[发明专利]燃气轮机系统、燃气轮机系统的控制装置和燃气轮机系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在燃气轮机中利用太阳热能的燃气轮机系统、燃气轮机系统的控制装置和燃气轮机系统的控制方法。

背景技术

近年来，要求尽量抑制作为地球暖化物质之一的二氧化碳（CO₂）的排量。在这样的动向中，作为可再生能量的代表例子，存在水力、风力、地热、太阳（光/热）能等，但在它们中特别利用了太阳热的发电系统一般是通过由集热器集热而产生的蒸汽来驱动蒸汽涡轮机的方式。作为这种现有技术，例如有专利文献1所记载的技术。

另一方面，作为以天然气、石油等化石资源为燃料的发电系统，有燃气轮机系统。

另外，在燃气轮机系统中，已知在夏季等大气温度上升的条件下，压缩机中的空气的吸气量减少，与之伴随地燃气轮机的输出也降低。作为抑制随着大气温度的上升而导致的燃气轮机系统的输出降低的手段之一，例如有专利文献2、3所记载的技术。专利文献2、3所记载的技术，具体地说是作为再生循环的一种的HAT（Humid Air Turbine：湿空气透平）循环的燃气轮机系统，包含该循环内的再生循环内的压缩机出口的后置冷却器、对压缩机出口的压缩空气进行加湿的加湿器、对向加湿器供给的水进行加热的热交换器等。另外，记载了以下的技术，即通过设置在压缩机入口的喷雾装置利用减压沸腾来喷射通过后置冷却器、热交换器等生成的高压热水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-39367号公报

专利文献2：特开2001-214757号公报

专利文献3：国际公开WO98/48159号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的利用太阳热发电系统中，需要用于对作为蒸汽的热源的太阳热进行集热的集热装置。作为集热方式，存在使太阳光聚光到设置在曲面镜的前面的集热管而集热的槽式、使被称为定日镜的多个平面镜反射的太阳光聚光到塔上的塔式等各种方式。但是，与集热方式无关，为了使蒸汽轮机高效化，即得到更高温的蒸汽来驱动蒸汽轮机，或提高其输出，需要巨大规模的集热装置（反射镜）。这意味着为了设置集热装置，需要广大的用地。例如，在输出50MW的利用太阳热发电系统的情况下，可以说需要1.2平方公里作为集热装置的设置面积。

另一方面，如果从成本方面评价太阳热发电系统，则由于设置的集热装置（反射镜）的规模巨大，所以现状是集热装置占系统整体的成本的比例为80%左右。因此，为了降低成本，需要大幅削减集热装置的规模，但集热装置的规模的缩小成为与利用太阳热发电系统中的高效化、高输出化的目的相反的问题。

另外，在如专利文献3所记载的技术那样，在压缩机的吸气温度变高时，为了抑制输出降低而向压缩机的吸气管道内的空气喷射常温水的技术中，存在以下这样的问题。

从降低吸气的温度、压缩机的健全性的观点出发，理想的是在压缩机内部不形成产生腐蚀那样的大小的液滴，而迅速地使喷雾水气化。即，在向压缩机的吸气内喷射常温水的情况下，通过气化潜热的吸热作用，喷射的常温水的液滴成为冰点以下，在压缩机的入口部容易产生结冰，进而喷雾后的液滴的颗粒直径难以减小，有可能发生无法在压缩机内部迅速地气化的状态。

因此，理想的是在吸气管道内喷射高压热水。即，例如利用150～200°C的高压热水所具有的热量的约70～80%是气化潜热的情况，从高压状态急剧地减压到大气压状态来使热水减压沸腾。在该情况下，通过高压热水的减压沸腾，促进液滴的微粒子化，能够在压缩机内部迅速地气化。

但是，如果在生成高压热水时使用化石燃料，则二氧化碳增加。

因此，考虑一种燃气轮机，其具备：对空气进行压缩的压缩机；供给通过该压缩机压缩后的空气来使燃料燃烧的燃烧器；通过由燃烧器产生的燃烧气体驱动的燃气轮机；对太阳热进行集热来生成高压热水的集热装置，并且包括向要被取入压缩机的空气喷射由集热装置生成的高压热水的喷雾装置。

通过这样的结构，能够提供一种利用了太阳热能的燃气轮机系统，其大幅减小了集热装置的规模、例如聚光镜的数量，大幅缩小了设置集热装置所需要的用地面积。

但是，在这样的利用了太阳热能的燃气轮机系统中，也考虑日照量少而无法利用太阳热能生成高压热水的情况、或由于集热装置的除尘、检查、故障等利用太阳热能生成高压热水的系统无法使用的情况等，因此，在这样的情况下也需要应对压缩机的吸气温度高、燃气轮机系统的输出增大的要求。