JPH07119485A - 圧縮空気貯蔵発電システム - Google Patents
圧縮空気貯蔵発電システムInfo
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- JPH07119485A JPH07119485A JP5286209A JP28620993A JPH07119485A JP H07119485 A JPH07119485 A JP H07119485A JP 5286209 A JP5286209 A JP 5286209A JP 28620993 A JP28620993 A JP 28620993A JP H07119485 A JPH07119485 A JP H07119485A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 CAES(圧縮空気貯蔵発電システム)とA
CC(複合発電)等の通常の発電システムとを結合した
場合、ACC等の単独運転を可能とする。 【構成】 低圧発電機/モータ6および高圧発電機/モ
ータ11がモータとして駆動し、低圧圧縮機8および高
圧圧縮機13で得た圧縮空気を空気貯蔵槽14に貯蔵す
る。この空気を流出して燃焼器15で高温ガスを発生さ
せ、高圧ガスタービン9を駆動して高圧発電機/モータ
11で発電し、更に流出したガスを再燃焼器16で燃焼
させて、低圧ガスタービン4を駆動し低圧発電機/モー
タ6で発電する。ACC(複合発電)の単独発電時には
バイパス切換え弁19をバイパス路18に切り換えて、
低圧圧縮機8で得た圧縮空気を再燃焼器16に送り、そ
の高温ガスで低圧ガスタービン4を駆動し低圧発電機/
モータ6を発電機として発電する。
CC(複合発電)等の通常の発電システムとを結合した
場合、ACC等の単独運転を可能とする。 【構成】 低圧発電機/モータ6および高圧発電機/モ
ータ11がモータとして駆動し、低圧圧縮機8および高
圧圧縮機13で得た圧縮空気を空気貯蔵槽14に貯蔵す
る。この空気を流出して燃焼器15で高温ガスを発生さ
せ、高圧ガスタービン9を駆動して高圧発電機/モータ
11で発電し、更に流出したガスを再燃焼器16で燃焼
させて、低圧ガスタービン4を駆動し低圧発電機/モー
タ6で発電する。ACC(複合発電)の単独発電時には
バイパス切換え弁19をバイパス路18に切り換えて、
低圧圧縮機8で得た圧縮空気を再燃焼器16に送り、そ
の高温ガスで低圧ガスタービン4を駆動し低圧発電機/
モータ6を発電機として発電する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通常のガスタービンを
備えた発電システムと、CAESと称する圧縮空気貯蔵
発電システムとを結合して成る発電システムに関する。
備えた発電システムと、CAESと称する圧縮空気貯蔵
発電システムとを結合して成る発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】CAESは、図4に例示すように、深夜
時間に火力、原子力等の発電システム(図示省略)で発
電した電力によって発電機/モータ101がモータとし
て駆動して空気貯蔵槽102に圧縮空気を貯蔵し、一
方、電気消費量の多い昼間のピーク時に空気貯蔵槽10
2から流出させた空気によって燃焼器103高温ガスを
発生させ、高圧ガスタービン104等を駆動して発電機
/モータ101を発電機として用いて発電する。尚、本
明細書では、以下、通常の発電システムとしてガスター
ビン+蒸気タービンを用いた高効率複合発電つまりAC
Cを例示するが、ガスタービンのみを用いた発電システ
ムとしてもよい。
時間に火力、原子力等の発電システム(図示省略)で発
電した電力によって発電機/モータ101がモータとし
て駆動して空気貯蔵槽102に圧縮空気を貯蔵し、一
方、電気消費量の多い昼間のピーク時に空気貯蔵槽10
2から流出させた空気によって燃焼器103高温ガスを
発生させ、高圧ガスタービン104等を駆動して発電機
/モータ101を発電機として用いて発電する。尚、本
明細書では、以下、通常の発電システムとしてガスター
ビン+蒸気タービンを用いた高効率複合発電つまりAC
Cを例示するが、ガスタービンのみを用いた発電システ
ムとしてもよい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、CAESとAC
Cとは別個のものであり、CAESでガスタービン10
4,106を駆動して発電に用いられた高温ガスの排熱
は単に圧縮空気の予熱に用いられるだけである。即ち、
CAESは、その発電時において、高圧ガスタービン1
04から排出された排ガスが、再燃焼器105で再燃焼
された後に低圧ガスタービン106の駆動に使用され、
更に低圧ガスタービン106から排出された排ガスが再
生器107において空気の予熱に用いられるように作動
している。従来のCAESは、圧縮空気から生成された
高温ガスが有効利用されず、正味熱効率が約32%と低
い。
Cとは別個のものであり、CAESでガスタービン10
4,106を駆動して発電に用いられた高温ガスの排熱
は単に圧縮空気の予熱に用いられるだけである。即ち、
CAESは、その発電時において、高圧ガスタービン1
04から排出された排ガスが、再燃焼器105で再燃焼
された後に低圧ガスタービン106の駆動に使用され、
更に低圧ガスタービン106から排出された排ガスが再
生器107において空気の予熱に用いられるように作動
している。従来のCAESは、圧縮空気から生成された
高温ガスが有効利用されず、正味熱効率が約32%と低
い。
【0004】したがって、CAESでガスタービンを駆
動して発電に用いられた高温ガスの排熱をCAESの発
電のためだけでなく、ACCで再度ガスタービンを駆動
して発電に用いるようにすれば、発電システムは、全体
としての熱効率を向上できる。つまり、CAESとAC
Cとを結合した発電システムが望まれるのである。
動して発電に用いられた高温ガスの排熱をCAESの発
電のためだけでなく、ACCで再度ガスタービンを駆動
して発電に用いるようにすれば、発電システムは、全体
としての熱効率を向上できる。つまり、CAESとAC
Cとを結合した発電システムが望まれるのである。
【0005】ところが、単純にACCとCAESとを結
合しただけのものは、CAESからACCにガスを送っ
てCAESとACCとが同時に発電運転をすることはで
きるが、ACC単独で運転できなくなる。つまり、空気
貯蔵槽102から圧縮空気が流出している間はCAES
およびACCは共に発電するが、空気貯蔵槽102から
圧縮空気が流出した後は、ACCは単独で通常の運転が
できない。その理由は、圧縮空気を空気貯蔵槽102に
いったん貯蔵しなければACC側に送ることができない
からである。空気貯蔵槽102に貯蔵した空気を使い切
った後、ACCが単独運転できないとなると、発電設備
の利用率が著しく低下する。
合しただけのものは、CAESからACCにガスを送っ
てCAESとACCとが同時に発電運転をすることはで
きるが、ACC単独で運転できなくなる。つまり、空気
貯蔵槽102から圧縮空気が流出している間はCAES
およびACCは共に発電するが、空気貯蔵槽102から
圧縮空気が流出した後は、ACCは単独で通常の運転が
できない。その理由は、圧縮空気を空気貯蔵槽102に
いったん貯蔵しなければACC側に送ることができない
からである。空気貯蔵槽102に貯蔵した空気を使い切
った後、ACCが単独運転できないとなると、発電設備
の利用率が著しく低下する。
【0006】本発明は、ACC等の通常の発電システム
とCAESとが結合されてなる高効率の発電システムに
おいて、CAESが運転状態にないときにもACC等の
通常の発電システムが単独運転可能な発電システムを提
供することを目的とする。
とCAESとが結合されてなる高効率の発電システムに
おいて、CAESが運転状態にないときにもACC等の
通常の発電システムが単独運転可能な発電システムを提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、低圧ガスタービンと、低圧ガスタービン
に第1のクラッチを介して連結される低圧発電機/モー
タと、低圧発電機/モータに第2のクラッチを介して連
結される低圧圧縮機と、高圧ガスタービンと、高圧ガス
タービンに第3のクラッチを介して連結される高圧発電
機/モータと、高圧発電機/モータに第4のクラッチを
介して連結される高圧圧縮機と、低圧圧縮機および高圧
圧縮機を順次介してその下流側に接続された空気貯蔵槽
と、空気貯蔵槽の出口と高圧ガスタービンの入口との間
に接続された燃焼器と、高圧ガスタービンの出口と前記
低圧ガスタービンの入口との間に接続された再燃焼器
と、低圧圧縮機の出口側と再燃焼器の入口側との間を接
続するバイパス路および該バイパス路を開閉するバイパ
ス切換え弁とを備えている。
め、本発明は、低圧ガスタービンと、低圧ガスタービン
に第1のクラッチを介して連結される低圧発電機/モー
タと、低圧発電機/モータに第2のクラッチを介して連
結される低圧圧縮機と、高圧ガスタービンと、高圧ガス
タービンに第3のクラッチを介して連結される高圧発電
機/モータと、高圧発電機/モータに第4のクラッチを
介して連結される高圧圧縮機と、低圧圧縮機および高圧
圧縮機を順次介してその下流側に接続された空気貯蔵槽
と、空気貯蔵槽の出口と高圧ガスタービンの入口との間
に接続された燃焼器と、高圧ガスタービンの出口と前記
低圧ガスタービンの入口との間に接続された再燃焼器
と、低圧圧縮機の出口側と再燃焼器の入口側との間を接
続するバイパス路および該バイパス路を開閉するバイパ
ス切換え弁とを備えている。
【0008】
【作用】したがって、空気貯蔵時には、低圧発電機/モ
ータおよび高圧発電機/モータがモータとして駆動し、
低圧圧縮機および高圧圧縮機で得た圧縮空気を空気貯蔵
槽に貯蔵する。また、CAES発電時には、空気貯蔵槽
に貯蔵された空気を流出して燃焼器で高温ガスを発生さ
せ、その高温ガスで高圧ガスタービンを駆動して高圧発
電機/モータを発電機として用いて発電し、続いて高圧
ガスタービンを流出したガスを再燃焼器で燃焼させて、
その高温ガスによって低圧ガスタービンを駆動し低圧発
電機/モータを発電機として発電する。更に、ACC等
の通常ガスタービン発電システムの単独発電時には、バ
イパス切換え弁をバイパス路側に切り換え、低圧圧縮機
で得た圧縮空気をバイパス路を介して再燃焼器に送り、
再燃焼器で高温ガスを発生させて、低圧ガスタービンを
駆動し低圧発電機/モータを発電機として発電する。
ータおよび高圧発電機/モータがモータとして駆動し、
低圧圧縮機および高圧圧縮機で得た圧縮空気を空気貯蔵
槽に貯蔵する。また、CAES発電時には、空気貯蔵槽
に貯蔵された空気を流出して燃焼器で高温ガスを発生さ
せ、その高温ガスで高圧ガスタービンを駆動して高圧発
電機/モータを発電機として用いて発電し、続いて高圧
ガスタービンを流出したガスを再燃焼器で燃焼させて、
その高温ガスによって低圧ガスタービンを駆動し低圧発
電機/モータを発電機として発電する。更に、ACC等
の通常ガスタービン発電システムの単独発電時には、バ
イパス切換え弁をバイパス路側に切り換え、低圧圧縮機
で得た圧縮空気をバイパス路を介して再燃焼器に送り、
再燃焼器で高温ガスを発生させて、低圧ガスタービンを
駆動し低圧発電機/モータを発電機として発電する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
づいて詳細に説明する。
【0010】図1に本発明の圧縮空気貯蔵発電システム
の一実施例を示す。この発電システムは、3つのユニッ
トのACC(複合発電システム)から構成されている。
そのうちの1ユニットは、ACC併設型CAESユニッ
トである。
の一実施例を示す。この発電システムは、3つのユニッ
トのACC(複合発電システム)から構成されている。
そのうちの1ユニットは、ACC併設型CAESユニッ
トである。
【0011】即ち、第1ユニットは、ACC1とCAE
S2とが結合されて成り、ACC1の低圧軸とCAES
2の高圧軸とから2軸構成として設けられている。
S2とが結合されて成り、ACC1の低圧軸とCAES
2の高圧軸とから2軸構成として設けられている。
【0012】第1ユニットは、蒸気タービン3と、この
蒸気タービン3に連結された低圧ガスタービン4と、こ
の低圧ガスタービン4に第1のクラッチ5を介して連結
される低圧発電機/モータ6と、この低圧発電機/モー
タ6に第2のクラッチ7を介して連結される低圧圧縮機
8と、高圧ガスタービン9と、この高圧ガスタービン9
に第3のクラッチ10を介して連結される高圧発電機/
モータ11と、この高圧発電機/モータ11に第4のク
ラッチ12を介して連結される高圧圧縮機13と、低圧
圧縮機8および高圧圧縮機13を順次介してその下流側
に接続された空気貯蔵槽14と、この空気貯蔵槽14の
出口と高圧ガスタービン9の入口との間に接続された燃
焼器15と、高圧ガスタービン9の出口と低圧ガスター
ビン4の入口との間に接続された再燃焼器16と、低圧
ガスタービン4と蒸気タービン3との間に接続された排
熱回収ボイラ17と、低圧圧縮機8の出口側と再燃焼器
16の入口側との間を接続するバイパス路18およびバ
イパス路18を開閉するバイパス切換え弁19とを備え
ている。
蒸気タービン3に連結された低圧ガスタービン4と、こ
の低圧ガスタービン4に第1のクラッチ5を介して連結
される低圧発電機/モータ6と、この低圧発電機/モー
タ6に第2のクラッチ7を介して連結される低圧圧縮機
8と、高圧ガスタービン9と、この高圧ガスタービン9
に第3のクラッチ10を介して連結される高圧発電機/
モータ11と、この高圧発電機/モータ11に第4のク
ラッチ12を介して連結される高圧圧縮機13と、低圧
圧縮機8および高圧圧縮機13を順次介してその下流側
に接続された空気貯蔵槽14と、この空気貯蔵槽14の
出口と高圧ガスタービン9の入口との間に接続された燃
焼器15と、高圧ガスタービン9の出口と低圧ガスター
ビン4の入口との間に接続された再燃焼器16と、低圧
ガスタービン4と蒸気タービン3との間に接続された排
熱回収ボイラ17と、低圧圧縮機8の出口側と再燃焼器
16の入口側との間を接続するバイパス路18およびバ
イパス路18を開閉するバイパス切換え弁19とを備え
ている。
【0013】ここで、ACC1の低圧軸は、蒸気タービ
ン3と、低圧ガスタービン4と、第1のクラッチ5、低
圧発電機/モータ6と、第2のクラッチ7と、低圧圧縮
機8等とから構成されている。したがって、CAES空
気貯蔵時には、第1のクラッチ5を切って第2のクラッ
チ7を接続し、発電機/モータ6はモータとして圧縮機
8を駆動して圧縮空気をCAES2に送る。また、CA
ES発電時には、第2のクラッチ7を切って第1のクラ
ッチ5を接続し、CAES2の空気貯蔵槽14から流出
した圧縮空気により生成した高温ガスで低圧ガスタービ
ン4を駆動し、発電機/モータ6により発電する。更
に、ACC1の通常運転時には、ACC1単独のサイク
ルで運転される。即ち、低圧圧縮機8で得た圧縮空気を
バイパス切換え弁19によりバイパス路18に導き再燃
焼器16で高温ガスを生成させ、低温ガスタービン4を
駆動して発電機/モータ6により発電する。
ン3と、低圧ガスタービン4と、第1のクラッチ5、低
圧発電機/モータ6と、第2のクラッチ7と、低圧圧縮
機8等とから構成されている。したがって、CAES空
気貯蔵時には、第1のクラッチ5を切って第2のクラッ
チ7を接続し、発電機/モータ6はモータとして圧縮機
8を駆動して圧縮空気をCAES2に送る。また、CA
ES発電時には、第2のクラッチ7を切って第1のクラ
ッチ5を接続し、CAES2の空気貯蔵槽14から流出
した圧縮空気により生成した高温ガスで低圧ガスタービ
ン4を駆動し、発電機/モータ6により発電する。更
に、ACC1の通常運転時には、ACC1単独のサイク
ルで運転される。即ち、低圧圧縮機8で得た圧縮空気を
バイパス切換え弁19によりバイパス路18に導き再燃
焼器16で高温ガスを生成させ、低温ガスタービン4を
駆動して発電機/モータ6により発電する。
【0014】また、排熱回収ボイラ17は、低圧ガスタ
ービン4出口に配置され、低圧ガスタービン4の駆動後
排出されたガスの熱により蒸気を発生し、蒸気タービン
3を駆動するように設けられている。したがって、蒸気
タービン3と低圧ガスタービン4とは、協働して発電機
/モータ6を駆動する。
ービン4出口に配置され、低圧ガスタービン4の駆動後
排出されたガスの熱により蒸気を発生し、蒸気タービン
3を駆動するように設けられている。したがって、蒸気
タービン3と低圧ガスタービン4とは、協働して発電機
/モータ6を駆動する。
【0015】一方、CAES2の高圧軸は、高圧ガスタ
ービン9と、第3のクラッチ10と、高圧発電機/モー
タ11と、第4のクラッチ12と、高圧圧縮機13と、
蒸気タービン24等とから構成されている。したがっ
て、CAES空気貯蔵時には、第3のクラッチ10を切
って第4のクラッチ12を接続し、発電機/モータ11
をモータとして駆動させ、ACC1から送られてきた圧
縮空気を更に高圧圧縮機13を駆動して空気貯蔵槽側に
送る。CAES発電時には、第4のクラッチ12を切っ
て第3のクラッチ10を接続し、空気貯蔵槽14から流
出した圧縮空気を用いて燃焼器15で高温ガスを発生さ
せ高圧ガスタービン9を駆動して発電機/モータ11で
発電し、更に高圧ガスタービン9から排出した排ガスを
ACC1に送る。更に、ACCの単独運転時には、この
CAESは全く動作しない。
ービン9と、第3のクラッチ10と、高圧発電機/モー
タ11と、第4のクラッチ12と、高圧圧縮機13と、
蒸気タービン24等とから構成されている。したがっ
て、CAES空気貯蔵時には、第3のクラッチ10を切
って第4のクラッチ12を接続し、発電機/モータ11
をモータとして駆動させ、ACC1から送られてきた圧
縮空気を更に高圧圧縮機13を駆動して空気貯蔵槽側に
送る。CAES発電時には、第4のクラッチ12を切っ
て第3のクラッチ10を接続し、空気貯蔵槽14から流
出した圧縮空気を用いて燃焼器15で高温ガスを発生さ
せ高圧ガスタービン9を駆動して発電機/モータ11で
発電し、更に高圧ガスタービン9から排出した排ガスを
ACC1に送る。更に、ACCの単独運転時には、この
CAESは全く動作しない。
【0016】また、中間冷却器21は、低圧圧縮機8と
高圧圧縮機13との間に接続されている。また、後部冷
却器22は、高圧圧縮機13と空気貯蔵槽14との間に
接続されている。したがって、空気は圧縮、冷却を2段
階繰り返されて体積を低減されて空気貯蔵槽14に貯蔵
される。
高圧圧縮機13との間に接続されている。また、後部冷
却器22は、高圧圧縮機13と空気貯蔵槽14との間に
接続されている。したがって、空気は圧縮、冷却を2段
階繰り返されて体積を低減されて空気貯蔵槽14に貯蔵
される。
【0017】一方、高圧圧縮機13は、第5のクラッチ
23を介して蒸気タービン24に連結されている。そし
て、この蒸気タービン24は、中間冷却器21および後
部冷却器22で圧縮空気を冷却する際に得た熱によって
発生した蒸気で駆動されるように構成されている。この
ように圧縮空気の冷却時に生じた排熱は、蒸気タービン
24を駆動することによって、高圧圧縮機13の駆動に
有効利用される。
23を介して蒸気タービン24に連結されている。そし
て、この蒸気タービン24は、中間冷却器21および後
部冷却器22で圧縮空気を冷却する際に得た熱によって
発生した蒸気で駆動されるように構成されている。この
ように圧縮空気の冷却時に生じた排熱は、蒸気タービン
24を駆動することによって、高圧圧縮機13の駆動に
有効利用される。
【0018】また、空気貯蔵槽14は、その空気入口側
と空気出口側とにそれぞれ開閉弁27,28が設けられ
ており、空気貯蔵時とCAES発電時とに一方が開かれ
るように設けられている。燃焼器15は、空気貯蔵槽1
4から流出した空気によってLNG等の燃料を燃焼さ
せ、高圧ガスタービン9を駆動させるための高温ガスを
生成するように設けられている。また、再燃焼器16
は、高圧ガスタービン9から排出されたガスを再燃焼さ
せて低圧ガスタービン4を駆動させるように設けられて
いる。
と空気出口側とにそれぞれ開閉弁27,28が設けられ
ており、空気貯蔵時とCAES発電時とに一方が開かれ
るように設けられている。燃焼器15は、空気貯蔵槽1
4から流出した空気によってLNG等の燃料を燃焼さ
せ、高圧ガスタービン9を駆動させるための高温ガスを
生成するように設けられている。また、再燃焼器16
は、高圧ガスタービン9から排出されたガスを再燃焼さ
せて低圧ガスタービン4を駆動させるように設けられて
いる。
【0019】また、バイパス路18およびバイパス切換
え弁19は、バイパス切換え弁19を操作することによ
って、ACC1と、CAES2とを結合させたり、ある
いは切り離したりするように設けられている。バイパス
路は18は、ACC1にCAES2を結合させた時に
は、低圧圧縮機8からの圧縮空気をCAES2に送り、
ACC1からCAES2を切り離した時には、低圧圧縮
機8からの圧縮空気を直接再燃焼器16に送り、再燃焼
器16で発生した高温ガスを低圧ガスタービン4に流入
するように機能する。
え弁19は、バイパス切換え弁19を操作することによ
って、ACC1と、CAES2とを結合させたり、ある
いは切り離したりするように設けられている。バイパス
路は18は、ACC1にCAES2を結合させた時に
は、低圧圧縮機8からの圧縮空気をCAES2に送り、
ACC1からCAES2を切り離した時には、低圧圧縮
機8からの圧縮空気を直接再燃焼器16に送り、再燃焼
器16で発生した高温ガスを低圧ガスタービン4に流入
するように機能する。
【0020】また、第2・第3ユニットは、それぞれL
NG等の高温ガスによって駆動するガスタービン29,
29と、このガスタービン29,29に連結された発電
機30,30と、ガスタービン29,29からの排熱に
よって駆動し且つ発電機30,30に連結された蒸気タ
ービン31,31とを備えている。このうち、CAES
空気貯蔵のために第2ユニットで生じた電力が利用され
る。
NG等の高温ガスによって駆動するガスタービン29,
29と、このガスタービン29,29に連結された発電
機30,30と、ガスタービン29,29からの排熱に
よって駆動し且つ発電機30,30に連結された蒸気タ
ービン31,31とを備えている。このうち、CAES
空気貯蔵のために第2ユニットで生じた電力が利用され
る。
【0021】上記のように構成された発電システムは、
次のように発電する。
次のように発電する。
【0022】まず、CAES2の空気貯蔵運転時を図1
に図2(A)を併せて説明する。このCAES空気貯蔵
は電力消費が非常に少ない深夜、本実施例では23時〜
7時に行われる。第1ユニットにおいて、第1・第3の
クラッチ5,10を切り、第2・第4・第5のクラッチ
7,12,23を接続して低圧発電機/モータ6および
高圧発電機/モータ11をモータとして用いる態勢にし
て、バイパス切換え弁19をACC1とCAES2との
結合状態にしておく。
に図2(A)を併せて説明する。このCAES空気貯蔵
は電力消費が非常に少ない深夜、本実施例では23時〜
7時に行われる。第1ユニットにおいて、第1・第3の
クラッチ5,10を切り、第2・第4・第5のクラッチ
7,12,23を接続して低圧発電機/モータ6および
高圧発電機/モータ11をモータとして用いる態勢にし
て、バイパス切換え弁19をACC1とCAES2との
結合状態にしておく。
【0023】この状態において、第2ユニットを運転し
て発電し、第3ユニットの運転を停止する。そして、第
2ユニットからの電力によって第1ユニットの低圧発電
機/モータ6および高圧発電機/モータ11をモータと
して駆動し、高圧圧縮機8および低圧圧縮機13を回転
させる。そして、低圧圧縮機8で得られた圧縮空気を中
間冷却器21で冷却した後、更に高圧圧縮機13で圧縮
してから後部冷却器22で冷却した後、空気貯蔵槽14
に貯蔵する。このとき、中間冷却器21および後部冷却
器22の冷却によって得た熱でボイラ25,26におい
て蒸気を発生させ、その蒸気によって蒸気タービン24
を駆動して高圧ガスタービン9と協働して、高圧圧縮機
13を駆動させる。
て発電し、第3ユニットの運転を停止する。そして、第
2ユニットからの電力によって第1ユニットの低圧発電
機/モータ6および高圧発電機/モータ11をモータと
して駆動し、高圧圧縮機8および低圧圧縮機13を回転
させる。そして、低圧圧縮機8で得られた圧縮空気を中
間冷却器21で冷却した後、更に高圧圧縮機13で圧縮
してから後部冷却器22で冷却した後、空気貯蔵槽14
に貯蔵する。このとき、中間冷却器21および後部冷却
器22の冷却によって得た熱でボイラ25,26におい
て蒸気を発生させ、その蒸気によって蒸気タービン24
を駆動して高圧ガスタービン9と協働して、高圧圧縮機
13を駆動させる。
【0024】次に、CAES2の発電時を図1に図2
(B)を併せて説明する。このCAES発電は、電力消
費がピークに達した昼間の所定時間、本実施例では7時
〜14時40分に行われる。このとき、第2・第4のク
ラッチ7,12が切られて第1・第3のクラッチ5,1
0が接続され、低圧発電機/モータ6および高圧発電機
/モータ6は、それぞれ低圧ガスタービン4および高圧
ガスタービン9に連結され、発電機として用いられる態
勢におかれる。また、バイパス切換え弁19は、ACC
1とCAES2とを結合状態に保つようにする。
(B)を併せて説明する。このCAES発電は、電力消
費がピークに達した昼間の所定時間、本実施例では7時
〜14時40分に行われる。このとき、第2・第4のク
ラッチ7,12が切られて第1・第3のクラッチ5,1
0が接続され、低圧発電機/モータ6および高圧発電機
/モータ6は、それぞれ低圧ガスタービン4および高圧
ガスタービン9に連結され、発電機として用いられる態
勢におかれる。また、バイパス切換え弁19は、ACC
1とCAES2とを結合状態に保つようにする。
【0025】この状態において、開閉弁28を開いて空
気貯蔵槽14から圧縮空気を流出させる。すると、空気
貯蔵槽14から流出した空気が燃焼器15においてLN
Gを燃焼させて高温ガスを発生させ、この高温ガスが高
圧ガスタービン9を駆動して高圧発電機/モータ11を
発電機として駆動して発電させ、続いて高圧ガスタービ
ン9を流出したガスを再燃焼器16において再燃焼さ
せ、この高温ガスが低圧ガスタービン4を駆動して低圧
発電機/モータ6を発電機として駆動して発電させる。
気貯蔵槽14から圧縮空気を流出させる。すると、空気
貯蔵槽14から流出した空気が燃焼器15においてLN
Gを燃焼させて高温ガスを発生させ、この高温ガスが高
圧ガスタービン9を駆動して高圧発電機/モータ11を
発電機として駆動して発電させ、続いて高圧ガスタービ
ン9を流出したガスを再燃焼器16において再燃焼さ
せ、この高温ガスが低圧ガスタービン4を駆動して低圧
発電機/モータ6を発電機として駆動して発電させる。
【0026】低圧ガスタービン4から流出した排ガスに
よって排熱回収ボイラ17において、蒸気を発生させ、
この蒸気によって蒸気タービン3を駆動し、低圧ガスタ
ービン4と協働して低圧発電機/モータ6を発電機とし
て駆動させる。
よって排熱回収ボイラ17において、蒸気を発生させ、
この蒸気によって蒸気タービン3を駆動し、低圧ガスタ
ービン4と協働して低圧発電機/モータ6を発電機とし
て駆動させる。
【0027】このように電力消費のピーク時において、
第1ユニットのACC1の低圧発電機/モータ6および
CAES2の高圧発電機/モータ11、第2・第3ユニ
ットの発電機30,30と、全ての発電機で発電され
る。
第1ユニットのACC1の低圧発電機/モータ6および
CAES2の高圧発電機/モータ11、第2・第3ユニ
ットの発電機30,30と、全ての発電機で発電され
る。
【0028】次に、ACCの単独発電を図1に図2
(C)を併せて説明する。このACC発電は、電力消費
がピーク時を過ぎた所定時間、本実施例では14時36
分〜23時に行われる。このとき、バイパス切換え弁1
9を切り換えてバイパス路18を開通状態とし、ACC
1からCAES2を切り離しておく。また、ACC1に
おいて、第1・第2のクラッチ5,7を接続して、低圧
ガスタービン4と、低圧発電機/モータ6と、低圧圧縮
機8とを連結する。
(C)を併せて説明する。このACC発電は、電力消費
がピーク時を過ぎた所定時間、本実施例では14時36
分〜23時に行われる。このとき、バイパス切換え弁1
9を切り換えてバイパス路18を開通状態とし、ACC
1からCAES2を切り離しておく。また、ACC1に
おいて、第1・第2のクラッチ5,7を接続して、低圧
ガスタービン4と、低圧発電機/モータ6と、低圧圧縮
機8とを連結する。
【0029】この状態において、低圧圧縮機8で得た圧
縮空気をバイパス路18を介して再燃焼器16に送り、
再燃焼器16で得た高温ガスで低圧ガスタービン4を駆
動し、蒸気タービン3と協働して低圧発電機/モータ6
を発電機として駆動し発電する。
縮空気をバイパス路18を介して再燃焼器16に送り、
再燃焼器16で得た高温ガスで低圧ガスタービン4を駆
動し、蒸気タービン3と協働して低圧発電機/モータ6
を発電機として駆動し発電する。
【0030】このように、電力消費がピーク時を過ぎて
も、第1ユニットにおいてACC1の低圧発電機/モー
タ6は単独で発電し、それと共に第2・第3ユニットに
おいても発電される。
も、第1ユニットにおいてACC1の低圧発電機/モー
タ6は単独で発電し、それと共に第2・第3ユニットに
おいても発電される。
【0031】以上の3つの運転状態ごとの電力収支の一
例を図2に基づいて次に述べる。尚、ACC1は部分負
荷であると効率が低下するので、定格運転することが望
ましい。また、CAES2は電力消費ピーク時間帯に発
電運転されるので、当然定格運転となる。本実施例で
は、第2・第3ユニットのACCの定格出力はそれぞれ
330MWであり、第1ユニットのACC+CAESの
定格出力は778MWである。
例を図2に基づいて次に述べる。尚、ACC1は部分負
荷であると効率が低下するので、定格運転することが望
ましい。また、CAES2は電力消費ピーク時間帯に発
電運転されるので、当然定格運転となる。本実施例で
は、第2・第3ユニットのACCの定格出力はそれぞれ
330MWであり、第1ユニットのACC+CAESの
定格出力は778MWである。
【0032】まず、CAESの空気貯蔵時には、図2
(A)に示すように、第2のユニットにおいて330M
W発電され、第1のユニットにおいて空気貯蔵にそのう
ちの300MWが消費され、結局30MWの電力が供給
される。また、CAESの発電時には、図2(B)に示
すように、第1ユニットにおいてACCとCAESとの
両方で発電が行われて778MW発電され、第2・第3
ユニットにおいてそれぞれ330MW発電され、合計
1,438MW発電される。また、ACCの発電時に
は、図2(C)に示すように、第1ユニットにおいてA
CCが単独運転され329MW発電され、第2・第3ユ
ニットにおいてそれぞれ330MW発電され、合計98
9MW発電される。
(A)に示すように、第2のユニットにおいて330M
W発電され、第1のユニットにおいて空気貯蔵にそのう
ちの300MWが消費され、結局30MWの電力が供給
される。また、CAESの発電時には、図2(B)に示
すように、第1ユニットにおいてACCとCAESとの
両方で発電が行われて778MW発電され、第2・第3
ユニットにおいてそれぞれ330MW発電され、合計
1,438MW発電される。また、ACCの発電時に
は、図2(C)に示すように、第1ユニットにおいてA
CCが単独運転され329MW発電され、第2・第3ユ
ニットにおいてそれぞれ330MW発電され、合計98
9MW発電される。
【0033】仮にACCを第1〜第4まで4ユニット設
けると、330MW×4で計1,320MWの電力量で
ある。これに対して、本実施例のようにACCにCAE
Sを併設した第1ユニットとACCのみの第2・第3ユ
ニットとから構成された3ユニットによると、電力消費
のピーク時に4ユニットを上回る計1,438MWの電
力量を確保できる。言い換えると、本実施例では、3ユ
ニットで約4+1/3ユニット分の出力のACCを実現
できる。
けると、330MW×4で計1,320MWの電力量で
ある。これに対して、本実施例のようにACCにCAE
Sを併設した第1ユニットとACCのみの第2・第3ユ
ニットとから構成された3ユニットによると、電力消費
のピーク時に4ユニットを上回る計1,438MWの電
力量を確保できる。言い換えると、本実施例では、3ユ
ニットで約4+1/3ユニット分の出力のACCを実現
できる。
【0034】本実施例の発電システムの発電量を図3の
1日の負荷パターンとして示す。図3(A)に示すよう
に、第1ユニットは、7時〜14時36分のピーク時に
はACCとCAESの両方運転して778MW発電し、
14時36分〜23時にはACC単独運転によって33
0MW発電し、23時〜7時にはCAESへの空気貯蔵
によって300MW消費されている。第2ユニットは、
一日中330MWで運転される。第3ユニットは、7時
〜23時の間330MWで発電される。
1日の負荷パターンとして示す。図3(A)に示すよう
に、第1ユニットは、7時〜14時36分のピーク時に
はACCとCAESの両方運転して778MW発電し、
14時36分〜23時にはACC単独運転によって33
0MW発電し、23時〜7時にはCAESへの空気貯蔵
によって300MW消費されている。第2ユニットは、
一日中330MWで運転される。第3ユニットは、7時
〜23時の間330MWで発電される。
【0035】第1〜第3ユニットの合計した1日の負荷
パターンを図3(B)に示す。
パターンを図3(B)に示す。
【0036】ところで、単純にACC1とCAES2と
を結合したとすると、圧縮空気は、必ずACC1からC
AES2の大容量の空気貯蔵槽14を経由しなければA
CC1に送られない。したがって、CAESが運転して
いない時間(本実施例では14時36分〜23時)に
は、相当量の電力供給が必要であるにも拘らず、ACC
1に高温ガスを供給できず、ACC1は単独運転不可能
となる。したがって、単純にACC1とCAES2とを
結合した場合には、14時36分〜23時の間、第1ユ
ニットが全く停止状態にあって第2・第3ユニットだけ
が運転されるので、図3(B)に点線32で示すように
660MWと供給電力が急激に低下してしまうことにな
る。これに対して、本実施例の発電システムによると、
CAES2の停止時にもACC1が単独運転できるの
で、電力消費量がピーク時間帯を過ぎても989MWと
発電量が急激に落ち込むことがない。
を結合したとすると、圧縮空気は、必ずACC1からC
AES2の大容量の空気貯蔵槽14を経由しなければA
CC1に送られない。したがって、CAESが運転して
いない時間(本実施例では14時36分〜23時)に
は、相当量の電力供給が必要であるにも拘らず、ACC
1に高温ガスを供給できず、ACC1は単独運転不可能
となる。したがって、単純にACC1とCAES2とを
結合した場合には、14時36分〜23時の間、第1ユ
ニットが全く停止状態にあって第2・第3ユニットだけ
が運転されるので、図3(B)に点線32で示すように
660MWと供給電力が急激に低下してしまうことにな
る。これに対して、本実施例の発電システムによると、
CAES2の停止時にもACC1が単独運転できるの
で、電力消費量がピーク時間帯を過ぎても989MWと
発電量が急激に落ち込むことがない。
【0037】本実施例の熱効率は次のとおりである。ま
ず、CAES運転時の熱効率は、次のとおりである。
ず、CAES運転時の熱効率は、次のとおりである。
【数1】 また、ACC運転時の熱効率は次のとおりである。
【数2】
【0038】このように本実施例の発電システムは、C
AES2からACC1に排ガスを送るのでその熱効率は
高いものとなっている。
AES2からACC1に排ガスを送るのでその熱効率は
高いものとなっている。
【0039】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。
【0040】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の圧縮空気貯蔵発電システムは、空気貯蔵時には低圧発
電機/モータおよび高圧発電機/モータがモータとして
駆動し、低圧圧縮機および高圧圧縮機で得た圧縮空気を
空気貯蔵槽に貯蔵し、また、CAES発電時には空気貯
蔵槽に貯蔵された空気を流出して燃焼器で高温ガスを発
生させ、その高温ガスで高圧ガスタービンを駆動して高
圧発電機/モータを発電機として用いて発電し、続いて
高圧ガスタービンを流出したガスを再燃焼器で燃焼させ
て、その高温ガスによって低圧ガスタービンを駆動し低
圧発電機/モータを発電機として発電し、更に、ACC
等の通常発電システムの単独発電時にはバイパス切換え
弁をバイパス路側に切り換え、低圧圧縮機で得た圧縮空
気をバイパス路を介して再燃焼器に送り、再燃焼器で高
温ガスを発生させて、低圧ガスタービンを駆動し低圧発
電機/モータを発電機として発電するというように、C
AESで発電に用いたガスを再度ACCで発電に用いる
ので、熱効率を向上でき、またCAESが運転されてい
ないときにもACC等の通常の発電システムが単独運転
可能となり、システム全体の発電量を増加させることが
できる。特に、1日のうち消費電力のピーク時間帯をす
ぎてもACC等の単独運転が可能なため電力供給量が急
激に落ち込むことがない。
の圧縮空気貯蔵発電システムは、空気貯蔵時には低圧発
電機/モータおよび高圧発電機/モータがモータとして
駆動し、低圧圧縮機および高圧圧縮機で得た圧縮空気を
空気貯蔵槽に貯蔵し、また、CAES発電時には空気貯
蔵槽に貯蔵された空気を流出して燃焼器で高温ガスを発
生させ、その高温ガスで高圧ガスタービンを駆動して高
圧発電機/モータを発電機として用いて発電し、続いて
高圧ガスタービンを流出したガスを再燃焼器で燃焼させ
て、その高温ガスによって低圧ガスタービンを駆動し低
圧発電機/モータを発電機として発電し、更に、ACC
等の通常発電システムの単独発電時にはバイパス切換え
弁をバイパス路側に切り換え、低圧圧縮機で得た圧縮空
気をバイパス路を介して再燃焼器に送り、再燃焼器で高
温ガスを発生させて、低圧ガスタービンを駆動し低圧発
電機/モータを発電機として発電するというように、C
AESで発電に用いたガスを再度ACCで発電に用いる
ので、熱効率を向上でき、またCAESが運転されてい
ないときにもACC等の通常の発電システムが単独運転
可能となり、システム全体の発電量を増加させることが
できる。特に、1日のうち消費電力のピーク時間帯をす
ぎてもACC等の単独運転が可能なため電力供給量が急
激に落ち込むことがない。
【図1】本発明の圧縮空気貯蔵発電システムの一実施例
の系統図である。
の系統図である。
【図2】図1の発電システムの運転の状態図で、(A)
はCAESの空気貯蔵時、(B)はCAESの発電時、
(C)はACC単独運転時である。
はCAESの空気貯蔵時、(B)はCAESの発電時、
(C)はACC単独運転時である。
【図3】図1の発電システムの負荷パターン図で、
(A)は発電システムのそれぞれのユニットの負荷パタ
ーン、(B)はシステム全体の負荷パターンである。
(A)は発電システムのそれぞれのユニットの負荷パタ
ーン、(B)はシステム全体の負荷パターンである。
【図4】従来のCAESの系統図である。
1 ACC 2 CAES 3 蒸気タービン 4 低圧ガスタービン 5 第1のクラッチ 6 低圧発電機/モータ 7 第2のクラッチ 8 低圧圧縮機 9 高圧ガスタービン 10 第3のクラッチ 11 高圧発電機/モータ 12 第4のクラッチ 13 高圧圧縮機 14 空気貯蔵槽 15 燃焼器 16 再燃焼器 17 排熱回収ボイラ 18 バイパス路 19 バイパス切換え弁
Claims (1)
- 【請求項1】 低圧ガスタービンと、該低圧ガスタービ
ンに第1のクラッチを介して連結される低圧発電機/モ
ータと、該低圧発電機/モータに第2のクラッチを介し
て連結される低圧圧縮機と、高圧ガスタービンと、該高
圧ガスタービンに第3のクラッチを介して連結される高
圧発電機/モータと、該高圧発電機/モータに第4のク
ラッチを介して連結される高圧圧縮機と、前記低圧圧縮
機および高圧圧縮機を順次介してその下流側に接続され
た空気貯蔵槽と、該空気貯蔵槽の出口と高圧ガスタービ
ンの入口との間に接続された燃焼器と、前記高圧ガスタ
ービンの出口と低圧ガスタービンの入口との間に接続さ
れた再燃焼器と、前記低圧圧縮機の出口側と再燃焼器の
入口側との間を接続するバイパス路および該バイパス路
を開閉するバイパス切換え弁とを備えていることを特徴
とする圧縮空気貯蔵発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5286209A JPH07119485A (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5286209A JPH07119485A (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07119485A true JPH07119485A (ja) | 1995-05-09 |
Family
ID=17701386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5286209A Pending JPH07119485A (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 圧縮空気貯蔵発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07119485A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003083082A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-03-19 | Alstom (Switzerland) Ltd | ガス貯蔵発電設備の運転方法 |
EP2262993A2 (en) * | 2008-03-14 | 2010-12-22 | Energy Compression LLC | Adsorption-enhanced compressed air energy storage |
WO2010138677A3 (en) * | 2009-05-27 | 2011-02-24 | Energy Compression Llc | Adsorption-enhanced compressed air energy storage |
JP2011043071A (ja) * | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp | 機械ユニットの配置システム |
WO2011094414A3 (en) * | 2010-01-27 | 2012-01-05 | Dresser-Rand Company | Advanced topologies for offshore power systems |
US8136354B2 (en) | 2008-03-14 | 2012-03-20 | Energy Compression Inc. | Adsorption-enhanced compressed air energy storage |
JP2012092835A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Man Diesel & Turbo Se | 機械的エネルギーおよび/または電気的エネルギーを生成するためのシステム |
US8478625B2 (en) | 2001-08-17 | 2013-07-02 | Alstom Technology Ltd | Method for operating a gas storage power plant |
WO2013139608A1 (fr) | 2012-03-23 | 2013-09-26 | Alfred | Procédé de génération d'énergie électrique à partir d'une énergie stockée sous forme de gaz comprimé et installation de stockage d'énergie et de production d'électricité correspondante |
WO2016047630A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 株式会社神戸製鋼所 | コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置 |
JP2016065535A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 株式会社神戸製鋼所 | コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置 |
WO2022247037A1 (zh) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 西安热工研究院有限公司 | 一种变速恒频压缩空气储能调峰***及方法 |
-
1993
- 1993-10-22 JP JP5286209A patent/JPH07119485A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8136354B2 (en) | 2008-03-14 | 2012-03-20 | Energy Compression Inc. | Adsorption-enhanced compressed air energy storage |
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JP2011043071A (ja) * | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp | 機械ユニットの配置システム |
WO2011094414A3 (en) * | 2010-01-27 | 2012-01-05 | Dresser-Rand Company | Advanced topologies for offshore power systems |
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WO2013139608A1 (fr) | 2012-03-23 | 2013-09-26 | Alfred | Procédé de génération d'énergie électrique à partir d'une énergie stockée sous forme de gaz comprimé et installation de stockage d'énergie et de production d'électricité correspondante |
WO2016047630A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 株式会社神戸製鋼所 | コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置 |
JP2016065535A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 株式会社神戸製鋼所 | コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置 |
WO2022247037A1 (zh) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 西安热工研究院有限公司 | 一种变速恒频压缩空气储能调峰***及方法 |
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