(57)【要約】  低コストで簡素な太陽熱発電システムを提供する。  本発明に係る太陽熱発電システムは、集熱装置（２，４）と、蒸気タービン（５）と、発電機（１６）と、集熱装置で生成された過熱蒸気を蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、蒸気タービンから排出された蒸気を復水して集熱装置へ給水する給水ラインと、蓄熱媒体を有する蓄熱装置（８）と、過熱蒸気供給ラインから分岐し、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を蓄熱装置へ供給する第１ラインと、給水ラインから分岐し、給水ラインを流れる水を蓄熱装置へ供給する第２ラインと、蓄熱装置で生成された過熱蒸気を蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備える。蓄熱装置は、第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を蓄熱媒体に蓄熱すると共に、第２ラインを流れてきた水を蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する。
2014014027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、蓄熱媒体を有する蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、
前記蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた水を前記蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて加熱された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、
前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第４ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記第１ラインから前記蓄熱装置に流入し、前記蓄熱装置にて前記蓄熱媒体へ放熱した蒸気を前記汽水分離装置へ供給する第５ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項４】
請求項３の記載において、
前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を検出する温度検出器と、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を調整するスプレー弁と、前記スプレー弁の作動を制御する第１制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記温度検出器の検出信号に基づいて、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体が劣化する温度より低く保たれるように前記スプレー弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項５】
請求項３の記載において、
前記給水ラインに設けられ、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を調整する給水弁と、前記第１ラインに設けられ、前記蓄熱装置へ供給する過熱蒸気の流量を調整する抽気弁と、前記汽水分離装置で分離された水の水位を検出する水位検出器と、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を検出する流量検出器と、前記給水弁および前記抽気弁の作動を制御する第２制御装置と、を備え、
前記第２制御装置は、前記水位検出器の検出信号および前記流量検出器の検出信号に基づいて、前記第５ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体の凝固点より高く保たれるように、前記給水弁の弁開度および前記抽気弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項６】
太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項７】
請求項６の記載において、
給水中の溶存酸素を低減または除去する脱気器を前記給水ラインに設置すると共に、前記高温蓄熱装置にて前記第２蓄熱媒体と熱交換した蒸気を前記脱気器に戻す第７ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項８】
請求項７の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置に導いて前記第２蓄熱媒体に蓄熱させた後、前記第７ラインを経由して前記脱気器へ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項９】
太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１１】
請求項１０の記載において、
前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、
前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１２】
請求項１１の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１３】
太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気または前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１４】
請求項１３の記載において、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインと、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインと、を設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１５】
請求項１４の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと、短時間放熱運転モードと、長時間放熱運転モードと、を備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記短時間放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記長時間放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１６】
請求項６、９、１３の何れか記載において、
前記高温蓄熱装置に充填される前記第２蓄熱媒体として溶融塩が用いられ、
前記溶融塩を媒体循環ポンプによって循環させる溶融塩循環ラインを前記高温蓄熱装置に設け、
前記媒体循環ポンプの流量を制御することにより、前記高温蓄熱装置の蓄熱量と放熱量を任意に調整可能とした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１７】
請求項２、６、１１、１３の何れかの記載において、
前記低温集熱装置として、線集光方式であるフレネル型またはトラフ型の集光・集熱装置が用いられ、
前記高温集熱装置として、点集光方式であるタワー型の集光・集熱装置が用いられる
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽からの熱を集熱し、その熱で蒸気を生成し、当該蒸気により蒸気タービンを駆動して発電を行う太陽熱発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱発電システムを用いて発電する場合、日射量の変動あるいは低下等により、そのとき得られる太陽熱のみでは、蒸気タービンを駆動するための作動流体の加熱が十分でないことがある。そのため、蓄熱装置を太陽熱発電システムに組み込み、集熱装置で集熱した熱を蓄熱装置に予め蓄えておき、必要に応じて蓄えられた熱を取り出して利用できるようにしている例が多い（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１２２８６５号公報
【特許文献２】米国特許第７，２９６，４１０号明細書
【特許文献３】米国特許第８，０８７，２４５号明細書
【特許文献４】特開昭６１−４１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、太陽熱発電システムの低コスト化、システムの信頼性、保守管理の観点からは、太陽熱発電システムを構成する機器、例えば、集熱装置、蓄熱装置等の数や種類を増やさず、できるだけ簡素な構成とすることが望ましい。この点、特許文献１から３のいずれも、複数の蓄熱装置を設置する例を開示している。このため、太陽熱発電システムの設備コストおよび建設コストが増大するという課題がある。【０００５】
また、特許文献１では集熱器と蒸気過熱用蓄熱器の間を、特許文献２では全体を循環しているのが溶融塩やオイルであることから、性能の高い高価なポンプが必要となり、それにより設備コストおよびランニングコストも高くなる。【０００６】
また、特許文献３では、高温蓄熱装置と低温蓄熱装置は日射量減少時の一時的なバックアップとして使用されている。そのため、夜間の発電を行う場合は、タワー型集熱装置をバイパスし、化石燃料補助装置による火力発電でバックアップしなければならず、燃料コストおよびＣＯ２排出量が増加するという課題がある。【０００７】
また、特許文献４では、過熱器にて生成された過熱蒸気の一部が熱交換器に供給され、熱交換器にて蓄熱媒体と熱交換が行われる。蓄熱媒体へ放熱した過熱蒸気の一部は飽和水としてアキュームレータに貯蔵される。そして、放熱運転時には、アキュームレータに貯蔵された飽和水を減圧することで連続的に気化させ、生成された飽和蒸気を熱交換器に供給する。熱交換器に供給された飽和蒸気は、熱交換器にて蓄熱媒体から熱を奪って過熱蒸気となり、蒸気供給管を通って蒸気タービン等に供給される。【０００８】
このように、特許文献４は、放熱運転時に必要となる多量の飽和水をアキュームレータに貯蔵する必要があるため、アキュームレータの容積が過大となり、設置スペースおよび設備コストが増大するといった課題がある。【０００９】
また、特許文献４では、蒸気供給管を通って蒸気タービン等に供給される蒸気の圧力が、通常運転時よりも放熱運転時の方が大幅に低下するという課題がある。これは、通常運転時において、過熱蒸気が熱交換器を通過する際に圧力損失が生じ、アキュームレータに貯蔵される飽和水の圧力が低下するうえ、放熱運転時において、アキュームレータに貯蔵された飽和水が気化して熱交換器を通過する際に圧力損失が生じ、熱交換器にて生成される過熱蒸気の圧力が低下することに起因する。【００１０】
そのため、特許文献４にて生成される過熱蒸気を蒸気タービンに供給して発電する場合には、放熱運転時の発電効率が通常運転時よりも大幅に低下し、エネルギ損失が大きくなるといった課題がある。【００１１】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで簡素な太陽熱発電システムを提供することにある。また、放熱運転時の発電効率が通常運転時と比べて大幅に低下することのない太陽熱発電システムを提供することも、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、蓄熱媒体を有する蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、前記蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた水を前記蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成することを特徴とする太陽熱発電システムである。【００１３】
第１の手段によれば、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気の熱を利用して蓄熱装置に熱を蓄えることができるので、第２ラインから蓄熱装置を介して第３ラインに至るまでの間に集熱装置を別途設ける必要がない。よって、太陽熱発電システムの低コスト化および簡素化を図ることができる。また、集熱装置で生成された過熱蒸気だけでなく、蓄熱装置で生成された過熱蒸気をも蒸気タービンへ供給することができるから、日射量の変動があっても、安定した発電が可能である。【００１４】
本発明の第２の手段は、前記第１の手段において、前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて加熱された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第４ラインを設けたことを特徴としている。【００１５】
第２の手段によれば、汽水分離装置によって飽和蒸気のみを高温集熱装置に送ることができるから、水−蒸気二相流体を高温集熱装置に送る場合と比べて、例えば安価なポンプを利用できるなどの低コスト化を図ることができる。【００１６】
本発明の第３の手段は、前記第２の手段において、前記第１ラインから前記蓄熱装置に流入し、前記蓄熱装置にて前記蓄熱媒体へ放熱した蒸気を前記汽水分離装置へ供給する第５ラインを設けたことを特徴としている。【００１７】
第３の手段によれば、蓄熱装置を流れた蒸気は、汽水分離装置で水と飽和蒸気に分離され、飽和蒸気のみが再び高温集熱装置に送られる。よって、高温集熱装置には、低温集熱装置から送られてくる飽和蒸気に加えて蓄熱装置からも飽和蒸気が送られてくることになる。そのため、熱回収量が増加し、熱効率が高まる。【００１８】
本発明の第４の手段は、前記第３の手段において、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を検出する温度検出器と、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を調整するスプレー弁と、前記スプレー弁の作動を制御する第１制御装置と、を備え、前記第１制御装置は、前記温度検出器の検出信号に基づいて、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体が劣化する温度より低く保たれるように前記スプレー弁の弁開度を調整することを特徴としている。【００１９】
第４の手段によれば、スプレー弁の弁開度を調整することにより、第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を、蓄熱媒体が劣化する温度より低い温度に保つことができるから、過熱蒸気によって蓄熱装置に充填された蓄熱媒体の劣化を防止できる。これにより、システムの保全コストを低減できる。【００２０】
本発明の第５の手段は、前記第３の手段において、前記給水ラインに設けられ、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を調整する給水弁と、前記第１ラインに設けられ、前記蓄熱装置へ供給する過熱蒸気の流量を調整する抽気弁と、前記汽水分離装置で分離された水の水位を検出する水位検出器と、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を検出する流量検出器と、前記給水弁および前記抽気弁の作動を制御する第２制御装置と、を備え、前記第２制御装置は、前記水位検出器の検出信号および前記流量検出器の検出信号に基づいて、前記第５ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体の凝固点より高く保たれるように、前記給水弁の弁開度および前記抽気弁の弁開度を調整することを特徴としている。【００２１】
第５の手段によれば、第５ラインを流れる過熱蒸気の温度が、蓄熱媒体の凝固点より高く保たれるようになっているから、蓄熱装置を流れる過熱蒸気によって蓄熱媒体が凝固するのを防止できる。よって、蓄熱媒体の凝固を防止するための撹拌器等の設置が不要となり、太陽熱発電システムのより一層の簡素化、低コスト化が可能となる。【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の第６の手段は、太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成することを特徴とする太陽熱発電システムである。【００２３】
第６の手段によれば、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気の熱を利用して高温蓄熱装置に熱を蓄えることができるので、高温蓄熱装置用に別途、集熱装置等を設ける必要がない。よって、太陽熱発電システムの低コスト化および簡素化を図ることができる。また、高温集熱装置で生成される過熱蒸気だけでなく、高温蓄熱装置で生成される過熱蒸気をも蒸気タービンへ供給することができるから、日射量の変動があっても、安定した発電が可能である。また、第６の手段によれば、蒸気タービンに供給される過熱蒸気の圧力が、通常運転（蓄熱運転）と放熱運転とで殆ど変わらないため、運転状態によって発電効率が大幅に低下することはない。【００２４】
本発明の第７の手段は、前記第６の手段において、給水中の溶存酸素を低減または除去する脱気器を前記給水ラインに設置すると共に、前記高温蓄熱装置にて前記第２蓄熱媒体と熱交換した蒸気を前記脱気器に戻す第７ラインを設けたことを特徴としている。第７の手段によれば、水資源の有効利用を図ることができる。【００２５】
本発明の第８の手段は、前記第７の手段において、運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置に導いて前記第２蓄熱媒体に蓄熱させた後、前記第７ラインを経由して前記脱気器へ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、前記放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行うようにしたことを特徴としている。【００２６】
第８の手段によれば、蓄熱運転モードと放熱運転モードの両モードにおいて、安定した圧力の過熱蒸気を蒸気タービンに供給できるため、安定した発電が可能である。【００２７】
また、上記目的を達成するために、本発明の第９の手段は、太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成することを特徴とする太陽熱発電システムである。【００２８】
第９の手段によれば、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気の熱を利用して低温蓄熱装置および高温蓄熱装置に熱を蓄えることができるので、各蓄熱装置用に別途、集熱装置等を設ける必要がない。よって、太陽熱発電システムの低コスト化および簡素化を図ることができる。また、集熱装置で生成される過熱蒸気だけでなく、高温蓄熱装置で生成される過熱蒸気をも蒸気タービンへ供給することができるから、日射量の変動があっても、安定した発電が可能である。【００２９】
また、第９の手段は、低温蓄熱装置と高温蓄熱装置とを備えているため、例えば、日中は集熱装置で過熱蒸気を生成して発電を行い、夜間は集熱装置を停止して、低温蓄熱装置および高温蓄熱装置で過熱蒸気を生成して発電を行うといった運転が可能となる。そのため、太陽熱発電システムの稼働率を高めることができる。また、第９手段によれば、蒸気タービンに供給される過熱蒸気の圧力が、通常運転（蓄熱運転）と放熱運転とで殆ど変わらないため、運転状態によって発電効率が大幅に低下することはない。【００３０】
本発明の第１０の手段は、前記第９の手段において、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインを設けたことを特徴としている。第１０の手段によれば、水資源の有効利用を図ることができる。【００３１】
本発明の第１１の手段は、前記第１０の手段において、前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインを設けたことを特徴としている。第１１の手段によれば、集熱装置の低コスト化および簡素化を図ることができるうえ、水資源の有効利用を図ることができる。【００３２】
本発明の第１２の手段は、前記第１１の手段において、運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、前記放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにしたことを特徴としている。【００３３】
第１２の手段によれば、蓄熱運転モードと放熱運転モードの両モードにおいて、安定した圧力の過熱蒸気を蒸気タービンに供給できるため、安定した発電が可能である。【００３４】
本発明の第１３の手段は、太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気または前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成することを特徴とする太陽熱発電システムである。【００３５】
第１３の手段によれば、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気の熱を利用して低温蓄熱装置および高温蓄熱装置に熱を蓄えることができるので、各蓄熱装置用に別途、集熱装置等を設ける必要がない。よって、太陽熱発電システムの低コスト化および簡素化を図ることができる。また、高温集熱装置で生成される過熱蒸気だけでなく、高温蓄熱装置で生成される過熱蒸気をも蒸気タービンへ供給することができるから、日射量の変動があっても、安定した発電が可能である。【００３６】
また、第１３の手段は、低温蓄熱装置と高温蓄熱装置とを備えているため、例えば、日中は低温集熱装置および高温集熱装置で過熱蒸気を生成して発電を行い、夜間は低温集熱装置および高温集熱装置を停止して、低温蓄熱装置および高温蓄熱装置で過熱蒸気を生成して発電を行うといった運転が可能となる。また、低温集熱装置で蒸気を生成し、高温蓄熱装置で過熱蒸気を生成するといった運転も可能である。そのため、多彩な運転を実現でき、太陽熱発電システムの稼働率を高めることができる。また、第１３手段によれば、蒸気タービンに供給される過熱蒸気の圧力が、通常運転（蓄熱運転）と放熱運転とで殆ど変わらないため、運転状態によって発電効率が大幅に低下することはない。【００３７】
本発明の第１４の手段は、前記第１３の手段において、前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインと、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインと、を設けたことを特徴としている。第１４の手段によれば、水資源の有効利用を図ることができる。【００３８】
本発明の第１５の手段は、前記第１４の手段において、運転モードとして蓄熱運転モードと、短時間放熱運転モードと、長時間放熱運転モードと、を備え、前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、前記短時間放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、前記長時間放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにしたことを特徴としている。【００３９】
第１５の手段によれば、蓄熱運転モードと短時間放熱運転モードと長時間放熱運転モードの全モードにおいて、安定した圧力の過熱蒸気を蒸気タービンに供給できるため、安定した発電が可能である。【００４０】
本発明の第１６の手段は、前記第６、９、１３の何れかの手段において、前記高温蓄熱装置に充填される前記第２蓄熱媒体として溶融塩が用いられ、前記溶融塩を媒体循環ポンプによって循環させる溶融塩循環ラインを前記高温蓄熱装置に設け、前記媒体循環ポンプの流量を制御することにより、前記高温蓄熱装置の蓄熱量と放熱量を任意に調整可能としたことを特徴としている。第１６の手段は、溶融塩の凝固を防止するのに適している。【００４１】
本発明の第１７の手段は、前記第２、６、１１、１３の何れかの手段において、前記低温集熱装置として、線集光方式であるフレネル型またはトラフ型の集光・集熱装置が用いられ、前記高温集熱装置として、点集光方式であるタワー型の集光・集熱装置が用いられることを特徴としている。第１７の手段は、太陽熱発電システムの低コスト化および簡素化により一層適している。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、上記した構成を備えているので、低コストで簡素な太陽熱発電システムを構築することができる。また、運転状態によって発電効率が大幅に低下することのない太陽熱発電システムを構築することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す太陽熱発電システムにおいて、日照量の変化と、給水弁９の弁開度と、蓄熱装置８の蓄熱量と、発電機１６の発電量との関係を示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図４】図３に示す太陽熱発電システムの蓄熱運転モードの状態を示す図である。
【図５】図３に示す太陽熱発電システムの放熱運転モードの状態を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図８】図７に示す太陽熱発電システムの蓄熱運転モードの状態を示す図である。
【図９】図７に示す太陽熱発電システムの放熱運転モードの状態を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図１２】図１１に示す太陽熱発電システムの蓄熱運転モードの状態を示す図である。
【図１３】図１１に示す太陽熱発電システムの短時間放熱運転モードの状態を示す図である。
【図１４】図１１に示す太陽熱発電システムの長時間放熱運転モードの状態を示す図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る太陽熱発電システムの概略構成図である。
【図１６】図７に示す太陽熱発電システムにおいて、集熱装置の代わりにボイラを用いた場合の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の内容を下記に記載の実施形態にて詳細に説明するが、本発明が本実施形態にて制限されるものではない。
【００４５】
「第１実施形態」
図１は、本発明の実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。この図において、符号１は給水ポンプ、符号２は太陽光を集光して水を加熱する低温集熱装置（集熱装置）、符号３は汽水分離装置、符号４は太陽光を集光して蒸気を加熱する高温集熱装置（集熱装置）、符号５は蒸気タービン、符号６はグランドコンデンサ、符号７は抽気弁、符号８は蓄熱装置、符号９および符号１３は給水弁、符号１０は給水用伝熱管、符号１１は過熱蒸気用伝熱管、符号１２は演算装置（第２制御装置）、符号１４は流量計、符号１５は流量表示盤、符号１６は発電機、符号１７は温度計、符号１８は演算装置、符号１９は温度計（温度検出器）、符号２０は演算装置（第１制御装置）、符号２１はスプレー弁、符号３０は給水弁１３から低温集熱装置２に供給される水の流量を計測する流量計（流量検出器）、符号３１は汽水分離装置３の水位を計測する水位計（水位検出器）である。
【００４６】
また、以降の説明では、各構成要素を結ぶ配管をライン○−○と表記する。前記の○には符号が入り、例えば、ライン１−１３は給水ポンプ１と給水弁１３を結ぶ配管を表している。また、ライン８−Ｃは、蓄熱装置８と分岐点Ｃを結ぶ配管を表している。
【００４７】
この太陽熱発電システムは、図１に示すように、まず、給水ポンプ１から供給された水はライン１−１３を通り、給水弁１３により流量が調整され、ライン１３−２を通り低温集熱装置２に送られる。この低温集熱装置２では太陽熱によって給水を加熱し、水−蒸気二相流体が生成する。生成した水−蒸気二相流体はライン２−３を通り汽水分離装置３に送られる。
【００４８】
低温集熱装置２で生成した水−蒸気二相流体は汽水分離装置３で水と蒸気に分離され、分離された飽和蒸気はライン３−４を通り高温集熱装置４へ送られる。その高温集熱装置４に導入された飽和蒸気は、太陽熱でさらに加熱され、過熱蒸気が生成される。なお、汽水分離装置３で分離された水はライン３−１を通り給水ポンプ１入口へ送られる。
【００４９】
高温集熱装置４で生成された過熱蒸気の一部は抽気され、ライン４−７を通り、抽気弁７で抽気量を調整され、ライン７−１１を通り蓄熱装置８に送られる。熱伝達媒体である過熱蒸気の熱エネルギは、蓄熱装置８内の過熱蒸気用伝熱管１１を流れる過程で、蓄熱装置８内に充填された蓄熱媒体と熱交換される。過熱蒸気は、蓄熱媒体と熱交換することによって水−蒸気二相流体となり、過熱蒸気用伝熱管１１出口から流出する。この水−蒸気二相流体はライン８−３を通り汽水分離装置３へと導かれ、低温集熱装置２で生成された水−蒸気二相流体と合流する。そして、水−蒸気二相流体は、汽水分離装置３で再び水と蒸気に分離される。なお、本実施形態では、蓄熱媒体として硝酸カリウム（凝固点３３４℃）が用いられているが、これ以外にも、例えば硝酸ナトリウム（凝固点３０８℃）を用いることもできる。
【００５０】
高温集熱装置４で生成された過熱蒸気で蓄熱装置８に抽気されなかった過熱蒸気はライン４−１４を通り、流量計１４で流量を測定され、ライン１４−５を通り、蒸気タービン５に導かれる。この過熱蒸気により蒸気タービン５を回転し、その回転により発電機１６で発電する仕組みになっている。なお、流量計１４の流量を流量表示盤１５に入力する。この流量表示盤１５は流量が計画流量からはずれた場合に警報を鳴らす仕組みになっている。
【００５１】
日射量の変動あるいは低下等により、そのとき得られる太陽熱のみでは作動流体（本実施形態では水）の加熱、即ち蒸気タービン５を駆動する過熱蒸気が不足する条件では、給水ポンプ１からの水が、ライン１−９を通り、給水弁９で流量を調整され、ライン９−８を通り、蓄熱装置８に送られる。蓄熱装置８に送られた水は給水用伝熱管１０を通り蓄熱装置８内に充填した蓄熱媒体が持つ蓄熱エネルギと熱交換される。これにより、給水用伝熱管１０出口で過熱蒸気が生成される。
【００５２】
この給水用伝熱管１０で生成された過熱蒸気はライン８−１４を通り、流量計１４で流量を測定され、ライン１４−５を通り、蒸気タービン５に導かれる。この過熱蒸気により蒸気タービン５を回転し、その回転により発電機１６を発電する仕組みになっている。つまり、蓄熱装置８で生成された過熱蒸気は、分岐点Ｃにて、高温集熱装置４からライン４−１４を通る過熱蒸気と合流させることが可能である。
【００５３】
ここで、蒸気タービン５から低温集熱装置２までのライン、即ち、ライン５−６、ライン６−１、ライン１−１３、およびライン１３−２で構成されるラインが、本発明の「給水ライン」に相当する。また、高温集熱装置４から蒸気タービン５までのライン、即ち、ライン４−１４およびライン１４−５で構成されるラインが、本発明の「過熱蒸気供給ライン」に相当する。
【００５４】
また、ライン４−１４の途中にある分岐点Ｂから、抽気弁７を経て、蓄熱装置８の過熱蒸気用伝熱管１１の入口までのラインが、本発明の「第１ライン」に相当する。また、ライン１−１３の途中にある分岐点Ａから、給水弁９を経て、蓄熱装置８の給水用伝熱管１０の入口までのラインが、本発明の「第２ライン」に相当する。また、蓄熱装置８から、ライン４−１４の途中にある分岐点Ｃまでのラインが、本発明の「第３ライン」に相当する。また、汽水分離装置３から、ライン６−１の途中にある分岐点Ｄまでのラインが、本発明の「第４ライン」に相当する。また、蓄熱装置８の過熱蒸気用伝熱管１１の出口から汽水分離装置３までのラインが、本発明の「第５ライン」に相当する。
【００５５】
このように、本実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、低温集熱装置２と高温集熱装置４とによる二段階加熱方式の集熱装置で生成された過熱蒸気と、蓄熱装置８で生成された過熱蒸気とを並列で蒸気タービンに供給する構成を採用したことにより、日射量の変動あるいは低下等により、そのとき得られる太陽熱のみでは蒸気タービン５を駆動する過熱蒸気が不足するような状況であっても、蓄熱装置８で生成された過熱蒸気を迅速に蒸気タービン５に供給する（アシストする）ことができる。しかも、蓄熱装置８およびライン８−Ｃに太陽光を集光する装置を設ける必要がないため、システム構成の低コスト化および簡素化を図ることができる。
【００５６】
ここで、蓄熱装置８は、蒸気タービン５へ供給する過熱蒸気の最大流量（Ｎｍ３／ｓ）、温度、および圧力、蓄熱媒体の種類および熱容量等を考慮して、好適なものとなるように設計されている。また、本実施形態で用いた蓄熱装置８は、過熱蒸気用伝熱管１１を流れる流体と給水用伝熱管１０を流れる流体とが対向流となり、かつ、互いの伝熱管が近接するような配置となるよう構成されている。これは、熱伝達率を高めるためである。なお、蓄熱装置８の内部を断熱壁で区画して複数の空間を設けるようにしても良い。
【００５７】
また、本実施形態の場合、ライン７−８の間にスプレー弁２１が設けられており、スプレー量をスプレー弁２１で調整することが可能な構成となっている。加えて、高温集熱装置４で加熱された過熱蒸気の温度を測定する温度計１９がライン４−７に設けられており、その温度計１９の計測信号を演算装置２０の入力とし、スプレー弁２１を調整することができるようになっている。これにより、ライン７−８を通る高温集熱装置４から抽気された過熱蒸気の温度を所定の温度未満に制御することが可能である。
【００５８】
ここで、本実施形態では、上記した所定の温度を４５０℃に定めている。これは、過熱蒸気の温度が、蓄熱装置８に充填されている硝酸カリウムが劣化する温度である４５０℃以上にならないようにするためである。このように、スプレー弁２１によって過熱蒸気の温度を調整することにより、蓄熱媒体の劣化を防いでいる。
【００５９】
また、本実施形態では、流量計３０と水位計３１との検出信号を入力として、演算装置１２が給水弁１３および抽気弁７の弁開度を調整するようにしている。これにより、低温集熱装置２に送られる水の流量および蓄熱装置８に送られる過熱蒸気量を調整することが可能である。より詳細には、低温集熱装置２の出口温度が３５０℃に保たれるように、かつ、過熱蒸気用伝熱管１１の出口温度が同じく３５０℃に保たれるように、給水弁１３と抽気弁７の弁開度が制御される。これは、過熱蒸気の温度を、蓄熱装置８に充填されている硝酸カリウムの凝固点３３４℃よりも高い３５０℃にキープすることで、硝酸カリウムが凝固することを防止するためである。
【００６０】
なお、給水弁１３および抽気弁７の弁開度を調整しても過熱蒸気用伝熱管１１の出口温度が３５０℃を超えるような場合には、演出装置２０がスプレー弁２１の弁開度を大きくするよう制御することで、過熱蒸気用伝熱管１１の入口温度を下げることができる。
【００６１】
このように、本実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、蓄熱媒体である硝酸カリウムが凝固しにくい構成であるため、硝酸カリウムの凝固を防止するために大型の撹拌器を設ける必要はない。よって、設備コストを抑えることができる。また、本実施形態に係る太陽熱発電システムでは、低温集熱装置２から汽水分離装置３に供給された３５０℃程度の水−蒸気二相流体だけでなく、蓄熱装置８から汽水分離装置３に供給された３５０℃程度の水−蒸気二相流体をも汽水分離装置３に回収して水と飽和蒸気とに分離し、飽和蒸気のみを高温集熱装置４に供給することができる。したがって、高温集熱装置４に供給する飽和蒸気量が増加（熱回収量が増加）し、熱効率が向上する。
【００６２】
さらに、ライン１４−５の流体温度を測定する温度計１７を設け、その温度計１７の計測信号を演算装置１８に入力する。これにより、演算装置１８で給水弁９の開度を変化させ、蓄熱装置８への給水量を調整することが可能である。
【００６３】
次に、本実施形態に係る太陽熱発電システムを用いた場合の運転状況について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る太陽熱発電システムにおいて、日照量の変化と、給水弁９の弁開度と、蓄熱装置８の蓄熱量と、発電機１６の発電量との関係を示したものである。図２の横軸は時刻をとり、（ａ）は日の出、（ｂ）はＤＮＩ（法線面直達日射量）変動開始時、（ｃ）はＤＮＩ変動終了時、（ｄ）は日の入の時刻を表している。また、図２（１）の符号２２は日中のＤＮＩ、図２（２）の符号２３は給水弁９の弁開度、図２（３）の符号２４は日中のＤＮＩ２２と弁開度２３に応じた蓄熱量、図２（４）の符号２６は蓄熱装置８を設置した場合の発電量の一例である。なお、図２（４）の符号２５は蓄熱装置８を設置しない場合の発電量の一例である。
【００６４】
図２に示すように、時刻（ａ）以後、ＤＮＩの増加とともに、蓄熱量（３）と発電量（４）が増加し、計画発電量で安定する。雲等の影響で日中のＤＮＩが低下する時刻（ｂ）と時刻（ｃ）の時間では、給水弁９の弁開度を（２）のように上げ、ライン９−８の給水量を増加させ、（３）のように蓄熱エネルギを熱交換し過熱蒸気を生成することで、（４）の蓄熱装置８を設置した場合の発電量２６のように安定した発電が可能となる。一方、蓄熱装置８を設置しない場合２５では発電量が日中のＤＮＩの変動により、一時的に発電量が不安定になる。さらに、蓄熱装置８を設置した場合２６では、時刻（ｃ）以後も蓄熱エネルギによる発電が可能となる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、蓄熱装置８にて過熱蒸気を生成するための集熱装置を別個に設ける必要がないため、設備コストおよび建設コストを低減できる。また、本実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、蓄熱装置８に充填される蓄熱媒体（本実施形態では硝酸カリウム）の温度が所定の温度範囲内に保たれているので、蓄熱媒体の凝固や劣化を防止できる。そのため、蓄熱媒体の凝固を防ぐための撹拌器等の設置は不要となるため、設備コストを抑えられるうえ、蓄熱媒体が劣化しにくくなるため、設備の保全コストも抑えることができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る太陽熱発電システムは、水（蒸気）以外の熱搬送媒体を用いることなく蓄熱装置８に熱を蓄えることができる構成である。別言すれば、本実施形態は、粘性の高い流体（例えば、オイルや溶融塩）を熱搬送媒体として用いる必要がないシステムである。そのため、高粘性流体の凝固を防止するために配管を加熱する装置を設ける必要がなく、設備を簡素化できる。しかも、流体が水であるため、高粘性流体を取り扱う場合に比べて安価なポンプを使用できる。
【００６７】
また、高温集熱装置４を例えばタワー装置にした場合、地上から４０ｍ〜１５０ｍ程度の高さまで流体を揚送する必要があるが、本実施形態では、汽水分離装置３を設け、高温集熱装置４へ飽和蒸気のみを送ることが可能な構成としたので、水−蒸気二相流体用のポンプよりも比較的安価な過熱蒸気用ポンプを設置することができる。よって、設備コストが低減する。
【００６８】
また、本実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、スプレー弁２１により蓄熱装置８に供給する過熱蒸気の温度を調整できるから、蓄熱装置８の過熱蒸気用伝熱管１１の損傷を低減することもできる。加えて、本実施形態では、蓄熱装置８に充填されている蓄熱媒体の温度を例えば、４５０℃弱に保つことができるので、夜間でも蓄熱装置８のみで過熱蒸気を生成することができる。これにより、夜間の発電において、火力発電等によるバックアップが不要である。そのため、本実施形態に係る太陽熱発電システムは、燃料コストおよびＣＯ２排出量の低減にも寄与することになる。
【００６９】
続いて、本発明の第２〜第７実施形態にかかる太陽熱発電システムについて、順番に説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７０】
「第２実施形態」
図３は、本発明の第２実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。この図において、符号１は給水ポンプ、符号２は低温集熱装置、符号３は汽水分離装置、符号４は高温集熱装置、符号５は蒸気タービン、符号６はグランドコンデンサ、符号１６は発電機、符号３８は媒体循環ポンプ、符号３９は主循環ポンプ、符号４１は主蒸気弁、符号４２ａ〜ｅは切替弁、符号４３は流量調整弁、符号４５は給水加熱器、符号４６はタンク、符号５１は高温蓄熱装置、符号６０は給水中の溶存酸素を低減・除去する脱気器である。
【００７１】
グランドコンデンサ６と、脱気器６０と、給水ポンプ１と、給水加熱器４５と、タンク４６と、主循環ポンプ３９と、低温集熱装置２とを繋いで形成されるライン６−２が低温集熱装置２に水を供給する「給水ライン」であり、高温集熱装置４と蒸気タービン５とを繋いで形成されるライン４−５が蒸気タービン５に過熱蒸気を供給する「過熱蒸気供給ライン」である。また、ラインＢ−５１（Ｎｏ．１）は本発明の「第１ライン」に、ラインＣ−５１（Ｎｏ．３）は本発明の「第３ライン」に、ライン３−４６（Ｎｏ．４）は本発明の「第４ライン」に、ライン３−５１（Ｎｏ．６）は本発明の「第６ライン」に、ライン５１−６０（Ｎｏ．７）は本発明の「第７ライン」に、それぞれ相当する。なお、各種弁、ポンプ等は図示しない演算装置によって作動が制御されている。
【００７２】
図３に示すように、第２実施形態に係る太陽熱発電システムは、主に、汽水分離装置３で分離された飽和蒸気を高温蓄熱装置５１に供給するライン３−５１を備えている点で第１実施形態に係る太陽熱発電システムと相違する。この第２実施形態に係る太陽熱発電システムの運転モードについて、図４および図５を用いて説明する。図４は、第２実施形態に係る太陽熱発電システムの蓄熱運転モード時の運転状態を、図５は同システムの放熱運転モード時の運転状態を、それぞれ示している。
【００７３】
なお、図中、矢印は作動流体（蒸気または水）の流れの方向を、実線は作動流体が通過するラインを、点線は運転中クローズされるラインを、それぞれ示している。また、同図中、黒色に塗り潰された弁は閉じた状態であることを示しており、白色で塗り潰された弁は開いた状態であることを示している。
【００７４】
＜蓄熱運転モード＞
図４に示すように、水は給水ポンプ１により給水加熱器４５へと送られ、給水加熱器４５にて蒸気タービン５からの抽気蒸気により予熱された後に、ライン４５−４６を通ってタンク４６に貯留される。タンク４６の水は主循環ポンプ３９により低温集熱装置２に送られ、太陽のエネルギにより加熱されることで、水−蒸気二相流体となる。低温集熱装置２で生成された水−蒸気二相流体は、ライン２−３を流れた後、汽水分離装置３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和蒸気は高温集熱装置４に供給され、太陽エネルギによりさらに加熱されて過熱蒸気となる。一方、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、ライン３−４６を流れてタンク４６に貯留される。即ち、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、給水ポンプ１から供給される給水と合流する。
【００７５】
高温集熱装置４で生成された過熱蒸気はライン４−５を通って、蒸気タービン５に供給され、蒸気タービン５が駆動する。蒸気タービン５が駆動することで、蒸気タービン５に接続された発電機１６が発電する。蒸気タービン５の排気蒸気はグランドコンデンサ６で水に戻され、脱気器６０を流れた後、再び給水ポンプ１によりタンク４６へ給水される。
【００７６】
ライン４−５を流通する過熱蒸気の一部は、分岐点Ｂで分岐し、切替弁４２ｂを通って高温蓄熱装置５１に供給される。高温蓄熱装置５１には伝熱管が設置されており、伝熱管内を過熱蒸気が流通し、伝熱管の外部を第２蓄熱媒体（例えば、硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなど）が流通することで熱交換が行われ、高温の過熱蒸気の持つ熱エネルギの一部が第２蓄熱媒体に移動することで蓄熱される。ここで、高温蓄熱装置５１を通過した過熱蒸気の蒸気乾き度が０よりも大きくなるように、媒体循環ポンプ３８および流量調整弁４３で第２蓄熱媒体の循環量が調整されている。即ち、高温蓄熱装置５１に充填されている第２蓄熱媒体としての溶融塩が固まらない温度に制御されている。高温蓄熱装置５１を通過した蒸気は、ライン５１−６０を流れて脱気器６０へと戻され、脱気後、再び給水として利用される。なお、ライン５１−３８、ライン３８−４３、ライン４３−５１で構成される環状のラインが、本発明の「溶融塩循環ライン」に相当する。
【００７７】
＜放熱運転モード＞
図５に示すように、水は給水ポンプ１により給水加熱器４５へと送られ、給水加熱器４５にて蒸気タービン５からの抽気蒸気により予熱された後に、ライン４５−４６を通ってタンク４６に貯留される。タンク４６の水は主循環ポンプ３９により低温集熱装置２に送られ、太陽のエネルギにより加熱されることで、水−蒸気二相流体となる。低温集熱装置２で生成された水−蒸気二相流体は、ライン２−３を流れた後、汽水分離装置３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。
【００７８】
飽和蒸気は高温蓄熱装置５１に供給され、高温蓄熱装置５１に充填された第２蓄熱媒体と熱交換することにより過熱蒸気となる。高温蓄熱装置５１で生成された過熱蒸気は、ライン５１−Ｃ、ラインＣ−５を流れて蒸気タービン５に供給される。一方、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、ライン３−４６を流れてタンク４６に貯留される。即ち、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、給水ポンプ１から供給される給水と合流する。
【００７９】
このように、第２実施形態に係る太陽熱発電システムは、構成を簡素化できるうえ、蓄熱運転モードと放熱運転モードとで蒸気タービン５の入口圧力をほぼ同等とすることができるから、両運転モードでの発電効率に殆ど差が生じない。また、水を循環させて再利用できるため、水資源の無駄を削減できる。さらに、第２実施形態に係る太陽熱発電システムによれば、日中の日射量の変動に対して発電出力を平準化する効果も期待できる。なお、第２実施形態に係る太陽熱発電システムは、曇りや雨の日が多く、放熱運転の時間が短い場合に適している。
【００８０】
「第３実施形態」
図６は、本発明の第３実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。第３実施形態に係る太陽熱発電システムは、第２実施形態に係る太陽熱発電システムの構成のうち、低温集熱装置２としてフレネル式の集光・集熱装置を用い、高温集熱装置４としてタワー式の集光・集熱装置を用いた点に特徴があるが、その他の構成は第２実施形態と同じである。そのため、重複する説明は省略する。
【００８１】
図６に示すタワー式集光・集熱装置は、所定の高さ（３０〜１００ｍ程度）を有するタワー７１の上に伝熱管パネル７２が設置される。一方、地上面には多数のヘリオスタット７０を色々な向きに配置される。そして、太陽の動きを追尾しながらヘリオスタット７０群で伝熱管パネル７２に集光して、過熱蒸気が生成される。このタワー式の集光・集熱装置は、トラフ式やフレネル式の集光・集熱装置よりも高温の蒸気を生成することができるため、タービン効率を上げて、より多くの電力が得られるという長所を有している。
【００８２】
また、同図に示すフレネル式の集光・集熱装置は、平面状あるいは若干曲面状の集光ミラー６５を、角度を少しずつ変えて多数枚並べて、その集光ミラー６５群の上方数メートルの所にパネル状になった伝熱管６６群を水平に配置して構成される。そして、太陽光を集光ミラー６５群で伝熱管６６群に集光し、各伝熱管６６内を流通する水を加熱して、伝熱管６６から水−蒸気二相流体が生成される。勿論、本実施形態において、フレネル式の集光・集熱装置に代えて、トラフ式の集光・集熱装置を用いても良い。トラフ式やフレネル式の集光・集熱装置を用いることにより、構造を簡素化することができる。
【００８３】
「第４実施形態」
図７は、本発明の第４実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。この図において、符号１は給水ポンプ、符号２は低温集熱装置、符号３は汽水分離装置、符号４は高温集熱装置、符号５は蒸気タービン、符号６はグランドコンデンサ、符号１６は発電機、符号３６は昇圧ポンプ、符号３７は副循環ポンプ、符号３８は媒体循環ポンプ、符号３９は主循環ポンプ、符号４０は給水弁、符号４１は主蒸気弁、符号４２ｂ〜ｄ，４２ｆ〜ｊは切替弁、符号４３は流量調整弁、符号４５は給水加熱器、符号４６はタンク、符号５０は低温蓄熱装置、符号５１は高温蓄熱装置、符号５３は副汽水分離装置である。
【００８４】
グランドコンデンサ６と、給水ポンプ１と、給水加熱器４５と、タンク４６と、主循環ポンプ３９と、低温集熱装置２とを繋いで形成されるライン６−２が低温集熱装置２に水を供給する「給水ライン」であり、高温集熱装置４と蒸気タービン５とを繋いで形成されるライン４−５が蒸気タービン５に過熱蒸気を供給する「過熱蒸気供給ライン」である。また、ラインＢ−５１（Ｎｏ．１）は本発明の「第１ライン」に、ラインＡ−５０（Ｎｏ．２）は本発明の「第２ライン」に、ラインＣ−５１（Ｎｏ．３）は本発明の「第３ライン」に、ライン３−４６（Ｎｏ．４）は本発明の「第４ライン」に、ライン５１−５０（Ｎｏ．８）は本発明の「第８ライン」に、ライン５０−Ｅ（Ｎｏ．９）は本発明の「第９ライン」に、ライン５０−５３およびライン５３−５１（Ｎｏ．１０）は本発明の「第１０ライン」に、ライン５３−Ｆ（Ｎｏ．１１）は本発明の「第１１ライン」に、それぞれ相当する。なお、各種弁、ポンプ等は図示しない演算装置によって作動が制御されている。
【００８５】
図７に示すように、第４実施形態に係る太陽熱発電システムは、主に、低温蓄熱装置５０と高温蓄熱装置５１の２つの蓄熱装置を備えている点で第１実施形態に係る太陽熱発電システムと相違する。この第４実施形態に係る太陽熱発電システムの運転モードについて、図８および図９を用いて説明する。図８は、第４実施形態に係る太陽熱発電システムの蓄熱運転モード時の運転状態を、図９は同システムの放熱運転モード時の運転状態を、それぞれ示している。
【００８６】
なお、図中、矢印は作動流体（蒸気または水）の流れの方向を、実線は作動流体が通過するラインを、点線は運転中クローズされるラインを、それぞれ示している。また、同図中、黒色に塗り潰された弁は閉じた状態であることを示しており、白色で塗り潰された弁は開いた状態であることを示している。
【００８７】
＜蓄熱運転モード＞
図８に示すように、水は給水ポンプ１により給水加熱器４５へと送られ、給水加熱器４５にて蒸気タービン５からの抽気蒸気により予熱された後に、ライン４５−４６を通ってタンク４６に貯留される。タンク４６の水は主循環ポンプ３９により低温集熱装置２に送られ、太陽のエネルギにより加熱されることで、水−蒸気二相流体となる。低温集熱装置２で生成された水−蒸気二相流体は、ライン２−３を流れた後、汽水分離装置３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和蒸気は高温集熱装置４に供給され、太陽エネルギによりさらに加熱されて過熱蒸気となる。一方、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、ライン３−４６を流れてタンク４６に貯留される。即ち、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、給水ポンプ１から供給される給水と合流する。
【００８８】
高温集熱装置４で生成された過熱蒸気はライン４−５を通って、蒸気タービン５に供給され、蒸気タービン５が駆動する。蒸気タービン５が駆動することで、蒸気タービン５に接続された発電機１６が発電する。蒸気タービン５の排気蒸気はグランドコンデンサ６で水に戻され、再び給水ポンプ１によりタンク４６へ供給される。
【００８９】
ライン４−５を流通する過熱蒸気の一部は、分岐点Ｂで分岐し、切替弁４２ｂを通って高温蓄熱装置５１に供給される。この高温蓄熱装置５１において過熱蒸気と第２蓄熱媒体である溶融塩との間で熱交換が行われ、溶融塩に熱が蓄えられる。勿論、本実施形態にいても、溶融塩が固まらないようにするために、媒体循環ポンプ３８および流量調整弁４３の作動を制御して高温蓄熱装置５１の出口の蒸気乾き度が０よりも大きくなるようしている。
【００９０】
高温蓄熱装置５１を通過した蒸気は、ライン５１−５０を流れて低温蓄熱装置５０に導入される。低温蓄熱装置５０に導入された蒸気は、低温蓄熱装置５０の内部に充填された第１蓄熱媒体（例えば、相変化蓄熱媒体である硝酸リチウム；ＬｉＮＯ３）と熱交換することで凝縮水となる。その凝縮水は、昇圧ポンプ３６で昇圧された後、給水ラインに戻され再び給水として利用される。
【００９１】
＜放熱運転モード＞
図９に示すように、水は給水ポンプ１により供給され、蒸気タービン５からの抽気蒸気により給水加熱器４５で予熱された後に、ライン４５−Ａ、ラインＡ−５０の順に通って、低温蓄熱装置５０に供給される。低温蓄熱装置５０に供給された水は、低温蓄熱装置５０の内部に充填された第１蓄熱媒体と熱交換することで水−蒸気二相流体となり、ライン５０−５３を流れた後、副汽水分離装置５３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和水は副循環ポンプ３７で給水ラインに戻され、飽和蒸気はライン５３−５１を流れて高温蓄熱装置５１に供給される。高温蓄熱装置５１に供給された飽和蒸気は、高温蓄熱装置５１に充填されている第２蓄熱媒体と熱交換して過熱蒸気となり、その過熱蒸気がライン５１−Ｃ、ラインＣ−５を順に流れて蒸気タービン５に供給される。
【００９２】
このように、第４実施形態に係る太陽熱発電システムは、構成を簡素化できるうえ、蓄熱運転モードと放熱運転モードとで蒸気タービン５の入口圧力をほぼ同等とすることができるから、両運転モードでの発電効率に殆ど差が生じない。なお、第４実施形態に係る太陽熱発電システムは、日中の日射量が多く、かつ変動が小さい環境下で用いると好適である。例えば、日中は蓄熱運転モードでの運転を行い、夜間に放熱運転モードでの運転を行うことにより、１日中発電することができる。
【００９３】
「第５実施形態」
図１０は、本発明の第５実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。第５実施形態に係る太陽熱発電システムは、第４実施形態に係る太陽熱発電システムの構成のうち、低温集熱装置２としてフレネル式の集光・集熱装置を用い、高温集熱装置４としてタワー式の集光・集熱装置を用いた点に特徴があるが、その他の構成は第４実施形態と同じである。また、図１０に示すタワー式の集光・集熱装置およびフレネル式の集光・集熱装置は、第３実施形態において用いた各装置と同じ構成である。そのため、ここでの説明は省略する。第５実施形態に係る太陽熱発電システムにおいても、第４実施形態と同様に蓄熱運転モードおよび放熱運転モードの両モードの運転を行うことができ、同等の作用効果を得ることができる。
【００９４】
「第６実施形態」
図１１は、本発明の第６実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。第６実施形態例に係る太陽熱発電システムは、第４実施形態に係る太陽熱発電システムの構成に、汽水分離装置３から高温蓄熱装置５１に向かうライン３−５１を追加し、当該ライン３−５１に切替弁４２ｅを組み込むと共に、汽水分離装置３から高温集熱装置４に向かうライン３−４に切替弁４２ａを組み込んで構成される。別言すれば、第２実施形態に係る太陽熱発電システムで用いられるライン３−５１、切替弁４２ａ，４２ｅの構成を、第４実施形態に係る太陽熱発電システムに組み込んだ構成が、本発明の第６実施形態に係る太陽熱発電システムである。
【００９５】
次に、この第６実施形態に係る太陽熱発電システムの運転モードについて、図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、第６実施形態に係る太陽熱発電システムの蓄熱運転モード時の運転状態を、図１３は同システムの短時間放熱運転モード時の運転状態を、図１４は同システムの長時間放熱運転モード時の運転状態を、それぞれ示している。
【００９６】
なお、図中、矢印は作動流体（蒸気または水）の流れの方向を、実線は作動流体が通過するラインを、点線は運転中クローズされるラインを、それぞれ示している。また、同図中、黒色に塗り潰された弁は閉じた状態であることを示しており、白色で塗り潰された弁は開いた状態であることを示している。
【００９７】
＜蓄熱運転モード＞
図１２に示すように、水は低温集熱装置２、高温集熱装置４を経て最終的に過熱蒸気となって蒸気タービン５に供給される。蒸気タービン５から排出された蒸気は、グランドコンデンサ６によって復水され、再び低温集熱装置２へと給水される。また、過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気の一部は、高温蓄熱装置５１、低温蓄熱装置５０の順に流れる間に、高温蓄熱装置５１の第２蓄熱媒体、低温蓄熱装置５０の第１蓄熱媒体とそれぞれ熱交換され、各蓄熱装置に熱が蓄えられる。なお、本実施形態における蓄熱運転モードは、第４実施形態と同じであるため、詳しい説明は省略する。
【００９８】
＜短時間放熱運転モード＞
図１３に示すように、水は給水ポンプ１により給水加熱器４５へと送られ、給水加熱器４５にて蒸気タービン５からの抽気蒸気により予熱された後に、ライン４５−４６を通ってタンク４６に貯留される。タンク４６の水は主循環ポンプ３９により低温集熱装置２に送られ、太陽のエネルギにより加熱されることで、水−蒸気二相流体となる。低温集熱装置２で生成された水−蒸気二相流体は、ライン２−３を流れた後、汽水分離装置３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和蒸気は、ライン３−５１を通って高温蓄熱装置５１に供給され、高温蓄熱装置５１内の第２蓄熱媒体と熱交換して過熱蒸気となる。その過熱蒸気は、ライン５１−Ｃ、ラインＣ−５を順に流れて蒸気タービン５に供給される。一方、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、ライン３−４６を流れてタンク４６に貯留される。即ち、汽水分離装置３にて分離された飽和水は、給水ポンプ１から供給される給水と合流する。
【００９９】
＜長時間放熱運転モード＞
図１４に示すように、水は給水ポンプ１により供給され、蒸気タービン５からの抽気蒸気により給水加熱器４５で予熱された後に、ライン４５−Ａ、ラインＡ−５０の順に流れて低温蓄熱装置５０に供給される。低温蓄熱装置５０に供給された水は、低温蓄熱装置５０の内部に充填された第１蓄熱媒体と熱交換することで水−蒸気二相流体となり、ライン５０−５３を流れた後、副汽水分離装置５３で飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和水は副循環ポンプ３７で給水ラインに戻され、飽和蒸気はライン５３−５１を流れて高温蓄熱装置５１に供給される。高温蓄熱装置５１に供給された飽和蒸気は、高温蓄熱装置５１に充填されている第２蓄熱媒体と熱交換して過熱蒸気となり、その過熱蒸気がライン５１−Ｃ、ラインＣ−５を順に流れて蒸気タービン５に供給される。
【０１００】
このように、第６実施形態に係る太陽熱発電システムは、構成を簡素化できるうえ、蓄熱運転モード、短時間放熱運転モード、および長時間放熱運転モードの全運転モードにおいて、蒸気タービン５の入口圧力をほぼ同等とすることできるから、全運転モードでの発電効率に殆ど差が生じない。なお、第６実施形態に係る太陽熱発電システムは、長時間の放熱運転と短時間の放熱運転の両方を行うことができるから、多様なニーズに答えることができる。
【０１０１】
「第７実施形態」
図１５は、本発明の第７実施形態に係る太陽熱発電システムの構成図である。第７実施形態に係る太陽熱発電システムは、第６実施形態に係る太陽熱発電システムの構成のうち、低温集熱装置２としてフレネル式の集光・集熱装置を用い、高温集熱装置４としてタワー式の集光・集熱装置を用いた点に特徴があるが、その他の構成は第６実施形態と同じである。また、図１５に示すタワー式の集光・集熱装置およびフレネル式の集光・集熱装置は、第３実施形態において用いた各装置と同じ構成である。そのため、ここでの説明は省略する。第７実施形態に係る太陽熱発電システムにおいても、第６実施形態と同様に蓄熱運転モード、短時間放熱運転モード、および長時間放熱運転モードでの運転を行うことができ、同等の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
なお、本発明に係る太陽熱発電システムは、ボイラを用いた火力発電プラントに組み込み、太陽熱と火力とが複合した発電プラントとして用いても良いことは言うまでもない。例えば、図１６に示すように、第４実施形態に係る太陽熱発電システムの構成のうち、低温集熱装置２および高温集熱装置４の代わりにボイラ８０を用いて蒸気を生成する構成としても良い。なお、図１６において、符号８０はボイラ、符号８１はボイラ節炭器、符号８２はボイラ水壁、符号８３はボイラ過熱器である。この構成であっても、第４実施形態と同様に蓄熱運転モードと放熱運転モードでの運転を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１…給水ポンプ、２…低温集熱装置（集熱装置）、３…汽水分離装置、４…高温集熱装置（集熱装置）、５…蒸気タービン、６…グランドコンデンサ、７…抽気弁、８…蓄熱装置、９…給水弁、１０…給水用伝熱管、１１…過熱蒸気用伝熱管、１２…演算装置（第２制御装置）、１３…給水弁、１４…流量計、１５…流量計表示盤、１６…発電機、１７…温度計、１８…演算装置、１９…温度計（温度検出器）、２０…演算装置（第１制御装置）、２１…スプレー弁、３０…流量計（流量検出器）、３１…水位計（水位検出器）、３６…昇圧ポンプ、３７…副循環ポンプ、３８…媒体循環ポンプ、３９…主循環ポンプ、４０…給水弁、４１…主蒸気弁、４２ａ〜ｊ…切替弁、４３…流量調整弁、４５…給水加熱器、４６…タンク、５０…低温蓄熱装置、５１…高温蓄熱装置、５３…副汽水分離装置、６０…脱気器、８０…ボイラ、８１…ボイラ節炭器、８２…ボイラ水壁、８３…ボイラ過熱器、Ａ〜Ｆ…分岐点、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１…第１〜第１１ライン
【図１】
2014014027.tif 000003
【図２】
2014014027.tif 000004
【図３】
2014014027.tif 000005
【図４】
2014014027.tif 000006
【図５】
2014014027.tif 000007
【図６】
2014014027.tif 000008
【図７】
2014014027.tif 000009
【図８】
2014014027.tif 000010
【図９】
2014014027.tif 000011
【図１０】
2014014027.tif 000012
【図１１】
2014014027.tif 000013
【図１２】
2014014027.tif 000014
【図１３】
2014014027.tif 000015
【図１４】
2014014027.tif 000016
【図１５】
2014014027.tif 000017
【図１６】
2014014027.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月9日(2013.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、蓄熱媒体を有する蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、
前記蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた水を前記蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて加熱された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、
前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第４ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記第１ラインから前記蓄熱装置に流入し、前記蓄熱装置にて前記蓄熱媒体へ放熱した蒸気を前記汽水分離装置へ供給する第５ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項４】
請求項３の記載において、
前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を検出する温度検出器と、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を調整するスプレー弁と、前記スプレー弁の作動を制御する第１制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記温度検出器の検出信号に基づいて、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体が劣化する温度より低く保たれるように前記スプレー弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項５】
請求項３の記載において、
前記給水ラインに設けられ、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を調整する給水弁と、前記第１ラインに設けられ、前記蓄熱装置へ供給する過熱蒸気の流量を調整する抽気弁と、前記汽水分離装置で分離された水の水位を検出する水位検出器と、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を検出する流量検出器と、前記給水弁および前記抽気弁の作動を制御する第２制御装置と、を備え、
前記第２制御装置は、前記水位検出器の検出信号および前記流量検出器の検出信号に基づいて、前記第５ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体の凝固点より高く保たれるように、前記給水弁の弁開度および前記抽気弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項６】
太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項７】
請求項６の記載において、
給水中の溶存酸素を低減または除去する脱気器を前記給水ラインに設置すると共に、前記高温蓄熱装置にて前記第２蓄熱媒体と熱交換した蒸気を前記脱気器に戻す第７ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項８】
請求項７の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置に導いて前記第２蓄熱媒体に蓄熱させた後、前記第７ラインを経由して前記脱気器へ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項９】
太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１１】
請求項１０の記載において、
前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、
前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１２】
請求項１１の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１３】
太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気または前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１４】
請求項１３の記載において、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインと、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインと、を設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１５】
請求項１４の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと、短時間放熱運転モードと、長時間放熱運転モードと、を備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記短時間放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記長時間放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１６】
請求項６、９、１３の何れか記載において、
前記高温蓄熱装置に充填される前記第２蓄熱媒体として溶融塩が用いられ、
前記溶融塩を媒体循環ポンプによって循環させる溶融塩循環ラインを前記高温蓄熱装置に設け、
前記媒体循環ポンプの流量を制御することにより、前記高温蓄熱装置の蓄熱量と放熱量を任意に調整可能とした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１７】
請求項６、１１、１３の何れかの記載において、
前記低温集熱装置として、線集光方式であるフレネル型またはトラフ型の集光・集熱装置が用いられ、
前記高温集熱装置として、点集光方式であるタワー型の集光・集熱装置が用いられる
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月24日(2016.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて加熱された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、蓄熱媒体を有する蓄熱装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第４ラインと、前記第１ラインから前記蓄熱装置に流入し、前記蓄熱装置にて前記蓄熱媒体へ放熱した蒸気を前記汽水分離装置へ供給する第５ラインと、を備え、
前記蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた水を前記蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を検出する温度検出器と、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度を調整するスプレー弁と、前記スプレー弁の作動を制御する第１制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記温度検出器の検出信号に基づいて、前記第１ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体が劣化する温度より低く保たれるように前記スプレー弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項３】
請求項１の記載において、
前記給水ラインに設けられ、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を調整する給水弁と、前記第１ラインに設けられ、前記蓄熱装置へ供給する過熱蒸気の流量を調整する抽気弁と、前記汽水分離装置で分離された水の水位を検出する水位検出器と、前記低温集熱装置へ供給する水の流量を検出する流量検出器と、前記給水弁および前記抽気弁の作動を制御する第２制御装置と、を備え、
前記第２制御装置は、前記水位検出器の検出信号および前記流量検出器の検出信号に基づいて、前記第５ラインを流れる過熱蒸気の温度が、前記蓄熱媒体の凝固点より高く保たれるように、前記給水弁の弁開度および前記抽気弁の弁開度を調整する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項４】
太陽光を集光して水を加熱する集熱装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項５】
請求項４の記載において、
前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項６】
請求項５の記載において、
前記集熱装置は、水を加熱して蒸気を生成する低温集熱装置と、前記低温集熱装置にて生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、を有して成り、
前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に汽水分離装置を設け、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインを設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項７】
請求項６の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと放熱運転モードとを備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項８】
太陽光を集光して水を加熱することで蒸気を生成する低温集熱装置と、太陽光を集光して前記低温集熱装置で生成された蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する高温集熱装置と、前記低温集熱装置と前記高温集熱装置との間に設けられる汽水分離装置と、蒸気タービンと、前記蒸気タービンの動力で発電する発電機と、前記高温集熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する過熱蒸気供給ラインと、前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水して前記低温集熱装置へ給水する給水ラインと、第１蓄熱媒体を有する低温蓄熱装置と、第２蓄熱媒体を有する高温蓄熱装置と、前記低温蓄熱装置と前記高温蓄熱装置との間に設けられる副汽水分離装置と、前記過熱蒸気供給ラインから分岐し、前記過熱蒸気供給ラインを流れる過熱蒸気を前記高温蓄熱装置へ供給する第１ラインと、前記第１ラインから前記高温蓄熱装置に供給された過熱蒸気を前記低温蓄熱装置へ供給する第８ラインと、前記第８ラインから前記低温蓄熱装置に供給された蒸気を前記給水ラインに戻す第９ラインと、前記給水ラインから分岐し、前記給水ラインを流れる水を前記低温蓄熱装置へ供給する第２ラインと、前記低温蓄熱装置で生成された蒸気を、前記副汽水分離装置を経由して前記高温蓄熱装置に供給する第１０ラインと、前記高温蓄熱装置で生成された過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する第３ラインと、前記汽水分離装置で分離された蒸気を前記高温蓄熱装置に供給する第６ラインと、を備え、
前記低温蓄熱装置は、前記第８ラインを流れてきた蒸気の熱を前記第１蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第２ラインを流れてきた蒸気を前記第１蓄熱媒体によって加熱して蒸気を生成し、
前記高温蓄熱装置は、前記第１ラインを流れてきた過熱蒸気の熱を前記第２蓄熱媒体に蓄熱すると共に、前記第６ラインを流れてきた蒸気または前記第１０ラインを流れてきた蒸気を前記第２蓄熱媒体によって加熱して過熱蒸気を生成する
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項９】
請求項８の記載において、
前記汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインまたは前記給水ラインに設けられた機器に戻す第４ラインと、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記給水ラインに戻す第１１ラインと、を設けた
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
運転モードとして蓄熱運転モードと、短時間放熱運転モードと、長時間放熱運転モードと、を備え、
前記蓄熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置、前記高温集熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気の一部を前記高温蓄熱装置、前記低温蓄熱装置の順に導いて前記第１蓄熱媒体および前記第２蓄熱媒体にそれぞれ蓄熱させた後、前記第９ラインを経由して前記給水ラインへ戻す一方、残りの過熱蒸気を前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記短時間放熱運転モードでは、水を前記低温集熱装置、前記汽水分離装置の順に流し、前記第６ラインを経由して前記高温蓄熱装置に供給することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する運転を行い、
前記長時間放熱運転モードでは、水を前記低温蓄熱装置、前記副汽水分離装置、前記高温蓄熱装置の順に流して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を前記第３ラインを経由して前記蒸気タービンへ供給する一方、前記副汽水分離装置にて分離された水を前記第１１ラインを経由して前記給水ラインへ戻す運転を行うようにした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１１】
請求項４または８の記載において、
前記高温蓄熱装置に充填される前記第２蓄熱媒体として溶融塩が用いられ、
前記溶融塩を媒体循環ポンプによって循環させる溶融塩循環ラインを前記高温蓄熱装置に設け、
前記媒体循環ポンプの流量を制御することにより、前記高温蓄熱装置の蓄熱量と放熱量を任意に調整可能とした
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１２】
請求項６または８の記載において、
前記低温集熱装置として、線集光方式であるフレネル型またはトラフ型の集光・集熱装置が用いられ、
前記高温集熱装置として、点集光方式であるタワー型の集光・集熱装置が用いられる
ことを特徴とする太陽熱発電システム。
【国際調査報告】
2014014027.tif 000019
2014014027.tif 000020
2014014027.tif 000021
2014014027.tif 000022
2014014027.tif 000023
2014014027.tif 000024