JPH03294662A

JPH03294662A - 発電装置

Info

Publication number: JPH03294662A
Application number: JP2095182A
Authority: JP
Inventors: Sada Sato; 佐藤　貞; Seiichi Tanabe; 清一田辺; Hideo Nawata; 縄田　秀夫
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-12-25
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3084039B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、揚水発電装置に関し、特に、海水を利用する
揚水発電装置に関する。

（従来の技術）周知のように、揚水発電装置は、夜間時などに発生する
余剰電力を利用して、発電用の水を水力発電所のダムに
貯水しておき、電力需要のピーク時などに、発電設備を
稼動させるものである。

このような揚水発電装置の一種として、海水を利用する
ものかあり、第４図にその概略を示している。

同図に示す海水揚水発電装置は、海岸に隣接した山頂や
小高い台地に設置された上池１と、この上池１よりも低
位置の海岸に設置されたポンプ水車２、およびこのポン
プ水車２に連結された発電機３とを備えている。

ポンプ水車２と上池１とは、水圧管４で接続され、水圧
管４の途中には開閉弁５が設けられてぃる。

また、ポンプ水車２の吸出管（ドラフトチューブ）６は
、下池となる海水中に開口している。

このように構成された海水揚水発電装置では、電力需要
の余剰時にポンプ水車２を駆動して、海水を上池１に揚
水して貯溜しておき、需要のピーク時に開閉弁５を開弁
じて、上池１内の海水を水圧管４から落下させて、ポン
プ水車２および発電機３を回転させて電力を得る。

しかしながら、このような構成の従来の海水揚水発電装
置には、以下に説明する技術的課題があった。

（発明が解決しようとする課題）すなわち、上記構成の海水揚水発電装置では、上池１は
、海水を貯溜することになるので、その構築材料が液密
性とともに耐塩性のものとしなければならない。

このため、淡水用のダムと異なり、特殊な材料や特殊な
シール手段を施すほか、洩れに対する管理を厳重にしな
ければならないなど、構造上および保守上の問題があっ
た。

また、地上に上池１が設けられているので、地震による
亀裂発生に対する対策も必要としていた。

さらに、上池１の設置個所は、海岸に隣接し、しかも、
かなりの落差のある個所に限定されるので、設置個所に
制約があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、設置個所の自由
度が大きく、その上、塩害の恐れがない海水揚水発電装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、海面よりも低位
置の地盤中に設けられた貯槽と、一端が海中に開口し、
前記貯槽に海水を導入する導水管と、この導水管の途中
にあって、海面よりも低位置の地盤中に設けられた発電
装置と、前記貯槽に設けられた給排気管とを有すること
を特徴とする。

上記貯槽は、トンネル状の空洞部で構成することができ
る。

また、上記貯槽は、複数に分割した貯槽ユニットから構
成し、これらの貯槽ユニットを並列接続してもよい。

さらに、上記給排気管の反貯槽側には、給排気管と接続
された空気圧縮機及びタービンを備えた発電装置を設置
してもよい。

（発明の作用効果）上記構成の海水揚水発電装置によれば、電力需要のピー
ク時に、導水管を介して貯槽に海面からの落差により海
水が導入され、導水管の途中に発電装置が設けられてい
るので、貯槽に流入する海水により電力を得ることがで
きる。

また、電力需要の余剰時には、貯槽から導水管を介して
海水を排除し、次回の電力需要のピークに対処する。

この場合、海水を貯溜する貯槽は、海面よりも低位置の
地盤中に設けられるので、周囲に塩害を及ぼす恐れがな
く、また、設置個所の制約がほとんどないので、都市や
工場地帯など大需要地に近い場所に設置できる。

また、貯槽をトンネル状の空洞部とすれば、例えば、地
下鉄トンネルの工事に採用されているシールド工法によ
り既存の技術で比較的簡単に構築することができる。

さらに、貯槽を複数に分割して並列接続した貯槽ユニッ
トで構成しておけば、漏水事故などの場合に、運転が不
能になることを回避できる。

さらにまた、貯槽に予め圧縮空気を充填しておけば、例
えば、貯槽の給排気管がらこの圧縮空気を噴出させ、圧
縮空気の噴出圧でタービンを回転させて発電することが
でき、貯槽の効果的な利用が図れる。

（実施例）以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図は、この発明にががる海水揚水発電装置の第１実
施例を示している。

同図に示す海水揚水発電装置は、海面よりも低位置の地
盤中に設けられた貯槽１ｏと、一端が海中に開口し、前
記貯槽１０に゛海水を導入する導水管１２と、この導水
管１２の途中にあって、海面よりも低位置の地盤中に設
けられた発電装置１４と、前記貯槽に設けられた排気管
１６とから概略構成されている。

上記貯槽１０は、この実施例では、鉄筋コンクリート製
の環状のトンネル空洞部から構成され、その内壁面には
防水処理などが施されていて、海岸に隣接した地盤中に
、例えば、シールド工法により構築される。

上記発電装置１４は、貯槽１０の内部に設置されていて
、上記導水管１２の内部に突出するポンプ水車１４ａと
、このポンプ水車１４ａに連結した電動発電機１４ｂと
を備えており、これらの装置は地盤中に画成された部屋
１．４　ｃに設置されている。

また、電動発電機１４ｂには、送受電ケーブル１８の一
端が接続され、送受電ケーブル１８の他端は、地上の送
電鉄塔２０に設けられている既存の送電系統と接続され
ている。

上記導水管１２の一端は海中に開口し、その他端は貯槽
１０に接続されるとともに、ポンプ水車１４ａの上流側
に開閉弁２２が設けられている。

上記給排気管１６は、一端か地上まで延びて大気中に開
口しているとともに、他端は貯槽１０の上面に開口して
いる。

以上のように構成された海水揚水発電装置では、まず、
電力需要のピーク時に開閉弁２２が開弁され、導水管１
２を介して海水が貯槽１０に導入される。

このとき、導水管１２の途中には、ポンプ水車１４ａが
設けられているので、貯槽］０に流入する海水によりポ
ンプ水車１４　ａを回転させ、これに連結されている電
動発電機１４ｂにより電力を発生させ、送受電ケーブル
１８を介して需要家に電力を供給することになる。

一方、電力需要の余剰時には、電力を地上から供給して
電動発電機１４ｂを電動機運転してポンプ水車１４ａを
駆動し、貯槽１０から導水管１２を介して海水を排除し
た後開閉弁２２を閉弁して、次回の電力需要のピーク時
に対処する。

さて、以上のように構成された海水揚水発電装置では、
海水を貯溜する貯槽１０は、海面よりも低位置の地盤中
に設けられるので、仮に海水が洩れたとしても、地上に
塩害を及ぼす恐れがなく、また、設置個所の制約がほと
んどない。

また、貯槽１０をトンネル状の空洞部とすれば、例えば
、地下鉄トンネルの工事に採用されているシールド工法
により既存の技術で比較的簡単に構築することができる
。

第２図は、この発明の第２実施例を示しており、その特
徴点についてのみ以下に説明する。

同図に示す実施例では、貯槽１０を７個に分割して貯槽
ユニット１０ａ〜１０ｇし、これらを海底面下の地盤中
に設置して、その上下にそれぞれ個別に開閉バルブＶ設
けた一対の分岐管２４，２４ａを設けるとともに、各分
岐管２４．２４ａを連結する集合管２６．２６ａを設け
ており、貯槽ユニッ）１０ａ〜１０ｇはそれぞれ並列接
続されている。

そして、一方の集合管２６は、海面上の大気に開口する
給排気管１６に接続するとともに、他方の集合管２６ａ
は、ポンプ水車１４ａ側に連通ずる導水管１２に第２開
閉弁２８を介して接続されている。

また、この実施例では、発電装置１４は、地上から掘削
された立坑３０の底部に設置されている。

なお、この立坑３０は、例えば、貯槽１０を前述したシ
ールド工法で構築する際には、シールド掘進機の発進立
坑として用いることができる。

以上のように構成された海水揚水発電装置でも、上記実
施例と同じように電動発電機１４ｂを駆動して、需要の
ピーク時に電力を得ることができるとともに、貯槽１０
が複数の貯槽ユニッ）１０ａ〜１０ｇに分割されていて
、その上下に開閉バルブＶが個別に設けられているので
、例えば、いずれかの貯槽ユニットが漏水した場合には
、対応する貯槽ユニットの開閉バルブＶを閉弁して、そ
の貯槽ユニットの使用を停止すれば、揚水発電装置全体
の運転を停止することなく、発電を継続できる。

第３図は、この発明の第３実施例を示しており、以下に
その特徴点に付いてのみ説明する。

同図に示す実施例では、貯槽１０は単純な形状の空洞か
ら構成されている。

導水管１２には、発電装置１４のポンプ水車］４ａの前
後に第２実施例と同様に開閉弁および第２開閉弁２２．
２８が設けられている。

給排気管１６は、地上の近傍で二股状に分岐され、分岐
された部分にはそれぞれ第３および第４の開閉弁３２．
３４が設けられている。

地上には、相互に連結された空気圧縮機３６゜タービン
３８．第２電動発電機４０が設置されている。

第３開閉弁３２側の給排気管１６は、空気圧縮機３６に
接続されている。

第４開閉弁３４側の給排気管１６は、タービン３８に接
続されている。

このように構成された海水揚水発電装置では、貯槽１０
内の海水が排除されると、第２開閉弁２８と第４開閉弁
３４とを閉弁して、余剰電力を利用して空気圧縮機３６
を駆動し、貯槽１０内に圧縮空気を充填して、貯槽］０
内が所定の圧力状態になると第３開閉弁３２が閉弁され
る。

そして、電力需要がピーク時になると、まず、第４開閉
弁３４を開弁じて、貯槽１０内に充填されている圧縮空
気によりタービン３８を運転して、第２電動発電機４０
により電力を得る。

この後、貯槽１０内の圧力が低下すると、開閉弁２２お
よび第２開閉弁２８を開弁して、上述した第１実施例と
同様にポンプ水車］、　４　ａを起動して電力を得るこ
とになる。

この実施例の海水揚水発電装置では、例えば、地上側の
送電系統設備は既存の火力発電所のものが利用できると
ともに、貯槽１０も火力発電所の地下に設けることがで
きるので、用地の確保が容品で、しかも、貯槽１０を有
効に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる海水揚水発電装置の第１実施例
の説明図、第２図は同発電装置の第２実施例の説明図、
第３図は同第３実施例の説明図、１２第４図は従来の海水揚水発電装置の説明図である。１０・・・・・・・・・・・・貯槽１２・・・・・・・・・・・・導水管

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海面よりも低位置の地盤中に設けられた貯槽と、
一端が海中に開口し、前記貯槽に海水を導入する導水管
と、この導水管の途中にあって、海面よりも低位置の地
盤中に設けられた発電装置と、前記貯槽に設けられた給
排気管とを有することを特徴とする海水揚水発電装置。
（２）上記貯槽は、トンネル状の空洞部からなることを
特徴とする請求項１記載の海水揚水発電装置。
（３）上記貯槽は、複数に分割された貯槽ユニットを有
し、これらの貯槽ユニットが並列接続されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の海水揚水発電装置
。
（４）上記給排気管の反貯槽側には、給排気管と接続さ
れた空気圧縮機及びタービンを備えた発電装置が設置さ
れていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一
項に記載の海水揚水発電装置。