太阳能发电系统以及太阳能发电方法与流程

本发明涉及一种太阳能发电系统以及太阳能发电方法，进一步详细来说，涉及一种具备可进行太阳能的蓄热和蓄热的太阳能的放热的蓄热放热系统的太阳能发电系统以及该系统的发电方法。

背景技术：

能够在集热太阳能来发电的同时蓄热，或者对蓄热的太阳能进行放热来发电的太阳能发电系统中具备：太阳能集热装置，其作为太阳能集热用热介质使用水/水蒸气，通过太阳能从水生成过热蒸汽；蒸汽轮机发电设备，其通过由太阳能集热装置生成的过热蒸汽驱动蒸汽轮机来发电；以及太阳能蓄热放热装置，其作为蓄热介质使用熔融盐或油，通过回收了太阳能的热介质(水/水蒸气)与蓄热介质的热交换来蓄热太阳能，由此综合太阳能的集热用以及蒸汽轮机驱动用的热介质循环来简化发电系统整体的热介质循环(例如，参照专利文献1)。在专利文献1记载的太阳能发电系统(太阳能发电成套设备)中，为了有效地对回收到太阳能集热装置的热介质中的太阳能进行蓄热，根据热介质(水/水蒸气)从过热蒸汽到比饱和温度低温的水的过程的热介质的状态，在3个温度区域蓄热到太阳能蓄热放热装置。

在专利文献1所记载的太阳能发电系统中，为了在3个温度区进行蓄热，需要与热介质(水/水蒸气)的3个状态对应的热交换器。具体地，需要通过过热蒸汽与熔融盐的热交换使熔融盐蓄热过热蒸汽的显热的蒸汽热交换器、通过饱和蒸汽与熔融盐的热交换使熔融盐蓄热饱和蒸汽的潜热的饱和蒸汽冷凝器、通过饱和水与油的热交换使油蓄热饱和水的显热的饱和水热交换器这3种热交换器。

此外，在专利文献1所记载的太阳能发电系统中，为了在3个温度区进行蓄热，至少需要3个容纳熔融盐或油的蓄热放热罐。这些罐的内部通过隔热部件上下分离，将蓄热了太阳能的蓄热介质(熔融盐或油)容纳在上侧，将蓄热前的蓄热介质容纳在下侧。在蓄热介质的容纳量较多的情况下，认为因蓄热介质的重量问题，通过隔热部件将罐内上下分离在结构上使困难的。即，为了3个温度区中的蓄热，容纳蓄热后的蓄热介质的罐以及容纳蓄热前的蓄热介质的罐实际上合计需要6个。

这样，在专利文献1所记载的太阳能发电系统中，为了有效地利用蓄热的太阳能，太阳能蓄热放热装置使用3个热交换器和实际上6个罐来蓄热。因此，太阳能蓄热放热装置变得复杂，成为太阳能发电系统的建设成本增加的原因。

专利文献1：日本特开2014-92086号公报

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种能够有效利用集热的太阳能，同时简化太阳能蓄热放热系统来降低建设成本的太阳能发电系统以及太阳能发电方法。

为了解决上述课题，例如采用请求专利保护的范围所记载的结构。

本申请包含多个用于解决上述课题的手段，若举其中的一例，则具备：太阳能集热系统，其使用水/水蒸气作为热介质，对太阳能集热而从水生成过热蒸汽；主发电系统，其与上述太阳能集热系统使用共同的热介质，使用通过上述太阳能集热系统生成的过热蒸汽的一部分来发电；太阳能蓄热放热系统，其使用与上述太阳能集热系统的热介质不同的蓄热介质，进行基于与由通过上述太阳能集热系统生成的过热蒸汽的残余的热交换的蓄热介质的蓄热或该蓄热的蓄热介质的放热；以及副发电系统，其与上述太阳能集热系统使用共同的热介质，使用通过上述太阳能蓄热放热系统的蓄热介质的蓄热或放热从热介质生成的饱和蒸汽来发电，上述主发电系统具有：蒸汽轮机，其导入通过上述太阳能集热系统生成的过热蒸汽的一部分；以及主发电机，其由上述蒸汽轮机驱动，上述太阳能蓄热放热系统具有：蓄热加热器，其进行由上述太阳能集热系统生成的过热蒸汽的残余与蓄热介质的热交换，使蓄热介质蓄热，并且从过热蒸汽生成饱和蒸汽；低温罐，其容纳向上述蓄热加热器提供的蓄热介质；以及高温罐，其容纳通过上述蓄热加热器蓄热后的蓄热介质，上述副发电系统具有：饱和蒸汽轮机，其能够导入通过上述蓄热加热器生成的饱和蒸汽；以及副发电机，其由上述饱和蒸汽轮机驱动。

通过本发明，通过由太阳能生成的过热蒸汽的一部分驱动蒸汽轮机来发电，并且，使剩余的过热蒸汽与来自低温罐的蓄热介质在蓄热加热器中进行热交换，由此使蓄热介质对过热蒸汽的显热进行蓄热，并且从过热蒸汽生成饱和蒸汽，将蓄热后的蓄热介质容纳在高温罐内，并且通过饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机来发电，因此能够有效利用集热的太阳能的同时，简化太阳能蓄热放热系统来降低建设成本。

通过以下的实施方式的说明，使上述以外的课题、结构以及效果变得更加明确。

附图说明

图1是表示构成本发明的太阳能发电系统的一实施方式的一部分的太阳能集热系统以及主发电系统的结构图。

图2是表示构成本发明的太阳能发电系统的一实施方式的其他部分的太阳能蓄热放热系统以及副发电系统的结构图。

图3是表示某地点的直达日射强度的实测值的一例的图。

图4是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与直达日射强度的小幅度的增减变动对应的第1蒸汽流量调整阀以及第2蒸汽流量调整阀的阀开度的推移的特性图。

图5是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与直达日射强度的小幅度的增减变动对应的各种系统的发电输出的推移的特性图。

图6是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与直达日射强度的短时间的急剧上升变动对应的旁通减压阀的阀开度的推移的特性图。

图7是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与直达日射强度的大幅度的下降对应的蓄热加热器蒸汽截止阀以及饱和蒸汽截止阀的阀开度的推移的特性图。

图8是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与直达日射强度的大幅度的下降对应的各种系统的发电输出的推移的特性图。

符号说明

1 太阳能集热系统

2 主发电系统

3 太阳能蓄热放热系统

4 副发电系统

10 太阳能蒸发器

11 太阳能过热器

21 高压蒸汽轮机(蒸汽轮机)

22 中压蒸汽轮机(蒸汽轮机)

23 低压蒸汽轮机(蒸汽轮机)

24 主发电机

27 第1蒸汽流量调整阀

50 高温罐

51 低温罐

52 蓄热加热器

53 预热器

54 蒸发器

70 饱和蒸汽轮机

71 副发电机

74 第2蒸汽流量调整阀

91 旁通配管(旁通系统)

92 饱和蒸汽减温器(旁通系统)

93 减温器出口配管(旁通系统)

96 旁通减压阀(旁通系统)

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的太阳能发电系统以及太阳能发电方法的实施方式进行说明。

[一实施方式]

首先，使用图1和图2对本发明的太阳能发电系统以及太阳能发电方法的一实施方式的系统结构进行说明。

图1是表示构成本发明的太阳能发电系统的一实施方式的一部分的太阳能集热系统以及主发电系统的结构图，图2是表示构成本发明的太阳能发电系统的一实施方式的其他部分的太阳能蓄热放热系统以及副发电系统的结构图。在图1中，箭头表示太阳能发电系统的热介质(水/水蒸气)的流动。在图2中，箭头表示太阳能发电系统的热介质(水/水蒸气)或蓄热介质(熔融盐)的流动。此外，在图1和图2中，符号Q、R、S分别表示跨图1和图2的第2主蒸汽配管72、合流冷凝配管89、供水分支配管95的联络点。

在图1和图2中，太阳能发电系统由如下部分构成：太阳能集热系统1，其作为热介质使用水/水蒸气，对太阳能集热来从水生成过热蒸汽；主发电系统2，其与太阳能集热系统1使用共同的热介质，使用通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽的一部分来发电；太阳能蓄热放热系统3，其使用与太阳能集热系统1的热介质不同的蓄热介质，进行基于与由通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽的残余的热交换的蓄热介质的蓄热或该蓄热的蓄热介质的放热；以及副发电系统4，其使用与太阳能集热系统1共同的热介质，使用通过太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质的蓄热或放热而从热介质(过热蒸汽或水)生成的饱和蒸汽来发电。在太阳能集热系统1、主发电系统2以及副发电系统4中使用共同的热介质(水/水蒸气)，由此综合太阳能的集热用、主发电系统2的发电用以及副发电系统4的发电用的热介质的循环来实现发电系统整体的热介质的循环的简单化。此外，作为太阳能蓄热放热系统3的用于太阳能的蓄热或放热的蓄热介质，例如使用硝酸盐类的熔融盐。

例如，太阳能集热系统1具备：太阳能蒸发器10，其通过太阳能对作为热介质的水(供水)进行加热来生成饱和蒸汽；以及太阳能过热器11，其与太阳能蒸发器10串联连接，使通过太阳能蒸发器10生成的饱和蒸汽过热来生成过热蒸汽。太阳能蒸发器10例如是用大量反射镜反射太阳光线来线聚光到棒状的集热管的线集热方式的菲涅尔式太阳能集热器。太阳能过热器11例如是用大量平面镜(定日镜)反射太阳光线来聚光到集热器的一点的点集热方式的塔式太阳能集热器。

在太阳能蒸发器10的入口连接有供给来自主发电系统2的后述的冷凝/供水系统的供水的太阳能蒸发器供水配管12。在太阳能蒸发器10的出口和太阳能过热器11的入口连接有太阳能过热器蒸汽配管13。在太阳能过热器11的出口连接有太阳能过热器出口配管14。太阳能过热器出口配管14分支为主发电系统2的后述的第1主蒸汽配管26和副发电系统4的后述的第2主蒸汽配管72。在太阳能蒸发器供水配管12上设有对太阳能蒸发器供水配管12进行开闭的供水截止阀15。在太阳能过热器出口配管14上设有对太阳能过热器出口配管14进行开闭的主蒸汽截止阀16。在太阳能过热器蒸汽配管13的途中设有汽水分离器17。汽水分离器17与返回配管18的一端连接，返回配管18的另一端被连接到太阳能蒸发器供水配管12中的供水截止阀15的下游侧。在返回配管18上设有循环泵19。

主发电系统2具备由高压蒸汽轮机21、中压蒸汽轮机(在图1中为分离为2个的形态的涡轮机)22、低压蒸汽轮机23构成的蒸汽轮机、蒸汽轮机的冷凝/供水系统、由蒸汽轮机驱动的主发电机24。通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽的一部分经由从太阳能集热系统1的太阳能过热器出口配管14分支的第1主蒸汽配管26导入到高压蒸汽轮机21。在第1主蒸汽配管26上设有第1蒸汽流量调整阀27和主蒸汽加减阀28，其中，主蒸汽加减阀28位于第1蒸汽流量调整阀27的下游侧。第1蒸汽流量调整阀27与副发电系统4的后述的第2蒸汽流量调整阀74一起调整从太阳能集热系统1的太阳能过热器出口配管14向第1主蒸汽配管26和第2主蒸汽配管72流过的过热蒸汽的流量比率。

主发电系统2的冷凝/供水系统具备通过空气冷却来自低压蒸汽轮机23的废蒸汽而恢复成冷凝水的第1空冷式冷凝器30、对来自第1空冷式冷凝器30的冷凝水进行加热的低压供水加热器31、对来自低压供水加热器31的冷凝水进行加热脱气的脱气器32、对来自脱气器32的供水进行加热的高压供水加热器33。此外，冷凝/供水系统具备与第1空冷式冷凝器30的出口和低压供水加热器31的入口连接的第1冷凝配管35、与低压供水加热器31的出口和脱气器32的入口连接的脱气器入口配管36、与脱气器32的出口和高压供水加热器33的入口连接的供水配管37。在高压供水加热器33的出口连接有太阳能集热系统1的太阳能蒸发器供水配管12，综合主发电系统2的热介质的路径和太阳能集热系统1的热介质路径而成为1个路径。在第1冷凝配管35上设有第1冷凝泵38。在供水配管37上设有第1供水泵39。

低压供水加热器31与低压供水加热器排水配管41的一端连接，低压供水加热器排水配管41的另一端与脱气器入口配管36连接。在低压供水加热器排水配管41上设有排水泵42。高压供水加热器33与高压供水加热器排水配管43的一端连接，高压供水加热器排水配管43的另一端与脱气器32连接。在低压供水加热器31、脱气器32、高压供水加热器33上分别连接有将来自中压蒸汽轮机22的出口的抽气供给到低压供水加热器31的低压供水加热器抽气配管45、将来自高压蒸汽轮机21的出口的抽气供给到脱气器32的脱气器抽气配管46、将来自高压蒸汽轮机21的途中的抽气供给到高压供水加热器33的高压供水加热器抽气配管47。

太阳能蓄热放热系统3具备容纳蓄热了太阳能的熔融盐(蓄热介质)的高温罐50和容纳蓄热前(放热后)的熔融盐的低温罐51。太阳能蓄热放热系统3还具备：蓄热加热器52，其进行由太阳能集热系统1生成的过热蒸汽(热介质)的一部分与从低温罐51供给的熔融盐的热交换；预热器53，其进行副发电系统4的水(热介质)与来自后述的蒸发器54的熔融盐的热交换；以及蒸发器54，其进行来自预热器53的供水与从高温罐50供给的熔融盐的热交换。作为蓄热加热器52、预热器53以及蒸发器54，例如列举了管式或其他形式的热交换器。

在低温罐51的出口和蓄热加热器52的入口连接有蓄热加热器入口配管56。在蓄热加热器52的出口和高温罐50的入口连接有高温罐入口配管57。在高温罐50的出口和蒸发器54的入口连接有蒸发器入口配管58。在蒸发器54的出口和预热器53的入口连接有预热器入口配管59。在预热器53的出口和低温罐51的入口连接有低温罐入口配管60。在蓄热加热器入口配管56上设有低温罐出口阀62和第1熔融盐泵63，其中，第1熔融盐泵63位于低温罐出口阀62的下游侧。在高温罐入口配管57上设有高温罐入口阀64。在蒸发器入口配管58上设有高温罐出口阀65和第2熔融盐泵66，其中，第2熔融盐泵66位于高温罐出口阀65的下游侧。在低温罐入口配管60上设有低温罐入口阀67。

副发电系统4具备由饱和蒸汽旋转驱动的饱和蒸汽轮机70和由饱和蒸汽轮机70驱动的副发电机71。饱和蒸汽轮机70为了抑制在潮湿区域的运行中生成的水分引起的锈蚀，具备各种去湿机构。例如，动叶采用设有分离槽的去湿叶。此外，在动叶外周侧的静止部件中设有将通过去湿叶的槽分离出的水分去除到涡轮机外的去湿室。

经由从太阳能集热系统1的太阳能过热器出口配管14分支出的第2主蒸汽配管72和饱和蒸汽配管73，将饱和蒸汽导入到饱和蒸汽轮机70。将第2主蒸汽配管72的下游端连接到太阳能蓄热放热系统3的蓄热加热器52的入口。将饱和蒸汽配管73的上游端连接到蓄热加热器52的出口。在第2主蒸汽配管72上设有第2蒸汽流量调整阀74和蓄热加热器蒸汽截止阀75，其中，蓄热加热器蒸汽截止阀75位于第2蒸汽流量调整阀74的下游侧。第2蒸汽流量调整阀74与主发电系统2的第1蒸汽流量调整阀27一起调整从太阳能集热系统1的太阳能过热器出口配管14向第1主蒸汽配管26和第2主蒸汽配管72流过的过热蒸汽的流量比率。蓄热加热器蒸汽截止阀75对第2主蒸汽配管72进行开闭。在饱和蒸汽配管73上设有饱和蒸汽加减阀76。

副发电系统4还具备：循环系统，其将驱动饱和蒸汽轮机70后的热介质(水/水蒸气)提供给太阳能蓄热放热系统3的预热器53和蒸发器54，将通过与太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质的热交换而生成的饱和蒸汽再次提供给饱和蒸汽轮机70。循环系统具备：第2空冷式冷凝器78，其通过空气冷却来自饱和蒸汽轮机70的废蒸汽而恢复成冷凝水；第2冷凝配管79，其与第2空冷式冷凝器78连接；预热器供水配管80，其与第2冷凝配管79和太阳能蓄热放热系统3的预热器53的入口连接；蒸发器供水配管81，其与预热器53的出口和太阳能蓄热放热系统3的蒸发器54的入口连接；以及蒸发器出口配管82，其与蒸发器54的出口和比饱和蒸汽配管73中的饱和蒸汽加减阀76上游侧的部分连接。在第2冷凝配管79上设有第2冷凝泵83。在预热器供水配管80上设有第2供水泵84和预热器供水调整阀85，其中，预热器供水调整阀85在第2供水泵84的下游侧调整向预热器53的供水量。在蒸发器出口配管82上设有对蒸发器出口配管82进行开闭的饱和蒸汽截止阀86。

在循环系统的第2冷凝配管79中的第2冷凝泵83的下游侧设有供水三方切换阀88。供水三方切换阀88与合流冷凝配管89的一端连接，合流冷凝配管89的另一端被连接到主发电系统2的冷凝/供水系统的第1冷凝配管35中的第1冷凝泵38的上游侧。供水三方切换阀88将来自第2空冷式冷凝器78的冷凝水(热介质)的供给切换到合流冷凝配管89和预热器供水配管80中的某一方。也就是说，供水三方切换阀88将副发电系统4的冷凝水提供给主发电系统2的冷凝/供水系统和太阳能蓄热放热系统3的预热器53(副发电系统4的循环系统)中的某一方。

副发电系统4还具备：旁通系统，其使来自太阳能蓄热放热系统3的蓄热加热器52的饱和蒸汽的一部分绕过饱和蒸汽轮机70。旁通系统具备：旁通配管91，其从饱和蒸汽配管73中的饱和蒸汽加减阀76的上游侧分支；饱和蒸汽减温器92，其对来自旁通配管91的饱和蒸汽进行减温；以及减温器出口配管93，其与饱和蒸汽减温器92和第2空冷式冷凝器78连接。在饱和蒸汽减温器92上连接有减温水配管94。在减温水配管94上连接有供水分支配管95，其中，供水分支配管95从主发电系统2的供水配管37中的第1供水泵39的下游侧分支。作为用于对饱和蒸汽进行减温的减温水，将来自主发电系统2的供水经由减温水配管94和供水分支配管95提供给饱和蒸汽减温器92。在旁通配管91上设有旁通减压阀97，其中，旁通减压阀97调整绕过饱和蒸汽轮机70的饱和蒸汽的流量。在减温水配管94上设有旁通减温阀98，其中，旁通减温阀98调整向饱和蒸汽减温器92提供的减温水的流量。

接着，使用图1和图2说明本发明的太阳能发电系统的一实施方式中的太阳能发电方法。

首先，说明白天集热太阳能来进行发电和蓄热的方法。

简言之，在太阳能集热系统1中，通过集热的太阳能对来自主发电系统2的冷凝/供水系统的供水(热介质)进行加热来生成过热蒸汽(热介质)。使通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽分流，将过热蒸汽的一部分提供给主发电系统2，将剩余的过热蒸汽提供给太阳能蓄热放热系统3和副发电系统4。在主发电系统2中，通过来自太阳能集热系统1的过热蒸汽驱动蒸汽轮机21、22、23并通过主发电机24发电。将驱动蒸汽轮机21、22、23而生成的冷凝水(热介质)从冷凝/供水系统再次提供给太阳能集热系统1，使热介质在太阳能集热系统1和主发电系统2中循环。另一方面，在太阳能蓄热放热系统3中，通过来自太阳能集热系统1的过热蒸汽与低温的熔融盐(蓄热介质)的热交换，由熔融盐回收过热蒸汽的显热，在熔融盐中蓄热太阳能。此外，在副发电系统4中，通过没有被太阳能蓄热放热系统3的熔融盐回收的太阳能即饱和蒸汽(热介质)的能量驱动饱和蒸汽轮机70，并通过副发电机71发电。将驱动饱和蒸汽轮机70而生成的冷凝水(热介质)提供给主发电系统2的冷凝/供水系统，使热介质在太阳能集热系统1和副发电系统4中循环。

这样，在本太阳能发电系统中，通过太阳能蓄热放热系统3的熔融盐对由太阳能生成的过热蒸汽的显热进行蓄热，并且通过由与该熔融盐的热交换生成的饱和蒸汽的潜热驱动副发电系统4的饱和蒸汽轮机70来发电，从而实现太阳能的有效利用。

具体地，在图1和图2中，打开太阳能集热系统1的供水截止阀15和主蒸汽截止阀16。由此，可运行太阳能集热系统1。此外，打开副发电系统4的蓄热加热器蒸汽截止阀75，并且将供水三方切换阀88切换到主发电系统2的冷凝/供水系统侧。由此，副发电系统4与太阳能集热系统1、主发电系统2的冷凝/供水系统一起形成1个热介质循环。并且，关闭副发电系统4的饱和蒸汽截止阀86和旁通减压阀97。由此，将副发电系统4的循环系统和旁通系统设为停止状态。此外，打开太阳能蓄热放热系统3的低温罐出口阀62和高温罐入口阀64，并且关闭高温罐出口阀65和低温罐入口阀67。由此，将太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质的流动切换为蓄热用。

经由太阳能蒸发器供水配管12向图1所示的太阳能集热系统1的太阳能蒸发器(太阳能集热器)10提供主发电系统2的冷凝/供水系统的高压供水(热介质)。该高压供水在通过太阳能蒸发器10的期间被太阳S的热能加热而成为饱和蒸汽(热介质)。出了太阳能蒸发器10的饱和蒸汽流到汽水分离器17，分离为饱和水和饱和蒸汽。通过汽水分离器17分离的饱和水被循环泵19升压后与来自主发电系统2的供水系统的高压供水合流，再次返回到太阳能蒸发器10。

另一方面，通过汽水分离器17分离后的饱和蒸汽经由太阳能过热器蒸汽配管13提供给太阳能过热器11。该饱和蒸汽在通过太阳能过热器11的期间被太阳S的热能加热而成为高温高压的过热蒸汽(热介质)。一般，将该高温高压的过热蒸汽称为主蒸汽。该主蒸汽从太阳能过热器出口配管14分流到第1主蒸汽配管26和第2主蒸汽配管72。通过调整第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的相互的阀开度来调整第1主蒸汽配管26和第2主蒸汽配管72的主蒸汽的流量的比率。

通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽(热介质)中，经由第1主蒸汽配管26提供给主发电系统2的过热蒸汽通过主蒸汽加减阀28后依次被导入到高压蒸汽轮机21、中压蒸汽轮机22、低压蒸汽轮机23，对这些蒸汽轮机21、22、23进行旋转驱动。通过蒸汽轮机21、22、23的旋转驱动，驱动主发电机24来发电。从低压蒸汽轮机23排出的蒸汽(热介质)流入到第1空冷式冷凝器30，在此，被从大气吸入口吸入的空气冷却后恢复为冷凝水(热介质)。在第1空冷式冷凝器30中冷却蒸汽后的空气从大气排出口排出到大气中。

在第1空冷式冷凝器30中生成的冷凝水经由第1冷凝配管35通过第1冷凝泵38被提供给低压供水加热器31，在此，被经由低压供水加热器抽气配管45从中压蒸汽轮机22的出口提供的抽气蒸汽加温。通过低压供水加热器31加温后的冷凝水经由脱气器入口配管36被提供给脱气器32，在此，被经由脱气器抽气配管46从高压蒸汽轮机21的出口提供的抽气蒸汽加热而脱气。通过脱气器32脱气后的供水(热介质)通过第1供水泵39升压后经由供水配管37提供给高压供水加热器33，在此，被经由高压供水加热器抽气配管47从高压蒸汽轮机21的途中提供的抽气蒸汽加热。经由太阳能蒸发器供水配管12再次向太阳能集热系统1的太阳能蒸发器10提供被高压供水加热器33加热而成为高温高压的供水。

另外，在通过低压供水加热器31对冷凝水进行加温时生成的排水被排水泵42升压，经由低压供水加热器排水配管41合流到脱气器入口配管36的冷凝水中，提供给脱气器32。此外，在通过高压供水加热器33对冷凝水进行加温时生成的排水，经由高压供水加热器排水配管43返回到脱气器32。

另一方面，通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽中，经由第2主蒸汽配管72提供的过热蒸汽，如图2所示，被导入到太阳能蓄热放热系统3的蓄热加热器52中。此时，容纳在低温罐51内的低温的熔融盐(蓄热介质)被第1熔融盐泵63升压后经由蓄热加热器入口配管56提供给蓄热加热器52，在此，与过热蒸汽进行热交换而被加热。在蓄热加热器52中成为高温的熔融盐经由高温罐入口配管57被容纳到高温罐50内。也就是说，在太阳能蓄热放热系统3中，通过熔融盐蓄热(回收)由太阳能生成的、熔融盐的固化温度(约250℃左右)以上的过热蒸汽的显热，将蓄热后的熔融盐容纳在高温罐50中。

在蓄热加热器52中与低温的熔融盐进行了热交换的过热蒸汽，温度下降而成为饱和蒸汽(热介质)。来自蓄热加热器52的饱和蒸汽通过饱和蒸汽加减阀76，经由饱和蒸汽配管73导入到饱和蒸汽轮机70，对饱和蒸汽轮机70进行旋转驱动。通过饱和蒸汽轮机70的旋转驱动，驱动副发电机71并发电。也就是说，在副发电系统4中，将熔融盐的蓄热较难的熔融盐的固化温度附近的饱和蒸汽的潜热利用于饱和蒸汽轮机70的发电。

从饱和蒸汽轮机70排出的蒸汽(热介质)流入到第2空冷式冷凝器78，在此，与第1空冷式冷凝器30的情况同样地，被空气冷却后恢复为冷凝水(热介质)。通过第2空冷式冷凝器78生成的冷凝水，由于将供水三方切换阀88切换到主发电系统2的冷凝/供水系统侧，因此通过第2冷凝泵83经由第2冷凝配管79和合流冷凝配管89合流到流过图1所示的主发电系统2的第1冷凝配管35的冷凝水中，提供给低压供水加热器31。从主发电系统2的冷凝/供水系统再次向太阳能集热系统1提供合流后的冷凝水。

这样，在本实施方式中，不使太阳能集热系统1和主发电系统2的热介质的循环分离，在太阳能集热系统1和主发电系统2中形成了1个热介质(水/水蒸气)的循环，因此能够简化热介质循环。

此外，在本实施方式中，不使太阳能集热系统1和副发电系统4的热介质的循环分离，在太阳能集热系统1、副发电系统4、主发电系统2的冷凝/供水系统中形成了1个热介质(水/水蒸气)的循环，因此能够简化热介质循环。

并且，在本太阳能蓄热放热系统3中，使用蓄热加热器52使由太阳能生成的过热蒸汽与低温的熔融盐进行热交换，由此使太阳能蓄热到熔融盐中，因此与根据从过热蒸汽到比饱和温度低温的水的过程的状态，使用3个热交换器来使太阳能蓄热到蓄热介质中的太阳能蓄热放热系统相比，能够实现结构的简化。

另外，在本太阳能蓄热放热系统3中，将蓄热前的蓄热介质容纳在低温罐51内，并且将蓄热后的蓄热介质容纳在高温罐50内，因此与根据从过热蒸汽到比饱和温度低温的水的过程的状态，使用至少3个，实际上6个罐来容纳蓄热介质的太阳能蓄热放热系统相比，能够实现结构的简化。

此外，在本太阳能蓄热放热系统3中，不通过熔融盐的固化温度附近的饱和蒸汽或熔融盐的固化温度以下的高温水的热交换进行蓄热介质的蓄热，而仅通过与熔融盐的固化温度以上的过热蒸汽的热交换进行蓄热介质的蓄热，从而作为蓄热介质可以仅使用熔融盐。

并且，在本实施方式中，通过熔融盐的蓄热较难的饱和蒸汽的热能驱动副发电系统4的饱和蒸汽轮机70来发电，因此能够有效利用太阳能。

接着，说明夜间或白天没有日射量(例如，雨天)的情况下的基于太阳能蓄热放热系统3的熔融盐(蓄热介质)的放热的发电方法。

简言之，在夜间或白天没有日射量的情况下，无法通过太阳能集热系统1生成蒸汽。因此，使太阳能蓄热放热系统3的蓄热了太阳能的高温的熔融盐(蓄热介质)与副发电系统4的供水(热介质)进行热交换，通过熔融盐的放热从供水生成饱和蒸汽(热介质)。通过该饱和蒸汽驱动副发电系统4的饱和蒸汽轮机70来发电。通过饱和蒸汽轮机70的驱动而生成的供水再次与太阳能蓄热放热系统3的熔融盐进行热交换。这样，使用通过副发电系统4的热介质与太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质的热交换生成的饱和蒸汽来发电。

具体地，在图1和图2中，关闭太阳能集热系统1的供水截止阀15和主蒸汽截止阀16。由此，将太阳能集热系统1设为停止状态。此外，关闭副发电系统4的蓄热加热器蒸汽截止阀75，打开饱和蒸汽截止阀86，并且，将供水三方切换阀88切换到副发电系统4的预热器供水配管80侧。由此，将副发电系统4的热介质的循环切换为循环系统，并且将蓄热加热器52中的热交换设为停止状态。另外，关闭副发电系统4的旁通减压阀97。由此，将副发电系统4的旁通系统设为停止状态。此外，打开太阳能蓄热放热系统3的高温罐出口阀65和低温罐入口阀67，并且关闭高温罐入口阀64和低温罐出口阀62。由此，将太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质的流动切换为放热用。

图2所示的副发电系统4的供水(热介质)被第2供水泵84升压后经由预热器供水配管80提供给预热器53。通过预热器供水调整阀85调整向预热器53的供水量。通过与从蒸发器54向预热器53提供的太阳能蓄热放热系统3的熔融盐(蓄热介质)的热交换，对向预热器53提供的供水进行加温。被预热器53加温后的供水经由蒸发器供水配管81提供给下游侧的蒸发器54，因此，通过与蓄热了从高温罐50向蒸发器54导入的太阳能的高温的熔融盐的热交换成为饱和蒸汽。通过蒸发器54生成的饱和蒸汽经由蒸发器出口配管82和饱和蒸汽配管73后被导入到饱和蒸汽轮机70，对饱和蒸汽轮机70进行旋转驱动。通过饱和蒸汽轮机70的旋转驱动，驱动副发电机71并发电。

从饱和蒸汽轮机70排出的蒸汽(热介质)流入到第2空冷式冷凝器78，被空气冷却后恢复为冷凝水(热介质)。通过第2空冷式冷凝器78生成的冷凝水，由于将供水三方切换阀88切换到副发电系统4的预热器供水配管80侧，因此通过第2冷凝泵83经由第2冷凝配管79流入到预热器供水配管80。该冷凝水(供水)被再次提供给预热器53，流过副发电系统4的循环系统。

另一方面，容纳在太阳能蓄热放热系统3的高温罐50中的蓄热了太阳能的高温的熔融盐通过第2熔融盐泵66升压，经由蒸发器入口配管58提供给蒸发器54。在蒸发器54中，进行从预热器53流入的副发电系统4的供水与熔融盐的热交换，通过熔融盐的放热从供水生成饱和蒸汽。放热而温度下降的熔融盐经由预热器入口配管59提供给预热器53。在预热器53中，进行供水与熔融盐的热交换，通过熔融盐的放热对供水进行预热。通过预热器53放热而温度进一步下降的熔融盐经由低温罐入口配管60被容纳到低温罐51内。

这样，在本实施方式中，通过预热器53和蒸发器54使蓄热了太阳能蓄热放热系统3的太阳能的熔融盐(蓄热介质)与副发电系统4的供水(热介质)进行热交换，使用通过熔融盐的放热而生成的饱和蒸汽来发电。因此，与通过3个热交换器使蓄热介质放热，从供水生成过热蒸汽来发电的太阳能发电系统相比，能够实现结构的简化。

此外，在本实施方式中，作为通过熔融盐的放热而生成的蒸汽，设为饱和蒸汽而不是过热蒸汽，因此与生成过热蒸汽的情况相比，可以将熔融盐的最终的放热温度(预热器53出口的温度)设为较高。也就是说，相对于熔融盐的固化温度，可以使熔融盐的最终的放热温度可靠地维持较高。

然而，作为图1所示的太阳能集热系统1的太阳能蒸发器10和太阳能过热器11的菲涅尔式或塔式的太阳能集热器，产生蒸汽量根据直达日射强度(以下，称为DNI)的大小而变动。若产生蒸汽量急剧变动，则蒸汽轮机的入口的蒸汽温度有可能急剧上升或急剧下降。在该情况下，对蒸汽轮机的寿命产生影响，有可能破坏蒸汽轮机的可靠性。因此，需要根据与DNI的大小对应地变动的产生蒸汽量调整发电输出或蓄热量。DNI有在白天小幅度变动的情况(例如，通过图3的符号X所示的区域)或日射急速消失，例如，因较大的云块通过太阳能集热器上方而大幅度减少的情况(例如，通过图3的符号Y所示的区域)等。图3是表示某地点的直达日射强度的实测值的一例的图，在图3中，纵轴表示直达日射强度I，横轴表示时间T。

因此，在以下说明本发明的太阳能发电系统的一实施方式中白天的DNI变动的情况下的太阳能发电方法。

首先，使用图1、图2、图4以及图5说明有DNI的小幅度的增减变动时的发电方法。

图4是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与DNI的小幅度的增减变动对应的第1蒸汽流量调整阀以及第2蒸汽流量调整阀的阀开度的推移的特性图，图5是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与DNI的小幅度的增减变动对应的各种系统的发电输出的推移的特性图。在图4中，上图的纵轴I表示直达日射强度，横轴T表示时间。下图的纵轴Vf表示第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的阀开度，横轴T表示时间。此外，下图的虚线A表示第1蒸汽流量调整阀27的阀开度，实线B表示第2蒸汽流量调整阀74的阀开度。在图5中，上图的纵轴I表示直达日射强度，横轴T表示时间。下图的纵轴P表示各种系统的发电输出，横轴T表示时间。另外，下图的实线J表示太阳能发电系统整体的发电输出，虚线K表示主发电系统2的发电输出，虚线L表示副发电系统4的发电输出。另外，在图4和图5中，与图1至图3所示的符号相同的符号表示同一部分，因此省略其详细的说明。

在DNI从大致恒定的稳定状态小幅度地进行增减变动的情况下(例如，图4和图5的上图的12点至16点附近)，如图4的下图所示，通过相互间调整第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的阀开度，如图5的下图所示，可进行大致恒定地保持太阳能发电系统的发电输出的运行。

具体地，如图4的上图所示，在DNI从大致恒定的稳定状态小幅度地增加的情况下，使图1所示的第1蒸汽流量调整阀27的阀开度与DNI的小幅度的增加对应地变小，由此从太阳能集热系统1向主发电系统2的蒸汽轮机21、22、23导入的蒸汽量减少，蒸汽轮机21、22、23的发电输出减少。另一方面，使第2蒸汽流量调整阀74的阀开度与DNI的小幅度的增加对应地变大，由此从太阳能集热系统1向图2所示的太阳能蓄热放热系统3的蓄热加热器52提供的蒸汽量增加，通过熔融盐进一步蓄热DNI的增加导致的太阳能的增加量。在该情况下，根据向蓄热加热器52提供的过热蒸汽量的增加，通过蓄热加热器52生成的饱和蒸汽量也增加。因此，向副发电系统4的饱和蒸汽轮机70导入的饱和蒸汽量也增加，饱和蒸汽轮机70的发电输出增加。将饱和蒸汽轮机70的发电输出的增加量与蒸汽轮机21、22、23的发电输出的减少量调整为大致一致，由此能够使太阳能发电系统整体(蒸汽轮机21、22、23的发电输出和饱和蒸汽轮机70的发电输出的合计)的发电输出保持大致恒定。

相反，如图4的上图所示，在DNI从小幅度的增加转为小幅度的减少的情况下，使图1所示的第1蒸汽流量调整阀27的阀开度与DNI的小幅度的减少对应地变大，由此向蒸汽轮机21、22、23导入的蒸汽量增加，蒸汽轮机21、22、23的发电输出增加。另一方面，使第2蒸汽流量调整阀74的阀开度与DNI的小幅度的减少对应地变小，由此向图2所示的蓄热加热器52提供的蒸汽量减少，按照DNI的减少导致的太阳能的减少量，使熔融盐的蓄热量减少。在该情况下，由于向蓄热加热器52提供的过热蒸汽量的减少，通过蓄热加热器52生成的饱和蒸汽量也减少。因此，向饱和蒸汽轮机70导入的饱和蒸汽量也减少，饱和蒸汽轮机70的发电输出减少。将饱和蒸汽轮机70的发电输出的减少量与蒸汽轮机21、22、23的发电输出的增加量调整为大致一致，由此能够使太阳能发电系统整体的发电输出保持大致恒定。

这样，在本实施方式中，与DNI的小幅度的增减对应地相互间调整第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的阀开度，由此能够使太阳能蓄热放热系统3的熔融盐的蓄热量增减，从而能够使太阳能发电系统整体的发电输出保持大致恒定。

另外，在图4所示的例子中，在主发电系统2的启动时或停止时，或DNI大致恒定的情况下，将第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的阀开度调整为大致相同。也就是说，将从太阳能集热系统1向蒸汽轮机21、22、23和蓄热加热器52流入的过热蒸汽的流量比率设为1比1。

接着，使用图1、图2以及图6说明有DNI的短时间的急剧上升变动时的发电方法。

图6是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与DNI的短时间的急剧上升变动对应的旁通减压阀的阀开度的推移的特性图。在图6中，上图的纵轴I表示直达日射强度，横轴T表示时间。下图的纵轴Vb表示旁通减压阀97的阀开度，横轴T表示时间。另外，在图6中，与图1至图5所示的符号相同的符号表示同一部分，因此省略其详细的说明。

如图6的上图所示，DNI在短时间内，例如数分钟至十几分钟的期间急剧上升的情况下，即使想要如上述的DNI小幅度的增加时的发电方法那样，通过调整第1蒸汽流量调整阀27和第2蒸汽流量调整阀74的阀开度来调整发电输出，向蒸汽轮机21、22、23和蓄热加热器52的过热蒸汽的流量比率的变更不追随DNI的急剧上升，而有可能太阳能发电系统的发电输出无法保持大致恒定。因此，启动副发电系统4的旁通系统，使饱和蒸汽绕过饱和蒸汽轮机70。由此，饱和蒸汽轮机70的发电输出减少，使太阳能发电系统的发电输出保持大致恒定。

具体地，与DNI的急剧上升的程度对应地打开图2所示的旁通减压阀97的阀开度(参照图6)。由此，从蓄热加热器52流过饱和蒸汽配管73的饱和蒸汽的一部分被旁通减压阀97减压后经由旁通配管91流入到饱和蒸汽减温器92。流入到饱和蒸汽减温器92的饱和蒸汽被减温水减温，经由减温器出口配管93流入到第2空冷式冷凝器78并被冷却而成为冷凝水。饱和蒸汽减温器92的减温水是通过供水分支配管95取出图1所示的主发电系统2的第1供水泵39的出口的供水，经由减温水配管94从旁通减温阀98提供的水。

这样，在本实施方式中，若部分打开旁通减压阀97，则来自蓄热加热器5的饱和蒸汽的一部分立即经由旁通配管91和减温器出口配管93流入到第2空冷式冷凝器78，绕过饱和蒸汽轮机70，因此即使在DNI短时间内急剧上升变动的情况下，通过使饱和蒸汽轮机70的发电输出减少，也能够使太阳能发电系统的发电输出保持大致恒定。

接着，使用图1、图2、图7以及图8说明有DNI的大幅度减少时的发电方法。

图7是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与DNI的大幅度的下降对应的蓄热加热器蒸汽截止阀和饱和蒸汽截止阀的阀开度的推移的特性图，图8是表示本发明的太阳能发电系统和太阳能发电方法的一实施方式中与DNI的大幅度的下降对应的各种系统的发电输出的推移的特性图。在图7中，上图的纵轴I表示直达日射强度，横轴T表示时间。下图的纵轴Vs表示蓄热加热器蒸汽截止阀75和饱和蒸汽截止阀86的阀开度，横轴T表示时间。此外，下图的实线C表示蓄热加热器蒸汽截止阀75的阀开度，虚线D表示饱和蒸汽截止阀86的阀开度。在图8中，上图的纵轴I表示直达日射强度，横轴T表示时间。下图的纵轴P表示各种系统的发电输出，横轴T表示时间。另外，下图的实线J表示太阳能发电系统整体的发电输出，虚线K表示主发电系统2的发电输出，虚线L表示副发电系统4的发电输出。另外，在图7和图8中，与图1至图6所示的符号相同的符号表示同一部分，因此省略其详细的说明。

DNI在数小时内大幅度减少的情况下，预想到基于太阳能集热系统1的太阳能的集热较为困难。也就是说，通过太阳能集热系统1生成的过热蒸汽量大幅度减少，其结果，有可能无法维持基于主发电系统2的蒸汽轮机21、22、23或副发电系统4的饱和蒸汽轮机70的发电。因此，与夜间同样地，通过副发电系统4的热介质(供水)与太阳能蓄热放热系统3的蓄热介质(熔融盐)的热交换生成的饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机70来发电，由此能够使作为太阳能发电系统的发电输出确保一定量，防止发电输出的大幅度的下降。

在DNI减少前的通常状态下(例如，图7和图8的上图的8点至12点)，如上所述，使用通过图1所示的太阳能集热系统1生成的过热蒸汽的一部分进行主发电系统2的发电，另一方面，使用剩余的过热蒸汽进行图2所示的太阳能蓄热放热系统3的熔融盐的蓄热以及副发电系统4的发电。此时，如图7的下图所示，为了熔融盐的蓄热，打开副发电系统4的蓄热加热器蒸汽截止阀75。另一方面，为了将基于熔融盐的放热的副发电系统4的发电设为停止状态，关闭副发电系统4的饱和蒸汽截止阀86。

在从这样的状态发生了DNI大幅度减少的情况下(例如，图7和图8的上图的12点至14点)，通过图1所示的太阳能集热系统1生成的过热蒸汽量大幅度下降，因此使基于主发电系统2的蒸汽轮机21、22、23的发电停止，并且使图2所示的太阳能蓄热放热系统3中的熔融盐的蓄热以及副发电系统4的发电也停止。为了使蓄热加热器52中的热交换停止，如图7的下图所示，逐渐关闭蓄热加热器蒸汽截止阀75。

另一方面，为了使太阳能发电系统整体的发电输出确保一定量，进行基于熔融盐的放热的副发电系统4的发电。具体地，如图7的下图所示，打开副发电系统4的饱和蒸汽截止阀86。熔融盐放热时的太阳能蓄热放热系统3的熔融盐(蓄热介质)的流动和副发电系统4的供水(热介质)的流动与夜间的基于熔融盐的放热的副发电系统4的发电的情况相同。即使是DNI大幅度减少的情况下，如图8的下图所示，通过由熔融盐的放热生成的饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机70来发电，由此能够使太阳能发电系统整体的发电输出确保一定量，例如能够确保DNI减少前的饱和蒸汽轮机70的发电输出量，防止发电输出的大幅度下降。

另外，即使DNI从大幅度减少恢复而返回到原来的状态的情况下(例如，图7和图8的上图的14点至16点)，维持基于熔融盐的放热的副发电系统4的发电。这是因为若与DNI的大幅度的变动对应地实施几次主发电系统2的蒸汽轮机21、22、23的启动停止，则成为蒸汽轮机21、22、23的可靠性下降的原因。在之后的夜间，也继续基于熔融盐的放热的副发电系统4的发电，但根据夜间的请求发电输出减少副发电系统4的发电输出。

这样，在本实施方式中，在DNI大幅度减少的情况下，与夜间同样地，能够通过由蓄热了太阳能的熔融盐的放热生成的饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机70，因此能够使太阳能发电系统整体的发电输出确保一定量，防止发电输出的大幅度下降。

如上所述，通过本实施方式，通过由太阳能生成的过热蒸汽的一部分驱动蒸汽轮机21、22、23来发电，并且，通过蓄热加热器52使剩余的过热蒸汽与来自低温罐51的熔融盐(蓄热介质)进行热交换，由此使熔融盐(蓄热介质)蓄热过热蒸汽的显热，并且从过热蒸汽生成饱和蒸汽，将蓄热后的熔融盐(蓄热介质)容纳在高温罐50中，并且通过饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机70来发电，因此能够有效利用集热的太阳能，并且简化太阳能蓄热放热系统3来降低建设成本。

另外，通过本实施方式，在夜间等无法集热太阳能的情况下，通过预热器53和蒸发器54使蓄热了太阳能的太阳能蓄热放热系统3的熔融盐与副发电系统4的供水进行热交换，通过因熔融盐的放热而从供水生成的饱和蒸汽驱动饱和蒸汽轮机70来发电，因此能够有效利用集热的太阳能，同时简化太阳能蓄热放热系统3来降低建设成本。

[其他实施方式]

另外，在上述的一实施方式中，示出了作为太阳能蒸发器10采用菲涅尔式太阳能集热器，作为太阳能过热器11采用塔式太阳能集热器的例子，但作为太阳能集热系统1的太阳能蒸发器和太阳能过热器，可以采用槽式、菲涅尔式、塔式的任意形式的集热器。

此外，在上述的一实施方式中示出了作为用于太阳能的蓄热或放热的蓄热介质，使用硝酸盐类的熔融盐的例子，但作为蓄热介质，也可以使用比硝酸盐类的熔融盐的熔点低的合成油。

另外，在上述的一实施方式中示出了作为主发电系统2的蒸汽轮机21、22、23以及副发电系统4的饱和蒸汽轮机70的冷凝器使用空冷式冷凝器的例子，但也可以使用水冷式冷凝器。

另外，本发明并不限于上述的实施方式，还可以包括各种变形例。上述实施方式是为了便于理解本发明而进行的详细说明，并不一定必须具备说明的所有结构。