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magicc掲載用/金子氏資料抜粋

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magicc掲載用/金子氏資料抜粋

  1. 1. 大震災の教訓とエネルギー問題 の課題と解決策 2011年5月23日 東京大学生産技術研究所 特任教授 金子祥三 All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 1
  2. 2. 1-1 発電設備の被災状況1. 東日本太平洋岸の発電所はほとんど全部停止2. 火力発電所は津波による浸水・冠水の被害 →復旧に3カ月~2年を要す3. 大半の原子力発電所は低温停止状態4. 東京電力福島第一発電所1~4号機が全電源喪失に より低温停止に失敗、炉心燃料棒が溶融状態に5. 今なお予断を許さず----冷却のための努力継続中 All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 7
  3. 3. 東北・関東主要発電設備と被災状況 東北電力/八戸: 25万KW 火力発電所 東北電力/仙台: 44万KW 共同火力発電所 東北電力/新仙台: 95万KW 原子力発電所 東北電力/女川: 217.4万KW 相馬共同火力/新地: 200万KW 東北電力/原町: 200万KW 東京電力福島第一・第二:909.6万KW 東京電力・広野: 380万KW 常磐共同火力/勿来:162.5万KW 東京電力/常陸那珂:100万KW 東京電力/鹿島: 440万KW 鹿島共同火力:140万KW 住友金属/鹿島:65.3万KW 鹿島北共同発電:65万KW8 鹿島南共同発電:19万KW
  4. 4. 2011年3月末停止中の発電所(東京電力) [原子力発電所] ・福島第一:470万KW 合計 910万KW ・福島第二:440万KW 1830万KW [火力発電所] ・広野 (重油・石炭):380万KW 合計 920万kW ・常陸那珂 (石炭): 100万KW ・鹿島 (重油): 440万kW 4月20日復旧:380万KW 停止中原子力・火力=1830万KW/総発電能力6000万KW = 30%を喪失[共同火力分] 相馬共同火力新地(石炭):200万kw×1/2=100万kW 常磐共同火力勿来(石炭):162万KW×1/2=81万KW CCP:IGCC(石炭) : 25万KW 合計 206万KW 合計2036万KW/6000万KW = 33% All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 1
  5. 5. ガスタービン、蒸気タービン発電機などの主要機器は+12m ガスタービン 発電機 蒸気タービンFL+12000 0FL+6000 0 復水器FL+0 (NP+3300) 0 主変圧器 所内 変圧器GL+0 (NP+3000) Ground Level= 海抜3m 建屋床GL+300 発電所の地面は海抜3mしか無い! All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 27
  6. 6. 発電所は地震には強い! All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 28
  7. 7. 1. 火力発電の効率向上の必要性 2010年6月閣議決定したエネルギー基本計画 現状 より算定 太陽光・風力 太陽光 風力 水力 石炭 水力 石炭 LNG 原子力 石油 LNG 原子力 石油2010年の計画では、原子力の比率を50%とし、火力の発生電力量を6,170億KWhから3,100億KWhに半減し、CO2発生量を半分にする計画であった。今回、原子力の比率を下げることになると、この減少分を火力と再生エネルギーでカバーしなければならない。 63
  8. 8. 火力発電の高効率化の動向 高効率発電の歴史プ 天然ガスラ 70ント 固体酸化物燃料電池(SOFC)熱 +ガスタービン+蒸気タービン効 60率 発電用( IGFC% 50 MACC) 石炭 a: ニューコメン IGCC (0.5%) (USC)40 b: ジェ ームス・ワット IGCC 250at ×600/600℃ 超超臨界圧 (4%) 246at ×538/566℃ 超臨界圧30 c: 初期の火力 発電所 (3%) 169at ×566/566℃ 再熱サイクル 蒸気タービン20 127at ×538℃ 再生サイクル 動力用 42at ×450℃10 蒸気機関 c 10at ×268℃ b a1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 →年 All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 65
  9. 9. 火力プラントの蒸気条件 650 35 31.1(Gas Firing) 610 600 600 593 30 蒸気温度 566 550 538 24.2 24.6 25 蒸気圧力 蒸気圧力 (MPa) 510蒸気温度 (℃) 500 18.7 20 482 16.7 450 450 15 12.6 10.1 400 8.7 10 5.9 6.0 亜臨界圧 超臨界圧 超超臨界圧 350 4.0 5 300 0 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 年
  10. 10. ダブル複合発電 (LNG) [ 東京電力の例 ] 川崎1号 % (MACC, 1軸- 500MW ) 55.0 複合発電プラント効率 53 % 10.0 横浜7,8号 (ACC, 1軸- 350MW) % 50.0 49.0 %熱効率 8.0% 富津1,2号 送電損失 45.0 ( CC, 1軸- 165MW) 東京電力火力平均効率 % 42.7% ( 発電端 ) 41.1 % 6.0 40.0 4.9 % 送電損失 35.0 4.0 1985 1990 1995 2000 2005 FY 熱効率( HHV ) , 送電損失 % 出典 : 東京電力環境行動計画報告 2001年, p.30 All Rights Reserved. Ⓒ Prof. Kaneko Laboratory, IIS, University of Tokyo 71
  11. 11. 石炭ガス化複合発電(IGCC)ガス化炉およびガス精製 石炭 蒸気タービン ガス精製 ガス化炉 熱交換器 フィルタ From 復水器 *1 ガスタービン To *1 空気 排ガスボイラ 溶融スラグ 空気 + O2ガス化炉は3MPaで運用されるため圧力容器(直径約6m)に収納される 73
  12. 12. トリプル複合発電システム (究極の高効率発電)ダブル複合発電システム トリプル複合発電システムガスタービンと蒸気タービンの組合せ 固体電解質形燃料電池とガスタービン と蒸気タービンの組み合わせ 東電川崎MACC 三菱重工技報VOL. 44, NO. 1,2007より % (HHV基準,送電端) LNG燃料 :65% 石炭燃料 :55% (HHV基準,送電端) 全LNG・石炭火力に適用すると216百万 トンのCO2が削減される。 75
  13. 13. 円筒形SOFCの構造セルスタック 76
  14. 14. 4-1-4. 石炭ガス化トリプル複合発電 (IGFC) ( 石炭 ガス化とSOFCの組合せ) ガス化炉およびガス精製 石炭 蒸気タービン ガス精製 インバータ ガス化炉 熱交換器 フィルタ SOFC From 復水器 *1 ガスタービン To *1 空気 排ガスボイラ 溶融スラグ 空気 + O2 石炭火力 IGFC 39% 55%ガス化炉とSOFCは3MPaで運用されるため CO2 30%減 77圧力容器(直径3~6m)に収納される 30%バイオマス混焼によりCO2 50%減

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