JP3242098U - 太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムを提供する。【解決手段】膨張機内の低温低圧空気を伝熱媒体とし、蒸気タービン１０１から排出される排蒸気に多くの熱エネルギーが含まれ、蒸気－空気熱交換器１０２を通過して排蒸気中の熱エネルギーを低温低圧空気に伝達し、排蒸気は降温して低温排蒸気になり、低温低圧空気は昇温して高温低圧空気になり、さらに高温低圧空気を空気－水熱交換器１０４内に送ると同時に、復水器１０３中の凝縮水を空気－水熱交換器内に送り、高温低圧空気は凝縮水と熱交換し、凝縮水は昇温して高温凝縮水になる。電気ヒーターで凝縮水を加熱する必要がなく、電気ヒーターに消費される電気エネルギーを節約し、発電所の経済的利益を向上させる。【選択図】図１

Description

本考案は、発電の技術分野に関し、具体的には、太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムに関する。

再生可能エネルギーの大規模な系統連系発電及び電力消費側のリアルタイムな変化にともない、電力網の発電側のピーク調整要件はますます高くなっており、大規模なエネルギー貯蔵装置を建設することは、再生可能エネルギーの発電変動性を抑制し、電力システムの運転信頼性を向上させる効果的な手段であり、発展がより成熟したエネルギー貯蔵技術は、主に揚水エネルギー貯蔵、圧縮空気エネルギー貯蔵、電気化学的エネルギー貯蔵などを含み、揚水エネルギー貯蔵は効率が高いが、地理的条件が過酷であり、電気化学的エネルギー貯蔵は短寿命、産業汚染などの問題を抱えており、圧縮空気エネルギー貯蔵技術は寿命が長く、環境汚染が小さく、運転保守費用が低いなどの特徴を有する。

従来のピーク調整システムは、蒸気タービン発電システムと、圧縮空気エネルギー貯蔵システムとを備え、該蒸気タービン発電システムの動作過程について、ボイラーは給水を過熱蒸気に加熱し、さらに過熱蒸気を蒸気タービン内に送り、該過熱蒸気は蒸気タービンに仕事をし、蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンは発電機を回転駆動して発電し、過熱蒸気が蒸気タービンに仕事をした後に形成された排蒸気を復水器内に注入して冷却して凝縮水になり、さらに凝縮水を電気ヒーターに注入して加熱し、加熱後の凝縮水をボイラー内に注入する。圧縮空気エネルギー貯蔵システムは、電力消費バレー時に、蒸気タービン発電システムによって生成された余剰電力を圧縮機に使用し、圧縮機が動作して圧縮空気を生成し、該圧縮空気を貯蔵し、電力消費ピーク時に、該圧縮空気を膨張機内に送って仕事をし、膨張機がタービンを回転駆動して発電し、それによってピーク調整機能を実現する。

しかしながら、上記ピーク調整システムでは、電気ヒーターが凝縮水を加熱するために大量の電気エネルギーを消費する必要があるため、複数回の熱サイクルがエネルギー消費量の増加をもたらし、その結果、発電所の経済的利益が低下してしまう。

従って、本考案が解決しようとする技術的課題は、従来技術における電気ヒーターが凝縮水を加熱するために大量の電気エネルギーを消費する必要があるため、複数回の熱サイクルがエネルギー消費量の増加をもたらし、その結果、発電所の経済的利益が低下してしまうことである。

そのため、本考案は、太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムを提供し、
蒸気タービン、蒸気－空気熱交換器、復水器及び空気－水熱交換器を備え、前記蒸気タービンで発生した排蒸気は前記蒸気－空気熱交換器により熱交換されて低温排蒸気になり、前記蒸気－空気熱交換器内の低温排蒸気は前記復水器により凝縮されて凝縮水になり、前記復水器内の凝縮水は前記空気－水熱交換器により熱交換されて高温凝縮水になることに適する蒸気タービン発電システムと、
膨張機を備え、前記膨張機内の低温低圧空気は前記蒸気－空気熱交換器により熱交換されて高温低圧空気になり、前記蒸気－空気熱交換器内の高温低圧空気は前記空気－水熱交換器により熱交換されて低温低圧空気になる空気エネルギー貯蔵システムと、を備えることを特徴とする。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記蒸気タービン発電システムは、第１開閉部材と、貯水タンクとをさらに備え、
前記蒸気タービンで形成される排蒸気は前記第１開閉部材を通過して前記復水器内に送られることに適し、
前記復水器内の凝縮水は凝縮水ポンプ、前記空気－水熱交換器を順に通過して前記貯水タンク内に送られる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムは、第１発電機と、第１熱交換器とをさらに備え、
前記蒸気タービンは第１駆動軸を介して前記第１発電機に固定接続され、
前記貯水タンク内の高温凝縮水は前記第１熱交換器により熱交換されて高温高圧蒸気になり、前記第１熱交換器内の高温高圧蒸気は前記蒸気タービン内に送られ、前記蒸気タービンに仕事をし、前記蒸気タービンは前記第１発電機を回転駆動して電気エネルギーを発生させる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記空気エネルギー貯蔵システムは、第２発電機と、空気貯蔵部材とをさらに備え、
前記第２発電機は第２駆動軸を介して前記膨張機に接続され、
前記空気貯蔵部材内の低温高圧の圧縮空気は第２熱交換器を通過して高温高圧の圧縮空気になり、前記第２熱交換器内の高温高圧の圧縮空気は前記膨張機を通過して低温低圧の空気になり、前記膨張機に仕事をし、前記膨張機は前記発電機を回転駆動して電気エネルギーを発生させる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記空気エネルギー貯蔵システムは、第２開閉部材と、第３開閉部材とをさらに備え、前記空気貯蔵部材内の低温高圧の圧縮空気は前記第２開閉部材、前記第２熱交換器及び前記第３開閉部材を順に通過して前記膨張機内に送られる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記空気エネルギー貯蔵システムは、圧縮機と、第４開閉部材とをさらに備え、
前記第２発電機は電動発電機であり、前記圧縮機は前記第２駆動軸を介して前記電動発電機に固定接続され、
前記圧縮機で発生した高温高圧の圧縮空気は前記第４開閉部材を通過して前記第２熱交換器内に送られ、前記第２熱交換器と熱交換して低温高圧の圧縮空気になり、前記第２熱交換器内の低温高圧の圧縮空気は前記第２開閉部材を通過して前記空気貯蔵部材内に送られる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記空気エネルギー貯蔵システムは、蓄熱タンクと、第１ポンプ本体と、第２ポンプ本体と、をさらに備え、
前記蓄熱タンク内に温度躍層を有し、前記温度躍層の両側はそれぞれ低温媒体と高温媒体であり、
前記蓄熱タンク内の高温媒体は前記第１ポンプ本体、第５開閉部材を通過して前記第２熱交換器内に送られ、前記第２熱交換器と熱交換して低温媒体になり、前記第２熱交換器内の低温媒体は第６開閉部材を通過して前記蓄熱タンク内に送られることに適し、
前記蓄熱タンク内の低温媒体は前記第２ポンプ本体、前記第６開閉部材を通過して前記第２熱交換器内に送られ、前記第２熱交換器と熱交換して高温媒体になり、前記第２熱交換器内の高温媒体は前記第５開閉部材を通過して前記蓄熱タンク内に送られることに適する。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムは、太陽熱相乗システムをさらに備え、前記太陽熱相乗システムは集熱器を備え、前記集熱器内の超高温媒体は第７開閉部材を通過して前記第１熱交換器内に送られ、前記第１熱交換器と熱交換して低温媒体になることに適し、前記第１熱交換器内の低温媒体は第３ポンプ本体、前記第６開閉部材、第８開閉部材、第９開閉部材を通過して前記集熱器（３０１）内に送られる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記太陽熱相乗システムは第１０開閉部材をさらに備え、前記集熱器内の超高温媒体は前記第１０開閉部材、前記第２ポンプ本体、前記第６開閉部材を通過して前記第２熱交換器内に送られ、前記第２熱交換器と熱交換して低温媒体になることに適し、前記第２熱交換器内の低温媒体は第９開閉部材を通過して前記集熱器内に送られる。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記太陽熱相乗システムは第１１開閉部材と、第１２開閉部材とをさらに備え、前記蓄熱タンク内の低温媒体は前記第１１開閉部材、前記第２ポンプ本体、前記第６開閉部材、前記第８開閉部材、前記第９開閉部材を通過して前記集熱器内に送られることに適し、前記集熱器と熱交換して超高温媒体になり、前記集熱器内の超高温媒体は前記第１２開閉部材を通過して前記蓄熱タンク内に送られることに適する。

選択可能に、上記太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、前記蓄熱タンク内の高温媒体は前記第１２開閉部材、第７開閉部材を通過して前記第１熱交換器内に送られ、前記第１熱交換器と熱交換して低温媒体になることに適し、前記低温媒体は前記第３ポンプ本体、前記第１１開閉部材を通過して前記蓄熱タンク内に送られることに適する。

本考案に係る技術的解決手段は、以下の利点を有する。

１．本考案に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムによれば、蒸気タービン発電システム及び空気エネルギー貯蔵システムを備え、蒸気タービン発電システムは蒸気タービン、蒸気－空気熱交換器、復水器及び空気－水熱交換器を備え、蒸気タービンで発生した排蒸気は蒸気－空気熱交換器により熱交換されて低温排蒸気になることに適し、蒸気－空気熱交換器内の低温排蒸気は復水器により凝縮されて凝縮水になり、復水器内の凝縮水は空気－水熱交換器により熱交換されて高温凝縮水になることに適し、空気エネルギー貯蔵システムは膨張機を備え、膨張機内の低温低圧空気は蒸気－空気熱交換器により熱交換されて高温低圧空気になり、蒸気－空気熱交換器内の高温低圧空気は空気－水熱交換器により熱交換されて低温低圧空気になる。

この構造の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムは、膨張機内の低温低圧空気を伝熱媒体とし、蒸気タービンから排出される排蒸気に多くの熱エネルギーが含まれ、蒸気－空気熱交換器を通過して排蒸気中の熱エネルギーを低温低圧空気に伝達し、排蒸気は降温して低温排蒸気になり、低温低圧空気は昇温して高温低圧空気になり、さらに高温低圧空気を空気－水熱交換器内に送ると同時に、復水器中の凝縮水を空気－水熱交換器内に送り、高温低圧空気は凝縮水と熱交換し、凝縮水は昇温して高温凝縮水になり、それにより電気ヒーターで凝縮水を加熱する必要がなく、電気ヒーターに消費される電気エネルギーを節約し、発電所の経済的利益を向上させる。

２．本考案に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムによれば、集熱器内で発生する温度は空気を圧縮することによって発生させる温度よりも高く、蓄熱部材内の低温媒体を集熱器内に送って加熱するだけで温度の高い媒体を得ることができ、発電機セットが動作する時、より多くの熱を圧縮空気に返すことができ、それによって発電機セットはより多の電気エネルギーを発生させる。

３．本考案に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムによれば、蓄熱部材は蓄熱タンクであり、蓄熱タンク内に温度躍層を有し、温度躍層の両側はそれぞれ低温媒体と高温媒体であり、低温媒体と高温媒体を同一の蓄熱タンク内に貯蔵することで、蓄熱タンクの使用を低減させ、それによってコストを削減させる。

４．本考案に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムによれば、太陽熱システムと結合することで、電気エネルギー貯蔵の利用モードを拡張し、再生可能エネルギーの利用能力を高める。

本考案の具体的な実施形態又は従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術の記述のために使用した図面を簡単に説明するが、明らかに、以下に記述した図面は本考案のいくつかの実施形態であり、当業者にとって、創造的な労力をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

本考案に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムの模式図である。

以下、図面を参照しながら本考案の技術的解決手段を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施例は本考案の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本考案の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに得られたほかの実施例はすべて本考案の特許範囲に属する。

なお、本考案の説明では、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」等で示される方位又は位置関係は図示した方位又は位置関係に基づくものであり、本考案の説明を容易にし、且つ説明を簡素化するためにのみ使用され、係る装置又は構成要素が必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成、操作されたりすることを指示又は示唆するものではないので、本考案を限定するものとして理解すべきではない。また、用語「第１」、「第２」、「第３」は説明の目的にのみ使用され、相対的な重要性を指示又は示唆するものではないと理解すべきである。

なお、本考案の説明において、特に明確に規定、制限されていない限り、用語「取り付ける」、「連結」、「接続」は広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続、着脱可能な接続、又は一体的な接続であってもよく、機械的接続、電気的接続であってもよく、直接連結、中間媒体を介する間接連結、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本考案での上記用語の具体的な意味を理解できる。

また、以下に説明される本考案の異なる実施形態に係る技術的特徴は互いに矛盾しない限り、互い組み合わせることができる。

本実施例は太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムを提供し、図１に示すように、蒸気タービン発電システム及び空気エネルギー貯蔵システムを備え、蒸気タービン発電システムは蒸気タービン１０１、蒸気－空気熱交換器１０２、復水器１０３及び空気－水熱交換器１０４を備え、蒸気タービン１０１で発生した排蒸気は蒸気－空気熱交換器１０２により熱交換されて低温排蒸気になることに適し、蒸気－空気熱交換器１０２内の低温排蒸気は復水器１０３により凝縮されて凝縮水になり、復水器１０３内の凝縮水は空気－水熱交換器１０４により熱交換されて高温凝縮水になることに適し、空気エネルギー貯蔵システムは膨張機２０１を備え、膨張機２０１内の低温低圧空気は蒸気－空気熱交換器１０２により熱交換されて高温低圧空気になり、蒸気－空気熱交換器１０２内の高温低圧空気は空気－水熱交換器１０４により熱交換されて低温低圧空気になる。

本実施例に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムは、膨張機２０１内の低温低圧空気を伝熱媒体とし、蒸気タービン１０１から排出される排蒸気に多くの熱エネルギーが含まれ、蒸気－空気熱交換器１０２を通過して排蒸気中の熱エネルギーを低温低圧空気に伝達し、排蒸気は降温して低温排蒸気になり、低温低圧空気は昇温して高温低圧空気になり、さらに高温低圧空気を空気－水熱交換器１０４内に送ると同時に、復水器１０３中の凝縮水を空気－水熱交換器１０４内に送り、高温低圧空気は凝縮水と熱交換し、凝縮水は昇温して高温凝縮水になり、それにより電気ヒーターで凝縮水を加熱する必要がなく、電気ヒーターに消費される電気エネルギーを節約し、発電所の経済的利益を向上させる。

図１に示すように、本実施例に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、蒸気タービン発電システムは第１開閉部材１０５、貯水タンク１０６、凝縮水ポンプ１０７、第１発電機１０８、第１駆動軸１０９及び第１熱交換器１１０をさらに備え、高温高圧蒸気は蒸気タービン１０１に仕事をし、蒸気タービン１０１を回転させ、蒸気タービン１０１は第１駆動軸１０９を回転駆動し、第１駆動軸１０９は第１発電機１０８を回転駆動して電気エネルギーを発生させ、高温高圧蒸気は蒸気タービン１０１に仕事をして排蒸気を形成し、該排蒸気を蒸気－空気熱交換器１０２内に送ると同時に、膨張機２０１内の低温低圧空気は該蒸気－空気熱交換器１０２内に送られ、排蒸気は温度が高く、排蒸気と低温低圧空気は熱伝達を行い、排蒸気は降温して低温排蒸気になり、低温低圧空気は昇温して高温低圧空気になり、該低温排蒸気を復水器１０３内に送り、低温排蒸気は復水器１０３内で凝縮して凝縮水になり、代替可能な実施形態として、膨張機２０１内の低温低圧空気の含有量が少ない場合、排蒸気を第１開閉部材１０５を通過させて復水器１０３内に直接送ってもよく、凝縮水ポンプ１０７は復水器１０３内の凝縮水を空気－水熱交換器１０４内に送ると同時に、高温低圧空気を蒸気－水熱交換器内に送り、高温低圧空気と凝縮水は熱伝達を行い、高温低圧空気は降温して低温低圧空気になり、凝縮水は昇温して高温凝縮水になり、空気－水熱交換器１０４内の低温低圧空気は外気に排出されてもよく、凝縮水ポンプ１０７は空気－水熱交換器１０４内の高温凝縮水を貯水タンク１０６内に送り、凝縮水ポンプ１０７が貯水タンク１０６内に高温凝縮水を送り続けるため、貯水タンク１０６内の高温凝縮水は溢れて第１熱交換器１１０内へ流れ、熱交換器は高温流体の一部の熱を低温流体に伝達する機器であり、該第１熱交換器１１０はプレート式熱交換器であり、代替可能な実施形態として、熱交換器はシェルアンドチューブ式、ヘアピン式、フィン式熱交換器などの液体供給熱交換器であってもよい。高温凝縮水は第１熱交換器１１０と熱交換して高温高圧蒸気になり、該高温高圧蒸気を蒸気タービン１０１内に送り、蒸気タービン１０１を回転駆動し、蒸気タービン１０１は第１発電機１０８を回転駆動して電気エネルギーを発生させる。

図１に示すように、本実施例に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムでは、空気エネルギー貯蔵システムは圧縮機２０８、第２発電機２０２、第２駆動軸２０３、空気貯蔵部材２０４、第２開閉部材２０６、第３開閉部材２０７、第２熱交換器２０５、第４開閉部材２０９、蓄熱タンク２１０、第１ポンプ本体２１１、第２ポンプ本体２１４、第５開閉部材２１２及び第６開閉部材２１３をさらに備え、第２発電機２０２は電動発電機であり、第２発電機２０２は第２駆動軸２０３を介して圧縮機２０８に固定接続され、膨張機２０１は第２駆動軸２０３を介して第２発電機２０２に固定接続される。該圧縮空気エネルギー貯蔵システムの作動プロセスはエネルギー貯蔵プロセス及びエネルギー放出プロセスに分けられ、エネルギー貯蔵プロセスは以下のとおりであり、余剰な電気エネルギーが第２発電機２０２を回転させ、第２発電機２０２が圧縮機２０８を駆動して動作させ、圧縮機２０８の入口が外気に連通し、圧縮機２０８が動作して高温高圧の圧縮空気を発生させ、該高温高圧の圧縮空気が第４開閉部材２０９を通過して第２熱交換器２０５内に送られると同時に、蓄熱タンク２１０内の低温媒体が第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、低温媒体と高温高圧の圧縮空気が熱伝達を行い、低温媒体が昇温して高温媒体になり、高温高圧の圧縮空気が低温高圧の圧縮空気になり、第２熱交換器２０５内の低温高圧の圧縮空気が第２開閉部材２０６を通過して空気貯蔵部材２０４内に送られることであり、空気貯蔵部材２０４は圧力容器クラスターであり、代替可能な実施形態として、空気貯蔵部材２０４は地下ガス貯蔵施設又は塩洞窟などであってもよい。第２熱交換器２０５内の高温媒体は第５開閉部材２１２を通過して蓄熱タンク２１０内に送られ、温度躍層は下へ移動し、蓄熱タンク２１０内に温度躍層を有し、温度躍層の両側はそれぞれ低温媒体と高温媒体である。温度躍層は大体積の流体内において非常に明らかな薄い層である。この層の温度は深度の変化に伴いこの層の上又は下層の温度変化よりも急激である。該媒体は熱伝導油であり、代替可能な実施形態として、該媒体はほかの熱伝導性材料であってもよい。蓄熱タンク２１０内の低温媒体と高温媒体の含有量が異なるに伴い、温度躍層はさらに上下に移動する。図の視点を例として、温度躍層の上部は高温媒体であり、温度躍層の下部は低温媒体である。低温媒体と高温媒体を同一の蓄熱タンク２１０内に貯蔵することで、蓄熱タンク２１０の使用を低減させ、それによってコストを削減させる。エネルギー放出プロセスは以下のとおりであり、空気貯蔵部材２０４内の低温高圧の圧縮空気が第２開閉部材２０６を通過して第２熱交換器２０５内に送られると同時に、蓄熱タンク２１０の高温媒体が第１ポンプ本体２１１、第５開閉部材２１２を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、高温媒体と低温高圧の圧縮空気が熱交換を行い、高温媒体が降温して低温媒体になり、低温高圧の圧縮空気が昇温して高温高圧の圧縮空気になり、第２熱交換器２０５内の低温媒体が第６開閉部材２１３を通過して蓄熱タンク２１０内に送られ、このとき、温度躍層が上へ移動し、高温高圧の圧縮空気が第３開閉部材２０７を通過して膨張機２０１内に送られ、膨張機２０１に仕事をし、膨張機２０１が駆動軸を介して第２発電機２０２を回転駆動して電気エネルギーを発生させ、高温高圧の圧縮空気が膨張機２０１に仕事をして低温低圧空気になる。

図１に示すように、本実施例に係る太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムは太陽熱相乗システムをさらに備え、太陽熱相乗システムは集熱器３０１、第７開閉部材３０２、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５、第１０開閉部材３０６、第３ポンプ本体３０３、第１１開閉部材３０７、及び第１２開閉部材３０８を備え、集熱器３０１は太陽熱を熱エネルギーに変換することに適し、集熱器３０１はトラフ型集熱器３０１であり、代替可能な実施形態として、集熱器３０１はタワー型、フレネル型、ディスク型などの任意の形態の太陽熱集熱器３０１であってもよい。集熱器３０１内で発生する温度は圧縮機２０８で空気を圧縮することによって発生させる温度よりも高い。集熱器３０１内の超高温媒体は第７開閉部材３０２を通過して第１熱交換器１１０内に送られると同時に、貯水タンク１０６内の高温凝縮水は第１熱交換器１１０内に送られ、第１熱交換器１１０は蒸気発生器であり、高温凝縮水と超高温媒体は熱交換を行った後、高温凝縮水は高温高圧蒸気になり、超高温媒体は低温媒体になり、第１熱交換器１１０内の低温媒体は第３ポンプ本体３０３、第６開閉部材２１３、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られ、高温高圧蒸気は蒸気タービン１０１内に送られ、蒸気タービン１０１に仕事をし、蒸気タービン１０１は第１発電機１０８を回転駆動して電気エネルギーを発生させる。集熱器３０１内の超高温媒体はさらに第１０開閉部材３０６、第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３を通過して前記第２熱交換器２０５内に送られ得ると同時に、空気貯蔵部材２０４内の低温高圧の圧縮空気は第２開閉部材２０６を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、超高温媒体と低温高圧の圧縮空気は熱交換を行い、超高温媒体は降温して低温媒体になり、低温高圧の圧縮空気は昇温して高温高圧の圧縮空気になり、第２熱交換器２０５内の高温高圧の圧縮空気は第３開閉部材２０７を通過して膨張機２０１内に送られ、低温媒体は第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られて加熱される。集熱器３０１はさらに蓄熱タンク２１０内の蓄熱密度を向上させることができ、蓄熱タンク２１０内の低温媒体は第１１開閉部材３０７、第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られ、集熱器３０１は光エネルギーを熱エネルギーに転化し、低温媒体を昇温させて超高温媒体になり、集熱器３０１内の超高温媒体は第１２開閉部材３０８を通過して蓄熱タンク２１０の上部に送られ、このとき、温度躍層は下へ移動する。本実施例に係るすべての開閉部材はいずれも電磁弁である。

蓄熱タンク２１０内の蓄熱密度を向上させる必要がある場合、第６開閉部材２１３、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５、第１１開閉部材３０７及び第１２開閉部材３０８をオンにし、残りの開閉部材をオフにし、第２ポンプ本体２１４は動作し、蓄熱タンク２１０の下部の低温媒体が第１１開閉部材３０７、第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５を順に通過して集熱器３０１内に入るように駆動し、集熱器３０１は光エネルギーを熱に変換し、低温媒体を加熱して超高温媒体とし、第２ポンプ本体２１４が集熱器３０１内に低温媒体を送り続けるため、超高温媒体は低温媒体により駆動されて第１２開閉部材３０８を通過して蓄熱タンク２１０の上部に送られ、このとき、温度躍層は下へ移動し、蓄熱タンク２１０の上部の温度をさらに上げる。

エネルギー放出プロセスで発生する電気エネルギーが少ない場合、第２開閉部材２０６、第３開閉部材２０７、第６開閉部材２１３、第９開閉部材３０５、第１０開閉部材３０６をオンにし、残りの開閉部材をオフにし、第２ポンプ本体２１４は動作し、集熱器３０１内の超高温媒体が第１０開閉部材３０６、第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３を順に通過して第２熱交換器２０５内に送るように駆動し、同時に、空気貯蔵部材２０４内の低温高圧の圧縮空気は第２開閉部材２０６を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、低温高圧の圧縮空気と超高温媒体は熱交換を行い、低温高圧の圧縮空気は昇温して高温高圧の圧縮空気になり、超高温媒体は降温して低温媒体になり、第２熱交換器２０５内の高温高圧の圧縮空気は第３開閉部材２０７を通過して膨張機２０１内に送られ、膨張機２０１に仕事をし、膨張機２０１は第２発電機２０２を回転駆動して電気エネルギーを発生させ、第２熱交換器２０５内の低温媒体は第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られて加熱される。圧縮空気の熱を増加させることによって、膨張機２０１内に入る高温高圧の圧縮空気はより高いエネルギーを有し、それによってより多くの電気エネルギーを発生させる。

光源が十分で、エネルギー放出プロセスを行う場合、第６開閉部材２１３、第７開閉部材３０２、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５をオンにし、残りの開閉部材をオフにし、第３ポンプ本体３０３は動作し、集熱器３０１内の超高温媒体が第７開閉部材３０２を通過して第１熱交換器１１０内に送るように駆動し、同時に、貯水タンク１０６内の高温凝縮水は第１熱交換器１１０内に送られ、高温凝縮水と超高温媒体は熱交換を行うことで、高温凝縮水は昇温して高温高圧蒸気になり、超高温媒体は降温して低温媒体になり、第１熱交換器１１０内の高温高圧蒸気は蒸気タービン１０１内に送られて仕事をし、第１熱交換器１１０内の低温媒体は第３ポンプ本体３０３、第６開閉部材２１３、第８開閉部材３０４、第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られて再加熱されて超高温媒体になり、次のサイクルを行う。

光源が十分で、蒸気タービン１０１の動作が停止する場合、第２開閉部材２０６、第３開閉部材２０７、第６開閉部材２１３、第９開閉部材３０５、第１０開閉部材３０６をオンにし、残りの開閉部材をオフにし、第２ポンプ本体２１４は動作し、集熱器３０１内の超高温媒体が第１０開閉部材３０６、第２ポンプ本体２１４、第６開閉部材２１３を通過して第２熱交換器２０５内に送るように駆動し、同時に、空気貯蔵部材２０４内の低温高圧の圧縮空気は第２開閉部材２０６を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、超高温媒体と低温高圧の圧縮空気は熱交換を行い、超高温媒体は降温して低温媒体になり、低温高圧の圧縮空気は昇温して高温高圧の圧縮空気になり、第２熱交換器２０５内の高温高圧の圧縮空気は第３開閉部材２０７を通過して膨張機２０１内に送られ、低温媒体は第９開閉部材３０５を通過して集熱器３０１内に送られて再加熱されて超高温媒体になり、次のサイクルを行う。

光が不足し、エネルギー放出プロセスと蒸気タービン発電システムの両方を行う時、第２開閉部材２０６、第３開閉部材２０７、第５開閉部材２１２、第６開閉部材２１３、第７開閉部材３０２、第１１開閉部材３０７、第１２開閉部材３０８をオンにし、残りの開閉部材をオフにし、第１ポンプ本体２１１は動作し、蓄熱タンク２１０内の一部の高温媒体が第１ポンプ本体２１１、第５開閉部材２１２を通過して第２熱交換器２０５内に送るように駆動し、同時に、第３ポンプ本体３０３は動作し、蓄熱タンク２１０内の残りの高温媒体が第１２開閉部材３０８、第７開閉部材３０２を通過して第１熱交換器１１０内に送るように駆動し、同時に、空気貯蔵部材２０４内の低温高圧の圧縮空気は第２開閉部材２０６を通過して第２熱交換器２０５内に送られ、高温媒体と低温高圧の圧縮空気は熱交換を行い、高温媒体は降温して低温媒体になり、低温高圧の圧縮空気は昇温して高温高圧の圧縮空気になり、第２熱交換器２０５内の低温媒体は第６開閉部材２１３、第１１開閉部材３０７を通過して蓄熱タンク２１０内に送られ、このとき、温度躍層は上へ移動し、高温高圧の圧縮空気は第３開閉部材２０７を通過して膨張機２０１内に送られ、膨張機２０１に仕事をし、膨張機２０１は駆動軸を介して第２発電機２０２を回転駆動して電気エネルギーを発生させ、高温高圧の圧縮空気は膨張機２０１に仕事をして低温低圧空気になる。それと同時に、貯水タンク１０６内の高温凝縮水は第１熱交換部材内に送られ、高温媒体と高温凝縮水は熱交換を行い、高温媒体は降温して低温媒体になり、高温凝縮水は昇温して高温高圧蒸気になり、第１熱交換器１１０内の低温媒体は第３ポンプ本体３０３、第１１開閉部材３０７を通過して蓄熱タンク２１０の下部に送られ、このとき、温度躍層はさらに上へ移動する。

明らかなように、上記実施例は単に明確に説明するための例であり、実施形態を限定するものではない。当業者であれば、上記説明をもとにほかの様々な変化や変更を行うことができる。ここで実施形態のすべてを網羅する必要はなく、すべてを網羅することは不可能である。それにより派生される明らかな変化や変更も本考案の特許範囲に属する。

１０１ 蒸気タービン
１０２ 蒸気－空気熱交換器
１０３ 復水器
１０４ 空気－水熱交換器
１０５ 第１開閉部材
１０６ 貯水タンク
１０７ 凝縮水ポンプ
１０８ 第１発電機
１０９ 第１駆動軸
１１０ 第１熱交換器
２０１ 膨張機
２０２ 第２発電機
２０３ 第２駆動軸
２０４ 空気貯蔵部材
２０５ 第２熱交換器
２０６ 第２開閉部材
２０７ 第３開閉部材
２０８ 圧縮機
２０９ 第４開閉部材
２１０ 蓄熱タンク
２１１ 第１ポンプ本体
２１２ 第５開閉部材
２１３ 第６開閉部材
２１４ 第２ポンプ本体
３０１ 集熱器
３０２ 第７開閉部材
３０３ 第３ポンプ本体
３０４ 第８開閉部材
３０５ 第９開閉部材
３０６ 第１０開閉部材
３０７ 第１１開閉部材
３０８ 第１２開閉部材

Claims (11)

1. 太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システムであって、
   蒸気タービン（１０１）、蒸気－空気熱交換器（１０２）、復水器（１０３）及び空気－水熱交換器（１０４）を備え、前記蒸気タービン（１０１）で発生した排蒸気は前記蒸気－空気熱交換器（１０２）により熱交換されて低温排蒸気になり、前記蒸気－空気熱交換器（１０２）内の低温排蒸気は前記復水器（１０３）により凝縮されて凝縮水になり、前記復水器（１０３）内の凝縮水は前記空気－水熱交換器（１０４）により熱交換されて高温凝縮水になることに適する蒸気タービン発電システムと、
   膨張機（２０１）を備え、前記膨張機（２０１）内の低温低圧空気は前記蒸気－空気熱交換器（１０２）により熱交換されて高温低圧空気になり、前記蒸気－空気熱交換器（１０２）内の高温低圧空気は前記空気－水熱交換器（１０４）により熱交換されて低温低圧空気になる空気エネルギー貯蔵システムと、を備える、ことを特徴とする太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
2. 前記蒸気タービン発電システムは、第１開閉部材（１０５）と、貯水タンク（１０６）とをさらに備え、
   前記蒸気タービン（１０１）で形成される排蒸気は前記第１開閉部材（１０５）を通過して前記復水器（１０３）内に送られることに適し、
   前記復水器（１０３）内の凝縮水は凝縮水ポンプ（１０７）、前記空気－水熱交換器（１０４）を順に通過して前記貯水タンク（１０６）内に送られる、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
3. 第１発電機（１０８）と、第１熱交換器（１１０）とをさらに備え、
   前記蒸気タービン（１０１）は第１駆動軸（１０９）を介して前記第１発電機（１０８）に固定接続され、
   前記貯水タンク（１０６）内の高温凝縮水は前記第１熱交換器（１１０）により熱交換されて高温高圧蒸気になり、前記第１熱交換器（１１０）内の高温高圧蒸気は前記蒸気タービン（１０１）内に送られ、前記蒸気タービン（１０１）に仕事をし、前記蒸気タービン（１０１）は前記第１発電機（１０８）を回転駆動して電気エネルギーを発生させる、ことを特徴とする請求項２に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
4. 前記空気エネルギー貯蔵システムは、第２発電機（２０２）と、空気貯蔵部材（２０４）とをさらに備え、
   前記第２発電機（２０２）は第２駆動軸（２０３）を介して前記膨張機（２０１）に接続され、
   前記空気貯蔵部材（２０４）内の低温高圧の圧縮空気は第２熱交換器（２０５）を通過して高温高圧の圧縮空気になり、前記第２熱交換器（２０５）内の高温高圧の圧縮空気は前記膨張機（２０１）を通過して低温低圧空気になり、前記膨張機（２０１）に仕事をし、前記膨張機（２０１）は前記発電機を回転駆動して電気エネルギーを発生させる、ことを特徴とする請求項３に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
5. 前記空気エネルギー貯蔵システムは第２開閉部材（２０６）と、第３開閉部材（２０７）とをさらに備え、前記空気貯蔵部材（２０４）内の低温高圧の圧縮空気は前記第２開閉部材（２０６）、前記第２熱交換器（２０５）及び前記第３開閉部材（２０７）を順に通過して前記膨張機（２０１）内に送られる、ことを特徴とする請求項４に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
6. 前記空気エネルギー貯蔵システムは、圧縮機（２０８）と、第４開閉部材（２０９）と、をさらに備え、
   前記第２発電機（２０２）は電動発電機であり、前記圧縮機（２０８）は前記第２駆動軸（２０３）を介して前記電動発電機に固定接続され、
   前記圧縮機（２０８）で発生した高温高圧の圧縮空気は前記第４開閉部材（２０９）を通過して前記第２熱交換器（２０５）内に送られ、前記第２熱交換器（２０５）と熱交換して低温高圧の圧縮空気になり、前記第２熱交換器（２０５）内の低温高圧の圧縮空気は前記第２開閉部材（２０６）を通過して前記空気貯蔵部材（２０４）内に送られる、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
7. 前記空気エネルギー貯蔵システムは、蓄熱タンク（２１０）と、第１ポンプ本体（２１１）と、第２ポンプ本体（２１４）と、をさらに備え、
   前記蓄熱タンク（２１０）内に温度躍層を有し、前記温度躍層の両側はそれぞれ低温媒体と高温媒体であり、
   前記蓄熱タンク（２１０）内の高温媒体は前記第１ポンプ本体（２１１）、第５開閉部材（２１２）を通過して前記第２熱交換器（２０５）内に送られ、前記第２熱交換器（２０５）と熱交換して低温媒体になり、前記第２熱交換器（２０５）内の低温媒体は第６開閉部材（２１３）を通過して前記蓄熱タンク（２１０）内に送られることに適し、
   前記蓄熱タンク（２１０）内の低温媒体は前記第２ポンプ本体（２１４）、前記第６開閉部材（２１３）を通過して前記第２熱交換器（２０５）内に送られ、前記第２熱交換器（２０５）と熱交換して高温媒体になり、前記第２熱交換器（２０５）内の高温媒体は前記第５開閉部材（２１２）を通過して前記蓄熱タンク（２１０）内に送られることに適する、ことを特徴とする請求項６に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
8. 太陽熱相乗システムをさらに備え、前記太陽熱相乗システムは集熱器（３０１）を備え、前記集熱器（３０１）内の超高温媒体は第７開閉部材（３０２）を通過して前記第１熱交換器（１１０）内に送られ、前記第１熱交換器（１１０）と熱交換して低温媒体になることに適し、前記第１熱交換器（１１０）内の低温媒体は第３ポンプ本体（３０３）、前記第６開閉部材（２１３）、第８開閉部材（３０４）、及び第９開閉部材（３０５）を通過して前記集熱器（３０１）内に送られる、ことを特徴とする請求項７に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
9. 前記太陽熱相乗システムは第１０開閉部材（３０６）をさらに備え、前記集熱器（３０１）内の超高温媒体は前記第１０開閉部材（３０６）、前記第２ポンプ本体（２１４）、前記第６開閉部材（２１３）を通過して前記第２熱交換器（２０５）内に送られ、前記第２熱交換器（２０５）と熱交換して低温媒体になることに適し、前記第２熱交換器（２０５）内の低温媒体は第９開閉部材（３０５）を通過して前記集熱器（３０１）内に送られる、ことを特徴とする請求項８に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
10. 前記太陽熱相乗システムは第１１開閉部材（３０７）と、第１２開閉部材（３０８）と、をさらに備え、前記蓄熱タンク（２１０）内の低温媒体は前記第１１開閉部材（３０７）、前記第２ポンプ本体（２１４）、前記第６開閉部材（２１３）、前記第８開閉部材（３０４）、及び前記第９開閉部材（３０５）を通過して前記集熱器（３０１）内に送られることに適し、前記集熱器（３０１）と熱交換して超高温媒体になり、前記集熱器（３０１）内の超高温媒体は前記第１２開閉部材（３０８）を通過して前記蓄熱タンク（２１０）内に送られることに適する、ことを特徴とする請求項９に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
11. 前記蓄熱タンク（２１０）内の高温媒体は前記第１２開閉部材（３０８）、第７開閉部材（３０２）を通過して前記第１熱交換器（１１０）内に送られ、前記第１熱交換器（１１０）と熱交換して低温媒体になることに適し、前記低温媒体は前記第３ポンプ本体（３０３）、前記第１１開閉部材（３０７）を通過して前記蓄熱タンク（２１０）内に送られることに適する、ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽熱発電と圧縮空気エネルギー貯蔵を結合したピーク調整システム。
    

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