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成果報告書詳細
管理番号20160000000898
タイトル平成26年度~平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(風力発電その他未利用エネルギー) クロスリニア集光方式の太陽熱発電商業プラント(20MW CL-CSP)に係わる技術開発
公開日2017/11/14
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社SolarFlame 国立大学法人東京工業大学
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約(1) 背景と目的 本プロジェクトは集光方式そのものを新しく開発して従来技術の冬場・中高緯度での出力低下の課題を解決すると共に、発電コストの低下を狙い、砂利蓄熱システムおよび自律型ヘリオスタットの実用化を目指す。クロスリニア集光方式(東工大特許)のコスト競争力のある20MWe太陽熱発電プラント(24時間蓄熱発電)を建設するための詳細設計を行うことを最終目的として、シミュレーション手法によるフィージビリティースタディーを行い、また、10kWtミニプラント用いてキャビィティレシーバーと砂利蓄熱の設計ツール(シミュレーター)の検証を行った。(2) キャビィティレシーバーと空気熱流体の仕様 レシーバーの変換効率70%とし、回収熱量12.5kW(1ミラーライン当たり)が得られる場合について、シミュレーションにより熱解析を行った結果、熱流体(空気)の出口温度600℃が得られた。福島県南相馬市ハートランド試験場に10kWt集光設備と8kWtレシーバーを設置し、シミュレーション結果の検証を行い信頼性のあることを確認した。(3)プラントのフローダイアグラムと発電設備・スチーム発生設備 昼間はヘリオスタットフィールドからの回収熱は、砂利蓄熱タンクと発電ブロックとの両方に廻して蓄熱と発電とを同時に行う。夜間は、砂利蓄熱タンクからの熱を発電ブロックに廻して発電する(蓄熱発電)。フィールドの総回収熱量は204.6MW、またプラントの空気流量は1,849t/h(1,432,200Nm3/h)でレシーバーからの高温空気(高温空気出口600℃)は、供給配管と逆順に構成される回収配管で回収され、発電ブロック・砂利蓄熱タンクに供給される。発電ブロックの発電効率は総回収熱量204.6MWにおいて、24%と試算された。(4) 砂利蓄熱タンクと蓄熱・発電モード 砂利蓄熱タンクを採用して低コスト化を図る。フィールドの集光運転は午前8:30を開始時刻とし(コサイン効果;0.8以上)、停止は午後17:15(コサイン効果;0.8僅)とした。蓄熱発電に必要な蓄熱量の合計812.5MWhtの砂利蓄熱のシミュレーションにより蓄熱装置の仕様を決定し、砂利蓄熱タンク30kWtを試作し試験し、シミュレーション結果の検証を行った。(5)集光フィールド設計と発電コスト試算 スペインのアルメリでの春分時を想定し、15%程度の余裕分を考慮したフィールド規模を204.6MW(総回収熱量)と決定した。プラント設備のコスト内訳は、発電ブロック(発電設備;500百万円、スチーム発生設備;667百万円)、砂利蓄熱ブロック(砂利蓄熱タンクと関連設備一式;900百万円)、集光集熱ブロック(4,220百万円)、配管(4,500百万円)、計装その他(800百万円)、合計(11,589百万円)と試算された。平均発電コスト(LEC)は現状の同等の24時間太陽熱発電コスト(LEC) (US$0.19/kWh) (初期投資額US$10,000/kWe,設備利用率0.8)の約2/3でコスト競争力が十分に見込まれる結果となった。
英文要約Title; New Energy Venture Business Technology Innovation Program / New Energy Venture Business Technology Innovation Program (Wind Power Generation and Other Untapped Energies) / Concentrated Solar Power Commercial Plant With Cross Linear Concentration System (FY2014-FY2015) Final Report

This project aims at development of new solar concentration system which can solve the lower power problem in winter and at high latitude and lower power generation, and commercialization of stone heat storage system and stand-alone heliostat.。Under the final purpose of construction of 24h/20MWe solar power generation of CL-CSP, which is cost competitive, FS study using simulation process and verification of the simulation with the practical 10kWt plant constructed was carried out. The stone heat storage system was designed using the heat transferring simulation process together with the simulation result for the cavity receiver. The heliostat field of the CL-CSP was designed, and heat loss and conversion efficiency of the plant components were calculated for the 20MWe CL-CSP plant diagram. The conversion efficiency from concentrate solar energy to electric power was estimated to be 24%. The cost estimation for the power generation was achieved from the figures of power block of 500M¥, steam generator of 667M\, heat storage of 900M\, solar field of 4220M\, others of 800M\, and the total is 11,589M\ (12,210M for cases I and II). For the conventional CSP power generation cost of 0.21U$/kWh, the CL-CSP power generation cost can be competitive.
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