JP6368577B2 - 圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態の圧縮空気貯蔵(CAES:compressed air energy storage)発電装置1の概要ブロック図を示している。このCAES発電装置1は、自然エネルギーを利用して発電する場合の出力変動を平準化するとともに、電力需要の変動に合わせた出力を行うためのものである。
図7は、第2実施形態のCAES発電装置1を示している。本実施形態のCAES発電装置1は、1基の小容量タンク5aに各2台(複数)の圧縮機4a,4bと膨張機7a,7bが接続されていることに関する部分以外の構成は図1の第1実施形態と同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
図8は、第3実施形態のCAES発電装置1を示している。本実施形態のCAES発電装置1は、各タンク5a,5bへの圧縮機4a,4b及び膨張機7a,7bの接続構成に関する部分以外の構成は図1の第1実施形態と同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
図9は、第4実施形態のCAES発電装置1を示している。本実施形態のCAES発電装置1は、熱交換器13a〜13d及び蓄熱部14a,14bに関する部分以外の構成は図1の第1実施形態と同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
図10は、第5実施形態のCAES発電装置1を示している。本実施形態のCAES発電装置1は、蒸気駆動発電機16及びバイナリ発電機17に関する部分以外の構成は図1の第1実施形態と同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
2 風力発電装置
3a,3b,3c モータ
4a,4b,4c 圧縮機
5a,5b,5c タンク
6a,6b,6c,6d,6e,6f 注入側弁
7a,7b,7c 膨張機
8a,8b,8c,8d,8e,8f 排出側弁
9a,9b,9c 発電機
10 出力センサ
11a,11b,11c 圧力センサ
12 制御装置
13a,13b,13c,13d 熱交換器
14a,14b 蓄熱部
15a,15b ポンプ
16 蒸気駆動発電機
17 バイナリ発電機
18 蒸気源
19 ドレン分離機
20 クーリングタワー
21a,21b タンク間空気供給弁
22 制御手段
Claims (13)
- 自然エネルギーを用いて発電した電力により駆動される、互いに電気的に並列に接続された複数のモータと、
前記モータと機械的に接続され、空気を圧縮する複数の圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された空気を貯蔵する、少なくとも2つの容量の異なるタンクと、
前記タンクから供給される圧縮空気によって駆動される複数の膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続され、互いに電気的に並列に接続された複数の発電機と、
前記自然エネルギーによる発電電力のうち、長周期の変動電力には相対的に大容量の前記タンクから前記膨張機に前記圧縮空気を供給し、短周期の変動電力には相対的に小容量の前記タンクから前記膨張機に前記圧縮空気を供給することによって、前記発電機を駆動し、長周期及び短周期の変動電力の両方を平準化して電力需要に応じた電力を出力する制御を行う制御手段と
を備える、圧縮空気貯蔵発電装置。 - 少なくとも2つの容量の異なる前記タンクは、互いに流体的に接続されており、
相対的に小容量の前記タンクの内圧が相対的に大容量の前記タンクの内圧よりも所定以上小さいとき、相対的に大容量の前記タンクから相対的に小容量の前記タンクに前記圧縮空気を差圧充填するタンク間空気供給弁をさらに備える、請求項1に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 - 少なくとも2つの容量の異なる前記タンクのうち、相対的に小容量の前記タンクは、1時間未満持続して発電できる容量であり、少なくとも2つの容量の異なる前記タンクのうち、相対的に大容量の前記タンクは、1時間以上持続して発電できる容量である、請求項1または請求項2に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 前記制御手段は、前記長周期の変動電力に対しては長周期需要曲線に基づいて、及び、前記短周期の変動電力に対しては短周期基準曲線に基づいて、長周期及び短周期の各変動電力をそれぞれ平準化して電力需要に応じた電力を出力する制御を行う、請求項1から請求項3に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 相対的に小容量の前記タンクに接続される前記圧縮機及び前記膨張機は、共にスクリュ式である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 相対的に大容量の前記タンクに接続される前記圧縮機及び前記膨張機も、共にスクリュ式である、請求項5に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 相対的に大容量の前記タンクに接続される前記圧縮機及び前記膨張機の少なくとも1つが、ターボ式であり、相対的に小容量の前記タンクに接続される前記圧縮機及び前記膨張機は、共にスクリュ式である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 前記短周期の変動電力には小型の前記圧縮機及び前記膨張機を少なくとも使用し、前記長周期の変動電力には大型の前記圧縮機及び前記膨張機を少なくとも使用する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 前記タンクの入口に前記圧縮機で圧縮されて温度上昇した空気を熱媒と熱交換する入口側熱交換器を設け、該入口側熱交換器で熱交換された熱媒を蓄える蓄熱部を設け、前記タンクの出口に前記タンクから吐出された空気を前記蓄熱部から吐出された熱媒と熱交換して加熱する出口側熱交換器を設けた、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 前記発電機の出力部に前記発電機とは別の外部発電機を設け、自然エネルギーを用いて発電した電力が過度に不安定な場合や過小の場合に発電する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 相対的に大容量の前記タンクに鉱山の坑道又は地下空洞を使用した、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
- 前記制御手段は、
前記圧縮機からいずれの前記タンクに圧縮空気を供給するか切り替える注入側弁と、
前記タンクからいずれの前記膨張機に圧縮空気を供給するか切り替える排出側弁と、
前記自然エネルギーの発電出力を測定する出力センサと、
前記タンク内の圧力を測定する圧力センサと、
制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記出力センサ及び前記圧力センサの測定値に基づいて前記注入側弁及び前記排出側弁を開閉する、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 - 自然エネルギーを用いて発電した電力により駆動される、互いに電気的に並列に接続された複数のモータと、
前記モータと機械的に接続され、空気を圧縮する複数の圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された空気を貯蔵する、少なくとも2つの容量の異なるタンクと、
前記タンクから供給される圧縮空気によって駆動される複数の膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続され、互いに電気的に並列に接続された複数の発電機とを備える圧縮空気貯蔵発電装置の圧縮空気貯蔵発電方法であって、
前記自然エネルギーによる発電電力のうち、長周期の変動電力には相対的に大容量の前記タンクから前記膨張機に前記圧縮空気を供給し、短周期の変動電力には相対的に小容量の前記タンクから前記膨張機に前記圧縮空気を供給することによって、前記発電機を駆動し、長周期及び短周期の変動電力の両方を平準化して電力需要に応じた電力を出力する制御を行う、圧縮空気貯蔵発電方法。
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