JP2015037364A - 太陽熱エネルギー発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行う。
【解決手段】太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機１４を有する第１発電部１０と、第１圧縮機４１から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンク４６と、蓄圧タンク４６から圧縮媒体供給流路４８を介して供給される圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機４７を有する第２発電部４０と、第１発電部１０で発生させた第１電力の値に応じて第２発電部４０で発生させる第２電力の値を制御する制御手段７０とを備え、制御手段７０は、第１電力の値と第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱エネルギー発電装置に関する。

太陽光発電や太陽熱発電などの太陽エネルギーを利用した発電においては、当日の日照状況に影響されて、その発電出力が大きく変動する。例えば、夜間には発電できないし、雨天や曇天の日には発電出力が大きく減少する。また、数時間をかけて起こる比較的長周期の変動の一例である、夜明けから日暮れまでの日照状況や、晴れのち曇りといった日照状況の場合、発電出力が一日のうちで大きく変動する。さらに、数秒から数分（例えば２０分）の内に起こる比較的短周期の変動の一例である、太陽電池セルが雲の影に入ったり雲の影から出たりするような場合にも、発電出力が短時間に著しく変動する。

日本では、送電系統の末端に近い僻地や離島ほど送電系統（送電線）が弱い。末端に近い送電系統に上記のように変動する発電出力の流れる送電線を連結することは、送電系統が不安定となるため、電力事業者で認められない場合がある。

このような変動する不安定な発電出力を平準化する技術としては、余剰発電電力が生じた際に電気を蓄えておき電力不足時に電気を補う蓄電池がある。また、電力を変換して空気圧力として蓄えておき、必要なときに空気タービン発電機等で電力に再変換する圧縮空気貯蔵（CAES）と呼ばれる技術も知られている。

特許文献１には、前記圧縮空気貯蔵の技術を利用した太陽光発電装置が開示されている。この装置では、太陽電池から出力される電流により空気圧縮機を駆動させて、圧縮空気を圧力タンクに貯蔵し、圧力タンクに貯蔵された圧縮空気で発電機を駆動させて発電を行う。この装置では、太陽電池を用いて空気圧縮を行っているために、発電効率の点で改善の余地がある。また、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う短周期変動に対する対策については考慮されていない。

特許文献２には、太陽光発電と太陽熱発電を組み合わせることで比較的高い発電効率で発電を行う発電設備が開示されている。この設備は、太陽電池を用いた発電部と、太陽電池で発電に寄与しなかったエネルギーを冷媒に加え、これを利用してバイナリー発電を行う部分とからなっている。この設備では、太陽電池を用いた発電時に冷却され排熱として処理されていたエネルギーを熱回収してバイナリー発電により再利用し、発電効率の向上を実現している。しかし、この設備においては、発電効率は向上しているものの、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う、短周期変動は考慮されていない。

特許文献３には、太陽光発電と太陽熱発電を組み合わせることで、比較的高い発電効率で発電を行うとともに、変動の影響を少なくした発電設備が開示されている。この設備における太陽光発電は、集光装置で集光した太陽光線を太陽光レシーバーの太陽電池で受光して行われる。

一方、この設備には、太陽熱発電を行うために、集光した太陽エネルギーの熱を受け熱媒体を加熱する太陽熱レシーバーと、熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱装置との間で熱媒体を循環可能な蓄熱循環流路が設けられている。また、この設備には、弁の切り替えにより前記蓄熱装置が前記太陽熱レシーバーと切り離されて、前記蓄熱装置と蒸気タービン発電機との間で熱媒体を循環可能な熱利用循環流路が設けられている。

この設備における太陽熱発電は、太陽熱レシーバーで加熱された熱媒体の熱を一旦蓄熱装置に蓄熱した後、流路を切り替えることにより、前記蓄熱装置で蓄熱した熱を熱媒体に放出して蒸気タービン発電機にて行われる。この設備では、太陽光の強い時間帯には、太陽光発電と、蓄熱循環流路での熱媒体の循環による蓄熱とが行われ、太陽光の弱い、または太陽光が得られない時間帯には、熱利用循環流路での熱媒体の循環による蒸気タービン発電機での発電が主に行われる。このようにして、この設備では、長時間安定した電力の供給を実現している。

しかし、この設備では、比較的長周期の変動に対しては考慮されているものの、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う、短周期変動に対しては、十分に考慮されていない。すなわち、太陽光線が雲によって短時間に頻繁に遮断される場合、太陽光発電では発電出力が不安定になることを回避できず、また、太陽熱発電では上述した流路の切り替えを頻繁に行うことに伴って安定した発電出力が出力されるまでにタイムラグが生じる。したがって、設備全体として、短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことはできない。また、太陽光の弱い時間帯では、上述した流路の切り替えにより、太陽熱レシーバーで受けた太陽熱エネルギーを蓄熱装置に蓄熱できなくなるため、太陽熱エネルギーの回収の点で十分ではなく、高い発電効率を確保する上で改善の余地がある。

特開平７−３１７６４９号公報 特開２０１３−４０７３６号公報 特開２０１３−１０５９２７号公報

本発明は、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の太陽熱エネルギー発電装置は、太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機を有する第１発電部と、第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクから圧縮媒体供給流路を介して供給される前記圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機とを有する第２発電部と、前記第１発電部で発生させた第１電力の値に応じて前記第２発電部で発生させる第２電力の値を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１電力の値と前記第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化するようにした。

この構成によれば、第１発電部において、太陽熱を利用して生成した蒸気により第１発電機で発電するため、太陽電池を利用した場合と比較してエネルギー利用効率、ないし発電効率を高めることができる。また、第１発電部において、太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクを有し、必要に応じて蓄圧タンクの圧縮媒体を用いて第２発電機で発電可能な第２発電部を有するので、第１発電部で発生させる第１電力の量に応じて、第２発電部で発生させる第２電力の量を調整することができ、装置全体としての発電出力を平準化することができる。これらにより、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。

前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で回転機械を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で第１圧縮機の回転機械を駆動して圧縮媒体を生成し、蒸気のエネルギーを圧縮媒体のエネルギー（圧力）として蓄圧タンクに蓄えることができる。

前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して前記第１発電機と並列に設けられた蒸気駆動空気圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、第１発電部において生じる余剰蒸気を第２発電部の蒸気駆動空気圧縮機に供給することができる。したがって、太陽エネルギーを最大限に利用できる。また、蒸気駆動空気圧縮機を使用することにより、太陽熱を利用して生成した蒸気により直接蓄圧できるのでエネルギーの損失がない。

前記第１圧縮機は、電動機を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、第１圧縮機として、電動機により駆動される圧縮機を使用することによって、第１圧縮機を駆動させる媒体の供給配管等を設ける必要がなくなるため、装置を小型化する上で有利に構成できるとともに、装置コストを抑えることができる。

前記第１圧縮機は、前記電動機が前記第１発電部で発生した第１電力により駆動される電動空気圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、電動空気圧縮機のための外部電源を確保する必要性を排除できる。

本発明によれば、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。

本発明の第１実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。 制御装置の構成要素を示すブロック図。 １日サイクルの集熱エネルギーと発電エネルギーの平準化を示す図。 日照量に基づいた集熱エネルギーと発電エネルギーの平準化を示す図。 本発明の第２実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。 バイナリー発電部の全体構成図。 本発明の第３実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持するための発電量を設定するためのフローチャート。 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャート。 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャート。 第１発電機及び第１圧縮機の動作状態を示すフローチャート。 電動空気圧縮機、弁、及び外部加熱部の動作状態を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。太陽熱エネルギー発電装置１は、太陽熱処理部１６により集熱された太陽エネルギーを利用して蒸気発電機（第１発電機）１４で発電を行う第１発電部１０と、前記太陽エネルギーの一部を利用して作り出し、蓄圧タンク４６に蓄圧した圧縮空気（圧縮媒体）を使用して空気発電機（第２発電機）４７で発電を行う第２発電部４０とを含むように構成される。太陽熱エネルギー発電装置１により、第１発電部１０で発電した第１電力の値と、第２発電部４０で発電した第２電力の値との合算値である太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値が所定の期間を通して平準化される。

第１発電部１０は、熱源側循環流路１１、利用側循環流路１２、第１熱交換器１３、蒸気発電機１４、及び蒸気供給流路１５を備えている。

熱源側循環流路１１は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱部１６ａ、及び熱源側循環流路１１内を循環する溶融塩や熱媒油などの熱源側熱媒体を加熱する熱交換部１６ｂを有する太陽熱処理部１６、ポンプ（第１ポンプ）１７、及び弁１８が順に介設された管路で構成されている。太陽熱処理部１６の太陽熱集熱部１６ａとしては、タワー式、フレネル式、トラフ式などの集熱部を用いることができる。太陽熱処理部１６には、日射量を測定する日射量計１９が設けられている。

熱源側循環流路１１には、一端が熱源側循環流路１１のポンプ１７と弁１８との間に接続されるとともに、他端が熱源側循環流路１１の弁１８と太陽熱処理部１６との間に接続された熱源側バイパス流路１１ａが設けられている。熱源側バイパス流路１１ａの一端側、及び他端側には、それぞれ弁１１ｂ，１１ｃが介設されている。

利用側循環流路１２は、利用側熱媒体を貯留するタンク２０、ポンプ（第２ポンプ）２１、及び蒸気と液体とを分離する気液分離器２２が順に介設された管路で構成されている。ポンプ２１は、蒸気供給流路１５の温度センサ２５の検出値Ｔ_１によって利用側熱媒体の送出流量を調整するようになっている。利用側熱タンク２０の下部には、ヘッダー２０ａが設けられている。なお、利用側熱媒体は水であるが、これに限定されない。

第１熱交換器１３は、熱源側循環流路１１の太陽熱処理部１６とポンプ１７との間の熱源側熱媒体と、利用側循環流路１２のポンプ２１と気液分離器２２との間の利用側熱媒体とで熱交換可能に構成されている。

蒸気発電機１４は、蒸気により駆動されるスクリューやタービン等の回転機械（図示せず）を有し、この回転機械（図示せず）の回転軸に連結された発電機である。

蒸気供給流路１５は、気液分離器２２と蒸気発電機１４との間に介設され、気液分離器２２で分離された蒸気を蒸気発電機１４の回転機械に供給する管路である。蒸気供給流路１５には、流量を検出する流量センサ２３、圧力を検出する圧力センサ２４、温度を検出する温度センサ２５、及び弁２６が設けられている。流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５、及び弁２６より下流の蒸気供給流路１５には、流量調整弁２７が介設されている。

蒸気発電機１４と利用側循環流路１２のタンク２０との間には、蒸気戻し流路２８が介設されている。蒸気戻し流路２８の一端は蒸気発電機１４の蒸気出口に接続され、他端はタンク２０のヘッダー２０ａに接続されている。また、蒸気戻し流路２８には、蒸気戻し流路２８から分岐し、蒸気を取り出すための蒸気取出ライン２９が設けられている。蒸気取出ライン２９には、弁３０が介設されている。蒸気取出ライン２９の先端は蒸気利用先に導かれている。

第２発電部４０は、蒸気駆動空気圧縮機（第１圧縮機）４１、圧縮媒体吐出流路４５、蓄圧タンク４６、空気発電機４７、圧縮媒体供給流路４８、第２熱交換器（加熱部、内部加熱部）４９、及び外部加熱部（加熱部）５０を備えている。

蒸気駆動空気圧縮機４１は、蒸気により駆動されるスクリューやタービン等の駆動用回転機械と駆動用回転機械の回転軸に連結されたスクリューやタービン等の圧縮用回転機械とで構成された回転機械（図示せず）を有する圧縮機である。蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気入口には、蒸気供給流路１５から分岐し、流量調整弁４２が介設された分岐流路４３が接続されている。蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気出口には、蒸気戻し流路２８に合流する合流流路４４が接続されている。蒸気駆動空気圧縮機４１は、外部から吸込口を通して取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気（圧縮媒体）を吐出口を通して吐出する。

圧縮媒体吐出流路４５は、蒸気駆動空気圧縮機４１の吐出口（図示せず）に設けられている。圧縮媒体吐出流路４５には、逆止弁（図示せず）が設けられている。

蓄圧タンク４６は、圧縮媒体吐出流路４５の下流に配置されている。蓄圧タンク４６は、圧縮媒体吐出流路４５を通じて流入した圧縮空気を内部に貯留して蓄圧する。蓄圧タンク４６には、内部の圧力を検出する圧力センサ５１が設けられている。蓄圧タンク４６は、例えば、通常のボンベやタンクのような流体貯蔵用の圧力容器を１つ又は複数並べたもの（複数のタンクの一例としては、３０ｍ^３×１０基（計３００ｍ^３））でもよいし、廃坑道や地下空洞などのような既存のタンクや構造物の間隙を利用して代用したものでもよい。蓄圧タンク４６は、外気への放温を防止するために断熱材で覆うのが望ましい。

空気発電機４７は、蓄圧タンク４６からの圧縮空気により駆動されるスクリューやタービン等の回転機械（図示せず）を有し、この回転機械（図示せず）の回転軸に連結された発電機である。空気発電機４７は、専用の発電機を用いてもよいが、通常の電動式空気圧縮機を逆回しするもの、すなわち圧縮機の吐出側から圧縮空気を供給して発電機として働く電動機を回転させるものであってもよい。

圧縮媒体供給流路４８は、蓄圧タンク４６と空気発電機４７との間に設けられている。圧縮媒体供給流路４８には、蓄圧タンク４６からの圧縮媒体の流出量を調整する流量調整弁５２が介設されている。

第２熱交換器４９は、流量調整弁５２の下流側の圧縮媒体供給流路４８に配置されている。第２熱交換器４９は、熱源側バイパス流路１１ａの熱源側熱媒体と、圧縮媒体供給流路４８の圧縮媒体とが熱交換可能に構成されている。言い換えると、第２熱交換器４９は、熱源側バイパス流路１１ａにおける熱源側熱媒体を熱源として、その熱源側熱媒体と圧縮媒体供給流路４８における圧縮媒体との間で熱交換することで、圧縮媒体を加熱する内部加熱部（加熱部）を構成するものである。第２熱交換器４９の下流側の圧縮媒体供給流路４８には、圧縮媒体の温度を検出する温度センサ５３、及び外部熱源からなる、圧縮媒体を加熱するための外部加熱部５０が順に設けられている。外部加熱部５０は、例えばボイラ（間接的に加熱するもの）やバーナ（直接的に加熱するもの）等、熱源側熱媒体ではない熱源により加熱するものである。

太陽熱エネルギー発電装置１には、蒸気発電機１４、空気発電機４７、ポンプ１７，２１、及び弁２７，４２，５２を含む装置全体を制御する制御装置（制御手段）７０が設けられている。

図２に示すように、制御装置７０は、計時部８３、データ取得部８４、時刻設定部８５、圧力値設定部８６、データ記憶部８７、設定発電量算出部８８、時刻読出部８９、日射量差算出部９０、判定部９１、修正蓄圧発電可能量算出部９２、制御部９３、及び表示部９４を備えている。

計時部８３は、時刻を計時する。

データ取得部８４は、データ取得回線９５に接続され、日の出時刻、日の入り時刻、及び日の出時刻から日の入り時刻までの予想日射量を取得する。

時刻設定部８５は、期間の開始時刻、及び日の入り時刻以降の終了時刻を設定する。

圧力値設定部８６は、終了時刻における蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の設定圧力値（または残タンク圧／最大蓄圧可能圧（％））を設定する。

データ記憶部８７は、データ取得部８４により取得した予想日射量を記憶する。データ記憶部８７には、表１に例示するように圧力量に対応する蓄圧発電可能量が予め記憶されている。

設定発電量算出部８８は、圧力センサ５１により検出された圧力値と、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量、及び開始時刻から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出する。

時刻読出部８９は、日射量計１９が日射量を測定した計時部８３の時刻を読み出す。

日射量差算出部９０は、時刻読出部８９が読み出した時刻の日射量計１９で測定された日射量と、時刻読出部８９が読み出した時刻のデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差を算出する。

判定部９１は、日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差に対応する蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の圧力換算値を終了時刻における設定圧力値に対して加算または減算した修正設定圧力値を算出し、該修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値の範囲内にあるか否かを判定する。

修正蓄圧発電可能量算出部９２は、蓄圧発電可能量に日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差を増加または減少させて修正蓄圧発電可能量を算出する。

蒸気発電機１４、及び空気発電機４７は、それぞれ、送電線７１，７２、保護継電盤７３を介して外部電力系統７４に連系している。送電線７１には、遮断器７５が設けられている。送電線７１には、遮断器７５の下流の電圧を測定する電力検出器７６が設けられている。

以上の構成からなる本発明にかかる太陽熱エネルギー発電装置１の動作を説明する。

熱源側循環流路１１において、ポンプ１７を作動させるとともに、弁１８を開弁すると、熱源側熱媒体は、熱源側循環流路１１内を循環する。太陽光線が得られる状況下において、太陽熱処理部１６の太陽熱集熱部１６ａで太陽熱が集熱される。熱源側熱媒体が太陽熱処理部１６を通過する際、太陽熱集熱部１６ａで集熱された太陽熱のエネルギーが熱交換部１６ｂを介して熱源側熱媒体へと移動する。そして、熱源側熱媒体は、３００℃（〜４００℃）程度に加熱される。加熱された熱源側熱媒体は、第１熱交換器１３を通過する際、利用側循環流路１２の利用側熱媒体との間で熱交換する。

利用側循環流路１２において、ポンプ２１を作動させると、ポンプ２１は、タンク２０に貯留していた利用側熱媒体を蒸気供給流路１５の温度センサ２５の検出値Ｔ_１によって流量調整して送出する。送出された利用側熱媒体は、第１熱交換器１３を通過する際、熱源側循環流路１１の熱源側熱媒体との熱交換により加熱され、蒸気となって気液分離器２２の内部に流入する。気液分離器２２の内部では、利用側熱媒体の蒸気から凝縮により生じた液体が分離される。分離された利用側熱媒体の液体は、タンク２０に戻される。このようにして、利用側熱媒体は利用側循環流路１２内を循環する。一方、利用側熱媒体の蒸気は、蒸気供給流路１５に流出される。

蒸気供給流路１５の利用側熱媒体の蒸気は、流量調整弁２７の開弁により、蒸気発電機１４の蒸気入口に供給される。供給された蒸気により、蒸気発電機１４の回転機械を回転させ、蒸気発電機１４は蒸気量、温度、圧力に応じた電力を発電する。具体的には、蒸気発電機１４は、２１０℃程度の高温の蒸気により、スクリューやタービンなどを回転させ、このスクリューやタービンの回転軸に連結された発電機を作動することで、１６０ｋＷ程度の電力を発電する。

蒸気発電機１４に供給された蒸気は、蒸気出口から蒸気戻し流路２８に流出し、生じた液体とともに、ヘッダー２０ａを通してタンク２０に戻され、タンク２０に貯留される。必要に応じて弁３０を開弁することにより、蒸気取出ライン２９から蒸気を取り出すことができる。これにより、外部設備における加熱や乾燥のための蒸気としての利用が可能になる。

一方、流量調整弁４２を開弁すると、蒸気供給流路１５の利用側熱媒体の蒸気は、分岐流路４３に流入する。そして、分岐流路４３の蒸気は、蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気入口に供給される。蒸気駆動空気圧縮機４１は、供給された２１０℃程度の蒸気により駆動され、外部から吸込口を通して取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気を吐出口から圧縮媒体吐出流路４５に吐出する。吐出された圧縮空気は蓄圧タンク４６に流入し、蓄圧タンク４６は蓄圧される。蒸気駆動空気圧縮機４１内部の蒸気は、蒸気出口から合流流路４４に流出し、生じた液体とともに蒸気戻し流路２８に合流し、ヘッダー２０ａを通してタンク２０に戻され、タンク２０に貯留される。

蓄圧タンク４６で蓄圧された圧縮空気は、流量調整弁５２の開度に応じて圧縮媒体供給流路４８に吐出される。吐出された圧縮空気は、必要に応じて加熱される。本実施形態では、吐出された圧縮空気は、第２熱交換器４９によって３００℃，ゲージ圧で０．９３ＭＰａ程度に加熱される。この加熱は、熱源側循環流路１１の弁１８を閉弁するとともに、熱源側バイパス流路１１ａの開閉弁１１ｂ，１１ｃを開弁して、太陽熱処理部１６で加熱された熱源側熱媒体を熱源側バイパス流路１１ａに通し、この熱源側熱媒体と圧縮空気との間で熱交換させることにより行う。

圧縮空気の第２熱交換器４９での加熱が熱源側熱媒体の温度低下によって十分に得られない場合、不足した熱源を補うために、第２熱交換器４９下流側の温度センサ５３の検出値Ｔ_２に応じて、さらに外部加熱部５０を加えて、第２熱交換器４９と外部加熱部５０とによって圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱してもよい。また、第２熱交換器４９下流側の温度センサ５３の検出値Ｔ_２に応じて、第２熱交換器４９から外部加熱部５０に切り替えて外部加熱部５０のみで圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱してもよい。また、圧力センサを設けて、圧力センサの検出値に応じて圧縮空気を加熱してもよい。なお、第２熱交換器４９が熱源として不十分となっている場合や、空気発電機４７の運転を停止している場合には、弁１１ｂ、１１ｃを閉じ、熱源側熱媒体の熱源側バイパス流路１１ａへの循環を停止して、太陽熱処理部１６と第１熱交換器１３との間でのみ熱源側熱媒体を循環するようにすればよい。

圧縮媒体供給流路４８で加熱された圧縮空気は、空気発電機４７に供給される。流量調整弁５２の開度に応じて供給された蒸気により、空気発電機４７の回転機械を回転させ、空気発電機４７は蒸気量、温度、圧力に応じた電力を発電する。具体的には、空気発電機４７により、７５ｋＷ程度の発電を行う。この発電された電力は、保護継電盤７３を介して外部電力系統７４に送電される。

第１発電部１０の蒸気発電機１４は、太陽熱処理部１６で太陽光線が得られる間、または太陽光線が得られなくなっても熱源側熱媒体の温度が維持されて蒸気の供給が継続される間、運転され発電が行われる。蒸気発電機１４の発電量が所定の発電量を上回ると、分岐流路４３の流量調整弁４２を開弁して、蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動する。具体的には、蒸気量Ｆ、蒸気圧力Ｐ、温度Ｔのいずれかの検出対象で、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持するために予め設定された上限値を上回る検出値が流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５により検出されると、流量調整弁４２を開弁して、蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動する。これにより、圧縮空気が生成され、蓄圧タンク４６に蓄圧される。つまり、余剰蒸気により蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動することで、余剰蒸気のエネルギーを圧縮空気のエネルギーに変える。

一方、蒸気発電機１４の発電量が所定の発電量よりも少なく、装置全体の発電量が不足すると、すなわち、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持するために予め設定された下限値を下回る検出値が流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５により検出されると、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気を流量調整弁５２の開弁により圧縮媒体供給流路４８を通じて供給することによって空気発電機４７を駆動させ、発電を行う。圧縮空気を空気発電機４７に供給する際、弁１１ｂ、１１ｃを開弁し弁１８を閉弁して、高温の熱源側熱媒体を熱源側バイパス流路１１ａ内で流動させると、圧縮空気を圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９で加熱できる。この加熱により、圧縮空気の圧力を増加させることができるので、空気発電機４７による発電効率を大幅に向上させることができる。つまり、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９において、太陽熱を熱源とする、高温の熱媒体を用いることで、外部からの入熱量を少なくすることができ、系全体の消費エネルギーを減少させることができる。特に、システム起動時のエネルギーの削減に対して効果がある。この加熱に際して太陽熱を利用して加熱するので、燃料コストを大幅に抑えることができる。

以上のように、太陽熱エネルギー発電装置１では、蒸気駆動空気圧縮機４１による蓄圧、及び空気発電機４７での発電を制御して、太陽エネルギーの不安定さから生じる、蒸気発電機１４の発電出力の短周期変動を平準化する。

本発明によれば、第１発電部１０において、太陽熱を利用して生成した蒸気により蒸気発電機１４で発電するため、太陽電池を利用した場合と比較してエネルギー利用効率、ないし発電効率を高めることができる。また、第１発電部１０において、太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。蒸気駆動空気圧縮機４１から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンク４６を有し、必要に応じて蓄圧タンク４６の圧縮媒体を用いて空気発電機４７で発電可能な第２発電部４０を有するので、第１発電部１０で発生させる第１電力の量に応じて、第２発電部４０で発生させる第２電力の量を調整することができ、装置全体としての発電出力を平準化することができる。これらにより、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。

太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で蒸気駆動空気圧縮機４１の回転機械を駆動して圧縮媒体を生成し、蒸気のエネルギーを圧縮媒体のエネルギー（圧力）として蓄圧タンク４６に蓄えることができる。

蒸気駆動空気圧縮機４１を、太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して蒸気発電機１４と並列に設けているので、第１発電部１０において生じる余剰蒸気を第２発電部４０の蒸気駆動空気圧縮機４１に供給することができる。したがって、太陽エネルギーを最大限に利用できる。また、蒸気駆動空気圧縮機４１を使用することにより、太陽熱を利用して生成した蒸気により直接蓄圧できるのでエネルギーの損失がない。

圧縮媒体供給流路４８に加熱部４９，５０を設けることにより、圧縮空気を加熱することができ、圧縮空気の圧力を増加させることができるので、空気発電機４７による発電効率を大幅に向上させることができる。つまり、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９において、太陽熱を熱源とする、高温の熱媒体である熱源側熱媒体を用いることで、外部からの入熱量を少なくすることができ、系全体の消費エネルギーを減少させることができる。特に、システム起動時のエネルギーの削減に対して効果がある。この加熱に際して太陽熱を利用して加熱するので、燃料コストを大幅に抑えることができる。また、圧縮媒体供給流路４８に外部加熱部５０を設けることにより、第２熱交換器４９ともに、または外部加熱部５０のみで、圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱できる。特に、太陽熱エネルギーが得られない状況下で、外部加熱部５０のみで圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱できるメリットがある。

熱源側熱媒体が循環する熱源側循環流路１１と、利用側熱媒体が循環する利用側循環流路１２と、熱源側熱媒体と利用側熱媒体とが熱交換可能な第１熱交換器１３とを有するように第１発電部を構成しているので、太陽熱処理部１６で集熱した太陽エネルギーの熱により熱源側熱媒体を加熱し、加熱した熱源側熱媒体の熱を第１熱交換器１３を介して利用側熱媒体に移動させ、第１発電機１４に供給する蒸気を生成することができる。太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して第１発電機１４で発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。

図３は、快晴の日における太陽熱集熱エネルギーによる想定発電量と、実際の発電出力を示した概念図である。太陽が昇るにしたがって第１発電部１０の蒸気発電機１４による発電出力が増加するが、ある一定レベルまで増加した時点Ｐで、蒸気発電機１４による発電出力を一定値に抑えて、蒸気駆動空気圧縮機４１による蓄圧を開始する。太陽が沈んでくるにしたがって想定発電量は低下し、ある一定レベル以下になった時点Ｑで、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気により、第２発電部４０での空気発電機４７による発電を開始し、日没後の夕方の電力需要の高い時間帯にも安定した発電を行う。夕方の時間帯は、太陽熱により加熱された熱源側循環流路１１の熱媒体がまだ高温状態を保っており、第２熱交換器４９の熱源として十分に使用することができる。本来、発電出力が大幅に低下する夕方や夜間でも発電出力を維持することができる。

次に、図４は、晴れのち曇りの日における太陽熱集熱エネルギーによる想定発電量と、実際の発電出力を示した概念図である。太陽に雲がかかった時点で想定発電量は低下し、雲から出ると想定発電量は上昇する。この場合も、蒸気発電機１４による発電出力がある一定レベル以下になった場合に、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気による空気発電機４７による発電を開始することで安定した発電を維持することができる。すなわち、太陽に雲や障害物がかかって太陽熱エネルギーが低下した場合であっても、安定的に平準化した発電出力を得ることができる。なお、この一定レベルをどのような値に設定するかは、春夏秋冬といった季節による統計データ（一日平均日射量）や、当日の天気予報を参考にして定めればよい。また、この予想が狂って当日の天気が変わった場合は、必要に応じて当初設定していたレベル値を増減すればよい。

この一定レベルに維持される発電出力は、蒸気発電機１４の発電出力（電力、電圧または電流）と、蓄圧タンク４６の圧力とを検出し、空気発電機４７の発電出力（電力、電圧または電流）を制御することにより得られる。換言すると、蒸気発電機１４の発電出力が低下した際に、その低下分を補うように空気発電機４７の運転が行われる。蓄圧タンク４６の蓄圧量が低下してきた場合には、空気発電機４７の発電量を一定レベルから低下させるように制御してもよい。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。本実施形態では、第１実施形態における蒸気戻し流路２８すなわち蒸気発電機（第１発電機）１４とタンク２０との間に、バイナリー発電部（第３発電部）５４が設けられている。蒸気発電機１４と遮断器７５との間の送電線７１には、遮断器７７が設けられている。一端がバイナリー発電部５４の発電機５８に接続された送電線７８の他端は、遮断器７５と遮断器７７との間の送電線７１に接続されている。送電線７８には、遮断器７９が設けられている。

図６に示すように、バイナリー発電部５４は、循環経路５５、蒸発器５６、膨張機５７、膨張機５７の回転軸に連結された発電機５８、凝縮器５９、及びポンプ６０を備えている。バイナリー発電部５４では、蒸気発電機１４で発電に使用した後の排蒸気を、一次媒体として用いるために蒸気戻し流路２８から蒸発器５６に導入可能に構成されている。そして、導入された排蒸気をタンク２０に戻すための蒸気戻し流路６１は、タンク２０のヘッダー２０ａに接続されている。

バイナリー発電部５４では、水より低沸点の媒体、例えば代替フロン、アンモニア、炭化水素などを蒸発器５６の二次媒体として循環使用することで、発電機５８が接続された膨張機５７のスクリューやタービンなどが回転され発電が行われる。例えば、蒸気発電機１４から排出された１４０℃程度の蒸気を用いて１２０ｋＷ程度の電力を発電することができる。これにより、発電効率を高めることができる。本実施形態では、バイナリー発電部５４に使用される二次媒体を凝縮させるための冷却水を温水として取り出すことで、温浴設備やビニールハウスなどに供給することもできる。

この構成によれば、蒸気発電機１４で発電に使用した後の排蒸気を、バイナリー発電部５４の蒸発器５６に導入してバイナリー発電部５４で発電することができる。バイナリー発電部５４で発電した電力は、第１発電部１０の発電出力の一部として加えることができる。これにより、発電効率を高めることができる。バイナリー発電部５４は、蒸気発電機１４より低温の蒸気で発電できるので、蒸気発電機１４の下流側に接続するのに好適である。

第２実施形態のその他構成及び作用効果は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。本実施形態では、第１実施形態の蒸気駆動空気圧縮機４１に代えて電動空気圧縮機６２を設け、電動空気圧縮機６２を蒸気発電機１４の発電出力で駆動するように構成している点で第１実施形態と異なる。電動空気圧縮機６２には、一端が蒸気発電機１４と遮断器７５との間の送電線７１に接続された送電線８０の他端が接続されている。送電線８０には、遮断器８１が設けられている。

本実施形態では、蒸気発電機１４の発電出力（例えば、定格出力１６０ｋＷ）のうち所定の発電出力（例えば、８０ｋＷ）を超えた部分を用いて電動空気圧縮機６２を駆動して蓄圧タンク４６に蓄圧する。換言すると、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持する条件の蒸気量Ｆ、蒸気圧力Ｐ、温度Ｔに対して、所定の発電量を超える条件が発生して、蒸気発電機１４において所定の発電量を超える余剰な電力が発生した際には、その余剰な電力により電動空気圧縮機６２を駆動することで、余剰電力を圧縮空気に変える。

本実施形態においても、第１実施形態、及び第２実施形態と同様に、蒸気発電機１４の発電量が少なく、装置全体の発電量が不足している時は、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気よって空気発電機４７を駆動させ、発電を行う。

以上のように、太陽熱エネルギー発電装置１では、電動空気圧縮機６２による蓄圧、及び空気発電機４７での発電を制御して、太陽エネルギーの不安定さから生じる、蒸気発電機１４の発電出力の短周期変動を平準化する。本実施形態では、発電出力は第１実施形態、及び第２実施形態の発電出力よりも低く抑えられるが、第１実施形態、及び第２実施形態と比較して装置コストを抑えることができる。

第１圧縮機として、電動機により駆動される電動空気圧縮機６２を使用することによって、第１圧縮機を駆動させる媒体の供給配管等を設ける必要がなくなるため、装置を小型化する上で有利に構成できるとともに、装置コストを抑えることができる。

第１圧縮機としての電動空気圧縮機６２が第１発電部１０で発生した第１電力により駆動されるので、電動空気圧縮機６２のための外部電源を確保する必要性を排除できる。

送電線７１，８０に遮断器７５，８１を設けているので、空気発電機４７の単独運転時や、電動空気圧縮機６２の急峻な回転数変化時の電流の逆流を防止できる。なお、インバータにより電動空気圧縮機６２の消費電力を制御するとともに、電動空気圧縮機６２側の抵抗（負荷）を増減して送電線８０を流れる電流も制御する。

第３実施形態のその他構成及び作用効果は、第１実施形態と同様である。

次に、本発明にかかる太陽熱エネルギー発電装置１の制御方法の一例を説明する。

図８Ａないし図８Ｃは、太陽熱エネルギー発電装置１の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャートを示す。９時〜２１時に一定で発電する場合を例に説明する。設定条件は以下の通りである。
２１時の蓄圧タンク４６の残タンク圧：５０％
許容圧力値：３０〜７０％

太陽熱エネルギー発電装置１の設定発電量を設定するために、図８Ａに示すように、設定日の気象データ、具体的には、日の出時刻、日の入り時刻、及び予想日射量を、設定日の日の出時刻以前にデータ取得部８４を通じて取得する（ステップＳ１１）。データ取得部８４により取得した予想日射量をデータ記憶部８７に記憶する。

太陽熱エネルギー発電装置１の発電出力を一定レベルに維持する期間の開始時刻（９時）、及び日の入り時刻以降の終了時刻（２１時）を時刻設定部８５を通じて設定する（ステップＳ１２）。

時刻設定部８５を通じて設定した終了時刻における蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の設定圧力値を圧力値設定部８６を通じて５０％に設定する（ステップＳ１３）。

圧力センサ５１により蓄圧タンク４６の圧力値を検出する（ステップＳ１４）。

圧力センサ５１により検出された圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差を算出する。なお、この差は、負の値も取り得る。算出された差に基づいてデータ記憶部８７に予め記憶された圧力量に対応する蓄圧発電可能量を読み出す（ステップＳ１５）。

時刻設定部８５を通じて設定した開始時刻（９時）から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて昼間発電可能量を設定発電量算出部８８により算出する（ステップＳ１６）。

設定発電量算出部８８により、蓄圧発電可能量と昼間発電可能量との和を算出する（ステップＳ１７）。

設定発電量算出部８８により、時刻設定部８５を通じて設定した開始時刻（９時）から終了時刻（２１時）までの時間数を算出する（ステップＳ１８）。

設定発電量算出部８８により算出した蓄圧発電可能量と昼間発電可能量との和を、算出した時間数（１２時間）で除して商を算出する（ステップＳ１９）。算出した商は単位時間当たりの予想発電量である。このようにして、外部電力系統７４に流す予想発電量が決定される。

図８Ｂに示すように、日射量計１９により、日射量を測定する（ステップＳ２１）。

日射量計１９が日射量を測定した計時部８３の時刻を時刻読出部８９により読み出す（ステップＳ２２）。

時刻読出部８９により読み出された日射量測定時刻の予想日射量をデータ記憶部８７から読み出す（ステップＳ２３）。

時刻読出部８９が読み出した時刻の日射量計１９で測定された日射量から、時刻読出部８９が読み出した時刻のデータ記憶部８７が記憶した予想日射量を減じた差を日射量差算出部９０により算出する（ステップＳ２４）。なお、この差は、負の値も取り得る。

日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差に対応する蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の圧力換算値を終了時刻（２１時）における設定圧力値（５０％）に対して加算または減算した修正設定圧力値を判定部９１により算出する（ステップＳ２５）。日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差が正の値の場合は設定圧力値に対して圧力換算値を加算し、負の値の場合は設定圧力値に対して圧力換算値を減算する。

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にあるか否かの判定を判定部９１により行う（ステップＳ２６）。

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にあると判定された場合（ステップＳ２６のＹｅｓ）、設定発電量は決定される（ステップＳ２７）。その後、所定時間が経過すると、ステップ２１に戻る。

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にないと判定された場合（ステップＳ２６のＮｏ）、図８Ｃに示すように、修正設定圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差を算出する（ステップＳ３１）。なお、この差は、負の値も取り得る。

算出された差に基づいてデータ記憶部８７に予め記憶された圧力量に対応する修正蓄圧発電可能量を読み出す（ステップＳ３２）。

修正蓄圧発電可能量と、日射量測定時刻から日の入り時刻までの修正昼間発電可能量との和を算出する（ステップＳ３３）。修正設定圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差が正の値の場合は修正昼間発電可能量に修正蓄圧発電可能量を加算し、負の値の場合は修正昼間発電可能量から修正蓄圧発電可能量を減算する。

時刻読出部８９により読み出された日射量測定時刻から終了時刻までの時間数を算出する（ステップＳ３４）。

算出された修正蓄圧発電可能量と修正昼間発電可能量との和を時刻読出部８９が読み出した時刻から終了時刻（２１時）までの時間数で除して商を算出する（ステップＳ３５）。算出した商は単位時間当たりの再設定発電量である。このようにして、外部電力系統７４に流す再設定発電量が決定される（ステップＳ３６）。その後、所定時間が経過すると、ステップ２１に戻る。

本発明によれば、圧力センサ５１により検出された圧力値と、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量と、開始時刻から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を開始時刻から終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出することができる。これにより、装置の発電電力を平準化できる。

判定部９１が、修正設定圧力値が許容圧力値の範囲外であると判定した場合、制御装置７０は、修正蓄圧発電可能量算出部９２により算出された修正蓄圧発電可能量、及び時刻読出部８９が読み出した時刻から日の入り時刻までの修正昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を時刻読出部８９が読み出した時刻から終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量の再設定を実行できる。日射量計１９で計測した日射量に基づいて設定発電量の再設定の必要性を判断でき、必要な場合には設定発電量を再設定できるので、装置の発電電力の平準化をより高精度に実現できる。

図９に示すように、午前９時まで、第１発電機１４は停止している。第１圧縮機４１はフル稼働している。流量調整弁（第１発電機１４側の制御弁）２７は閉弁している。流量調整弁（第１圧縮機４１側の制御弁）４２は開弁している。

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＜第１発電機可能発電量である場合、第１発電機１４は、設定発電量を発電するように作動する。第１圧縮機４１には、第１発電機１４で使用される分を除いた残蒸気分が供給される。流量調整弁２７，４１はともに開弁している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＜第１発電機可能発電量、または設定発電量＞第１発電機可能発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＞第１発電機可能発電量である場合、第１発電機１４は、フル稼働している。第１圧縮機４１は、停止している。流量調整弁（第１発電機１４側の制御弁）２７は開弁している。流量調整弁（第１圧縮機４１側の制御弁）４２は閉弁している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＜第１発電機可能発電量、または設定発電量＞第１発電機可能発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。

図１０に示すように、午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＝第１発電機発電量である場合、電動空気圧縮機６２は停止している。流量調整弁（蓄圧タンク４６の下流弁）５２は閉弁している。熱源側循環流路１１の弁１８は開弁している。熱源側バイパス流路１１ａの弁１１ｂ，１１ｃは閉弁している。外部加熱部５０は停止している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＝第１発電機発電量、または設定発電量＞第１発電機発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＞第１発電機発電量である場合、電動空気圧縮機６２は設定発電量から第１発電機１４の発電量を減算した電力で作動している。流量調整弁（蓄圧タンク４６の下流弁）５２は開弁している。熱源側循環流路１１の弁１８は閉弁している。熱源側バイパス流路１１ａの弁１１ｂ，１１ｃは開弁している。外部加熱部５０は起動している（３００℃−Ｔ_２補完分）。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＝第１発電機発電量、または設定発電量＞第１発電機発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。

なお、本発明の太陽熱エネルギー発電装置１は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

上記実施形態では、熱源側循環流路１１の熱媒体として溶融塩や熱媒油を使用したが、水を使用してもよい。また、外部からの水を太陽熱処理部１６に供給し、太陽熱処理部１６で加熱し生成した水蒸気を蒸気発電機１４に直接供給するように、第１発電部１０を構成してもよい。

蓄圧タンク４６から空気発電機（第２発電機）４７へ供給される圧縮空気（圧縮媒体）を加熱する加熱部である第２熱交換器（内部加熱部）４９および外部加熱部５０は、何れか一方を設けても良いし両方設けてもよい。また、圧縮媒体供給流路４８に、内部加熱部４９を２箇所設けてもよいし、外部加熱部５０を２箇所設けてもよい。また、外部加熱部５０に代えて、または外部加熱部５０に加えて、蓄熱器（図示せず）を設けてもよい。蓄熱器としては、酢酸ナトリウムやエリスリトールなどの媒体に蓄熱するものであっても、化学反応を利用するものであってもよい。

空気発電機４７の吸い込み側に加熱部４９，５０を設け、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、加熱しない場合と比べて空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。

上記で説明した実施形態においては、蒸気発電機１４、蒸気駆動空気圧縮機４１、空気発電機４７、バイナリー発電部５４、電動空気圧縮機６２をいずれも１つだけ用いたものを説明したが、発電設備の規模に応じて複数の機器を並列接続するようにしてもよい。

１ 太陽熱エネルギー発電装置
１０ 第１発電部
１１ 熱源側循環流路
１１ａ 熱源側バイパス流路
１２ 利用側循環流路
１３ 第１熱交換器
１４ 蒸気発電機（第１発電機）
１５ 蒸気供給流路
１６ 太陽熱処理部
１７ ポンプ（第１ポンプ）
１８ 弁
１９ 日射量計
２０ タンク
２１ ポンプ（第２ポンプ）
２２ 気液分離器
４０ 第２発電部
４１ 蒸気駆動空気圧縮機（第１圧縮機）
４６ 蓄圧タンク
４７ 空気発電機（第２発電機）
４８ 圧縮媒体供給流路
４９ 第２熱交換器（加熱部、内部加熱部）
５０ 外部加熱部（加熱部）
５１ 圧力センサ
５４ バイナリー発電部（第３発電部）
６２ 電動空気圧縮機
７０ 制御装置（制御手段）
８３ 計時部
８４ データ取得部
８５ 時刻設定部
８６ 圧力値設定部
８７ データ記憶部
８８ 設定発電量算出部
８９ 時刻読出部
９０ 日射量差算出部
９１ 判定部
９２ 修正蓄圧発電可能量算出部

Claims (14)

1. 太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機を有する第１発電部と、
   第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクから圧縮媒体供給流路を介して供給される前記圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機とを有する第２発電部と、
   前記第１発電部で発生させた第１電力の値に応じて前記第２発電部で発生させる第２電力の値を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１電力の値と前記第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化することを特徴とする太陽熱エネルギー発電装置。
2. 前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で回転機械を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
3. 前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して前記第１発電機と並列に設けられた蒸気駆動空気圧縮機であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
4. 前記第１圧縮機は、電動機を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
5. 前記第１圧縮機は、前記電動機が前記第１発電部で発生した第１電力により駆動される電動空気圧縮機であることを特徴とする請求項４に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
6. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
7. 前記第１発電部は、
   前記太陽熱を集熱して熱源側熱媒体を加熱する太陽熱処理部、前記熱源側熱媒体を送出するポンプ、及び弁が順に介設された熱源側循環流路と、
   利用側熱媒体を貯留するタンク、前記利用側熱媒体を送出するポンプ、前記利用側熱媒体を蒸気と液体に分離する気液分離器が順に介設された利用側循環流路と、
   前記熱源側循環流路の前記太陽熱処理部と前記ポンプとの間の前記熱源側熱媒体と、前記利用側循環流路の前記ポンプと前記気液分離器との間の前記利用側熱媒体とが熱交換可能に設けられた第１熱交換器と、
   前記気液分離器で分離された蒸気を前記第１発電機の回転機械に供給する蒸気供給流路と
   を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
8. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を加熱する内部加熱部を設け、
   前記内部加熱部は、一端が前記熱源側循環流路の前記ポンプと前記弁との間に接続されるとともに、他端が前記熱源側循環流路の前記弁と前記太陽熱処理部との間に接続された熱源側バイパス流路の前記熱源側熱媒体と、前記圧縮媒体供給流路の前記圧縮媒体とが熱交換可能に設けられた第２熱交換器であることを特徴とする請求項７に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
9. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を前記熱源側熱媒体ではない熱源で加熱する外部加熱部を設けたことを特徴とする請求項７に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
10. 前記第１発電機と前記利用側循環流路のタンクとの間に第３発電部を設け、
    前記第３発電部により発電した電力が前記第１発電部により発電した電力に加算されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
11. 前記制御手段と通信可能に前記蓄圧タンクに設けられ、前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の圧力値を検出する圧力センサを備え、
    前記制御手段は、
    時刻を計時する計時部と、
    日の出時刻、日の入り時刻、及び前記日の出時刻から前記日の入り時刻までの予想日射量を取得するデータ取得部と、
    前記期間の開始時刻、及び前記日の入り時刻以降の終了時刻を設定する時刻設定部と、
    前記終了時刻における前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の設定圧力値を設定する圧力値設定部と、
    前記データ取得部により取得した前記予想日射量を記憶するデータ記憶部と、
    前記圧力センサにより検出された圧力値と、前記圧力値設定部により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量、及び前記開始時刻から前記日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を前記期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出する設定発電量算出部と
    を備えることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
12. 前記制御手段と通信可能に前記太陽熱処理部に設けられ、日射量を測定する日射量計を備え、
    前記制御手段は、
    前記日射量計が日射量を測定した前記計時部の時刻を読み出す時刻読出部と、
    前記時刻読出部が読み出した時刻の前記日射量計で測定された日射量と、前記時刻読出部が読み出した時刻の前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差を算出する日射量差算出部と、
    前記日射量計で測定された日射量と前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差に対応する前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の圧力換算値を前記終了時刻における設定圧力値に対して加算または減算した修正設定圧力値を算出し、該修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値の範囲内にあるか否かの判定をする判定部と、
    前記蓄圧発電可能量に前記日射量計で測定された日射量と前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差を増加または減少させて修正蓄圧発電可能量を算出する修正蓄圧発電可能量算出部と
    をさらに備え、
    前記判定部が、前記修正設定圧力値が前記許容圧力値の範囲外であると判定した場合、前記制御手段は、前記修正蓄圧発電可能量算出部により算出された前記修正蓄圧発電可能量、及び前記時刻読出部が読み出した時刻から前記日の入り時刻までの修正昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を前記時刻読出部が読み出した時刻から前記終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量の再設定を実行する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
13. 前記第２発電部による発電は、日没後または太陽高度が低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。
14. 前記第２発電部による発電は、日中に太陽熱エネルギーが低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。

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