Study of an HTGR and renewable energy hybrid system for grid stability

系統安定化に資する高温ガス炉再生可能エネルギーシステムに関する検討

佐藤 博之  ; Yan, X. 

Sato, Hiroyuki; Yan, X.

再生可能エネルギーの出力変動を補完可能な高温ガス炉概念の検討を行った。長周期変動に対しては、既設の圧力制御系を用いて冷却材インベントリを制御しつつ、原子炉入口とタービン入口間にバイパス経路を設置することで、負荷追従時に原子炉流量を一定に制御し、原子炉出力や発電効率の一定運転を可能とした。短周期変動に対しては、炉内黒鉛構造物を蓄熱体として活用し、1次系の温度変動を吸収することで原子炉出力や発電効率の一定運転を可能とした。提案概念について、システム解析を行った結果、既存設備のみの活用により、定格出力に対して20%の負荷変動に対応可能であることを明らかにした。

A hybrid system combining HTGR and renewable energy is investigated to compensate intermittent renewable energy power generation. A new proposal of using the inventory and bypass control devices already built in the gas turbine, is found to be effective to compensate hourly to daily variation of renewable energy. The reactor thermal power remains at constant full power while the heat output is increased or decreased subject to the need of reactor power generation. On the other hand, the massive heat capacity in the graphite core is shown to be sufficient to compensate renewable energy on a time scale of seconds to minutes and up to about 20% of the rated power output of the nuclear plant. Similarly, no additional control devices are required to perform this control operation. These findings demonstrate the technical and economic potential of the HTGR system to maintain the stability of a grid being incorporated with significant portfolios of renewable energy power generation.