(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備えるガスタービンアセンブリ；
第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える蒸気タービンアセンブリ；
動作流体の第１の部分を保持してかつ伝えることが可能なガスタービンループ；
前記動作流体の第２の部分を保持してかつ伝えることが可能な蒸気タービンループ；
前記ガスタービンループおよび前記蒸気タービンループを備える２つの閉ループを備え；
前記動作流体が前記２つの閉ループ内で異なる段階で液体および蒸気を備え；
前記動作流体の前記第１の部分が、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環し；
前記動作流体の前記第２の部分が、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環し；
前記第１の熱交換器が、第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導し；
前記ガスタービンアセンブリが、前記ガスタービンを動かしてかつ前記第１の発電機を駆動するＨ２およびＯ２を燃焼させることによって電気出力の第１の部分を生成し；
前記蒸気タービンアセンブリが、前記第１の熱エネルギを前記蒸気タービンに伝導してかつ前記第２の発電機を駆動することによって前記電気出力の第２の部分を生成し；
前記ガスタービンループが、
第１の動作流体を前記ガスタービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで運ぶ第１のダクト、
第２の動作流体を前記第１の熱交換器からセパレータアセンブリまで運ぶ第２のダクト、
第３の動作流体を前記セパレータアセンブリから前記ガスタービンアセンブリまで運ぶ第３のダクト、および
第４の動作流体を前記セパレータアセンブリから前記ガスタービンアセンブリまで運ぶ第４のダクトを備え；
前記第１の動作流体が前記ガスタービンアセンブリからの排気を備え；
前記第３の動作流体が蒸気を備え；
前記第４の動作流体が液体を備え；
前記第４のダクトが、前記第４のダクトを通して前記第４の動作流体の流量を調節することが可能な前記第１のポンプを備え；
前記セパレータアセンブリが、前記第２の動作流体を
前記第３の動作流体を備える蒸気部分および
前記第４の動作流体を備える液体部分に分離することが可能であり；
前記蒸気タービンループが、
第５の動作流体を前記蒸気タービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで伝える第５のダクト、および
第６の動作流体を前記第１の熱交換器から前記蒸気タービンアセンブリまで伝える第６のダクトを備え；
前記第５の動作流体が前記蒸気タービンアセンブリからの排気を備え；前記第１の熱交換器が前記蒸気タービンアセンブリへ戻って伝える前に前記第６の動作流体を加熱することが可能であり；
前記第２のポンプが、前記第５のダクト上に配置されてかつ前記蒸気タービンアセンブリから第１の熱交換器までの前記第５の動作流体の流量を調節することが可能であり；
電解層を備え；
前記電解層が、前記Ｈ２および前記Ｏ２を生成し；
前記動作流体の前記第１の部分が、第１の動作流体、第２の動作流体、第２の動作流体および第３の動作流体を備え；
前記動作流体の前記第２の部分が、前記第５の動作流体、第１２の動作流体、第６の動作流体および第１４の動作流体を備え；
前記第１の動作流体が、前記ガスタービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで流れ；
前記第２の動作流体が、前記第１の熱交換器から第２の熱交換器まで流れ、
第８の動作流体が、前記第２の熱交換器からセパレータまで流れ；
前記第４の動作流体および前記第５の動作流体が、前記セパレータから前記ガスタービンアセンブリまで流れ；
前記第５の動作流体が、前記蒸気タービンアセンブリからコンデンサアセンブリまで流れ；
前記第１２の動作流体が、前記コンデンサアセンブリから前記第１の熱交換器まで流れ；
前記第６の動作流体が、前記第１の熱交換器からボイラーまで流れ；および
前記第１４の動作流体が前記ボイラーから前記蒸気タービンアセンブリまで流れるシステム。
【請求項２】
複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備えるガスタービンアセンブリ；
第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える蒸気タービンアセンブリ；
動作流体の第１の部分を保持してかつ伝えることが可能なガスタービンループ；
前記動作流体の第２の部分を保持してかつ伝えることが可能な蒸気タービンループ；
前記ガスタービンループおよび前記蒸気タービンループを備える２つの閉ループを備え；
前記動作流体が前記２つの閉ループ内で異なる段階で液体および蒸気を備え；
前記動作流体の前記第１の部分が、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環し；
前記動作流体の前記第２の部分が、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環し；
前記第１の熱交換器が、第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導し；
前記ガスタービンアセンブリが、前記ガスタービンを動かしてかつ前記第１の発電機を駆動するＨ２およびＯ２を燃焼させることによって電気出力の第１の部分を生成し；ならびに
前記蒸気タービンアセンブリが、前記第１の熱エネルギを前記蒸気タービンに伝導してかつ前記第２の発電機を駆動することによって前記電気出力の第２の部分を生成し、
前記ガスタービンループが、
第１の動作流体を前記ガスタービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで運ぶ第１のダクト、
第２の動作流体を前記第１の熱交換器からセパレータアセンブリまで運ぶ第２のダクト、
第３の動作流体を前記セパレータアセンブリから前記ガスタービンアセンブリまで運ぶ第３のダクト、および、
第４の動作流体を前記セパレータアセンブリから前記ガスタービンアセンブリまで運ぶ第４のダクトを備え；
前記第１の動作流体が前記ガスタービンアセンブリからの排気を備え；
前記第３の動作流体が蒸気を備え；
前記第４の動作流体が液体を備え；
前記第４のダクトが、前記第４のダクトを通して前記第４の動作流体の流量を調節することが可能な前記第１のポンプを備え；ならびに
前記セパレータアセンブリが、前記第２の動作流体を
前記第３の動作流体を備える蒸気部分および
前記第４の動作流体を備える液体部分に分離することが可能である、システム。
【請求項３】
請求項２に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記セパレータアセンブリが、第２の熱交換器およびセパレータを備え；
前記第２のダクトが、前記第２の動作流体を前記第１の熱交換器から前記第２の熱交換器まで伝え；
第７のダクトが、第７の動作流体を水入力から前記第２の熱交換器まで伝え；
前記第７の動作流体が、前記第２の熱交換器に入ってかつ第１０のダクトで第１０の動作流体として前記第２の熱交換器を出て；
前記第２の動作流体が、前記第２の熱交換器に入ってかつ第８のダクトで第８の動作流体として前記第２の熱交換器を出て；
前記第２の熱交換器が、第２の熱エネルギを前記第２の動作流体から前記第７の動作流体に伝導することによって前記第２の動作流体を冷却し；
前記第８のダクトが、前記第８の動作流体を前記セパレータに伝え；ならびに
前記セパレータが前記第８の動作流体を前記第３の動作流体および前記第４の動作流体に分割することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記第１０のダクトが、前記第１０の動作流体を前記第２の熱交換器から注入井まで伝えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記セパレータが排出液体を備える第９の動作流体を押し出し；および
第９のダクトが前記第９の動作流体を前記セパレータから水出力まで伝えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記第７の動作流体が、水を備えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項２に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記第３のダクトが、前記第３の動作流体を前記セパレータから前記ガスタービンアセンブリの前記圧縮機まで伝え；
前記第４のダクトが、前記第４の動作流体を前記セパレータから前記ガスタービンアセンブリの前記燃焼室まで伝え；
第１７のダクトが、前記Ｈ２を前記燃焼室に伝え；
第１９のダクトが、前記Ｏ２を前記燃焼室に伝え；
第２０のダクトが、第２０の動作流体を前記圧縮機から前記燃焼室まで伝え；
第２１のダクトが、第２１の動作流体を前記燃焼室から前記ガスタービンまで伝え；
前記第２１の動作流体が、前記ガスタービンのための燃料を備え；
前記第１の動作流体が、前記第１のダクトを通して前記ガスタービンアセンブリから排出され；
前記ガスタービンが、前記第１の駆動軸を駆動し；
前記第１の駆動軸が、前記第１の発電機を駆動し；および
前記第１の発電機が、前記電気出力の前記第１の部分を生成することを特徴とするシステム。
【請求項８】
複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備えるガスタービンアセンブリ；
第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える蒸気タービンアセンブリ；
動作流体の第１の部分を保持してかつ伝えることが可能なガスタービンループ；
前記動作流体の第２の部分を保持してかつ伝えることが可能な蒸気タービンループ；
前記ガスタービンループおよび前記蒸気タービンループを備える２つの閉ループを備え；
前記動作流体が前記２つの閉ループ内で異なる段階で液体および蒸気を備え；
前記動作流体の前記第１の部分が、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環し；
前記動作流体の前記第２の部分が、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環し；
前記第１の熱交換器が、第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導し；
前記ガスタービンアセンブリが、前記ガスタービンを動かしてかつ前記第１の発電機を駆動するＨ２およびＯ２を燃焼させることによって電気出力の第１の部分を生成し；ならびに
前記蒸気タービンアセンブリが、前記第１の熱エネルギを前記蒸気タービンに伝導してかつ前記第２の発電機を駆動することによって前記電気出力の第２の部分を生成し、
前記蒸気タービンループが、
第５の動作流体を前記蒸気タービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで伝える第５のダクト、および
第６の動作流体を前記第１の熱交換器から前記蒸気タービンアセンブリまで伝える第６のダクトを備え；
前記第５の動作流体が前記蒸気タービンアセンブリからの排気を備え；
前記第１の熱交換器が前記蒸気タービンアセンブリへ戻って伝える前に前記第６の動作流体を加熱することが可能であり；および
前記第２のポンプが、前記第５のダクト上に配置されてかつ前記蒸気タービンアセンブリから第１の熱交換器までの前記第５の動作流体の流量を調節することが可能である、システム。
【請求項９】
請求項８に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記蒸気タービンループが、前記蒸気タービンアセンブリと前記第２のポンプとの間にコンデンサアセンブリを更に備え；
前記第５のダクトが、前記第５の動作流体を前記蒸気タービンアセンブリから前記コンデンサアセンブリまで伝え；
第１２のダクトが、第１２の動作流体を前記コンデンサアセンブリから前記第１の熱交換器まで伝え；
第１１のダクトが、第１１の動作流体を水入力から前記コンデンサアセンブリまで伝え；
第１３のダクトが、第１３の動作流体を前記コンデンサアセンブリから水出力まで伝え；
前記第５の動作流体が、前記第１１の動作流体と混合せず；
前記第５の動作流体が、前記コンデンサアセンブリの中で冷却してかつ凝縮してかつ前記第１２の動作流体として出て；および
前記第１１の動作流体が、前記第１３の動作流体として前記コンデンサアセンブリを出ることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記第１３の動作流体が、希釈の後で飲料水の用途が可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって、ボイラーを更に備え；
前記ボイラーが、天然ガス入力の一部を燃焼させることによって前記蒸気タービンループの一部を加熱することが可能であり；
前記第６のダクトが、前記第６の動作流体を前記第１の熱交換器から前記ボイラーまで伝え；および
第１４のダクトが、第１４の動作流体を前記ボイラーから前記蒸気タービンアセンブリまで伝えるシステム。
【請求項１２】
請求項２または８に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって、  電解層を更に備え；そして、
前記電解層が、前記Ｈ２および前記Ｏ２を生成することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
第１５のダクトが、第１５の動作流体を水入力から前記電解層まで伝え；ならびに
前記電解層が、前記Ｈ２および前記Ｏ２を生成するために電気入力および前記第１５の動作流体を組み合わせることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記第１５の動作流体が、水処理システムによって処理される水を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記電気入力が、配電電力網に付属され；および
前記配電電力網が、従来の発電システムを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記電気入力が、配電電力網に付属され；および
前記配電電力網が、風またはソーラアレイを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１２に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記電解層によって生成される前記Ｈ２および前記Ｏ２が、前記ガスタービンアセンブリによる使用の前に、それぞれＨ２貯蔵タンクおよびＯ２貯蔵タンク内に貯蔵されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備えるガスタービンアセンブリ；
第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える蒸気タービンアセンブリ；
動作流体の第１の部分を保持してかつ伝えることが可能なガスタービンループ；
前記動作流体の第２の部分を保持してかつ伝えることが可能な蒸気タービンループ；
前記ガスタービンループおよび前記蒸気タービンループを備える２つの閉ループを備え；
前記動作流体が前記２つの閉ループ内で異なる段階で液体および蒸気を備え；
前記動作流体の前記第１の部分が、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環し；
前記動作流体の前記第２の部分が、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環し；
前記第１の熱交換器が、第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導し；
前記ガスタービンアセンブリが、前記ガスタービンを動かしてかつ前記第１の発電機を駆動するＨ２およびＯ２を燃焼させることによって電気出力の第１の部分を生成し；ならびに
前記蒸気タービンアセンブリが、前記第１の熱エネルギを前記蒸気タービンに伝導してかつ前記第２の発電機を駆動することによって前記電気出力の第２の部分を生成し、
前記動作流体の前記第１の部分が、第１の動作流体、第２の動作流体、第２の動作流体および第３の動作流体を備え；
前記動作流体の前記第２の部分が、第５の動作流体、第１２の動作流体、第６の動作流体および第１４の動作流体を備え；
前記第１の動作流体が、前記ガスタービンアセンブリから前記第１の熱交換器まで流れ；
前記第２の動作流体が、前記第１の熱交換器から第２の熱交換器まで流れ、
第８の動作流体が、前記第２の熱交換器からセパレータまで流れ；
前記第４の動作流体および第５の動作流体が、前記セパレータから前記ガスタービンアセンブリまで伝えられ；
前記第５の動作流体が、前記蒸気タービンアセンブリからコンデンサアセンブリまで流れ；
前記第１２の動作流体が、前記コンデンサアセンブリから前記第１の熱交換器まで流れ、
前記第６の動作流体が、前記第１の熱交換器からボイラーまで流れ；および
前記第１４の動作流体が前記ボイラーから前記蒸気タービンアセンブリまで流れる、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記動作流体の前記第１の部分および前記第２の部分が、水を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項２，８，１８のいずれか１項に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記電気出力の前記第１の部分および前記第２の部分が、配電電力網に次に接続される１台以上のトランスに接続されることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２，８，１８のいずれか１項に記載の複合サイクル二重閉ループ発電システムであって：
前記蒸気タービンアセンブリおよび前記ガスタービンアセンブリが、前記電気出力に対するＶＡＲを生成することが可能であることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、一般に増加された地下水または熱地熱流体から２つの閉ループで動作し、かつガスタービン内の空気と共に化石燃料の代わりに水素および酸素だけを燃焼させる複合ブレイトン／ランキンサイクルガスおよび蒸気タービン発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合サイクルガスタービン発電プラントは、顧客に電気を供給する配電電力網に供給される電気を生成するタービン発電機を動作させるための蒸気を生成するために、動作流体、通常給水を加熱するために空気と共に燃焼する天然ガスまたは他の炭化水素ベース燃料または化石燃料で動作する。この種のプラントは、一般的に冷却塔、ラジエータ、ヒートシンク、凝縮液貯蔵器などの中で放散されなければならない余分な熱を生成する。余分な熱が何らかの方法で動作流体に伝導されるかまたは加熱システムのような他の用途に供給されることができる時でさえ、この種の緩和技法は、非効率性を低下させる際に部分的に助けになるだけである。タービンを使用して電気を生成する際の他の既知の非効率性は、酸化剤として空気を使用する制約、システム内で熱伝達動作流体および燃焼用空気を放散させるために必要とされるシステムの部分での損失、などを含む。
【０００３】
化石燃料で動作する発電プラントは、さらに大気汚染を引き起こす化合物、主に二酸化炭素（Ｃ０２）、二酸化珪素（Ｓi０２）、一酸化窒素（ＮＯ）、およびダイオキシン、水銀、フライアッシュのような他の物質および他の微粒子、などの実質的な放射体であると既知である。更に、石油、石炭および「合成ガス」またはいわゆるバイオディーゼルを含む合成物のような炭化水素ベースの燃料の使用は、大規模採掘、処理および輸送設備ならびに非常に大きな設備投資、他の再生不能資源の相当な使用を要求すると既知であるかまたは有意な環境被害を引き起こしさえする動作を要求する。
【０００４】
大部分の従来の発電プラントは、開ループサイクルで動作する。例えば、炭化水素燃料によって燃焼されるボイラーによって加熱された水がタービンを駆動する蒸気を供給し、それが次に電気を生成するために発電機を駆動する。タービンから排出される使いきった蒸気内に含有される余分な熱は、プラントを加熱する際に利用されるかまたは熱を放散させるために冷却塔もしくは貯蔵器に供給されることができるとはいえ、システムの入力へ戻って再循環されない。
【０００５】
古典的な閉ループシステムは、最初に、１８７０年に石油燃焼エンジンのためにジョージブレイトンによって記述されたブレイトンサイクルである。注意することは、閉ループシステムは、エネルギが（システム境界線を横切って）その周囲と交換されることができるシステムによって特徴づけられるが、システム内の質量は一定のままである、すなわちそれはその周囲と交換されないかまたはシステム境界線を越えることを許されないということである。ブレイトンサイクルでは、多くの場合、燃焼セクション内に加熱されてかつその出力軸およびそれに接続される発電機を回転させるタービン内に膨張することを可能にされる圧縮空気によって供給されるタービンを使用してシステム内に実現される。タービンからの排気は次いで、熱交換器を通して圧縮機の入力へ戻って供給される。動作流体‐空気‐が入力に戻されるので、システム内の質量の正味の変化は（理想的な閉システムでは）ゼロであるとはいえ、入力に戻されるエネルギは、システム内の電気に変換される熱量およびシステム損の理由で周囲に捨てられる熱量によって減弱される。
【０００６】
この種のシステムで失われた熱を回収する複数の方式が考案されている。１つの方法では、熱を排気側から前記燃焼セクションに送られる圧縮空気まで伝導するために再生器が使用される。インタークーラが、第１の圧縮機から出力されるガスをそれが第２の圧縮機に入る前に冷却することによって連続して動作する２台の圧縮機と共に使用されることができる。冷却は圧縮空気の密度を増加させ、それによって圧縮比を高める。再加熱と呼ばれる第３の技法では、第１のタービンからの排気をそれが第２のタービンに入る前に加熱することによって連続して動作する２台のタービンと共に使用される。再加熱は、ガスの膨張比およびしたがって発電機に対する回転推進力を増加させる。
【０００７】
これらの強化および閉ループシステムでのより効率的な発電に対する可能性にもかかわらず、非効率性が残り、それが閉ループシステムの有用性を限定する。熱損失は依然として有意であり、および基本システムに追加される追加装置は複雑性およびコストを追加する。それでも、電気を生成するガスタービンエンジンの使用は、航空機および外洋航行船ならびにいくつかの発電プラント用途でのそれらの普及の理由で新規でないとはいえ、それらのすぐ間に合う可用性、信頼性、などの理由で実質的な節約を提供することができる。既存のシステムの非効率性を克服することによって再生可能エネルギを使用して閉ループでガスタービンエンジンを動作させる方法を見つけることができる場合、発電システムにとっての有意な明るい展望であるのは明らかである。
【０００８】
サンディア研究所によって最近開発された１つの既知の閉ループシステムでは、ブレイトンサイクルガスタービンが、動作流体として空気−ガスタービンエンジンの通常の動作流体−を、小型発電システムの前記ガスタービンアセンブリ１１８部分の変換効率をおよそ４０％からおそらく５０％まで押し上げることが可能であると言われている臨界超過二酸化炭素（Ｃ０２）と置換する。向上した効率は、非常に低い密度を有するガスである空気と比較して−液体のそれに類似した−臨界超過Ｃ０２のより大きな密度から生じる  。臨界超過Ｃ０２は、そのより大きな密度および非常により高い温度の理由でより多くの電気を生成するためにガスタービンにより大きな熱量を伝えることができる。効率向上は、発電設備の、対応してより小さい土地専有面積を可能にする。しかしながら、より大きな温度を伴うことは、薄い炭酸の存在の理由でガスタービンの構成部品の腐食のより大きな危険性がある。
【０００９】
要約すると、既存の発電プラント設計は以下を含むいくつかの欠点に苦しむ（ａ）化石燃料上の動作−再生不可能なだけでなく、さらに燃焼する時大気に数多くの副産物を放出する炭化水素ベースの物質が、気候変化、環境汚染および潜在的に有害な健康影響の一因となる。更に、（ｂ）熱を生成するために化石燃料を燃焼させる既存の設計は、相対的に低い効率を有し、それが慎重であるより速い進度で再生不可能資源の枯渇に帰着する。加えて、（ｃ）内在する非効率性を緩和するために使用される対策は複雑で、信頼性を低下させてかつ製作、据付けおよび保守のコストを増加させる傾向がある。さらに、（ｄ）臨界超過Ｃ０２でブレイトンサイクルプラントを動作させることは、寿命の短縮および／またはこの動作流体による極めて高い温度から生じる腐食による損傷の危険を冒す。
【００１０】
他の既知の設計は、（特許文献１）および（特許文献２）ならびに（特許文献３）を含む。しかしながら、これらの出願に比べて現開示は効率ゲイン（この種の熱力学効率ゲイン）を提示する。
【００１１】
必要なものは、低下した環境影響および大気汚染への寄与で動作し、再生可能な資源に依存し、再生不能資源により少なく依存することができ、実質的により大きな効率および長い寿命で電気を生成し、小型の土地専有面積を有し、かつ動作中に配置されてかつ低いコストで動作させることができる発電システムである。
【００１２】
単独でまたは組合せでなされる既知の発明および特許のいずれも、請求された本開示を記述すると認められない。したがって、増加された地下水または地熱流体から閉ループで動作し、かつ前記ガスタービンアセンブリ１１８で空気と共に化石燃料の代わりに水素および酸素だけを燃焼させる改良されたカスケードガスおよび蒸気タービン発電システムを有することは、有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５６８７５５９号明細書
【特許文献２】米国特許第５７７５０９１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８０８１１９Ａ１号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】グレッグ・クック（Ｇｒｅｇ  Ｃｏｏｋ）著、「カリフォルニア  アイエスオー（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  ＩＳＯ）の発表」、（米国）、エイペック  カンファレンス（ＡＰＥＣ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）、２０１３年１０月２３日
【非特許文献２】マーク・ロスレダー（Ｍａｒｋ  Ｒｏｔｈｌｅｄｅｒ）著、  「カリフォルニア  アイエスオー（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  ＩＳＯ）のザ・イノベーティング・フォー・フレキシビリティ・２０１３セミナー（ｔｈｅ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ  ２０１３  Ｓｕｍｍｅｒ  Ｓｅｍｉｎａｒ）における発表」、（米国）、２０１３年８月５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
システムおよび方法が開示される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備える）ガスタービンアセンブリならびに（第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える）蒸気タービンアセンブリを備える、複合サイクル二重閉ループ発電システム。前記動作流体の前記第１の部分は、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環する。前記動作流体の前記第２の部分は、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環する。前記第１の熱交換器は、第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導する。前記ガスタービンアセンブリは、電気出力の第１の部分を生成する。前記蒸気タービンアセンブリは、前記電気出力の第２の部分を生成する。
【００１７】
複合サイクル二重閉ループ発電システムを使用する方法が、以下を含む：Ｈ２および前記０２の一部を燃焼させることによってガスタービンアセンブリによって電気出力の第１の部分を生成するステップ；ガスタービンループを通して動作流体の第１の部分および蒸気タービンループを通して前記動作流体の第２の部分を循環させるステップ；前記蒸気タービンループを前記第１の熱交換器によって前記ガスタービンループからの第１の熱エネルギで加熱するステップ；前記動作流体の前記第２の部分を前記蒸気タービンアセンブリに伝えるステップ；および前記電気出力の第２の部分を前記蒸気タービンアセンブリによって生成するステップ。前記ガスタービンアセンブリは、燃焼室、圧縮機、第１のポンプ、第１の駆動軸、ガスタービンおよび第１の発電機を備える。前記蒸気タービンアセンブリは、第２のポンプ、第２の駆動軸、蒸気タービンおよび第２の発電機を備える。前記ガスタービンループは、動作流体の第１の部分を保持して伝えることが可能である。前記蒸気タービンループは、前記動作流体の第２の部分を保持して伝えることが可能である。２つの閉ループが、前記ガスタービンループおよび前記蒸気タービンループを備える。前記動作流体は、前記２つの閉ループ内で異なる段階で液体および蒸気を備える。前記動作流体の前記第１の部分は、前記ガスタービンアセンブリおよび第１の熱交換器を通して循環する。前記動作流体の前記第２の部分は、前記蒸気タービンアセンブリおよび前記第１の熱交換器を通して循環する。前記第１の熱交換器は、前記第１の熱エネルギを前記ガスタービンループから前記蒸気タービンループまで伝導する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】二重閉ループ発電システムの簡単にされたブロック発電システム図を例示する。
【図２Ａ】前記二重閉ループ発電システムを使用する第１の方法を例示する。
【図２Ｂ】前記二重閉ループ電気発電システムを使用する第２の方法を例示する。
【図３Ａ】前記二重閉ループ発電システムの２つの詳細な実施態様を例示する。詳細なブロック発電システム図を例示する。
【図３Ｂ】前記二重閉ループ発電システムの２つの詳細な実施態様を例示する。詳細なブロック発電システム図を例示する。
【図４Ａ】前記簡単にされたブロック発電システム図の詳細部分を例示する。前記電気入力の詳細図を例示する。
【図４Ｂ】前記簡単にされたブロック発電システム図の詳細部分を例示する。前記ガスタービンアセンブリの詳細図を例示する。
【図４Ｃ】前記簡単にされたブロック発電システム図の詳細部分を例示する。前記蒸気タービンアセンブリの詳細図を例示する。
【図４Ｄ】前記電気出力の詳細図を例示する。
【図５Ａ】市場負荷図を例示する。市場負荷予想および実際の市場負荷による前記市場負荷図を例示する。
【図５Ｂ】市場負荷図を例示する。前記実際の市場負荷だけによる前記市場負荷図を例示する。
【図５Ｃ】市場負荷図を例示する。前記市場負荷予想による前記市場負荷図を例示する。
【図６】資源モデル図を例示する。
【図７】ベース負荷シナリオ図を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
増加された地下水または熱地熱流体から２つの閉ループで動作し、かつ前記ガスタービンアセンブリ１１８内の空気と共に化石燃料の代わりに水素および酸素だけを燃焼させる複合ブレイトン／ランキングサイクルガスおよび蒸気タービン発電システムが、本願明細書に記述される。以下の記述は、任意の当業者が、請求されるように本発明を製作し使用することを可能にするために提示され、かつ下記で検討される特定の例の状況で提供され、それの変形例は当業者に直ちに明らかである。明瞭さのために、実際の実現の全ての特徴はこの明細書内に記述されない。理解されるであろうことは、（任意の開発プロジェクトにおけるように）任意のこの種の実際の実現の開発において、設計判断が設計者の特定の目標（例えばシステム関連およびビジネス関連の制約の遵守）を達成するためになされなければならないこと、およびこれらの目標が実現ごとに変化することである。この種の開発努力が複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらずこの開示の利益を有する当業者にとって日常の仕事であることがさらに理解される。したがって、本願明細書に添付される請求項は、開示された実施態様によって限定されることを意図されず、本願明細書に開示される原理および特徴と整合したそれらの最も広い範囲を与えられるべきである。
【００２０】
図は開示の原理特徴を記載し、構造上の特徴を参照する参照番号が有効な組合せを形成する。信号、流体、などのための伝導体の入力および出力は、次のように示される：入力は、構成部品に対するシンボルを指す矢じりによって示され、および出力は構成部品に対するシンボルと接触する線によって示されてかつ線の反対端の円まで伸びている。原理構成部品の例が、１から３５メガワット能力の例示的な中規模発電プラントに対する例証となる。適切に拡大縮小された構成部品が、他の発電出力に利用可能である。別途指定されない限り、構成部品間の２ｐｔ．の線は対応する入力および出力を備えたダクトを代表する。当業者が構成部品間の接続のための十分に適切なダクトを選ぶことが可能であることに注意されたい。更に、送電線を示すのに電力流の方向を示すために使用される矢じり備えた破線が用いられる。
【００２１】
図１は、二重閉ループ発電システム１０１の簡単にされたブロック発電システム図１００を例示する。簡単にされたブロック発電システム図１００が前記二重閉ループ電気発電システム１０１の最小のバージョンを代表し、図１内に例示される要素の多くが更に詳細に下記で図と共に説明されることに注意されたい。
【００２２】
一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は電気入力１０２、ガスタービンループ１０３ａ、蒸気タービンループ１０３ｂ、水入力１０４、電気出力１０６、熱交換器１１１、電解層１１２、セパレータアセンブリ１１３、ガスタービンアセンブリ１１８、Ｈ２貯蔵タンク１２０、Ｏ２貯蔵タンク１２２、蒸気タービンアセンブリ１４０、複数のダクト、動作流体、第２のポンプ１６０ｂおよび第１のポンプ１６０ａを備えることができる。一実施態様において、前記ガスタービンループ１０３ａおよび前記蒸気タービンループ１０３ｂは、お互いの間で前記動作流体を混合せずに前記ガスタービンアセンブリ１１８および前記蒸気タービンアセンブリ１４０を通して（前記水入力１０４によって供給されることができる）前記動作流体を伝える閉ループシステムを各々備えることができる。
【００２３】
一実施態様において、前記ガスタービンループ１０３ａおよび前記蒸気タービンループ１０３ｂは、２つの閉ループとして共に参照されることができる。一実施態様において、前記ガスタービンループ１０３ａは前記動作流体の第１の部分を備えることができ、および前記蒸気タービンループ１０３ｂは前記動作流体の第２の部分を備えることができる。一実施態様において、前記動作流体の前記第１および第２の部分は水ポリッシャおよび防錆剤に注がれることができる。
【００２４】
一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１内に見いだされる要素が、後に文字が続くラベル番号「１８０」でラベルをつけられる前記複数のダクトによって接続されることができる。例えば、前記複数のダクトは、第１のダクト１８０ａ、第２のダクト１８０ｂ、第３のダクト１８０ｃ、第４のダクト１８０ｄ、第５のダクト１８０ｅ、第６のダクト１８０ｆ、第７のダクト１８０ｇ、第８のダクト１８０ｈ、第９のダクト１８０ｋ、第１０のダクト１８０ｍ、第１１のダクト１８０ｎ、第１２のダクト１８０ｐ、第１３のダクト１８０ｑ、第１４のダクト１８０ｒ、第１５のダクト１８０ｔ、第１６のダクト１８０ｗ、第１７のダクト１８０ｘ、第１８のダクト１８０ｙおよび第１９のダクト１８０ｚを備えることができる。
【００２５】
前記二重閉ループ発電システム１０１内の前記複数の動作流体は、後に文字が続くラベル番号「１２３」によってラベルをつけられる。例えば、前記複数のダクトは、第１の動作流体１２３ａ、第２の動作流体１２３ｂ、第３の動作流体１２３ｃ、第４の動作流体１２３ｄ、第５の動作流体１２３ｅ、第６の動作流体１２３ｆ、第７の動作流体１２３ｇ、第８の動作流体１２３ｈ、第９の動作流体１２３ｋ、第１０の動作流体１２３ｍ、第１１の動作流体１２３ｎ、第１２の動作流体１２３ｐ、第１３の動作流体１２３ｑ、第１４の動作流体１２３ｒおよび第１５の動作流体１２３ｔを備えることができる。
【００２６】
一実施態様において、前記ガスタービンループ１０３ａは以下を備えることができる：（実質的に蒸気を備えることができる）前記第１の動作流体１２３ａを前記ガスタービンアセンブリ１１８から前記熱交換器１１１まで運ぶ前記第１のダクト１８０ａ；（実質的に蒸気および液体を備えることができる）前記第２の動作流体１２３ｂを前記熱交換器１１１から前記セパレータアセンブリ１１３まで運ぶ前記第２のダクト１８０ｂ；前記第２の動作流体１２３ｂを（実質的に蒸気部分を備える）前記第３の動作流体１２３ｃおよび（実質的に液体部分を備える）前記第４の動作流体１２３ｄに分離する前記セパレータアセンブリ１１３；前記第４の動作流体１２３ｄを前記セパレータアセンブリ１１３から前記第１のポンプ１６０ａを通してかつ前記ガスタービンアセンブリ１１８まで運ぶ前記第４のダクト１８０ｄ；および前記第５の動作流体１２３ｅを前記セパレータアセンブリ１１３から前記ガスタービンアセンブリ１１８まで運ぶ前記第５のダクト１８０ｄ。一実施態様において、前記第１のポンプ１６０ａはガスタービンアセンブリ１１８と前記セパレータアセンブリ１１３との間の前記第４の動作流体１２３ｄの流量を調節することができる。
【００２７】
同様に一実施態様において、前記蒸気タービンループ１０３ｂは以下を備えることができる：前記第５の動作流体１２３ｅを前記蒸気タービンアセンブリ１４０から前記熱交換器１１１まで運ぶ前記第５のダクト１８０ｅ、前記第６の動作流体１２３ｆを前記熱交換器１１１から前記蒸気タービンアセンブリ１４０まで運ぶ前記第６のダクト１８０ｆ、および前記第５の動作流体１２３ｅの流量を調節する前記第２のポンプ１６０ｂ。
【００２８】
一実施態様において、前記電解層１１２は前記電気入力１０２および前記水入力１０４を受け取ることができてかつＨ２  １１４およびＯ２  １１６を生成することができ、それらがそれぞれ、前記Ｈ２貯蔵タンク１２０および前記Ｏ２貯蔵タンク１２２内に貯蔵されることができる。一実施態様において、前記ダクト１８０ｔは前記水入力１０４の前記第１５の動作流体１２３ｔを前記電解層１１２に運ぶことができる。一実施態様において、前記第１６のダクト１８０ｗは前記Ｈ２  １１４を前記電解層１１２から前記Ｈ２貯蔵タンク１２０まで運ぶことができ、および第１８のダクト１８０ｙは前記Ｈ２  １１４を前記Ｈ２貯蔵タンク１２０から前記ガスタービンアセンブリ１１８まで運ぶことができる。同様に、一実施態様において、前記第１８のダクト１８０ｙは前記Ｏ２  １１６を前記電解層１１２から前記Ｏ２貯蔵タンク１２２まで運ぶことができ、および前記第１９のダクト１８０ｚは前記Ｏ２  １１６を前記電解層１１２から前記ガスタービンアセンブリ１１８まで運ぶことができる。一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は前記Ｈ２  １１４および／または前記Ｏ２  １１６の貯蔵が不必要であるところで前記Ｈ２貯蔵タンク１２０および／または前記Ｏ２貯蔵タンク１２２を迂回することができる。
【００２９】
一実施態様において、前記ガスタービンアセンブリ１１８は前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６の一部を燃焼させることができ、かつ前記電気出力１０６の第１の部分１０６ａを生成することができる。一実施態様において、前記電気出力１０６の前記第１の部分１０６ａを生成する間、前記ガスタービンアセンブリ１１８は前記第４の動作流体１２３ｄおよび前記第３の動作流体１２３ｃを加熱することができる。代わりとして、一実施態様において、前記第３の動作流体１２３ｃおよび前記第４の動作流体１２３ｄは、それが前記第１の動作流体１２３ａの形で前記ガスタービンアセンブリ１１８を出る時より冷たい前記ガスタービンアセンブリ１１８に入ることができる。
【００３０】
一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は電力を受け取って配電電力網１０５に供給することができる。一実施態様において、前記配電電力網１０５は風およびソーラアレイ、従来の発電、および／または、当業者に既知であるものに類似したような発電機器を備えることができる。
【００３１】
一実施態様において、前記熱交換器１１１は前記第２の動作流体１２３ｂを冷却することができる。したがって、一実施態様において、前記第２の動作流体１２３ｂは前記第１の動作流体１２３ａより冷たくなることができる。したがって、前記熱交換器１１１は前記ガスタービンループ１０３ａから前記蒸気タービンループ１０３ｂまで熱を伝導するために役に立つことができる。
【００３２】
一実施態様において、前記第６の動作流体１２３ｆはそれが前記第５の動作流体１２３ｅとして出る時より熱い前記蒸気タービンアセンブリ１４０に入ることができる。同様に、一実施態様において、前記熱交換器１１１は、上で議論したように、前記蒸気タービンループ１０３ｂを再加熱するために使用されることができる。代わりとして、一実施態様において、前記熱交換器１１１はガスタービンループ１０３ａからの熱エネルギを、かつ前記蒸気タービンループ１０３ｂに伝導するために役に立つことができる。一実施態様において、前記蒸気タービンアセンブリ１４０は前記第１の熱エネルギを使用して第２の部分１０６ｂを生成することができる。
【００３３】
一実施態様において、前記ガスタービンアセンブリ１１８および前記蒸気タービンアセンブリ１４０は、電力を生成するために（前記第１の発電機１１９および前記第２の発電機１４２から成る）複数の発電機を駆動する；そこにおいて、好ましい実施態様において、この生成は炭素ベースの排出物なしで達成される。
【００３４】
一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は、前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６が別の供給源によって供給される前記電解層１１２の非存在下で動作することができる。例えば、一実施態様において、前記Ｈ２  １１４は精練所または工場によって供給されることができ、および前記Ｏ２  １１６は前記電解層１１２に無関係な手段によって供給されることができる。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ、前記二重閉ループ発電システム１０１を使用する第１の方法２００および第２の方法２１０を例示する。
【００３６】
図２Ａに関して、一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１を使用する前記第１の方法２００が、以下を含むことができる：前記電気入力１０２および前記水入力１０４を受け取る第１のステップ２０２；前記電解層１１２によって前記水入力１０４を電解する第２のステップ２０４；前記電解層１１２によってＨ２  １１４およびＯ２  １１６を生成する第３のステップ２０６；ならびに前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６の一部を燃焼させることによって前記ガスタービンアセンブリ１１８によって前記電気出力１０６の前記第１の部分１０６ａを生成する第４のステップ２０８。
【００３７】
図２Ｂに関して、一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１を使用する前記第２の方法２１０が、前記第１の方法２００のステップを含みかつ更に以下を含むことができる：前記ガスタービンループ１０３ａを通して前記動作流体の第１の部分および前記蒸気タービンループ１０３ｂを通して前記動作流体の第２の部分を循環させる第５のステップ２１２；前記熱交換器１１１を通して前記ガスタービンループ１０３ａからの前記第１の熱エネルギによって前記蒸気タービンループ１０３ｂを加熱する第６のステップ２１４；前記動作流体の前記第２の部分を前記蒸気タービンアセンブリ１４０に供給する第７のステップ２１６；および前記蒸気タービンアセンブリ１４０によって前記電気出力１０６の第２の部分１０６ｂを生成する第８のステップ２１８。
【００３８】
一実施態様において、前記動作流体の前記第１の部分が前記第１の動作流体１２３ａ、前記第２の動作流体１２３ｂ、前記第３の動作流体１２３ｃおよび前記第４の動作流体１２３ｄを備えることができる。一実施態様において、前記動作流体の前記第２の部分が前記第５の動作流体１２３ｅおよび前記第６の動作流体１２３ｆを備えることができる。
【００３９】
図３Ａおよび３Ｂは、前記二重閉ループ発電システム１０１の２つの詳細な実施態様を例示する。比較として、図３Ａおよび３Ｂは図１と対照的に追加的な詳細を有する。例えば、一実施態様において、前記簡単にされたブロック発電システム図１００の前記熱交換器１１１は第１の熱交換器１１１ａおよび第２の熱交換器１１１ｂに分割される。ボイラー１２４（図３Ｂ）、コンデンサアセンブリ１２８およびセパレータ３０２のような追加的な要素が追加される。
【００４０】
図３Ａは、詳細なブロック発電システム図３００を例示する。前記詳細なブロック発電システム図３００は、前記二重閉ループ発電システム１０１の好ましい一実施態様を備える。
【００４１】
一実施態様において、前記ガスタービンアセンブリ１１８は前記第１７のダクト１８０ｘを通して前記Ｈ２  １１４、前記第１９のダクト１８０ｚを通して前記Ｏ２  １１６、前記第３のダクト１８０ｃを通して前記第３の動作流体１２３ｃおよび前記第４のダクト１８０ｄを通して前記第４の動作流体１２３ｄを受け取ることができる。次に、周知のように、前記ガスタービンアセンブリ１１８は前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６の一部を燃焼させることによって前記第１の部分１０６ａを生成することができる。一実施態様において、前記第１の部分１０６ａは１台以上のトランス１５６を通して前記二重閉ループ発電システム１０１から前記配電電力網１０５まで通ることができる。
【００４２】
前記ガスタービンループ１０３ａをここで参照して、一実施態様において、前記セパレータアセンブリ１１３は前記第２の熱交換器１１１ｂおよび前記セパレータ３０２を備えることができる。一実施態様において、前記セパレータアセンブリ１１３は（前記第２のダクト１８０ｂを通して）前記第２の動作流体１２３ｂおよび（第７のダクト１８０ｇを通して）第７の動作流体１２３ｇを受け取ることができる。一実施態様において、前記セパレータアセンブリ１１３は前記第２の熱交換器１１１ｂおよび前記セパレータ３０２を備えることができる。一実施態様において、前記セパレータアセンブリ１１３は液体流（前記第４の動作流体１２３ｄ）および蒸気流（前記第３の動作流体１２３ｃ）を以下によって前記第２の動作流体１２３ｂから分離することができる：前記第２の動作流体１２３ｂを前記第２の熱交換器１１１ｂによって第８の動作流体１２３ｈに冷却するステップ；前記第８の動作流体１２３ｈを第８のダクト１８０ｈで前記セパレータ３０２に供給するステップ；前記第３の動作流体１２３ｃを前記セパレータ３０２によって前記第４の動作流体１２３ｄから分離するステップ；および第９の動作流体１２３ｋを前記セパレータ３０２から第９のダクト１８０ｋを通して前記水出力１０８に放出するステップ。一実施態様において、前記第２の熱交換器１１１ｂは以下によって前記第２の動作流体１２３ｂを冷却する：前記水入力１０４から前記第７の動作流体１２３ｇを受け取るステップ；前記第２の動作流体１２３ｂから前記第７の動作流体１２３ｇに第１の熱エネルギを伝導するステップ；および第１０の動作流体１２３ｍを前記第２の熱交換器１１１ｂから、かつ第１０のダクト１８０ｍを通して前記注入井１１０に放出するステップ。一実施態様において、前記第９の動作流体１２３ｋで前記二重閉ループ発電システム１０１から放出される流体の容積は、前記電解層１１２で前記二重閉ループ発電システム１０１に受け取られる流体の容積と実質的に等しくなることができる。同時にではないとはいえ、物質のこの保存は前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６のＨ２Ｏに再結合する効果である。
【００４３】
前記蒸気タービンループ１０３ｂをここで参照して、一実施態様において、前記第５の動作流体１２３ｅは前記蒸気タービンアセンブリ１４０と前記第１の熱交換器１１１ａとの間の前記コンデンサアセンブリ１２８によって冷却されることができる。一実施態様において、前記コンデンサアセンブリ１２８は（前記第５のダクト１８０ｅを通して）前記第５の動作流体１２３ｅおよび第１１のダクト１８０ｎを通して前記水入力１０４から第１１の動作流体１２３ｎを受け取ることができる。一実施態様において、前記第１１の動作流体１２３ｎは水を備えることができる。一実施態様において、前記コンデンサアセンブリ１２８は前記第５の動作流体１２３ｅを受け取ることができてかつそれを第１２のダクト１８０ｐを通して前記第１の熱交換器１１１ａに第１２の動作流体１２３ｐとして放出することができる。一実施態様において、前記コンデンサアセンブリ１２８は第１３のダクト１８０ｑを通して第１３の動作流体１２３ｑを放出することができる。
一実施態様において、前記第１の熱交換器１１１ａは、前記熱交換器１１１を記述する時上記した方法で前記第１２の動作流体１２３ｐを加熱することができる；すなわち、前記第１の熱交換器１１１ａは前記ガスタービンループ１０３ａからの前記第１の熱エネルギによって前記蒸気タービンループ１０３ｂを加熱することができる。
【００４４】
熱交換器１１１は、好ましくは最小外部損失による最大熱伝達のために設計されたカスタム製作された完全クロスフローユニットであることができる。一実施態様において、インタリーブされた需要側および供給源側通路がそれぞれ規定され、かつそれぞれガスタービン排気および蒸気タービン動作流体を導通するために実現される。同じように、セパレータは好ましくは液体および蒸気位相物質をタービン排出流から効率的に分離するように適応されるカスタム設計であることができる。ボイラーは、標準タイプであることができる。発電機は、ペンシルバニア州エリーのＳｋｉｎｎｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（登録商標）、またはスイス、チューリッヒのＡｓｅａ  Ｂｒｏｗｎ  Ｂｏｖｉｅｒｉ（ＡＢＢ（登録商標））のような製造業者によって供給されることができる。トランスは、テキサス州ヒューストンのＡｌｌｉｓ−Ｃｈａｌｍｅｒｓ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）、またはＳｉｅｍｅｎｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（登録商標）から入手可能であることができる。
【００４５】
図３Ｂは、詳細なブロック発電システム図３１０を例示する。一実施態様において、前記詳細なブロック発電システム図３１０は前記蒸気タービンアセンブリ１４０へのエントリの前に前記第６の動作流体１２３ｆを加熱することができるボイラー１２４を更に備える前記二重閉ループ発電システム１０１の一実施態様を備えることができる。例えば、一実施態様において、前記ボイラー１２４は前記第６の動作流体１２３ｆを加熱することができてかつ第１４のダクト１８０ｒで第１４の動作流体１２３ｒを前記蒸気タービンアセンブリ１４０に供給することができる天然ガス入力３１２を受け取ることができる。一実施態様において、前記ボイラー１２４は前記二重閉ループ発電システム１０１に対して任意選択であることができる。一実施態様において、前記天然ガス入力３１２はさもなければ再燃されるかもしれない余剰天然ガスを備えることができる；そこにおいて、前記二重閉ループ発電システム１０１はフレアガスを受け取ることができ、かつそれを前記電気出力１０６に変換することができ、それが次に、後の使用のために前記Ｈ２貯蔵タンク１２０および／または前記Ｏ２貯蔵タンク１２２を充填するように向けられることができる。
【００４６】
検討されたように、一実施態様において、前記ボイラー１２４は前記天然ガス入力３１２を燃料とすることができる。一実施態様において、前記天然ガス入力３１２は、別々のダクト（図示せず）を通して伝えられることができる、前記水入力１０４（地熱流体）からまたはなにかの他の供給源から分離されるメタン（ＣＨ４）を備えることができる。理解されるであろうことは、地熱および動作流体、水素および酸素ガス、種々の状態の蒸気ならびに電気はシステムの構造の一部でなく、むしろ電気を生成するためにシステムによって処理される有効な材料であることである。
【００４７】
一実施態様において、二重閉ループ発電システム１０１の動作のための第１の熱エネルギの基本的供給源は、周知のように、地球の表面の下で、井戸経由でアクセスされる埋蔵物から得られる地熱流体または地下水であることができる。地下水または地熱流体−主に塩水、それは液体状態でミネラルまたは炭化水素を有する種々の流体を含有することができる−が前記水入力１０４経由でシステムに入る。一実施態様において、前記地熱流体は（検討されたように）前記二重閉ループ発電システム１０１を通して伝えられ、それぞれ前記注入井１１０および前記水出力１０８で前記第１０のダクト１８０ｍおよび前記第１３のダクト１８０ｑを通して冷却された地熱流体の退出がその後に続く。一実施態様において、前記水出力１０８は後述するように注入井または市の用途を備えることができる。代わりとして、冷却された地熱流体は後の処理または出荷（例示されない）のために貯蔵されることができる。
【００４８】
地熱流体は、地表下の埋蔵物から得られる原料から、一般的にガスまたは蒸気形態で、特定の腐食性の物質または必要とされない物質の分離に続いて、前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６を生成するために処理するための前記電解層１１２に第１５のダクト１８０ｔ経由で伝えられることができる。
【００４９】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄは、前記簡単にされたブロック発電システム図１００の詳細部分を例示する。
【００５０】
図４Ａは、前記電気入力１０２の詳細図を例示する。一実施態様において、前記電気入力１０２は従来の発電システム４０２または風もしくはソーラアレイ４０４から電力を取得することができる前記配電電力網１０５からの電気入力を備えることができる。前記電解層１１２の動作のための電気は、前記配電電力網１０５または再生可能な供給源（例えば風またはソーラアレイ４０４）によって供給されることができる。
【００５１】
一実施態様において、前記電解層１１２は前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６を（実質的にＨ２Ｏを備える）前記水入力１０４から分離するための自己内蔵型電解層を備えることができる。その後に、前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６は高められた効率で直接または間接的に前記蒸気タービンアセンブリ１４０を駆動するより高い圧力および温度で、臨界超過蒸気を生成するために前記ガスタービンアセンブリ１１８によって燃焼されることができる。
【００５２】
一実施態様において、前記電解層１１２は圧力で水素および酸素を生成することができるＩＴＭ電力電解層を備えることができる。一実施態様において、前記電解層１１２は、マサチューセッツ州ニュートンの、Ｇｉｎｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＬＬＣによって製造される１５ｋＷユニット、軽量高高度航空機に用いられる軽量電解層スタックを備えることができる。
【００５３】
一実施態様において、前記電解層１１２は石灰化された水の供給源を要求することができる。一実施態様において、前記水入力１０４は水処理システム４０５との流体接続の水４０３を備えることができる。一実施態様において、前記水４０３は周知のように地熱流体を備えることができる。一実施態様において、前記水処理システム４０５は、前記電解層１１２の適切な動作のために必要な水および通常のミネラルを残している前記水４０３から、化学物質および炭化水素を除去することができる。一実施態様において、前記水４０３は濾過される必要はなく、かつ前記第１１の動作流体１２３ｎおよび前記第７の動作流体１２３ｇとしての用途のために前記水処理システム４０５によって処理される必要はない。一実施態様において、前記水４０３は地下水または市水供給源を備えることができる。
【００５４】
前記電解層１１２は、再生可能な供給源（例えば前記風またはソーラアレイ４０４）から成ることができる前記配電電力網１０５から、燃料電池から、または前記ガスタービンアセンブリ１１８および前記蒸気タービンアセンブリ１４０のどちらかもしくは両方から、引き出される電気により動作することができる。前記電解層１１２からの出力は実質的に純酸素（Ｏ２  １１６）および水素（Ｈ２  １１４）を含み、それらがそれぞれのダクト経由でそれぞれの貯蔵タンクに伝えられる。一実施態様において、周知のように、前記電解層１１２は（例示されない）カソードおよび（例示されない）アノードを備えることができる。一実施態様において、前記第１８のダクト１８０ｙは前記電解層１１２内で前記カソードに連結され、それが前記Ｏ２  １１６を供給する。同じように、一実施態様において、前記第１６のダクト１８０ｗは前記電解層１１２内で前記アノードに連結されることができ、それが前記Ｈ２  １１４を供給する。一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１の動作中に、前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６は前記ガスタービンアセンブリ１１８内で（下記で例示して検討される）燃焼室４０８のそれぞれの入力ポートに伝えられる。
【００５５】
図４Ｂは、前記ガスタービンアセンブリ１１８の詳細図を例示する。一実施態様において、前記ガスタービンアセンブリ１１８は第１の発電機１１９、圧縮機４０６、前記燃焼室４０８、ガスタービン４１０および第１の第２の駆動軸４１２を備えることができる。一実施態様において、前記圧縮機４０６は前記第３のダクト１８０ｃを通して（蒸気を備えることができる）前記第３の動作流体１２３ｃを受け取る。一実施態様において、前記圧縮機４０６は前記第３の動作流体１２３ｃを圧縮することができてかつ前記ガスタービン４１０と連動して作用することができる。一実施態様において、前記圧縮機４０６は動作流体４１４を生成することができてかつ前記動作流体４１４を第２０のダクト４１５を通して前記燃焼室４０８に供給することができる。一実施態様において、前記燃焼室４０８は以下を受け取ることができる：前記第１７のダクト１８０ｘを通して前記Ｈ２  １１４；前記第１９のダクト１８０ｚを通して前記Ｏ２  １１６；前記第２０のダクト４１５を通して前記動作流体４１４；および前記第４のダクト１８０ｄを通して前記第４の動作流体１２３ｄ。一実施態様において、前記燃焼室４０８は、第２１のダクト４１７を通して前記ガスタービン４１０に供給されることができる第２１の動作流体４１６を生成することができる。一実施態様において、前記ガスタービン４１０は前記第２１の動作流体４１６、前記第１の第２の駆動軸４１２を駆動する燃料を使用することができる。一実施態様において、前記ガスタービン４１０は前記第１の動作流体１２３ａを備えることができる排気を備えることができる。
【００５６】
一実施態様において、前記第１の第２の駆動軸４１２は前記第１の発電機１１９に回転可能に取り付けられることができる；そこにおいて、前記ガスタービン４１０は前記第１の第２の駆動軸４１２を駆動することができ、および、周知のように、前記第１の発電機１１９は前記第１の部分１０６ａを生成することができる。
【００５７】
一実施態様において、前記セパレータ３０２は前記第３のダクト１８０ｃ経由で前記圧縮機４０６の空気吸込み口４１９ａに流入する蒸気の割合および前記第４のダクト１８０ｄを通して（水注入ポート４１９ｂで）前記燃焼室４０８に流入する液体の割合を調節することができる。一実施態様において、前記水注入ポート４１９ｂは前記燃焼室４０８の最後部の部分に位置することができる。一実施態様において、上で議論したように、前記セパレータ３０２は前記蒸気を前記第３の動作流体１２３ｃに、かつ前記液体を前記第４の動作流体１２３ｄに分割することができる。一好適動作実施態様において、前記第３の動作流体１２３ｃは前記第７の動作流体１２３ｇのおよそ２５％を備えることができ、および前記第４の動作流体１２３ｄは前記第７の動作流体１２３ｇの残りを備えることができる。
【００５８】
一実施態様において、前記圧縮機４０６によって使用されることができる（蒸気を備える）前記第３の動作流体１２３ｃは、前記圧縮機４０６での空気吸込み口４１９ａの流量容積率（すなわち前記圧縮機４０６の失速限界）によって限定されることができる。この制約は、エンジンのエンストを防止するのに必要である。前記第３の動作流体１２３ｃの残りは、前記燃焼室４０８の出力の近くにあることができる前記水注入ポート４１９ｂで前記燃焼室４０８に供給されることができる。一実施態様において、これは（Ｒｏｌｌｓ−Ｒｏｙｃｅ（登録商標）によって製造された）タイプＴ５６−Ａガスタービンエンジンが、それが（図に示されない）水注入ポートを前記圧縮機４０６内の「噴射缶」のすぐ後部に備えているので、使用される時都合よく達成される。そこで、（前記水入力１０４の一部を備えることができる）動作流体が前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６と混合されて、かつ前記ガスタービン４１０を駆動するために再加熱される。一実施態様において、前記水注入ポート４１９ｂに供給される動作流体、それが蒸気の容積を増加させ、かつさらに前記蒸気タービンアセンブリ１４０の構成部品の１つ以上の冶金の仕様を満たす温度まで、蒸気を冷却する。一実施態様において、前記動作流体および燃焼生成物は、前記第１の動作流体１２３ａで前記ガスタービンアセンブリ１１８の排気セクションの中で混合される。
【００５９】
一実施態様において、システムのための可燃材（すなわち前記燃焼室４０８の入力）が、前記電解層によって生成される純水素Ｈ２および純酸素０２を含む。前記セパレータ３０２からの水注入ポート４１９ｂでの到着低圧／低温動作流体は、前記燃焼室４０８で１２：１から１６：１の程度の圧縮を受け、および圧縮動作流体は前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６と前記燃焼室４０８の中で混合され、前記ガスタービン４１０を駆動するための臨界超過蒸気を生成するために流量計（図示せず）で測定されてかつ蒸気分析（図示せず）によってチェックされるように、好ましくは８ｋｇの前記Ｏ２  １１６に対して２ｋｇの前記Ｈ２  １１４の比率で混合される。一実施態様において、前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６ガスが以下の２つの理由のために外気と混合される化石燃料または他の炭素ベースの燃料の代わりに燃料として使用される：（ａ）臨界超過レベルまで蒸気の温度を上昇させるため；および（ｂ）大気への二酸化炭素（ＣＯ２）の放出を排除するため。周知のように、炭素ベースの燃料（例えば石炭、重油、天然ガス、など）および空気の組合せは、それらが従来の発電プラント内に使用される前記燃焼燃料を供給するとはいえ、低い温度の非効率性および大気への排出物の有害な環境影響および前記二重閉ループ発電システム１０１の構成部品の腐食に苦しむ。
【００６０】
前記二重閉ループ発電システム１０１に用いられる前記ガスタービン４１０の例は、Ｒｏｌｌｓ−Ｒｏｙｃｅ（登録商標）によって製造されるタイプＴ５６−Ａ直列ガスタービン；およびドイツのＳｉｅｍｅｎｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（登録商標）によって製造されるタイプＳＳＴ−２００蒸気タービンを含む。
【００６１】
図４Ｃは、前記蒸気タービンアセンブリ１４０の詳細図を例示する。一実施態様において、前記蒸気タービンアセンブリ１４０は蒸気タービン４２８、第２の駆動軸４３０および第２の発電機１４２を備えることができる。一実施態様において、前記蒸気タービン４２８は（蒸気を備える）前記第６の動作流体１２３ｆを受け取ることができる；そこにおいて、前記蒸気タービン４２８は前記第６の動作流体１２３ｆから受け取られるエネルギによって前記第２の駆動軸４３０を駆動することができる；更にそこにおいて、前記第２の駆動軸４３０は、前記電気出力１０６の前記第２の部分１０６ｂを次に生成することができる前記第２の発電機１４２を駆動することができる。
【００６２】
一実施態様において、前記蒸気タービンアセンブリ１４０は前記第６のダクト１８０ｆを通して前記第６の動作流体１２３ｆを受け取ることができてかつ前記第５の動作流体１２３ｅを前記第５のダクト１８０ｅに放出することができる。一実施態様において、前記第５の動作流体１２３ｅは前記コンデンサアセンブリ１２８に次いで凝縮する排出液体＋蒸気を備えることができる。一実施態様において、前記コンデンサアセンブリ１２８は前記第５のダクト１８０ｅを通して前記第５の動作流体１２３ｅおよび前記第１１のダクト１８０ｎを通して前記第１１の動作流体１２３ｎを受け取ることができる。一実施態様において、前記コンデンサアセンブリ１２８は前記第１２のダクト１８０ｐを通して前記第１２の動作流体１２３ｐおよび前記第１３のダクト１８０ｑを通して前記第１３の動作流体１２３ｑを備えることができる。一実施態様において、前記第１１の動作流体１２３ｎおよび前記第５の動作流体１２３ｅは、混合しない；むしろ、前記第１１の動作流体１２３ｎは前記第５の動作流体１２３ｅを冷却して凝縮するために使用される。
【００６３】
一実施態様において、前記第１３の動作流体１２３ｑは（例示される）前記水出力１０８で前記二重閉ループ発電システム１０１を出ることができるか、または（例示されない）前記水入力１０４で再利用されることができる。一実施態様において、前記水出力１０８は商業または市の目的のために使用されることができる。一実施態様において、前記第１３の動作流体１２３ｑは「排出」流体と称することができる。一実施態様において、前記第１３の動作流体１２３ｑは周知のように、人の使用のために混ぜられる必要があることができる実質的に純粋な水流体を備えることができる。
【００６４】
一実施態様において、前記蒸気タービンアセンブリ１４０は、前記電気出力１０６の前記第２の部分１０６ｂを生成する前記第２の発電機１４２を次に駆動する軸４３０を駆動することができる。
【００６５】
図４Ｅは、前記電気出力１０６の詳細図を例示する。一実施態様において、前記電気出力１０６は前記配電電力網１０５上に伝えられる前記電気出力１０６の前記第１の部分１０６ａおよび前記第２の部分１０６ｂを収集して変換することができる。一実施態様において、周知のように、電力網オペレータまたはシステムデザイナーは嗜好、安全性および予算に従って使用する前記１台以上のトランス１５６の適切な数を決定することができる。例えば、一実施態様において、リング−バスシステムでは、冗長トランスがしばしば使用されることが既知である。
【００６６】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、市場負荷図５００を例示する。図５Ａは、市場負荷予想５０２および実際の市場負荷５０４による前記市場負荷図５００を例示する。図５Ｂは、前記実際の市場負荷５０４だけによる前記市場負荷図５００を例示する。図５Ｃは、前記市場負荷予想５０２による前記市場負荷図５００を例示する。前記市場負荷図５００は、南西電力融通（ｓｐｐ．ｏｒｇ）から公的に入手可能な図を代表してかつ電力網オペレータからのデータである。
【００６７】
周知のように、前記実際の市場負荷５０４は前記市場負荷予想５０２に必ずしも合致しない。したがって、電力網オペレータが前記実際の市場負荷５０４を予測することに多くの努力を費やすとはいえ、それらは必ずしも正しくない。前記市場負荷予想５０２と前記実際の市場負荷５０４との間のデルタは、電力網オペレータにとって意味がある問題を代表する。一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１が予想外の需要を満たすために安く逓増することが可能であるので、前記二重閉ループ発電システム１０１は前記実際の市場負荷５０４での予想外のスパイクおよび急降下を克服するのを助けることができる。逆にいえば、前記二重閉ループ発電システム１０１が、前記市場負荷予想５０２のベース負荷の一部を供給するのに用いられるところで、前記二重閉ループ発電システム１０１は、この種の余分の生成を購入してかつそれを前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６に変換することによって電力の余分の生成を吸収するために使用されることができる。
【００６８】
前記市場負荷図５００は、さらに予想外の負荷急降下５１２およびリバランス補正５１４を備えるシステム事象５１０を例示する。一実施態様において、前記システム事象５１０は前記市場負荷予想５０２によって予測されたものと実質的に異なる前記実際の市場負荷５０４に関する事象を備えることができる。ここで、前記予想外の負荷急降下５１２は機器故障または多くの他の予想外の状況によって引き起こされたかもしれない。この場合、システムは前記リバランス補正５１４にて過剰に補正し、かつ結局前記市場負荷予想５０２におよびそのあたりに戻って均一化される。
【００６９】
前記簡単にされたブロック発電システム図１００は、複合ブレイトン／ランキンサイクルで動作するガスタービンおよび蒸気タービン組合せに基づいて２閉ループ水／蒸気システムでの再生可能なエネルギ源から電力の生成まで複数の利点を与えるいくつかの新規な特徴を含む。
【００７０】
第１に、臨界超過蒸気を生成するために前記ガスタービンアセンブリ１１８の前記燃焼室４０８に供給される純水素（Ｈ２）および純酸素（Ｏ２）によって前記ガスタービンアセンブリ１１８が燃焼される。したがって、（ａ）従来の発電プラントにおけるような、（２０％だけが酸素である）空気が使用される場合と比べて、前記燃焼圧力および温度は非常に高い。この混合物は、高圧で前記燃焼室を排出する臨界超過蒸気を生成し、したがって、前記ガスタービンアセンブリ１１８および発電機組合せを駆動するためのより高エネルギ内容物を有する。純水素および酸素を使用して生成される臨界超過蒸気は、さらに他の材料より腐食をそれほど引き起こしやすくない；（ｂ）加えて、前記燃焼室内に燃焼される前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６と共に圧縮機から前記燃焼室に供給される混合蒸気は、発電機を駆動する前記ガスタービンアセンブリ１１８内に使用される材料の熱的制限内で、前記燃焼室内の蒸気を保持するために質量を追加する；更に、（ｃ）唯一の燃焼生成物が蒸気であるので、さもなければシステムに対する熱の実質的な損失を代表するであろう、空気の酸素成分とともに加熱されなければならない大気作用物質を使用する場合のように、有害な空気汚染物質または腐食性物質は何も生成されない。
【００７１】
第２に、前記熱交換器１１１（図１）および／または前記第１の熱交換器１１１ａ（図３Ａ−３Ｂ）での熱の再利用での効率が見いだされる。
【００７２】
第３に、前記ガスタービンアセンブリ１１８および前記蒸気タービンアセンブリ１４０を２つの閉ループ内に組み合わせて、（ａ）前記ガスタービンアセンブリ１１８を、開ループの空気供給されたシステムでシステムに引き入れられやすい異物に起因する損傷から保護し、したがって修理および保守に起因する故障時間を低下させる。更に、（ｂ）閉ループ動作は、前記二重閉ループ発電システム１０１が１００％の時間、標準ＩＳＯ条件、すなわち摂氏１５度、６０％相対湿度、および水銀柱で２９．７２インチの海面気圧の下で動作することを意味する。さらに、（ｃ）大気への炭素化合物の排出物の欠如（該当する場合）は、これらの物質による大気汚染を除去する。
【００７３】
動作中に、燃料としての純水素および酸素ならびに給水または初期の熱源としての地熱または地下水を使用する前記二重閉ループ発電システム１０１の閉ループのカスケードされたアーキテクチャが、向上した効率および実質的に低下された損失、同じく大気への有害な排出物の実質的な低減の機会を提供する。
【００７４】
一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は前記配電電力網１０５によって必要に応じてＶＡＲを提供するために有効であることができる。電力伝送および配電において、ボルトアンペア無効電力（ｖａｒ）は、交流電力システム内の無効電力を測定するのに使用されるユニットである。電流および電圧が同期していない時、無効電力が交流回路内に存在する。一実施態様において、無効電力はヘンリーの法則によりインダクタンスによって生成されかつ不均衡でない。不均衡は、電圧制御の消失を引き起こす。一実施態様において、複数の前記二重閉ループ発電システム１０１が必要に応じて前記配電電力網１０５に補正ＶＡＲを供給するために前記配電電力網１０５上に分散されることができる。一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は、前記配電電力網１０５上のＶＡＲ必要量を濾過して釣合いをとることができる。
【００７５】
図６は、資源モデル図６００を例示する。一実施態様において、前記資源モデル図６００は負荷から生成まで途切れなく動かすことができる資源を例示することができる。一実施態様において、前記資源モデル図６００は、（前記二重閉ループ発電システム１０１のランプ率を代表する）システムランプ率柱６０２、生成柱６０４および需要応答柱６０６を備えることができる。一実施態様において、前記資源モデル図６００は上限６０８と下限６１０との間の電力消費および生成原理を例示することができる。一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は、前記配電電力網１０５の必要性を代替システムよりすばやく満たすために逓増することができ、かつ生成が需要を越える時、電力を貯蔵する。すばやく逓増してかつ余分な電力を貯蔵するこの能力は、前記配電電力網１０５のオペレータに対して前記二重閉ループ発電システム１０１を非常に貴重なツールにするために役に立つ。
【００７６】
前記資源モデル図６００は、（非特許文献１）に見いだされる類似した図に基づいた。
【００７７】
前記資源モデル図６００は、前記上限６０８および前記下限６１０の絶対値の和を代表する最大ランプ６１２を備えることができる。一実施態様において、前記最大ランプ６１２は電力システムによって克服されなければならない距離を備えることができ、および前記最大ランプ６１２は電力システムに関する将来の需要に基づいて増加するように予測される。したがって、前記二重閉ループ発電システム１０１は電力ランプ率必要性に適応するのを助けることができる。
【００７８】
代わりとして、一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は、システム平衡捕獲流出風、濾過体調波および大誘導供給源からの過渡現象を提供し、かつゼロシーケンス問題を解決するために前記電解層を使用することができる。実際に、前記二重閉ループ発電システム１０１は前記配電電力網１０５で負荷の釣合いをとるためにほとんど即座に反応することができる。
【００７９】
図７は、ベース負荷シナリオ図７００を例示する。一実施態様において、前記ベース負荷シナリオ図７００はカリフォルニアにおける２０２０年の時間にわたる負荷を例示することができる。一実施態様において、前記ベース負荷シナリオ図７００は風負荷７０２、合計ソーラ負荷７０４、定格負荷７０６および負荷７０８に対する値を備えることができる。前記ベース負荷シナリオ図７００は、発電を予測する時、前記風負荷７０２および前記合計ソーラ負荷７０４の変動性を例示する。したがって、前記二重閉ループ発電システム１０１の急速なランプ率がこの電力管理環境で補助するために使用されることができる。したがって、一実施態様において、前記二重閉ループ発電システム１０１は前記配電電力網１０５の需要を管理するのを助けるために前記Ｈ２  １１４および前記Ｏ２  １１６のその貯蔵器を使用することができる。実際に、前記二重閉ループ発電システム１０１は、生成の時間と消費の時間との間で電力を貯蔵することによって、前記風負荷７０２に代表される風の急な突風または前記合計ソーラ負荷７０４に代表される一時的な曇りを処理する際に補助することができる。最終的に、それらが生成する電力を使用するためのツールをマネージャがここで有するので、この技術は前記風またはソーラアレイ４０４のより多くを展開する際に補助する。
【００８０】
前記ベース負荷シナリオ図７００が（非特許文献２）からとられたことに注意されたい。
【００８１】
本発明がその形態の１つだけで示されたとはいえ、それはこのように限定されず、それの趣旨から逸脱することなく種々の変更および修正の余地がある。一代替実施態様において蒸気タービン入力ループ内のボイラーは、任意選択であることができる。
【００８２】
例示された動作上の方法の詳細における種々の変更が、以下の請求項の範囲内において可能である。いくつかの実施態様は、本願明細書に別々のステップであると記述される活動を組み合わせることができる。同じように、記述されたステップの１つ以上が、この方法が実現される特定の動作上の環境に依存して省略されることができる。上記の記述が例証となり、かつ限定的でないことを意図されることが理解されるべきである。例えば、上記の実施態様は互いに組み合わせて使用されることができる。多くの他の実施態様は、上記の記述を吟味する際に当業者に明白である。本発明の範囲はしたがって、この種の請求項が権利を与えられる等価物の完全な範囲とともに、添付の請求項を参照して決定されるべきである。添付の請求項において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」はそれぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の普通の英語の等価物として使用される。
【符号の説明】
【００８３】
１００  簡単にされたブロック発電システム図
１０１  二重閉ループ発電システム
１０２  電気入力
１０３ａ  ガスタービンループ
１０３ｂ  蒸気タービンループ
１０４  水入力
１０５  配電電力網
１０６  電気出力
１０６ａ  電気出力１０６の第１の部分
１０６ｂ  第２の部分
１１０  注入井
１１１  熱交換器
１１１ａ  第１の熱交換器
１１１ｂ  第２の熱交換器
１１２  電解層
１１３  セパレータアセンブリ
１１４  Ｈ２
１１６  Ｏ２
１１８  ガスタービンアセンブリ
１１９  第１の発電機
１２０  Ｈ２貯蔵タンク
１２２  Ｏ２貯蔵タンク
１２３ａ  第１の動作流体
１２３ｂ  第２の動作流体
１２３ｃ  第３の動作流体
１２３ｄ  第４の動作流体
１２３ｅ  第５の動作流体
１２３ｆ  第６の動作流体
１２３ｇ  第７の動作流体
１２３ｈ  第８の動作流体
１２３ｋ  第９の動作流体
１２３ｍ  第１０の動作流体
１２３ｎ  第１１の動作流体
１２３ｐ  第１２の動作流体
１２３ｑ  第１３の動作流体
１２３ｒ  第１４の動作流体
１２３ｔ  第１５の動作流体
１２４  ボイラー
１２８  コンデンサアセンブリ
１４０  蒸気タービンアセンブリ
１４２  第２の発電機
１５６  １台以上のトランス
１６０ａ  第１のポンプ
１６０ｂ  第２のポンプ
１８０ａ  第１のダクト
１８０ｂ  第２のダクト
１８０ｃ  第３のダクト
１８０ｄ  第４のダクト
１８０ｅ  第５のダクト
１８０ｆ  第６のダクト
１８０ｇ  第７のダクト
１８０ｈ  第８のダクト
１８０ｋ  第９のダクト
１８０ｍ  第１０のダクト
１８０ｎ  第１１のダクト
１８０ｐ  第１２のダクト
１８０ｑ  第１３のダクト
１８０ｒ  第１４のダクト
１８０ｔ  第１５のダクト
１８０ｗ  第１６のダクト
１８０ｘ  第１７のダクト
１８０ｙ  第１８のダクト
１８０ｚ  第１９のダクト
２００  第１の方法
２０２  第１のステップ
２０４  第２のステップ
２０６  第３のステップ
２０８  第４のステップ
２１０  第２の方法
２１２  第５のステップ
２１４  第６のステップ
２１６  第７のステップ
２１８  第８のステップ
３００  詳細なブロック発電システム図
３０２  セパレータ
３１０  詳細なブロック発電システム図
３１２  天然ガス入力
４０２  従来の発電システム
４０３  水
４０４  風またはソーラアレイ
４０５  水処理システム
４０６  圧縮機
４０８  燃焼室
４１０  ガスタービン
４１２  第１の第２の駆動軸
４１４  動作流体
４１５  第２０のダクト
４１６  第２１の動作流体
４１７  第２１のダクト
４１９ａ  空気吸込み口
４１９ｂ  水注入ポート
４２８  蒸気タービン
４３０  第２の駆動軸
５００  市場負荷図
５０２  市場負荷予想
５０４  実際の市場負荷
５１０  システム事象
５１２  予想外の負荷急降下
５１４  リバランス補正
６００  資源モデル図
６０２  システムランプ率柱
６０４  生成柱
６０６  需要応答柱
６０８  上限
６１０  下限
６１２  最大ランプ
７００  ベース負荷シナリオ図
７０２  風負荷
７０４  合計ソーラ負荷
７０６  定格負荷
７０８  負荷
【図１】
0006308479.tif 000002
【図２Ａ】
0006308479.tif 000003
【図２Ｂ】
0006308479.tif 000004
【図３Ａ】
0006308479.tif 000005
【図３Ｂ】
0006308479.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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