JP2019027363A - Compressed air storage power generation device - Google Patents

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松隈 正樹
Masaki Matsukuma
正樹 松隈
浩樹 猿田
Hiroki Saruta
浩樹 猿田
裕治 松尾
Yuji Matsuo
裕治 松尾
佳直美 坂本
Kanami Sakamoto
佳直美 坂本
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Abstract

To stably generate power without being influenced by change in the atmospheric temperature.SOLUTION: A compressed air storage power generation device includes a compressor 4, a pressure accumulation section 6, an expander 8, a power generator 12, a first heat exchanger 5, a first heat storage section 13, a second heat exchanger 7, a second heat storage section 14, temperature detecting means 22 for detecting a temperature of air sucked into the compressor 4, a third heat exchanger 9 provided in the upstream side of an inlet port of the compressor 4 and adjusting a temperature of the air passing through, and control means 21 for adjusting the temperature of the air passing through the third heat exchanger 9 so that the temperature detected by the temperature detecting means 22 becomes a set temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置に関するものである。   The present invention relates to a compressed air storage power generation apparatus.

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では、当日の日照状況に影響されて、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。さらに、ゴールデンウイークや盆休みの中日など、発電電力は大きいが需要が小さい日には、電力系統の問題から発電の停止を求められることもある。   In power generation using solar energy such as solar power generation and solar thermal power generation, the power generation output fluctuates greatly due to the influence of sunlight on the day. For example, power generation cannot be performed at night, and power generation output greatly decreases on rainy or cloudy days. Furthermore, on days when the generated power is large but demand is low, such as during the Golden Week or during the Bon holiday, it may be required to stop the power generation due to problems in the power system.

一方、風車を用いた風力発電では、当日の風向や風力の変化によって、その発電出力が大きく変動する。複数の風車をまとめたウインドファームのような発電設備では、各風車の発電出力を加算することで、短周期の発電変動は平滑化できるものの、全体として見れば、発電出力が変動することは避けられない。さらに、台風の通過や冬の嵐など強風が吹く日には、風車を停止しなければならない場合がある。また、微風が続いて蓄電する必要がない日が続く場合もある。   On the other hand, in wind power generation using a windmill, the power generation output greatly fluctuates due to changes in wind direction and wind power on the day. In a power generation facility such as a wind farm that combines multiple windmills, the power generation output of each windmill can be added to smooth out short-term fluctuations in power generation. I can't. In addition, the windmill may have to be stopped on days when strong winds such as passing typhoons or winter storms occur. In addition, there may be a day when light winds do not need to be stored.

このような再生可能エネルギーの不安定な出力を補償するために、電力貯蔵装置と組み合わせることが行われている。電力貯蔵装置としては、リチウム電池やNAS電池などの化学的二次電池が一般的であるが、圧縮空気の形で貯蔵して再発電する圧縮空気貯蔵(CAES)技術も知られている。   In order to compensate for such an unstable output of renewable energy, a combination with a power storage device is performed. As the power storage device, a chemical secondary battery such as a lithium battery or a NAS battery is generally used. However, a compressed air storage (CAES) technique for storing and regenerating electric power in the form of compressed air is also known.

特許出願人は特許文献1及び2に示すようなCAES技術を提案している。
特許文献1は、発電効率を向上させるために低温熱源の熱を再利用するものである。具体的には、電動機やインバータケーシング、圧縮機や膨張機の本体ケーシングから熱を回収している。
特許文献2は、寒冷地における円滑な暖気運転をおこなうために、低温で固化しやすい熱媒油を予熱するものである。
Patent applicants have proposed CAES techniques as shown in Patent Documents 1 and 2.
Patent Document 1 reuses heat from a low-temperature heat source in order to improve power generation efficiency. Specifically, heat is recovered from the main casing of the electric motor, the inverter casing, the compressor and the expander.
Patent Document 2 preheats a heat transfer oil that is easily solidified at a low temperature in order to perform a smooth warm-up operation in a cold region.

特開2016−048063号公報JP, 2006-048063, A 特開2017−008887号公報JP 2017-008887 A

大気温度は、寒冷地と温暖地では大きく異なり、氷点下から40℃を超える温度まで広く変化する。また、早朝と炎天下では一日の中で20度近い温度差が生じることも珍しくはないし、晴天と曇天では外気温度にかなりの差が出る。   The atmospheric temperature differs greatly between cold and warm regions, and varies widely from below freezing to over 40 ° C. Also, it is not uncommon for a temperature difference of nearly 20 degrees to occur during the day between early morning and hot weather, and there is a considerable difference in the outside air temperature between clear and overcast weather.

一般の圧縮機では、外気温度が変動して吸い込む空気の温度(吸込温度)に差が出ても、吐出温度に差が出るだけで特に大きな問題はない。しかしながら、特許出願人が提案したCAES技術では、吸込温度が変化して吐出温度が変化すると、充放電効率が低下したり安定的な発電ができなくなったりする。   In general compressors, even if the outside air temperature fluctuates and the temperature of the air to be sucked in (suction temperature) is different, there is no particular problem as long as the discharge temperature is different. However, in the CAES technology proposed by the patent applicant, when the suction temperature changes and the discharge temperature changes, the charge / discharge efficiency decreases and stable power generation cannot be performed.

具体的には、吸込温度が例えば0℃に低下した場合、吐出温度の低下を招き、吐出空気からの充分な熱回収ができない。このため、膨張機による再発電時の圧縮空気の予熱が充分にできず、発電性能の低下を招く。さらに温度低下して氷点下になった場合、機器内の配管で氷結する恐れがある。   Specifically, when the suction temperature is lowered to 0 ° C., for example, the discharge temperature is lowered, and sufficient heat recovery from the discharge air cannot be performed. For this reason, the preheat of the compressed air at the time of re-power generation by the expander cannot be sufficiently performed, resulting in a decrease in power generation performance. If the temperature drops below freezing, the piping in the equipment may freeze.

一方、吸込温度が例えば40℃に上昇した場合、吐出空気から十分に熱回収できるものの、最終的に空気タンクに導入される空気の温度が高くなる。このため、空気タンクに蓄積された圧縮空気から大量の熱エネルギーが放散され、やはり充放電効率の低下を招く。空気タンクに断熱処理を施すことも考えられるが、CAES発電装置では空気タンクが大型化することもあり、実際には容易でない。   On the other hand, when the suction temperature rises to 40 ° C., for example, heat can be sufficiently recovered from the discharged air, but the temperature of the air finally introduced into the air tank increases. For this reason, a large amount of thermal energy is dissipated from the compressed air accumulated in the air tank, which also causes a decrease in charge / discharge efficiency. It is conceivable to insulate the air tank, but in the CAES power generator, the air tank may be enlarged, which is not easy in practice.

本発明は、外気温度の変化に影響されることなく、安定的に発電できる圧縮空気貯蔵発電装置及び方法を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a compressed air storage power generation apparatus and method that can stably generate power without being affected by changes in outside air temperature.

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧部と、
前記蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続された発電機と、
前記圧縮機から前記蓄圧部に供給される圧縮空気と熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を冷却し、熱媒を加熱する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器で加熱された熱媒を蓄える第1蓄熱部と、
前記蓄圧部から前記膨張機に供給される圧縮空気と、前記第1蓄熱部から供給される熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を加熱し、熱媒を冷却する第2熱交換器と、
前記第2熱交換器で冷却された熱媒を蓄えて前記第1熱交換器に供給する第2蓄熱部と、
前記圧縮機に吸い込む空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記圧縮機の吸込口の上流側に設けられ、通過する空気を温調する第3熱交換器と、
前記温度検出手段での検出温度が設定温度となるように、前記第3熱交換器で通過する空気を温調する制御手段と、
を備えている、圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。
As a means for solving the above problems, the present invention provides:
A compressor for compressing the sucked air;
A pressure accumulator for storing compressed air compressed by the compressor;
An expander driven by compressed air supplied from the pressure accumulator;
A generator mechanically connected to the expander;
A first heat exchanger that cools the compressed air and heats the heat medium by exchanging heat between the compressed air and the heat medium supplied from the compressor to the pressure accumulator;
A first heat storage section for storing a heat medium heated by the first heat exchanger;
Second heat that heats the compressed air and cools the heat medium by exchanging heat between the compressed air supplied from the pressure accumulator to the expander and the heat medium supplied from the first heat accumulator. An exchange,
A second heat storage unit that stores the heat medium cooled by the second heat exchanger and supplies the heat medium to the first heat exchanger;
Temperature detecting means for detecting the temperature of air sucked into the compressor;
A third heat exchanger provided on the upstream side of the suction port of the compressor, for adjusting the temperature of air passing therethrough;
Control means for adjusting the temperature of the air passing through the third heat exchanger so that the temperature detected by the temperature detection means becomes a set temperature;
A compressed air storage power generation device is provided.

この構成により、圧縮機に吸い込む空気を、第3熱交換器によって適切な温度に温調できる。この結果、圧縮機から吐出される空気を十分に昇温できなかったり、あるいは、高温になり過ぎて空気タンク(蓄圧部)で熱エネルギーが放散したりするといった不具合の発生を防止できる。   With this configuration, the air sucked into the compressor can be adjusted to an appropriate temperature by the third heat exchanger. As a result, it is possible to prevent the occurrence of problems such that the temperature of the air discharged from the compressor cannot be sufficiently increased, or the temperature becomes too high and heat energy is dissipated in the air tank (pressure accumulator).

前記設定温度として、少なくとも下限値を設定可能であり、
前記制御手段は、前記温度検出手段での検出温度が、前記設定温度の下限値よりも低い場合、前記第3熱交換器で前記圧縮機に吸い込む空気を加熱させるようにすればよい。
As the set temperature, at least a lower limit value can be set,
The control means may heat the air sucked into the compressor by the third heat exchanger when the temperature detected by the temperature detection means is lower than the lower limit value of the set temperature.

前記設定温度は、上限値と下限値を有する所定の温度範囲からなり、
前記制御手段は、さらに、前記温度検出手段での検出温度が、前記設定温度の上限値よりも高い場合、前記第3熱交換器で前記圧縮機に吸い込む空気を冷却させるようすればよい。
The set temperature consists of a predetermined temperature range having an upper limit value and a lower limit value,
The control means may further cool the air sucked into the compressor by the third heat exchanger when the temperature detected by the temperature detection means is higher than the upper limit value of the set temperature.

これらの構成により、圧縮機から吐出される空気温度の変動を所望の範囲内に抑えることができる。   With these configurations, fluctuations in the temperature of the air discharged from the compressor can be suppressed within a desired range.

前記第3熱交換器には、前記圧縮機に吸い込む空気を冷却する場合、前記第2蓄熱部に貯蔵された熱媒を使用し、前記圧縮機に吸い込む空気を加熱する場合、前記第1蓄熱部に貯蔵された熱媒を使用するのが好ましい。   When cooling the air sucked into the compressor, the third heat exchanger uses a heat medium stored in the second heat storage unit, and when heating the air sucked into the compressor, the first heat storage It is preferable to use a heat medium stored in the part.

この構成により、既存の設備を有効利用して圧縮機に吸い込む空気の温度を安定させることができる。   With this configuration, the temperature of the air sucked into the compressor can be stabilized by effectively using existing equipment.

前記圧縮機に吸い込む前の空気を温調する温調手段をさらに備えているのが好ましい。   It is preferable to further include temperature adjusting means for adjusting the temperature of the air before being sucked into the compressor.

この構成により、より一層効果的に圧縮機に吸い込む空気を温調できる。   With this configuration, the temperature of the air sucked into the compressor can be more effectively controlled.

本発明によれば、圧縮機に吸い込む空気を温調しているので、圧縮機から吐出する空気の温度が大きく変動することを防止でき、発電時の状態を安定させることが可能となる。   According to the present invention, since the temperature of the air sucked into the compressor is controlled, it is possible to prevent the temperature of the air discharged from the compressor from greatly fluctuating and to stabilize the state during power generation.

第1実施形態に係るCAES発電装置の概略図である。It is a schematic diagram of a CAES power generator concerning a 1st embodiment. 図1のCAES発電装置に採用される制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus employ | adopted as the CAES power generator of FIG. 図2の制御装置で実行される発電処理のフローチャートである。It is a flowchart of the electric power generation process performed with the control apparatus of FIG. 第2実施形態に係るCAES発電装置の概略図である。It is the schematic of the CAES electric power generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るCAES発電装置の概略図である。It is the schematic of the CAES electric power generating apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るCAES発電装置の概略図である。It is the schematic of the CAES electric power generating apparatus which concerns on 4th Embodiment.

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the following description is only illustrations essentially and does not intend restrict | limiting this invention, its application thing, or its use. Further, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension is different from the actual one.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る圧縮空気貯蔵(CAES:compressed air energy storage)発電装置の概略を示す。CAES発電装置1は、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置の出力変動を平準化して電力系統に電力を供給すると共に、電力需要の変動に合わせた電力を電力系統に供給する。CAES発電装置は、空気流路系2と、熱媒流路系3とに分けて把握できる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an outline of a compressed air energy storage (CAES) power generator according to a first embodiment. The CAES power generator 1 equalizes output fluctuations of a power generator that generates power using renewable energy and supplies power to the power system, and supplies power to the power system in accordance with fluctuations in power demand. The CAES power generation apparatus can be grasped by dividing it into an air flow path system 2 and a heat medium flow path system 3.

(空気流路系)
空気流路系2には、圧縮機4、第1熱交換器5、蓄圧部の一例である蓄圧タンク6、第2熱交換器7、及び膨張機8が、空気の流動方向に向かってこの順で設けられている。また、圧縮機4の吸込口4aの上流側には第3熱交換器9が設けられている。圧縮機4及び第1熱交換器5は、直列に接続された1組が3組並列に設けられている。第2熱交換器7及び膨張機8も、直列に接続された1組が3組並列に設けられている。空気流路系2は、空気流路10a〜10dを備える。図1では、空気流路10a〜10dを実線で図示している。
(Air channel system)
In the air flow path system 2, a compressor 4, a first heat exchanger 5, a pressure accumulating tank 6, which is an example of a pressure accumulating unit, a second heat exchanger 7, and an expander 8 are arranged in the air flow direction. In order. A third heat exchanger 9 is provided on the upstream side of the suction port 4 a of the compressor 4. As for the compressor 4 and the 1st heat exchanger 5, 1 set connected in series is provided in parallel 3 sets. As for the 2nd heat exchanger 7 and the expander 8, 3 sets of 1 set connected in series are provided in parallel. The air flow path system 2 includes air flow paths 10a to 10d. In FIG. 1, the air flow paths 10a to 10d are illustrated by solid lines.

圧縮機4には、電動機11が機械的に接続されている。電動機11には、図示しない発電装置が電気的に接続されている。発電装置は、これらに限定されないが、風力、太陽光、太陽熱のような再生可能エネルギーにより発電する。電動機11は、発電装置からの変動する入力電力によって駆動される。各圧縮機4の吸込口4aは、空気流路10aの分岐した個別流路10a1にそれぞれ流体的に接続されている。空気流路10aの分岐前の共通流路10a2には第3熱交換器9が設けられている。各圧縮機4の吐出口4bは、空気流路10bの分岐した個別流路10b1にそれぞれ接続され、合流した共通流路10b2を介して蓄圧タンク6の入口に流体的に接続されている。分岐した各個別流路10b1には、第1熱交換器5がそれぞれ設けられている。また、共通流路10b2には開閉制御可能な弁V1が設けられている。   An electric motor 11 is mechanically connected to the compressor 4. A power generator (not shown) is electrically connected to the motor 11. The power generation device is not limited to these, but generates power using renewable energy such as wind power, sunlight, and solar heat. The electric motor 11 is driven by fluctuating input power from the power generator. The suction port 4a of each compressor 4 is fluidly connected to the individual flow path 10a1 branched from the air flow path 10a. A third heat exchanger 9 is provided in the common flow path 10a2 before branching of the air flow path 10a. The discharge port 4b of each compressor 4 is connected to the individual flow path 10b1 branched from the air flow path 10b, and is fluidly connected to the inlet of the pressure accumulating tank 6 via the merged common flow path 10b2. A first heat exchanger 5 is provided in each branched individual flow path 10b1. Further, a valve V1 that can be controlled to open and close is provided in the common flow path 10b2.

本実施形態の圧縮機4は、スクリュ式である。スクリュ式の圧縮機4は、回転数制御可能であるため、不規則に変動する入力電力に応答性良く追従でき、CAES発電装置の構成要素として好ましい。圧縮機4は、スクロール式、ターボ式、レシプロ式のようなスクリュ式以外のものでもよい。   The compressor 4 of this embodiment is a screw type. Since the screw type compressor 4 can control the rotation speed, it can follow the input power that fluctuates irregularly with good responsiveness, and is preferable as a component of the CAES power generator. The compressor 4 may be other than a screw type such as a scroll type, a turbo type, or a reciprocating type.

蓄圧タンク6は、圧縮空気を蓄えてエネルギーとして蓄積できる。蓄圧タンク6の出口には、空気流路10cの共通流路10c1が接続されている。共通流路10c1には弁V2が設けられている。共通流路10c1から分岐した個別流路10c2は膨張機8の給気口8aとそれぞれ流体的に接続されている。各個別流路10c2には、第2熱交換器7がそれぞれ設けられている。   The accumulator tank 6 can store compressed air and store it as energy. A common flow path 10c1 of the air flow path 10c is connected to the outlet of the pressure accumulation tank 6. A valve V2 is provided in the common flow path 10c1. The individual flow paths 10c2 branched from the common flow path 10c1 are fluidly connected to the air supply ports 8a of the expander 8, respectively. Each individual flow path 10c2 is provided with a second heat exchanger 7 respectively.

各膨張機8には、発電機12がそれぞれ機械的に接続されている。各発電機12は図示しない電力系統に電気的に接続されている。膨張機8の排気口8bは、排気のための空気流路10dに流体的に接続されている。   A generator 12 is mechanically connected to each expander 8. Each generator 12 is electrically connected to a power system (not shown). The exhaust port 8b of the expander 8 is fluidly connected to an air flow path 10d for exhaust.

本実施形態の膨張機8は、スクリュ式である。スクリュ式の膨張機8は、回転数制御可能である点で、CAES発電装置の構成要素として好ましい。膨張機8は、スクロール式、ターボ式、レシプロ式のようなスクリュ式以外のものでもよい。   The expander 8 of this embodiment is a screw type. The screw type expander 8 is preferable as a component of the CAES power generation device in that the rotation speed can be controlled. The expander 8 may be other than a screw type such as a scroll type, a turbo type, or a reciprocating type.

(熱媒流路系)
熱媒流路系3には、第1熱交換器5、第1蓄熱部の一例である第1蓄熱タンク13、第2熱交換器7、及び、第2蓄熱部の一例である第2蓄熱タンク14が、熱媒の流動方向に向かってこの順で設けられている。第1蓄熱タンク13には第3熱交換器9が並列接続されている。熱媒流路系3は、熱媒流路15a〜15cを備える。図1では、熱媒流路15a〜15cを点線で図示している。熱媒流路15a、15bには、ポンプ16A,16Bの駆動により熱媒が循環可能となっている。また、熱媒流路15cには、ポンプ16Cの駆動により熱媒が循環可能となっている。熱媒の種類は特に限定されないが、例えば鉱物油系またはグリコール系の熱媒を使用できる。
(Heat medium flow path system)
In the heat medium passage system 3, the first heat exchanger 5, the first heat storage tank 13 which is an example of the first heat storage unit, the second heat exchanger 7 and the second heat storage which is an example of the second heat storage unit. The tank 14 is provided in this order toward the flow direction of the heat medium. A third heat exchanger 9 is connected to the first heat storage tank 13 in parallel. The heat medium flow path system 3 includes heat medium flow paths 15a to 15c. In FIG. 1, the heat medium flow paths 15a to 15c are illustrated by dotted lines. The heat medium can be circulated in the heat medium flow paths 15a and 15b by driving the pumps 16A and 16B. The heat medium can be circulated in the heat medium flow path 15c by driving the pump 16C. Although the kind of heat medium is not specifically limited, For example, a mineral oil type or glycol type heat medium can be used.

第1蓄熱タンク13は断熱構造を有している。第1蓄熱タンク13には、第1熱交換器5によって圧縮空気から吸熱して高温となった熱媒が蓄えられる。第1蓄熱タンク13に蓄えられる熱媒の温度は、第1温度検出センサ17によって検出され、後述する制御装置21に入力される。第2蓄熱タンク14には、第2熱交換器7によって圧縮空気に放熱して低温となった熱媒が蓄えられる。第2蓄熱タンク14に蓄えられる熱媒の温度は、第2温度検出センサ18によって検出され、後述する制御装置21に入力される。   The first heat storage tank 13 has a heat insulating structure. The first heat storage tank 13 stores a heat medium that has absorbed heat from the compressed air by the first heat exchanger 5 and has reached a high temperature. The temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank 13 is detected by the first temperature detection sensor 17 and input to the control device 21 described later. The second heat storage tank 14 stores a heat medium that has radiated heat to the compressed air by the second heat exchanger 7 to a low temperature. The temperature of the heat medium stored in the second heat storage tank 14 is detected by the second temperature detection sensor 18 and input to the control device 21 described later.

各第1熱交換器5は、第2蓄熱タンク14から延びる熱媒流路15aの共通流路15a1から分岐した個別流路15a2の途中にそれぞれ設けられている。各個別流路15a2には、第1熱交換器5に至るまでに開閉制御可能な弁V3と、ポンプ16Aとがそれぞれ設けられている。各個別流路15a2は共通流路15a3に合流して第1蓄熱タンク13に流体的に接続されている。   Each first heat exchanger 5 is provided in the middle of an individual flow path 15 a 2 branched from a common flow path 15 a 1 of a heat medium flow path 15 a extending from the second heat storage tank 14. Each individual flow path 15a2 is provided with a valve V3 that can be controlled to open and close up to the first heat exchanger 5 and a pump 16A. Each individual flow path 15 a 2 joins the common flow path 15 a 3 and is fluidly connected to the first heat storage tank 13.

各第2熱交換器7は、第1蓄熱タンク13から延びる熱媒流路15bの共通流路15b1から分岐した個別流路15b2の途中にそれぞれ設けられている。各個別流路15b2には、第2熱交換器7に至るまでに開閉制御可能な弁V4と、ポンプ16Bとがそれぞれ設けられている。各個別流路15b2は共通流路15b3に合流して第2蓄熱タンク14に流体的に接続されている。   Each second heat exchanger 7 is provided in the middle of the individual flow path 15b2 branched from the common flow path 15b1 of the heat medium flow path 15b extending from the first heat storage tank 13. Each individual flow path 15b2 is provided with a valve V4 that can be controlled to open and close until reaching the second heat exchanger 7, and a pump 16B. Each individual flow path 15 b 2 joins the common flow path 15 b 3 and is fluidly connected to the second heat storage tank 14.

第3熱交換器9は、第1蓄熱タンク13に接続される共通流路15b1から分岐し、第1蓄熱タンク13に還流する熱媒流路15cの途中に設けられている。熱媒流路15cの途中には、第1蓄熱タンク13と第3熱交換器9との間の合流点に第2蓄熱タンク14から延びる迂回流路15dが接続されている。熱媒流路15cには、第1蓄熱タンク13と合流点との間に開閉制御可能な弁V5が設けられ、合流点と第3熱交換器9との間に開閉制御可能な弁V6及びポンプ16Cが設けられている。また、迂回流路15dにも開閉制御可能な弁V7が設けられている。弁V5及びV6を開放し、V7を閉鎖した状態であれば、第1蓄熱タンク13内の高温の熱媒が第3熱交換器9に供給されて循環する。弁V5を閉鎖し、弁V6及びV7を開放した状態であれば、第2蓄熱タンク14内の低温の熱媒が第3熱交換器9に供給されて循環する。第3熱交換器9は、圧縮機4に供給される空気を温調して所定の温度に加温又は降温する。   The third heat exchanger 9 is provided in the middle of the heat medium flow path 15 c branched from the common flow path 15 b 1 connected to the first heat storage tank 13 and returning to the first heat storage tank 13. A detour channel 15 d extending from the second heat storage tank 14 is connected to a junction between the first heat storage tank 13 and the third heat exchanger 9 in the middle of the heat medium channel 15 c. The heat medium flow path 15c is provided with a valve V5 that can be opened and closed between the first heat storage tank 13 and the junction, and a valve V6 that can be opened and closed between the junction and the third heat exchanger 9. A pump 16C is provided. Further, the bypass channel 15d is also provided with a valve V7 that can be controlled to open and close. If the valves V5 and V6 are opened and V7 is closed, the high-temperature heat medium in the first heat storage tank 13 is supplied to the third heat exchanger 9 and circulates. If the valve V5 is closed and the valves V6 and V7 are opened, the low-temperature heat medium in the second heat storage tank 14 is supplied to the third heat exchanger 9 and circulated. The third heat exchanger 9 adjusts the temperature of the air supplied to the compressor 4 and heats or lowers the air to a predetermined temperature.

(圧縮機ユニット)
圧縮機4、電動機11、第1熱交換器5、ポンプ16Aは、圧縮機ユニット19を構成する。圧縮機ユニット19は、複数台の多段式圧縮機4を備えている。圧縮機1台当たり、複数の第1熱交換器5を備えていてもよい。
(Compressor unit)
The compressor 4, the electric motor 11, the first heat exchanger 5, and the pump 16 </ b> A constitute a compressor unit 19. The compressor unit 19 includes a plurality of multistage compressors 4. A plurality of first heat exchangers 5 may be provided per compressor.

(発電機ユニット)
膨張機8、発電機12、第2熱交換器7、ポンプ16Bは、発電機ユニット20を構成する。発電機ユニット20は、複数台の多段式膨張機8を備えている。膨張機1台当たり、複数の第2熱交換器7を備えていてもよい。
(Generator unit)
The expander 8, the generator 12, the second heat exchanger 7, and the pump 16 </ b> B constitute a generator unit 20. The generator unit 20 includes a plurality of multistage expanders 8. A plurality of second heat exchangers 7 may be provided per one expander.

(制御装置)
図2は、図1のCAES発電装置に採用される制御装置21のブロック図である。制御装置21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)のような記憶装置を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアにより構築される制御手段の一例である。図2に示すように、制御装置21は、温度検出手段の一例である、外気温度を検出する外気温度検出センサ22、第1蓄熱タンク13内の熱媒の温度を検出する第1温度検出センサ17、及び、第2蓄熱タンク14内の熱媒の温度を検出する第2温度検出センサ18等からの入力信号に基づいて、発電機12、ポンプ16A〜16C、弁V1〜V7等を駆動制御する。
(Control device)
FIG. 2 is a block diagram of the control device 21 employed in the CAES power generator of FIG. The control device 21 is an example of control means constructed by hardware including a storage device such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory), and software installed therein. is there. As shown in FIG. 2, the control device 21 is an example of a temperature detection unit, and is an outside temperature detection sensor 22 that detects the outside temperature, and a first temperature detection sensor that detects the temperature of the heat medium in the first heat storage tank 13. 17 and the drive control of the generator 12, the pumps 16A to 16C, the valves V1 to V7, and the like based on an input signal from the second temperature detection sensor 18 or the like that detects the temperature of the heat medium in the second heat storage tank 14. To do.

次に、前記構成からなるCAES発電装置1の動作を図3のフローチャートに従って説明する。ここでは、制御装置21による制御内容を中心に、充電運転と発電運転とに分けて説明する。   Next, the operation of the CAES power generator 1 having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, a description will be given by dividing the charging operation and the power generation operation with a focus on the contents of control by the control device 21.

(充電運転)
充電運転(ステップS1)では、発電装置からの電力により電動機11を駆動し、各圧縮機4を作動させる(ステップS1−1)。弁V1,V3を開放し、弁V2,V4を閉鎖する(ステップS1−2)。そして、ポンプ16Aを作動させる(ステップS1−3)。なお、弁V2,V4を閉鎖している状態において、通常は、ポンプ16Bを作動させる必要はない。
(Charging operation)
In the charging operation (step S1), the electric motor 11 is driven by the electric power from the power generator, and each compressor 4 is operated (step S1-1). The valves V1 and V3 are opened, and the valves V2 and V4 are closed (step S1-2). Then, the pump 16A is operated (step S1-3). In the state where the valves V2 and V4 are closed, it is usually unnecessary to operate the pump 16B.

ここで、外気温度検出センサ22で検出される外気温度toを読み込む(ステップS1−4)。そして、読み込んだ外気温度toと予め記憶させてある設定温度T(例えば、20℃)とを比較する(ステップS1−5)。   Here, the outside temperature to detected by the outside temperature detection sensor 22 is read (step S1-4). Then, the read outside air temperature to is compared with a preset temperature T (for example, 20 ° C.) stored in advance (step S1-5).

外気温度toが設定温度Tと合致している場合(ステップS1−5:to=T)、圧縮機4で吸い込んだ空気を圧縮して得られる圧縮空気を適正温度とできる。例えば、外気温度が20℃の場合、圧縮機4から吐出される圧縮空気の温度が約148℃の適正温度となる。この場合、圧縮機4の駆動により、圧縮機4内が外気が吸い込まれて圧縮され、圧縮空気となって第1熱交換器5へと流動する。第1熱交換器5では、ポンプ16Aの作動により第2蓄熱タンク14内の熱媒が供給され、圧縮空気と熱媒との間で熱交換される。前述の通り、圧縮空気は適正温度に昇温されているため、熱媒との間での熱交換により熱媒を十分に加熱させることができる。また、圧縮空気は、ほぼ外気温度に近い値まで降温させることができ、蓄圧タンク6に圧送されて貯蔵される。   When the outside air temperature to coincides with the set temperature T (step S1-5: to = T), the compressed air obtained by compressing the air sucked by the compressor 4 can be set to an appropriate temperature. For example, when the outside air temperature is 20 ° C., the temperature of the compressed air discharged from the compressor 4 is an appropriate temperature of about 148 ° C. In this case, by driving the compressor 4, the outside air is sucked and compressed in the compressor 4 and flows into the first heat exchanger 5 as compressed air. In the first heat exchanger 5, the heat medium in the second heat storage tank 14 is supplied by the operation of the pump 16A, and heat is exchanged between the compressed air and the heat medium. As described above, since the compressed air is heated to an appropriate temperature, the heat medium can be sufficiently heated by heat exchange with the heat medium. Further, the compressed air can be cooled to a value substantially close to the outside air temperature, and is sent to the pressure accumulating tank 6 and stored.

外気温度toが設定温度Tよりも低い場合(ステップS1−5:to<T)、圧縮機4で吸い込んだ空気を圧縮して得られる圧縮空気の温度を十分に昇温できない。例えば、外気温度が0℃の場合、圧縮機4から吐出される圧縮空気の温度が約120℃までしか上昇しない。このため、第1熱交換器5で圧縮空気と熱交換する熱媒を十分に加熱することが難しくなる。   When the outside air temperature to is lower than the set temperature T (step S1-5: to <T), the temperature of the compressed air obtained by compressing the air sucked by the compressor 4 cannot be sufficiently increased. For example, when the outside air temperature is 0 ° C., the temperature of the compressed air discharged from the compressor 4 rises only to about 120 ° C. For this reason, it becomes difficult to sufficiently heat the heat medium that exchanges heat with the compressed air in the first heat exchanger 5.

そこで、次のようにして第3熱交換器9により熱媒を加熱する。
第1温度検出センサ17で第1蓄熱タンク13内の熱媒の温度である高温熱媒温度thを読み込む(ステップS1−6)。読み込んだ高温熱媒温度と、設定温度と外気温度との差と、第3熱交換器9を流動させる圧縮空気の単位時間当たりの流量とに基づいて、第3熱交換器9を流動させる熱媒の単位時間当たりの流量を算出する。そして、算出された流量が得られるように、ポンプ16Cの駆動回転数を決定する(ステップS1−7)。また、弁V5及び弁V6を開放し、弁V7を閉鎖する(ステップS1−8)。さらに、ステップS1−7で決定した駆動回転数に基づいてポンプ16Cの駆動を開始する(ステップS1−9)。これにより、第3熱交換器9を通過して圧縮機4へと供給される空気温度を所望の値へと昇温できる。この結果、圧縮機4から吐出される圧縮空気の温度を適正値として、第1熱交換器5で熱媒との熱交換により、蓄圧タンク6の貯蔵に適した温度すなわち外気温度に近い値まで降下させることができる。
Therefore, the heat medium is heated by the third heat exchanger 9 as follows.
The first temperature detection sensor 17 reads the high-temperature heat medium temperature th that is the temperature of the heat medium in the first heat storage tank 13 (step S1-6). Heat that causes the third heat exchanger 9 to flow based on the read high temperature heat medium temperature, the difference between the set temperature and the outside air temperature, and the flow rate per unit time of the compressed air that causes the third heat exchanger 9 to flow The flow rate per unit time of the medium is calculated. And the drive rotation speed of the pump 16C is determined so that the calculated flow volume may be obtained (step S1-7). Further, the valve V5 and the valve V6 are opened, and the valve V7 is closed (step S1-8). Further, the driving of the pump 16C is started based on the driving rotational speed determined in step S1-7 (step S1-9). Thereby, the temperature of the air that passes through the third heat exchanger 9 and is supplied to the compressor 4 can be increased to a desired value. As a result, the temperature of the compressed air discharged from the compressor 4 is set to an appropriate value, and the heat exchange with the heat medium is performed by the first heat exchanger 5 to a temperature suitable for storing the pressure accumulating tank 6, that is, a value close to the outside air temperature. Can be lowered.

一方、外気温度toが設定温度Tよりも高い場合(ステップS1−5:to>T)、圧縮機4で吸い込んだ空気を圧縮して得られる圧縮空気の温度が高くなり過ぎてしまう。例えば、外気温度が40℃の場合、圧縮機4から吐出される圧縮空気の温度が約177℃の高温状態となる。このため、第1熱交換器5で圧縮空気を冷却し切れずに蓄圧タンク6に貯蔵されることになる。例えば、圧縮空気の温度が約177℃になる例では、第1熱交換器5を通過しても約60℃までしか冷却できない。したがって、蓄圧タンク6に貯蔵しても、外気温度である40℃付近まで周囲に放熱することになり、エネルギー効率が悪い。   On the other hand, when the outside air temperature to is higher than the set temperature T (step S1-5: to> T), the temperature of the compressed air obtained by compressing the air sucked by the compressor 4 becomes too high. For example, when the outside air temperature is 40 ° C., the temperature of the compressed air discharged from the compressor 4 becomes a high temperature state of about 177 ° C. For this reason, the compressed air is not completely cooled by the first heat exchanger 5 and is stored in the pressure accumulation tank 6. For example, in the example in which the temperature of the compressed air is about 177 ° C., it can be cooled only to about 60 ° C. even when passing through the first heat exchanger 5. Therefore, even if it stores in the pressure accumulation tank 6, it will radiate | emit to circumference | surroundings to 40 degreeC which is outside temperature, and energy efficiency is bad.

そこで、次のようにして第3熱交換器9により熱媒を冷却する。
第2温度検出センサ18で第2蓄熱タンク14内の熱媒の温度である低温熱媒温度tlを読み込む(ステップS1−10)。読み込んだ低温熱媒温度と、設定温度と外気温度との差と、第3熱交換器9を流動させる圧縮空気の単位時間当たりの流量とに基づいて、第3熱交換器9を流動させる熱媒の単位時間当たりの流量を算出する。そして、算出された流量が得られるように、ポンプ16Cの駆動回転数を決定する(ステップS1−11)。また、弁V5を閉鎖し、弁V6及びV7を開放する(ステップS1−12)。さらに、ステップS1−11で決定した駆動回転数に基づいてポンプ16Cの駆動を開始する(ステップS1−13)。これにより、第3熱交換器9を通過して圧縮機4へと供給される空気温度を所望の値へと降温でき、前記同様、圧縮空気を蓄圧タンク6の貯蔵に適した温度すなわち外気温度に近い値まで降下させることができる。
Therefore, the heat medium is cooled by the third heat exchanger 9 as follows.
The second temperature detection sensor 18 reads the low-temperature heat medium temperature tl, which is the temperature of the heat medium in the second heat storage tank 14 (step S1-10). Heat that causes the third heat exchanger 9 to flow based on the read low temperature heat medium temperature, the difference between the set temperature and the outside air temperature, and the flow rate per unit time of the compressed air that causes the third heat exchanger 9 to flow The flow rate per unit time of the medium is calculated. And the drive rotation speed of the pump 16C is determined so that the calculated flow volume may be obtained (step S1-11). Further, the valve V5 is closed and the valves V6 and V7 are opened (step S1-12). Further, the driving of the pump 16C is started based on the driving rotational speed determined in step S1-11 (step S1-13). As a result, the temperature of the air passing through the third heat exchanger 9 and supplied to the compressor 4 can be lowered to a desired value. Similarly to the above, the temperature of the compressed air suitable for storing the pressure accumulating tank 6, that is, the outside air temperature Can be lowered to a value close to.

(発電運転)
発電運転では、弁V2,V4を開放し、弁V1,V3を閉鎖する。また、ポンプ16Bを作動させる。なお、弁V1,V3を閉鎖している状態において、通常は、ポンプ16Aを作動させる必要はない。ポンプ16Bの作動により、蓄圧タンク6から送出された圧縮空気が、空気流路10cを通って膨張機8の給気口8aに供給される。圧縮空気は、膨張機8に供給される前に、第2熱交換器7を通過して、第1蓄熱タンク13からの熱媒と熱交換されることにより加熱される。第1蓄熱タンク13に貯留される熱媒は、前述の充電運転で十分に加熱されている。したがって、圧縮空気を十分に加熱できる。十分に加熱された圧縮空気は、給気口8aを介して膨張機8内に供給される。これにより、膨張機8が作動し、発電機12が駆動する。発電機12で発電した電力は電力系統に供給される。膨張機8で膨張された空気は、排気口8bから空気流路10dを通って排気される。第2熱交換器7で圧縮空気に放熱することにより降温した熱媒は、第2蓄熱タンク14に貯蔵される。
(Power generation operation)
In the power generation operation, the valves V2 and V4 are opened, and the valves V1 and V3 are closed. Further, the pump 16B is operated. In the state where the valves V1 and V3 are closed, it is usually unnecessary to operate the pump 16A. By the operation of the pump 16B, the compressed air sent from the pressure accumulation tank 6 is supplied to the air supply port 8a of the expander 8 through the air flow path 10c. Before being supplied to the expander 8, the compressed air passes through the second heat exchanger 7 and is heated by heat exchange with the heat medium from the first heat storage tank 13. The heat medium stored in the first heat storage tank 13 is sufficiently heated by the above-described charging operation. Therefore, the compressed air can be heated sufficiently. The sufficiently heated compressed air is supplied into the expander 8 through the air supply port 8a. Thereby, the expander 8 operates and the generator 12 is driven. The power generated by the generator 12 is supplied to the power system. The air expanded by the expander 8 is exhausted from the exhaust port 8b through the air flow path 10d. The heat medium that has cooled down by radiating heat to the compressed air in the second heat exchanger 7 is stored in the second heat storage tank 14.

このように、充電運転では、圧縮機4に吸い込まれる外気温度に基づいて、圧縮機4が吐出される圧縮空気の温度が設定温度となるように、第3熱交換器9で通過する空気を温調している。したがって、外気温度が低くて第1蓄熱タンク13に貯留する熱媒を十分に加熱できずに、発電時に膨張機8に供給する圧縮空気を所望温度まで昇温できなくなるといったことがなくなる。また逆に、外気温度が高くて蓄圧タンク6に貯蔵する圧縮空気が高温のままとなって放熱によるエネルギーロスが発生することもない。   As described above, in the charging operation, the air passing through the third heat exchanger 9 is changed so that the temperature of the compressed air discharged from the compressor 4 becomes the set temperature based on the outside air temperature sucked into the compressor 4. The temperature is controlled. Therefore, the heat medium stored in the first heat storage tank 13 cannot be sufficiently heated because the outside air temperature is low, and the compressed air supplied to the expander 8 during power generation cannot be raised to a desired temperature. On the contrary, the compressed air stored in the pressure accumulating tank 6 remains at a high temperature because the outside air temperature is high, and energy loss due to heat radiation does not occur.

なお、前記第1実施形態では、圧縮機4に吸い込む空気の温度(外気温度)が高い場合には冷却するようにしたが、外気温度が低い場合の対策が重要であるので、圧縮空気を冷却する構成は必ずしも必要なものではない。   In the first embodiment, cooling is performed when the temperature of the air sucked into the compressor 4 (outside air temperature) is high. However, since measures against the low outside air temperature are important, the compressed air is cooled. The structure to perform is not necessarily required.

また、前記第1実施形態では、圧縮機4に吸い込む空気の温度(外気温度to)を設定温度Tとなるように温調するようにしたが、設定温度Tに幅を持たせ、外気温度toが設定範囲内にあれば温調を行わないようにしてもよい。そして、外気温度が設定範囲の下限値を下回った場合のみ、第3熱交換器9で通過する空気を加熱し、上限値を上回った場合にのみ冷却するようにすればよい。例えば、設定範囲を18℃〜22℃とした場合、外気温度が18℃よりも低くなることにより第3熱交換器9で通過する空気を加熱し、22℃よりも高くなることにより冷却すればよい。   In the first embodiment, the temperature of the air sucked into the compressor 4 (outside air temperature to) is controlled so as to become the set temperature T. However, the set temperature T has a width and the outside air temperature to If is within the set range, the temperature adjustment may not be performed. Then, only when the outside air temperature falls below the lower limit value of the set range, the air passing through the third heat exchanger 9 is heated, and only when the outside air temperature exceeds the upper limit value, the air may be cooled. For example, if the setting range is 18 ° C. to 22 ° C., the air passing through the third heat exchanger 9 is heated when the outside air temperature is lower than 18 ° C., and the air is cooled by being higher than 22 ° C. Good.

(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係るCAES発電装置1の概略図を示す。第2実施形態に係るCAES発電装置1では、圧縮機4及び膨張機8をそれぞれ2段式としている。なお、以下の説明では、第1実施形態で説明したCAES発電装置1と同様な構成については同一符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram of the CAES power generator 1 according to the second embodiment. In the CAES power generator 1 according to the second embodiment, the compressor 4 and the expander 8 are each a two-stage type. In the following description, the same components as those of the CAES power generator 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

圧縮機ユニット19では、第1圧縮機4Aで圧縮した空気を第2圧縮機4Bでさらに圧縮するようにしている。ここでは、第1圧縮機4A及び第2圧縮機4Bは個別の電動機11A.11Bで駆動するようにしているが、同一の電動機で駆動するようにしてもよい。また、2つの第1熱交換器5A,5Bを設け、第1圧縮機4Aから吐出された圧縮空気と、第2圧縮機4Bから吐出された圧縮空気とを、それぞれ第1熱交換器5A,5Bで熱媒に吸熱させて冷却するようにしている。そして、いずれの第1熱交換器5A,5Bを通過した熱媒も第1蓄熱タンク13に貯蔵するようにしている。第1熱交換器5A,5Bに向かう熱媒流路15aは、個別流路15a2からさらに2つに分岐し、それぞれに弁V3a、V3bが設けられている。   In the compressor unit 19, the air compressed by the first compressor 4A is further compressed by the second compressor 4B. Here, the first compressor 4A and the second compressor 4B are separate electric motors 11A. Although it is made to drive with 11B, you may make it drive with the same electric motor. Two first heat exchangers 5A and 5B are provided, and the compressed air discharged from the first compressor 4A and the compressed air discharged from the second compressor 4B are respectively converted into the first heat exchangers 5A and 5A. In 5B, the heat medium absorbs heat and is cooled. The heat medium that has passed through any of the first heat exchangers 5 </ b> A and 5 </ b> B is stored in the first heat storage tank 13. The heat medium flow path 15a toward the first heat exchangers 5A and 5B is further branched into two from the individual flow path 15a2, and valves V3a and V3b are respectively provided.

また、発電機ユニット20では、第1膨張機8Aで膨張させた空気を第2膨張機8Bでさらに膨張させるようにしている。この場合、2つの第2熱交換器7A,7Bを設け、第1膨張機8Aに供給する圧縮空気と、第2膨張機8Bに供給する第1膨張機8Aからの圧縮空気とに対して、それぞれ第2熱交換器7A,7Bを通過させる熱媒から放熱させて加熱するようにしている。各第2熱交換器7A,7Bに向かう熱媒流路15bは、個別流路15b2からさらに2つに分岐し、それぞれに弁V4a、V4bが設けられている。そして、いずれの第2熱交換器7A,7Bを通過した熱媒も第2蓄熱タンク14に貯蔵するようにしている。   Further, in the generator unit 20, the air expanded by the first expander 8A is further expanded by the second expander 8B. In this case, two second heat exchangers 7A and 7B are provided, and for the compressed air supplied to the first expander 8A and the compressed air from the first expander 8A supplied to the second expander 8B, Heat is released from the heat medium passing through the second heat exchangers 7A and 7B, respectively. The heat medium flow path 15b toward each of the second heat exchangers 7A and 7B is further branched into two from the individual flow path 15b2, and valves V4a and V4b are provided respectively. And the heat medium which passed any 2nd heat exchanger 7A, 7B is stored in the 2nd heat storage tank 14. FIG.

前記第2実施形態に係るCAES発電装置1によれば、第1圧縮機4Aからの圧縮空気を1つ目の第1熱交換器5Aで吸熱した後、第2圧縮機4Bを通過した圧縮空気をさらに2つ目の第1熱交換器5Bで吸熱する2段階の冷却を行うことができる。したがって、第1蓄熱タンク13に貯蔵可能な熱媒の温度を高めることができる。また、2つの第2熱交換器7Bにより2段階で圧縮空気を加熱している。したがって、第1膨張機8A及び第2膨張機8Bでの膨張をスムーズに行わせ、発電機12による発電を適切に行わせることが可能となる。
なお、圧縮機4及び膨張機8は3段以上で設けることも可能である。
According to the CAES power generation apparatus 1 according to the second embodiment, the compressed air from the first compressor 4A absorbs heat in the first first heat exchanger 5A and then passes through the second compressor 4B. Can be further cooled in two stages in which heat is absorbed by the second first heat exchanger 5B. Therefore, the temperature of the heat medium that can be stored in the first heat storage tank 13 can be increased. Further, the compressed air is heated in two stages by the two second heat exchangers 7B. Therefore, the first expander 8A and the second expander 8B can be smoothly expanded, and the generator 12 can appropriately generate power.
Note that the compressor 4 and the expander 8 can be provided in three or more stages.

(第3実施形態)
図5は、第3実施形態に係るCAES発電装置1の概略図を示す。第3実施形態に係るCAES発電装置1では、第3熱交換器9に供給する熱媒は、熱媒流路系3とは別に設けた熱媒流路15dで循環させる。なお、以下の説明では、第1実施形態で説明したCAES発電装置1と同様な構成については同一符号を付してその説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram of the CAES power generator 1 according to the third embodiment. In the CAES power generator 1 according to the third embodiment, the heat medium supplied to the third heat exchanger 9 is circulated in the heat medium flow path 15 d provided separately from the heat medium flow path system 3. In the following description, the same components as those of the CAES power generator 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第3熱交換器9に熱媒を供給するための熱媒流路15dには、温度調整器23、ポンプ16D及び逆止弁24がこの順で設けられている。温度調整器23としては、外部電源に接続されたヒータや、隣接する系外のボイラの排熱を利用するものが挙げられる。また、温度調整器23として加熱及び冷却能力を備えた熱媒を利用した構成とすることもできる。   A temperature regulator 23, a pump 16 </ b> D, and a check valve 24 are provided in this order in the heat medium flow path 15 d for supplying a heat medium to the third heat exchanger 9. Examples of the temperature regulator 23 include a heater connected to an external power source and a heater that uses exhaust heat from an adjacent boiler outside the system. Moreover, it can also be set as the structure using the heat medium provided with the heating and cooling capability as the temperature regulator 23. FIG.

温度調整器23として加熱能力を備えたものを採用する場合、ポンプ16Dの駆動は、外気温度検出センサ22で検出される外気温度に基づいて制御すればよい。すなわち、外気温度が低ければ、ポンプ16Dの駆動回転数を増大させ、逆に高ければ減少又は停止させるようにすればよい。この場合、熱媒流路15dに、温度調整器23で温調された熱媒の温度を検出する熱媒温度検出センサを設け、その検出温度に基づいて温度調整器23による加熱能力を調整するようにしてもよい。これにより、外気温度の違いに拘わらず、第3熱交換器9を熱媒の温度を所定範囲内に安定させることができる。   In the case where a temperature regulator 23 having a heating capability is employed, the driving of the pump 16D may be controlled based on the outside air temperature detected by the outside air temperature detection sensor 22. That is, if the outside air temperature is low, the driving rotational speed of the pump 16D is increased, and conversely if it is high, it may be decreased or stopped. In this case, a heat medium temperature detection sensor for detecting the temperature of the heat medium adjusted by the temperature adjuster 23 is provided in the heat medium flow path 15d, and the heating capacity of the temperature adjuster 23 is adjusted based on the detected temperature. You may do it. Thereby, it is possible to stabilize the temperature of the heat medium in the third heat exchanger 9 within a predetermined range regardless of the difference in the outside air temperature.

前記第3実施形態に係るCAES発電装置1によれば、圧縮空気を冷却及び加熱する熱媒を利用することなく、温度調整器23を設けるだけのシンプルな構成にて圧縮機4に吸い込ませる空気を温調できる。   According to the CAES power generator 1 according to the third embodiment, the air to be sucked into the compressor 4 with a simple configuration in which only the temperature regulator 23 is provided without using a heat medium for cooling and heating the compressed air. The temperature can be adjusted.

(第4実施形態)
図6は、第4実施形態に係るCAES発電装置1の概略図を示す。第4実施形態に係るCAES発電装置1では、第1実施形態に係るCAES発電装置1の構成に加えて、第3実施形態の特徴部分である温度調整器23を備えている。構成部品や流路は全て前述の各実施形態で説明したものと同様であり、それぞれの説明については省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows a schematic diagram of the CAES power generator 1 according to the fourth embodiment. In addition to the configuration of the CAES power generator 1 according to the first embodiment, the CAES power generator 1 according to the fourth embodiment includes a temperature regulator 23 that is a characteristic part of the third embodiment. All components and flow paths are the same as those described in the above-described embodiments, and a description thereof is omitted.

すなわち、空気流路10の第3熱交換器9の上流側に第4熱交換器25を設け、この第4熱交換器25に温度調整器23で加熱した熱媒を供給するようにしている。これにより、外気温度が低くて第3熱交換器9だけでは十分に昇温できない場合であっても、温度調整器23で昇温した熱媒を供給する第4熱交換器25によって加熱不足を補うことができる。   That is, the fourth heat exchanger 25 is provided on the upstream side of the third heat exchanger 9 in the air flow path 10, and the heat medium heated by the temperature regulator 23 is supplied to the fourth heat exchanger 25. . As a result, even if the outside air temperature is low and the third heat exchanger 9 alone cannot raise the temperature sufficiently, the fourth heat exchanger 25 that supplies the heat medium raised in temperature by the temperature regulator 23 can prevent the heat from being insufficient. Can be supplemented.

なお、本発明は、前記実施形態に記載された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。   In addition, this invention is not limited to the structure described in the said embodiment, A various change is possible.

前記実施形態では、蓄熱タンクに貯蔵した熱媒を利用して熱交換器で通過する空気を加熱又は冷却したり、温度調整器23で直接通過する空気を加熱又は冷却したりしたが、特許文献2に記載のように、潤滑油及びケーシングからの回収熱等の余剰熱を利用するようにしてもよい。   In the above embodiment, the air passing through the heat exchanger is heated or cooled using the heat medium stored in the heat storage tank, or the air passing directly through the temperature regulator 23 is heated or cooled. As described in 2, excess heat such as recovered heat from the lubricating oil and the casing may be used.

前記実施形態では、圧縮機と膨張機を別々に設けたものを示したが、圧縮機を逆回転させて膨張機とし、圧縮機と膨張機を兼用するようにしてもよい。この場合、電動機が発電機として機能する。   In the above-described embodiment, the compressor and the expander are provided separately. However, the compressor may be reversely rotated to be an expander, and the compressor and the expander may be used together. In this case, the electric motor functions as a generator.

1…CAES発電装置
2…空気流路系
3…熱媒流路系
4,4A,4B…圧縮機
4a…吸込口
5,5A,5B…第1熱交換器
6…蓄圧タンク(蓄圧部)
7,7A,7B…第2熱交換器
8、8A,8B…膨張機
9…第3熱交換器
10…空気流路
11,11A,11B…電動機
12,12A,12B…発電機
13…第1蓄熱タンク(第1蓄熱部)
14…第2蓄熱タンク(第2蓄熱部)
15a〜15c…熱媒流路
16A〜16D…ポンプ
17…第1温度検出センサ
18…第2温度検出センサ
19…圧縮機ユニット
20…発電機ユニット
21…制御装置(制御手段)
22…外気温度検出センサ(温度検出手段)
23…温度調整器
24…逆止弁
25…第4熱交換器
V1〜V7…弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CAES power generation device 2 ... Air flow path system 3 ... Heat-medium flow path system 4, 4A, 4B ... Compressor 4a ... Suction port 5, 5A, 5B ... 1st heat exchanger 6 ... Accumulation tank (accumulation part)
7, 7A, 7B ... 2nd heat exchanger 8, 8A, 8B ... Expander 9 ... 3rd heat exchanger 10 ... Air flow path 11, 11A, 11B ... Electric motor 12, 12A, 12B ... Generator 13 ... 1st Thermal storage tank (first thermal storage unit)
14 ... 2nd heat storage tank (2nd heat storage part)
15a to 15c ... Heat medium passage 16A to 16D ... Pump 17 ... First temperature detection sensor 18 ... Second temperature detection sensor 19 ... Compressor unit 20 ... Generator unit 21 ... Control device (control means)
22: Outside temperature detection sensor (temperature detection means)
23 ... Temperature controller 24 ... Check valve 25 ... Fourth heat exchanger V1-V7 ... Valve

Claims (5)

吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧部と、
前記蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続された発電機と、
前記圧縮機から前記蓄圧部に供給される圧縮空気と熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を冷却し、熱媒を加熱する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器で加熱された熱媒を蓄える第1蓄熱部と、
前記蓄圧部から前記膨張機に供給される圧縮空気と、前記第1蓄熱部から供給される熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を加熱し、熱媒を冷却する第2熱交換器と、
前記第2熱交換器で冷却された熱媒を蓄えて前記第1熱交換器に供給する第2蓄熱部と、
前記圧縮機に吸い込む空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記圧縮機の吸込口の上流側に設けられ、通過する空気を温調する第3熱交換器と、
前記温度検出手段での検出温度が設定温度となるように、前記第3熱交換器で通過する空気を温調する制御手段と、
を備えている、圧縮空気貯蔵発電装置。
A compressor for compressing the sucked air;
A pressure accumulator for storing compressed air compressed by the compressor;
An expander driven by compressed air supplied from the pressure accumulator;
A generator mechanically connected to the expander;
A first heat exchanger that cools the compressed air and heats the heat medium by exchanging heat between the compressed air and the heat medium supplied from the compressor to the pressure accumulator;
A first heat storage section for storing a heat medium heated by the first heat exchanger;
Second heat that heats the compressed air and cools the heat medium by exchanging heat between the compressed air supplied from the pressure accumulator to the expander and the heat medium supplied from the first heat accumulator. An exchange,
A second heat storage unit that stores the heat medium cooled by the second heat exchanger and supplies the heat medium to the first heat exchanger;
Temperature detecting means for detecting the temperature of air sucked into the compressor;
A third heat exchanger provided on the upstream side of the suction port of the compressor, for adjusting the temperature of air passing therethrough;
Control means for adjusting the temperature of the air passing through the third heat exchanger so that the temperature detected by the temperature detection means becomes a set temperature;
A compressed air storage power generator.
前記設定温度として、少なくとも下限値を設定可能であり、
前記制御手段は、前記温度検出手段での検出温度が、前記設定温度の下限値よりも低い場合、前記第3熱交換器で前記圧縮機に吸い込む空気を加熱させる、請求項1に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
As the set temperature, at least a lower limit value can be set,
2. The compression according to claim 1, wherein when the temperature detected by the temperature detection unit is lower than a lower limit value of the set temperature, the control unit heats the air sucked into the compressor by the third heat exchanger. Air storage power generator.
前記設定温度は、上限値と下限値を有する所定の温度範囲からなり、
前記制御手段は、さらに、前記温度検出手段での検出温度が、前記設定温度の上限値よりも高い場合、前記第3熱交換器で前記圧縮機に吸い込む空気を冷却させる、請求項2に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
The set temperature consists of a predetermined temperature range having an upper limit value and a lower limit value,
The control unit further cools the air sucked into the compressor by the third heat exchanger when the temperature detected by the temperature detection unit is higher than an upper limit value of the set temperature. Compressed air storage power generator.
前記第3熱交換器には、前記圧縮機に吸い込む空気を冷却する場合、前記第2蓄熱部に貯蔵された熱媒を使用し、前記圧縮機に吸い込む空気を加熱する場合、前記第1蓄熱部に貯蔵された熱媒を使用する、請求項1から3のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。   When cooling the air sucked into the compressor, the third heat exchanger uses a heat medium stored in the second heat storage unit, and when heating the air sucked into the compressor, the first heat storage The compressed air storage power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat medium stored in the unit is used. 前記第3熱交換器に吸い込む前の空気を温調する温調手段をさらに備えている、請求項1から4のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。   The compressed air storage power generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising temperature adjusting means for adjusting the temperature of the air before being sucked into the third heat exchanger.
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