した蒸気を回収するための蓄熱用主蒸気回収ライン６８ｘをさらに備える。
【０１１４】
主蒸気蓄熱器４０ｘは、以上の実施形態の蓄熱器４０と同様、蓄熱ケース４１と、蓄熱ケース４１内に配置されている蓄熱体とを有する。この蓄熱体は、複数の固体蓄熱材４７で構成される。蓄熱ケース４１には、蒸気入口４２、蒸気出口４３、加熱対象入口４４、加熱対象出口４５が形成されている。主蒸気蓄熱器４０ｘは、補助主蒸気ライン６６中であって、第二蒸気切替弁７４よりも第一蓄熱器４０ａ側の位置に設けられている。主蒸気蓄熱器４０ｘの加熱対象入口４４及び加熱対象出口４５は、いずれも、補助主蒸気ライン６６に設けられている。この補助主蒸気ライン６６中で、主蒸気蓄熱器４０ｘの加熱対象入口４４と第一蓄熱器４０ａとの間には、仕切弁７８ｘが設けられている。蓄熱用主蒸気ライン６７ｘは、主蒸気ライン６５から分岐して、主蒸気蓄熱器４０ｘの蒸気入口４２に接続されている。この蓄熱用主蒸気ライン６７ｘには、蓄熱用主蒸気弁７６ｘが設けられている。蓄熱用主蒸気回収ライン６８ｘの第一端は、主蒸気蓄熱器４０ｘの蒸気出口４３に接続され、蓄熱用主蒸気回収ライン６８ｘの第二端は、主回収ライン６８ｍに接続されている。蓄熱用主蒸気回収ライン６８ｘには、主蒸気蓄熱体温度計８３ｘ及び蓄熱用主蒸気回収弁７７ｘが設けられている。主蒸気蓄熱体温度計８３ｘは、主蒸気蓄熱器４０ｘから流出した蒸気の温度を検知することで、主蒸気蓄熱器４０ｘ内の蓄熱体の温度を間接的に検知する。
【０１１５】
蓄熱用主蒸気弁７６ｘは、第一蓄熱器４０ａに対する第一抽気弁７６ａに対応する。このため、蓄熱用主蒸気弁７６ｘは、制御装置９０により第一抽気弁７６ａと基本的に同様に制御される。仕切弁７８ｘは、第一蓄熱器４０ａに対する第一仕切弁７８ａに対応する。このため、仕切弁７８ｘは、制御装置９０により第一仕切弁７８ａと基本的に同様に制御される。蓄熱用主蒸気回収弁７７ｘは、第一蓄熱器４０ａに対する第一回収弁７７ａに対応する。このため、蓄熱用主蒸気回収弁７７ｘは、制御装置９０により第一回収弁７７ａと基本的に同様に制御される。よって、蓄熱用主蒸気弁７６ｘ及び蓄熱用主蒸気回収弁は、制御装置９０により、第一抽気弁７６ａ及び第一回収弁７７ａと同様、主蒸気圧力計８１及び主蒸気温度計８２で検知された主蒸気の状態量と、主蒸気蓄熱体温度計８３ｘで検知された蓄熱体の温度に応じて、開閉制御される。
【０１１６】
この変形例でも、排熱回収ボイラ２５が蒸気を発生しなくなった後、以上の実施形態よりも高温の蒸気を蒸気タービン３０に供給することができる。
【０１１７】
以上の実施形態の蓄熱体４６は、複数の固体蓄熱材４７である。しかしながら、蓄熱体４６は、蓄熱液であっても、潜熱蓄熱材であってもよい。なお、潜熱蓄熱材とは、自身の温度に応じて相変化を伴う蓄熱材のことである。この潜熱蓄熱材は、蓄熱された状態では液体である。一方、この蓄熱材は、放熱した状態では固体である。このような潜熱蓄熱材としては、例えば、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムの混合物から成る溶融塩等がある。
【０１１８】
以上の実施形態で、太陽熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器は、太陽光を受けた受熱器１８と、この受熱器１８で加熱された作動媒体であって、ガスタービン１０から排気された作動媒体（排気媒体）の熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラ２５と、を有する。しなしながら、太陽熱発電設備は、太陽熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器は、受熱器を有し、排熱回収ボイラを有さなくてもよい。この場合、太陽熱発電設備は、ガスタービン１０を備えず、受熱器で水を加熱して、この水を蒸気にして、この蒸気を蒸気タービンに導く。
【符号の説明】
【０１１９】
１０：ガスタービン
１１：圧縮機
１２：圧縮機ロータ
１３：圧縮機ケーシング
１３ｉ：媒体入口
１３ｏ：媒体出口
１４：タービン
１５：タービンロータ
１６：タービンケーシング
１６ｉ：媒体入口
１６ｏ：媒体出口
１７：ガスタービンロータ
１８：受熱器（蒸気発生器の一部）
１９：媒体予熱器
２０：ガスタービン発電機
２１：発電機ロータ
２２：発電機ケーシング
２５：排熱回収ボイラ（蒸気発生器の一部）
２６：ボイラケーシング
２６ｉ：媒体入口
２６ｏ：媒体出口
２７：節炭器
２７ｉ：給水入口
２８：蒸発器
２８ｄ：蒸気ドラム
２９：過熱器
２９ｏ：蒸気出口
３０：蒸気タービン
３１：蒸気タービンロータ
３２：ロータ軸部
３３：動翼列
３４：蒸気タービンケーシング
３４ｉ：蒸気入口
３４ｏ：蒸気出口
３５：静翼列
４０：蓄熱器
４１：蓄熱ケース
４２：抽気蒸気入口
４３：抽気蒸気出口
４４：加熱対象入口
４５：加熱対象出口
４６：蓄熱体
４７：固体蓄熱材
４０ａ：第一蓄熱器（他の蓄熱器、最高温蓄熱器）
４０ｂ：第二蓄熱器
４０ｃ：第三蓄熱器
４０ｄ：第四蓄熱器（一の蓄熱器、最低温蓄熱器）
４０ｘ：主蒸気蓄熱器４０ｘ
５０：蒸気タービン発電機
５１：発電機ロータ
５２：発電機ケーシング
５５：復水器
５６：給水ポンプ
５７：ヘリオスタット
５７ａ：反射鏡
５７ｂ：支持脚
５７ｃ：鏡駆動機
６０：圧縮媒体ライン
６１：媒体排気ライン
６２：媒体循環ライン
６３：給水ライン
６４：補助給水ライン
６５：主蒸気ライン
６６：補助主蒸気ライン
６７：抽気ライン
６７ａ：第一抽気ライン（最高温抽気ライン）
６７ｂ：第二抽気ライン
６７ｃ：第三抽気ライン
６７ｄ：第四抽気ライン（最低温抽気ライン）
６７ｘ：蓄熱用主蒸気ライン６７ｘ
６８：蒸気回収ライン
６８ａ：第一回収ライン
６８ｂ：第二回収ライン
６８ｃ：第三回収ライン
６８ｄ：第四回収ライン
６８ｘ：蓄熱用主蒸気回収ライン
６８ｍ：主回収ライン
６９：連結ライン
６９ａ：第一連結ライン
６９ｂ：第二連結ライン
６９ｃ：第三連結ライン
７１：第一給水切替弁
７２：第二給水切替弁
７３：第一蒸気切替弁
７４：第二蒸気切替弁
７５：主蒸気調節弁
７６ａ：第一抽気弁
７６ｂ：第二抽気弁
７６ｃ：第三抽気弁
７６ｄ：第四抽気弁
７６ｘ：蓄熱用主蒸気弁
７７ａ：第一回収弁
７７ｂ：第二回収弁
７７ｃ：第三回収弁
７７ｄ：第四回収弁
７７ｘ：蓄熱用主蒸気回収弁
７８ａ：第一仕切弁
７８ｂ：第二仕切弁
７８ｃ：第三仕切弁
７８ｘ：仕切弁
８１：主蒸気圧力計（状態量検知器）
８２：主蒸気温度計（状態量検知器）
８３ａ：第一蓄熱体温度計
８３ｂ：第二蓄熱体温度計
８３ｃ：第三蓄熱体温度計
８３ｄ：第四蓄熱体温度計
８３ｘ：主蒸気蓄熱体温度計
９０：制御装置
Ａｇｔ：ＧＴ軸線
Ａｓｔ：ＳＴ軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｒ：太陽光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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