JP6184243B2 - Solar thermal energy generator - Google Patents

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Description

本発明は、太陽熱エネルギー発電装置に関する。   The present invention relates to a solar thermal energy power generation apparatus.

太陽光発電や太陽熱発電などの太陽エネルギーを利用した発電においては、当日の日照状況に影響されて、その発電出力が大きく変動する。例えば、夜間には発電できないし、雨天や曇天の日には発電出力が大きく減少する。また、数時間をかけて起こる比較的長周期の変動の一例である、夜明けから日暮れまでの日照状況や、晴れのち曇りといった日照状況の場合、発電出力が一日のうちで大きく変動する。さらに、数秒から数分（例えば２０分）の内に起こる比較的短周期の変動の一例である、太陽電池セルが雲の影に入ったり雲の影から出たりするような場合にも、発電出力が短時間に著しく変動する。   In power generation using solar energy such as solar power generation and solar thermal power generation, the power generation output greatly fluctuates due to the influence of the day's sunshine. For example, power generation cannot be performed at night, and power generation output greatly decreases on rainy or cloudy days. In addition, in the case of a sunshine situation from dawn to sunset, which is an example of a relatively long-cycle fluctuation that takes several hours, the power generation output fluctuates greatly during the day. Furthermore, power generation is also possible when solar cells enter or leave the shadow of a cloud, which is an example of a relatively short-period fluctuation that occurs within a few seconds to a few minutes (for example, 20 minutes). The output fluctuates significantly in a short time.

日本では、送電系統の末端に近い僻地や離島ほど送電系統（送電線）が弱い。末端に近い送電系統に上記のように変動する発電出力の流れる送電線を連結することは、送電系統が不安定となるため、電力事業者で認められない場合がある。   In Japan, the power transmission system (transmission line) is weaker in remote areas and remote islands near the end of the transmission system. Connecting the transmission line with the power generation output that fluctuates as described above to the transmission system close to the end may not be permitted by the power company because the transmission system becomes unstable.

このような変動する不安定な発電出力を平準化する技術としては、余剰発電電力が生じた際に電気を蓄えておき電力不足時に電気を補う蓄電池がある。また、電力を変換して空気圧力として蓄えておき、必要なときに空気タービン発電機等で電力に再変換する圧縮空気貯蔵（CAES）と呼ばれる技術も知られている。   As a technique for leveling such fluctuating unstable power generation output, there is a storage battery that stores electricity when surplus generated power is generated and supplements electricity when power is insufficient. There is also known a technique called compressed air storage (CAES) in which electric power is converted and stored as air pressure, and is converted back to electric power with an air turbine generator or the like when necessary.

特許文献１には、前記圧縮空気貯蔵の技術を利用した太陽光発電装置が開示されている。この装置では、太陽電池から出力される電流により空気圧縮機を駆動させて、圧縮空気を圧力タンクに貯蔵し、圧力タンクに貯蔵された圧縮空気で発電機を駆動させて発電を行う。この装置では、太陽電池を用いて空気圧縮を行っているために、発電効率の点で改善の余地がある。また、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う短周期変動に対する対策については考慮されていない。   Patent Document 1 discloses a photovoltaic power generation apparatus using the compressed air storage technique. In this device, the air compressor is driven by the current output from the solar cell, the compressed air is stored in the pressure tank, and the generator is driven by the compressed air stored in the pressure tank to generate power. In this apparatus, since air compression is performed using solar cells, there is room for improvement in terms of power generation efficiency. In addition, measures against short-term fluctuations due to changes in the weather of solar energy are not considered.

特許文献２には、太陽光発電と太陽熱発電を組み合わせることで比較的高い発電効率で発電を行う発電設備が開示されている。この設備は、太陽電池を用いた発電部と、太陽電池で発電に寄与しなかったエネルギーを冷媒に加え、これを利用してバイナリー発電を行う部分とからなっている。この設備では、太陽電池を用いた発電時に冷却され排熱として処理されていたエネルギーを熱回収してバイナリー発電により再利用し、発電効率の向上を実現している。しかし、この設備においては、発電効率は向上しているものの、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う、短周期変動は考慮されていない。   Patent Document 2 discloses a power generation facility that generates power with relatively high power generation efficiency by combining solar power generation and solar thermal power generation. This facility includes a power generation unit using a solar cell and a part that performs binary power generation by adding energy that has not contributed to power generation by the solar cell to the refrigerant. In this facility, the energy that has been cooled and treated as waste heat during power generation using solar cells is recovered and reused by binary power generation to improve power generation efficiency. However, in this facility, although the power generation efficiency is improved, short-period fluctuations due to changes in the weather of solar energy are not considered.

特許文献３には、太陽光発電と太陽熱発電を組み合わせることで、比較的高い発電効率で発電を行うとともに、変動の影響を少なくした発電設備が開示されている。この設備における太陽光発電は、集光装置で集光した太陽光線を太陽光レシーバーの太陽電池で受光して行われる。   Patent Document 3 discloses a power generation facility that generates power with a relatively high power generation efficiency by combining solar power generation and solar thermal power generation and reduces the influence of fluctuation. Photovoltaic power generation in this facility is performed by receiving solar rays collected by a light concentrator with a solar cell of a solar receiver.

一方、この設備には、太陽熱発電を行うために、集光した太陽エネルギーの熱を受け熱媒体を加熱する太陽熱レシーバーと、熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱装置との間で熱媒体を循環可能な蓄熱循環流路が設けられている。また、この設備には、弁の切り替えにより前記蓄熱装置が前記太陽熱レシーバーと切り離されて、前記蓄熱装置と蒸気タービン発電機との間で熱媒体を循環可能な熱利用循環流路が設けられている。   On the other hand, in order to perform solar thermal power generation, this facility can circulate the heat medium between a solar heat receiver that heats the heat medium by receiving the heat of concentrated solar energy and a heat storage device that stores the heat of the heat medium A heat storage circulation channel is provided. In addition, the facility is provided with a heat-use circulation flow path that allows the heat storage device to be separated from the solar heat receiver by switching a valve and to circulate a heat medium between the heat storage device and the steam turbine generator. Yes.

この設備における太陽熱発電は、太陽熱レシーバーで加熱された熱媒体の熱を一旦蓄熱装置に蓄熱した後、流路を切り替えることにより、前記蓄熱装置で蓄熱した熱を熱媒体に放出して蒸気タービン発電機にて行われる。この設備では、太陽光の強い時間帯には、太陽光発電と、蓄熱循環流路での熱媒体の循環による蓄熱とが行われ、太陽光の弱い、または太陽光が得られない時間帯には、熱利用循環流路での熱媒体の循環による蒸気タービン発電機での発電が主に行われる。このようにして、この設備では、長時間安定した電力の供給を実現している。   The solar thermal power generation in this facility is the steam turbine power generation by once storing the heat of the heat medium heated by the solar heat receiver in the heat storage device and then switching the flow path to release the heat stored in the heat storage device to the heat medium. Done on the machine. In this facility, solar power generation and heat storage by circulation of the heat medium in the heat storage circulation channel are performed during periods when sunlight is strong, and during periods when sunlight is weak or when sunlight is not obtained. The power generation by the steam turbine generator is mainly performed by the circulation of the heat medium in the heat utilization circulation passage. In this way, this facility realizes stable power supply for a long time.

しかし、この設備では、比較的長周期の変動に対しては考慮されているものの、太陽光エネルギーの天候の変化などに伴う、短周期変動に対しては、十分に考慮されていない。すなわち、太陽光線が雲によって短時間に頻繁に遮断される場合、太陽光発電では発電出力が不安定になることを回避できず、また、太陽熱発電では上述した流路の切り替えを頻繁に行うことに伴って安定した発電出力が出力されるまでにタイムラグが生じる。したがって、設備全体として、短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことはできない。また、太陽光の弱い時間帯では、上述した流路の切り替えにより、太陽熱レシーバーで受けた太陽熱エネルギーを蓄熱装置に蓄熱できなくなるため、太陽熱エネルギーの回収の点で十分ではなく、高い発電効率を確保する上で改善の余地がある。   However, in this facility, although relatively long-period fluctuations are taken into consideration, short-period fluctuations due to changes in the weather of solar energy are not sufficiently taken into consideration. In other words, when solar rays are frequently interrupted by clouds in a short time, it is impossible to avoid that the power generation output becomes unstable in solar power generation, and the above-described flow path switching is frequently performed in solar power generation. Accordingly, a time lag occurs until a stable power generation output is output. Therefore, the entire facility cannot stably generate power from solar energy that fluctuates in a short period. In addition, in the time zone where sunlight is weak, solar heat energy received by the solar heat receiver cannot be stored in the heat storage device by switching the flow path described above, so it is not sufficient in terms of solar heat energy recovery and high power generation efficiency is ensured There is room for improvement.

特開平７−３１７６４９号公報JP 7-317649 A 特開２０１３−４０７３６号公報JP 2013-40736 A 特開２０１３−１０５９２７号公報JP 2013-105927 A

本発明は、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことを課題とする。   An object of the present invention is to secure high power generation efficiency and to perform stable power generation from solar energy that fluctuates in a short period depending on conditions such as weather and sunshine.

前記課題を解決するための手段として、本発明の太陽熱エネルギー発電装置は、太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機を有する第１発電部と、第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクから圧縮媒体供給流路を介して供給される前記圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機とを有する第２発電部と、前記第１発電部で発生させた第１電力の値に応じて前記第２発電部で発生させる第２電力の値を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１電力の値と前記第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化するようにした。   As means for solving the above-mentioned problems, a solar thermal energy power generation apparatus according to the present invention includes a first power generation unit including a first power generator that generates power by driving a rotary machine with steam generated using solar heat, A second accumulating tank that stores a compression medium discharged from the compressor, and a second generator that generates electric power by driving a rotary machine with the compression medium supplied from the accumulator tank through a compression medium supply channel. A power generation unit; and a control unit configured to control a value of the second power generated by the second power generation unit according to a value of the first power generated by the first power generation unit, wherein the control unit includes the first power generation unit. The value of the electric power generated by the solar heat energy, which is the sum of the value of the first electric power and the value of the second electric power, is leveled over a predetermined period.

この構成によれば、第１発電部において、太陽熱を利用して生成した蒸気により第１発電機で発電するため、太陽電池を利用した場合と比較してエネルギー利用効率、ないし発電効率を高めることができる。また、第１発電部において、太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクを有し、必要に応じて蓄圧タンクの圧縮媒体を用いて第２発電機で発電可能な第２発電部を有するので、第１発電部で発生させる第１電力の量に応じて、第２発電部で発生させる第２電力の量を調整することができ、装置全体としての発電出力を平準化することができる。これらにより、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。   According to this configuration, in the first power generation unit, power is generated by the first generator using steam generated using solar heat, so that energy use efficiency or power generation efficiency is increased as compared with the case where a solar cell is used. Can do. Moreover, in the 1st electric power generation part, since it generate | occur | produces through the vapor | steam which absorbed solar energy as a heat | fever, it does not react sensitively to the irradiation amount of sunlight, and the solar ray became weak or it became impossible to obtain. In this case, the power generation output can be prevented from decreasing immediately. In addition, it can be made less susceptible to the effects of changes in solar energy due to changes in the weather, etc., compared with solar power generation that responds sensitively to the amount of sunlight irradiated and changes its output in a short cycle. Since it has a pressure accumulating tank which stores the compression medium discharged from the 1st compressor, and has a 2nd power generation part which can be generated with a 2nd generator using the compression medium of a pressure accumulating tank as needed, it is the 1st power generation part The amount of the second power generated by the second power generation unit can be adjusted according to the amount of the first power generated by the above, and the power generation output of the entire device can be leveled. As a result, high power generation efficiency can be secured, and stable power generation can be performed from solar energy that fluctuates in a short period depending on conditions such as weather and sunlight.

前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で回転機械を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で第１圧縮機の回転機械を駆動して圧縮媒体を生成し、蒸気のエネルギーを圧縮媒体のエネルギー（圧力）として蓄圧タンクに蓄えることができる。   The first compressor is preferably a compressor that discharges the compression medium by driving a rotary machine with a part of steam generated by using the solar heat. According to this configuration, the rotary machine of the first compressor is driven by a part of the steam generated using solar heat to generate the compression medium, and the steam energy is used as the compression medium energy (pressure) in the pressure accumulation tank. Can be stored.

前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して前記第１発電機と並列に設けられた蒸気駆動空気圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、第１発電部において生じる余剰蒸気を第２発電部の蒸気駆動空気圧縮機に供給することができる。したがって、太陽エネルギーを最大限に利用できる。また、蒸気駆動空気圧縮機を使用することにより、太陽熱を利用して生成した蒸気により直接蓄圧できるのでエネルギーの損失がない。   The first compressor is preferably a steam-driven air compressor provided in parallel with the first generator with respect to a flow of steam generated using the solar heat. According to this configuration, surplus steam generated in the first power generation unit can be supplied to the steam-driven air compressor of the second power generation unit. Therefore, solar energy can be utilized to the maximum extent. In addition, by using a steam-driven air compressor, there is no energy loss because it is possible to directly store pressure with steam generated using solar heat.

前記第１圧縮機は、電動機を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、第１圧縮機として、電動機により駆動される圧縮機を使用することによって、第１圧縮機を駆動させる媒体の供給配管等を設ける必要がなくなるため、装置を小型化する上で有利に構成できるとともに、装置コストを抑えることができる。   The first compressor is preferably a compressor that drives an electric motor to discharge the compression medium. According to this configuration, by using a compressor driven by an electric motor as the first compressor, there is no need to provide a supply pipe for a medium for driving the first compressor. Can be advantageously configured, and the apparatus cost can be reduced.

前記第１圧縮機は、前記電動機が前記第１発電部で発生した第１電力により駆動される電動空気圧縮機であることが好ましい。この構成によれば、電動空気圧縮機のための外部電源を確保する必要性を排除できる。   The first compressor is preferably an electric air compressor in which the electric motor is driven by first electric power generated in the first power generation unit. According to this configuration, it is possible to eliminate the necessity of securing an external power source for the electric air compressor.

本発明によれば、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while ensuring high electric power generation efficiency, stable electric power generation can be performed from the solar energy which carries out a short period fluctuation | variation by conditions, such as a weather and sunlight.

本発明の第１実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of the solar thermal energy electric power generating apparatus of 1st Embodiment of this invention. 制御装置の構成要素を示すブロック図。The block diagram which shows the component of a control apparatus. １日サイクルの集熱エネルギーと発電エネルギーの平準化を示す図。The figure which shows the leveling of the heat collection energy and electric power generation energy of a 1-day cycle. 日照量に基づいた集熱エネルギーと発電エネルギーの平準化を示す図。The figure which shows the equalization of the heat collection energy and power generation energy based on the amount of sunlight. 本発明の第２実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。The whole block diagram of the solar thermal energy power generation apparatus of 2nd Embodiment of this invention. バイナリー発電部の全体構成図。The whole block diagram of a binary power generation part. 本発明の第３実施形態の太陽熱エネルギー発電装置の全体構成図。The whole block diagram of the solar thermal energy power generation apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持するための発電量を設定するためのフローチャート。The flowchart for setting the electric power generation amount for maintaining the electric power generation output of a solar thermal energy electric power generating apparatus at a fixed level. 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャート。The flowchart for setting the setting electric power generation amount which maintains the electric power generation output of a solar thermal energy electric power generating apparatus at a fixed level. 太陽熱エネルギー発電装置の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャート。The flowchart for setting the setting electric power generation amount which maintains the electric power generation output of a solar thermal energy electric power generating apparatus at a fixed level. 第１発電機及び第１圧縮機の動作状態を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation state of a 1st generator and a 1st compressor. 電動空気圧縮機、弁、及び外部加熱部の動作状態を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation state of an electric air compressor, a valve, and an external heating part.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。太陽熱エネルギー発電装置１は、太陽熱処理部１６により集熱された太陽エネルギーを利用して蒸気発電機（第１発電機）１４で発電を行う第１発電部１０と、前記太陽エネルギーの一部を利用して作り出し、蓄圧タンク４６に蓄圧した圧縮空気（圧縮媒体）を使用して空気発電機（第２発電機）４７で発電を行う第２発電部４０とを含むように構成される。太陽熱エネルギー発電装置１により、第１発電部１０で発電した第１電力の値と、第２発電部４０で発電した第２電力の値との合算値である太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値が所定の期間を通して平準化される。 (First embodiment)
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a solar thermal energy power generation apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The solar thermal energy power generation apparatus 1 uses the solar energy collected by the solar heat treatment unit 16 to generate power with a steam generator (first generator) 14 and a part of the solar energy. And a second power generation unit 40 that generates power with an air generator (second generator) 47 using compressed air (compressed medium) that has been created and stored in the pressure storage tank 46. The value of the electric power generated by the solar thermal energy generator 1 by the solar heat energy, which is the sum of the value of the first power generated by the first power generation unit 10 and the value of the second power generated by the second power generation unit 40. Are leveled over a predetermined period.

第１発電部１０は、熱源側循環流路１１、利用側循環流路１２、第１熱交換器１３、蒸気発電機１４、及び蒸気供給流路１５を備えている。   The first power generation unit 10 includes a heat source side circulation channel 11, a use side circulation channel 12, a first heat exchanger 13, a steam generator 14, and a steam supply channel 15.

熱源側循環流路１１は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱部１６ａ、及び熱源側循環流路１１内を循環する溶融塩や熱媒油などの熱源側熱媒体を加熱する熱交換部１６ｂを有する太陽熱処理部１６、ポンプ（第１ポンプ）１７、及び弁１８が順に介設された管路で構成されている。太陽熱処理部１６の太陽熱集熱部１６ａとしては、タワー式、フレネル式、トラフ式などの集熱部を用いることができる。太陽熱処理部１６には、日射量を測定する日射量計１９が設けられている。   The heat source side circulation channel 11 includes a solar heat collecting unit 16a that collects solar heat, and a heat exchange unit 16b that heats the heat source side heat medium such as molten salt and heat medium oil that circulates in the heat source side circulation channel 11. It has a solar heat treatment section 16, a pump (first pump) 17, and a pipe 18 in which a valve 18 is interposed in order. As the solar heat collecting part 16a of the solar heat treatment part 16, a tower type, Fresnel type, trough type or the like heat collecting part can be used. The solar heat treatment unit 16 is provided with a solar radiation meter 19 for measuring the amount of solar radiation.

熱源側循環流路１１には、一端が熱源側循環流路１１のポンプ１７と弁１８との間に接続されるとともに、他端が熱源側循環流路１１の弁１８と太陽熱処理部１６との間に接続された熱源側バイパス流路１１ａが設けられている。熱源側バイパス流路１１ａの一端側、及び他端側には、それぞれ弁１１ｂ，１１ｃが介設されている。   One end of the heat source side circulation channel 11 is connected between the pump 17 and the valve 18 of the heat source side circulation channel 11, and the other end is connected to the valve 18 and the solar heat treatment unit 16 of the heat source side circulation channel 11. A heat source side bypass passage 11a connected between the two is provided. Valves 11b and 11c are interposed on one end side and the other end side of the heat source side bypass flow passage 11a, respectively.

利用側循環流路１２は、利用側熱媒体を貯留するタンク２０、ポンプ（第２ポンプ）２１、及び蒸気と液体とを分離する気液分離器２２が順に介設された管路で構成されている。ポンプ２１は、蒸気供給流路１５の温度センサ２５の検出値Ｔ１によって利用側熱媒体の送出流量を調整するようになっている。利用側熱タンク２０の下部には、ヘッダー２０ａが設けられている。なお、利用側熱媒体は水であるが、これに限定されない。 The use-side circulation flow path 12 is configured by a pipe line in which a tank 20 for storing a use-side heat medium, a pump (second pump) 21, and a gas-liquid separator 22 for separating steam and liquid are sequentially provided. ing. The pump 21 adjusts the delivery flow rate of the utilization side heat medium according to the detection value T 1 of the temperature sensor 25 in the steam supply flow path 15. A header 20 a is provided at the lower part of the use side heat tank 20. In addition, although a utilization side heat carrier is water, it is not limited to this.

第１熱交換器１３は、熱源側循環流路１１の太陽熱処理部１６とポンプ１７との間の熱源側熱媒体と、利用側循環流路１２のポンプ２１と気液分離器２２との間の利用側熱媒体とで熱交換可能に構成されている。   The first heat exchanger 13 includes a heat source side heat medium between the solar heat treatment section 16 of the heat source side circulation passage 11 and the pump 17, and between the pump 21 and the gas-liquid separator 22 of the use side circulation passage 12. It is comprised so that heat exchange is possible with the use side heat medium.

蒸気発電機１４は、蒸気により駆動されるスクリューやタービン等の回転機械（図示せず）を有し、この回転機械（図示せず）の回転軸に連結された発電機である。   The steam generator 14 is a generator having a rotating machine (not shown) such as a screw or a turbine driven by steam and connected to a rotating shaft of the rotating machine (not shown).

蒸気供給流路１５は、気液分離器２２と蒸気発電機１４との間に介設され、気液分離器２２で分離された蒸気を蒸気発電機１４の回転機械に供給する管路である。蒸気供給流路１５には、流量を検出する流量センサ２３、圧力を検出する圧力センサ２４、温度を検出する温度センサ２５、及び弁２６が設けられている。流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５、及び弁２６より下流の蒸気供給流路１５には、流量調整弁２７が介設されている。   The steam supply channel 15 is a pipe line that is interposed between the gas-liquid separator 22 and the steam generator 14 and supplies the steam separated by the gas-liquid separator 22 to the rotating machine of the steam generator 14. . The steam supply flow path 15 is provided with a flow rate sensor 23 that detects a flow rate, a pressure sensor 24 that detects pressure, a temperature sensor 25 that detects temperature, and a valve 26. A flow rate adjusting valve 27 is interposed in the flow rate sensor 23, the pressure sensor 24, the temperature sensor 25, and the steam supply passage 15 downstream from the valve 26.

蒸気発電機１４と利用側循環流路１２のタンク２０との間には、蒸気戻し流路２８が介設されている。蒸気戻し流路２８の一端は蒸気発電機１４の蒸気出口に接続され、他端はタンク２０のヘッダー２０ａに接続されている。また、蒸気戻し流路２８には、蒸気戻し流路２８から分岐し、蒸気を取り出すための蒸気取出ライン２９が設けられている。蒸気取出ライン２９には、弁３０が介設されている。蒸気取出ライン２９の先端は蒸気利用先に導かれている。   A steam return channel 28 is interposed between the steam generator 14 and the tank 20 of the use side circulation channel 12. One end of the steam return channel 28 is connected to the steam outlet of the steam generator 14, and the other end is connected to the header 20 a of the tank 20. The steam return channel 28 is provided with a steam extraction line 29 that branches from the steam return channel 28 and takes out the steam. The steam extraction line 29 is provided with a valve 30. The tip of the steam extraction line 29 is led to a steam usage destination.

第２発電部４０は、蒸気駆動空気圧縮機（第１圧縮機）４１、圧縮媒体吐出流路４５、蓄圧タンク４６、空気発電機４７、圧縮媒体供給流路４８、第２熱交換器（加熱部、内部加熱部）４９、及び外部加熱部（加熱部）５０を備えている。   The second power generation unit 40 includes a steam-driven air compressor (first compressor) 41, a compression medium discharge channel 45, an accumulator tank 46, an air generator 47, a compression medium supply channel 48, a second heat exchanger (heating) Part, internal heating part) 49, and external heating part (heating part) 50.

蒸気駆動空気圧縮機４１は、蒸気により駆動されるスクリューやタービン等の駆動用回転機械と駆動用回転機械の回転軸に連結されたスクリューやタービン等の圧縮用回転機械とで構成された回転機械（図示せず）を有する圧縮機である。蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気入口には、蒸気供給流路１５から分岐し、流量調整弁４２が介設された分岐流路４３が接続されている。蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気出口には、蒸気戻し流路２８に合流する合流流路４４が接続されている。蒸気駆動空気圧縮機４１は、外部から吸込口を通して取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気（圧縮媒体）を吐出口を通して吐出する。   The steam-driven air compressor 41 is a rotary machine composed of a drive rotary machine such as a screw or turbine driven by steam and a compression rotary machine such as a screw or turbine connected to the rotary shaft of the drive rotary machine. (Not shown). The steam inlet of the steam-driven air compressor 41 is connected to a branch channel 43 branched from the steam supply channel 15 and having a flow rate adjusting valve 42 interposed therebetween. At the steam outlet of the steam-driven air compressor 41, a merging channel 44 that joins the steam return channel 28 is connected. The steam-driven air compressor 41 compresses air taken from the outside through the suction port, and discharges compressed air (compression medium) through the discharge port.

圧縮媒体吐出流路４５は、蒸気駆動空気圧縮機４１の吐出口（図示せず）に設けられている。圧縮媒体吐出流路４５には、逆止弁（図示せず）が設けられている。   The compressed medium discharge channel 45 is provided at a discharge port (not shown) of the steam-driven air compressor 41. The compressed medium discharge channel 45 is provided with a check valve (not shown).

蓄圧タンク４６は、圧縮媒体吐出流路４５の下流に配置されている。蓄圧タンク４６は、圧縮媒体吐出流路４５を通じて流入した圧縮空気を内部に貯留して蓄圧する。蓄圧タンク４６には、内部の圧力を検出する圧力センサ５１が設けられている。蓄圧タンク４６は、例えば、通常のボンベやタンクのような流体貯蔵用の圧力容器を１つ又は複数並べたもの（複数のタンクの一例としては、３０ｍ３×１０基（計３００ｍ３））でもよいし、廃坑道や地下空洞などのような既存のタンクや構造物の間隙を利用して代用したものでもよい。蓄圧タンク４６は、外気への放温を防止するために断熱材で覆うのが望ましい。 The accumulator tank 46 is disposed downstream of the compressed medium discharge passage 45. The pressure accumulating tank 46 stores the compressed air that has flowed in through the compressed medium discharge passage 45 and stores the compressed air therein. The pressure accumulation tank 46 is provided with a pressure sensor 51 for detecting the internal pressure. The pressure accumulating tank 46 may be, for example, one or a plurality of pressure containers for fluid storage such as ordinary cylinders or tanks (30 m 3 × 10 (a total of 300 m 3 ) as an example of a plurality of tanks). Alternatively, it may be substituted by using a gap between existing tanks and structures such as abandoned tunnels and underground cavities. The pressure accumulation tank 46 is preferably covered with a heat insulating material to prevent the temperature from being released to the outside air.

空気発電機４７は、蓄圧タンク４６からの圧縮空気により駆動されるスクリューやタービン等の回転機械（図示せず）を有し、この回転機械（図示せず）の回転軸に連結された発電機である。空気発電機４７は、専用の発電機を用いてもよいが、通常の電動式空気圧縮機を逆回しするもの、すなわち圧縮機の吐出側から圧縮空気を供給して発電機として働く電動機を回転させるものであってもよい。   The air generator 47 has a rotating machine (not shown) such as a screw or a turbine driven by compressed air from the pressure accumulating tank 46, and is connected to a rotating shaft of the rotating machine (not shown). It is. As the air generator 47, a dedicated generator may be used, but a normal electric air compressor is reversely rotated, that is, an electric motor that functions as a generator is rotated by supplying compressed air from the discharge side of the compressor. It may be allowed.

圧縮媒体供給流路４８は、蓄圧タンク４６と空気発電機４７との間に設けられている。圧縮媒体供給流路４８には、蓄圧タンク４６からの圧縮媒体の流出量を調整する流量調整弁５２が介設されている。   The compression medium supply channel 48 is provided between the pressure accumulation tank 46 and the air generator 47. A flow rate adjusting valve 52 that adjusts the flow rate of the compressed medium from the pressure accumulation tank 46 is interposed in the compressed medium supply channel 48.

第２熱交換器４９は、流量調整弁５２の下流側の圧縮媒体供給流路４８に配置されている。第２熱交換器４９は、熱源側バイパス流路１１ａの熱源側熱媒体と、圧縮媒体供給流路４８の圧縮媒体とが熱交換可能に構成されている。言い換えると、第２熱交換器４９は、熱源側バイパス流路１１ａにおける熱源側熱媒体を熱源として、その熱源側熱媒体と圧縮媒体供給流路４８における圧縮媒体との間で熱交換することで、圧縮媒体を加熱する内部加熱部（加熱部）を構成するものである。第２熱交換器４９の下流側の圧縮媒体供給流路４８には、圧縮媒体の温度を検出する温度センサ５３、及び外部熱源からなる、圧縮媒体を加熱するための外部加熱部５０が順に設けられている。外部加熱部５０は、例えばボイラ（間接的に加熱するもの）やバーナ（直接的に加熱するもの）等、熱源側熱媒体ではない熱源により加熱するものである。   The second heat exchanger 49 is disposed in the compressed medium supply channel 48 on the downstream side of the flow rate adjustment valve 52. The second heat exchanger 49 is configured to exchange heat between the heat source side heat medium of the heat source side bypass flow path 11 a and the compression medium of the compression medium supply flow path 48. In other words, the second heat exchanger 49 uses the heat source side heat medium in the heat source side bypass flow path 11a as a heat source, and performs heat exchange between the heat source side heat medium and the compression medium in the compression medium supply flow path 48. The internal heating part (heating part) which heats a compression medium is comprised. In the compressed medium supply channel 48 on the downstream side of the second heat exchanger 49, a temperature sensor 53 for detecting the temperature of the compressed medium, and an external heating unit 50 for heating the compressed medium, which includes an external heat source, are sequentially provided. It has been. The external heating unit 50 is heated by a heat source that is not a heat source-side heat medium, such as a boiler (which indirectly heats) or a burner (which directly heats).

太陽熱エネルギー発電装置１には、蒸気発電機１４、空気発電機４７、ポンプ１７，２１、及び弁２７，４２，５２を含む装置全体を制御する制御装置（制御手段）７０が設けられている。   The solar thermal energy power generation device 1 is provided with a control device (control means) 70 that controls the entire device including the steam generator 14, the air generator 47, the pumps 17 and 21, and the valves 27, 42, and 52.

図２に示すように、制御装置７０は、計時部８３、データ取得部８４、時刻設定部８５、圧力値設定部８６、データ記憶部８７、設定発電量算出部８８、時刻読出部８９、日射量差算出部９０、判定部９１、修正蓄圧発電可能量算出部９２、制御部９３、及び表示部９４を備えている。   As shown in FIG. 2, the control device 70 includes a clock unit 83, a data acquisition unit 84, a time setting unit 85, a pressure value setting unit 86, a data storage unit 87, a set power generation amount calculation unit 88, a time reading unit 89, solar radiation. An amount difference calculation unit 90, a determination unit 91, a modified accumulator power generation possible amount calculation unit 92, a control unit 93, and a display unit 94 are provided.

計時部８３は、時刻を計時する。   The timer 83 measures the time.

データ取得部８４は、データ取得回線９５に接続され、日の出時刻、日の入り時刻、及び日の出時刻から日の入り時刻までの予想日射量を取得する。   The data acquisition unit 84 is connected to the data acquisition line 95 and acquires the sunrise time, sunset time, and the expected amount of solar radiation from the sunrise time to the sunset time.

時刻設定部８５は、期間の開始時刻、及び日の入り時刻以降の終了時刻を設定する。   The time setting unit 85 sets the start time of the period and the end time after the sunset time.

圧力値設定部８６は、終了時刻における蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の設定圧力値（または残タンク圧／最大蓄圧可能圧（％））を設定する。   The pressure value setting unit 86 sets a set pressure value (or remaining tank pressure / maximum pressure that can be accumulated (%)) of the compression medium inside the accumulator tank 46 at the end time.

データ記憶部８７は、データ取得部８４により取得した予想日射量を記憶する。データ記憶部８７には、表１に例示するように圧力量に対応する蓄圧発電可能量が予め記憶されている。   The data storage unit 87 stores the expected amount of solar radiation acquired by the data acquisition unit 84. As illustrated in Table 1, the data storage unit 87 stores in advance the accumulative power generation possible amount corresponding to the pressure amount.

Figure 0006184243
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設定発電量算出部８８は、圧力センサ５１により検出された圧力値と、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量、及び開始時刻から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出する。   The set power generation amount calculation unit 88 is based on the difference between the pressure value detected by the pressure sensor 51 and the set pressure value set by the pressure value setting unit 86, and the sunset from the start time. By calculating the sum total of the daytime power generation amount calculated based on the expected amount of solar radiation until the time, and dividing the total by the number of hours in the period, the set power generation amount per unit time is calculated.

時刻読出部８９は、日射量計１９が日射量を測定した計時部８３の時刻を読み出す。   The time reading unit 89 reads the time of the time measuring unit 83 at which the solar radiation meter 19 measured the solar radiation amount.

日射量差算出部９０は、時刻読出部８９が読み出した時刻の日射量計１９で測定された日射量と、時刻読出部８９が読み出した時刻のデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差を算出する。   The solar radiation amount difference calculating unit 90 calculates the solar radiation amount measured by the solar radiation meter 19 at the time read by the time reading unit 89 and the expected solar radiation amount stored by the data storage unit 87 at the time read by the time reading unit 89. Calculate the difference.

判定部９１は、日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差に対応する蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の圧力換算値を終了時刻における設定圧力値に対して加算または減算した修正設定圧力値を算出し、該修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値の範囲内にあるか否かを判定する。   The determination unit 91 sets the pressure conversion value of the compression medium in the accumulator tank 46 corresponding to the difference between the solar radiation amount measured by the solar radiation meter 19 and the predicted solar radiation amount stored in the data storage unit 87 to the set pressure value at the end time. The corrected set pressure value obtained by adding or subtracting to is calculated, and it is determined whether or not the corrected set pressure value is within a preset allowable pressure value range.

修正蓄圧発電可能量算出部９２は、蓄圧発電可能量に日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差を増加または減少させて修正蓄圧発電可能量を算出する。   The corrected pressure accumulable power generation amount calculation unit 92 increases or decreases the difference between the amount of solar radiation measured by the solar radiation meter 19 and the expected amount of solar radiation stored in the data storage unit 87 to the amount of pressure accumulative power generation that can be corrected. Is calculated.

蒸気発電機１４、及び空気発電機４７は、それぞれ、送電線７１，７２、保護継電盤７３を介して外部電力系統７４に連系している。送電線７１には、遮断器７５が設けられている。送電線７１には、遮断器７５の下流の電圧を測定する電力検出器７６が設けられている。   The steam generator 14 and the air generator 47 are connected to an external power system 74 via power transmission lines 71 and 72 and a protective relay board 73, respectively. The power transmission line 71 is provided with a circuit breaker 75. The power transmission line 71 is provided with a power detector 76 that measures a voltage downstream of the circuit breaker 75.

以上の構成からなる本発明にかかる太陽熱エネルギー発電装置１の動作を説明する。   The operation of the solar thermal power generation apparatus 1 according to the present invention having the above configuration will be described.

熱源側循環流路１１において、ポンプ１７を作動させるとともに、弁１８を開弁すると、熱源側熱媒体は、熱源側循環流路１１内を循環する。太陽光線が得られる状況下において、太陽熱処理部１６の太陽熱集熱部１６ａで太陽熱が集熱される。熱源側熱媒体が太陽熱処理部１６を通過する際、太陽熱集熱部１６ａで集熱された太陽熱のエネルギーが熱交換部１６ｂを介して熱源側熱媒体へと移動する。そして、熱源側熱媒体は、３００℃（〜４００℃）程度に加熱される。加熱された熱源側熱媒体は、第１熱交換器１３を通過する際、利用側循環流路１２の利用側熱媒体との間で熱交換する。   When the pump 17 is operated and the valve 18 is opened in the heat source side circulation channel 11, the heat source side heat medium circulates in the heat source side circulation channel 11. Under the condition where solar rays are obtained, solar heat is collected by the solar heat collecting section 16a of the solar heat treatment section 16. When the heat source side heat medium passes through the solar heat treatment section 16, the energy of the solar heat collected by the solar heat collection section 16a moves to the heat source side heat medium via the heat exchange section 16b. And the heat-source side heat medium is heated to about 300 degreeC (-400 degreeC). The heated heat source side heat medium exchanges heat with the utilization side heat medium of the utilization side circulation passage 12 when passing through the first heat exchanger 13.

利用側循環流路１２において、ポンプ２１を作動させると、ポンプ２１は、タンク２０に貯留していた利用側熱媒体を蒸気供給流路１５の温度センサ２５の検出値Ｔ１によって流量調整して送出する。送出された利用側熱媒体は、第１熱交換器１３を通過する際、熱源側循環流路１１の熱源側熱媒体との熱交換により加熱され、蒸気となって気液分離器２２の内部に流入する。気液分離器２２の内部では、利用側熱媒体の蒸気から凝縮により生じた液体が分離される。分離された利用側熱媒体の液体は、タンク２０に戻される。このようにして、利用側熱媒体は利用側循環流路１２内を循環する。一方、利用側熱媒体の蒸気は、蒸気供給流路１５に流出される。 When the pump 21 is operated in the usage-side circulation channel 12, the pump 21 adjusts the flow rate of the usage-side heat medium stored in the tank 20 by the detection value T 1 of the temperature sensor 25 of the steam supply channel 15. Send it out. The sent use side heat medium is heated by heat exchange with the heat source side heat medium of the heat source side circulation flow path 11 when passing through the first heat exchanger 13, and becomes vapor to the inside of the gas-liquid separator 22. Flow into. Inside the gas-liquid separator 22, the liquid produced by condensation is separated from the vapor of the use side heat medium. The separated use-side heat medium liquid is returned to the tank 20. In this way, the utilization side heat medium circulates in the utilization side circulation channel 12. On the other hand, the steam of the use side heat medium flows out to the steam supply flow path 15.

蒸気供給流路１５の利用側熱媒体の蒸気は、流量調整弁２７の開弁により、蒸気発電機１４の蒸気入口に供給される。供給された蒸気により、蒸気発電機１４の回転機械を回転させ、蒸気発電機１４は蒸気量、温度、圧力に応じた電力を発電する。具体的には、蒸気発電機１４は、２１０℃程度の高温の蒸気により、スクリューやタービンなどを回転させ、このスクリューやタービンの回転軸に連結された発電機を作動することで、１６０ｋＷ程度の電力を発電する。   The steam of the use side heat medium in the steam supply passage 15 is supplied to the steam inlet of the steam generator 14 by opening the flow rate adjusting valve 27. The rotating machine of the steam generator 14 is rotated by the supplied steam, and the steam generator 14 generates electric power according to the amount of steam, temperature, and pressure. Specifically, the steam generator 14 rotates a screw, a turbine, or the like with a high-temperature steam of about 210 ° C., and operates a generator connected to the rotation shaft of the screw or the turbine, so that the steam generator 14 is about 160 kW. Generate electricity.

蒸気発電機１４に供給された蒸気は、蒸気出口から蒸気戻し流路２８に流出し、生じた液体とともに、ヘッダー２０ａを通してタンク２０に戻され、タンク２０に貯留される。必要に応じて弁３０を開弁することにより、蒸気取出ライン２９から蒸気を取り出すことができる。これにより、外部設備における加熱や乾燥のための蒸気としての利用が可能になる。   The steam supplied to the steam generator 14 flows out from the steam outlet to the steam return flow path 28, is returned to the tank 20 through the header 20 a together with the generated liquid, and is stored in the tank 20. Steam can be taken out from the steam take-out line 29 by opening the valve 30 as necessary. Thereby, the utilization as a vapor | steam for a heating and drying in an external installation is attained.

一方、流量調整弁４２を開弁すると、蒸気供給流路１５の利用側熱媒体の蒸気は、分岐流路４３に流入する。そして、分岐流路４３の蒸気は、蒸気駆動空気圧縮機４１の蒸気入口に供給される。蒸気駆動空気圧縮機４１は、供給された２１０℃程度の蒸気により駆動され、外部から吸込口を通して取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気を吐出口から圧縮媒体吐出流路４５に吐出する。吐出された圧縮空気は蓄圧タンク４６に流入し、蓄圧タンク４６は蓄圧される。蒸気駆動空気圧縮機４１内部の蒸気は、蒸気出口から合流流路４４に流出し、生じた液体とともに蒸気戻し流路２８に合流し、ヘッダー２０ａを通してタンク２０に戻され、タンク２０に貯留される。   On the other hand, when the flow rate adjustment valve 42 is opened, the steam of the use side heat medium in the steam supply flow path 15 flows into the branch flow path 43. The steam in the branch channel 43 is supplied to the steam inlet of the steam-driven air compressor 41. The steam-driven air compressor 41 is driven by the supplied steam at about 210 ° C., compresses the air taken in from the outside through the suction port, and discharges the compressed air from the discharge port to the compressed medium discharge channel 45. The discharged compressed air flows into the pressure accumulation tank 46, and the pressure accumulation tank 46 is accumulated. The steam inside the steam-driven air compressor 41 flows out from the steam outlet to the joining channel 44, joins with the generated liquid into the steam return channel 28, returns to the tank 20 through the header 20 a, and is stored in the tank 20. .

蓄圧タンク４６で蓄圧された圧縮空気は、流量調整弁５２の開度に応じて圧縮媒体供給流路４８に吐出される。吐出された圧縮空気は、必要に応じて加熱される。本実施形態では、吐出された圧縮空気は、第２熱交換器４９によって３００℃，ゲージ圧で０．９３ＭＰａ程度に加熱される。この加熱は、熱源側循環流路１１の弁１８を閉弁するとともに、熱源側バイパス流路１１ａの開閉弁１１ｂ，１１ｃを開弁して、太陽熱処理部１６で加熱された熱源側熱媒体を熱源側バイパス流路１１ａに通し、この熱源側熱媒体と圧縮空気との間で熱交換させることにより行う。   The compressed air accumulated in the accumulator tank 46 is discharged to the compression medium supply channel 48 according to the opening degree of the flow rate adjustment valve 52. The discharged compressed air is heated as necessary. In the present embodiment, the discharged compressed air is heated by the second heat exchanger 49 to about 300 ° C. and a gauge pressure of about 0.93 MPa. This heating closes the valve 18 of the heat source side circulation flow path 11 and opens the on-off valves 11b and 11c of the heat source side bypass flow path 11a so that the heat source side heat medium heated by the solar heat treatment section 16 is opened. The heat source side bypass flow path 11a is used to exchange heat between the heat source side heat medium and the compressed air.

圧縮空気の第２熱交換器４９での加熱が熱源側熱媒体の温度低下によって十分に得られない場合、不足した熱源を補うために、第２熱交換器４９下流側の温度センサ５３の検出値Ｔ２に応じて、さらに外部加熱部５０を加えて、第２熱交換器４９と外部加熱部５０とによって圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱してもよい。また、第２熱交換器４９下流側の温度センサ５３の検出値Ｔ２に応じて、第２熱交換器４９から外部加熱部５０に切り替えて外部加熱部５０のみで圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱してもよい。また、圧力センサを設けて、圧力センサの検出値に応じて圧縮空気を加熱してもよい。なお、第２熱交換器４９が熱源として不十分となっている場合や、空気発電機４７の運転を停止している場合には、弁１１ｂ、１１ｃを閉じ、熱源側熱媒体の熱源側バイパス流路１１ａへの循環を停止して、太陽熱処理部１６と第１熱交換器１３との間でのみ熱源側熱媒体を循環するようにすればよい。 When heating of the compressed air in the second heat exchanger 49 is not sufficiently obtained due to a temperature drop of the heat source side heat medium, detection of the temperature sensor 53 downstream of the second heat exchanger 49 in order to compensate for the insufficient heat source depending on the value T 2, the addition of more external heating unit 50 may be heated compressed air of the compressed medium supply channel 48 by the second heat exchanger 49 and the external heater 50. Further, in accordance with the detected value T 2 of the second heat exchanger 49 downstream of the temperature sensor 53, only a compressed medium supply channel 48 outside the heating unit 50 is switched from the second heat exchanger 49 to the external heating unit 50 The compressed air may be heated. Moreover, a pressure sensor may be provided and compressed air may be heated according to the detection value of a pressure sensor. When the second heat exchanger 49 is insufficient as a heat source or when the operation of the air generator 47 is stopped, the valves 11b and 11c are closed and the heat source side bypass of the heat source side heat medium is performed. It is only necessary to stop the circulation to the flow path 11a and circulate the heat source side heat medium only between the solar heat treatment section 16 and the first heat exchanger 13.

圧縮媒体供給流路４８で加熱された圧縮空気は、空気発電機４７に供給される。流量調整弁５２の開度に応じて供給された蒸気により、空気発電機４７の回転機械を回転させ、空気発電機４７は蒸気量、温度、圧力に応じた電力を発電する。具体的には、空気発電機４７により、７５ｋＷ程度の発電を行う。この発電された電力は、保護継電盤７３を介して外部電力系統７４に送電される。   The compressed air heated in the compression medium supply channel 48 is supplied to the air generator 47. The rotating machine of the air generator 47 is rotated by the steam supplied according to the opening degree of the flow regulating valve 52, and the air generator 47 generates electric power according to the amount of steam, temperature, and pressure. Specifically, the air generator 47 generates about 75 kW. This generated power is transmitted to the external power system 74 via the protective relay board 73.

第１発電部１０の蒸気発電機１４は、太陽熱処理部１６で太陽光線が得られる間、または太陽光線が得られなくなっても熱源側熱媒体の温度が維持されて蒸気の供給が継続される間、運転され発電が行われる。蒸気発電機１４の発電量が所定の発電量を上回ると、分岐流路４３の流量調整弁４２を開弁して、蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動する。具体的には、蒸気量Ｆ、蒸気圧力Ｐ、温度Ｔのいずれかの検出対象で、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持するために予め設定された上限値を上回る検出値が流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５により検出されると、流量調整弁４２を開弁して、蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動する。これにより、圧縮空気が生成され、蓄圧タンク４６に蓄圧される。つまり、余剰蒸気により蒸気駆動空気圧縮機４１を駆動することで、余剰蒸気のエネルギーを圧縮空気のエネルギーに変える。   The steam generator 14 of the first power generation unit 10 maintains the temperature of the heat source side heat medium while the solar heat treatment unit 16 obtains solar rays or even when no solar rays are obtained, and the supply of steam is continued. In the meantime, it is operated and generates electricity. When the power generation amount of the steam generator 14 exceeds a predetermined power generation amount, the flow rate adjustment valve 42 of the branch flow path 43 is opened, and the steam drive air compressor 41 is driven. Specifically, a detection value that exceeds a preset upper limit value in order to maintain a predetermined power generation amount in the steam generator 14 in the detection target of any one of the steam amount F, the steam pressure P, and the temperature T is a flow rate sensor. 23, when detected by the pressure sensor 24 and the temperature sensor 25, the flow rate adjustment valve 42 is opened to drive the steam-driven air compressor 41. Thereby, compressed air is generated and accumulated in the pressure accumulation tank 46. That is, driving the steam-driven air compressor 41 with surplus steam changes the surplus steam energy into compressed air energy.

一方、蒸気発電機１４の発電量が所定の発電量よりも少なく、装置全体の発電量が不足すると、すなわち、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持するために予め設定された下限値を下回る検出値が流量センサ２３、圧力センサ２４、温度センサ２５により検出されると、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気を流量調整弁５２の開弁により圧縮媒体供給流路４８を通じて供給することによって空気発電機４７を駆動させ、発電を行う。圧縮空気を空気発電機４７に供給する際、弁１１ｂ、１１ｃを開弁し弁１８を閉弁して、高温の熱源側熱媒体を熱源側バイパス流路１１ａ内で流動させると、圧縮空気を圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９で加熱できる。この加熱により、圧縮空気の圧力を増加させることができるので、空気発電機４７による発電効率を大幅に向上させることができる。つまり、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９において、太陽熱を熱源とする、高温の熱媒体を用いることで、外部からの入熱量を少なくすることができ、系全体の消費エネルギーを減少させることができる。特に、システム起動時のエネルギーの削減に対して効果がある。この加熱に際して太陽熱を利用して加熱するので、燃料コストを大幅に抑えることができる。   On the other hand, if the power generation amount of the steam generator 14 is less than the predetermined power generation amount and the power generation amount of the entire apparatus is insufficient, that is, the lower limit value set in advance to maintain the predetermined power generation amount in the steam generator 14 is set. When the lower detection value is detected by the flow sensor 23, the pressure sensor 24, and the temperature sensor 25, the compressed air accumulated in the pressure accumulation tank 46 is supplied through the compression medium supply channel 48 by opening the flow rate adjustment valve 52. The air generator 47 is driven to generate power. When the compressed air is supplied to the air generator 47, the valves 11b and 11c are opened and the valve 18 is closed. When the high temperature heat source side heat medium flows in the heat source side bypass passage 11a, the compressed air is supplied. Heating can be performed by the second heat exchanger 49 in the compression medium supply channel 48. Since the pressure of the compressed air can be increased by this heating, the power generation efficiency of the air generator 47 can be greatly improved. That is, by heating the compressed air and increasing the enthalpy of the compressed air, the expansion work in the air generator 47 can be increased, and the power generation efficiency can be improved. In the second heat exchanger 49 of the compression medium supply channel 48, by using a high-temperature heat medium that uses solar heat as a heat source, the amount of heat input from the outside can be reduced, and the energy consumption of the entire system is reduced. be able to. In particular, it is effective for reducing energy when starting the system. Since heating is performed using solar heat at the time of heating, the fuel cost can be greatly reduced.

以上のように、太陽熱エネルギー発電装置１では、蒸気駆動空気圧縮機４１による蓄圧、及び空気発電機４７での発電を制御して、太陽エネルギーの不安定さから生じる、蒸気発電機１４の発電出力の短周期変動を平準化する。   As described above, in the solar thermal energy power generation device 1, the power generation output of the steam generator 14 generated from the instability of solar energy by controlling the pressure accumulation by the steam-driven air compressor 41 and the power generation by the air generator 47. Leveling short-period fluctuations.

本発明によれば、第１発電部１０において、太陽熱を利用して生成した蒸気により蒸気発電機１４で発電するため、太陽電池を利用した場合と比較してエネルギー利用効率、ないし発電効率を高めることができる。また、第１発電部１０において、太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。蒸気駆動空気圧縮機４１から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンク４６を有し、必要に応じて蓄圧タンク４６の圧縮媒体を用いて空気発電機４７で発電可能な第２発電部４０を有するので、第１発電部１０で発生させる第１電力の量に応じて、第２発電部４０で発生させる第２電力の量を調整することができ、装置全体としての発電出力を平準化することができる。これらにより、高い発電効率を確保するとともに、天候や日照などの条件により短周期変動をする太陽エネルギーから安定した発電を行うことができる。   According to the present invention, in the first power generation unit 10, the steam generator 14 generates power using steam generated using solar heat, so that energy use efficiency or power generation efficiency is increased compared to the case where a solar battery is used. be able to. Moreover, in the 1st electric power generation part 10, since it generate | occur | produces through the vapor | steam which absorbed solar energy as heat, it does not react sensitively to the irradiation amount of sunlight, and a solar ray becomes weak or cannot be obtained. In this case, the power generation output can be prevented from decreasing immediately. In addition, it can be made less susceptible to the effects of changes in solar energy due to changes in the weather, etc., compared with solar power generation that responds sensitively to the amount of sunlight irradiated and changes its output in a short cycle. Since it has the pressure accumulation tank 46 which stores the compression medium discharged from the steam drive air compressor 41, and has the 2nd electric power generation part 40 which can be generated with the air generator 47 using the compression medium of the pressure accumulation tank 46 as needed. The amount of second power generated by the second power generation unit 40 can be adjusted according to the amount of first power generated by the first power generation unit 10, and the power generation output of the entire device can be leveled. it can. As a result, high power generation efficiency can be secured, and stable power generation can be performed from solar energy that fluctuates in a short period depending on conditions such as weather and sunlight.

太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で蒸気駆動空気圧縮機４１の回転機械を駆動して圧縮媒体を生成し、蒸気のエネルギーを圧縮媒体のエネルギー（圧力）として蓄圧タンク４６に蓄えることができる。   A part of the steam generated using solar heat drives the rotating machine of the steam-driven air compressor 41 to generate a compression medium, and the energy of the steam is stored in the pressure accumulation tank 46 as energy (pressure) of the compression medium. it can.

蒸気駆動空気圧縮機４１を、太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して蒸気発電機１４と並列に設けているので、第１発電部１０において生じる余剰蒸気を第２発電部４０の蒸気駆動空気圧縮機４１に供給することができる。したがって、太陽エネルギーを最大限に利用できる。また、蒸気駆動空気圧縮機４１を使用することにより、太陽熱を利用して生成した蒸気により直接蓄圧できるのでエネルギーの損失がない。   Since the steam-driven air compressor 41 is provided in parallel with the steam generator 14 with respect to the flow of steam generated using solar heat, excess steam generated in the first power generation unit 10 is used as the steam-driven air of the second power generation unit 40. The compressor 41 can be supplied. Therefore, solar energy can be utilized to the maximum extent. Further, by using the steam-driven air compressor 41, there is no energy loss because the pressure can be directly accumulated by the steam generated using solar heat.

圧縮媒体供給流路４８に加熱部４９，５０を設けることにより、圧縮空気を加熱することができ、圧縮空気の圧力を増加させることができるので、空気発電機４７による発電効率を大幅に向上させることができる。つまり、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。圧縮媒体供給流路４８の第２熱交換器４９において、太陽熱を熱源とする、高温の熱媒体である熱源側熱媒体を用いることで、外部からの入熱量を少なくすることができ、系全体の消費エネルギーを減少させることができる。特に、システム起動時のエネルギーの削減に対して効果がある。この加熱に際して太陽熱を利用して加熱するので、燃料コストを大幅に抑えることができる。また、圧縮媒体供給流路４８に外部加熱部５０を設けることにより、第２熱交換器４９ともに、または外部加熱部５０のみで、圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱できる。特に、太陽熱エネルギーが得られない状況下で、外部加熱部５０のみで圧縮媒体供給流路４８の圧縮空気を加熱できるメリットがある。   By providing the heating parts 49 and 50 in the compression medium supply channel 48, the compressed air can be heated and the pressure of the compressed air can be increased, so that the power generation efficiency by the air generator 47 is greatly improved. be able to. That is, by heating the compressed air and increasing the enthalpy of the compressed air, the expansion work in the air generator 47 can be increased, and the power generation efficiency can be improved. In the second heat exchanger 49 of the compression medium supply channel 48, the amount of heat input from the outside can be reduced by using a heat source side heat medium that is a high-temperature heat medium that uses solar heat as a heat source. Energy consumption can be reduced. In particular, it is effective for reducing energy when starting the system. Since heating is performed using solar heat at the time of heating, the fuel cost can be greatly reduced. Further, by providing the external heating unit 50 in the compressed medium supply channel 48, the compressed air in the compressed medium supply channel 48 can be heated with the second heat exchanger 49 or only with the external heating unit 50. In particular, there is a merit that the compressed air in the compressed medium supply channel 48 can be heated only by the external heating unit 50 in a situation where solar thermal energy cannot be obtained.

熱源側熱媒体が循環する熱源側循環流路１１と、利用側熱媒体が循環する利用側循環流路１２と、熱源側熱媒体と利用側熱媒体とが熱交換可能な第１熱交換器１３とを有するように第１発電部を構成しているので、太陽熱処理部１６で集熱した太陽エネルギーの熱により熱源側熱媒体を加熱し、加熱した熱源側熱媒体の熱を第１熱交換器１３を介して利用側熱媒体に移動させ、第１発電機１４に供給する蒸気を生成することができる。太陽エネルギーを熱として吸収させた蒸気を介して第１発電機１４で発電するので、太陽光の照射量に敏感に反応することがなく、太陽光線が弱くなるか、または得られなくなった場合に、即座に発電出力が低下することを回避できる。また、太陽光の照射量に敏感に反応して出力が短周期で変化してしまう太陽光発電と比較して、天候の変化等による太陽エネルギーの変動の影響を受けにくくすることができる。   A heat source side circulation channel 11 through which the heat source side heat medium circulates, a use side circulation channel 12 through which the use side heat medium circulates, and a first heat exchanger capable of exchanging heat between the heat source side heat medium and the use side heat medium. 13, the first power generation unit is configured to heat the heat source side heat medium by the heat of solar energy collected by the solar heat treatment unit 16, and the heat of the heat source side heat medium heated to the first heat It is possible to generate steam supplied to the first generator 14 by being moved to the use side heat medium via the exchanger 13. Since the first generator 14 generates power through the steam that has absorbed solar energy as heat, it does not react sensitively to the amount of sunlight, and the sun rays become weak or cannot be obtained. It is possible to avoid a decrease in power generation output immediately. In addition, it can be made less susceptible to the effects of changes in solar energy due to changes in the weather, etc., compared with solar power generation that responds sensitively to the amount of sunlight irradiated and changes its output in a short cycle.

図３は、快晴の日における太陽熱集熱エネルギーによる想定発電量と、実際の発電出力を示した概念図である。太陽が昇るにしたがって第１発電部１０の蒸気発電機１４による発電出力が増加するが、ある一定レベルまで増加した時点Ｐで、蒸気発電機１４による発電出力を一定値に抑えて、蒸気駆動空気圧縮機４１による蓄圧を開始する。太陽が沈んでくるにしたがって想定発電量は低下し、ある一定レベル以下になった時点Ｑで、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気により、第２発電部４０での空気発電機４７による発電を開始し、日没後の夕方の電力需要の高い時間帯にも安定した発電を行う。夕方の時間帯は、太陽熱により加熱された熱源側循環流路１１の熱媒体がまだ高温状態を保っており、第２熱交換器４９の熱源として十分に使用することができる。本来、発電出力が大幅に低下する夕方や夜間でも発電出力を維持することができる。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing an assumed power generation amount by solar thermal energy collection on a clear day and an actual power generation output. As the sun rises, the power generation output by the steam generator 14 of the first power generation unit 10 increases. At the point P when the power generation output increases to a certain level, the power generation output by the steam generator 14 is suppressed to a constant value, and steam-driven air is generated. Accumulation by the compressor 41 is started. As the sun goes down, the assumed power generation amount decreases, and at the time Q when the level falls below a certain level, the second power generation unit 40 generates power by the air generator 47 by the compressed air accumulated in the pressure accumulation tank 46. Starts and generates stable power even during times of high power demand in the evening after sunset. In the evening time zone, the heat medium in the heat source side circulation passage 11 heated by solar heat still maintains a high temperature state, and can be sufficiently used as the heat source of the second heat exchanger 49. Originally, the power generation output can be maintained even in the evening or at night when the power generation output greatly decreases.

次に、図４は、晴れのち曇りの日における太陽熱集熱エネルギーによる想定発電量と、実際の発電出力を示した概念図である。太陽に雲がかかった時点で想定発電量は低下し、雲から出ると想定発電量は上昇する。この場合も、蒸気発電機１４による発電出力がある一定レベル以下になった場合に、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気による空気発電機４７による発電を開始することで安定した発電を維持することができる。すなわち、太陽に雲や障害物がかかって太陽熱エネルギーが低下した場合であっても、安定的に平準化した発電出力を得ることができる。なお、この一定レベルをどのような値に設定するかは、春夏秋冬といった季節による統計データ（一日平均日射量）や、当日の天気予報を参考にして定めればよい。また、この予想が狂って当日の天気が変わった場合は、必要に応じて当初設定していたレベル値を増減すればよい。   Next, FIG. 4 is a conceptual diagram showing an assumed power generation amount by solar thermal energy collection and an actual power generation output on a sunny and cloudy day. When the sun is clouded, the estimated power generation decreases, and when it comes out of the cloud, the estimated power generation increases. In this case as well, when the power generation output from the steam generator 14 falls below a certain level, stable power generation is maintained by starting the power generation by the air generator 47 using the compressed air accumulated in the pressure accumulation tank 46. Can do. That is, even if the solar heat energy is lowered due to clouds or obstacles on the sun, a stable and leveled power generation output can be obtained. It should be noted that what value this constant level is set to may be determined with reference to statistical data (average daily solar radiation amount) according to the season such as spring, summer, autumn and winter, or the weather forecast for the day. In addition, when the prediction is incorrect and the weather on the day changes, the level value initially set may be increased or decreased as necessary.

この一定レベルに維持される発電出力は、蒸気発電機１４の発電出力（電力、電圧または電流）と、蓄圧タンク４６の圧力とを検出し、空気発電機４７の発電出力（電力、電圧または電流）を制御することにより得られる。換言すると、蒸気発電機１４の発電出力が低下した際に、その低下分を補うように空気発電機４７の運転が行われる。蓄圧タンク４６の蓄圧量が低下してきた場合には、空気発電機４７の発電量を一定レベルから低下させるように制御してもよい。   The power generation output maintained at this constant level detects the power generation output (power, voltage or current) of the steam generator 14 and the pressure of the pressure accumulating tank 46, and the power generation output (power, voltage or current) of the air generator 47. ) Is controlled. In other words, when the power output of the steam generator 14 decreases, the air generator 47 is operated so as to compensate for the decrease. When the pressure accumulation amount in the pressure accumulation tank 46 has decreased, the power generation amount of the air generator 47 may be controlled to decrease from a certain level.

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。本実施形態では、第１実施形態における蒸気戻し流路２８すなわち蒸気発電機（第１発電機）１４とタンク２０との間に、バイナリー発電部（第３発電部）５４が設けられている。蒸気発電機１４と遮断器７５との間の送電線７１には、遮断器７７が設けられている。一端がバイナリー発電部５４の発電機５８に接続された送電線７８の他端は、遮断器７５と遮断器７７との間の送電線７１に接続されている。送電線７８には、遮断器７９が設けられている。 (Second Embodiment)
FIG. 5 shows an overall configuration diagram of the solar thermal energy power generation apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a binary power generation unit (third power generation unit) 54 is provided between the steam return channel 28 in the first embodiment, that is, the steam generator (first generator) 14 and the tank 20. A circuit breaker 77 is provided on the power transmission line 71 between the steam generator 14 and the circuit breaker 75. The other end of the power transmission line 78 having one end connected to the generator 58 of the binary power generation unit 54 is connected to a power transmission line 71 between the circuit breaker 75 and the circuit breaker 77. The power transmission line 78 is provided with a circuit breaker 79.

図６に示すように、バイナリー発電部５４は、循環経路５５、蒸発器５６、膨張機５７、膨張機５７の回転軸に連結された発電機５８、凝縮器５９、及びポンプ６０を備えている。バイナリー発電部５４では、蒸気発電機１４で発電に使用した後の排蒸気を、一次媒体として用いるために蒸気戻し流路２８から蒸発器５６に導入可能に構成されている。そして、導入された排蒸気をタンク２０に戻すための蒸気戻し流路６１は、タンク２０のヘッダー２０ａに接続されている。   As shown in FIG. 6, the binary power generation unit 54 includes a circulation path 55, an evaporator 56, an expander 57, a generator 58 connected to the rotation shaft of the expander 57, a condenser 59, and a pump 60. . The binary power generation unit 54 is configured such that exhaust steam after being used for power generation by the steam generator 14 can be introduced into the evaporator 56 from the steam return flow path 28 in order to be used as a primary medium. A steam return channel 61 for returning the introduced exhaust steam to the tank 20 is connected to the header 20 a of the tank 20.

バイナリー発電部５４では、水より低沸点の媒体、例えば代替フロン、アンモニア、炭化水素などを蒸発器５６の二次媒体として循環使用することで、発電機５８が接続された膨張機５７のスクリューやタービンなどが回転され発電が行われる。例えば、蒸気発電機１４から排出された１４０℃程度の蒸気を用いて１２０ｋＷ程度の電力を発電することができる。これにより、発電効率を高めることができる。本実施形態では、バイナリー発電部５４に使用される二次媒体を凝縮させるための冷却水を温水として取り出すことで、温浴設備やビニールハウスなどに供給することもできる。   The binary power generation unit 54 circulates and uses a medium having a boiling point lower than that of water, such as alternative chlorofluorocarbon, ammonia, and hydrocarbons, as a secondary medium of the evaporator 56, so that the screw of the expander 57 to which the generator 58 is connected, Turbine and the like are rotated to generate power. For example, about 120 kW of electric power can be generated using steam at about 140 ° C. discharged from the steam generator 14. Thereby, power generation efficiency can be improved. In the present embodiment, the cooling water for condensing the secondary medium used in the binary power generation unit 54 is taken out as hot water, so that it can be supplied to a warm bath facility or a greenhouse.

この構成によれば、蒸気発電機１４で発電に使用した後の排蒸気を、バイナリー発電部５４の蒸発器５６に導入してバイナリー発電部５４で発電することができる。バイナリー発電部５４で発電した電力は、第１発電部１０の発電出力の一部として加えることができる。これにより、発電効率を高めることができる。バイナリー発電部５４は、蒸気発電機１４より低温の蒸気で発電できるので、蒸気発電機１４の下流側に接続するのに好適である。   According to this configuration, the exhaust steam after being used for power generation by the steam generator 14 can be introduced into the evaporator 56 of the binary power generation unit 54 and can be generated by the binary power generation unit 54. The electric power generated by the binary power generation unit 54 can be added as a part of the power generation output of the first power generation unit 10. Thereby, power generation efficiency can be improved. Since the binary power generation unit 54 can generate power with steam at a temperature lower than that of the steam generator 14, it is suitable for connection to the downstream side of the steam generator 14.

第２実施形態のその他構成及び作用効果は、第１実施形態と同様である。   Other configurations and operational effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態の太陽熱エネルギー発電装置１の全体構成図を示す。本実施形態では、第１実施形態の蒸気駆動空気圧縮機４１に代えて電動空気圧縮機６２を設け、電動空気圧縮機６２を蒸気発電機１４の発電出力で駆動するように構成している点で第１実施形態と異なる。電動空気圧縮機６２には、一端が蒸気発電機１４と遮断器７５との間の送電線７１に接続された送電線８０の他端が接続されている。送電線８０には、遮断器８１が設けられている。 (Third embodiment)
FIG. 7: shows the whole block diagram of the solar thermal energy power generation apparatus 1 of 3rd Embodiment of this invention. In this embodiment, it replaces with the vapor | steam drive air compressor 41 of 1st Embodiment, the electric air compressor 62 is provided, and the electric air compressor 62 is comprised so that it may drive with the electric power generation output of the steam generator 14. This is different from the first embodiment. The electric air compressor 62 is connected to the other end of the power transmission line 80, one end of which is connected to the power transmission line 71 between the steam generator 14 and the circuit breaker 75. The power transmission line 80 is provided with a circuit breaker 81.

本実施形態では、蒸気発電機１４の発電出力（例えば、定格出力１６０ｋＷ）のうち所定の発電出力（例えば、８０ｋＷ）を超えた部分を用いて電動空気圧縮機６２を駆動して蓄圧タンク４６に蓄圧する。換言すると、蒸気発電機１４で所定の発電量を維持する条件の蒸気量Ｆ、蒸気圧力Ｐ、温度Ｔに対して、所定の発電量を超える条件が発生して、蒸気発電機１４において所定の発電量を超える余剰な電力が発生した際には、その余剰な電力により電動空気圧縮機６２を駆動することで、余剰電力を圧縮空気に変える。   In the present embodiment, the electric air compressor 62 is driven into the accumulator tank 46 by using a portion of the power generation output (for example, rated output 160 kW) of the steam generator 14 that exceeds a predetermined power generation output (for example, 80 kW). Accumulate pressure. In other words, a condition exceeding the predetermined power generation amount occurs with respect to the steam amount F, the steam pressure P, and the temperature T, which are the conditions for maintaining the predetermined power generation amount in the steam generator 14, and the steam generator 14 has the predetermined power generation amount. When surplus power exceeding the power generation amount is generated, the surplus power is converted into compressed air by driving the electric air compressor 62 with the surplus power.

本実施形態においても、第１実施形態、及び第２実施形態と同様に、蒸気発電機１４の発電量が少なく、装置全体の発電量が不足している時は、蓄圧タンク４６に蓄圧された圧縮空気よって空気発電機４７を駆動させ、発電を行う。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment and the second embodiment, when the power generation amount of the steam generator 14 is small and the power generation amount of the entire apparatus is insufficient, the pressure is accumulated in the pressure accumulation tank 46. The air generator 47 is driven by the compressed air to generate power.

以上のように、太陽熱エネルギー発電装置１では、電動空気圧縮機６２による蓄圧、及び空気発電機４７での発電を制御して、太陽エネルギーの不安定さから生じる、蒸気発電機１４の発電出力の短周期変動を平準化する。本実施形態では、発電出力は第１実施形態、及び第２実施形態の発電出力よりも低く抑えられるが、第１実施形態、及び第２実施形態と比較して装置コストを抑えることができる。   As described above, the solar thermal energy power generation apparatus 1 controls the pressure accumulation by the electric air compressor 62 and the power generation by the air generator 47 to generate power output of the steam generator 14 resulting from the instability of solar energy. Level short cycle fluctuations. In the present embodiment, the power generation output is suppressed to be lower than the power generation output of the first embodiment and the second embodiment, but the device cost can be suppressed as compared with the first embodiment and the second embodiment.

第１圧縮機として、電動機により駆動される電動空気圧縮機６２を使用することによって、第１圧縮機を駆動させる媒体の供給配管等を設ける必要がなくなるため、装置を小型化する上で有利に構成できるとともに、装置コストを抑えることができる。   By using an electric air compressor 62 driven by an electric motor as the first compressor, it is not necessary to provide a supply pipe for a medium for driving the first compressor, which is advantageous in reducing the size of the apparatus. It can be configured and the device cost can be reduced.

第１圧縮機としての電動空気圧縮機６２が第１発電部１０で発生した第１電力により駆動されるので、電動空気圧縮機６２のための外部電源を確保する必要性を排除できる。   Since the electric air compressor 62 as the first compressor is driven by the first electric power generated in the first power generation unit 10, it is possible to eliminate the necessity of securing an external power source for the electric air compressor 62.

送電線７１，８０に遮断器７５，８１を設けているので、空気発電機４７の単独運転時や、電動空気圧縮機６２の急峻な回転数変化時の電流の逆流を防止できる。なお、インバータにより電動空気圧縮機６２の消費電力を制御するとともに、電動空気圧縮機６２側の抵抗（負荷）を増減して送電線８０を流れる電流も制御する。   Since the circuit breakers 75 and 81 are provided on the power transmission lines 71 and 80, it is possible to prevent a backflow of current when the air generator 47 is operated alone or when the electric air compressor 62 is suddenly changed in rotational speed. The power consumption of the electric air compressor 62 is controlled by the inverter, and the current flowing through the transmission line 80 is also controlled by increasing or decreasing the resistance (load) on the electric air compressor 62 side.

第３実施形態のその他構成及び作用効果は、第１実施形態と同様である。   Other configurations and operational effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.

次に、本発明にかかる太陽熱エネルギー発電装置１の制御方法の一例を説明する。   Next, an example of the control method of the solar thermal energy power generation apparatus 1 concerning this invention is demonstrated.

図８Ａないし図８Ｃは、太陽熱エネルギー発電装置１の発電出力を一定レベルに維持する設定発電量を設定するためのフローチャートを示す。９時〜２１時に一定で発電する場合を例に説明する。設定条件は以下の通りである。
２１時の蓄圧タンク４６の残タンク圧：５０％
許容圧力値：３０〜７０％ 8A to 8C show flowcharts for setting the set power generation amount for maintaining the power generation output of the solar thermal energy power generation apparatus 1 at a constant level. A case where power is generated at a constant time from 9:00 to 21:00 will be described as an example. The setting conditions are as follows.
Remaining tank pressure of accumulator tank at 21:00: 50%
Allowable pressure value: 30-70%

太陽熱エネルギー発電装置１の設定発電量を設定するために、図８Ａに示すように、設定日の気象データ、具体的には、日の出時刻、日の入り時刻、及び予想日射量を、設定日の日の出時刻以前にデータ取得部８４を通じて取得する（ステップＳ１１）。データ取得部８４により取得した予想日射量をデータ記憶部８７に記憶する。   In order to set the set power generation amount of the solar thermal energy power generation device 1, as shown in FIG. 8A, the meteorological data on the set date, specifically, the sunrise time, sunset time, and predicted solar radiation amount are set to the sunrise time on the set date. Previously acquired through the data acquisition unit 84 (step S11). The expected amount of solar radiation acquired by the data acquisition unit 84 is stored in the data storage unit 87.

太陽熱エネルギー発電装置１の発電出力を一定レベルに維持する期間の開始時刻（９時）、及び日の入り時刻以降の終了時刻（２１時）を時刻設定部８５を通じて設定する（ステップＳ１２）。   The start time (9 o'clock) of the period for maintaining the power generation output of the solar thermal energy power generation device 1 at a constant level and the end time (21:00) after the sunset time are set through the time setting unit 85 (step S12).

時刻設定部８５を通じて設定した終了時刻における蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の設定圧力値を圧力値設定部８６を通じて５０％に設定する（ステップＳ１３）。   The set pressure value of the compression medium in the pressure accumulation tank 46 at the end time set through the time setting unit 85 is set to 50% through the pressure value setting unit 86 (step S13).

圧力センサ５１により蓄圧タンク４６の圧力値を検出する（ステップＳ１４）。   The pressure value of the pressure accumulation tank 46 is detected by the pressure sensor 51 (step S14).

圧力センサ５１により検出された圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差を算出する。なお、この差は、負の値も取り得る。算出された差に基づいてデータ記憶部８７に予め記憶された圧力量に対応する蓄圧発電可能量を読み出す（ステップＳ１５）。   A difference obtained by subtracting the set pressure value (50%) set by the pressure value setting unit 86 from the pressure value detected by the pressure sensor 51 is calculated. This difference can be a negative value. Based on the calculated difference, the accumulative power generation possible amount corresponding to the pressure amount stored in advance in the data storage unit 87 is read (step S15).

時刻設定部８５を通じて設定した開始時刻（９時）から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて昼間発電可能量を設定発電量算出部８８により算出する（ステップＳ１６）。   Based on the predicted amount of solar radiation from the start time (9:00) set through the time setting unit 85 to the sunset time, the settable power generation amount calculation unit 88 calculates the daytime power generation possible amount (step S16).

設定発電量算出部８８により、蓄圧発電可能量と昼間発電可能量との和を算出する（ステップＳ１７）。   The set power generation amount calculation unit 88 calculates the sum of the accumulated pressure power generation possible amount and the daytime power generation possible amount (step S17).

設定発電量算出部８８により、時刻設定部８５を通じて設定した開始時刻（９時）から終了時刻（２１時）までの時間数を算出する（ステップＳ１８）。   The set power generation amount calculation unit 88 calculates the number of hours from the start time (9:00) set through the time setting unit 85 to the end time (21:00) (step S18).

設定発電量算出部８８により算出した蓄圧発電可能量と昼間発電可能量との和を、算出した時間数（１２時間）で除して商を算出する（ステップＳ１９）。算出した商は単位時間当たりの予想発電量である。このようにして、外部電力系統７４に流す予想発電量が決定される。   The quotient is calculated by dividing the sum of the pressure accumulative power generation amount calculated by the set power generation amount calculation unit 88 and the daytime power generation possible amount by the calculated number of hours (12 hours) (step S19). The calculated quotient is the expected power generation per unit time. In this way, the expected power generation amount that flows to the external power system 74 is determined.

図８Ｂに示すように、日射量計１９により、日射量を測定する（ステップＳ２１）。   As shown in FIG. 8B, the solar radiation amount is measured by the solar radiation meter 19 (step S21).

日射量計１９が日射量を測定した計時部８３の時刻を時刻読出部８９により読み出す（ステップＳ２２）。   The time reading unit 89 reads the time of the time measuring unit 83 when the solar radiation meter 19 measured the amount of solar radiation (step S22).

時刻読出部８９により読み出された日射量測定時刻の予想日射量をデータ記憶部８７から読み出す（ステップＳ２３）。   The expected solar radiation amount at the solar radiation amount measurement time read by the time reading unit 89 is read from the data storage unit 87 (step S23).

時刻読出部８９が読み出した時刻の日射量計１９で測定された日射量から、時刻読出部８９が読み出した時刻のデータ記憶部８７が記憶した予想日射量を減じた差を日射量差算出部９０により算出する（ステップＳ２４）。なお、この差は、負の値も取り得る。   The difference between the solar radiation amount measured by the solar radiation meter 19 at the time read by the time reading unit 89 and the expected solar radiation amount stored by the data storage unit 87 at the time read by the time reading unit 89 is subtracted from the solar radiation amount difference calculating unit. 90 (step S24). This difference can be a negative value.

日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差に対応する蓄圧タンク４６内部の圧縮媒体の圧力換算値を終了時刻（２１時）における設定圧力値（５０％）に対して加算または減算した修正設定圧力値を判定部９１により算出する（ステップＳ２５）。日射量計１９で測定された日射量とデータ記憶部８７が記憶した予想日射量との差が正の値の場合は設定圧力値に対して圧力換算値を加算し、負の値の場合は設定圧力値に対して圧力換算値を減算する。   The pressure conversion value of the compression medium in the pressure accumulating tank 46 corresponding to the difference between the amount of solar radiation measured by the solar radiation meter 19 and the predicted amount of solar radiation stored in the data storage unit 87 is set to a set pressure value at the end time (21:00) ( The corrected set pressure value added or subtracted with respect to (50%) is calculated by the determination unit 91 (step S25). When the difference between the amount of solar radiation measured by the solar radiation meter 19 and the expected amount of solar radiation stored in the data storage unit 87 is a positive value, the pressure conversion value is added to the set pressure value, and when the difference is negative, Subtract the pressure conversion value from the set pressure value.

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にあるか否かの判定を判定部９１により行う（ステップＳ２６）。   The determination unit 91 determines whether or not the calculated corrected set pressure value is within a preset allowable pressure value (30 to 70%) (step S26).

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にあると判定された場合（ステップＳ２６のＹｅｓ）、設定発電量は決定される（ステップＳ２７）。その後、所定時間が経過すると、ステップ２１に戻る。   When it is determined that the calculated corrected set pressure value is within the range of the preset allowable pressure value (30 to 70%) (Yes in step S26), the set power generation amount is determined (step S27). Thereafter, when a predetermined time has elapsed, the process returns to step 21.

算出された修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値（３０〜７０％）の範囲内にないと判定された場合（ステップＳ２６のＮｏ）、図８Ｃに示すように、修正設定圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差を算出する（ステップＳ３１）。なお、この差は、負の値も取り得る。   When it is determined that the calculated corrected set pressure value is not within the range of the preset allowable pressure value (30 to 70%) (No in step S26), as shown in FIG. Then, a difference obtained by subtracting the set pressure value (50%) set by the pressure value setting unit 86 is calculated (step S31). This difference can be a negative value.

算出された差に基づいてデータ記憶部８７に予め記憶された圧力量に対応する修正蓄圧発電可能量を読み出す（ステップＳ３２）。   Based on the calculated difference, the corrected accumulator power generation possible amount corresponding to the pressure amount stored in advance in the data storage unit 87 is read (step S32).

修正蓄圧発電可能量と、日射量測定時刻から日の入り時刻までの修正昼間発電可能量との和を算出する（ステップＳ３３）。修正設定圧力値から、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値（５０％）を減じた差が正の値の場合は修正昼間発電可能量に修正蓄圧発電可能量を加算し、負の値の場合は修正昼間発電可能量から修正蓄圧発電可能量を減算する。   The sum of the corrected accumulated pressure power generation amount and the corrected daytime power generation amount from the solar radiation amount measurement time to the sunset time is calculated (step S33). When the difference obtained by subtracting the set pressure value (50%) set by the pressure value setting unit 86 from the corrected set pressure value is a positive value, the corrected accumulated pressure accumulative power generation amount is added to the corrected daytime power generation amount and negative In the case of a value, the corrected accumulator power generation amount is subtracted from the corrected daytime power generation amount.

時刻読出部８９により読み出された日射量測定時刻から終了時刻までの時間数を算出する（ステップＳ３４）。   The number of hours from the solar radiation amount measurement time read by the time reading unit 89 to the end time is calculated (step S34).

算出された修正蓄圧発電可能量と修正昼間発電可能量との和を時刻読出部８９が読み出した時刻から終了時刻（２１時）までの時間数で除して商を算出する（ステップＳ３５）。算出した商は単位時間当たりの再設定発電量である。このようにして、外部電力系統７４に流す再設定発電量が決定される（ステップＳ３６）。その後、所定時間が経過すると、ステップ２１に戻る。   The quotient is calculated by dividing the sum of the calculated corrected pressure-accumulated power generation amount and the corrected daytime power generation amount by the number of hours from the time read by the time reading unit 89 to the end time (21:00) (step S35). The calculated quotient is the reset power generation amount per unit time. In this way, the reset power generation amount to be supplied to the external power system 74 is determined (step S36). Thereafter, when a predetermined time has elapsed, the process returns to step 21.

本発明によれば、圧力センサ５１により検出された圧力値と、圧力値設定部８６により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量と、開始時刻から日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を開始時刻から終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出することができる。これにより、装置の発電電力を平準化できる。   According to the present invention, the accumulative power generation possible amount calculated based on the difference between the pressure value detected by the pressure sensor 51 and the set pressure value set by the pressure value setting unit 86, and from the start time to the sunset time. Calculate the set power generation amount per unit time by calculating the total amount of daytime power generation calculated based on the expected amount of solar radiation and dividing the total by the number of hours in the period from the start time to the end time be able to. Thereby, the generated power of the apparatus can be leveled.

判定部９１が、修正設定圧力値が許容圧力値の範囲外であると判定した場合、制御装置７０は、修正蓄圧発電可能量算出部９２により算出された修正蓄圧発電可能量、及び時刻読出部８９が読み出した時刻から日の入り時刻までの修正昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を時刻読出部８９が読み出した時刻から終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量の再設定を実行できる。日射量計１９で計測した日射量に基づいて設定発電量の再設定の必要性を判断でき、必要な場合には設定発電量を再設定できるので、装置の発電電力の平準化をより高精度に実現できる。   When the determination unit 91 determines that the corrected set pressure value is outside the range of the allowable pressure value, the control device 70 calculates the corrected accumulated pressure power generation possible amount calculated by the corrected accumulated pressure power generation possible amount calculation unit 92 and the time reading unit. By calculating the sum of the corrected daytime power generation capacity from the time read by 89 to the sunset time, and dividing the sum by the number of hours from the time read by the time reading unit 89 to the end time, It is possible to execute resetting of the set power generation amount. The necessity of resetting the set power generation amount can be determined based on the amount of solar radiation measured by the solar radiation meter 19, and if necessary, the set power generation amount can be reset. Can be realized.

図９に示すように、午前９時まで、第１発電機１４は停止している。第１圧縮機４１はフル稼働している。流量調整弁（第１発電機１４側の制御弁）２７は閉弁している。流量調整弁（第１圧縮機４１側の制御弁）４２は開弁している。   As shown in FIG. 9, the first generator 14 is stopped until 9:00 am. The first compressor 41 is in full operation. The flow rate adjustment valve (control valve on the first generator 14 side) 27 is closed. The flow rate adjustment valve (control valve on the first compressor 41 side) 42 is opened.

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＜第１発電機可能発電量である場合、第１発電機１４は、設定発電量を発電するように作動する。第１圧縮機４１には、第１発電機１４で使用される分を除いた残蒸気分が供給される。流量調整弁２７，４１はともに開弁している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＜第１発電機可能発電量、または設定発電量＞第１発電機可能発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。   If the set power generation amount <the first generator-capable power generation amount from 9:00 am to the sunset time, the first generator 14 operates to generate the set power generation amount. The first compressor 41 is supplied with the remaining steam component excluding the component used in the first generator 14. The flow rate adjustment valves 27 and 41 are both open. The solar thermal energy power generation device 1 is operated in this state, and again determines whether the set power generation amount <the first generator-capable power generation amount or the set power generation amount> the first generator-capable power generation amount. Maintain or change.

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＞第１発電機可能発電量である場合、第１発電機１４は、フル稼働している。第１圧縮機４１は、停止している。流量調整弁（第１発電機１４側の制御弁）２７は開弁している。流量調整弁（第１圧縮機４１側の制御弁）４２は閉弁している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＜第１発電機可能発電量、または設定発電量＞第１発電機可能発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。   From 9:00 am to the sunset time, when the set power generation amount> the first generator-capable power generation amount, the first generator 14 is in full operation. The first compressor 41 is stopped. The flow rate adjusting valve (control valve on the first generator 14 side) 27 is opened. The flow rate adjustment valve (the control valve on the first compressor 41 side) 42 is closed. The solar thermal energy power generation device 1 is operated in this state, and again determines whether the set power generation amount <the first generator-capable power generation amount or the set power generation amount> the first generator-capable power generation amount. Maintain or change.

図１０に示すように、午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＝第１発電機発電量である場合、電動空気圧縮機６２は停止している。流量調整弁（蓄圧タンク４６の下流弁）５２は閉弁している。熱源側循環流路１１の弁１８は開弁している。熱源側バイパス流路１１ａの弁１１ｂ，１１ｃは閉弁している。外部加熱部５０は停止している。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＝第１発電機発電量、または設定発電量＞第１発電機発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。   As shown in FIG. 10, when the set power generation amount = the first generator power generation amount from 9:00 am to the sunset time, the electric air compressor 62 is stopped. The flow rate adjustment valve (downstream valve of the pressure accumulation tank 46) 52 is closed. The valve 18 of the heat source side circulation passage 11 is opened. The valves 11b and 11c of the heat source side bypass passage 11a are closed. The external heating unit 50 is stopped. The solar thermal energy power generation apparatus 1 is operated in this state, and again determines whether the set power generation amount = the first generator power generation amount or the set power generation amount> the first generator power generation amount and maintains the operation state. Or change.

午前９時から日の入り時刻までの間、設定発電量＞第１発電機発電量である場合、電動空気圧縮機６２は設定発電量から第１発電機１４の発電量を減算した電力で作動している。流量調整弁（蓄圧タンク４６の下流弁）５２は開弁している。熱源側循環流路１１の弁１８は閉弁している。熱源側バイパス流路１１ａの弁１１ｂ，１１ｃは開弁している。外部加熱部５０は起動している（３００℃−Ｔ２補完分）。太陽熱エネルギー発電装置１は、この状態で運転され、再び、設定発電量＝第１発電機発電量、または設定発電量＞第１発電機発電量のいずれであるかを判定して動作状態を維持または変更する。 When the set power generation amount> the first generator power generation amount from 9:00 am to the sunset time, the electric air compressor 62 operates with the power obtained by subtracting the power generation amount of the first generator 14 from the set power generation amount. Yes. The flow rate adjustment valve (downstream valve of the pressure accumulation tank 46) 52 is open. The valve 18 of the heat source side circulation passage 11 is closed. The valves 11b and 11c of the heat source side bypass passage 11a are opened. The external heating unit 50 is activated (300 ° C.-T 2 supplement). The solar thermal energy power generation apparatus 1 is operated in this state, and again determines whether the set power generation amount = the first generator power generation amount or the set power generation amount> the first generator power generation amount and maintains the operation state. Or change.

なお、本発明の太陽熱エネルギー発電装置１は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。   In addition, the solar thermal energy power generation apparatus 1 of this invention is not limited to the structure of the said embodiment, A various change is possible.

上記実施形態では、熱源側循環流路１１の熱媒体として溶融塩や熱媒油を使用したが、水を使用してもよい。また、外部からの水を太陽熱処理部１６に供給し、太陽熱処理部１６で加熱し生成した水蒸気を蒸気発電機１４に直接供給するように、第１発電部１０を構成してもよい。   In the said embodiment, although molten salt and heat-medium oil were used as a heat medium of the heat source side circulation flow path 11, you may use water. Further, the first power generation unit 10 may be configured to supply water from the outside to the solar heat treatment unit 16 and directly supply water vapor generated by heating in the solar heat treatment unit 16 to the steam generator 14.

蓄圧タンク４６から空気発電機（第２発電機）４７へ供給される圧縮空気（圧縮媒体）を加熱する加熱部である第２熱交換器（内部加熱部）４９および外部加熱部５０は、何れか一方を設けても良いし両方設けてもよい。また、圧縮媒体供給流路４８に、内部加熱部４９を２箇所設けてもよいし、外部加熱部５０を２箇所設けてもよい。また、外部加熱部５０に代えて、または外部加熱部５０に加えて、蓄熱器（図示せず）を設けてもよい。蓄熱器としては、酢酸ナトリウムやエリスリトールなどの媒体に蓄熱するものであっても、化学反応を利用するものであってもよい。   The second heat exchanger (internal heating unit) 49 and the external heating unit 50, which are heating units that heat the compressed air (compressed medium) supplied from the accumulator tank 46 to the air generator (second generator) 47, Either one or both may be provided. In addition, two internal heating portions 49 may be provided in the compression medium supply channel 48, or two external heating portions 50 may be provided in the compression medium supply channel 48. Further, a heat accumulator (not shown) may be provided instead of or in addition to the external heating unit 50. The heat accumulator may be one that stores heat in a medium such as sodium acetate or erythritol, or one that uses a chemical reaction.

空気発電機４７の吸い込み側に加熱部４９，５０を設け、圧縮空気を加熱し、圧縮空気のもつエンタルピーを上げることで、加熱しない場合と比べて空気発電機４７での膨張仕事を大きくすることでき、発電効率を向上させることができる。   Heating portions 49 and 50 are provided on the suction side of the air generator 47 to heat the compressed air and increase the enthalpy of the compressed air, thereby increasing the expansion work in the air generator 47 compared to the case of not heating. And power generation efficiency can be improved.

上記で説明した実施形態においては、蒸気発電機１４、蒸気駆動空気圧縮機４１、空気発電機４７、バイナリー発電部５４、電動空気圧縮機６２をいずれも１つだけ用いたものを説明したが、発電設備の規模に応じて複数の機器を並列接続するようにしてもよい。   In the embodiment described above, the steam generator 14, the steam driven air compressor 41, the air generator 47, the binary power generation unit 54, and the electric air compressor 62 are all used. A plurality of devices may be connected in parallel according to the scale of the power generation facility.

１ 太陽熱エネルギー発電装置
１０ 第１発電部
１１ 熱源側循環流路
１１ａ 熱源側バイパス流路
１２ 利用側循環流路
１３ 第１熱交換器
１４ 蒸気発電機（第１発電機）
１５ 蒸気供給流路
１６ 太陽熱処理部
１７ ポンプ（第１ポンプ）
１８ 弁
１９ 日射量計
２０ タンク
２１ ポンプ（第２ポンプ）
２２ 気液分離器
４０ 第２発電部
４１ 蒸気駆動空気圧縮機（第１圧縮機）
４６ 蓄圧タンク
４７ 空気発電機（第２発電機）
４８ 圧縮媒体供給流路
４９ 第２熱交換器（加熱部、内部加熱部）
５０ 外部加熱部（加熱部）
５１ 圧力センサ
５４ バイナリー発電部（第３発電部）
６２ 電動空気圧縮機
７０ 制御装置（制御手段）
８３ 計時部
８４ データ取得部
８５ 時刻設定部
８６ 圧力値設定部
８７ データ記憶部
８８ 設定発電量算出部
８９ 時刻読出部
９０ 日射量差算出部
９１ 判定部
９２ 修正蓄圧発電可能量算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar thermal energy power generation apparatus 10 1st electric power generation part 11 Heat source side circulation flow path 11a Heat source side bypass flow path 12 Use side circulation flow path 13 1st heat exchanger 14 Steam generator (1st generator)
15 Steam supply flow path 16 Solar heat treatment part 17 Pump (1st pump)
18 valve 19 solar radiation meter 20 tank 21 pump (second pump)
22 Gas-liquid separator 40 Second power generation unit 41 Steam-driven air compressor (first compressor)
46 Accumulation tank 47 Air generator (second generator)
48 Compression medium supply channel 49 Second heat exchanger (heating unit, internal heating unit)
50 External heating unit (heating unit)
51 Pressure sensor 54 Binary power generation unit (third power generation unit)
62 Electric air compressor 70 Control device (control means)
83 Timekeeping unit 84 Data acquisition unit 85 Time setting unit 86 Pressure value setting unit 87 Data storage unit 88 Set power generation amount calculation unit 89 Time reading unit 90 Solar radiation amount difference calculation unit 91 Judgment unit 92 Modified pressure accumulation power generation amount calculation unit

Claims (11)

太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機を有する第１発電部と、
第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクから圧縮媒体供給流路を介して供給される前記圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機とを有する第２発電部と、
前記第１発電部で発生させた第１電力の値に応じて前記第２発電部で発生させる第２電力の値を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第１電力の値と前記第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化するようになっており、
前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の一部で回転機械を駆動して前記圧縮媒体を吐出する圧縮機であることを特徴とする太陽熱エネルギー発電装置。 A first power generation unit having a first generator that generates electric power by driving a rotating machine with steam generated using solar heat;
A pressure accumulating tank for storing a compression medium discharged from the first compressor; and a second generator for generating electric power by driving a rotary machine with the compression medium supplied from the pressure accumulating tank through a compression medium supply channel. A second power generation unit;
Control means for controlling the value of the second power generated by the second power generation unit according to the value of the first power generated by the first power generation unit,
The control means leveles the value of electric power generated by the energy of the solar heat, which is the sum of the value of the first electric power and the value of the second electric power, over a predetermined period,
The solar heat energy generator according to claim 1, wherein the first compressor is a compressor that drives a rotating machine with a part of steam generated by using the solar heat to discharge the compression medium . 前記第１圧縮機は、前記太陽熱を利用して生成した蒸気の流れに関して前記第１発電機と並列に設けられた蒸気駆動空気圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 2. The solar thermal energy according to claim 1 , wherein the first compressor is a steam-driven air compressor provided in parallel with the first generator with respect to a flow of steam generated using the solar heat. Power generation device. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 The solar thermal energy power generation apparatus according to claim 1 , wherein a heating unit that heats the compression medium supplied from the pressure accumulation tank is provided in the compression medium supply channel. 太陽熱を利用して生成した蒸気により回転機械を駆動して発電する第１発電機を有する第１発電部と、
第１圧縮機から吐出される圧縮媒体を蓄える蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクから圧縮媒体供給流路を介して供給される前記圧縮媒体により回転機械を駆動して発電する第２発電機とを有する第２発電部と、
前記第１発電部で発生させた第１電力の値に応じて前記第２発電部で発生させる第２電力の値を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第１電力の値と前記第２電力の値との合算値である前記太陽熱のエネルギーによって発電する電力の値を所定の期間を通して平準化するようになっており、
前記第１発電部は、
前記太陽熱を集熱して熱源側熱媒体を加熱する太陽熱処理部、前記熱源側熱媒体を送出するポンプ、及び弁が順に介設された熱源側循環流路と、
利用側熱媒体を貯留するタンク、前記利用側熱媒体を送出するポンプ、前記利用側熱媒体を蒸気と液体に分離する気液分離器が順に介設された利用側循環流路と、
前記熱源側循環流路の前記太陽熱処理部と前記ポンプとの間の前記熱源側熱媒体と、前記利用側循環流路の前記ポンプと前記気液分離器との間の前記利用側熱媒体とが熱交換可能に設けられた第１熱交換器と、
前記気液分離器で分離された蒸気を前記第１発電機の回転機械に供給する蒸気供給流路と
を備えることを特徴とする太陽熱エネルギー発電装置。 A first power generation unit having a first generator that generates electric power by driving a rotating machine with steam generated using solar heat;
A pressure accumulating tank for storing a compression medium discharged from the first compressor; and a second generator for generating electric power by driving a rotary machine with the compression medium supplied from the pressure accumulating tank through a compression medium supply channel. A second power generation unit;
Control means for controlling the value of the second power generated by the second power generation unit according to the value of the first power generated by the first power generation unit,
The control means leveles the value of electric power generated by the energy of the solar heat, which is the sum of the value of the first electric power and the value of the second electric power, over a predetermined period,
The first power generation unit
A solar heat treatment section for collecting the solar heat and heating the heat source side heat medium, a pump for sending the heat source side heat medium, and a heat source side circulation passage in which valves are provided in order,
A tank for storing a use-side heat medium, a pump for sending the use-side heat medium, a use-side circulation channel in which a gas-liquid separator for separating the use-side heat medium into vapor and liquid is disposed in order,
The heat-source-side heat medium between the solar heat treatment part of the heat-source-side circulation flow path and the pump, and the utilization-side heat medium between the pump of the utilization-side circulation flow path and the gas-liquid separator; A first heat exchanger provided so as to be capable of exchanging heat;
A steam supply flow path for supplying the steam separated by the gas-liquid separator to the rotating machine of the first generator;
Solar thermal energy power generation device, characterized in that it comprises a. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を加熱する内部加熱部を設け、
前記内部加熱部は、一端が前記熱源側循環流路の前記ポンプと前記弁との間に接続されるとともに、他端が前記熱源側循環流路の前記弁と前記太陽熱処理部との間に接続された熱源側バイパス流路の前記熱源側熱媒体と、前記圧縮媒体供給流路の前記圧縮媒体とが熱交換可能に設けられた第２熱交換器であることを特徴とする請求項４に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 In the compression medium supply flow path, an internal heating unit for heating the compression medium supplied from the pressure accumulation tank is provided,
The internal heating unit has one end connected between the pump of the heat source side circulation channel and the valve, and the other end between the valve of the heat source side circulation channel and the solar heat treatment unit. claim, characterized in that said heat source side heat medium of the connected heat source side bypass flow passage, and the compressed medium of the compressed medium supply channel is a second heat exchanger provided so as to be heat-exchange 4 The solar thermal power generation device described in 1. 前記圧縮媒体供給流路に、前記蓄圧タンクから供給される前記圧縮媒体を前記熱源側熱媒体ではない熱源で加熱する外部加熱部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 5. The solar thermal energy power generation according to claim 4 , wherein an external heating unit that heats the compression medium supplied from the pressure accumulation tank with a heat source that is not the heat source side heat medium is provided in the compression medium supply flow path. apparatus. 前記第１発電機と前記利用側循環流路のタンクとの間に第３発電部を設け、
前記第３発電部により発電した電力が前記第１発電部により発電した電力に加算されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 A third power generation unit is provided between the first generator and the tank of the usage-side circulation passage,
The solar thermal energy power generation apparatus according to any one of claims 4 to 6 , wherein the power generated by the third power generation unit is added to the power generated by the first power generation unit. 前記制御手段と通信可能に前記蓄圧タンクに設けられ、前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の圧力値を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、
時刻を計時する計時部と、
日の出時刻、日の入り時刻、及び前記日の出時刻から前記日の入り時刻までの予想日射量を取得するデータ取得部と、
前記期間の開始時刻、及び前記日の入り時刻以降の終了時刻を設定する時刻設定部と、
前記終了時刻における前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の設定圧力値を設定する圧力値設定部と、
前記データ取得部により取得した前記予想日射量を記憶するデータ記憶部と、
前記圧力センサにより検出された圧力値と、前記圧力値設定部により設定された設定圧力値との差に基づいて算出される蓄圧発電可能量、及び前記開始時刻から前記日の入り時刻までの予想日射量に基づいて算出される昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を前記期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量を算出する設定発電量算出部と
を備えることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 A pressure sensor that is provided in the pressure accumulation tank so as to be able to communicate with the control means, and that detects a pressure value of a compression medium inside the pressure accumulation tank;
The control means includes
A timekeeping section that keeps time,
A data acquisition unit for acquiring a sunrise time, a sunset time, and an expected solar radiation amount from the sunrise time to the sunset time;
A time setting unit for setting a start time of the period and an end time after the sunset time;
A pressure value setting unit for setting a set pressure value of the compression medium inside the accumulator tank at the end time;
A data storage unit for storing the expected solar radiation amount acquired by the data acquisition unit;
Accumulated power generation amount calculated based on the difference between the pressure value detected by the pressure sensor and the set pressure value set by the pressure value setting unit, and the expected amount of solar radiation from the start time to the sunset time A set power generation amount calculation unit for calculating a set power generation amount per unit time by calculating a sum total of the daytime power generation amount calculated based on and dividing the total by the number of hours in the period. The solar thermal energy power generation device according to any one of claims 4 to 7 , characterized in that 前記制御手段と通信可能に前記太陽熱処理部に設けられ、日射量を測定する日射量計を備え、
前記制御手段は、
前記日射量計が日射量を測定した前記計時部の時刻を読み出す時刻読出部と、
前記時刻読出部が読み出した時刻の前記日射量計で測定された日射量と、前記時刻読出部が読み出した時刻の前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差を算出する日射量差算出部と、
前記日射量計で測定された日射量と前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差に対応する前記蓄圧タンク内部の圧縮媒体の圧力換算値を前記終了時刻における設定圧力値に対して加算または減算した修正設定圧力値を算出し、該修正設定圧力値が予め設定された許容圧力値の範囲内にあるか否かの判定をする判定部と、
前記蓄圧発電可能量に前記日射量計で測定された日射量と前記データ記憶部が記憶した前記予想日射量との差を増加または減少させて修正蓄圧発電可能量を算出する修正蓄圧発電可能量算出部と
をさらに備え、
前記判定部が、前記修正設定圧力値が前記許容圧力値の範囲外であると判定した場合、前記制御手段は、前記修正蓄圧発電可能量算出部により算出された前記修正蓄圧発電可能量、及び前記時刻読出部が読み出した時刻から前記日の入り時刻までの修正昼間発電可能量の総和を算出し、該総和を前記時刻読出部が読み出した時刻から前記終了時刻までの期間の時間数で除することにより、単位時間当たりの設定発電量の再設定を実行する
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 Provided in the solar heat treatment section so as to be communicable with the control means, comprising a solar radiation meter for measuring solar radiation,
The control means includes
A time reading unit for reading the time of the time measuring unit when the solar radiation meter measures the amount of solar radiation;
Solar radiation amount difference for calculating the difference between the solar radiation amount measured by the solar radiation meter at the time read by the time reading unit and the expected solar radiation amount stored by the data storage unit at the time read by the time reading unit A calculation unit;
The pressure conversion value of the compression medium in the pressure accumulating tank corresponding to the difference between the solar radiation amount measured by the solar radiation meter and the predicted solar radiation amount stored in the data storage unit is set with respect to the set pressure value at the end time. A determination unit that calculates a corrected set pressure value that has been added or subtracted, and determines whether the corrected set pressure value is within a preset allowable pressure value range;
A corrected accumulator power generation amount for calculating a corrected accumulator power generation amount by increasing or decreasing a difference between the solar radiation amount measured by the solar radiation meter and the predicted solar radiation amount stored in the data storage unit in the accumulator power generation possible amount A calculation unit, and
When the determination unit determines that the corrected set pressure value is outside the range of the allowable pressure value, the control unit calculates the corrected accumulated pressure power generation amount calculated by the corrected accumulated pressure power generation amount calculation unit, and Calculating the sum of the corrected daytime power generation amount from the time read by the time reading unit to the sunset time, and dividing the total by the number of hours in the period from the time read by the time reading unit to the end time The reset of the set power generation amount per unit time is executed by the solar thermal energy power generation device according to claim 8 . 前記第２発電部による発電は、日没後または太陽高度が低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 10. The solar thermal energy power generation apparatus according to claim 1, wherein the power generation by the second power generation unit is executed after sunset or when the solar altitude is lowered. 前記第２発電部による発電は、日中に太陽熱エネルギーが低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の太陽熱エネルギー発電装置。 The solar thermal energy power generation apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the power generation by the second power generation unit is executed when solar thermal energy decreases during the daytime.
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