(57)【要約】【課題】本発明は、熱水の貯蔵効率の良い岩盤内熱水貯蔵発電施設、及び岩盤内熱水貯蔵発電施設の発電方法を提供する。【解決手段】通常時は、ボイラー１１及び岩盤内貯槽１２より蒸気を供給された第１の発電施設２は、蒸気を動力として第１の蒸気タービン３を回転し、この回転動力を利用して第１の発電機４により電力を生成する。第１の蒸気タービン３の回転に利用された蒸気は、第１の復水器５を介して所望の温度の高温水に生成されて、高温水貯槽６に貯蔵される。一方、電力需要の低い夜間等の時間帯では、第１の発電施設２を停止し、通常時に高温水貯槽６に貯蔵された高温水をボイラー１１に供給し、高温水から蒸気を生成し熱水として、岩盤内貯槽１２に貯蔵する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、及び同じく前記第１の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設であって、
前記ボイラー及び岩盤内貯槽より供給されて、第１の発電施設に利用した蒸気を、所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯蔵と、
前記ボイラーに設けられ、該高温水貯槽に貯蔵された高温水を加熱する加熱器を有することを特徴とする岩盤内熱水貯蔵発電施設。
【請求項２】
請求項１に記載の岩盤内熱水貯蔵発電施設において、
前記第１の発電施設に加えて、蒸気を利用して発電する第２の発電施設が設けられており、
前記第１の発電施設には、前記ボイラーから蒸気が供給されるととともに、
前記第２の発電施設には、前記岩盤内貯槽から蒸気が供給され、
第１の発電施設に利用した蒸気に代わり、第２の発電施設に利用された蒸気が、所定温度の高温水として前記高温水貯槽に貯蔵されることを特徴とする岩盤内熱水貯蔵発電施設。
【請求項３】
蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、同じく前記発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第１の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、
通常時には、第１の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、
電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵することを特徴とする熱水貯蔵方法。
【請求項４】
蒸気を利用して発電する第１の発電施設及び第２の発電施設、前記第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、前記第２の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第２の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、
通常時には、第２の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、
電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設及び第２の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵することを特徴とする熱水貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用の蒸気を熱水として効率よく貯蔵する岩盤内熱水貯蔵発電施設、及び熱水貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、図３に示すように、蒸気を利用して回転する蒸気タービン１４、該蒸気タービン１４の回転を利用して発電する発電機１５、及び前記蒸気タービン１４の回転動力に用いる蒸気を所定温度の高温水に生成する復水器１６と、該復水器１６により生成された高温水が供給されて蒸気を生成するボイラー１１と、該ボイラー１１により生成された蒸気を熱水として貯蔵する岩盤内貯槽１２により構成されている。
上述する岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、通常時に前記ボイラー１１及び岩盤内貯槽１２の両者から供給される蒸気を利用して蒸気タービン１４を回転させるとともに、発電機１５を回転させて電力を生成するものであり、汽力発電として一般に考えられているものである。
一方、夜間等の電力需要が低い時間帯においては、前記ボイラー１１を介して高温水から生成された蒸気を再度蒸気タービン１４に供給することなく、熱水として前記岩盤内貯槽１２に貯蔵するものである。
これらは、電力需要の高い時間帯に、該岩盤内貯槽１２に貯蔵された熱水から蒸気を取り出して発電する電力の負荷平準化方法であり、岩盤内に高温高圧で貯蔵した蒸気のエネルギーは、貯蔵に伴う熱損失が小さいため熱エネルギーの貯蔵効率が大きく、一般に知られている揚水発電と同等の電力貯蔵効果を発揮するものと期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、前記岩盤内貯槽１２に熱水を貯蔵することを目的に、前記ボイラー１１に所定の温度に加熱した補給水を復水器１６から供給するが、復水器１６による補給水の加熱には前記蒸気タービン１４から放出された蒸気の熱を利用しているため、夜間の電力需要が低い時間帯であるにもかかわらず、前記蒸気タービン１４を停止することが出来ない。
また、岩盤内貯槽１２に貯蔵しようとする蒸気は、補給水により生成される蒸気だけでなく、前記蒸気タービン１４の運転に際し最適な量に生成されている蒸気を、前記ボイラー１１から蒸気タービン１４に供給される段階、もしくはタービン１４から復水器１６に供給される段階の何れかで取り出す抽気するため、発電に用いる蒸気が減少することにより、夜間における発電施設２の発電効率を低下させることとなる。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、熱水の貯蔵効率の良い岩盤内熱水貯蔵発電施設、及び岩盤内熱水貯蔵発電施設の発電方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の岩盤内熱水貯蔵発電施設は、蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、及び同じく前記第１の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設であって、前記ボイラー及び岩盤内貯槽より供給されて、第１の発電施設に利用した蒸気を、所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯蔵と、前記ボイラーに設けられ、該高温水貯槽に貯蔵された高温水を加熱する加熱器を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の岩盤内熱水貯蔵発電施設は、前記第１の発電施設に加えて、蒸気を利用して発電する第２の発電施設が設けられており、前記第１の発電施設には、前記ボイラーから蒸気が供給されるととともに、前記第２の発電施設には、前記岩盤内貯槽から蒸気が供給され、第２の発電施設に利用された蒸気は、所定温度の高温水として前記高温水貯槽に貯蔵されることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の熱水貯蔵方法は、蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、同じく前記発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第１の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、通常時には、第１の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵することを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の熱水貯蔵方法は、蒸気を利用して発電する第１の発電施設及び第２の発電施設、前記第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、前記第２の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第２の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、通常時には、第２の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設及び第２の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の岩盤内熱水貯蔵発電施設、及びその熱水貯蔵方法について、図１および図２を用いて詳述する。本発明は、通常時において、発電と同時に発電に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵し、電力需要の低い時間帯において、岩盤内熱水貯蔵発電施設の発電動作を停止させ、通常時に貯蔵した高温水を熱水として岩盤貯層内に貯蔵することにより、岩盤内熱水貯蔵発電施設全体の発電効率及び熱水貯蔵効率の効率化を図るものである。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、第１の発電施設２と、ボイラー１１と、岩盤内貯槽１２と、高温水貯槽６を備えてなり、第１の発電施設２は、第１の蒸気タービン３、第１の発電機４、及び第１の復水器５により構成されている。前記第１の蒸気タービン３は、蒸気を動力として回転するものであり、該第１の蒸気タービン３の回転力が、前記第１の発電機４に伝達されて、電力が生成される。また、第１の復水器５は、第１の蒸気タービン３の回転動力として利用された蒸気をボイラー１１に供給するに最適な所定温度の高温水を生成するための装置である。さらに、第１の発電施設２には、高温水貯槽６が備えられており、前記第１の復水器５より生成された高温水を所定温度に保持しながら貯蔵するものである。
また、ボイラー１１は、前記第１の復水器５より直接供給される高温水、又は高温水貯槽６に貯蔵された高温水から蒸気を生成し、第１の蒸気タービン３もしくは岩盤内貯槽１２に蒸気を供給するものであり、前記岩盤内貯槽１２は、長期的に安定した岩盤の地下数百ｍ程度下方に設けられるもので、ボイラー１１より生成された蒸気を熱水として貯蔵するものである。
【００１１】
上述する構成の岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、ボイラー１１より供給された蒸気、及び岩盤内貯槽１２に貯蔵された蒸気を利用して第１の蒸気タービン３及び第１の発電機４により発電し、この発電に用いた蒸気を前記第１の復水器５を用いてボイラー１１に供給するに最適な温度の高温水とした上で、ボイラー１１に供給し、再度蒸気を生成するといった工程を繰り返すことにより、発電動作を行うものである。このとき、前記第１の復水器５より生成された高温水は、ボイラー１１のみでなく、高温水貯槽６にも供給されて貯蔵される。該高温水貯槽６に貯蔵された高温水は、後に前記ボイラー１１に供給されて蒸気に生成され、高温高圧状態の熱水として岩盤内貯槽１２に貯蔵されることにより、熱水貯蔵動作が行われるものである。
このように、第１の発電施設２に高温水貯槽６が設けられて、発電に用いた蒸気を高温水として貯蔵できるとともに、高温水をボイラー１１に供給するに最適な温度に保持しておくことができる構成は、ボイラー１１に供給する高温水を加熱する必要がないため、ボイラー１１及び岩盤内貯槽１２より供給された蒸気を利用して第１の発電施設２において発電し、発電に用いた蒸気を高温水貯槽６に貯蔵するとともに、一部をボイラー１１に供給する発電動作と、高温水貯槽６に貯蔵された高温水を前記ボイラー１１に供給して蒸気を生成し、熱水として岩盤内貯槽１２に貯蔵する熱水貯蔵動作を、分離して行うことができるものである。
【００１２】
上述する岩盤内熱水貯蔵発電施設１における熱水貯蔵方法を以下に示す。
発電動作は通常時に行われ、前記ボイラー１１及び岩盤内貯槽１２より蒸気を供給された第１の発電施設２は、蒸気を動力として前記第１の蒸気タービン３を回転し、この回転動力を利用して第１の発電機４により電力を生成する。このとき、前記第１の蒸気タービン３の回転に利用された蒸気を、第１の復水器５を介して所望の温度の高温水に生成した後、前記高温水貯槽６に貯蔵しておく。
また、前記第１の復水器５より生成された高温水の一部は、ボイラー１１に供給され、該ボイラー１１を介して高温水を蒸気に生成し、前記岩盤内貯槽１２に貯蔵された熱水とともに再度第１の蒸気タービン３に供給される。
なお、上述する発電動作時における前記第１の復水器５より高温水貯槽６に供給される高温水の水量と、岩盤内貯槽１２から第１の蒸気タービン３に供給される熱水の水量は、同量とする。これにより、常に前記第１の蒸気タービン３に供給される蒸気の量が一定となるため、第１の発電施設２の発電に最適な蒸気量を維持することが出来るものである。
【００１３】
一方、熱水貯蔵動作は電力需要の低い夜間等の時間帯に行われ、図１に示すように、前記第１の発電施設２の運転を停止し、前記ボイラー１１のみを作動させる。通常時に前記高温水貯槽６に所定温度で貯蔵された高温水をボイラー１１に供給し、高温水から蒸気を生成して高温高圧状態の熱水とし、前記岩盤内貯槽１２に貯蔵する。
なお、ボイラー１１近傍には加熱器１３が設けられており、前記高温水貯槽６に貯蔵された高温水が温度低下した場合、もしくは別途供給水を追加する場合には、加熱器１３を用いてこれらを前記ボイラー１１の供給に最適な温度に加熱するものである。
【００１４】
上述する構成によれば、前記岩盤内熱水貯蔵発電施設１において、第１の発電施設２には、発電に使用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽６が設けられることから、第１の発電施設２で発電し、発電に利用した蒸気を高温水貯槽６に貯蔵する発電動作と、第１の発電施設２の運転を停止してボイラー１１のみを作動し、高温水貯槽６に貯蔵した高温水を岩盤内貯槽１２に熱水として貯蔵する熱水貯蔵動作とを分離して実施することができるため、岩盤内貯槽１２への熱水の貯蔵効率を向上することが可能となる。
また、第１の発電施設２で発電し、発電に利用した蒸気を高温水貯槽６に貯蔵する発電動作を通常時、ボイラー１１のみを作動し、高温水貯槽６に貯蔵された高温水を、岩盤内貯槽１２に熱水として貯蔵する熱水貯蔵動作を電力需要の低い時間帯に実施することにより、従来より熱水を貯蔵するために行われていた不要な発電を電力需要の低い時間帯に省略することが可能となり、岩盤内熱水貯蔵発電施設１全体の発電効率を向上することが可能となる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で示した岩盤内熱水貯蔵発電施設１に、岩盤内貯槽１２へ貯蔵された蒸気のみを利用して発電する第２の発電施設７が設けられている事例を示す。
図２に示すように、第２の発電施設７は、第１の発電施設２と同様な構成を有しており、第２の蒸気タービン８、第２の発電機９、及び第２の復水器１０により構成される。これらは、第１の発電施設２に設けられた第１の蒸気タービン３、前記第１の発電機４、及び第１の復水器５と同様の機能を有するものである。このような、第１の発電施設２に加えて第２の発電施設７がもうけられた岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、高温水貯槽６が、第１の発電施設２に代わり、第２の発電施設７に設けられている。したがって、前記第２の復水器１０は、第２の蒸気タービン８より供給された蒸気を前記ボイラー１１の供給に最適な所定温度の高温水に生成した後、全てを高温水貯槽６に貯蔵し、第１の復水器５は、第１の蒸気タービン３より供給された蒸気を高温水に生成した後、この高温水をボイラー１１に供給するものである。
また、第２の発電施設７に備えられた第２の蒸気タービン８に供給される蒸気は、前記岩盤内貯槽１２に貯蔵された熱水を変換した蒸気のみが供給され、前記第１の発電施設２に備えられた第１の蒸気タービン３には、ボイラー１１に生成される蒸気が供給される構成となっている。
【００１６】
上述する岩盤内熱水貯蔵発電施設１の発電方法を以下に示す。
発電動作は電力需要の多い通常時に行われ、岩盤内貯槽１２より蒸気を供給された第２の発電施設７は、蒸気を動力として前記第２の蒸気タービン８を回転し、この回転動力を利用して第２の発電機９により電力を生成する。前記第２の蒸気タービン８の回転に利用された蒸気は、第２の復水器１０を介して所定の温度の高温水に生成され、高温水貯槽６に貯蔵される。
また、第１の発電施設２は、前記ボイラー１１から供給された蒸気を動力として、前記第１の蒸気タービン３を回転し、この回転動力を利用して第１の発電機４により電力を生成する。前記第１の蒸気タービン３の回転に利用された蒸気は、第１の復水器５を介して所定の温度の高温水に生成され、ボイラー１１に供給される。
【００１７】
一方、熱水貯蔵動作は電力需要の少ない時間帯に行われ、前記第１の発電施設２に加えて第２の発電施設７の運転を停止し、第１の実施の形態に示したものと同様で、通常時に前記高温水貯槽６に貯蔵された高温水をボイラー１１に供給し、高温水から蒸気を生成して高温高圧状態の熱水とし、前記岩盤内貯槽１２に貯蔵する。
なお、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態の何れにおいても、ボイラー１１近傍に加熱器１３を設けておき、前記高温水貯槽６に貯蔵された高温水が温度低下した場合、もしくは別途供給水を追加する場合には、加熱器１３を用いてこれらを前記ボイラー１１の供給に最適な温度に加熱するものである。
【００１８】
上述する構成によれば、岩盤内熱水貯蔵発電施設１は、第１の発電施設２に加えて第２の発電施設７を設け、通常時には、前記第１の発電施設２はボイラー１１から、第２の発電施設７は電力需要の少ない時間帯に貯蔵した岩盤内貯槽１２から、各々蒸気を供給される構成とすることにより、岩盤内熱水貯蔵発電施設１全体の発電量を大幅に向上することが可能となるとともに、負荷平準化の機能を十分果たすことが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の岩盤内熱水貯蔵発電施設によれば、蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、及び同じく前記第１の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設であって、前記ボイラー及び岩盤内貯槽より供給されて、第１の発電施設に利用した蒸気を、所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯蔵と、前記ボイラーに設けられ、該高温水貯槽に貯蔵された高温水を加熱する加熱器を有することから、第１の発電施設で発電し、利用した蒸気を高温水貯槽に貯蔵する発電動作と、第１の発電施設を停止してボイラーのみを作動し、高温水貯槽に貯蔵した高温水を岩盤内貯槽に熱水として貯蔵する熱水貯蔵動作とを分離して実施することができるため、岩盤内貯槽への熱水の貯蔵効率を向上することが可能となる。
【００２０】
請求項２記載の岩盤内熱水貯蔵発電施設によれば、前記第１の発電施設に加えて、蒸気を利用して発電する第２の発電施設が設けられており、前記第１の発電施設には、前記ボイラーから蒸気が供給されるととともに、前記第２の発電施設には、前記岩盤内貯槽から蒸気が供給され、第２の発電施設に利用された蒸気は、所定温度の高温水として前記高温水貯槽に貯蔵されることから、岩盤内熱水貯蔵発電施設全体の発電量を大幅に向上することが可能となるとともに、負荷平準化の機能を十分果たすことが可能となる。
【００２１】
請求項３、４記載の熱水貯蔵方法によれば、蒸気を利用して発電する第１の発電施設、該第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、同じく前記発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第１の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、通常時には、第１の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵する。
もしくは、蒸気を利用して発電する第１の発電施設及び第２の発電施設、前記第１の発電施設に蒸気を供給するボイラー、前記第２の発電施設に蒸気を供給する岩盤内貯槽、及び第２の発電施設に利用した蒸気を所定温度の高温水として貯蔵する高温水貯槽を備える岩盤内熱水貯蔵発電施設の熱水貯蔵方法であって、通常時には、第２の発電施設による発電に利用された蒸気を所定温度の高温水に生成した上で高温水貯槽に貯蔵し、電力需要の低い時間帯には、前記第１の発電施設及び第２の発電施設の運転を停止し、前記高温水貯槽に貯蔵された高温水を、ボイラーに設けられた加熱器により加熱した上で、ボイラーにより高温高圧状態の蒸気に変換し、前記岩盤内貯槽に熱水として貯蔵することから、従来より熱水を貯蔵するために行われていた不要な発電を電力需要の低い時間帯に省略することが可能となり、岩盤内熱水貯蔵発電施設全体の発電効率を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る岩盤内熱水貯蔵発電施設の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る岩盤内熱水貯蔵発電施設の他の事例を示す図である。
【図３】従来の岩盤内熱水貯蔵発電施設の概略を示す図である。
【符号の説明】
１　岩盤内熱水貯蔵発電施設
２　第１の発電施設
３　第１の蒸気タービン
４　第１の発電機
５　第１の復水器
６　高温水貯槽
７　第２の発電施設
８　第２の蒸気タービン
９　第２の発電機
１０　第２の復水器
１１　ボイラー
１２　岩盤内貯槽
１３　加熱器
１４　蒸気タービン
１５　発電機
１６　復水器
【図１】
2004044474.tif 000003
【図２】
2004044474.tif 000004
【図３】
2004044474.tif 000005