第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和6年度(2024年)上期
問25 (電力 問3)

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問題

第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和6年度(2024年)上期 問25(電力 問3) (訂正依頼・報告はこちら)

一般的な排熱回収方式のガスタービンコンバインドサイクル発電を、同一出力の汽力発電と比較した記述として、誤っているものを次のうちから一つ選べ。
  • コンバインドサイクル発電の方が、始動・停止時間が短い。
  • コンバインドサイクル発電の方が、負荷変化に対する追従性が高い。
  • コンバインドサイクル発電の方が、熱効率が高い。
  • コンバインドサイクル発電の方が、外気温の最大出力に与える影響が小さい。
  • コンバインドサイクル発電の方が、温排水量が少ない。

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この過去問の解説 (2件)

01

誤っている記述は、「コンバインドサイクル発電の方が、外気温の最大出力に与える影響が小さい。」です。

選択肢1. コンバインドサイクル発電の方が、始動・停止時間が短い。

この記述は正しいです。
コンバインドサイクル発電では、ガスタービンが主要な動力源であり、始動や停止が蒸気タービンを用いる汽力発電よりも速いです。

選択肢2. コンバインドサイクル発電の方が、負荷変化に対する追従性が高い。

この記述は正しいです。
ガスタービンは負荷変化に素早く対応できるため、コンバインドサイクル発電の負荷追従性は汽力発電よりも優れています。

選択肢3. コンバインドサイクル発電の方が、熱効率が高い。

この記述は正しいです。
ガスタービンの排熱を利用して蒸気を作り、その蒸気で発電するため、コンバインドサイクル発電はエネルギーを効率的に利用します。熱効率が40~60%と高いのが特徴です。

選択肢4. コンバインドサイクル発電の方が、外気温の最大出力に与える影響が小さい。

この記述は誤りです。
ガスタービンは空気を圧縮して燃焼に使用しますが、外気温が高いと空気の密度が下がり効率が悪くなり最大出力が低下します。一方、汽力発電では外気温の影響は比較的小さいです。

選択肢5. コンバインドサイクル発電の方が、温排水量が少ない。

この記述は正しいです。
排熱を利用して発電する仕組みのため、熱エネルギーの無駄が少なく、温排水量も少なくなります。

まとめ

コンバインドサイクル発電は、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて効率よくエネルギーを利用する仕組みです。外気温が高いとガスタービンの性能が低下し、出力にも影響を与えます。始動・停止の速さや負荷追従性はガスタービンが有利であり、全体の熱効率も高いのが特徴です。

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02

この問題は、ガスタービンコンバインドサイクル発電と汽力発電の違いを問うものです。

選択肢1. コンバインドサイクル発電の方が、始動・停止時間が短い。

正しい記述です。

コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの起動が速いため、始動・停止時間が短いという特徴があります。

汽力発電は、ボイラーの暖機運転などに時間を要するため、始動・停止時間が長いという特徴があります。

選択肢2. コンバインドサイクル発電の方が、負荷変化に対する追従性が高い。

正しい記述です。

コンバインドサイクル発電は、ガスタービンが燃料流量の制御によって出力を素早く変化させることができるため、負荷変化に対する追従性が高いという特徴があります。

汽力発電は、ボイラーの制御などに時間を要するため、負荷追従性が低いという特徴があります。

選択肢3. コンバインドサイクル発電の方が、熱効率が高い。

正しい記述です。

コンバインド発電は、ガスタービンで燃料を燃焼させて蒸気を生成し、蒸気タービンを回して発電します。また、ガスタービンから排出される高温の排ガスに含まれる熱エネルギーを捨てずに回収し、蒸気を生成しています。そのため、熱効率が高いという特徴があります。

選択肢4. コンバインドサイクル発電の方が、外気温の最大出力に与える影響が小さい。

誤りのある記述です。

コンバインドサイクル発電のガスタービンは、空気密度が小さい高温時に出力が低下しやすいため、外気温の最大出力に与える影響が大きいという特徴があります。

選択肢5. コンバインドサイクル発電の方が、温排水量が少ない。

正しい記述です。

コンバインドサイクル発電は、ガスタービンから排出される高温の排ガスを回収し、蒸気タービンに供給する蒸気の量を最適化しているため、蒸気タービンの排熱量が少なくなります。そのため、温排水量が少ないという特徴があります。

まとめ

ガスタービンコンバインド発電は、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電します。

この発電方式の熱効率が高い理由を理解しておきましょう。

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