WO2018181007A1 - 圧縮空気貯蔵発電装置 - Google Patents

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WO2018181007A1
WO2018181007A1 PCT/JP2018/011741 JP2018011741W WO2018181007A1 WO 2018181007 A1 WO2018181007 A1 WO 2018181007A1 JP 2018011741 W JP2018011741 W JP 2018011741W WO 2018181007 A1 WO2018181007 A1 WO 2018181007A1
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heat
power
cold
heat medium
demand
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PCT/JP2018/011741
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松隈　正樹
綾香 長平良
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株式会社神戸製鋼所
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    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/50—Energy storage in industry with an added climate change mitigation effect

Definitions

  • This disclosure relates to a compressed air storage power generation device.
  • CAES compressed air storage
  • CAES power generators use renewable energy to drive compressors to produce compressed air, store the compressed air in tanks, etc., and use compressed air to drive turbine generators when necessary to generate power It is a device to obtain.
  • Such a CAES power generator is disclosed in, for example, Patent Document 1.
  • Patent Document 1 discloses a configuration of a general CAES power generator, but details about supplying power and cold energy generated by the CAES power generator to a supplier (customer facility) as much as necessary in a timely manner. Has not been considered.
  • the embodiment of the present invention has been made under such circumstances, and the object thereof is to supply a necessary amount of electric power and cold energy to a customer facility in a timely manner by using a compressed air storage power generation device.
  • the compressed air storage power generation device stores a renewable energy in the form of compressed air, generates electricity using the compressed air as necessary, and can supply power to customer equipment.
  • An air storage power generation apparatus wherein a power demand receiving unit that receives a power demand value of the customer facility, a cold demand receiving unit that receives a cold demand value of the customer facility, and power generation using the renewable energy
  • An electric motor driven by the generated electric power a compressor driven by the electric motor, a pressure accumulating part for storing the compressed air compressed by the compressor, and an expansion driven by the compressed air supplied from the pressure accumulating part
  • a heat generator a generator driven by the expander, a power adjusting unit that adjusts the amount of power generated by the generator, the cold air exhausted from the expander, and the first heat medium.
  • a first heat exchanger that cools the first heat medium
  • a first heat medium storage unit that stores the first heat medium cooled by the first heat exchanger as cold heat
  • the first A cooling / heating adjustment unit that adjusts the supply amount of the cooling heat from the heating medium storage unit to the customer facility, the power demand value received by the power demand receiving unit, and the cooling demand value received by the cooling demand receiving unit
  • a control device that controls the power adjustment unit and the cooling / heating adjustment unit so as to supply the electric power and the cooling / heating according to the demand to the customer facility.
  • energy such as renewable energy whose output fluctuates irregularly can be stored in the accumulator as compressed air, and when necessary, compressed air is supplied to the expander to drive the generator.
  • the first heat medium can be cooled using the cool air exhausted from the expander in the first heat exchanger, and the cooled first heat medium is stored in the first heat medium storage unit, and if necessary. Can be used.
  • the electric power demand receiving part and the cold / hot demand receiving part have received the electric power demand value and the cold / hot demand value of a customer's facility, respectively, it can grasp
  • a required amount of electric power and cold energy can be supplied to the customer facility by the electric power adjustment unit and the cold energy adjustment unit. Therefore, the required amount of electric power and cold energy can be supplied to the customer facility in a timely manner by using the compressed air storage power generation device.
  • the energy efficiency of the apparatus can be improved by supplying electric power and cold heat together.
  • the coefficient of performance COP Coefficient of Performance
  • COP Coefficient of Performance
  • the customer facility is located far from the main power generation facility such as a thermal power plant or a nuclear power plant, it is necessary to install a large-scale power transmission system. Can be installed in any location, so it can be installed near customer equipment. This eliminates the need for a large-scale power transmission system. Therefore, the present apparatus is particularly effective when the customer facility is located far from a main power generation facility such as a thermal power plant or a nuclear power plant.
  • the CAES power generation apparatus is excellent in environmental performance because it does not discharge environmentally hazardous substances, and has a long service life and excellent durability compared to other power generation facilities.
  • the compressed air storage power generator exchanges heat between a thermal demand receiver that receives a thermal demand value of the customer facility, air discharged from the compressor and a second heat medium, and the second heat medium
  • a second heat exchanger for heating, a second heat medium storage unit for storing the second heat medium heated by the second heat exchanger as warm heat, and the customer equipment from the second heat medium storage unit
  • a thermal adjustment unit that adjusts the supply amount of the thermal energy to the controller, and the control device receives the power demand value received by the power demand reception unit, the cold demand value received by the cold demand reception unit, and the The power adjustment unit, the cold adjustment unit, and the thermal adjustment unit so as to supply the consumer equipment with the electric power, the cold heat, and the hot heat according to the thermal demand value received by the thermal demand receiving unit. May be controlled.
  • the second heat medium can be heated using the high-temperature air discharged from the compressor in the second heat exchanger, and the heated second heat medium is stored in the second heat medium storage unit. Can be used as needed.
  • the thermal demand is received by the thermal demand receiving unit, it is possible to grasp the thermal energy required by the customer facility in a timely manner.
  • the required amount of heat can be supplied to the customer facility by the temperature adjustment unit. Therefore, the compressed air storage power generation device can be used to supply the required amount of heat to the customer facility in a timely manner.
  • the energy efficiency of the apparatus can be further improved by supplying electric power, cold heat, and warm heat together.
  • the compressed air storage power generation device includes a third heat exchanger that exchanges heat between the air discharged from the compressor and the third heat medium and heats the third heat medium, and the third heat exchanger.
  • a third heat medium storage unit that stores the heated third heat medium as heat, and heat absorption that obtains cold using the heat of the third heat medium stored in the third heat medium storage unit You may further provide a type refrigerator.
  • the thermal absorption refrigerator can convert the thermal energy obtained in the third heat exchanger into cold energy, and more cold energy can be obtained. This is particularly effective when the customer facility requires a lot of cold energy.
  • the compressed air storage power generator may further include an electric cooler that obtains cold using the power generated by the generator.
  • the electric cooler can convert the electric power generated by the generator into cold heat, and more cold heat can be obtained. This is particularly effective when the customer facility requires a lot of cold energy.
  • a required amount of electric power and cold energy can be supplied to customer facilities in a timely manner using a compressed air storage power generation device.
  • the schematic structure figure of the compressed air storage power generator concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • the control block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 1st Embodiment.
  • the schematic block diagram of the modification of the compressed air storage power generator which concerns on 1st Embodiment.
  • the schematic block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 2nd Embodiment.
  • the control block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 2nd Embodiment.
  • the schematic block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 3rd Embodiment.
  • the control block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 3rd Embodiment.
  • the schematic block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 4th Embodiment.
  • the control block diagram of the compressed air storage power generator which concerns on 4th Embodiment.
  • the compressed air storage (CAES) power generation system 1 shown in FIG. 1 stores the electric power generated by the power generation device 2 using renewable energy such as wind power generation or solar power generation in the form of compressed air, and when necessary. This is a system that generates power using compressed air and supplies power to the customer facility 3 in a timely manner. Furthermore, the CAES power generation system 1 can also supply cold energy generated in the system to the customer facility 3 in a timely manner.
  • the aspect of the customer facility 3 can be various, such as each home or factory.
  • the customer equipment 3 is depicted alone in FIG. 1, but may be plural. Here, in FIG. 1, the customer equipment 3 is illustrated in two places, but the two customer equipments 3 are the same.
  • the CAES power generation system 1 includes a CAES power generation apparatus 10 and a power demand detection unit 50 and a cold / hot demand detection unit 51 that can transmit data via the communication network N.
  • the CAES power generation apparatus 10 uses a power generation line 4 a that generates power using compressed air, a cooling line 4 b that extracts cold using the cool air exhausted from the expander 14, and high-temperature air that is discharged from the compressor 12. Heating line 4c.
  • power generation line 4 a that generates power using compressed air
  • cooling line 4 b that extracts cold using the cool air exhausted from the expander 14, and high-temperature air that is discharged from the compressor 12.
  • Heating line 4c Heating line 4c.
  • the CAES power generation device 10 includes a motor (electric motor) 11, a compressor 12, a pressure accumulation tank (pressure accumulation unit) 13, an expander 14, a generator 15, and a switch 16.
  • the electric power generated by the power generation device 2 that uses renewable energy is supplied to the motor 11.
  • the power supplied from the power generator 2 to the motor 11 is referred to as input power.
  • the motor 11 is mechanically connected to the compressor 12 and is driven by input power to operate the compressor 12.
  • the compressor 12 of this embodiment is a screw type. Since the screw type compressor 12 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 10.
  • the type of the compressor 12 is not particularly limited, and may be a scroll type, a turbo type, a reciprocating type, or the like other than the screw type.
  • the compressor 12 When driven by the motor 11, the compressor 12 sucks air from the air inlet 12a, compresses it, and discharges it from the outlet 12b.
  • the discharge port 12b of the compressor 12 is fluidly connected to the pressure accumulation tank 13 through the air pipe 18a, and the compressed air discharged from the discharge port 12b is pumped to the pressure accumulation tank 13.
  • one compressor 12 is installed, but the number of installed units is not particularly limited, and a plurality of compressors may be used.
  • the number of units can be controlled instead of or in addition to the rotational speed control in order to follow the input power that fluctuates irregularly with good responsiveness.
  • the pressure accumulation tank 13 is a steel tank, for example, and stores the compressed air fed from the compressor 12.
  • the pressure accumulating tank 13 is fluidly connected to the air supply ports 14a of the two expanders 14 through the air pipe 18b that is bifurcated via the switching valve 19a, and the compressed air stored in the pressure accumulating tank 13 is It is selectively supplied to the two expanders 14 through the air pipe 18b.
  • the switching valve 19a is controlled by the control device 17 as will be described later.
  • An air supply capacity adjustment valve 19b which is a flow rate adjustment valve, is interposed in each of the air pipes 18b branched into two. The opening degree of the air supply capacity adjustment valve 19b is controlled by a control device 17 described later.
  • the two expanders 14 of the present embodiment are the same and are screw type. Since the screw-type expander 14 can control the number of rotations, it is preferable as a component of the CAES power generator 10 like the screw-type compressor 12 described above.
  • the type of the expander 14 is not particularly limited, and may be a scroll type, a turbo type, or a reciprocating type other than the screw type.
  • the expander 14 is mechanically connected to the generator 15. Therefore, the expander 14 is operated by the compressed air supplied from the air supply port 14 a and drives the generator 15. That is, the compressed air stored in the pressure accumulation tank 13 is expanded and used for power generation. The expanded air is exhausted from the exhaust port 14b.
  • the generator 15 is electrically connected to the customer facility 3 and the motor 11 via the inverter 19c and the switch 16.
  • the electric power generated by the generator 15 is supplied to the customer facility 3, but the electric power can be supplied to the motor 11 by switching the switch 16.
  • the power supplied from the generator 15 to the customer facility 3 is referred to as output power
  • the power supplied to the motor 11 is referred to as return power.
  • the switch 16 since power generation using renewable energy by the power generation device 2 is unstable, it is effective that the switch 16 can be switched to obtain return power when power to be supplied to the motor 11 cannot be obtained.
  • An inverter 19c is interposed between the generator 15 and the switch 16, and the number of revolutions of the generator 15 can be adjusted by the inverter 19c, and the amount of output power can be adjusted. Moreover, the inverter 19c of this embodiment also has a function as a converter, and output power is supplied to the customer facility 3 after being converted into a desired voltage and frequency by the inverter 19c including DC / AC conversion. The inverter 19c is controlled by the control device 17 as will be described later.
  • the switching valve 19a, the air supply capacity adjusting valve 19b, and the inverter 19c are collectively referred to as a power supply adjusting device (power adjusting unit) 19.
  • the power demand detecting unit 50 is attached to the customer facility 3, and the power required by the customer facility 3 is detected.
  • the aspect of the power demand detecting unit 50 is not particularly limited, and for example, the power demand value may be calculated from the amount of power used in each home or the amount of power used in a factory.
  • the power demand value is transmitted from the power demand detection unit 50 to the power demand reception unit 60 via the communication network N, and is used for control described later in the control device 17.
  • the CAES power generation device 10 includes a first heat exchanger 20 and a first heat medium storage unit 21. These are fluidly connected by a heat medium pipe 23a, and the first heat medium circulates between them through the heat medium pipe 23a.
  • the heat medium pipe 23a is provided with a pump 24 for circulating and flowing the first heat medium.
  • the kind of 1st heat medium is not specifically limited, For example, it can be heat medium oil or water.
  • the first heat exchanger 20 is fluidly connected to the exhaust ports 14b of the two expanders 14 through the air piping 18c, and the air exhausted from the exhaust ports 14b of the expanders 14 passes through the air piping 18c to form the first. 1 is supplied to the heat exchanger 20.
  • the air exhausted from the exhaust port 14b of the expander 14 is absorbed by the air when it is expanded by the expander 14, the air is cold at room temperature or lower.
  • the air exhausted from the exhaust port 14b of the expander 14 is cool air of about ⁇ 50 ° C., for example.
  • the air in the air pipe 18c is heated, and the first heat medium in the heat medium pipe 23a is cooled.
  • the air in the air pipe 18c heated by the first heat exchanger 20 is about 20 ° C., for example, and the first heat medium in the heat medium pipe 23a cooled by the first heat exchanger 20 is, for example, It becomes about 5 ° C.
  • the air heated by the first heat exchanger 20 is exhausted to the atmosphere, and the first heat medium cooled by the first heat exchanger 20 passes through the heat medium pipe 23a.
  • 1 Heat medium storage unit 21 is supplied and stored.
  • the first heat medium storage unit 21 is, for example, a cold water pool, and is preferably insulated from the outside so as not to release cold heat to the outside.
  • the first heat medium storage unit 21 is fluidly connected to the customer facility 3 through the heat medium pipe 23b, and a cold supply adjustment valve (cold heat adjustment unit) 22 that is a flow rate adjustment valve is interposed in the heat medium pipe 23b. It is installed.
  • the cold supply control valve 22 is controlled by the control device 17 as will be described later. Therefore, the first heat medium stored in the first heat medium storage unit 21 is supplied to the customer facility 3 under the control of the control device 17.
  • the heat medium supply mechanism 40 is provided in order to supplement this, The first heat medium is supplied into the heat medium pipe 23 a by the heat medium supply mechanism 40.
  • a cold / hot demand detection unit 51 is installed, and the cold / hot demand value of the customer facility 3 can be detected.
  • the aspect of the cold / heat demand detection part 51 is not specifically limited, For example, you may calculate a cold / hot demand value from the usage-amount of the air-conditioning equipment in each household, or the usage-amount of the cold water in a factory.
  • the cold demand value is transmitted from the cold demand detection unit 51 to the cold demand reception unit 61 via the communication network N, and is used in the control device 17 for later-described control.
  • the CAES power generator 10 includes a second heat exchanger 25a, a second heat medium storage unit 26, and a return heat exchanger 25b. These are fluidly connected by the heat medium pipes 28a and 28b, and the second heat medium circulates between them through the heat medium pipes 28a and 28b.
  • the heat medium pipe 28a is provided with a pump 29 for circulating and flowing the second heat medium.
  • the kind of 2nd heat medium is not specifically limited, For example, it can be heat medium oil or water.
  • the second heat exchanger 25 a is interposed in an air pipe 18 a that extends from the discharge port 12 b of the compressor 12 to the pressure accumulation tank 13. Since the compressed air discharged from the discharge port 12b of the compressor 12 is heated by the compression heat when being compressed by the compressor 12, it is high-temperature air at room temperature or higher. In this embodiment, the compressed air discharged from the discharge port 12b of the compressor 12 is high-temperature air of about 155 ° C., for example.
  • the second heat exchanger 25a heat exchange is performed between the high temperature air in the air pipe 18a and the second heat medium in the heat medium pipe 28a at room temperature. Specifically, in the second heat exchanger 25a, the air in the air pipe 18a is cooled, and the second heat medium in the heat medium pipe 28a is heated. In this embodiment, the air in the air pipe 18a cooled by the second heat exchanger 25a is, for example, about 50 ° C., and the second heat medium heated by the second heat exchanger 25a is, for example, about 90 ° C. . After heat exchange in the second heat exchanger 25a, the air cooled in the second heat exchanger 25a is supplied to and stored in the accumulator tank 13, and the second heat medium heated in the first heat exchanger 20 is heated. The second heat medium storage unit 26 is supplied and stored through the medium pipe 28a.
  • the second heat medium storage unit 26 is, for example, a hot water pool, and is preferably insulated from the outside so as not to release the heat to the outside.
  • the second heat medium storage unit 26 is fluidly connected to the return heat exchanger 25b through the heat medium pipe 28b.
  • the return heat exchanger 25 b is interposed in an air pipe 18 b extending from the pressure accumulation tank 13 to the expander 14.
  • heat is exchanged between the air in the air pipe 18b and the second heat medium in the high-temperature heat medium pipe 28b.
  • the air in the air pipe 18b heated by the return heat exchanger 25b is about 70 ° C., for example, and the second heat medium cooled by the return heat exchanger 25b is about 50 ° C., for example.
  • the air heated in the return heat exchanger 25b is supplied to the expander 14.
  • the CAES power generation device 10 includes a control device 17, a power demand receiving unit 60, and a cold / hot demand receiving unit 61.
  • the control device 17 is constructed by hardware including a storage device such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and software installed therein.
  • the control device 17 is electrically connected to the power demand receiving unit 60 and the cold / heat demand receiving unit 61.
  • the power demand receiver 60 is a receiver that receives an electrical signal related to a power demand value transmitted from the power demand detector 50 via the communication network N.
  • the cold demand receiver 61 is a receiver that receives an electrical signal related to a cold demand value transmitted from the cold demand detector 51 via the communication network N.
  • the control device 17 controls the power supply adjustment device 19 and the cold heat supply adjustment valve 22.
  • the control device 17 includes a power generation amount control unit 17 a that controls the power supply adjustment device 19, and a cooling / heating supply control unit 17 b that controls the cooling / heating supply adjustment valve 22.
  • the power generation amount control unit 17a adjusts the power generation amount by controlling a power supply adjusting device 19 including three elements including a switching valve 19a, an air supply capacity adjustment valve 19b, and an inverter 19c.
  • the power generation amount control unit 17a drives the generator 15 by adjusting the opening of the air supply capacity adjustment valve 19b. Specifically, when the power demand value is larger than the current output power, the opening of the air supply capacity adjustment valve 19b is increased, and a large amount of compressed air is supplied to the expander 14 to reduce the power generation amount of the generator 15. increase. When the power demand value detected by the power demand detection unit 50 is smaller than the current output power, the opening of the air supply capacity adjustment valve 19b is reduced and less compressed air is supplied to the expander 14 to generate power from the generator 15. Reduce the amount.
  • the power generation amount control unit 17a drives the generator 15 by adjusting the rotation speed command value of the inverter 19c. Specifically, when the power demand value is larger than the current output power, the rotation speed command value is increased, the rotation speed of the generator 15 is increased, and the power generation amount of the generator 15 is increased. When the power demand value detected by the power demand detection unit 50 is smaller than the current output power, the rotational speed command value is decreased, the rotational speed of the generator 15 is decreased, and the power generation amount of the generator 15 is decreased.
  • the power generation amount control unit 17a adjusts the number of the expanders 14 to operate by switching the switching valve 19a, and drives the generator 15. Specifically, when the power demand value is larger than the current output power, the power generation amount of the generator 15 is increased by opening the outlet of the switching valve 19a and driving the two expanders 14. . When the power demand value detected by the power demand detection unit 50 is smaller than the current output power, one or all of the outlets of the switching valve 19a are closed, and one expander 14 is driven or not driven to generate power. The power generation amount of the machine 15 is reduced.
  • the adjustment of the amount of generated power may be performed individually or in combinations with respective priority orders in the control of the switching valve 19a, the air supply capacity adjusting valve 19b, and the inverter 19c.
  • the rotation speed control of the generator 15 is not limited to that by the inverter 19c, and can be executed in any manner.
  • the operation number control of the expander 14 is not limited to that by the switching valve 19a, and can be executed in an arbitrary manner.
  • the maximum number of operating expanders 14 is two in this embodiment, but may be three or more.
  • the cold energy supply control unit 17b detects the cold energy demand detector 51 and adjusts the opening degree of the cold energy supply adjustment valve 22 according to the cold energy demand value received by the cold energy demand receiver 61, so that it is necessary for the customer facility 3. Supply cold heat. Specifically, when the cold demand value is larger than the amount of cold that is currently supplied, the opening degree of the cold supply adjustment valve 22 is increased to increase the amount of cold supply. Moreover, when the cold energy demand value is smaller than the amount of cold energy currently supplied, the opening degree of the cold energy supply adjustment valve 22 is reduced, and the cold energy supply amount is decreased.
  • energy whose output, such as renewable energy, fluctuates irregularly can be stored as compressed air in the accumulator tank 13, and the compressed air is supplied to the expander 14 when necessary, and the generator 15 Can be driven to generate electricity.
  • the first heat medium can be cooled using the cool air exhausted from the expander 14 in the first heat exchanger 20, and the cooled first heat medium is stored in the first heat medium storage unit 21 and necessary. Can be used according to.
  • the electric power demand receiving part 60 and the cold / hot demand receiving part 61 have received the electric power demand value and the cold / hot demand value of the consumer equipment 3, respectively, the electric power and cold energy which the consumer equipment 3 requests
  • the electric power supply adjusting device 19 and the cold / heat supply adjusting valve 22 can supply a required amount of electric power and cold energy to the customer facility 3. Therefore, the compressed air storage power generation device 1 can be used to supply the customer facility 3 with a necessary amount of electric power and cold energy in a timely manner.
  • the energy efficiency of the apparatus can be improved by supplying electric power and cold heat together.
  • the coefficient of performance COP Coefficient of Performance
  • the coefficient of performance COP which is one of the indexes of energy efficiency, is defined by the ratio of the output power energy (output power) and the heat energy (cold heat) to the input power energy (input power). Therefore, compared with the case where only electric power is supplied, the amount of cold energy COP can be improved.
  • the customer facility 3 is located far away from a main power generation facility such as a thermal power plant or a nuclear power plant, it is necessary to install a large-scale power transmission system. Since the power generation device 10 can be installed in any place, it can be installed in the vicinity of the customer facility 3. This eliminates the need for a large-scale power transmission system. Therefore, this apparatus is particularly effective when the customer facility 3 is located far from a main power generation facility such as a thermal power plant or a nuclear power plant. Further, the CAES power generation apparatus 10 is excellent in environmental properties because it does not discharge environmentally hazardous substances, and has a long service life and excellent durability as compared with other power generation facilities.
  • the CAES power generation system 1 can consume the renewable energy in the installed area in the area. "Local production for local consumption”.
  • the FIT system Fixed Price Purchase System
  • each household generates electricity using renewable energy, etc. and consumes it at each household. Things are also done.
  • the CAES power generation device 10 of the present embodiment can regulate the amount of power generation, it is possible to prevent a failure of the power transmission system even when power transmission is performed using an existing weak power transmission system.
  • the return heat exchanger 25b and the heat medium pipe 28b may be omitted, and the heat absorption refrigerator 34a and the heat medium pipes 28c and 23c may be provided.
  • the heat absorption refrigerator 34a is a device that converts heat into cold.
  • the thermal absorption refrigerator 34a of this embodiment is a general absorption refrigerator, that is, a known one. Therefore, detailed description of the structure is omitted here.
  • the heat absorption refrigerator 34a can obtain the first heat medium of, for example, about 7 ° C. by using the heat of the second heat medium of, for example, about 90 ° C.
  • the heat absorption refrigerator 34a is fluidly connected to the heat medium pipe 28a through the heat medium pipe 28c.
  • the heat absorption refrigerator 34a is fluidly connected to the heat medium pipe 23a through the heat medium pipe 23c, and the first heat medium obtained in the heat absorption refrigerator 34a passes through the heat medium pipe 23a. It is supplied to the first heat medium storage unit 21.
  • the circulation amount of the second heat medium in the heat medium pipe 28a decreases, so that a heat medium supply mechanism 41 is provided to compensate for this.
  • the second heat medium is supplied into the heat medium pipe 28a by the heat medium supply mechanism 41.
  • the heat absorption chiller 34a can convert the heat obtained by the second heat exchanger 25a into cold heat, so that more cold heat can be obtained. This is particularly effective when the customer facility 3 requires a lot of cold energy.
  • the CAES power generation apparatus 10 according to the second embodiment shown in FIGS.
  • the CAES power generation apparatus 10 of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the first embodiment of FIGS. Therefore, the same parts as those shown in FIGS.
  • the CAES power generation apparatus 10 of this embodiment includes a heat medium pipe 28d in which a heat supply adjustment valve (thermal adjustment part) 27 that is a flow rate adjustment valve is interposed.
  • the heat supply adjustment valve 27 is controlled by the control device 17 as will be described later. Therefore, the second heat medium stored in the second heat medium storage unit 26 is supplied to the customer facility 3 under the control of the control device 17. Note that when the second heat medium is supplied to the customer facility 3, the circulation amount of the second heat medium in the heat medium pipe 28a is reduced, and therefore, a heat medium supply mechanism 41 is provided to compensate for this.
  • the second heat medium is supplied into the heat medium pipe 28 a by the heat medium supply mechanism 41.
  • a thermal demand detector 52 is installed, and the thermal demand value of the customer facility 3 can be detected.
  • the aspect of the thermal demand detection unit 52 is not particularly limited, and for example, the thermal demand value may be calculated from the amount of air conditioning equipment used in each home or the amount of warm water used in a factory.
  • the CAES power generation device 10 of the present embodiment includes a thermal demand reception unit 62.
  • the thermal demand receiving unit 62 is a receiver that receives an electrical signal related to a cold demand value transmitted from the thermal demand detecting unit 52 via the communication network N.
  • the thermal demand value is transmitted from the thermal demand detector 52 to the thermal demand receiver 62 via the communication network N, and is used for control by the control device 17.
  • the control device 17 controls the power supply adjustment device 19, the cold / heat supply adjustment valve 22, and the warm / heat supply adjustment valve 27.
  • the control device 17 includes a power generation amount control unit 17 a that controls the power supply adjustment device 19, a cooling / heating supply control unit 17 b that controls the cooling / heating supply adjustment valve 22, and a heating / heating supply control that controls the heating / heating supply adjustment valve 27. Part 17c.
  • the thermal supply control unit 17c detects the required amount in the customer facility 3 by adjusting the opening degree of the thermal supply adjustment valve 27 according to the thermal demand value detected by the thermal demand detection unit 52 and received by the thermal demand reception unit 62. Supply warm heat. Specifically, when the heat demand value is larger than the amount of heat currently supplied, the opening degree of the heat supply adjustment valve 27 is increased and the heat supply amount is increased. Further, when the heat demand value is smaller than the currently supplied amount of heat, the opening degree of the heat supply adjustment valve 27 is decreased to decrease the heat supply amount.
  • the second heat medium can be heated using the high-temperature air discharged from the compressor 12 in the second heat exchanger 25a, and the heated second heat medium is used as the second heat medium storage unit. 26 and can be used as needed.
  • the heat demand is received by the heat demand receiving unit 62, the heat required by the customer facility 3 can be grasped in a timely manner.
  • the required amount of heat can be supplied to the customer facility 3 by the heat supply control valve 27. Therefore, the CAES power generator 10 can be used to supply the customer facility 3 with a required amount of heat in a timely manner.
  • the energy efficiency of the apparatus can be further improved by supplying electric power, cold heat, and warm heat together.
  • the CAES power generation apparatus 10 includes a warm / cold conversion line 5a that converts warm heat into cold heat.
  • the CAES power generation apparatus 10 of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the second embodiment of FIGS. 4 and 5 except for the configuration relating to the temperature / cool conversion line 5a. Therefore, the same parts as those shown in FIGS.
  • the CAES power generation apparatus 10 converts the high-temperature air discharged from the compressor 12 into cooling / heating. Is further provided.
  • the CAES power generation device 10 includes a third heat exchanger 30 and a third heat medium storage unit 31. These are fluidly connected by a heat medium pipe 32a, and a third heat medium circulates between them through the heat medium pipe 32a.
  • the heat medium pipe 32a is provided with a pump 33 for circulating and flowing the third heat medium.
  • the kind of 3rd heating medium is not specifically limited, For example, it may be water.
  • the third heat exchanger 30 is interposed in an air pipe 18a extending from the discharge port 12b of the compressor 12 to the second heat exchanger 25a. Since the compressed air discharged from the discharge port 12b of the compressor 12 is heated by the compression heat when compressed by the compressor 12, it is at room temperature or higher. In this embodiment, the compressed air discharged from the discharge port 12b of the compressor 12 is high-temperature air of about 155 ° C., for example.
  • the third heat exchanger 30 heat exchange is performed between the high-temperature air in the air pipe 18a and the third heat medium in the heat medium pipe 32a of about 85 ° C., for example.
  • the air in the air pipe 18a is cooled, and the third heat medium in the heat medium pipe 32a is heated.
  • the air in the air pipe 18a cooled by the third heat exchanger 30 is, for example, about 100 ° C.
  • the third heat medium heated by the third heat exchanger 30 is, for example, about 90 ° C. .
  • the air cooled in the third heat exchanger 30 is supplied to the second heat exchanger 25a and cooled again, and is cooled to about 45 ° C., for example.
  • the air cooled by the second heat exchanger 25a is supplied to the accumulator tank 13 and stored.
  • the third heat medium heated by the third heat exchanger 30 is supplied to and stored in the third heat medium storage unit 31 through the heat medium pipe 32a.
  • the third heat medium storage unit 31 is, for example, a hot water pool, and is preferably insulated from the outside so as not to release the heat to the outside.
  • the third heat medium storage unit 31 is fluidly connected to the heat absorption pipe 34b and the heat medium pipe 32b, and the heat medium pipe 32b is provided with the heat absorption type refrigerator 34b. Further, in the heat medium pipe 32b, a heat / cool conversion valve 35 is interposed between the third heat medium storage unit 31 and the heat absorption type refrigerator 34b.
  • the temperature / cool conversion valve 35 is controlled by the control device 17 as described later. Therefore, the third heat medium stored in the third heat medium storage unit 31 is supplied to the thermal absorption refrigerator 34 b under the control of the control device 17.
  • the third heat medium is supplied as heat to the heat absorption refrigerator 34b, the circulation amount of the third heat medium in the heat medium pipe 32a is reduced. Therefore, a heat medium supply mechanism 42 is provided to compensate for this.
  • the third heat medium is supplied into the heat medium pipe 32 a by the heat medium supply mechanism 42.
  • the heat absorption refrigerator 34b is a device that converts heat into cold.
  • the thermal absorption refrigerator 34b of this embodiment is a general absorption refrigerator, that is, a known one. Therefore, detailed description of the structure is omitted here.
  • the thermal absorption refrigerator 34b can obtain cold water of about 7 ° C., for example, by using the heat of the third heat medium of about 90 ° C., for example.
  • the thermal absorption refrigerator 34b is fluidly connected to the customer facility 3 through a pipe 36a, and the cold water obtained by the thermal absorption refrigerator 34b is supplied to the customer facility 3 through the pipe 36a.
  • control device 17 includes a power generation amount control unit 17a, a cold supply control unit 17b, and a hot supply control unit 17c, as in the second embodiment.
  • a cold conversion control unit 17d is provided.
  • the heat / cool conversion control unit 17d detects the required amount in the heat absorption type refrigerator 34b by opening and closing the heat / cool conversion valve 35 according to the cold / heat demand value detected by the cold / heat demand detecting unit 51 and received by the cold / heat demand receiving unit 61. Supply warm heat. Then, the heat absorption chiller 34 b converts the heat into cold and supplies the required amount of cold to the customer facility 3. Specifically, when the cold energy demand value is larger than a predetermined threshold, the heat / cool conversion valve 35 is opened, the required amount of heat is supplied to the heat absorption refrigerator 34b, the heat is converted into cold, and the cold is demanded. Supplying to the house equipment 3 increases the amount of cold supply.
  • the hot / cold conversion valve 35 When the cold demand value is equal to or less than the predetermined threshold value, the hot / cold conversion valve 35 is closed and hot heat is not supplied to the hot-heat absorption refrigerator 34b.
  • the predetermined threshold value of the cold energy demand value indicates a limit value of the cold energy supply by the cold energy supply control unit 17b. That is, the temperature / cool conversion control unit 17d performs control for additionally supplying cold heat when the cold heat supply control unit 17b cannot sufficiently supply cold heat to the customer facility 3.
  • the heat absorption chiller 34b can convert the heat obtained by the third heat exchanger 30 into cold, and more cold can be obtained. This is particularly effective when the customer facility 3 requires a lot of cold energy.
  • the CAES power generator 10 of the fourth embodiment shown in FIGS. 8 and 9 includes an electric cooling conversion line 5b that converts electric power into cold heat.
  • the CAES power generator 10 of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the second embodiment of FIGS. 4 and 5 except for the configuration relating to the electric cooling conversion line 5b. Therefore, the same parts as those shown in FIGS.
  • the CAES power generator 10 includes an electric cooler 39 that is electrically connected to the generator 15 via the switch 16.
  • the switch 16 of this embodiment can be switched so that the electric power generated by the generator 15 is supplied to the customer facility 3, the motor 11, or the electric cooler 39.
  • the electric cooler 39 is a device that converts electricity into cold heat.
  • the electric cooler 39 of this embodiment is a general cooler such as an air conditioner. Instead of this, the electric cooler 39 may be a cooler using a Peltier element that can obtain a cooling effect when a voltage is applied. In any case, the structure of the electric cooler 39 is known, and detailed description of the structure is omitted here.
  • the electric cooler 39 can obtain cold water or cold air of about 7 ° C., for example, using electric power.
  • the electric cooler 39 is fluidly connected to the customer equipment 3 through the pipe 36c, and the cold air obtained by the electric cooler 39 is supplied to the customer equipment 3 through the pipe 36c.
  • control device 17 includes a power generation amount control unit 17a, a cold / hot supply control unit 17b, and a hot / hot supply control unit 17c, as in the second embodiment.
  • a cold conversion control unit 17e is provided.
  • the electric cooling conversion control unit 17e controls the switch 16 according to the cold demand value detected by the cold demand detection unit 51 and supplies the electric cooler 39 with a necessary amount of power. Then, the electric cooler 39 converts the electric power into cold and supplies the required amount of cold to the customer facility 3. Specifically, when the cold demand value is larger than a predetermined threshold, the switch 16 is switched to supply a necessary amount of electric power to the electric cooler 39, convert the electric power to cold, and supply cold energy to the customer facility 3. This increases the amount of cold supply. Further, when the cold demand value is equal to or less than a predetermined threshold, the switch 16 is switched and power is not supplied to the electric cooler 39.
  • the predetermined threshold value of the cooling / heating demand value indicates a limit value of the cooling / heating supply by the cooling / heating supply control unit 17b as in the second and third embodiments. That is, the electric cooling conversion control unit 17e performs control for additionally supplying cold heat when the cold heat supply control unit 17b cannot sufficiently supply cold heat to the customer facility 3.
  • the electric cooler 39 can convert the electric power generated by the generator 15 into cold heat, and more cold heat can be obtained. This is particularly effective when the customer facility 3 requires a lot of cold energy.
  • the target of power generation using renewable energy is, for example, wind power, sunlight, solar heat, wave power or tidal power, flowing water or tide, etc. It is possible to target anything that uses replenished and irregularly varying energy.

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Abstract

圧縮空気貯蔵発電装置１０は、電力需要受信部６０と、冷熱需要受信部６１と、発電機１５によって発電する電力量を調整する電力供給調整装置１９と、第１熱媒貯蔵部２１から需要家設備３への冷熱の供給量を調整する冷熱供給調整弁２２と、電力需要値と冷熱需要値とに応じた電力と冷熱とを需要家設備３に供給するように、電力供給調整装置１９と冷熱供給調整弁２２とを制御する制御装置１７とを備える。

Description

圧縮空気貯蔵発電装置
　本開示は、圧縮空気貯蔵発電装置に関する。
　風力発電または太陽光発電などの再生可能エネルギーを利用した発電は、気象条件に依存するため、出力が安定しないことがある。そのため、適時に必要な電力を得るためには、エネルギー貯蔵システムを使用する必要がある。そのようなシステムの一例として、例えば、圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電装置が知られている。
　ＣＡＥＳ発電装置は、再生可能エネルギーを用いて圧縮機を駆動して圧縮空気を製造し、圧縮空気をタンクなどに貯蔵し、必要なときに圧縮空気を使用してタービン発電機を駆動して電力を得る装置である。このようなＣＡＥＳ発電装置が、例えば特許文献１に開示されている。
特開２０１６－２１１４６６号公報
　特許文献１では、一般的なＣＡＥＳ発電装置の構成は開示されているが、ＣＡＥＳ発電装置によって生成される電力および冷熱を適時に必要なだけ供給先（需要家設備）に供給することについては詳細に検討されていない。
　本発明の実施形態はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、圧縮空気貯蔵発電装置を利用し、適時に必要量の電力および冷熱を需要家設備に供給することである。
　本発明の実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置は、再生可能エネルギーを圧縮空気の態様で蓄え、必要に応じて前記圧縮空気を使用して発電し、需要家設備に電力を供給可能である圧縮空気貯蔵発電装置であって、前記需要家設備の電力需要値を受信する電力需要受信部と、前記需要家設備の冷熱需要値を受信する冷熱需要受信部と、前記再生可能エネルギーを用いて発電した電力により駆動される電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された前記圧縮空気を蓄える蓄圧部と、前記蓄圧部から供給される前記圧縮空気によって駆動される膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機と、前記発電機によって発電する電力量を調整する電力調整部と、前記膨張機から排気された冷気と第１熱媒とで熱交換して前記第１熱媒を冷却する第１熱交換器と、前記第１熱交換器にて冷却された前記第１熱媒を冷熱として貯蔵する第１熱媒貯蔵部と、前記第１熱媒貯蔵部から前記需要家設備への前記冷熱の供給量を調整する冷熱調整部と、前記電力需要受信部によって受信した前記電力需要値と前記冷熱需要受信部によって受信した前記冷熱需要値とに応じた前記電力と前記冷熱とを前記需要家設備に供給するように、前記電力調整部と前記冷熱調整部とを制御する制御装置とを備える。
　この構成によれば、再生可能エネルギーのような出力が不規則に変動するエネルギーを蓄圧部にて圧縮空気として貯蔵でき、必要なときに圧縮空気を膨張機に供給し、発電機を駆動して発電できる。また、第１熱交換器において膨張機から排気された冷気を利用して第１熱媒を冷却でき、この冷却された第１熱媒を第１熱媒貯蔵部に貯蔵し、必要に応じて使用できる。また、電力需要受信部と冷熱需要受信部とによって需要家設備の電力需要値と冷熱需要値とをそれぞれ受信しているため、需要家設備が要求する電力と冷熱とを適時に把握できる。さらに、電力調整部と冷熱調整部とによって、必要量の電力と冷熱とを需要家設備に供給できる。従って、圧縮空気貯蔵発電装置を利用し、適時に必要量の電力と冷熱とを需要家設備に供給できる。
　また、この構成によれば、電力と冷熱とを合わせて供給することで、装置のエネルギー効率を向上できる。エネルギー効率の指標の一つである成績係数ＣＯＰ（Coefficient of Performance）は、入力した電力エネルギーに対する出力した電力エネルギーおよび熱エネルギーの割合で規定される。そのため、電力だけを供給する場合と比べて、供給される冷熱のエネルギー分ＣＯＰを向上できる。
　また、この構成によれば、仮に、需要家設備が火力発電所または原子力発電所などの主要な発電設備から遠方に位置する場合、大規模な送電系統の設置が必要となるが、ＣＡＥＳ発電装置は、任意の場所に設置可能であるため需要家設備の付近に設置できる。そのため、大規模な送電系統が不要となる。従って、本装置は需要家設備が火力発電所または原子力発電所などの主要な発電設備から遠方に位置する場合に特に有効である。また、ＣＡＥＳ発電装置は、環境負荷物質を排出しないため環境性に優れており、その他の発電設備と比べて耐用年数も長く耐久性にも優れている。
　前記圧縮空気貯蔵発電装置は、前記需要家設備の温熱需要値を受信する温熱需要受信部と、前記圧縮機から吐出された空気と第２熱媒とで熱交換し、前記第２熱媒を加熱する第２熱交換器と、前記第２熱交換器にて加熱された前記第２熱媒を温熱として貯蔵する第２熱媒貯蔵部と、前記第２熱媒貯蔵部から前記需要家設備への前記温熱の供給量を調整する温熱調整部とをさらに備え、前記制御装置は、前記電力需要受信部によって受信した前記電力需要値と前記冷熱需要受信部によって受信した前記冷熱需要値と前記温熱需要受信部によって受信した前記温熱需要値とに応じた前記電力と前記冷熱と前記温熱とを前記需要家設備に供給するように、前記電力調整部と前記冷熱調整部と前記温熱調整部とを制御してもよい。
　この構成によれば、第２熱交換器において圧縮機から吐出された高温空気を利用して第２熱媒を加熱でき、この加熱された第２熱媒を第２熱媒貯蔵部に貯蔵し、必要に応じて使用できる。また、温熱需要受信部によって温熱需要を受信しているため、需要家設備が要求する温熱を適時に把握できる。さらに、温熱調整部によって必要量の温熱を需要家設備に供給できる。従って、圧縮空気貯蔵発電装置を利用し、適時に必要量の温熱を需要家設備に供給できる。また、電力と冷熱と温熱とを合わせて供給することで、装置のエネルギー効率を一層向上できる。
　前記圧縮空気貯蔵発電装置は、前記圧縮機から吐出された空気と第３熱媒とで熱交換し、前記第３熱媒を加熱する第３熱交換器と、前記第３熱交換器にて加熱された前記第３熱媒を温熱として貯蔵する第３熱媒貯蔵部と、前記第３熱媒貯蔵部にて貯蔵された前記第３熱媒の前記温熱を利用して冷熱を得る温熱吸収式冷凍機とをさらに備えてもよい。
　この構成によれば、温熱吸収式冷凍機によって、第３熱交換器にて得られた温熱を冷熱に変換でき、より多くの冷熱を得ることができる。これは需要家設備が冷熱を多く要求する場合に特に有効である。
　前記圧縮空気貯蔵発電装置は、前記発電機にて発電された電力を利用して冷熱を得る電気クーラをさらに備えてもよい。
　この構成によれば、電気クーラによって、発電機にて発電された電力を冷熱に変換でき、より多くの冷熱を得ることができる。これは需要家設備が冷熱を多く要求する場合に特に有効である。
　本発明の実施形態によれば、圧縮空気貯蔵発電装置を利用し、適時に必要量の電力および冷熱を需要家設備に供給できる。
本発明の第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。 第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の制御ブロック図。 第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の変形例の概略構成図。 第２実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。 第２実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の制御ブロック図。 第３実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。 第３実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の制御ブロック図。 第４実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。 第４実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の制御ブロック図。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　（第１実施形態）
　図１に示す圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電システム１は、風力発電または太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した発電装置２にて発電された電力を圧縮空気の態様で蓄え、必要なときに圧縮空気を用いて発電し、需要家設備３に電力を適時に供給するシステムである。さらに、ＣＡＥＳ発電システム１は、システム内で発生する冷熱を需要家設備３に適時に供給することもできる。ここで、需要家設備３の態様は、例えば各家庭または工場など様々であり得る。需要家設備３は、図１では単独で描かれているが複数であってもよい。ここで、図１では、需要家設備３は２箇所に図示されているが、２箇所の需要家設備３は同じものを示している。
　ＣＡＥＳ発電システム１は、ＣＡＥＳ発電装置１０と、通信ネットワークＮを介してデータを送信可能である電力需要検出部５０および冷熱需要検出部５１とを備える。
　ＣＡＥＳ発電装置１０は、圧縮空気を利用して発電する発電ライン４ａと、膨張機１４から排気される冷気を利用して冷熱を取り出す冷熱ライン４ｂと、圧縮機１２から吐出される高温空気を利用する温熱ライン４ｃとを備える。以降、これらの３つのラインについて順に説明する。
　発電ライン４ａでは、ＣＡＥＳ発電装置１０は、モータ（電動機）１１と、圧縮機１２と、蓄圧タンク（蓄圧部）１３と、膨張機１４と、発電機１５と、スイッチ１６とを備える。
　再生可能エネルギーを利用する発電装置２により発電された電力は、モータ１１に供給される。以降、発電装置２からモータ１１に供給される電力を入力電力という。モータ１１は、圧縮機１２に機械的に接続されており、入力電力により駆動されて圧縮機１２を動作させる。
　本実施形態の圧縮機１２は、スクリュ式である。スクリュ式の圧縮機１２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１０の構成要素として好ましい。ただし、圧縮機１２の種類は特に限定されず、スクリュ式以外にも、スクロール式、ターボ式、またはレシプロ式などであってもよい。
　圧縮機１２は、モータ１１により駆動されると、吸気口１２ａから空気を吸気し、圧縮して吐出口１２ｂから吐出する。圧縮機１２の吐出口１２ｂは空気配管１８ａを通じて蓄圧タンク１３と流体的に接続されており、吐出口１２ｂから吐出された圧縮空気は蓄圧タンク１３に圧送される。
　本実施形態では、１台の圧縮機１２が設置されているが、設置台数は特に限定されず、複数台であってもよい。特に、複数台の圧縮機１２が設置された場合、不規則に変動する入力電力に応答性良く追従するために、回転数制御に代えて、またはこれに加えて台数制御が可能となる。
　蓄圧タンク１３は、例えば鋼製のタンクであり、圧縮機１２から圧送された圧縮空気を蓄えている。蓄圧タンク１３は、切替弁１９ａを介して二手に分岐した空気配管１８ｂを通じて２台の膨張機１４の給気口１４ａとそれぞれ流体的に接続されており、蓄圧タンク１３に蓄えられた圧縮空気は空気配管１８ｂを通じて選択的に２台の膨張機１４に供給される。切替弁１９ａは、後述するように制御装置１７によって制御されている。二手に分岐した空気配管１８ｂには、流量調整弁である給気容量調整弁１９ｂがそれぞれ介設されている。給気容量調整弁１９ｂの開度は、後述する制御装置１７によってそれぞれ制御されている。
　本実施形態の２台の膨張機１４は、同一のものであり、スクリュ式である。スクリュ式の膨張機１４は、回転数制御可能であるため、前述のスクリュ式の圧縮機１２と同様にＣＡＥＳ発電装置１０の構成要素として好ましい。ただし、膨張機１４の種類は特に限定されず、スクリュ式以外にも、スクロール式、ターボ式、またはレシプロ式などであってもよい。膨張機１４は、発電機１５と機械的に接続されている。そのため、膨張機１４は、給気口１４ａから給気された圧縮空気により作動し、発電機１５を駆動する。即ち、蓄圧タンク１３に貯蔵していた圧縮空気を膨張させて発電に利用している。膨張された空気は、排気口１４ｂから排気される。
　発電機１５は、インバータ１９ｃおよびスイッチ１６を介して需要家設備３およびモータ１１に電気的に接続されている。通常、発電機１５で発電した電力は需要家設備３に供給されるが、スイッチ１６を切り替えることでモータ１１に電力を供給することもできる。以降、発電機１５から需要家設備３に供給される電力を出力電力といい、モータ１１に供給される電力を戻し電力という。特に、発電装置２による再生可能エネルギーを利用した発電は不安定であるため、モータ１１に供給すべき電力が得られない場合、スイッチ１６を切り替えて戻し電力を得ることができることは有効である。発電機１５とスイッチ１６との間にはインバータ１９ｃが介設されており、インバータ１９ｃによって発電機１５の回転数を調整でき、出力電力量を調整できる。また、本実施形態のインバータ１９ｃはコンバータとしての機能も有しており、出力電力はインバータ１９ｃによって直流交流変換を含めて所望の電圧および周波数に変換された後に需要家設備３に供給される。インバータ１９ｃは、後述するように制御装置１７によって制御されている。以降、切替弁１９ａと、給気容量調整弁１９ｂと、インバータ１９ｃとを合わせて電力供給調整装置（電力調整部）１９と称する。
　需要家設備３には電力需要検出部５０が取り付けられており、需要家設備３が必要としている電力を検出している。電力需要検出部５０の態様は、特に限定されず、例えば各家庭で電力の使用量または工場での電力の使用量などから電力需要値を算出するものであってもよい。電力需要値は、通信ネットワークＮを介して電力需要検出部５０から電力需要受信部６０に送信され、制御装置１７において後述する制御に使用される。
　冷熱ライン４ｂでは、ＣＡＥＳ発電装置１０は、第１熱交換器２０と、第１熱媒貯蔵部２１とを備える。これらは熱媒配管２３ａによって流体的に接続されており、第１熱媒が熱媒配管２３ａを通ってこれらの間を循環している。また、熱媒配管２３ａには、第１熱媒を循環流動させるためのポンプ２４が配設されている。なお、第１熱媒の種類は特に限定されず、例えば熱媒油または水であり得る。
　第１熱交換器２０は２台の膨張機１４の排気口１４ｂと空気配管１８ｃを通じて流体的に接続されており、膨張機１４の排気口１４ｂから排気された空気は空気配管１８ｃを通って第１熱交換器２０に供給される。ここで、膨張機１４の排気口１４ｂから排気された空気は、膨張機１４にて膨張される際に吸熱されているため、常温以下の冷気となっている。本実施形態では、膨張機１４の排気口１４ｂから排気された空気は、例えば－５０℃程度の冷気となっている。
　第１熱交換器２０では、空気配管１８ｃ内の冷気と、熱媒配管２３ａ内の常温の第１熱媒とで熱交換が行われている。詳細には、第１熱交換器２０では、空気配管１８ｃ内の空気は加熱され、熱媒配管２３ａ内の第１熱媒は冷却される。本実施形態では、第１熱交換器２０で加熱された空気配管１８ｃ内の空気は例えば２０℃程度となり、第１熱交換器２０で冷却された熱媒配管２３ａ内の第１熱媒は例えば５℃程度となる。第１熱交換器２０での熱交換後、第１熱交換器２０で加熱された空気は大気に排気され、第１熱交換器２０で冷却された第１熱媒は熱媒配管２３ａを通じて第１熱媒貯蔵部２１に供給され、貯蔵される。
　第１熱媒貯蔵部２１は、例えば冷水プールであり、冷熱を外部に放出しないように外部から断熱されていることが好ましい。第１熱媒貯蔵部２１は、需要家設備３と熱媒配管２３ｂを通じて流体的に接続されており、熱媒配管２３ｂには流量調整弁である冷熱供給調整弁（冷熱調整部）２２が介設されている。冷熱供給調整弁２２は、後述するように制御装置１７によって制御されている。そのため、第１熱媒貯蔵部２１に貯蔵された第１熱媒は、制御装置１７の制御に応じて需要家設備３に供給される。なお、需要家設備３に第１熱媒が供給されると、熱媒配管２３ａ内の第１熱媒の循環量が減少するため、これを補うべく熱媒供給機構４０が設けられており、熱媒供給機構４０によって第１熱媒が熱媒配管２３ａ内に供給される。
　需要家設備３には、冷熱需要検出部５１が設置されており、需要家設備３の冷熱需要値を検出できる。冷熱需要検出部５１の態様は、特に限定されず、例えば各家庭での空調設備の使用量または工場での冷水の使用量などから冷熱需要値を算出するものであってもよい。冷熱需要値は、通信ネットワークＮを介して冷熱需要検出部５１から冷熱需要受信部６１に送信され、制御装置１７において後述する制御に使用される。
　温熱ライン４ｃでは、ＣＡＥＳ発電装置１０は、第２熱交換器２５ａと、第２熱媒貯蔵部２６と、戻し熱交換器２５ｂとを備える。これらは熱媒配管２８ａ，２８ｂによって流体的に接続されており、第２熱媒が熱媒配管２８ａ，２８ｂを通ってこれらの間を循環している。また、熱媒配管２８ａには、第２熱媒を循環流動させるためのポンプ２９が配設されている。なお、第２熱媒の種類は特に限定されず、例えば熱媒油または水であり得る。
　第２熱交換器２５ａは、圧縮機１２の吐出口１２ｂから蓄圧タンク１３に延びる空気配管１８ａに介設されている。圧縮機１２の吐出口１２ｂから吐出される圧縮空気は、圧縮機１２で圧縮される際の圧縮熱により昇温しているため、常温以上の高温空気となっている。本実施形態では、圧縮機１２の吐出口１２ｂから吐出される圧縮空気は、例えば１５５℃程度の高温空気となっている。
　第２熱交換器２５ａでは、空気配管１８ａ内の高温空気と、常温の熱媒配管２８ａ内の第２熱媒とで熱交換が行われている。詳細には、第２熱交換器２５ａでは、空気配管１８ａ内の空気は冷却され、熱媒配管２８ａ内の第２熱媒は加熱される。本実施形態では、第２熱交換器２５ａで冷却された空気配管１８ａ内の空気は、例えば５０℃程度となり、第２熱交換器２５ａで加熱された第２熱媒は例えば９０℃程度となる。第２熱交換器２５ａでの熱交換後、第２熱交換器２５ａで冷却された空気は蓄圧タンク１３に供給されて貯蔵され、第１熱交換器２０で加熱された第２熱媒は熱媒配管２８ａを通じて第２熱媒貯蔵部２６に供給されて貯蔵される。
　第２熱媒貯蔵部２６は、例えば温水プールであり、温熱を外部に放出しないように外部から断熱されていることが好ましい。第２熱媒貯蔵部２６は、熱媒配管２８ｂを通じて戻し熱交換器２５ｂと流体的に接続されている。
　戻し熱交換器２５ｂは、蓄圧タンク１３から膨張機１４に延びる空気配管１８ｂに介設されている。戻し熱交換器２５ｂでは、空気配管１８ｂ内の空気と、高温の熱媒配管２８ｂ内の第２熱媒とで熱交換が行われている。詳細には、戻し熱交換器２５ｂでは、空気配管１８ｂ内の空気は加熱され、熱媒配管２８ｂ内の第２熱媒は冷却される。本実施形態では、戻し熱交換器２５ｂで加熱された空気配管１８ｂ内の空気は、例えば７０℃程度となり、戻し熱交換器２５ｂで冷却された第２熱媒は例えば５０℃程度となる。戻し熱交換器２５ｂでの熱交換後、戻し熱交換器２５ｂで加熱された空気は膨張機１４に給気される。
　図２を併せて参照すると、ＣＡＥＳ発電装置１０は、制御装置１７と電力需要受信部６０と冷熱需要受信部６１とを備える。制御装置１７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ている。制御装置１７は、電力需要受信部６０と冷熱需要受信部６１とに電気的に接続されている。電力需要受信部６０は、電力需要検出部５０から通信ネットワークＮを介して送信される電力需要値に関する電気信号を受信するレシーバである。冷熱需要受信部６１は、冷熱需要検出部５１から通信ネットワークＮを介して送信される冷熱需要値に関する電気信号を受信するレシーバである。これらの需要値を受け、制御装置１７は、電力供給調整装置１９と冷熱供給調整弁２２とを制御する。詳細には、制御装置１７は、電力供給調整装置１９を制御する発電量制御部１７ａと、冷熱供給調整弁２２を制御する冷熱供給制御部１７ｂとを備える。
　発電量制御部１７ａは、切替弁１９ａと給気容量調整弁１９ｂとインバータ１９ｃとの３要素からなる電力供給調整装置１９を制御して発電電力量を調整する。
　第１に、発電量制御部１７ａは、給気容量調整弁１９ｂの開度を調整して発電機１５を駆動する。具体的には、電力需要値が現在の出力電力よりも大きい場合、給気容量調整弁１９ｂの開度を大きくし、膨張機１４により多くの圧縮空気を供給して発電機１５の発電量を増加させる。電力需要検出部５０で検出した電力需要値が現在の出力電力よりも小さい場合、給気容量調整弁１９ｂの開度を小さくし、膨張機１４により少ない圧縮空気を供給して発電機１５の発電量を減少させる。
　第２に、発電量制御部１７ａは、インバータ１９ｃの回転数指令値を調整して発電機１５を駆動する。具体的には、電力需要値が現在の出力電力よりも大きい場合、回転数指令値を大きくし、発電機１５の回転数を増加させ、発電機１５の発電量を増加させる。電力需要検出部５０で検出した電力需要値が現在の出力電力よりも小さい場合、回転数指令値を小さくし、発電機１５の回転数を減少させ、発電機１５の発電量を減少させる。
　第３に、発電量制御部１７ａは、切替弁１９ａを切り替えることで膨張機１４の運転台数を調整し、発電機１５を駆動する。具体的には、電力需要値が現在の出力電力よりも大きい場合、切替弁１９ａの出口を二手に開いて、２台の膨張機１４を駆動することで、発電機１５の発電量を増加させる。電力需要検出部５０で検出した電力需要値が現在の出力電力よりも小さい場合、切替弁１９ａの出口の一方または全部を閉じ、１台の膨張機１４を駆動するかまたは駆動しないことで、発電機１５の発電量を減少させる。
　発電電力量の調整は、切替弁１９ａ、給気容量調整弁１９ｂ、およびインバータ１９ｃの制御において、各単独によって行われても、それぞれの優先順序を付けた組み合わせで行われても良い。なお、発電機１５の回転数制御はインバータ１９ｃによるものに限定されず、任意の態様で実行され得る。同様に、膨張機１４の運転台数制御は切替弁１９ａによるものに限定されず、任意の態様で実行され得る。特に、膨張機１４の運転台数は、本実施形態では最大２台であるが、３台以上であってもよい。
　冷熱供給制御部１７ｂは、冷熱需要検出部５１によって検出し、冷熱需要受信部６１によって受信された冷熱需要値に応じて冷熱供給調整弁２２の開度を調整して需要家設備３に必要量の冷熱を供給する。具体的には、冷熱需要値が現在供給している冷熱量よりも大きい場合、冷熱供給調整弁２２の開度を大きくし、冷熱供給量を増加させる。また、冷熱需要値が現在供給している冷熱量よりも小さい場合、冷熱供給調整弁２２の開度を小さくし、冷熱供給量を減少させる。
　本実施形態によれば、再生可能エネルギーのような出力が不規則に変動するエネルギーを蓄圧タンク１３にて圧縮空気として貯蔵でき、必要なときに圧縮空気を膨張機１４に供給し、発電機１５を駆動して発電できる。また、第１熱交換器２０において膨張機１４から排気された冷気を利用して第１熱媒を冷却でき、この冷却された第１熱媒を第１熱媒貯蔵部２１に貯蔵し、必要に応じて使用できる。また、電力需要受信部６０と冷熱需要受信部６１とによって需要家設備３の電力需要値と冷熱需要値とをそれぞれ受信しているため、需要家設備３が要求する電力と冷熱とを適時に把握できる。さらに、電力供給調整装置１９と冷熱供給調整弁２２とによって、必要量の電力と冷熱とを需要家設備３に供給できる。従って、圧縮空気貯蔵発電装置１を利用し、適時に必要量の電力および冷熱を需要家設備３に供給できる。
　また、本実施形態によれば、電力と冷熱とを合わせて供給することで、装置のエネルギー効率を向上できる。エネルギー効率の指標の一つである成績係数ＣＯＰ（Coefficient of Performance）は、入力した電力エネルギー（入力電力）に対する出力した電力エネルギー（出力電力）および熱エネルギー（冷熱）の割合で規定される。そのため、電力だけを供給する場合と比べて、冷熱のエネルギー分ＣＯＰを向上できる。
　また、本実施形態によれば、仮に、需要家設備３が火力発電所または原子力発電所などの主要な発電設備から遠方に位置する場合、大規模な送電系統の設置が必要となるが、ＣＡＥＳ発電装置１０は、任意の場所に設置可能であるため需要家設備３の付近に設置できる。そのため、大規模な送電系統が不要となる。従って、本装置は需要家設備３が火力発電所または原子力発電所などの主要な発電設備から遠方に位置する場合に特に有効である。また、ＣＡＥＳ発電装置１０は、環境負荷物質を排出しないため環境性に優れており、その他の発電設備と比べて耐用年数も長く耐久性にも優れている。
　また、主要な発電設備から遠方であって、適時の電力供給が要求される箇所にＣＡＥＳ発電装置１０を設置すると、ＣＡＥＳ発電システム１は設置した地域の再生可能エネルギーをその地域で消費できるいわゆる「地産地消システム」となる。特に、近年は、ＦＩＴ制度（固定価格買取制度）が制定され、各家庭などが再生可能エネルギー等を利用して発電して各家庭で消費し、余った電力を送電し、即ち電力会社が買い取ることも行われている。しかし、各家庭における発電の規模を超えた大規模な発電および送電を行う場合、既存の脆弱な送電系統における逆流を招き、送電系統が故障するおそれがある。これに対し、本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、発電量を規定できるため、既存の脆弱な送電系統を使用して送電を行う場合でも送電系統の故障を防止できる。
　図３に示すように、本実施形態の変形例として、戻し熱交換器２５ｂおよび熱媒配管２８ｂを省略し、温熱吸収式冷凍機３４ａおよび熱媒配管２８ｃ，２３ｃを設けてもよい。
　温熱吸収式冷凍機３４ａは、温熱を冷熱に変換する機器である。本実施形態の温熱吸収式冷凍機３４ａは一般的な吸収式冷凍機であり、即ち既知のものである。従って、ここでは詳細な構造の説明を省略する。温熱吸収式冷凍機３４ａは、例えば９０℃程度の第２熱媒の温熱を利用して例えば７℃程度の第１熱媒を得ることができる。温熱吸収式冷凍機３４ａは、熱媒配管２８ｃを通じて熱媒配管２８ａと流体的に接続されている。さらに、温熱吸収式冷凍機３４ａは、熱媒配管２３ｃを通じて熱媒配管２３ａと流体的に接続されており、温熱吸収式冷凍機３４ａにて得られた第１熱媒は、熱媒配管２３ａを通じて第１熱媒貯蔵部２１に供給される。また、温熱吸収式冷凍機３４ａに第２熱媒が温熱として供給されると、熱媒配管２８ａ内の第２熱媒の循環量が減少するため、これを補うべく熱媒供給機構４１が設けられており、熱媒供給機構４１によって第２熱媒が熱媒配管２８ａ内に供給される。
　この変形例によれば、温熱吸収式冷凍機３４ａによって、第２熱交換器２５ａにて得られた温熱を冷熱に変換でき、より多くの冷熱を得ることができる。これは需要家設備３が冷熱を多く要求する場合に特に有効である。
　（第２実施形態）
　図４，５に示す第２実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、需要家設備３に温熱を供給する機構を備える。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、この構成以外は図１，２の第１実施形態の構成と実質的に同じである。従って、図１，２に示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、流量調整弁である温熱供給調整弁（温熱調整部）２７が介設された熱媒配管２８ｄを備える。温熱供給調整弁２７は、後述するように制御装置１７によって制御されている。そのため、第２熱媒貯蔵部２６に貯蔵された第２熱媒は、制御装置１７の制御に応じて需要家設備３に供給される。なお、需要家設備３に第２熱媒が供給されると、熱媒配管２８ａ内の第２熱媒の循環量が減少するため、これを補うべく熱媒供給機構４１が設けられており、熱媒供給機構４１によって第２熱媒が熱媒配管２８ａ内に供給される。
　需要家設備３には、温熱需要検出部５２が設置されており、需要家設備３の温熱需要値を検出できる。温熱需要検出部５２の態様は、特に限定されず、例えば各家庭での空調設備の使用量または工場での暖水の使用量などから温熱需要値を算出してもよい。また、温熱需要検出部５２に対応して、本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、温熱需要受信部６２を備える。温熱需要受信部６２は、温熱需要検出部５２から通信ネットワークＮを介して送信される冷熱需要値に関する電気信号を受信するレシーバである。温熱需要値は、通信ネットワークＮを介して温熱需要検出部５２から温熱需要受信部６２に送信され、制御装置１７において制御に使用される。
　図５に示すように、制御装置１７は、電力供給調整装置１９と冷熱供給調整弁２２と温熱供給調整弁２７とを制御する。詳細には、制御装置１７は、電力供給調整装置１９を制御する発電量制御部１７ａと、冷熱供給調整弁２２を制御する冷熱供給制御部１７ｂと、温熱供給調整弁２７を制御する温熱供給制御部１７ｃとを備える。
　温熱供給制御部１７ｃは、温熱需要検出部５２によって検出し、温熱需要受信部６２によって受信した温熱需要値に応じて温熱供給調整弁２７の開度を調整して需要家設備３に必要量の温熱を供給する。具体的には、温熱需要値が現在供給している温熱量よりも大きい場合、温熱供給調整弁２７の開度を大きくし、温熱供給量を増加させる。また、温熱需要値が現在供給している温熱量よりも小さい場合、温熱供給調整弁２７の開度を小さくし、温熱供給量を減少させる。
　本実施形態によれば、第２熱交換器２５ａにおいて圧縮機１２から吐出された高温空気を利用して第２熱媒を加熱でき、この加熱された第２熱媒を第２熱媒貯蔵部２６に貯蔵し、必要に応じて使用できる。また、温熱需要受信部６２によって温熱需要を受信しているため、需要家設備３が要求する温熱を適時に把握できる。さらに、温熱供給調整弁２７によって必要量の温熱を需要家設備３に供給できる。従って、ＣＡＥＳ発電装置１０を利用し、適時に必要量の温熱を需要家設備３に供給できる。また、電力と冷熱と温熱とを合わせて供給することで、装置のエネルギー効率を一層向上できる。
（第３実施形態）
　図６，７に示す第３実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、温熱を冷熱に変換する温冷変換ライン５ａを備える。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、温冷変換ライン５ａに関する構成以外は図４，５の第２実施形態の構成と実質的に同じである。従って、図４，５に示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、第１実施形態の発電ライン４ａと冷熱ライン４ｂと温熱ライン４ｃとに加えて、圧縮機１２から吐出された高温空気を冷熱に変換する温冷変換ライン５ａをさらに備える。
　温冷変換ライン５ａでは、ＣＡＥＳ発電装置１０は、第３熱交換器３０と、第３熱媒貯蔵部３１とを備える。これらは熱媒配管３２ａによって流体的に接続されており、第３熱媒が熱媒配管３２ａを通ってこれらの間を循環している。また、熱媒配管３２ａには、第３熱媒を循環流動させるためのポンプ３３が配設されている。なお、第３熱媒の種類は特に限定されず、例えば水であり得る。
　第３熱交換器３０は、圧縮機１２の吐出口１２ｂから第２熱交換器２５ａに延びる空気配管１８ａに介設されている。圧縮機１２の吐出口１２ｂから吐出される圧縮空気は、圧縮機１２で圧縮される際の圧縮熱により昇温しているため、常温以上となっている。本実施形態では、圧縮機１２の吐出口１２ｂから吐出される圧縮空気は、例えば１５５℃程度の高温空気となっている。
　第３熱交換器３０では、空気配管１８ａ内の高温空気と、例えば８５℃程度の熱媒配管３２ａ内の第３熱媒とで熱交換が行われている。詳細には、第３熱交換器３０では、空気配管１８ａ内の空気は冷却され、熱媒配管３２ａ内の第３熱媒は加熱される。本実施形態では、第３熱交換器３０で冷却された空気配管１８ａ内の空気は、例えば１００℃程度となり、第３熱交換器３０で加熱された第３熱媒は例えば９０℃程度となる。第３熱交換器３０での熱交換後、第３熱交換器３０で冷却された空気は第２熱交換器２５ａに供給されて再び冷却され、例えば４５℃程度まで冷却される。第２熱交換器２５ａで冷却された空気は蓄圧タンク１３に供給されて蓄えられる。また、第３熱交換器３０で加熱された第３熱媒は熱媒配管３２ａを通じて第３熱媒貯蔵部３１に供給されて貯蔵される。
　第３熱媒貯蔵部３１は、例えば温水プールであり、温熱を外部に放出しないように外部から断熱されていることが好ましい。第３熱媒貯蔵部３１は、温熱吸収式冷凍機３４ｂと熱媒配管３２ｂを通じて流体的に接続されており、熱媒配管３２ｂには温熱吸収式冷凍機３４ｂが介設されている。さらに、熱媒配管３２ｂにおいて、第３熱媒貯蔵部３１と温熱吸収式冷凍機３４ｂとの間には温冷変換弁３５が介設されている。温冷変換弁３５は、後述するように制御装置１７によって制御されている。そのため、第３熱媒貯蔵部３１に貯蔵された第３熱媒は、制御装置１７の制御に応じて温熱吸収式冷凍機３４ｂに供給される。なお、温熱吸収式冷凍機３４ｂに第３熱媒が温熱として供給されると、熱媒配管３２ａ内の第３熱媒の循環量が減少するため、これを補うべく熱媒供給機構４２が設けられており、熱媒供給機構４２によって第３熱媒が熱媒配管３２ａ内に供給される。
　温熱吸収式冷凍機３４ｂは、温熱を冷熱に変換する機器である。本実施形態の温熱吸収式冷凍機３４ｂは一般的な吸収式冷凍機であり、即ち既知のものである。従って、ここでは詳細な構造の説明を省略する。温熱吸収式冷凍機３４ｂは、例えば９０℃程度の第３熱媒の温熱を利用して例えば７℃程度の冷水を得ることができる。温熱吸収式冷凍機３４ｂは配管３６ａを通じて需要家設備３と流体的に接続されており、温熱吸収式冷凍機３４ｂにて得られた冷水は、配管３６ａを通じて需要家設備３に供給される。
　図７を併せて参照すると、制御装置１７は、第２実施形態と同様に、発電量制御部１７ａと、冷熱供給制御部１７ｂと、温熱供給制御部１７ｃとを備え、さらに本実施形態では温冷変換制御部１７ｄを備える。
　温冷変換制御部１７ｄは、冷熱需要検出部５１によって検出し、冷熱需要受信部６１によって受信した冷熱需要値に応じて温冷変換弁３５を開閉して温熱吸収式冷凍機３４ｂに必要量の温熱を供給する。そして、温熱吸収式冷凍機３４ｂにて温熱を冷熱に変換し、需要家設備３に必要量の冷熱を供給する。具体的には、冷熱需要値が所定の閾値よりも大きい場合、温冷変換弁３５を開き、温熱吸収式冷凍機３４ｂに必要量の温熱を供給し、温熱を冷熱に変換し、冷熱を需要家設備３に供給することで冷熱供給量を増加させる。また、冷熱需要値が所定の閾値以下である場合、温冷変換弁３５を閉じ、温熱吸収式冷凍機３４ｂに温熱を供給しない。ここで、冷熱需要値の所定の閾値とは、冷熱供給制御部１７ｂによる冷熱供給の限界値を示す。即ち、温冷変換制御部１７ｄは、冷熱供給制御部１７ｂによる制御では需要家設備３に冷熱を十分に供給できない場合、追加的に冷熱を供給するための制御を行う。
　本実施形態によれば、温熱吸収式冷凍機３４ｂによって、第３熱交換器３０にて得られた温熱を冷熱に変換でき、より多くの冷熱を得ることができる。これは需要家設備３が冷熱を多く要求する場合に特に有効である。
（第４実施形態）
　図８，９に示す第４実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、電力を冷熱に変換する電冷変換ライン５ｂを備える。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１０は、電冷変換ライン５ｂに関する構成以外は図４，５の第２実施形態の構成と実質的に同じである。従って、図４，５に示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
　電冷変換ライン５ｂでは、ＣＡＥＳ発電装置１０は、スイッチ１６を介して発電機１５と電気的に接続された電気クーラ３９を備える。本実施形態のスイッチ１６は、発電機１５で発電した電力を、需要家設備３、モータ１１、または電気クーラ３９に供給するように切り替えることができる。電気クーラ３９は、電気を冷熱に変換する機器である。本実施形態の電気クーラ３９は、エアコンのような一般的なクーラである。これに代えて、電気クーラ３９は、電圧をかけると冷却効果を得られるペルチェ素子を使用したクーラであってもよい。いずれの場合にも、電気クーラ３９の構造は既知のものであり、ここでは詳細な構造の説明を省略する。電気クーラ３９は、電力を利用して例えば７℃程度の冷水または冷気を得ることができる。電気クーラ３９は配管３６ｃを通じて需要家設備３と流体的に接続されており、電気クーラ３９にて得られた冷気は、配管３６ｃを通じて需要家設備３に供給される。
　図９を併せて参照すると、制御装置１７は、第２実施形態と同様に、発電量制御部１７ａと、冷熱供給制御部１７ｂと、温熱供給制御部１７ｃとを備え、さらに本実施形態では電冷変換制御部１７ｅを備える。
　電冷変換制御部１７ｅは、冷熱需要検出部５１によって検出した冷熱需要値に応じてスイッチ１６を制御して電気クーラ３９に必要量の電力を供給する。そして、電気クーラ３９にて電力を冷熱に変換し、需要家設備３に必要量の冷熱を供給する。具体的には、冷熱需要値が所定の閾値よりも大きい場合、スイッチ１６を切り替え、電気クーラ３９に必要量の電力を供給し、電力を冷熱に変換し、冷熱を需要家設備３に供給することで冷熱供給量を増加させる。また、冷熱需要値が所定の閾値以下である場合、スイッチ１６を切り替え、電気クーラ３９に電力を供給しない。ここで、冷熱需要値の所定の閾値とは、第２，３実施形態と同様に冷熱供給制御部１７ｂによる冷熱供給の限界値を示す。即ち、電冷変換制御部１７ｅは、冷熱供給制御部１７ｂによる制御では需要家設備３に冷熱を十分に供給できない場合、追加的に冷熱を供給するための制御を行う。
　本実施形態によれば、電気クーラ３９によって、発電機１５にて発電された電力を冷熱に変換でき、より多くの冷熱を得ることができる。これは需要家設備３が冷熱を多く要求する場合に特に有効である。
　ここで記載した各実施形態において、再生可能エネルギーによる発電の対象は、例えば、風力、太陽光、太陽熱、波力又は潮力、流水又は潮汐等、自然の力で定常的（もしくは反復的）に補充され、かつ不規則に変動するエネルギーを利用したもの全てを対象とすることが可能である。
　以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
　　１　圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電システム
　　２　発電装置
　　３　需要家設備
　　４ａ　発電ライン
　　４ｂ　冷熱ライン
　　４ｃ　温熱ライン
　　５ａ　温冷変換ライン
　　５ｂ　電冷変換ライン
　　１０　圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電装置
　　１１　モータ（電動機）
　　１２　圧縮機
　　１２ａ　吸気口
　　１２ｂ　吐出口
　　１３　蓄圧タンク（蓄圧部）
　　１４　膨張機
　　１４ａ　給気口
　　１４ｂ　排気口
　　１５　発電機
　　１６　スイッチ
　　１７　制御装置
　　１７ａ　発電量制御部
　　１７ｂ　冷熱供給制御部
　　１７ｃ　温熱供給制御部
　　１７ｄ　温冷変換制御部
　　１７ｅ　電冷変換制御部
　　１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ　空気配管
　　１９　電力供給調整装置（電力調整部）
　　１９ａ　切替弁
　　１９ｂ　給気容量調整弁
　　１９ｃ　インバータ
　　２０　第１熱交換器
　　２１　第１熱媒貯蔵部
　　２２　冷熱供給調整弁（冷熱調整部）
　　２３ａ，２３ｂ，２３ｃ　熱媒配管
　　２４　ポンプ
　　２５ａ　第２熱交換器
　　２５ｂ　戻し熱交換器
　　２６　第２熱媒貯蔵部
　　２７　温熱供給調整弁（温熱調整部）
　　２８ａ，２８ｂ，２８ｃ　熱媒配管
　　２９　ポンプ
　　３０　第３熱交換器
　　３１　第３熱媒貯蔵部
　　３２ａ，３２ｂ　熱媒配管
　　３３　ポンプ
　　３４ａ，３４ｂ　温熱吸収式冷凍機
　　３５　温冷変換弁
　　３６ａ，３６ｂ，３６ｃ　配管
　　３７　冷却チラー
　　３８　圧冷変換弁
　　３９　電気クーラ
　　４０，４１，４２　熱媒供給機構
　　５０　電力需要検出部
　　５１　冷熱需要検出部
　　５２　温熱需要検出部
　　６０　電力需要受信部
　　６１　冷熱需要受信部
　　６２　温熱需要受信部

Claims (4)

  1. 　再生可能エネルギーを圧縮空気の態様で蓄え、必要に応じて前記圧縮空気を使用して発電し、需要家設備に電力を供給可能である圧縮空気貯蔵発電装置であって、
    　前記需要家設備の電力需要値を受信する電力需要受信部と、
    　前記需要家設備の冷熱需要値を受信する冷熱需要受信部と、
    　前記再生可能エネルギーを用いて発電した電力により駆動される電動機と、
    　前記電動機によって駆動される圧縮機と、
    　前記圧縮機により圧縮された前記圧縮空気を蓄える蓄圧部と、
    　前記蓄圧部から供給される前記圧縮空気によって駆動される膨張機と、
    　前記膨張機によって駆動される発電機と、
    　前記発電機によって発電する電力量を調整する電力調整部と、
    　前記膨張機から排気された冷気と第１熱媒とで熱交換して前記第１熱媒を冷却する第１熱交換器と、
    　前記第１熱交換器にて冷却された前記第１熱媒を冷熱として貯蔵する第１熱媒貯蔵部と、
    　前記第１熱媒貯蔵部から前記需要家設備への前記冷熱の供給量を調整する冷熱調整部と、
    　前記電力需要受信部によって受信した前記電力需要値と前記冷熱需要受信部によって受信した前記冷熱需要値とに応じた前記電力と前記冷熱とを前記需要家設備に供給するように、前記電力調整部と前記冷熱調整部とを制御する制御装置と
    　を備える、圧縮空気貯蔵発電装置。
  2. 　前記需要家設備の温熱需要値を受信する温熱需要受信部と、
    　前記圧縮機から吐出された空気と第２熱媒とで熱交換し、前記第２熱媒を加熱する第２熱交換器と、
    　前記第２熱交換器にて加熱された前記第２熱媒を温熱として貯蔵する第２熱媒貯蔵部と、
    　前記第２熱媒貯蔵部から前記需要家設備への前記温熱の供給量を調整する温熱調整部と
    　をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記電力需要受信部によって受信した前記電力需要値と前記冷熱需要受信部によって受信した前記冷熱需要値と前記温熱需要受信部によって受信した前記温熱需要値とに応じた前記電力と前記冷熱と前記温熱とを前記需要家設備に供給するように、前記電力調整部と前記冷熱調整部と前記温熱調整部とを制御する、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
  3. 　前記圧縮機から吐出された空気と第３熱媒とで熱交換し、前記第３熱媒を加熱する第３熱交換器と、
    　前記第３熱交換器にて加熱された前記第３熱媒を温熱として貯蔵する第３熱媒貯蔵部と、
    　前記第３熱媒貯蔵部にて貯蔵された前記第３熱媒の前記温熱を利用して冷熱を得る温熱吸収式冷凍機と
    　をさらに備える、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。
  4. 　前記圧縮空気貯蔵発電装置は、前記発電機にて発電された電力を利用して冷熱を得る電気クーラをさらに備える、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。
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