JP3690901B2 - 圧縮空気貯蔵発電システム - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力需要の少いときに電動発電機で圧縮機を駆動して空気を圧縮して貯え、電力需要時にその貯蔵圧縮空気を用いて燃料を燃焼してガスタービンを駆動して発電するように構成した圧縮空気貯蔵発電システム（ＣＡＥＳ）に関する。
【０００２】
【背景技術】
図２，図３によって従来の圧縮空気貯蔵発電システムの構成及び作動について説明する。図２において、２１は電動発電機である。
【０００３】
電動発電機２１の両側にはクラッチ２２，２３を介して第１段圧縮機２５Ａ、第２段圧縮機２５Ｂ及び第３段圧縮機２５Ｃからなる圧縮機と、高圧ガスタービン２４Ａと低圧ガスタービン２４Ｂからなるガスタービンが配設されている。
【０００４】
２７はガスタービン排熱回収用熱交換器（再生器）、２８はガスタービンの燃焼器、２９は圧縮空気を貯える空洞である。
【０００５】
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは放風弁であり、これらの放風弁を含め、図示した弁については白地のものが開、黒く塗りつぶしたものが閉の状態を示している。
【０００６】
図２の圧縮空気貯蔵発電システムにおいて、空洞２９に圧縮空気を貯蔵するために圧縮機２５Ａ〜２５Ｃを起動するに当っては、電動発電機だけで起動するのは負荷が大きすぎるため本出願人は先に、圧縮機をガスタービン２４Ａ，２４Ｂで駆動して起動する発明を提案した。
【０００７】
その場合、同期形の電動発電機２１の両側のクラッチ２２，２３をＯＮとしガスタービン２４Ａ，２４Ｂと圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを連結し、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂを駆動し、その動力によって圧縮機を起動するのである。
その時、３台の圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの放風弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは開とする。
【０００８】
圧縮空気貯蔵発電システムでは空洞２９に貯蔵された加圧空気源があるので、圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを起動するためガスタービンを作動するときは、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂにその圧縮空気と燃料を送り着火し、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂによって定格回転数まで電動発電機２１を立ち上げる。
【０００９】
そして電動発電機２１がガスタービンの定格回転数まで立ち上がったら、図３に示すようにガスタービン側のクラッチ２３を切離し、圧縮機の放風弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを閉にし電動発電機２１で圧縮機２５Ａ〜２５Ｃを回転させ地下の空洞２９に圧縮空気を貯える。
【００１０】
また発電時は、圧縮機側クラッチ２２を切離して圧縮機２５Ａ〜２５Ｃの駆動を停止し、地下空洞２９の圧縮空気をガスタービン２４Ｂに送気し燃焼器２８に燃料を送り着火しガスタービン２４Ａ，２４Ｂを廻して電動発電機２１で発電を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通常のガスタービンでは空気は圧縮機の回転によって吸込まれ、外力（ポンプ等）によって供給されるのは燃料だけであるから、オーバスピードトリップを除くためになされる非常停止時には、ガスタービンに供給される燃料のみを遮断すれば良い。
【００１２】
しかし、圧縮空気貯蔵発電システムでは、発電時は、ガスタービンには燃料だけでなく圧縮空気も地下空洞２９より供給される。従って圧縮空気貯蔵発電システムでは、ガスタービンの非常停止時に、燃料及び圧縮空気の両方を遮断するとともにガスタービンから残留空気を逃すためにタービンバイパス弁も開放しなければならない。
【００１３】
これは圧縮空気貯蔵発電システムでは、発電運転時にガスタービンと圧縮機を切離してガスタービンを運転しているため制動するものがないための配慮である。
【００１４】
本発明は、ガスタービンの非常停止時になされるタービンバイパス弁の開放機構をシンプル化することを課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数段の圧縮機をもつ圧縮空気貯蔵発電システムにおける前記課題を解決するため、ガスタービンの上流側に配設されたタービンバイパス弁と、前記複数段の圧縮機における、タービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点とタービンバイパス弁とを連通する連通管とを設ける。
【００１６】
また、その連通管には、圧縮機側に放風弁を設けると共に、その放風弁と前記タービンバイパス弁との間に減圧オリフィスとサイレンサを設ける。
【００１７】
本発明による圧縮空気貯蔵発電システムは前記した構成を有しており、タービンバイパス弁が、複数段の圧縮機においてタービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点と連通されているので、ガスタービン非常停止時になされる残留空気の放出と、圧縮機の放風弁を開く非常時の大気放風とを、共用の減圧オリフィスとサイレンサを通して行うことができる。
【００１８】
即ち、圧縮機を運転している圧縮空気貯蔵時（ガスタービン切離し時）に、圧縮機放風弁を開くべき非常時が起ると、放風用としてその減圧オリフィス、サイレンサから大気放風される。
【００１９】
また、圧縮機が停止されガスタービンを運転している発電時の非常停止時等には、タービン内の残留空気も同じ減圧オリフィス、サイレンサから大気放出する。このように放風設備の共用使用が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧縮空気貯蔵発電システムを図１に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。図１において、１は電動発電機、２と３はクラッチ、４Ａは高圧ガスタービン、４Ｂは低圧ガスタービンである。５Ａ，５Ｂは、それぞれ第１段圧縮機と第２段圧縮機である。８は吸気室を示している。
【００２１】
１２は、圧縮空気を貯える空洞、１３は再生器、１５はガスタービン燃焼器を示している。
以上の構成は、従来の圧縮空気貯蔵発電システムと異らない。
【００２２】
図１のシステムでは、高圧タービン４Ａの上流側に設けられるタービンバイパス弁１１の作動圧力と圧縮機５Ａ，５Ｂの同等レベルの圧力点Ａをタービンバイパス弁１１に連通する連通管６が設けられている。
連通管６には、放風弁７とタービンバイパス弁１１の間に、減圧オリフィス９とサイレンサ１０が配置されている。
【００２３】
クラッチ２をＯＦＦしてガスタービン４Ａ，４Ｂの運転が停止され、電動発電機１によって圧縮機５Ａ，５Ｂが駆動されて圧縮空気を空洞１２に貯蔵している状態で、圧縮機５Ａ，５Ｂの放風弁７を開くべき非常時が発生すると、放風弁７から放出される空気は減圧オリフィス９、サイレンサ１０を通して大気に放風される。
【００２４】
また、クラッチ３をＯＦＦして圧縮機５Ａ，５Ｂを電動発電機１から切り離し、電動発電機１をガスタービン４Ａ，４Ｂで駆動して発電している状態で、ガスタービンを停止すべき非常時が発生すると、ガスタービン４Ａ，４Ｂ内の残留空気も減圧オリフィス９とサイレンサ１０から大気放出される。
【００２５】
このように、図１の圧縮空気貯蔵発電システムでは、圧縮機５Ａ，５Ｂからの放風と、ガスタービン４Ａ，４Ｂからの残留空気の放出は、ともに同じ減圧オリフィス９とサイレンサ１０から共用して行われる。
このように、図１の圧縮空気貯蔵発電システムでは空気放出機構が簡素化されている。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による圧縮空気貯蔵発電システムでは、複数段の圧縮機におけるタービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点とタービンバイパス弁とを連通する連通管を設け、この連通管には圧縮機側に放風弁、及び放風弁とタービンバイパス弁との間に減圧オリフィスとサイレンサを設ける。
【００２７】
このように構成した連通管を設けることにより、圧縮空気貯蔵運転における非常時の及び発電運転における非常時のガスタービンからの残留空気の大気放出を、ともに一つき放風設備を共用して行うことができる。
【００２８】
従って、本発明によればシンプル化と共に設備費を低減した圧縮空気貯蔵システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による圧縮空気貯蔵発電システムの構成を示す説明図。
【図２】従来の圧縮空気貯蔵発電システムの構成を示す説明図でガスタービンにより圧縮機を起動している状態を示している。
【図３】図２の圧縮空気貯蔵発電システムにおいてガスタービンによる起動が終って電動発電機により圧縮機を駆動している状態を示す説明図。
【符号の説明】
１ 電動発電機
２，３ クラッチ
４Ａ 高圧ガスタービン
４Ｂ 低圧ガスタービン
５Ａ 第１段圧縮機
５Ｂ 第２段圧縮機
６ 連通管
７ 放風弁
８ 吸気室
９ 減圧オリフィス
１０ サイレンサ
１１ タービンバイパス弁
１２ 空洞
１３ 再生器
１４ インタークーラ
１５ 燃焼器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力需要の少いときに電動発電機で圧縮機を駆動して空気を圧縮して貯え、電力需要時にその貯蔵圧縮空気を用いて燃料を燃焼してガスタービンを駆動して発電するように構成した圧縮空気貯蔵発電システム（ＣＡＥＳ）に関する。
【０００２】
【背景技術】
図２，図３によって従来の圧縮空気貯蔵発電システムの構成及び作動について説明する。図２において、２１は電動発電機である。
【０００３】
電動発電機２１の両側にはクラッチ２２，２３を介して第１段圧縮機２５Ａ、第２段圧縮機２５Ｂ及び第３段圧縮機２５Ｃからなる圧縮機と、高圧ガスタービン２４Ａと低圧ガスタービン２４Ｂからなるガスタービンが配設されている。
【０００４】
２７はガスタービン排熱回収用熱交換器（再生器）、２８はガスタービンの燃焼器、２９は圧縮空気を貯える空洞である。
【０００５】
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは放風弁であり、これらの放風弁を含め、図示した弁については白地のものが開、黒く塗りつぶしたものが閉の状態を示している。
【０００６】
図２の圧縮空気貯蔵発電システムにおいて、空洞２９に圧縮空気を貯蔵するために圧縮機２５Ａ〜２５Ｃを起動するに当っては、電動発電機だけで起動するのは負荷が大きすぎるため本出願人は先に、圧縮機をガスタービン２４Ａ，２４Ｂで駆動して起動する発明を提案した。
【０００７】
その場合、同期形の電動発電機２１の両側のクラッチ２２，２３をＯＮとしガスタービン２４Ａ，２４Ｂと圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを連結し、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂを駆動し、その動力によって圧縮機を起動するのである。
その時、３台の圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの放風弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは開とする。
【０００８】
圧縮空気貯蔵発電システムでは空洞２９に貯蔵された加圧空気源があるので、圧縮機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを起動するためガスタービンを作動するときは、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂにその圧縮空気と燃料を送り着火し、ガスタービン２４Ａ，２４Ｂによって定格回転数まで電動発電機２１を立ち上げる。
【０００９】
そして電動発電機２１がガスタービンの定格回転数まで立ち上がったら、図３に示すようにガスタービン側のクラッチ２３を切離し、圧縮機の放風弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを閉にし電動発電機２１で圧縮機２５Ａ〜２５Ｃを回転させ地下の空洞２９に圧縮空気を貯える。
【００１０】
また発電時は、圧縮機側クラッチ２２を切離して圧縮機２５Ａ〜２５Ｃの駆動を停止し、地下空洞２９の圧縮空気をガスタービン２４Ｂに送気し燃焼器２８に燃料を送り着火しガスタービン２４Ａ，２４Ｂを廻して電動発電機２１で発電を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通常のガスタービンでは空気は圧縮機の回転によって吸込まれ、外力（ポンプ等）によって供給されるのは燃料だけであるから、オーバスピードトリップを除くためになされる非常停止時には、ガスタービンに供給される燃料のみを遮断すれば良い。
【００１２】
しかし、圧縮空気貯蔵発電システムでは、発電時は、ガスタービンには燃料だけでなく圧縮空気も地下空洞２９より供給される。従って圧縮空気貯蔵発電システムでは、ガスタービンの非常停止時に、燃料及び圧縮空気の両方を遮断するとともにガスタービンから残留空気を逃すためにタービンバイパス弁も開放しなければならない。
【００１３】
これは圧縮空気貯蔵発電システムでは、発電運転時にガスタービンと圧縮機を切離してガスタービンを運転しているため制動するものがないための配慮である。
【００１４】
本発明は、ガスタービンの非常停止時になされるタービンバイパス弁の開放機構をシンプル化することを課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数段の圧縮機をもつ圧縮空気貯蔵発電システムにおける前記課題を解決するため、ガスタービンの上流側に配設されたタービンバイパス弁と、前記複数段の圧縮機における、タービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点とタービンバイパス弁とを連通する連通管とを設ける。
【００１６】
また、その連通管には、圧縮機側に放風弁を設けると共に、その放風弁と前記タービンバイパス弁との間に減圧オリフィスとサイレンサを設ける。
【００１７】
本発明による圧縮空気貯蔵発電システムは前記した構成を有しており、タービンバイパス弁が、複数段の圧縮機においてタービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点と連通されているので、ガスタービン非常停止時になされる残留空気の放出と、圧縮機の放風弁を開く非常時の大気放風とを、共用の減圧オリフィスとサイレンサを通して行うことができる。
【００１８】
即ち、圧縮機を運転している圧縮空気貯蔵時（ガスタービン切離し時）に、圧縮機放風弁を開くべき非常時が起ると、放風用としてその減圧オリフィス、サイレンサから大気放風される。
【００１９】
また、圧縮機が停止されガスタービンを運転している発電時の非常停止時等には、タービン内の残留空気も同じ減圧オリフィス、サイレンサから大気放出する。このように放風設備の共用使用が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧縮空気貯蔵発電システムを図１に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。図１において、１は電動発電機、２と３はクラッチ、４Ａは高圧ガスタービン、４Ｂは低圧ガスタービンである。５Ａ，５Ｂは、それぞれ第１段圧縮機と第２段圧縮機である。８は吸気室を示している。
【００２１】
１２は、圧縮空気を貯える空洞、１３は再生器、１５はガスタービン燃焼器を示している。
以上の構成は、従来の圧縮空気貯蔵発電システムと異らない。
【００２２】
図１のシステムでは、高圧タービン４Ａの上流側に設けられるタービンバイパス弁１１の作動圧力と圧縮機５Ａ，５Ｂの同等レベルの圧力点Ａをタービンバイパス弁１１に連通する連通管６が設けられている。
連通管６には、放風弁７とタービンバイパス弁１１の間に、減圧オリフィス９とサイレンサ１０が配置されている。
【００２３】
クラッチ２をＯＦＦしてガスタービン４Ａ，４Ｂの運転が停止され、電動発電機１によって圧縮機５Ａ，５Ｂが駆動されて圧縮空気を空洞１２に貯蔵している状態で、圧縮機５Ａ，５Ｂの放風弁７を開くべき非常時が発生すると、放風弁７から放出される空気は減圧オリフィス９、サイレンサ１０を通して大気に放風される。
【００２４】
また、クラッチ３をＯＦＦして圧縮機５Ａ，５Ｂを電動発電機１から切り離し、電動発電機１をガスタービン４Ａ，４Ｂで駆動して発電している状態で、ガスタービンを停止すべき非常時が発生すると、ガスタービン４Ａ，４Ｂ内の残留空気も減圧オリフィス９とサイレンサ１０から大気放出される。
【００２５】
このように、図１の圧縮空気貯蔵発電システムでは、圧縮機５Ａ，５Ｂからの放風と、ガスタービン４Ａ，４Ｂからの残留空気の放出は、ともに同じ減圧オリフィス９とサイレンサ１０から共用して行われる。
このように、図１の圧縮空気貯蔵発電システムでは空気放出機構が簡素化されている。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による圧縮空気貯蔵発電システムでは、複数段の圧縮機におけるタービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点とタービンバイパス弁とを連通する連通管を設け、この連通管には圧縮機側に放風弁、及び放風弁とタービンバイパス弁との間に減圧オリフィスとサイレンサを設ける。
【００２７】
このように構成した連通管を設けることにより、圧縮空気貯蔵運転における非常時の及び発電運転における非常時のガスタービンからの残留空気の大気放出を、ともに一つき放風設備を共用して行うことができる。
【００２８】
従って、本発明によればシンプル化と共に設備費を低減した圧縮空気貯蔵システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による圧縮空気貯蔵発電システムの構成を示す説明図。
【図２】従来の圧縮空気貯蔵発電システムの構成を示す説明図でガスタービンにより圧縮機を起動している状態を示している。
【図３】図２の圧縮空気貯蔵発電システムにおいてガスタービンによる起動が終って電動発電機により圧縮機を駆動している状態を示す説明図。
【符号の説明】
１ 電動発電機
２，３ クラッチ
４Ａ 高圧ガスタービン
４Ｂ 低圧ガスタービン
５Ａ 第１段圧縮機
５Ｂ 第２段圧縮機
６ 連通管
７ 放風弁
８ 吸気室
９ 減圧オリフィス
１０ サイレンサ
１１ タービンバイパス弁
１２ 空洞
１３ 再生器
１４ インタークーラ
１５ 燃焼器
Claims (1)
- 電力需要の少いときに、電動発電機駆動による複数段の圧縮機で圧縮した空気を貯え、電力需要時に貯蔵圧縮空気を用いて燃料を燃焼してガスタービンを駆動し発電するようにした圧縮空気貯蔵発電システムにおいて、前記ガスタービンの上流側に配設されたタービンバイパス弁、前記複数段の圧縮機における前記タービンバイパス弁の作動圧力と同等レベルの圧力点と前記タービンバイパス弁とを連通する連通管、同連通管の前記圧縮機側に設けられた放風弁、および、同放風弁と前記タービンバイパス弁との間で前記連通管に設けられた減圧オリフィスとサイレンサを有することを特徴とする圧縮空気貯蔵発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17017897A JP3690901B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17017897A JP3690901B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1113481A JPH1113481A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3690901B2 true JP3690901B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=15900144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17017897A Expired - Fee Related JP3690901B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3690901B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008060073A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Kturbo, Inc. | Blow off system for turbo compressor |
| JP4897018B2 (ja) * | 2009-08-19 | 2012-03-14 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 機械ユニットの配置システム |
| CN102320237B (zh) * | 2011-06-28 | 2013-08-07 | 陈明军 | 一种新型电动车 |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP17017897A patent/JP3690901B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1113481A (ja) | 1999-01-19 |
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