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令和4年度 1級電気工事施工管理技士 No.36を解説、排熱を次へ渡すから直列

令和4年度 1級電気工事施工管理技士 第一次検定 No.36は、コージェネレーションシステム(CGS)の用語に関する記述として、「日本産業規格(JIS)」上、誤っているものを選ぶ問題です。

この問題のポイント

この問題は、コンバインドサイクルの組み合わせ方を分かっているかを問うものです。高温側の排熱を低温側で使うので、直列につながります

並列ではありません。

正解:選択肢3(並列に組み合わせたサイクルとした記述)

各選択肢の正誤

選択肢 用語 解説
1 熱電比 正しい。熱需要を電力需要で除した値
2 ピークカット運転 正しい。ピーク負荷部分に発電電力を供給
3 コンバインドサイクル 誤り。直列に組み合わせる
4 電力負荷追従運転 正しい。電力需要を基準にCGSを運転する

誤りは選択肢3です。

選択肢3のポイント(ここが答え)

引っかけの核心は、2つのサイクルを組み合わせるという説明が合っているので、つなぎ方だけの違いに気づきにくいところです。組み合わせる意味は先のサイクルが捨てる熱を後のサイクルで使うことにあります。

ガスタービンは高温で燃焼させ、まだ500℃ほどある排気を出します。その排気で蒸気を作り、蒸気タービンをもう一度回します。

サイクル 役割
前段(高温側) ガスタービン 燃焼ガスで発電し、高温の排気を出す
後段(低温側) 蒸気タービン 前段の排気で蒸気を作り、もう一度発電する

前段の出口が後段の入口になっているので直列です。並列だと2つが別々に動くだけで、排熱を利用する意味がなくなります。

熱を二段で使うことで、単独のサイクルより高い熱効率が得られます。これがコンバインドサイクルの目的です。

選択肢1の熱電比は熱需要 ÷ 電力需要です。この値がシステムの熱と電気の出方と合っていないと、余った側を捨てることになります。

コージェネレーションは発電した電気と、そのとき出る熱の両方を使う仕組みです。だから熱と電気の需要の比が設計の起点になります。

選択肢2のピークカット運転は、電力需要の山の部分だけを自前の発電でまかなう使い方です。買う電力の最大値を下げられるので、契約電力を抑えられます。

選択肢4の電力負荷追従運転は、電力需要に合わせて発電量を動かす方式です。熱需要に合わせる熱負荷追従運転という方式もあり、どちらを基準にするかで運転が変わります。

覚え方

  • コンバインドサイクルは直列。前段の排熱を後段で使う
  • 熱電比は熱需要 ÷ 電力需要
  • 運転方式は電力負荷追従・熱負荷追従・ピークカットなどがある

理解度チェック

Q.

コンバインドサイクルで2つの熱機関サイクルを直列につなぐのはなぜか。

前段の高温側が出す排熱を後段の低温側で使うためです。並列では排熱を利用できず、組み合わせる意味がなくなります。

Q.

熱電比とは何か。

建物または施設の熱需要を電力需要で除した値です。コージェネレーションの設計で起点になります。

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参考資料

  • 一般財団法人 建設業振興基金「令和4年度 1級電気工事施工管理技術検定 第一次検定問題(午前の部)」「同 正答肢」
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