先進超々臨界圧火力発電（A-USC） 技術開発

2015年6月16日

A-USC開発推進委員会

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次世代火力発電協議会

（第１回会合）資料２－２

目 次

1. A-USCとは 2. 技術開発の概要 3. 技術の優位性 4. 実用化、コスト、導入見通し（国内外） 5. 今後の技術開発の方向性と

更なる高効率化に向けた課題

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1. A-USCとは

3

A-USC：700℃超級の次世代超々臨界圧プラント

(Advanced-Ultra Super Critical)

先進超々臨界圧火力発電（A-USC）

ボイラ

35MPa, 700℃

蒸気タービン

ボイラ

25MPa, 600℃

蒸気タービン

USC（最新石炭火力技術） 送電端熱効率 42%（HHV）

A-USC 送電端熱効率 46～48%（HHV）

バイオマス混焼 CO2回収 純酸素燃焼 排煙回収

将来

4

2. 技術開発の概要

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A-USC補助事業実施体制

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経済産業省

資源エネルギー庁

IHI 新日鐵 住金 東芝

ABB日本

ベーレー 富士電機

三菱

重工業

三菱日立 パワー

システムズ

岡野 バルブ 製造

東亜バルブエンジニアリング

電力中央

研究所

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017以降

H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28

基本設計、配置最適化、経済性試算

要素開発 ボイラ 材料開発

材料製造性検証

タービン 材料開発

高温弁 構造・要素・材料開発

設備計画

材料改良仕様策定等

高温長期材料試験（3～7万時間）

試作

システム設計、設計技術開発

実缶試験・回転試験（高温弁含む）

大径管、伝熱管用新材料開発、材料改良

ロータ、ケーシング等の大型溶接技術、試作

実サイズ部材試作

溶接技術開発・試験、曲げ試験

試験、評価

システム設計

試設計

設備設計 設備製造、据付

高温長期材料試験（3～7万時間）

10万時間

10万時間

マスタースケジュール

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部 位 メタル温度（℃） 圧力（MPa）

火 炉 ～530 28

配 管 530

管寄せ 530

過熱器 530→750

管寄せ 700

主蒸気管 700

高圧タービン 700→450 25→5.5

低温再熱蒸気管 450 5.5

再熱器 450→750

管寄せ 705

高温再熱蒸気管 705

中・低圧タービン 700→33 5.0→0.005

主蒸気管

過熱器

再熱器

火 炉

高温再熱蒸気管 低温再熱蒸気管

高圧 タービン

低圧 タービン 中圧

タービン

一段再熱の場合

700℃級USCボイラにおける耐圧部材の使用条件

ボイラ Ni基合金管試作

350

40

350

40

350

40

HR6W

Alloy 617

HR35

新日鐵住金殿提供 9

HR6W Alloy 617

大径管 2009年度試作 小径管 2010年度試作

ボイラヘッダーモックアップ

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三菱日立パワーシステムズ（長崎）殿、IHI殿、三菱日立パワーシステムズ（呉）殿提供

蒸気タービン技術開発課題 大型ロータと溶接技術

高・中圧タービン 超高圧タービン

Ni基合金 Ni基合金 12%Cr鋼 12%Cr鋼 12%Cr鋼 12%Cr鋼

12%Cr鋼 Ni基合金 Ni基合金 12%Cr鋼

[溶接ロータ] [溶接ロータ]

[内部車室] [内部車室] [外部車室] [外部車室]

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蒸気タービンロータ TOS1X

12

TOS1X-Ⅱ TOS1X-Ⅰ

温度（℃）

10万時間クリープ破

断強

度 (M

Pa)

Mod 12%Cr Steel New 12%Cr Steel

TOS1X-Ⅱ

TOS1X-1 Alloy 617

東芝殿提供

蒸気タービンロータ溶接 LTES700R

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三菱日立パワーシステムズ殿提供

LTES700R

12Cr鋼

溶接部

LTES700R

溶接部

LTES700R

異材溶接 共材溶接

実缶試験

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試験状況

■2015年5月15日に試運転完了。翌日より700℃長期運転開始。

ボイラ内部

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回転試験

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A-USC技術の優位性

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A-USC技術の優位性

• これまでに蓄積された運転ノウハウ、 人的、物的資源の活用 →従来技術の延長線上で実用化が可能

• 幅広いユーザニーズに対応可能なシステム構成の柔軟さ

• 幅広い炭種対応

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実用化、コスト、導入見通し（国内外）

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実用化、コスト、導入見通し（国内外）

• 実用化の見通し – 2017年度以降再熱700℃から段階的に実用化 →600℃級USCと同様の導入過程を想定 （21, 22ページ参照）

• コスト見通し – 600℃級USCに対して10～30%のプラントコスト増

• 導入見通し（国内外） – 国内では老朽火力のリプレース等で既存資源を有効活用した導入（23ページ参照）

– 国外では国内での実績をベースとした導入

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実用化の見通し

25MPa, 700℃

Steam Turbine

Boiler

720℃

35MPa, 650℃

Steam Turbine

720℃ 720℃

Boiler

25MPa, 650℃

Steam Turbine

720℃

Boiler

Boiler

35MPa, 700℃

Steam Turbine

720℃ 720℃

21

USC技術の導入過程

22

Phase-1 Ph-2 USC技術開発

石炭火力の運開台数

23

7.今後の技術開発の方向性

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今後の技術開発の方向性と 更なる高効率化に向けた課題

• 国内リプレース等での段階的な実用化に対応した 保守技術開発

• 更なる高効率化を目指した750℃級材料技術の開発 （NEDO戦略的省エネルギー技術革新プログラムで基礎検討中）

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西暦 2008 2016 2017 2022

平成 20 28 29 35

→段階的実用化700℃級A-USC製造技術開発

700℃級A-USC保守技術開発

ご静聴ありがとうございました。

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