JP2000014052A - 圧縮空気貯蔵発電設備 - Google Patents
圧縮空気貯蔵発電設備Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高圧空気を貯蔵する空気溜りなど
のコンパクト化を図れるようにして、大幅なコストダウ
ンをもたらしうる圧縮空気貯蔵発電設備を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 下部調整池４と上部調整池５との間に発
電電動機10付きポンプ水車３をそなえた揚水発電設備に
おいて、下部調整池４を密封構造として水面上に空気溜
り１を形成する。上部調整池５から下部調整池４への落
下水によりポンプ水車３が作動して発電が行なわれると
ともに、空気溜り１に生じた圧縮空気を用いて空気膨張
タービンＴ１およびガスタービンＴ２が作動し、同ター
ビンにより発電機11が作動する。
のコンパクト化を図れるようにして、大幅なコストダウ
ンをもたらしうる圧縮空気貯蔵発電設備を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 下部調整池４と上部調整池５との間に発
電電動機10付きポンプ水車３をそなえた揚水発電設備に
おいて、下部調整池４を密封構造として水面上に空気溜
り１を形成する。上部調整池５から下部調整池４への落
下水によりポンプ水車３が作動して発電が行なわれると
ともに、空気溜り１に生じた圧縮空気を用いて空気膨張
タービンＴ１およびガスタービンＴ２が作動し、同ター
ビンにより発電機11が作動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、貯蔵された圧縮空
気により発電を行なうための設備に関する。
気により発電を行なうための設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に従来の圧縮空気貯蔵発電設備（Ｃ
ＡＥＳ）の基本構成を示す。まず夜間の余剰電力による
圧縮空気の貯蔵では、発電電動機10を電動機として用
い、クラッチＣＬ１を嵌，クラッチＣＬ２を脱として、
低圧圧縮機Ｃ１，中圧圧縮機Ｃ２および高圧圧縮機Ｃ３
を作動させて、所定圧力の空気ａ1を地下空洞としての
空気溜り１へ圧入する。そして、低圧圧縮機Ｃ１および
中圧圧縮機Ｃ２にはそれぞれインタークーリング用熱交
換器ＥＸ１，ＥＸ２が付設されて、これにより圧縮動力
が軽減される。また高圧圧縮機Ｃ３の出口空気は熱交換
器ＥＸ３で所定温度（例えば４０〜５０°Ｃ）に冷却さ
れて、その貯蔵重量の増加が図られる。
ＡＥＳ）の基本構成を示す。まず夜間の余剰電力による
圧縮空気の貯蔵では、発電電動機10を電動機として用
い、クラッチＣＬ１を嵌，クラッチＣＬ２を脱として、
低圧圧縮機Ｃ１，中圧圧縮機Ｃ２および高圧圧縮機Ｃ３
を作動させて、所定圧力の空気ａ1を地下空洞としての
空気溜り１へ圧入する。そして、低圧圧縮機Ｃ１および
中圧圧縮機Ｃ２にはそれぞれインタークーリング用熱交
換器ＥＸ１，ＥＸ２が付設されて、これにより圧縮動力
が軽減される。また高圧圧縮機Ｃ３の出口空気は熱交換
器ＥＸ３で所定温度（例えば４０〜５０°Ｃ）に冷却さ
れて、その貯蔵重量の増加が図られる。
【０００３】このようにして地下空洞としての空気溜り
１に貯蔵された圧縮空気により昼間の発電が行なわれる
際には、クラッチＣＬ２を嵌，クラッチＣＬ１を脱と
し、発電電動機10が発電機として用いられる。すなわ
ち、空気溜り１からの高圧空気ａ2が空気膨張タービン
Ｔ１を作動させ、同タービンＴ１を経由した空気は燃料
ｆを燃焼器８で燃焼させ、その燃焼ガスはガスタービン
Ｔ２を作動させる。そして、空気膨張タービンＴ１とガ
スタービンＴ２とにより発電電動機10が発電機として作
動するようになる。なお、高圧空気ａ2ではガスタービ
ンＴ２のタービン排気により再生器９で予熱される。ま
た再生器９を経由した上記タービン排気は、煙突２から
排出される。
１に貯蔵された圧縮空気により昼間の発電が行なわれる
際には、クラッチＣＬ２を嵌，クラッチＣＬ１を脱と
し、発電電動機10が発電機として用いられる。すなわ
ち、空気溜り１からの高圧空気ａ2が空気膨張タービン
Ｔ１を作動させ、同タービンＴ１を経由した空気は燃料
ｆを燃焼器８で燃焼させ、その燃焼ガスはガスタービン
Ｔ２を作動させる。そして、空気膨張タービンＴ１とガ
スタービンＴ２とにより発電電動機10が発電機として作
動するようになる。なお、高圧空気ａ2ではガスタービ
ンＴ２のタービン排気により再生器９で予熱される。ま
た再生器９を経由した上記タービン排気は、煙突２から
排出される。
【０００４】次に、図２に示す従来の地下揚水発電設備
では、夜間の余剰電力で発電電動機10が電動機として作
動し、ポンプ水車３をポンプとして駆動することによ
り、地下の下部調整池４の水が、導水路４ａ，５ａを介
し上部調整池５へ汲み上げられる。そして、昼間の電力
需要時には、上部調整池５の水を落下させ、発電電動機
10を発電機として作動させるようになっている。なお、
図２における符号６は給排気管を示し、７はケーブルト
ンネルを示している。
では、夜間の余剰電力で発電電動機10が電動機として作
動し、ポンプ水車３をポンプとして駆動することによ
り、地下の下部調整池４の水が、導水路４ａ，５ａを介
し上部調整池５へ汲み上げられる。そして、昼間の電力
需要時には、上部調整池５の水を落下させ、発電電動機
10を発電機として作動させるようになっている。なお、
図２における符号６は給排気管を示し、７はケーブルト
ンネルを示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１に示す
圧縮空気貯蔵発電設備では、昼間タービン発電（１００
％）の６０〜７０％の夜間圧縮動力が必要である。そし
て、地下空洞内の空気圧力は、高圧（例えば８０ｋｇ／
ｃｍ2）で圧入され、昼間発電ではタービン入口圧（例
えば４０ｋｇ／ｃｍ2）一定での変圧（８０→４０ｋｇ
／ｃｍ2）使用となるため、８０ｋｇ／ｃｍ2用の高圧圧
縮機が必要になる。
圧縮空気貯蔵発電設備では、昼間タービン発電（１００
％）の６０〜７０％の夜間圧縮動力が必要である。そし
て、地下空洞内の空気圧力は、高圧（例えば８０ｋｇ／
ｃｍ2）で圧入され、昼間発電ではタービン入口圧（例
えば４０ｋｇ／ｃｍ2）一定での変圧（８０→４０ｋｇ
／ｃｍ2）使用となるため、８０ｋｇ／ｃｍ2用の高圧圧
縮機が必要になる。
【０００６】また地下空洞１や同空洞１への連通管を設
けるために大規模な土木工事を必要とし、これにより建
設費が高くなって圧縮空気貯蔵発電設備の経済性を圧迫
している。
けるために大規模な土木工事を必要とし、これにより建
設費が高くなって圧縮空気貯蔵発電設備の経済性を圧迫
している。
【０００７】そこで本発明は、高圧空気を貯蔵する空気
溜りなどのコンパクト化を図れるようにして、大幅なコ
ストダウンをもたらしうる圧縮空気貯蔵発電設備を提供
することを課題とする。
溜りなどのコンパクト化を図れるようにして、大幅なコ
ストダウンをもたらしうる圧縮空気貯蔵発電設備を提供
することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の圧縮空気貯蔵発電設備は、上部調整池に発
電電動機付きポンプ水車を介して連通する揚水発電用の
下部調整池が、大気開放弁を有する密閉構造とされて、
同下部調整池の上部空間に空気溜りが形成され、同空気
溜りから送気バルブを介し供給される圧縮空気により作
動するタービンと、同タービンにより駆動される発電機
とが設けられたことを特徴としている。
め、本発明の圧縮空気貯蔵発電設備は、上部調整池に発
電電動機付きポンプ水車を介して連通する揚水発電用の
下部調整池が、大気開放弁を有する密閉構造とされて、
同下部調整池の上部空間に空気溜りが形成され、同空気
溜りから送気バルブを介し供給される圧縮空気により作
動するタービンと、同タービンにより駆動される発電機
とが設けられたことを特徴としている。
【０００９】上述の本発明の圧縮空気貯蔵発電設備で
は、大気開放弁を閉じ下部調整池を密封状態にして、上
部調整池からの落下水により、下部調整池の上部空間の
空気溜りには所要の空気圧（例えば４０ｋｇ／ｃｍ2）
の圧縮空気が貯蔵される。その際、上記落下水により上
記ポンプ水車が作動し、同水車に付設された発電機で発
電が行なわれる。
は、大気開放弁を閉じ下部調整池を密封状態にして、上
部調整池からの落下水により、下部調整池の上部空間の
空気溜りには所要の空気圧（例えば４０ｋｇ／ｃｍ2）
の圧縮空気が貯蔵される。その際、上記落下水により上
記ポンプ水車が作動し、同水車に付設された発電機で発
電が行なわれる。
【００１０】また、上記送気バルブの開放により、上記
空気溜りの圧縮空気を用いるようにして、空気圧縮機を
必要とせずに、効率よくタービン発電が行なわれるよう
になり、空気溜りが低コストでコンパクトに形成される
利点もある。
空気溜りの圧縮空気を用いるようにして、空気圧縮機を
必要とせずに、効率よくタービン発電が行なわれるよう
になり、空気溜りが低コストでコンパクトに形成される
利点もある。
【００１１】また、本発明の圧縮空気貯蔵発電設備は、
高圧の空気溜りに接続された第１発電機付き空気膨張タ
ービンと、同空気膨張タービンから排出される空気を給
気源とするように接続された第２発電機付きガスタービ
ンとが設けられたことを特徴としている。
高圧の空気溜りに接続された第１発電機付き空気膨張タ
ービンと、同空気膨張タービンから排出される空気を給
気源とするように接続された第２発電機付きガスタービ
ンとが設けられたことを特徴としている。
【００１２】上述の本発明の圧縮空気貯蔵発電設備で
は、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間のごと
き高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨張
タービンが作動して、同タービンに付設された第１発電
機による発電が行なわれるとともに、同タービンの吐出
部から排出される空気を給気源とするガスタービンの作
動により、同ガスタービンに付設された第２発電機が駆
動されて発電を行ない、このようにして効率のよい発電
作用が行なわれる。
は、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間のごと
き高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨張
タービンが作動して、同タービンに付設された第１発電
機による発電が行なわれるとともに、同タービンの吐出
部から排出される空気を給気源とするガスタービンの作
動により、同ガスタービンに付設された第２発電機が駆
動されて発電を行ない、このようにして効率のよい発電
作用が行なわれる。
【００１３】さらに、本発明の圧縮空気貯蔵発電設備
は、高圧の空気溜りに接続された第１発電機付き空気膨
張タービンと、同空気膨張タービンから吐出された低温
のタービン排気により第２発電機付きガスタービン用給
気を冷却する吸冷熱交換器と、同吸冷熱交換器を経由し
た上記空気膨張タービンのタービン排気を空気源として
第３発電機を駆動する空気膨張タービン付きガスタービ
ンとが設けられたことを特徴としている。
は、高圧の空気溜りに接続された第１発電機付き空気膨
張タービンと、同空気膨張タービンから吐出された低温
のタービン排気により第２発電機付きガスタービン用給
気を冷却する吸冷熱交換器と、同吸冷熱交換器を経由し
た上記空気膨張タービンのタービン排気を空気源として
第３発電機を駆動する空気膨張タービン付きガスタービ
ンとが設けられたことを特徴としている。
【００１４】上述の本発明の圧縮空気貯蔵発電設備で
は、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間のごと
き高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨張
タービンが作動して、同タービンで駆動される第１発電
機の発電作用が行なわれるとともに、同タービンから吐
出される低温のタービン排気により、吸冷熱交換器を介
して、第２発電機付きガスタービンの給気が冷却される
ので、同ガスタービンの出力が増加し、同ガスタービン
で駆動される第２発電機の出力も増加するようになる。
は、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間のごと
き高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨張
タービンが作動して、同タービンで駆動される第１発電
機の発電作用が行なわれるとともに、同タービンから吐
出される低温のタービン排気により、吸冷熱交換器を介
して、第２発電機付きガスタービンの給気が冷却される
ので、同ガスタービンの出力が増加し、同ガスタービン
で駆動される第２発電機の出力も増加するようになる。
【００１５】そして、上記吸冷熱交換器を経由した上記
空気膨張タービンのタービン排気は、さらに第３発電機
を駆動する空気膨張タービン付きガスタービンの空気源
となるので、発電設備全体としての発電効率が十分に高
められるようになる。
空気膨張タービンのタービン排気は、さらに第３発電機
を駆動する空気膨張タービン付きガスタービンの空気源
となるので、発電設備全体としての発電効率が十分に高
められるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施形
態について説明すると、図３は本発明の第１実施形態と
しての圧縮空気貯蔵発電設備の基本構成を示す説明図、
図４は図３の圧縮空気貯蔵発電設備における揚水発電系
の説明図、図５は図４の揚水発電系の変形例を示す説明
図、図６は図４の揚水発電系の他の変形例を示す説明
図、図７は図４の揚水発電系の夜間における運用状態を
示す説明図、図８は図４の揚水発電系の昼間における運
用状態を示す説明図、図９は図３の圧縮空気貯蔵発電設
備の昼間における運用状態を示す説明図であり、図１０
は本発明の第２実施形態としての圧縮空気貯蔵発電設備
を示す説明図、図１１は本発明の第３実施形態としての
圧縮空気貯蔵発電設備を示す説明図である。
態について説明すると、図３は本発明の第１実施形態と
しての圧縮空気貯蔵発電設備の基本構成を示す説明図、
図４は図３の圧縮空気貯蔵発電設備における揚水発電系
の説明図、図５は図４の揚水発電系の変形例を示す説明
図、図６は図４の揚水発電系の他の変形例を示す説明
図、図７は図４の揚水発電系の夜間における運用状態を
示す説明図、図８は図４の揚水発電系の昼間における運
用状態を示す説明図、図９は図３の圧縮空気貯蔵発電設
備の昼間における運用状態を示す説明図であり、図１０
は本発明の第２実施形態としての圧縮空気貯蔵発電設備
を示す説明図、図１１は本発明の第３実施形態としての
圧縮空気貯蔵発電設備を示す説明図である。
【００１７】まず本発明の第１実施形態について説明す
ると、図３に示すように、上部調整池５に発電電動機10
付きポンプ水車３を介して連通する揚水発電用の下部調
整池４が、大気開放弁Ｖ１を有する密封構造とされて、
同下部調整池４の水面上に空気溜り１が形成されてい
る。
ると、図３に示すように、上部調整池５に発電電動機10
付きポンプ水車３を介して連通する揚水発電用の下部調
整池４が、大気開放弁Ｖ１を有する密封構造とされて、
同下部調整池４の水面上に空気溜り１が形成されてい
る。
【００１８】空気溜り１には、上部調整池５からの水の
落下によって圧縮空気が生じるが、この圧縮空気を空気
管６および送気弁Ｖ２を介し導いて作動する空気膨張タ
ービンＴ１と、同タービンＴ１と同軸的に配置されたガ
スタービンＴ２とが、設けられるとともに、これらのタ
ービンＴ１，Ｔ２により駆動される発電機11が設けられ
ている。
落下によって圧縮空気が生じるが、この圧縮空気を空気
管６および送気弁Ｖ２を介し導いて作動する空気膨張タ
ービンＴ１と、同タービンＴ１と同軸的に配置されたガ
スタービンＴ２とが、設けられるとともに、これらのタ
ービンＴ１，Ｔ２により駆動される発電機11が設けられ
ている。
【００１９】そして、空気膨張タービンＴ１から排出さ
れた空気に燃料ｆを混入されて作動する燃焼器８が設け
られ、同燃焼器８からの燃焼ガスがガスタービンＴ２の
作動ガスとして導かれる。また、ガスタービンＴ２から
排出されるガスによって、空気溜り１からの圧縮空気ａ
2が再生器９で予熱されるようになっており、このよう
にして圧力を高められた空気が空気膨張タービンＴ１に
導かれる。ガスタービンＴ２から排出された燃焼ガス
は、再生器９を経由した後、煙突２から排出される。な
お、図３において、符号４ａ，５ａは導水路を示してい
る。
れた空気に燃料ｆを混入されて作動する燃焼器８が設け
られ、同燃焼器８からの燃焼ガスがガスタービンＴ２の
作動ガスとして導かれる。また、ガスタービンＴ２から
排出されるガスによって、空気溜り１からの圧縮空気ａ
2が再生器９で予熱されるようになっており、このよう
にして圧力を高められた空気が空気膨張タービンＴ１に
導かれる。ガスタービンＴ２から排出された燃焼ガス
は、再生器９を経由した後、煙突２から排出される。な
お、図３において、符号４ａ，５ａは導水路を示してい
る。
【００２０】上述の本実施形態の圧縮空気貯蔵発電設備
では、大気開放弁Ｖ１を閉じ下部調整池４を密封状態に
して、上部調整池５からの落下水により、下部調整池４
の上部空間の空気溜り１には所要の空気圧（例えば４０
ｋｇ／ｃｍ2）の圧縮空気が貯蔵される。その際、上記
落下水によりポンプ水車３が作動し、同ポンプ水車３に
付設された発電電動機10を発電機として発電が行なわれ
る。
では、大気開放弁Ｖ１を閉じ下部調整池４を密封状態に
して、上部調整池５からの落下水により、下部調整池４
の上部空間の空気溜り１には所要の空気圧（例えば４０
ｋｇ／ｃｍ2）の圧縮空気が貯蔵される。その際、上記
落下水によりポンプ水車３が作動し、同ポンプ水車３に
付設された発電電動機10を発電機として発電が行なわれ
る。
【００２１】ついで、送気バルブＶ２の開放により、空
気溜り１の圧縮空気を用いるようにして、空気圧縮機を
必要とせずに、空気膨張タービンＴ１を作動させ、また
ガスタービンＴ２を作動させて発電機11による発電が行
なわれる。
気溜り１の圧縮空気を用いるようにして、空気圧縮機を
必要とせずに、空気膨張タービンＴ１を作動させ、また
ガスタービンＴ２を作動させて発電機11による発電が行
なわれる。
【００２２】図４は、図３の圧縮空気貯蔵発電設備につ
いて、水面上に空気溜り１を形成する下部調整池４を地
下に設け、上部調整池５を高所に設けて落差を大きくし
た場合を示しており、発電電動機10に通じるケーブルト
ンネル７が設けられている。また、図５は空気溜り１お
よび下部調整池４を形成するタンクが海底に設置され
て、同タンクの外部の海水が上部調整池としての機能を
もつようにした場合を示しており、ポンプ水車３のケー
シングには、海中へ通じる開口部３ａが設けられてい
る。
いて、水面上に空気溜り１を形成する下部調整池４を地
下に設け、上部調整池５を高所に設けて落差を大きくし
た場合を示しており、発電電動機10に通じるケーブルト
ンネル７が設けられている。また、図５は空気溜り１お
よび下部調整池４を形成するタンクが海底に設置され
て、同タンクの外部の海水が上部調整池としての機能を
もつようにした場合を示しており、ポンプ水車３のケー
シングには、海中へ通じる開口部３ａが設けられてい
る。
【００２３】さらに、図６は水域の近傍の地下に空気溜
り１および下部調整池４が設けられていて、水域の水が
上部調整池としての機能をもつようにした場合を示して
おり、この場合もポンプ水車３から水域内へ通じる水路
３ｂが設けられている。
り１および下部調整池４が設けられていて、水域の水が
上部調整池としての機能をもつようにした場合を示して
おり、この場合もポンプ水車３から水域内へ通じる水路
３ｂが設けられている。
【００２４】図７は、図３の圧縮空気貯蔵発電設備につ
いて、夜間の余剰電力により発電電動機10を電動機とし
て作動させ、ポンプ水車３をポンプとして駆動して、下
部調整池４から上部調整池５へ揚水している状態を示し
ている。その際、大気開放弁Ｖ１は開放されて、大気ａ
1が空気溜り１へ流入するようになっている。
いて、夜間の余剰電力により発電電動機10を電動機とし
て作動させ、ポンプ水車３をポンプとして駆動して、下
部調整池４から上部調整池５へ揚水している状態を示し
ている。その際、大気開放弁Ｖ１は開放されて、大気ａ
1が空気溜り１へ流入するようになっている。
【００２５】そして、昼間の電力需要時には、図８に示
すように、上部調整池５から下部調整池４への落下水に
よりポンプ水車３が水車として作動し、これにより発電
電動機10は発電機として作動するようになる。その際、
大気開放弁Ｖ１および送気弁Ｖ２は閉じているので、空
気溜り１には圧縮空気を生じるようになる。
すように、上部調整池５から下部調整池４への落下水に
よりポンプ水車３が水車として作動し、これにより発電
電動機10は発電機として作動するようになる。その際、
大気開放弁Ｖ１および送気弁Ｖ２は閉じているので、空
気溜り１には圧縮空気を生じるようになる。
【００２６】図９は、送気バルブＶ２を開き、空気溜り
１に生じた圧縮空気の送気ａ2により空気膨張タービン
Ｔ１を作動させるとともに、同タービンＴ１から排出さ
れた空気に燃料ｆを加えることにより燃焼器８で生じた
燃焼ガスでガスタービンＴ２を作動させ、このようにし
て両タービンＴ１，Ｔ２により発電機11を駆動し発電さ
せる状態を示している。
１に生じた圧縮空気の送気ａ2により空気膨張タービン
Ｔ１を作動させるとともに、同タービンＴ１から排出さ
れた空気に燃料ｆを加えることにより燃焼器８で生じた
燃焼ガスでガスタービンＴ２を作動させ、このようにし
て両タービンＴ１，Ｔ２により発電機11を駆動し発電さ
せる状態を示している。
【００２７】なお、空気溜り１から空気膨張タービンＴ
１への送気ａ2は、再生器９において、ガスタービンＴ
２からのタービン排気により加熱され、再生器９を経由
したタービン排気は煙突２から排出される。
１への送気ａ2は、再生器９において、ガスタービンＴ
２からのタービン排気により加熱され、再生器９を経由
したタービン排気は煙突２から排出される。
【００２８】次に、本発明の第２実施形態としての圧縮
空気貯蔵発電設備について説明すると、図１０に示すよ
うに、圧縮空気ａ2が、図示しない揚水発電設備の下部
調整池上部空間あるいは適宜のコンプレッサー付き圧縮
空気源の空気溜りから空気膨張タービン14へ導かれて、
同タービン14を作動させ、これにより第１発電機11が駆
動されて発電を行なうようになっている。
空気貯蔵発電設備について説明すると、図１０に示すよ
うに、圧縮空気ａ2が、図示しない揚水発電設備の下部
調整池上部空間あるいは適宜のコンプレッサー付き圧縮
空気源の空気溜りから空気膨張タービン14へ導かれて、
同タービン14を作動させ、これにより第１発電機11が駆
動されて発電を行なうようになっている。
【００２９】そして、空気膨張タービン14から排出され
た空気は、フィルター15を通じて供給される空気と混合
器16で適宜混合されてコンプレッサー17で圧縮された
後、燃料ｆを加えられて燃焼器８で燃焼ガスを生成する
ようになり、この燃焼ガスで作動するガスタービン18に
よって第２発電機12が作動するようになっている。
た空気は、フィルター15を通じて供給される空気と混合
器16で適宜混合されてコンプレッサー17で圧縮された
後、燃料ｆを加えられて燃焼器８で燃焼ガスを生成する
ようになり、この燃焼ガスで作動するガスタービン18に
よって第２発電機12が作動するようになっている。
【００３０】また、ガスタービン18からの排気で給水を
加熱される蒸気発生器19が設けられ、同蒸気発生器19か
らの蒸気により作動する蒸気タービン21で付加発電機20
が駆動され発電を行なうようになっている。なお、蒸気
タービン21から排出された蒸気は、コンデンサ22を経由
して蒸気発生器19へ戻される。
加熱される蒸気発生器19が設けられ、同蒸気発生器19か
らの蒸気により作動する蒸気タービン21で付加発電機20
が駆動され発電を行なうようになっている。なお、蒸気
タービン21から排出された蒸気は、コンデンサ22を経由
して蒸気発生器19へ戻される。
【００３１】上述の第２実施形態の圧縮空気貯蔵発電設
備では、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間の
ごとき高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気ａ2により
空気膨張タービン14が作動して、同タービンに付設され
た第１発電機11による発電が行なわれるとともに、同タ
ービン14の吐出部から排出される空気を給気源とするガ
スタービン18の作動により、同ガスタービン18に付設さ
れた第２発電機12が駆動されて発電を行ない、このよう
にして効率のよい発電作用が行なわれる。
備では、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間の
ごとき高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気ａ2により
空気膨張タービン14が作動して、同タービンに付設され
た第１発電機11による発電が行なわれるとともに、同タ
ービン14の吐出部から排出される空気を給気源とするガ
スタービン18の作動により、同ガスタービン18に付設さ
れた第２発電機12が駆動されて発電を行ない、このよう
にして効率のよい発電作用が行なわれる。
【００３２】次に本発明の第３実施形態としてのの圧縮
空気貯蔵発電設備について説明すると、図１１に示すよ
うに、この実施形態の場合も、高圧の空気溜りから導か
れる圧縮空気ａ2を受けて作動する空気膨張タービン14
によって、第１発電機11が作動し発電を行なうようにな
っている。そして、同空気膨張タービン14から排出され
る低温のタービン排気により、第２発電機12を駆動する
ガスタービン18の給気を冷却し出力向上を図れるよう
に、吸冷熱交換器23が設けられている。
空気貯蔵発電設備について説明すると、図１１に示すよ
うに、この実施形態の場合も、高圧の空気溜りから導か
れる圧縮空気ａ2を受けて作動する空気膨張タービン14
によって、第１発電機11が作動し発電を行なうようにな
っている。そして、同空気膨張タービン14から排出され
る低温のタービン排気により、第２発電機12を駆動する
ガスタービン18の給気を冷却し出力向上を図れるよう
に、吸冷熱交換器23が設けられている。
【００３３】また、吸冷熱交換器23を経由した空気膨張
タービン14の排出空気は、第３発電機13を駆動する空気
膨張タービンＴ１付きガスタービンＴ２の空気源となる
ように導かれる。すなわち、空気膨張タービンＴ１への
給気は再生器９で加熱され、同タービンＴ１の排出空気
は燃料ｆを加えられて燃焼器８で燃焼作用を行ない、そ
の燃焼ガスはガスタービンＴ２を経由した後、さらに再
生器９を経由して煙突２へ導かれる。
タービン14の排出空気は、第３発電機13を駆動する空気
膨張タービンＴ１付きガスタービンＴ２の空気源となる
ように導かれる。すなわち、空気膨張タービンＴ１への
給気は再生器９で加熱され、同タービンＴ１の排出空気
は燃料ｆを加えられて燃焼器８で燃焼作用を行ない、そ
の燃焼ガスはガスタービンＴ２を経由した後、さらに再
生器９を経由して煙突２へ導かれる。
【００３４】第２発電機12を駆動するガスタービン18と
同軸的に設けられたコンプレッサー17に導かれる空気
は、予めフィルター15を経由してから、吸冷熱交換器23
を経由してコンプレッサー17へ向かうようになってお
り、同コンプレッサー17で圧縮された空気には燃料ｆが
加えられ、このようにして燃焼器８で燃焼したガスがガ
スタービン18へ導かれる。
同軸的に設けられたコンプレッサー17に導かれる空気
は、予めフィルター15を経由してから、吸冷熱交換器23
を経由してコンプレッサー17へ向かうようになってお
り、同コンプレッサー17で圧縮された空気には燃料ｆが
加えられ、このようにして燃焼器８で燃焼したガスがガ
スタービン18へ導かれる。
【００３５】また、ガスタービン18からの排気で給水を
加熱される蒸気発生器19が設けられ、同蒸気発生器19か
らの蒸気により作動する蒸気タービン21で付加発電機20
が駆動され発電を行なうようになっている。なお、蒸気
タービン21から排出された蒸気は、コンデンサ22を経由
して蒸気発生器19へ戻される。
加熱される蒸気発生器19が設けられ、同蒸気発生器19か
らの蒸気により作動する蒸気タービン21で付加発電機20
が駆動され発電を行なうようになっている。なお、蒸気
タービン21から排出された蒸気は、コンデンサ22を経由
して蒸気発生器19へ戻される。
【００３６】上述の第３実施形態の圧縮空気貯蔵発電設
備では、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間の
ごとき高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気ａ2により
空気膨張タービン14が作動して、同タービン14で駆動さ
れる第１発電機11の発電作用が行なわれるとともに、同
タービン14から吐出される低温のタービン排気により、
吸冷熱交換器23を介して、第２発電機12付きガスタービ
ン18の給気が冷却されるので、同ガスタービン18の出力
が増加し、同ガスタービン18で駆動される第２発電機12
の出力も増加するようになる。
備では、密封された揚水発電用下部調整池の上部空間の
ごとき高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気ａ2により
空気膨張タービン14が作動して、同タービン14で駆動さ
れる第１発電機11の発電作用が行なわれるとともに、同
タービン14から吐出される低温のタービン排気により、
吸冷熱交換器23を介して、第２発電機12付きガスタービ
ン18の給気が冷却されるので、同ガスタービン18の出力
が増加し、同ガスタービン18で駆動される第２発電機12
の出力も増加するようになる。
【００３７】そして、吸冷熱交換器23を経由した空気膨
張タービン14のタービン排気は、さらに第３発電機13を
駆動する空気膨張タービンＴ１付きガスタービンＴ２の
空気源となるので、発電設備全体としての発電効率が十
分に高められるようになる。
張タービン14のタービン排気は、さらに第３発電機13を
駆動する空気膨張タービンＴ１付きガスタービンＴ２の
空気源となるので、発電設備全体としての発電効率が十
分に高められるようになる。
【００３８】なお、図１２〜１４は前述の下部調整池４
および空気溜り１を形成する空洞の形状について種々の
変形例を示すものである。すなわち、図１２における
(ａ)図が前述の各実施形態で示した楕円形状の縦断面を
有する空洞と同様であるのに比べて、（ｂ）図では矩形
断面の空洞を示し、(ｃ)図では(ｂ)図のものにおいて頂
壁に傾斜角αをつけた場合を示している。
および空気溜り１を形成する空洞の形状について種々の
変形例を示すものである。すなわち、図１２における
(ａ)図が前述の各実施形態で示した楕円形状の縦断面を
有する空洞と同様であるのに比べて、（ｂ）図では矩形
断面の空洞を示し、(ｃ)図では(ｂ)図のものにおいて頂
壁に傾斜角αをつけた場合を示している。
【００３９】また図１３に示す空洞は、楕円形縦断面を
有する下部調整池４と方形縦断面を有する空気溜り１と
をそなえた場合を示し、図１４(ａ),(ｂ)では下部調整
池４と空気溜り１とが完全に分離されて配管で連通され
た場合を示している。
有する下部調整池４と方形縦断面を有する空気溜り１と
をそなえた場合を示し、図１４(ａ),(ｂ)では下部調整
池４と空気溜り１とが完全に分離されて配管で連通され
た場合を示している。
【００４０】そして、図１４の(ａ)図では空気溜り１が
下部調整池４のやや上方に位置しているのに対し、(ｂ)
図では空気溜り１が下部調整池４から著しく離れた場合
を示している。
下部調整池４のやや上方に位置しているのに対し、(ｂ)
図では空気溜り１が下部調整池４から著しく離れた場合
を示している。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧縮空気
貯蔵発電設備によれば次のような効果が得られる。 (1) 揚水発電設備における下部調整池を利用して空気溜
りがコンパクトに且つ低コストで形成され、同空気溜り
からの圧縮空気を用いて、さらにタービン発電が行なわ
れるので、設備全体としての発電が効率よく行なわれる
ようになる。（請求項１） (2) 高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨
張タービンが作動して、同タービンに付設された第１発
電機による発電が行なわれるとともに、同タービンの吐
出部から排出される空気を給気源とするガスタービンの
作動により、同ガスタービンに付設された第２発電機が
駆動されて発電を行ない、このようにして効率のよい発
電作用が行なわれる。（請求項２） (3) 高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨
張タービンが作動して、同タービンで駆動される第１発
電機の発電作用が行なわれるとともに、同タービンから
吐出される低温のタービン排気により、吸冷熱交換器を
介して、第２発電機付きガスタービンの給気が冷却され
るので、同ガスタービンの出力が増加し、同ガスタービ
ンで駆動される第２発電機の出力も増加するようにな
る。そして、上記吸冷熱交換器を経由した上記空気膨張
タービンのタービン排気は、さらに第３発電機を駆動す
る空気膨張タービン付きガスタービンの空気源となるの
で、発電設備全体としての発電効率が十分に高められる
ようになる。（請求項３）
貯蔵発電設備によれば次のような効果が得られる。 (1) 揚水発電設備における下部調整池を利用して空気溜
りがコンパクトに且つ低コストで形成され、同空気溜り
からの圧縮空気を用いて、さらにタービン発電が行なわ
れるので、設備全体としての発電が効率よく行なわれる
ようになる。（請求項１） (2) 高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨
張タービンが作動して、同タービンに付設された第１発
電機による発電が行なわれるとともに、同タービンの吐
出部から排出される空気を給気源とするガスタービンの
作動により、同ガスタービンに付設された第２発電機が
駆動されて発電を行ない、このようにして効率のよい発
電作用が行なわれる。（請求項２） (3) 高圧の空気溜りから導かれる圧縮空気により空気膨
張タービンが作動して、同タービンで駆動される第１発
電機の発電作用が行なわれるとともに、同タービンから
吐出される低温のタービン排気により、吸冷熱交換器を
介して、第２発電機付きガスタービンの給気が冷却され
るので、同ガスタービンの出力が増加し、同ガスタービ
ンで駆動される第２発電機の出力も増加するようにな
る。そして、上記吸冷熱交換器を経由した上記空気膨張
タービンのタービン排気は、さらに第３発電機を駆動す
る空気膨張タービン付きガスタービンの空気源となるの
で、発電設備全体としての発電効率が十分に高められる
ようになる。（請求項３）
【図１】従来の圧縮空気貯蔵発電設備の基本構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】従来の地下揚水発電設備の基本構成を示す説明
図である。
図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての圧縮空気貯蔵発
電設備の基本構成を示す説明図である。
電設備の基本構成を示す説明図である。
【図４】図３の圧縮空気貯蔵発電設備における揚水発電
系の説明図である。
系の説明図である。
【図５】図４の揚水発電系の変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】図４の揚水発電系の他の変形例を示す説明図で
ある。
ある。
【図７】図４の揚水発電系の夜間における運用状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図８】図４の揚水発電系の昼間における運用状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図９】図３の圧縮空気貯蔵発電設備の昼間における運
用状態を示す説明図である。
用状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態としての圧縮空気貯蔵
発電設備を示す説明図である。
発電設備を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態としての圧縮空気貯蔵
発電設備を示す説明図である。
発電設備を示す説明図である。
【図１２】(ａ)〜(ｃ)図は、本発明の圧縮空気貯蔵発電
設備における下部調整池および空気溜りをそなえた空洞
の変形例を示す説明図である。
設備における下部調整池および空気溜りをそなえた空洞
の変形例を示す説明図である。
【図１３】本発明の圧縮空気貯蔵発電設備における下部
調整池および空気溜りをそなえた空洞の他の変形例を示
す説明図である。
調整池および空気溜りをそなえた空洞の他の変形例を示
す説明図である。
【図１４】(ａ),(ｂ)図は、いずれも図１３の下部調整
池と空気溜りとが分離された場合の変形例を示す説明図
である。
池と空気溜りとが分離された場合の変形例を示す説明図
である。
１ 空気溜り ２ 煙突 ３ ポンプ水車 ４ 下部調整池 ４ａ 導水路 ５ 上部調整池 ５ａ 導水路 ６ 給排気管 ７ ケーブルトンネル ８ 燃焼器 ９ 再生器 10 発電電動機 11 第１発電機 12 第２発電機 13 第３発電機 14 空気膨張タービン 15 フィルター 16 混合器 17 コンプレッサー 18 ガスタービン 19 蒸気発生器 20 付加発電機 21 蒸気タービン 22 コンデンサ 23 吸冷熱交換器 ｆ 燃料 Ｔ１ 空気膨張タービン Ｔ２ ガスタービン Ｖ１ 大気開放弁 Ｖ２ 送気弁
Claims (3)
- 【請求項１】 上部調整池に発電電動機付きポンプ水車
を介して連通する揚水発電用の下部調整池が、大気開放
弁を有する密閉構造とされて、同下部調整池の上部空間
に空気溜りが形成され、同空気溜りから送気バルブを介
し供給される圧縮空気により作動するタービンと、同タ
ービンにより駆動される発電機とが設けられたことを特
徴とする、圧縮空気貯蔵発電設備。 - 【請求項２】 高圧の空気溜りに接続された第１発電機
付き空気膨張タービンと、同空気膨張タービンから排出
される空気を給気源とするように接続された第２発電機
付きガスタービンとが設けられたことを特徴とする、圧
縮空気貯蔵発電設備。 - 【請求項３】 高圧の空気溜りに接続された第１発電機
付き空気膨張タービンと、同空気膨張タービンから吐出
された低温のタービン排気により第２発電機付きガスタ
ービン用給気を冷却する吸冷熱交換器と、同吸冷熱交換
器を経由した上記空気膨張タービンのタービン排気を空
気源として第３発電機を駆動する空気膨張タービン付き
ガスタービンとが設けられたことを特徴とする、圧縮空
気貯蔵発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10192443A JP2000014052A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 圧縮空気貯蔵発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10192443A JP2000014052A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 圧縮空気貯蔵発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000014052A true JP2000014052A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16291399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10192443A Withdrawn JP2000014052A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 圧縮空気貯蔵発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000014052A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096142A2 (fr) * | 1999-10-25 | 2001-05-02 | Daniel Savonie | Installation hydro-électrique avec turbine à air comprimé |
| JP2010501776A (ja) * | 2006-08-21 | 2010-01-21 | 韓国機械研究院 | 圧縮空気貯蔵発電システム及び圧縮空気貯蔵発電システムを利用した発電方法 |
| WO2011142116A1 (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-17 | 有限会社ヤマ吉 | 圧縮空気を利用した発電システム |
| CN104204462A (zh) * | 2012-02-23 | 2014-12-10 | 普雷斯特有限公司 | 组合循环caes技术(ccc) |
| JP2017008916A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 宏祐 名倉 | 高圧空気・水圧型発電ユニット |
| CN111692070A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-22 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种电力储能系统及电力储能方法 |
| CN113464345A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-01 | 同济大学 | 一种利用废弃矿井地下巷道的抽水压气一体化储能系统 |
| CN116086226A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-09 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种用于抽水压缩空气储能的水气换热系统及方法 |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP10192443A patent/JP2000014052A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096142A2 (fr) * | 1999-10-25 | 2001-05-02 | Daniel Savonie | Installation hydro-électrique avec turbine à air comprimé |
| EP1096142A3 (fr) * | 1999-10-25 | 2004-04-07 | Daniel Savonie | Installation hydro-électrique avec turbine à air comprimé |
| JP2010501776A (ja) * | 2006-08-21 | 2010-01-21 | 韓国機械研究院 | 圧縮空気貯蔵発電システム及び圧縮空気貯蔵発電システムを利用した発電方法 |
| JP4690484B2 (ja) * | 2006-08-21 | 2011-06-01 | 韓国機械研究院 | 圧縮空気貯蔵発電システム及び圧縮空気貯蔵発電システムを利用した発電方法 |
| WO2011142116A1 (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-17 | 有限会社ヤマ吉 | 圧縮空気を利用した発電システム |
| CN104204462A (zh) * | 2012-02-23 | 2014-12-10 | 普雷斯特有限公司 | 组合循环caes技术(ccc) |
| JP2017008916A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 宏祐 名倉 | 高圧空気・水圧型発電ユニット |
| CN111692070A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-22 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种电力储能系统及电力储能方法 |
| CN113464345A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-01 | 同济大学 | 一种利用废弃矿井地下巷道的抽水压气一体化储能系统 |
| CN116086226A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-09 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种用于抽水压缩空气储能的水气换热系统及方法 |
| CN116086226B (zh) * | 2023-01-09 | 2023-10-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种用于抽水压缩空气储能的水气换热系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |