JPH04121424A - air storage power plant - Google Patents
air storage power plantInfo
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- JPH04121424A JPH04121424A JP24001690A JP24001690A JPH04121424A JP H04121424 A JPH04121424 A JP H04121424A JP 24001690 A JP24001690 A JP 24001690A JP 24001690 A JP24001690 A JP 24001690A JP H04121424 A JPH04121424 A JP H04121424A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、空気貯蔵発電方法および空気貯蔵発電プラン
トに係り、特に貯蔵圧縮空気の単位空気流量当たりの発
電量を増大させるために好適な空気貯蔵発電方法および
空気貯蔵発電プラントに関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an air storage power generation method and an air storage power generation plant, and particularly relates to an air storage power generation method and an air storage power generation plant. This invention relates to a storage power generation method and an air storage power generation plant.
[従来の技術]
この種の発電技術の従来技術には、エネルギー資源vo
1.9 Ha 3 (1988) 特集エネルギー輸
送と貯蔵 海水を利用するエネルギー貯蔵(堀井憲爾・
宮地 巌著)(以下、「第1の技術資料」という。)、
特開昭56−148626号公報(以下、「第2の技術
資料」という。)、特開昭61−46423号公報(以
下、「第3の技術資料」という。)、特開昭62−29
8623号公報(以下、「第4の技術資料」という。)
、特開昭63−65131号公報(以下。[Conventional technology] The conventional technology of this type of power generation technology includes energy resources vo
1.9 Ha 3 (1988) Special feature Energy transport and storage Energy storage using seawater (Kenji Horii,
Written by Iwao Miyaji) (hereinafter referred to as "First Technical Data"),
JP-A-56-148626 (hereinafter referred to as "second technical data"), JP-A-61-46423 (hereinafter referred to as "third technical data"), JP-A-62-29
Publication No. 8623 (hereinafter referred to as "Fourth Technical Data")
, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-65131 (hereinafter referred to as JP-A-63-65131).
「第5の技術資料」という、)、特開昭63−2086
27号公報(以下、「第6の技術資料」という。)、特
開昭63−212724号公報(以下、「第7の技術資
料」という。)等がある。``Fifth Technical Data''), JP-A-63-2086
27 (hereinafter referred to as the "sixth technical data"), Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-212724 (hereinafter referred to as the "seventh technical data"), and the like.
前記第1の技術資料には、ガスタービンを用いた空気貯
蔵発電プラントが開示されており、この空気貯蔵発電プ
ラントは、昼夜電力利用のアンバランスをなくし、負荷
を平準化するため、立地条件に制約を受けている揚水発
電に代わるものとして期待されている。従来考えられて
いる空気貯蔵発電プラントは、夜間の余剰電力を利用し
、モータによって空気圧縮機を駆動し、空気を高圧化し
て空気貯蔵槽に貯蔵しておき、昼間の電力負荷ピーク時
に、この空気貯蔵槽内の高圧空気を用いて、燃料を燃焼
させ、ガスタービンにより発電するものである。西ドイ
ツのフントルフ発電所では、地下700mの岩塩層内に
約30万一の空洞を作り、最大70気圧の空気を貯蔵し
、この空気を用いて290MWの発電を2時間行うこと
ができる。The first technical document discloses an air storage power generation plant using a gas turbine, and this air storage power generation plant is designed to eliminate the imbalance between day and night power usage and equalize the load, depending on the location conditions. It is expected to be an alternative to pumped-storage power generation, which is subject to restrictions. The conventional air storage power generation plant utilizes surplus electricity at night, drives an air compressor with a motor, pressurizes the air, and stores it in an air storage tank. The high-pressure air in the air storage tank is used to combust fuel and generate electricity using a gas turbine. At the Huntorf power plant in West Germany, approximately 300,000 cavities are created in a rock salt layer 700 meters underground to store air at a maximum pressure of 70 atmospheres, and this air can be used to generate 290 MW of electricity for two hours.
わが国では、岩塩空洞や天然空洞の利用はできないが、
人工空洞や海底内空気タンクの利用が検討されている。In Japan, it is not possible to use rock salt cavities or natural cavities,
The use of artificial cavities and underwater air tanks is being considered.
これらは、大規模な工事を必要とするが、落差に相当す
る一定の水圧を掛け、貯蔵空気内の圧力を一定に保つこ
とができ、効率のよい貯蔵システムを実現できる。Although these require large-scale construction, they can apply a constant water pressure equivalent to the head and keep the pressure in the stored air constant, making it possible to realize an efficient storage system.
前記第2の技術資料には、余剰電力を利用して空気圧縮
機を作動し、得られた圧縮空気を海水の圧力を利用した
圧縮空気海中貯蔵装置に貯蔵し、必要なときに圧縮空気
海中貯蔵装置から圧縮空気を取り出し、その圧縮空気を
ガスタービン発電装置に供給するピーク発電装置が開示
されている。The second technical document states that surplus electricity is used to operate an air compressor, the resulting compressed air is stored in a compressed air underwater storage device that uses seawater pressure, and when necessary, the compressed air is stored underwater. A peak power generation system is disclosed that extracts compressed air from a storage device and supplies the compressed air to a gas turbine power generation system.
前記第3の技術資料には、余剰電力により駆動されるモ
ータ発電機と、前記余剰電力発生時に前記モータ発電機
により駆動されて圧縮空気を製造する空気圧縮機と、電
力需要増加時に前記圧縮空気を取り込んで動力を発生し
て発電を行う空気膨張タービンと、水中に設置されてい
て前記余剰電力発生時には前記空気圧縮機からの圧縮空
気を貯蔵し、電力需要増加時には前記空気膨張タービン
に圧縮空気を送る伸縮可能なピークロード発電設備が開
示されている。The third technical document includes a motor generator that is driven by surplus power, an air compressor that is driven by the motor generator to produce compressed air when the surplus power is generated, and an air compressor that produces compressed air when the demand for electricity increases. An air expansion turbine that takes in electricity to generate power and generates electricity, and an air expansion turbine that is installed underwater and stores the compressed air from the air compressor when surplus electricity is generated, and when electricity demand increases, the compressed air is transferred to the air expansion turbine. A telescoping peak load power generation facility is disclosed.
前記第4の技術資料には、ガスタービン兼用空気圧縮機
の入口部に制御弁を介して接続された圧縮空気貯蔵槽と
、前記ガスタービン兼用空気圧縮機の主軸に連結された
電動機兼用発電機とを具備した空気貯蔵発電装置が開示
されている。The fourth technical document includes a compressed air storage tank connected to the inlet of the gas turbine/air compressor via a control valve, and a motor/generator connected to the main shaft of the gas turbine/air compressor. An air storage power generation device is disclosed.
前記第5の技術資料には、空気圧縮機で圧縮された空気
をインタクーラとアフタクーラにより冷却し、インタク
ーラとアフタクーラの排熱を温水として蓄熱装置に貯蔵
し、発電時には水素貯蔵装置に蓄熱装置の熱を供給して
水素を取り出し、その水素を予熱し、燃料として燃焼器
に供給する蓄圧発電装置が開示されている。The fifth technical document states that air compressed by an air compressor is cooled by an intercooler and aftercooler, the exhaust heat from the intercooler and aftercooler is stored as hot water in a heat storage device, and when generating electricity, the heat of the heat storage device is stored in a hydrogen storage device. An accumulator power generation device is disclosed that supplies hydrogen, extracts hydrogen, preheats the hydrogen, and supplies it to a combustor as fuel.
前記第6の技術資料には、空気圧縮機で圧縮した空気を
蓄熱槽で減温したのち、貯蔵装置に高圧空気として貯蔵
し、ピーク電力入用時には前記貯蔵装置から蓄熱槽へ高
圧空気を導き、燃焼用空気として燃焼器へ供給し、燃焼
器で高温、高圧となった燃焼ガスをガスタービンおよび
発電機へ供給し、さらに空気圧縮機の中間冷却器から排
出される熱エネルギーも蓄熱器に回収する空気貯蔵式ガ
スタービン装置が開示されている。The sixth technical document states that after the air compressed by an air compressor is cooled in a heat storage tank, it is stored as high-pressure air in a storage device, and when peak power is required, the high-pressure air is guided from the storage device to the heat storage tank. , is supplied to the combustor as combustion air, and the combustion gas that has become high temperature and high pressure in the combustor is supplied to the gas turbine and generator, and the thermal energy discharged from the intercooler of the air compressor is also transferred to the heat storage device. A recovering air storage gas turbine system is disclosed.
前記第7の技術資料には、海底に設置したバランスウェ
イトと、底部に開口を有する圧縮空気貯蔵タンクとをチ
ェーンで連結し、送、受電装置および空気圧縮機を有し
海面に浮かぶ機械室ポンシーンと、前記圧縮空気貯蔵タ
ンクとの間に圧縮空気管を配置した電力貯蔵用圧縮空気
貯蔵装置が開示されている。The seventh technical document describes a system in which a balance weight installed on the seabed and a compressed air storage tank with an opening at the bottom are connected by a chain, and a machine room floating on the sea surface has a power transmission and reception device and an air compressor. A compressed air storage device for power storage is disclosed, in which a compressed air pipe is arranged between the compressed air storage tank and the compressed air storage tank.
[発明が解決しようとする課題]
ところで、貯蔵圧縮空気を利用する発電プラントを実現
するためには、圧縮空気を貯蔵する大容量の空気貯蔵タ
ンクを必要とする。欧米では、天然の地下岩塩層内に比
較的容易に強固な空洞を建設することができるが、天然
地下岩塩層がないわが国では大容量の空気貯蔵タンクに
相当する強固な空洞を建設することができない。したが
って、前記第1の技術資料に開示されている技術はわが
国には適さないという問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in order to realize a power generation plant that uses stored compressed air, a large capacity air storage tank for storing compressed air is required. In Europe and America, it is relatively easy to construct strong cavities within natural underground rock salt layers, but in Japan, where there is no natural underground rock salt layer, it is difficult to construct strong cavities equivalent to large-capacity air storage tanks. Can not. Therefore, there is a problem that the technology disclosed in the first technical document is not suitable for Japan.
これに対して、海に囲まれたわが国の特徴を活かして海
水圧を利用し、地下トンネルや海底タンクに空気貯蔵タ
ンクを建設することが提案されている。これら水圧を利
用する技術では、貯蔵空気に常に水頭差分の圧力を与え
ることが可能で、圧力を高めると容積光たりのエネルギ
ー貯蔵量は大きくなるが、圧力に相当する落差あるいは
水深を必要とする。例えば空気貯蔵タンク内の空気圧力
10kg/cdを得るには、水深100mに空気貯蔵タ
ンクを建設する必要がある。前記空気貯蔵タンク内の空
気圧力を高圧にすれば、空気の貯蔵量を増すことができ
るが、水深はより深くなり、建設作業がより回置となり
、費用が増加する。また、水深は沖合までの距離と関連
するので、水深の増加は発電プラントと空気貯蔵タンク
間の距離を増大させ、空気流通時の圧力損失を増加させ
る。In response, proposals have been made to take advantage of Japan's characteristics of being surrounded by the sea and to utilize seawater pressure to construct air storage tanks in underground tunnels or undersea tanks. With these technologies that utilize water pressure, it is possible to always apply a pressure equal to the difference in water head to the stored air, and increasing the pressure increases the amount of energy stored per volume of light, but requires a head or water depth equivalent to the pressure. . For example, to obtain an air pressure of 10 kg/cd in an air storage tank, it is necessary to construct the air storage tank at a depth of 100 m. Increasing the air pressure in the air storage tank can increase the amount of air stored, but the water depth will be deeper, construction work will be more repetitive, and costs will increase. Also, since water depth is related to distance offshore, increasing water depth increases the distance between the power plant and the air storage tank, increasing pressure loss during air flow.
したがって、前記第2〜第7の技術資料に開示されてい
る従来技術では、次のような問題がある。Therefore, the conventional techniques disclosed in the second to seventh technical documents have the following problems.
■ 空気貯蔵タンク内の空気を高圧にするための特別な
加圧手段を備えていない従来技術では、単位空気流量当
たりのガスタービンによる発電量が少ない。■ In the conventional technology, which does not include a special pressurizing means for increasing the pressure of the air in the air storage tank, the amount of electricity generated by the gas turbine per unit air flow rate is small.
■ 空気貯蔵タンクを水中のより一層深い位置に設置し
、水圧を利用して加圧する従来技術では、空気貯蔵タン
クの据え付は工事、空気貯蔵タンクへ圧縮空気を圧送す
る設備および空気貯蔵タンクから圧縮空気を取り出す設
備等が大掛かりとなる。■ With conventional technology, which involves installing an air storage tank deeper into the water and pressurizing it using water pressure, installation of the air storage tank requires construction work, equipment to forcefully feed compressed air to the air storage tank, and equipment to pump compressed air from the air storage tank. The equipment to take out the compressed air will be large-scale.
■ 発電設備から排出される圧力を蓄えて、空気貯蔵タ
ンクから取り出される圧縮空気を加圧する蓄圧器を設置
する従来技術では、配管の取り回し等が複雑化し、工事
費が嵩み、必ずしも有利ではない。■ Conventional technology in which a pressure accumulator is installed to store the pressure discharged from the power generation equipment and pressurize the compressed air taken out from the air storage tank is not necessarily advantageous as it complicates piping, increases construction costs, etc. .
本発明の第1の目的は、単位空気流量当たりの発電量を
増大させ得る空気貯蔵発電方法を提供することにある。A first object of the present invention is to provide an air storage power generation method that can increase the amount of power generated per unit air flow rate.
また、本発明の第2の目的は簡素な設備で、前記方法を
的確に実施し得る空気貯蔵発電プラントを提供すること
にある。A second object of the present invention is to provide an air storage power generation plant that can accurately carry out the method described above with simple equipment.
さらに、本発明の第3の目的は電力余剰時(夜間や休日
等)から電力不足時(昼間)にわたって連続運転可能な
空気貯蔵発電プラントを提供することにある。Furthermore, a third object of the present invention is to provide an air storage power generation plant that can operate continuously from times of power surplus (nighttime, holidays, etc.) to times of power shortage (daytime).
さらにまた、本発明の第4の目的は揚水発電所とのコン
ビネーションにより、特別にブースト圧縮機を設けるこ
となく、空気貯蔵タンクからガスタービンの燃焼器に高
圧の燃焼空気を供給可能な空気貯蔵発電プラントを提供
することにある。Furthermore, a fourth object of the present invention is to provide an air storage power generation system that can supply high-pressure combustion air from an air storage tank to a gas turbine combustor without the need for a special boost compressor by combining with a pumped storage power plant. The goal is to provide plants.
そして1本発明の第5の目的はより一層効率よく発電可
能な空気貯蔵発電プラントを提供することにある。A fifth object of the present invention is to provide an air storage power generation plant that can generate electricity even more efficiently.
[課題を解決するための手段]
前記第1の目的は、余剰電力を利用して圧縮された圧縮
空気を空気貯蔵タンクに貯蔵中に低温および一定の圧力
に調整し、電力不足時に、前記低温および定圧の圧縮空
気を取り出して積極的に加圧し、ガスタービンの燃焼器
へ高圧の圧縮空気を供給することにより、達成される。[Means for Solving the Problems] The first object is to adjust compressed air to a low temperature and a constant pressure while storing it in an air storage tank using surplus electric power, and to adjust the compressed air to a constant pressure at a low temperature when there is a power shortage. This is achieved by taking compressed air at constant pressure, actively pressurizing it, and supplying the high pressure compressed air to the combustor of the gas turbine.
また、前記第2の目的はモータ兼発電機に、余剰電力を
利用して空気を圧縮する空気圧縮機を設け、水中に前記
圧縮空気を貯蔵する空気貯蔵タンクを設置する一方、前
記モータ兼発電機に連結されたガスタービンの燃焼器に
前記貯蔵タンクから圧縮空気を取り出して供給する空気
貯蔵発電プラントにおいて、前記モータ兼発電機とガス
タービンとの間に、圧縮空気をさらに積極的に圧縮する
ブースト圧縮機を前記モータ兼発電機に対して掛け外し
可能に設置し、このブースト圧縮機の入口と空気貯蔵タ
ンクとを、弁を有する空気配管により接続し、前記ブー
スト圧縮機の出口と燃焼器の入口とを空気配管により接
続したことにより、達成される。The second purpose is to provide the motor/generator with an air compressor that compresses air using surplus electricity, and install an air storage tank to store the compressed air underwater. In an air storage power generation plant that extracts and supplies compressed air from the storage tank to a combustor of a gas turbine connected to a gas turbine, the compressed air is further actively compressed between the motor/generator and the gas turbine. A boost compressor is installed to be detachable from the motor/generator, and the inlet of the boost compressor and the air storage tank are connected by an air pipe having a valve, and the outlet of the boost compressor and the combustor are connected. This is achieved by connecting the inlet with the air piping.
さらに、前記第3の目的は前記モータ兼発電機に代えて
発電機を設置し、この発電機の一方の軸に前記空気圧縮
機を連結し、他方の軸には前記ブースト圧縮機を連結す
るとともに、前記空気圧縮機とブースト圧縮機間に、空
気貯蔵タンクのバイパスを設けたことにより、達成され
る。Furthermore, the third purpose is to install a generator in place of the motor/generator, connect the air compressor to one shaft of the generator, and connect the boost compressor to the other shaft. This is also achieved by providing an air storage tank bypass between the air compressor and the boost compressor.
さらにまた、前記第4の目的は余剰電力を利用して圧縮
された圧縮空気を貯蔵する密閉型の空気貯蔵タンクを設
置し、この空気貯蔵タンクに、余剰電力で駆動される揚
水発電所と下池と上池とを有する揚水発電プラントの、
前記下池と上池とを、それぞれ弁を有する水配管により
各別に接続するとともに、前記空気貯蔵タンクにガスタ
ービンの燃焼器の入口を、弁を有する空気配管を介して
直接接続したことにより、達成される。Furthermore, the fourth purpose is to install a closed air storage tank that stores compressed air using surplus electricity, and to install a pumped storage power plant and a lower pond driven by the surplus electricity in this air storage tank. A pumped storage power generation plant with an upper pond and an upper pond.
Achieved by connecting the lower reservoir and the upper reservoir separately through water piping each having a valve, and directly connecting the inlet of the combustor of the gas turbine to the air storage tank through an air piping having a valve. be done.
そして、第5の目的は前記空気貯蔵タンクに圧縮空気を
貯蔵する段階と、貯蔵している段階と、前記空気貯蔵タ
ンクから圧縮空気を取り出す段階の少なくとも一つの段
階で、圧縮空気に冷却水をスプレーするスプレー装置を
設けたことにより、さらには前記ガスタービンに、再熱
器と再熱ガスタービンとを、少なくとも1段連結したこ
とによって、達成される。A fifth purpose is to add cooling water to the compressed air in at least one of the steps of storing compressed air in the air storage tank, storing the compressed air, and taking out the compressed air from the air storage tank. This is achieved by providing a spray device for spraying and further by connecting at least one stage of a reheater and a reheat gas turbine to the gas turbine.
[作用コ
一般に、空気圧縮機で空気を圧縮する場合の単位空気流
量光たりの動力W (k cal/ kg / s )
は、圧力比をr、ポリトロープ指数をn、空気圧縮機の
入口温度をTi (K)、定圧比熱をCp(kcal/
kg/K)とすれば、
W=TiX(r −1)XCp −(1
)で表される。この(1)式から明らかなように、同じ
圧力比を得るためには、空気圧縮機の入口温度を低くす
ると動力が少なくて済む。[Effect: In general, when compressing air with an air compressor, the power per unit air flow rate W (kcal/kg/s)
is the pressure ratio r, the polytropic index n, the air compressor inlet temperature Ti (K), and the specific heat at constant pressure Cp (kcal/
kg/K), W=TiX(r −1)XCp −(1
). As is clear from equation (1), in order to obtain the same pressure ratio, lowering the inlet temperature of the air compressor requires less power.
そこで、本発明の請求項1記載の発明では、余剰電力を
利用して圧縮されかつ水中の空気貯蔵タンクに貯蔵され
た圧縮空気を、空気貯蔵タンクに貯蔵中に低温および一
定の圧力に調整するようにしている。これにより、前記
空気貯蔵タンクから圧縮空気を取り出し、その圧縮空気
をさらに圧縮するブースト圧縮機に送ったとき、このブ
ースト圧縮機には低温の圧縮空気が供給されるので、同
じ圧力比を得る場合には少ない動力で足りるし、同じ使
用動力でブースト圧縮機を運転した場合にはガスタービ
ンの出力を大きくすることができる。Therefore, in the invention according to claim 1 of the present invention, compressed air that is compressed using surplus electric power and stored in an underwater air storage tank is adjusted to a low temperature and a constant pressure while being stored in the air storage tank. That's what I do. With this, when compressed air is taken out from the air storage tank and sent to the boost compressor that further compresses the compressed air, the boost compressor is supplied with compressed air at a lower temperature, so if the same pressure ratio is obtained. Less power is required for this purpose, and the output of the gas turbine can be increased if the boost compressor is operated with the same amount of power used.
さらに1本発明の請求項1記載の発明では、電力不足時
に、前記空気貯蔵タンクから取り出した圧縮空気を、さ
らに積極的に加圧し、ガスタービンの燃焼器へ高圧の圧
縮空気を供給するようにしている。これにより、ガスタ
ービンの8力を増大させることができる。Furthermore, in the invention according to claim 1 of the present invention, when there is a power shortage, the compressed air taken out from the air storage tank is further positively pressurized to supply high-pressure compressed air to the combustor of the gas turbine. ing. This makes it possible to increase the power of the gas turbine.
したがって1本発明の請求項1記載の発明では、単位空
気流量当たりの発電量の増大を図ることが可能となる。Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to increase the amount of power generated per unit air flow rate.
また、本発明の請求項2記載の発明では、モータ兼発電
機と、これに連結された空気圧縮機と、水中に設置され
かつ前記空気圧縮機に接続された空気貯蔵タンクと、前
記モータ兼発電機に掛け外し可能に連結されたブースト
圧縮機と、同モータ兼発電機に連結されたガスタービン
と、前記ブースト圧縮機およびガスタービンに接続され
た燃焼器とを備えている。Further, in the invention according to claim 2 of the present invention, a motor/generator, an air compressor connected to the motor, an air storage tank installed underwater and connected to the air compressor, and a motor/generator connected to the motor/generator. It includes a boost compressor that is removably connected to a generator, a gas turbine that is connected to the motor/generator, and a combustor that is connected to the boost compressor and the gas turbine.
そして、例えば夜間や休日等の電力余剰時には、モータ
兼発電機からブースト圧縮機およびガスタービンを切り
離し、同モータ兼発電機を空気圧縮機のモータとして使
用し、空気圧縮機を駆動し、この空気圧縮機により空気
を圧縮し、その圧縮空気を水中に設置された空気貯蔵タ
ンクに送って貯蔵する。前記空気貯蔵タンクは、好まし
くは海中のできるだけ深層部に設置される。For example, when there is a surplus of electricity at night or on holidays, the boost compressor and gas turbine are disconnected from the motor/generator, and the motor/generator is used as the motor for the air compressor to drive the air compressor and generate the air. A compressor compresses air, and the compressed air is sent to an air storage tank installed underwater for storage. The air storage tank is preferably installed as deep under the sea as possible.
前記空気貯蔵タンクでは2周囲の水の温度および圧力を
利用して、圧縮空気を低温および一定の圧力に調整する
。The air storage tank uses the temperature and pressure of the surrounding water to adjust the compressed air to a low temperature and constant pressure.
次に、例えば昼間等の電力不足時には、モータ兼発電機
から空気圧縮機を切り離し、同モータ兼発電機にブース
ト圧縮機およびガスタービンを連結する。Next, when there is a power shortage, such as during the daytime, the air compressor is disconnected from the motor/generator, and the boost compressor and gas turbine are connected to the motor/generator.
ついで、前記モータ兼発電機によりブースト圧縮機を駆
動するとともに、空気貯蔵タンクに貯蔵されている低温
、定圧の圧縮空気を取り出し、その圧縮空気をブースト
圧縮機に送る。Next, the boost compressor is driven by the motor/generator, and the low temperature, constant pressure compressed air stored in the air storage tank is taken out and the compressed air is sent to the boost compressor.
前記ブースト圧縮機では、前記圧縮空気をさらに積極的
に加圧し、高圧の燃焼空気としてガスタービンの燃焼器
に供給する。The boost compressor further actively pressurizes the compressed air and supplies it as high-pressure combustion air to the combustor of the gas turbine.
前記燃焼器では、別途供給された燃料と前記高圧の燃焼
空気とを燃焼させ、その燃焼ガスをガスタービンに供給
する。In the combustor, separately supplied fuel and the high-pressure combustion air are combusted, and the combustion gas is supplied to the gas turbine.
前記ガスタービンでは、前記燃焼ガスの持つ熱エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換し、前記モータ兼発電機を
回転駆動し、同モータ兼発電機は発電機として稼働し、
発電する。The gas turbine converts the thermal energy of the combustion gas into mechanical energy to rotationally drive the motor/generator, and the motor/generator operates as a generator;
Generate electricity.
したがって、本発明の請求項2記載の発明によれば、前
記本発明方法を的確に実施化することができる。また、
モータ兼発電機とガスタービンとの間に設置されたブー
スト圧縮機により、空気貯蔵タンクから取り出された圧
縮空気を積極的に加圧し、ガスタービンの燃焼器へ供給
するようにしているので、圧縮空気を高圧の燃焼空気と
するための設備を簡素化することができる。しかも、前
記ブースト圧縮機で圧縮空気を圧縮する過程で、圧縮空
気が昇温するので、ガスタービンの燃焼器に高圧でかつ
昇温された燃焼空気を供給することができる結果、燃焼
器での燃焼効率を高くし、ガスタービンの8力を増大さ
せることができる。Therefore, according to the second aspect of the present invention, the method of the present invention can be implemented accurately. Also,
A boost compressor installed between the motor/generator and the gas turbine actively pressurizes the compressed air taken out from the air storage tank and supplies it to the gas turbine's combustor. Equipment for converting air into high-pressure combustion air can be simplified. Moreover, in the process of compressing the compressed air with the boost compressor, the temperature of the compressed air rises, so it is possible to supply high-pressure and heated combustion air to the combustor of the gas turbine. The combustion efficiency can be increased and the power of the gas turbine can be increased.
さらに、本発明の請求項3記載の発明では、前記モータ
兼発電機に代えて発電機を設置し、この発電機の一方の
軸に空気圧縮機を連結し、他方の軸にはブースト圧縮機
を連結している。また、前記空気圧縮機とブースト圧縮
機間に、空気貯蔵タンクのバイパスを設けている。Furthermore, in the invention according to claim 3 of the present invention, a generator is installed in place of the motor/generator, an air compressor is connected to one shaft of the generator, and a boost compressor is connected to the other shaft. are connected. Further, an air storage tank bypass is provided between the air compressor and the boost compressor.
この請求項3記載の発明では、発電機を常時運転し、電
力の余剰時には空気圧縮機からブースト圧縮機にバイパ
スを通じて圧縮空気を一部、つまりこの電力余剰時に発
電機で空気圧縮機とブースト圧縮機とガスタービンを駆
動するために必要な最少限度の空気量を送り、圧縮空気
の残り全部を水中に設置された空気貯蔵タンクに送って
貯蔵する。In the invention as claimed in claim 3, the generator is operated all the time, and when there is a surplus of power, a part of the compressed air is bypassed from the air compressor to the boost compressor. The system sends the minimum amount of air necessary to drive the aircraft and gas turbine, and sends the rest of the compressed air to an air storage tank installed underwater for storage.
次に、電力不足時には空気圧縮機からバイパスを通じて
ブースト圧縮機へ、空気圧縮機で生成された圧縮空気を
全部送ると同時に、空気貯蔵タンクに貯蔵されていた圧
縮空気も取り出してブースト圧縮機に送る。Next, when there is a power shortage, all the compressed air generated by the air compressor is sent from the air compressor to the boost compressor via a bypass, and at the same time, the compressed air stored in the air storage tank is also taken out and sent to the boost compressor. .
これにより、電力不足時にはブースト圧縮機から燃焼器
へ高圧の圧縮空気が燃焼空気として大量に供給される結
果、燃焼器からガスタービンへ大量の燃焼ガスが供給さ
れるので、発電量が増大する。As a result, when there is a power shortage, a large amount of high-pressure compressed air is supplied from the boost compressor to the combustor as combustion air, and as a result, a large amount of combustion gas is supplied from the combustor to the gas turbine, increasing the amount of power generation.
したがって、この請求項3記載の発明では、発電機を停
止させることなく常時運転し、かつ余剰電力を利用して
空気貯蔵タンクに圧縮空気を貯蔵し、その圧縮空気を用
いて、電力不足時には発電量の増大を図ることができる
。Therefore, in the invention as claimed in claim 3, the generator is constantly operated without stopping, and compressed air is stored in the air storage tank using surplus power, and the compressed air is used to generate electricity when there is a power shortage. It is possible to increase the amount.
そして、本発明の請求項4記載の発明では、モータ兼発
電機と、これに連結された空気圧縮機と、水中に設置さ
れかつ前記空気圧縮機に接続された密閉型の空気貯蔵タ
ンクと、前記モータ兼発電機に連結されたガスタービン
と、前記空気圧縮機とガスタービンとに接続された燃焼
器と、揚水発電所と下池と上池とを有しかつ前記下池と
上池とを各別に前記空気貯蔵タンクに接続した揚水プラ
ントとを備えており、ブースト圧縮機は備えていなり)
。In the invention according to claim 4 of the present invention, a motor/generator, an air compressor connected thereto, and a closed air storage tank installed underwater and connected to the air compressor, A gas turbine connected to the motor/generator, a combustor connected to the air compressor and the gas turbine, a pumped storage power plant, a lower pond, and an upper pond, and the lower pond and the upper pond are connected to each other. (It is equipped with a pumping plant separately connected to the air storage tank, and is not equipped with a boost compressor.)
.
この請求項4記載の発明では、電力の余剰時にはモータ
兼発電機を空気圧縮機のモータとして使用し、前記モー
タ兼発電機により空気圧縮機を駆動し、空気を圧縮し、
その圧縮空気を空気貯蔵タンクに送って貯蔵する。In the invention according to claim 4, when there is surplus electric power, the motor/generator is used as a motor for the air compressor, and the motor/generator drives the air compressor to compress the air.
The compressed air is sent to an air storage tank for storage.
前記空気貯蔵タンクに圧縮空気が送り込まれ、内部圧力
が上昇すると、空気貯蔵タンク内の水が揚水発電所の下
池に押し上げられる。When compressed air is fed into the air storage tank and the internal pressure increases, water in the air storage tank is pushed up into the lower pond of the pumped storage power plant.
一方、余剰電力により揚水発電所を駆動し、前記下池の
水を上池へ揚水する。On the other hand, the surplus electricity drives a pumped storage power plant to pump water from the lower pond to the upper pond.
前述のごとく、空気貯蔵タンクの内部圧力が高くなると
、その圧力で空気貯蔵タンク内の水を下池に押し上げる
ので、空気貯蔵タンク内の圧縮空気は一定の圧力に調整
されるし、その圧縮空気は空気貯蔵タンクの周囲の水に
より低温に調整される。As mentioned above, when the internal pressure of the air storage tank increases, that pressure pushes the water inside the air storage tank to the lower pond, so the compressed air inside the air storage tank is adjusted to a constant pressure, and the compressed air The temperature is controlled by the water surrounding the air storage tank.
ついで、電力不足時にはモータ兼発電機から空気圧縮機
を切り離す。また、空気貯蔵タンクから圧縮空気を取り
出し、その圧縮空気をガスタービンの燃焼器に供給する
。このとき、揚水発電所の上池から水が流され、その水
の一部は下池に送られ、他の一部は空気貯蔵タンクに送
られる。前記上池から空気貯蔵タンクに送られる水の持
つ圧力により、空気貯蔵タンク内の圧縮空気が加圧され
る。これにより、空気貯蔵タンクから燃焼器へ高圧の圧
縮空気が燃焼用空気として供給される。Then, when there is a power shortage, the air compressor is disconnected from the motor/generator. It also extracts compressed air from the air storage tank and supplies the compressed air to the combustor of the gas turbine. At this time, water is drained from the upper pond of the pumped storage power plant, some of the water is sent to the lower pond, and the other part is sent to the air storage tank. The pressure of the water sent from the upper pond to the air storage tank pressurizes the compressed air in the air storage tank. Thereby, high-pressure compressed air is supplied from the air storage tank to the combustor as combustion air.
この運転状態では、前記モータ兼発電機は発電機として
作用し、ガスタービンにより回転駆動され、発電を行う
。In this operating state, the motor/generator functions as a generator, is rotationally driven by the gas turbine, and generates electricity.
したがって、この請求項4記載の発明によれば、ブース
ト圧縮機を省略しても、空気貯蔵タンクと揚水発電プラ
ントのコンビネーションにより、電力不足時にガスター
ビンの燃焼器に高圧の圧縮空気を供給し、ガスタービン
の出力を増大させ、発電量の増大を図ることができる。Therefore, according to the fourth aspect of the invention, even if the boost compressor is omitted, the combination of the air storage tank and the pumped storage power plant can supply high-pressure compressed air to the combustor of the gas turbine during power shortages. It is possible to increase the output of the gas turbine and increase the amount of power generation.
また1本発明の請求項5記載の発明では、スプレー装置
により圧縮空気に冷却水をスプレーするようにしている
ので、圧縮空気の温度を低下させることができ、その分
、空気貯蔵タンクに圧縮空気を大量に貯蔵することが可
能となる。しかも、前記冷却水をスプレーすることによ
って、圧縮空気がより一層低温化され、低温の圧縮空気
をブースト圧縮機に供給したときは、そのブースト圧縮
機の効率をより一層向上させることができ、ひいては電
力不足時の発電量の増大を図ることができる。In addition, in the invention described in claim 5 of the present invention, since cooling water is sprayed onto the compressed air by the spray device, the temperature of the compressed air can be lowered, and the compressed air is placed in the air storage tank accordingly. It becomes possible to store large amounts of. Moreover, by spraying the cooling water, the compressed air is further cooled, and when the low-temperature compressed air is supplied to the boost compressor, the efficiency of the boost compressor can be further improved, and even more. It is possible to increase the amount of power generated during power shortages.
さらに1本発明の請求項6記載の発明では、ガスタービ
ンに、再熱器と再熱ガスタービンとを連結し、ガスター
ビン設備を多段に連ねているので、発電効率をより一層
向上させることができる。Furthermore, in the invention described in claim 6 of the present invention, the reheater and the reheat gas turbine are connected to the gas turbine, and the gas turbine equipment is connected in multiple stages, so that the power generation efficiency can be further improved. can.
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面により説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明方法を実施するための空気貯蔵発電プラ
ントの第1の実施例を示す系統図である。FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of an air storage power generation plant for carrying out the method of the present invention.
この第1の実施例では、両軸型のモータ兼発電機2と、
このモータ兼発電機2の一方の軸にクラッチ6を介して
掛け外し可能に連結された空気圧縮機1と、前記モータ
兼発電機2の他方の軸にクラッチ7を介して掛け外し可
能に連結されたブースト圧縮機3と、このブースト圧縮
機3を介してモータ兼発電機2と駆動連結されたガスタ
ービン5と、このガスタービン用の燃焼器4と、水中に
設置された空気貯蔵タンク8とを備えて構成されている
。In this first embodiment, a double-shaft motor/generator 2,
An air compressor 1 is removably connected to one shaft of the motor/generator 2 via a clutch 6, and an air compressor 1 is removably connected to the other shaft of the motor/generator 2 via a clutch 7. a boost compressor 3, a gas turbine 5 drivingly connected to the motor/generator 2 via the boost compressor 3, a combustor 4 for the gas turbine, and an air storage tank 8 installed underwater. It is composed of:
前記空気圧縮機1の入口には、空気取り入れ管9が接続
されている。An air intake pipe 9 is connected to the inlet of the air compressor 1.
前記空気貯蔵タンク8は、この実施例では海水19の深
層部に設置されている。この空気貯蔵タンク8の底部に
は、海水出入用の通路8aが設けられている。この空気
貯蔵タンク8と前記空気圧縮機1の出口とは、弁11を
有する空気配管10により接続されている。The air storage tank 8 is installed in a deep part of the seawater 19 in this embodiment. At the bottom of this air storage tank 8, a passage 8a for entering and exiting seawater is provided. The air storage tank 8 and the outlet of the air compressor 1 are connected by an air pipe 10 having a valve 11.
前記空気圧縮機1と空気貯蔵タンク8とを結んでいる空
気配管10と、ブースト圧縮機3の入口とは、弁13を
有する空気配管12により接続されている。An air pipe 10 connecting the air compressor 1 and the air storage tank 8 and the inlet of the boost compressor 3 are connected by an air pipe 12 having a valve 13.
前記ブースト圧縮機3は、電力不足時に空気貯蔵タンク
8から送られた圧縮空気をさらに積極的に加圧する空気
圧縮機である。The boost compressor 3 is an air compressor that further actively pressurizes the compressed air sent from the air storage tank 8 when there is a power shortage.
前記ブースト圧縮機3の出口と燃焼器4の入口とは、空
気配管14により接続されている。また、前記燃焼器4
の入口には燃料制御弁16を有する燃料供給管15が接
続されている。さらに、前記燃焼器4の出口とガスター
ビン5の入口とは、燃焼ガス通路17により接続されて
いる。The outlet of the boost compressor 3 and the inlet of the combustor 4 are connected by an air pipe 14. In addition, the combustor 4
A fuel supply pipe 15 having a fuel control valve 16 is connected to the inlet of the fuel supply pipe 15 . Further, the outlet of the combustor 4 and the inlet of the gas turbine 5 are connected by a combustion gas passage 17.
前記ガスタービン5の出口には、排気管18が接続され
ている。An exhaust pipe 18 is connected to the outlet of the gas turbine 5.
前記第1の実施例の空気貯蔵発電プラントの動作に関連
して1本発明方法の一例を説明する。An example of the method of the present invention will be explained in connection with the operation of the air storage power generation plant of the first embodiment.
まず、夜間や休日等の電力余剰時には、クラッチ6を掛
け、モータ兼発電機2に空気圧縮機1を連結し、クラッ
チ7を外し、モータ兼発電機2からブースト圧縮機3と
ガスタービン5とを切り離す。また、空気圧縮機1の入
口と空気貯蔵タンク8とを結んでいる空気配管lOの弁
11を開け、この空気配管lOとブースト圧縮機3の入
口とを結んでいる空気配管12の弁13を閉めておく。First, when there is surplus power at night or on holidays, the clutch 6 is engaged, the air compressor 1 is connected to the motor/generator 2, the clutch 7 is removed, and the motor/generator 2 is connected to the boost compressor 3 and gas turbine 5. Separate. Additionally, the valve 11 of the air pipe 10 connecting the inlet of the air compressor 1 and the air storage tank 8 is opened, and the valve 13 of the air pipe 12 connecting the air pipe 10 and the inlet of the boost compressor 3 is opened. Keep it closed.
つまり、モータ兼発電機2を空気圧縮機1のモータとし
て使用し、同モータ兼発電機2により空気圧縮機1を回
転駆動する。That is, the motor/generator 2 is used as the motor of the air compressor 1, and the air compressor 1 is rotationally driven by the motor/generator 2.
前記空気圧縮機1を回転駆動すると、空気圧縮機1は空
気取り入れ管9を通じて空気を取り入れ、その空気を余
剰電力を利用して圧縮する。そして、空気圧縮機1で圧
縮された圧縮空気を、空気配管10を通じて空気貯蔵タ
ンク8に送り、−時貯蔵する。When the air compressor 1 is driven to rotate, the air compressor 1 takes in air through the air intake pipe 9 and compresses the air using surplus electric power. Then, the compressed air compressed by the air compressor 1 is sent to the air storage tank 8 through the air pipe 10, and is stored in the air storage tank 8.
前記空気貯蔵タンク8は、海水19の深層部に設置され
ており、かつ海水出入用の通路8aを有しているので、
空気貯蔵タンク8内に圧縮空気を押し込むと、空気貯蔵
タンク8内の海水19が通路8aから外部に逃がされる
。また、空気貯蔵タンク8内に貯えられた圧縮空気は、
前記空気貯蔵タンク8の周囲の海水、つまり空気貯蔵タ
ンク8の内外の海水19により冷却されて低温となり、
かつ海水19の水圧により一定の圧力に調整される。The air storage tank 8 is installed deep in the seawater 19 and has a passage 8a for entering and exiting the seawater.
When compressed air is forced into the air storage tank 8, the seawater 19 inside the air storage tank 8 is released to the outside through the passage 8a. In addition, the compressed air stored in the air storage tank 8 is
The seawater around the air storage tank 8, that is, the seawater 19 inside and outside the air storage tank 8, cools the air to a low temperature.
And the pressure is adjusted to a constant level by the water pressure of the seawater 19.
このようにして、空気貯蔵タンク8では圧縮空気が低温
かつ定圧に調整される。In this way, the compressed air in the air storage tank 8 is adjusted to a low temperature and constant pressure.
次に、昼間等の電力不足時にはクラッチ6を外し、モー
タ兼発電機2から空気圧縮機1を切り離す。また、空気
圧縮機1の出口と空気貯蔵タンク8とを結んでいる空気
配管10の弁11を閉める。さらに、クラッチ7を掛け
、モータ兼発電機2にブースト圧縮機3とガスタービン
と5を連結する。Next, when there is a power shortage such as during the daytime, the clutch 6 is removed and the air compressor 1 is disconnected from the motor/generator 2. Also, the valve 11 of the air pipe 10 connecting the outlet of the air compressor 1 and the air storage tank 8 is closed. Furthermore, the clutch 7 is applied to connect the motor/generator 2 to the boost compressor 3 and the gas turbine 5.
ついで、前記空気配管10とブースト圧縮機3の入口と
を結んでいる空気配管12の弁13を徐関し、適正な開
度に制御する。これにより、空気貯蔵タンク8に貯蔵さ
れていた低温でかつ定圧の圧縮空気が空気配管10.1
2および弁13を通じてブースト圧縮機3に送られる。Next, the valve 13 of the air pipe 12 connecting the air pipe 10 and the inlet of the boost compressor 3 is gradually closed and controlled to an appropriate opening degree. As a result, the low temperature and constant pressure compressed air stored in the air storage tank 8 is transferred to the air pipe 10.1.
2 and valve 13 to the boost compressor 3.
前記ブースト圧縮機3では、前記空気貯蔵タンク8から
送り込まれた圧縮空気をさらに積極的に加圧し、ブース
ト圧縮機3の出口と燃焼器4の入口とを結んでいる空気
配管14を通じて燃焼器4に高圧の圧縮空気を燃焼空気
として供給する。ここで、ブースト圧縮機3には低温の
圧縮空気が送り込まれるので、前記(1)式から分かる
ように、同じ圧力比を得るには動力が少なくて済み、同
じ使用動力では圧力比を増大させることができる。また
、ブースト圧縮機3により圧縮空気を加圧する過程で、
圧縮空気の温度が上昇する。したがって、ブースト圧縮
機3から燃焼器4に高圧でかつ昇温された圧縮空気が供
給される。The boost compressor 3 further actively pressurizes the compressed air sent from the air storage tank 8, and compresses the compressed air into the combustor 4 through an air pipe 14 connecting the outlet of the boost compressor 3 and the inlet of the combustor 4. high-pressure compressed air is supplied as combustion air to the Here, since low-temperature compressed air is sent to the boost compressor 3, as can be seen from equation (1) above, less power is required to obtain the same pressure ratio, and with the same power used, the pressure ratio will increase. be able to. In addition, in the process of pressurizing compressed air by the boost compressor 3,
The temperature of compressed air increases. Therefore, compressed air at high pressure and temperature is supplied from the boost compressor 3 to the combustor 4 .
空気貯蔵タンク8から圧縮空気が取り出されると、空気
貯蔵タンク8内に海水出入用の通路8aを通じて海水1
9が浸入する。したがって、空気貯蔵タンク8の内部は
一定の圧力に保持され、貯蔵されている圧縮空気も一定
の圧力に保持される。When the compressed air is taken out from the air storage tank 8, seawater 1 is introduced into the air storage tank 8 through the seawater inlet/outlet passage 8a.
9 is infiltrated. Therefore, the inside of the air storage tank 8 is maintained at a constant pressure, and the compressed air stored therein is also maintained at a constant pressure.
前記燃焼器4には、前記ブースト圧縮機3がら空気配管
14を通じて燃焼空気が供給されると同時に、燃料供給
管15および燃料制御弁16を通じて燃料が供給され、
燃焼器4で燃料と燃焼空気とが燃焼され、燃焼ガスが生
成される。このとき、前記ブースト圧縮機3から燃焼器
4へ高圧でかつ昇温された燃焼空気が供給されるので、
燃焼器4の燃焼効率を向上させることができ、高温、高
圧の燃焼ガスを生成することができる。The combustor 4 is supplied with combustion air from the boost compressor 3 through an air pipe 14, and at the same time, fuel is supplied through a fuel supply pipe 15 and a fuel control valve 16,
Fuel and combustion air are combusted in the combustor 4 to generate combustion gas. At this time, since high pressure and heated combustion air is supplied from the boost compressor 3 to the combustor 4,
The combustion efficiency of the combustor 4 can be improved, and high-temperature, high-pressure combustion gas can be generated.
前記燃焼器4で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス通路1
7を通ってカスタービン5に供給される。The combustion gas generated in the combustor 4 is passed through the combustion gas passage 1
7 and is supplied to the cast turbine 5.
このガスタービン5では、燃焼ガスの持つ熱エネルギー
を機械的エネルギーに変換し、出力する。This gas turbine 5 converts the thermal energy of combustion gas into mechanical energy and outputs it.
その結果、ガスタービン5によりブースト圧縮機3を介
してモータ兼発電機2が駆動され、モータ兼発電機2が
発電機として稼働して発電し、その電力は電力不足時に
動力源として使用される。As a result, the motor/generator 2 is driven by the gas turbine 5 via the boost compressor 3, and the motor/generator 2 operates as a generator to generate electricity, which is used as a power source in times of power shortage. .
なお、ガスタービン5の排気は排気管18を通じて排出
され、処理される。Note that the exhaust gas from the gas turbine 5 is discharged through the exhaust pipe 18 and treated.
第2図は空気貯蔵発電プラントについて、従来技術と本
発明の前記第1の実施例の性能を比較して示した図であ
る。FIG. 2 is a diagram comparing the performance of the prior art and the first embodiment of the present invention with respect to an air storage power generation plant.
この第2図において計算条件としては、ガスタービンの
入口温度1000℃、空気圧縮機およびブースト圧縮機
のポリトロープ効率を86%、ガスタービンのポリトロ
ープ効率を87%、空気の定圧比熱を0.24kcal
/kg”C1比熱比に=1.4、燃焼ガスの定圧比熱を
0.27kcal/kg”C1比熱比に=1.33と仮
定し、外気温度20℃、燃料を天然ガスとする。In this Figure 2, the calculation conditions are: gas turbine inlet temperature 1000°C, air compressor and boost compressor polytropic efficiency 86%, gas turbine polytropic efficiency 87%, constant pressure specific heat of air 0.24 kcal.
/kg" C1 specific heat ratio = 1.4, the constant pressure specific heat of the combustion gas is 0.27 kcal/kg" C1 specific heat ratio = 1.33, the outside air temperature is 20° C., and the fuel is natural gas.
空気貯蔵タンクを水深100m (内圧10kg/cd
)に設置し、空気貯蔵タンク内の空気温度を20℃とし
、燃焼器の圧力を10〜40 (kg/ad)に変化さ
せるものとする。The air storage tank is placed at a depth of 100m (internal pressure: 10kg/cd)
), the air temperature in the air storage tank is 20°C, and the combustor pressure is varied from 10 to 40 kg/ad.
また、従来技術では空気貯蔵タンク内の空気を直接燃焼
器へ流入させる。Also, in the prior art, air in the air storage tank is directly flowed into the combustor.
そして、第2図中の上段は従来技術と本発明の第1の実
施例の効率比を示し、下段は従来技術と本発明の第1の
実施例の出力比を示している。The upper row in FIG. 2 shows the efficiency ratio between the prior art and the first embodiment of the present invention, and the lower row shows the output ratio between the prior art and the first embodiment of the present invention.
空気貯蔵発電プラントでは、同じ貯蔵空気量から、より
多くの電力を得ることが必要で、出力比が高くなる燃焼
圧力を選択すべきである。ブースト圧縮機の圧力比の最
適値は、機器効率、タービンの入口温度などにより変化
するが、第2図に示すように、約2.5以上が好適であ
る。In an air storage power generation plant, it is necessary to obtain more electric power from the same amount of stored air, and a combustion pressure that increases the output ratio should be selected. The optimum value for the pressure ratio of the boost compressor varies depending on equipment efficiency, turbine inlet temperature, etc., but as shown in FIG. 2, a value of about 2.5 or more is suitable.
本発明の第1の実施例では、圧縮空気をブースト圧縮機
3で積極的に加圧し、燃焼器4へ供給するようにしてい
るので、燃焼圧力が増加する。燃焼圧力が増加すると、
ガスタービン5の出力が増加する。ガスタービン5の出
力が増加すると、ブースト圧縮機3の駆動力も増大する
ため、ブースト圧縮機3の圧力比が発電出力に対して最
適値、つまり第2図に示すように、約2.5以上に保持
される。In the first embodiment of the present invention, compressed air is actively pressurized by the boost compressor 3 and supplied to the combustor 4, so that the combustion pressure increases. As the combustion pressure increases,
The output of the gas turbine 5 increases. As the output of the gas turbine 5 increases, the driving force of the boost compressor 3 also increases, so the pressure ratio of the boost compressor 3 is set to the optimum value for the power generation output, that is, approximately 2.5 or more as shown in FIG. is maintained.
また、この第1の実施例によれば、ブースト圧縮機3に
より圧縮空気を加圧する過程で、圧縮空気の温度が上昇
するので、燃焼器4へ昇温された燃焼空気を供給するこ
とができ、したがって燃焼効率を高め、燃料消費量を減
少させることができる。Furthermore, according to the first embodiment, the temperature of the compressed air increases during the process of pressurizing the compressed air by the boost compressor 3, so combustion air with increased temperature can be supplied to the combustor 4. , thus increasing combustion efficiency and reducing fuel consumption.
しかも、この第1の実施例では、空気貯蔵タンク8から
取り比した圧縮空気を、ブースト圧縮機3に送り、直接
加圧するようにしているので、設備を簡素化することが
できる。Moreover, in this first embodiment, the compressed air taken from the air storage tank 8 is sent to the boost compressor 3 and directly pressurized, so that the equipment can be simplified.
次に、第3図は本発明の第2の実施例を示す系統図であ
る。Next, FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the present invention.
この第2の実施例では、モータ兼発電機2の一方の軸に
空気圧縮機1が直結されている。In this second embodiment, an air compressor 1 is directly connected to one shaft of a motor/generator 2.
また、前記空気圧縮機1の出口と海水19中に設置され
た空気貯蔵タンク8とは、逆止弁21を有する空気配管
20により接続されている。Further, the outlet of the air compressor 1 and the air storage tank 8 installed in the seawater 19 are connected by an air pipe 20 having a check valve 21.
さらに、前記空気貯蔵タンク8とブースト圧縮機3の入
口とは、弁23を有する配管22により接続されている
。Further, the air storage tank 8 and the inlet of the boost compressor 3 are connected by a pipe 22 having a valve 23.
なお、この第2の実施例の他の構成については、前記第
1の実施例と同様である9
この第2の実施例の空気貯蔵発電プラントでは、空気圧
縮機1はモータ兼発電機2により常時回転駆動される。The other configuration of this second embodiment is the same as that of the first embodiment.9 In the air storage power generation plant of this second embodiment, the air compressor 1 is powered by the motor/generator 2. It is constantly driven in rotation.
そして、電力余剰時にはクラッチ7を外し、モ−夕兼発
電機2からブースト圧縮機3およびガスタービン5を切
り離し、空気配管22の弁23を閉める。When there is surplus power, the clutch 7 is removed, the boost compressor 3 and the gas turbine 5 are disconnected from the motor/generator 2, and the valve 23 of the air pipe 22 is closed.
この状態では、モータ兼発電機2は空気圧縮機1のモー
タとして作用し、このモータ兼発電機2により空気圧縮
機1が回転駆動されるに伴い、空気取り入れ管9から取
り入れられた空気が圧縮され、その圧縮空気は空気配管
20および逆止弁21を通って空気貯蔵タンク8に送ら
れて貯えられ、この空気貯蔵タンク8内で低温、定圧の
圧縮空気に調整される。In this state, the motor/generator 2 acts as a motor for the air compressor 1, and as the air compressor 1 is rotationally driven by the motor/generator 2, the air taken in from the air intake pipe 9 is compressed. The compressed air is sent to and stored in the air storage tank 8 through the air pipe 20 and the check valve 21, and is adjusted to a low temperature and constant pressure compressed air within the air storage tank 8.
ついで、電力不足時にはクラッチ7を掛け、モータ兼発
電機2にブースト圧縮機3およびガスタービン5を連結
する。また、空気配管22の弁23を徐開し、適正な開
度に制御する。Then, when there is a power shortage, the clutch 7 is engaged, and the motor/generator 2 is connected to the boost compressor 3 and the gas turbine 5. Further, the valve 23 of the air pipe 22 is gradually opened and controlled to an appropriate opening degree.
この状態でモータ兼発電機2によりブースト圧縮機3を
回転駆動すると、空気貯蔵タンク8から圧縮空気が取り
出され、その圧縮空気は空気配管22および弁23を通
じてブースト圧縮機3に送られ、このブースト圧縮機3
により積極的に加圧されてガスタービン5の燃焼器4に
供給される。When the boost compressor 3 is rotationally driven by the motor/generator 2 in this state, compressed air is taken out from the air storage tank 8, and the compressed air is sent to the boost compressor 3 through the air pipe 22 and valve 23, and the boost Compressor 3
The fuel is positively pressurized and supplied to the combustor 4 of the gas turbine 5.
そして、この運転状態では、モータ兼発電機2はガスタ
ービン5により駆動され、発電する発電機として作用す
る。In this operating state, the motor/generator 2 is driven by the gas turbine 5 and acts as a generator that generates electricity.
この第2の実施例では、電力不足時には電力余剰時に貯
蔵された圧縮空気を用いるため、ブースト圧縮機3およ
び燃焼器4へは、空気圧縮機1の能力以上の流量を流す
ことが可能であり、したがって出力が増大する。一方、
空気圧縮機1は稼働し続けるので1発電時間が長くなり
、サイクル的には空気貯蔵タンク8で中間冷却を行うこ
とになる。In this second embodiment, since the compressed air stored during the power surplus is used when there is a power shortage, it is possible to flow the flow rate to the boost compressor 3 and the combustor 4 that exceeds the capacity of the air compressor 1. , thus increasing the output. on the other hand,
Since the air compressor 1 continues to operate, one power generation time becomes longer, and the air storage tank 8 performs intermediate cooling in terms of the cycle.
この第2の実施例によれば、空気貯蔵過程で中間冷却を
行うことによって、圧縮空気をさらに圧縮する駆動力を
低減することができる。According to this second embodiment, by performing intermediate cooling during the air storage process, the driving force for further compressing the compressed air can be reduced.
この第2の実施例の他の作用については、前記第1の実
施例と同様である。Other functions of this second embodiment are similar to those of the first embodiment.
次に、第4図は本発明の第3の実施例を示す系統図であ
る。Next, FIG. 4 is a system diagram showing a third embodiment of the present invention.
この第3の実施例では、圧縮空気に冷却水をスプレーす
るスプレー装置を備えている。This third embodiment includes a spray device that sprays cooling water onto compressed air.
前記スプレー装置は、ポンプ24と、スプレー配管25
と、このスプレー配管25に接続されかつ空気貯蔵タン
ク8内に挿入されたスプレーノズル26とを有して構成
されている。The spray device includes a pump 24 and a spray pipe 25.
and a spray nozzle 26 connected to the spray pipe 25 and inserted into the air storage tank 8.
このスプレー装置は、前記ポンプ24により冷却水とし
て海水19を汲み上げ、これをスプレー配管25を通じ
てスプレーノズル26に供給する。This spray device uses the pump 24 to pump up seawater 19 as cooling water and supplies it to a spray nozzle 26 through a spray pipe 25.
前記スプレーノズル26は、冷却水を空気貯蔵タンク8
内の圧縮空気にスプレーし、圧縮空気の温度を積極的に
低下させる。The spray nozzle 26 sends the cooling water to the air storage tank 8.
spray on the compressed air inside the tank to actively lower the temperature of the compressed air.
これにより、空気貯蔵タンク8への圧縮空気の貯蔵量の
増大を図ることができ、電力不足時にブースト圧縮機3
の入口に、より一層低温の圧縮空気を供給することが可
能となる。As a result, the amount of compressed air stored in the air storage tank 8 can be increased, and the boost compressor 3 can be used in the event of power shortage.
It becomes possible to supply even lower temperature compressed air to the inlet of the
なお、圧縮空気に対する冷却水のスプレーは、空気貯蔵
タンク8内に圧縮空気を貯蔵している段階に限らず、空
気圧縮機1がら空気貯蔵タンク8内に圧縮空気を送る段
階、または空気貯蔵タンク8から圧縮空気を取り出す段
階のいずれでもよく、複数の段階で行ってもよい。Note that the spraying of cooling water on compressed air is not limited to the stage where compressed air is stored in the air storage tank 8, but also the stage in which compressed air is sent from the air compressor 1 into the air storage tank 8, or when the compressed air is sent to the air storage tank 8. The step of extracting compressed air from 8 may be any step, or may be performed in a plurality of steps.
また、この第3の実施例の他の構成1作用は、前記第1
の実施例と同様である。Further, another configuration 1 effect of this third embodiment is that the first
This is similar to the embodiment.
続いて、第5図は本発明の第4の実施例を示す系統図で
ある。Next, FIG. 5 is a system diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
この第4の実施例では、ガスタービン5の後段に、再熱
器27と、再熱ガスタービン28とが連結されている。In this fourth embodiment, a reheater 27 and a reheat gas turbine 28 are connected to the rear stage of the gas turbine 5.
前記ガスタービン5の出口と再熱器27の入口とは、再
熱ガス配管29により接続されている。また。The outlet of the gas turbine 5 and the inlet of the reheater 27 are connected by a reheat gas pipe 29. Also.
再熱器27の入口には、再熱器燃料制御弁31を有する
再熱器燃料供給管30が接続されている。A reheater fuel supply pipe 30 having a reheater fuel control valve 31 is connected to the inlet of the reheater 27 .
前記再熱ガスタービン28は、ガスタービン5に軸を介
して連結され、かつ再熱ガス通路32を通じて再熱器2
7と結ばれている。さらに、再熱ガスタービン28の出
口には排気管33が設けられている。The reheat gas turbine 28 is connected to the gas turbine 5 via a shaft, and is connected to the reheater 2 through a reheat gas passage 32.
It is tied to 7. Furthermore, an exhaust pipe 33 is provided at the outlet of the reheat gas turbine 28.
この第4の実施例では、電力不足時にガスタービン5の
出力のほかに、ガスタービン5から出る再熱ガスを利用
して再熱ガスタービン28を駆動し。In this fourth embodiment, in addition to the output of the gas turbine 5, the reheat gas discharged from the gas turbine 5 is used to drive the reheat gas turbine 28 when there is a power shortage.
出力を得るようにしているので、タービン出力をより一
層増大させ、発電効率をより一層向上させることができ
る。Since the output is obtained, the turbine output can be further increased and power generation efficiency can be further improved.
なお、この第4の実施例の他の構成9作用は、前記第1
の実施例と同様である。Note that the other configuration 9 effect of this fourth embodiment is the same as that of the first embodiment.
This is similar to the embodiment.
さらに、第6図は本発明の第5の実施例を示す系統図で
ある。Furthermore, FIG. 6 is a system diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
この第5の実施例では、両軸型の発電機34の一方の軸
に空気圧縮機1が直結され、他方の軸には一スト圧縮機
3が直結されている。In this fifth embodiment, the air compressor 1 is directly connected to one shaft of a double-shaft generator 34, and the one-stroke compressor 3 is directly connected to the other shaft.
前記空気圧縮機1の出口と空気貯蔵タンク8とは、空気
配管35により接続されている。また、前記空気圧縮機
1の出口とブースト圧縮機3の入口とは、バイパス弁3
7を有するバイパス36により接続されている。さらに
、前記ブースト圧縮機3の入口と空気貯蔵タンク8とは
、弁39を有する空気配管38により接続されている。The outlet of the air compressor 1 and the air storage tank 8 are connected by an air pipe 35. Further, the outlet of the air compressor 1 and the inlet of the boost compressor 3 are connected to a bypass valve 3.
7 by a bypass 36. Further, the inlet of the boost compressor 3 and the air storage tank 8 are connected by an air pipe 38 having a valve 39.
この第5の実施例の他の構成については、前記第1の実
施例と同様である。The other configurations of this fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
そして、この第5の実施例では、発電機34を常時回転
駆動する。In this fifth embodiment, the generator 34 is constantly driven to rotate.
また、電力余剰時にはブースト圧縮機3の出口と空気貯
蔵タンク8とを結んでいる空気配管38の弁39を全閉
にする。さらに、バイパス36に設けられたバイパス弁
37を、電力余剰時に空気圧縮機1からブースト圧縮機
3へ1発電機34で空気圧縮機1とブースト圧縮機3と
ガスタービン5とを駆動するために必要最少限度の圧縮
空気を供給し得る開度に制御する。Further, when there is surplus power, the valve 39 of the air pipe 38 connecting the outlet of the boost compressor 3 and the air storage tank 8 is fully closed. Furthermore, a bypass valve 37 provided in the bypass 36 is used to connect the air compressor 1 to the boost compressor 3 in order to drive the air compressor 1, the boost compressor 3, and the gas turbine 5 with the generator 34 when there is surplus power. Control the opening to supply the minimum necessary amount of compressed air.
この状態で、電力余剰時に空気圧縮機1を回転駆動する
と、空気圧縮機1からブースト圧縮機に、バイパス36
およびバイパス弁37を通って前述の必要最少限度の圧
縮空気が送られ、残り全部の圧縮空気は空気配管35を
通って空気貯蔵タンク8に送られ、貯蔵される。In this state, when the air compressor 1 is driven to rotate when there is surplus power, the air compressor 1 is transferred to the boost compressor via the bypass 36.
The above-mentioned minimum amount of compressed air is sent through the bypass valve 37, and all remaining compressed air is sent through the air pipe 35 to the air storage tank 8 and stored therein.
前記ブースト圧縮機3に送られた圧縮空気は、このブー
スト圧縮機3でさらに加圧され、空気配管14を通じて
燃焼器4に供給され、ガスタービン5の出力に使用され
、このガスタービン5により発電機34が回転駆動され
、発電が行われる。The compressed air sent to the boost compressor 3 is further pressurized by the boost compressor 3, supplied to the combustor 4 through the air pipe 14, and used for the output of the gas turbine 5, which generates electricity. The machine 34 is driven to rotate and generates electricity.
一方、電力不足時にはバイパス弁37を全開し、空気貯
蔵タンク8とブースト圧縮機3の入口とを結んでいる空
気配管38の弁39を徐開したのち、適正開度に制御す
る。したがって、ブースト圧縮機3には空気圧縮機1と
空気貯蔵タンク8の両方から圧縮空気が送り込まれる。On the other hand, when there is a power shortage, the bypass valve 37 is fully opened, and the valve 39 of the air pipe 38 connecting the air storage tank 8 and the inlet of the boost compressor 3 is gradually opened and then controlled to an appropriate opening degree. Therefore, compressed air is fed to the boost compressor 3 from both the air compressor 1 and the air storage tank 8.
そして、前記ブースト圧縮機3では前記圧縮空気をさら
に加圧し、空気配管14を通じて燃焼器4に燃焼空気と
して高圧でかつ昇温された圧縮空気を供給する。The boost compressor 3 further pressurizes the compressed air, and supplies high-pressure and heated compressed air as combustion air to the combustor 4 through the air pipe 14.
その結果、ガスタービン5の出力が増大し、発電機34
の発電量が増大する。As a result, the output of the gas turbine 5 increases, and the output of the generator 34 increases.
The amount of power generated will increase.
この第5の実施例によれば1発電機34を停止させるこ
となく、バイパス弁37と、空気配管38の弁39を制
御することによって電力余剰時には空気貯蔵タンク8に
圧縮空気を貯蔵し、電力不足時には空気貯蔵タンク8か
ら圧縮空気を取り出して必要な発電量を確保することが
可能となる。According to this fifth embodiment, by controlling the bypass valve 37 and the valve 39 of the air pipe 38 without stopping the first generator 34, compressed air is stored in the air storage tank 8 when there is surplus power, and the power is When there is a shortage, compressed air can be taken out from the air storage tank 8 to ensure the necessary amount of power generation.
なお、この第5の実施例の他の作用については、前記第
1の実施例と同様である。The other functions of this fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
進んで、第7図は本発明の第6の実施例を示す系統図で
ある。7 is a system diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
この第6の実施例では1両軸型のモータ兼発電機2と、
これの一方の軸にクラッチ6を介して掛け外し可能に連
結された空気圧縮機1と、モータ兼発電機2の他方の軸
にクラッチ7を介して掛け外し可能に連結されたガスタ
ービン5と、これに燃焼ガスを供給する燃焼器4と、密
閉型の空気貯蔵タンク40と、揚水発電所41とこれの
下池42および上池43とを有する揚水発電プラントと
を備えて構成され、ブースト圧縮機は備えていない。In this sixth embodiment, one double-shaft type motor/generator 2,
An air compressor 1 is removably connected to one shaft of the motor/generator 2 via a clutch 6, and a gas turbine 5 is removably connected to the other shaft of the motor/generator 2 via a clutch 7. , a combustor 4 that supplies combustion gas to the combustor 4, a closed air storage tank 40, a pumped storage power plant having a pumped storage power plant 41, a lower reservoir 42 and an upper reservoir 43, and a boost compression The machine is not equipped.
前記空気圧縮機1の入口には、空気取り入れ管9が接続
されている。また、空気圧縮機1の出口と空気貯蔵タン
ク40とは、弁45を有する空気配管44により接続さ
れている。An air intake pipe 9 is connected to the inlet of the air compressor 1. Further, the outlet of the air compressor 1 and the air storage tank 40 are connected by an air pipe 44 having a valve 45.
前記空気配管44と燃焼器4の入口とは、弁47を有す
る空気配管46により接続されている。The air pipe 44 and the inlet of the combustor 4 are connected by an air pipe 46 having a valve 47.
一方、前記燃焼器4の入口には、燃料制御弁16を有す
る燃料供給管15が接続されている。前記燃焼器4の出
口とガスタービン5の入口とは、燃焼ガス通路17で結
ばれている。前記ガスタービン5の出口には、排気管1
8が設けられている。On the other hand, a fuel supply pipe 15 having a fuel control valve 16 is connected to the inlet of the combustor 4 . The outlet of the combustor 4 and the inlet of the gas turbine 5 are connected by a combustion gas passage 17. At the outlet of the gas turbine 5, an exhaust pipe 1 is provided.
8 is provided.
他方、前記下池42と空気貯蔵タンク40とは、弁49
を有する水配管48により接続されている。前記下池4
2と揚水発電所41とは、水配管50により接続されて
いる。前記揚水発電所41と上池43とは、水配管51
により接続されている。前記上池43と空気貯蔵タンク
40とは、前記水配管51に結ばれかつ弁53を有する
水配管52により接続されている。On the other hand, the lower pond 42 and the air storage tank 40 are separated by a valve 49.
It is connected by a water pipe 48 having a diameter. The lower pond 4
2 and the pumped storage power plant 41 are connected by a water pipe 50. The pumped storage power plant 41 and the upper pond 43 are connected to a water pipe 51.
connected by. The upper pond 43 and the air storage tank 40 are connected by a water pipe 52 connected to the water pipe 51 and having a valve 53.
而して、この第6の実施例の空気貯蔵発電プラントでは
、電力余剰時にはクラッチ6を掛け、モータ兼発電機2
に空気圧縮機1を連結し、クラッチ7を外し、モータ兼
発電機2を空気圧縮機1のモータとして作用させる。ま
た、この電力余剰時には下池42と空気貯蔵タンク40
とを結んでいる水配管48の弁49を開け、上池43と
同空気貯蔵タンク40とを結んでいる水配管52の弁5
3を閉めておく。Therefore, in the air storage power generation plant of this sixth embodiment, when there is surplus power, the clutch 6 is engaged and the motor/generator 2 is turned on.
The air compressor 1 is connected to the air compressor 1, the clutch 7 is removed, and the motor/generator 2 is operated as the motor of the air compressor 1. In addition, when there is a surplus of electricity, the lower pond 42 and the air storage tank 40
Open the valve 49 of the water pipe 48 connecting the upper pond 43 and the air storage tank 40, and open the valve 5 of the water pipe 52 connecting the upper pond 43 and the air storage tank 40.
Close 3.
この状態で、前記モータ兼発電機2により空気圧縮機1
を回転駆動させると、この空気圧縮機1により圧縮され
た圧縮空気は、空気配管44および弁45を通じて空気
貯蔵タンク40に送られ、貯蔵される。In this state, the air compressor 1 is operated by the motor/generator 2.
When the air compressor 1 is driven to rotate, the compressed air compressed by the air compressor 1 is sent to the air storage tank 40 through the air piping 44 and the valve 45, and is stored therein.
この空気貯蔵タンク40内には、揚水発電プラントの水
54が入っており、空気貯蔵タンク40内の圧力が圧縮
空気により高くなると、空気貯蔵タンク40内の水54
が水配管48および弁49を通って下池42に押し上げ
られ、下池42に入る。この下池42に入った水は、揚
水発電所41が稼働するに伴い、水配管50.51を通
って上池43に持ち上げられ、この上池43に貯えられ
る。This air storage tank 40 contains water 54 from the pumped storage power generation plant, and when the pressure inside the air storage tank 40 increases due to compressed air, the water 54 inside the air storage tank 40
is pushed up into the lower pond 42 through the water pipe 48 and valve 49 and enters the lower pond 42. As the pumped storage power plant 41 operates, the water that has entered the lower pond 42 is lifted to the upper pond 43 through the water pipes 50, 51 and stored in the upper pond 43.
したがって、前記空気貯蔵タンク40に貯蔵された圧縮
空気は常に一定の圧力に調整され、かつ水54により低
温に調整される。Therefore, the compressed air stored in the air storage tank 40 is always regulated to a constant pressure and is regulated to a low temperature by the water 54.
次に、電力不足時にはクラッチ6を外し、クラッチ7を
掛け、モータ兼発電機2とガスタービン5とを連結し、
モータ兼発電機2を発電機として使用する。また、空気
配管44の弁45を閉め、この空気配管44と燃焼器4
の入口とを結んでいる空気配管46の弁47を徐関し、
ついで適正関度に制御する。さらに、下池42と空気貯
蔵タンク40とを結んでいる水配管48の弁49を閉め
、上池43と空気貯蔵タンク40を結んでいる水配管5
2の弁53を開ける。Next, when the power is insufficient, the clutch 6 is removed, the clutch 7 is engaged, and the motor/generator 2 and the gas turbine 5 are connected.
The motor/generator 2 is used as a generator. In addition, the valve 45 of the air pipe 44 is closed, and this air pipe 44 and the combustor 4
Close the valve 47 of the air pipe 46 that connects the inlet of the
Then, control is performed to an appropriate degree. Furthermore, the valve 49 of the water pipe 48 connecting the lower pond 42 and the air storage tank 40 is closed, and the water pipe 5 connecting the upper pond 43 and the air storage tank 40 is closed.
Open the second valve 53.
この状態で、空気貯蔵タンク40に貯蔵されている圧縮
空気を取り出し、その圧縮空気を空気配管44、46お
よび弁47を通じて燃焼器4に供給する。In this state, the compressed air stored in the air storage tank 40 is taken out and supplied to the combustor 4 through the air pipes 44, 46 and the valve 47.
前記燃焼器4には、空気貯蔵タンク40から燃焼空気と
して圧縮空気が供給されると同時に、燃料供給管15お
よび燃料制御弁16を通じて燃料が供給される。この燃
焼器4では、前記燃焼空気と燃料とを燃焼させ、その燃
焼ガスを燃焼ガス通路17を通じてガスタービン5に送
り込む。The combustor 4 is supplied with compressed air as combustion air from an air storage tank 40, and at the same time, fuel is supplied through a fuel supply pipe 15 and a fuel control valve 16. In the combustor 4, the combustion air and fuel are combusted, and the combustion gas is sent to the gas turbine 5 through the combustion gas passage 17.
前記ガスタービン5では、前記燃焼ガスにより出力し、
モータ兼発電機2を回転駆動し、モータ兼発電機2で発
電する。The gas turbine 5 outputs an output using the combustion gas,
The motor/generator 2 is driven to rotate, and the motor/generator 2 generates electricity.
前記空気貯蔵タンク40から圧縮空気が取り出されると
、上池43と蓄えられていた水が、水配管51を通じて
一部は揚水発電所41に流れ、仕事をして下池42に入
り、他の一部は水配管52および弁53を通って空気貯
蔵タンク40に流れ、この空気貯蔵タンク40内の圧縮
空気を加圧する。When the compressed air is taken out from the air storage tank 40, part of the water stored in the upper reservoir 43 flows through the water pipe 51 to the pumped storage power plant 41, performs work and enters the lower reservoir 42, and the other part flows to the pumped storage power plant 41. The water flows through water line 52 and valve 53 to air storage tank 40, pressurizing the compressed air within this air storage tank 40.
したがって、この第6の実施例によれば、ブースト圧縮
機を省略しても、空気貯蔵タンク40と揚水発電プラン
トとのコンビネーションにより、空気貯蔵タンク40か
ら燃焼器4に高圧の圧縮空気を燃焼空気として供給する
ことが可能となる。Therefore, according to this sixth embodiment, even if the boost compressor is omitted, the combination of the air storage tank 40 and the pumped storage power generation plant can supply high-pressure compressed air from the air storage tank 40 to the combustor 4 as combustion air. It becomes possible to supply the product as
なお、本発明では必要でかつ可能であれば、前記第1〜
第6の実施例の技術を組み合わせて用いてもよい。In addition, in the present invention, if necessary and possible, the first to
The techniques of the sixth embodiment may be used in combination.
[発明の効果]
以上説明した本発明の請求項1記載の発明によれば、余
剰電力を利用して圧縮されかつ水中の空気貯蔵タンクに
貯蔵している圧縮空気を、その貯蔵中に低温に調整する
ようにしており、前記空気貯蔵タンクから圧縮空気を取
り出し、その圧縮空気をさらに圧縮するブースト圧縮機
に送ったとき、このブースト圧縮機には低温の圧縮空気
が供給されるので、前記(1)式からも分かるように、
圧縮空気をさらに加圧する空気圧縮機であるブースト圧
縮機を駆動する動力が少なくて済み、かつ電力不足時に
、前記空気貯蔵タンクから取り出した圧縮空気を、さら
に積極的に加圧し、ガスタービンの燃焼器へ高圧の圧縮
空気を供給するようにしているので、ガスタービンの出
力を増大させることができ、したがって単位空気流量光
たりの発電量を増大させ得る効果がある。[Effects of the Invention] According to the invention described in claim 1 of the present invention described above, compressed air that is compressed using surplus electricity and stored in an underwater air storage tank is cooled to a low temperature during storage. When compressed air is taken out from the air storage tank and sent to a boost compressor that further compresses the compressed air, the boost compressor is supplied with low-temperature compressed air. 1) As can be seen from the equation,
It requires less power to drive the boost compressor, which is an air compressor that further pressurizes compressed air, and when there is a power shortage, the compressed air taken out from the air storage tank can be further pressurized and used for combustion in the gas turbine. Since high-pressure compressed air is supplied to the gas turbine, the output of the gas turbine can be increased, which has the effect of increasing the amount of power generated per unit air flow rate.
また1本発明の請求項2記載の発明によれば、モータ兼
発電機に、余剰電力を利用して空気を圧縮する空気圧縮
機を設け、水中に前記圧縮空気を貯蔵する空気貯蔵タン
クを設置する一方、前記モータ兼発電機に連結されたガ
スタービンの燃焼器に前記貯蔵タンクから圧縮空気を取
り出して供給する空気貯蔵発電プラントにおいて、前記
モータ兼発電機とガスタービンとの間に、圧縮空気をさ
らに積極的に圧縮するブースト圧縮機を前記モータ兼発
電機に対して掛け外し可能に設置し、このブースト圧縮
機の入口と空気貯蔵タンクとを、弁を有する空気配管に
より接続し、前記ブースト圧縮機の出口と燃焼器の入口
とを空気配管により接続しているので、本発明の前記方
法を的確に実施し得る効果があり、モータ兼発電機とガ
スタービンとの間に設置されたブースト圧縮機により、
空気貯蔵タンクから取り出された圧縮空気を積極的に加
圧し、ガスタービンの燃焼器へ供給するようにしている
ので、圧縮空気を高圧の燃焼空気とするための設備を簡
素化し得る効果があり、前記ブースト圧縮機で圧縮空気
を圧縮する過程で、圧縮空気が昇温するので、ガスター
ビンの燃焼器に高圧でかつ昇温された燃焼空気を供給す
ることができる結果、燃焼器での燃焼効率を高くし、ガ
スタービンの出力を増大させ得る効果もある。According to the second aspect of the present invention, the motor/generator is provided with an air compressor that compresses air using surplus electric power, and an air storage tank that stores the compressed air underwater is installed. On the other hand, in an air storage power generation plant that extracts compressed air from the storage tank and supplies it to a combustor of a gas turbine connected to the motor/generator, compressed air is placed between the motor/generator and the gas turbine. A boost compressor for more actively compressing the boost compressor is installed in a detachable manner relative to the motor/generator, and the inlet of the boost compressor and an air storage tank are connected by an air pipe having a valve. Since the outlet of the compressor and the inlet of the combustor are connected by air piping, the method of the present invention can be carried out accurately. By the compressor,
Since the compressed air taken out from the air storage tank is actively pressurized and supplied to the combustor of the gas turbine, it has the effect of simplifying the equipment for converting compressed air into high-pressure combustion air. In the process of compressing the compressed air with the boost compressor, the temperature of the compressed air increases, so high-pressure and heated combustion air can be supplied to the combustor of the gas turbine, resulting in improved combustion efficiency in the combustor. It also has the effect of increasing the output of the gas turbine.
さらに、本発明の請求項3記載の発明によれば、前記モ
ータ兼発電機に代えて発電機を設置し、この発電機の一
方の軸に前記空気圧縮機を連結し、他方の軸には前記ブ
ースト圧縮機を連結するとともに、前記空気圧縮機とブ
ースト圧縮機間に、空気貯蔵タンクのバイパスを設けて
おり、発電プラントを構成している各部を常時運転し、
電力不足時には空気圧縮機からバイパスを通じてブース
ト圧縮機へ、空気圧縮機で生成された圧縮空気を全部送
ると同時に、空気貯蔵タンクに貯蔵されていた圧縮空気
も取り呂してブースト圧縮機に送るようにしているので
、前記電力不足時に、ブースト圧縮機から燃焼器へ高圧
の圧縮空気が燃焼空気として大量に供給され、燃焼器か
らガスタービンへ大量の燃焼ガスが供給される結果、発
電量を増大させ得る効果がある。Furthermore, according to the third aspect of the present invention, a generator is installed in place of the motor/generator, the air compressor is connected to one shaft of the generator, and the other shaft is connected to the air compressor. In addition to connecting the boost compressor, a bypass of an air storage tank is provided between the air compressor and the boost compressor, and each part constituting the power generation plant is operated at all times,
When there is a power shortage, all the compressed air generated by the air compressor is sent from the air compressor to the boost compressor via a bypass, and at the same time, the compressed air stored in the air storage tank is also taken and sent to the boost compressor. Therefore, when there is a power shortage, a large amount of high-pressure compressed air is supplied from the boost compressor to the combustor as combustion air, and a large amount of combustion gas is supplied from the combustor to the gas turbine, increasing the amount of power generation. It has the effect of causing
そして、本発明の請求項4記載の発明によれば、モータ
兼発電機と、これに連結された空気圧縮機と、水中に設
置されかつ前記空気圧縮機に接続された密閉型の空気貯
蔵タンクと、前記モータ兼発電機に連結されたガスター
ビンと、前記空気圧縮機とガスタービンとに接続された
燃焼器と、揚水発電所と下池と上池とを有しかつ前記下
池と上池とを各別に前記空気貯蔵タンクに接続した揚水
プラントとを備えており、ブースト圧縮機を省略しても
、空気貯蔵タンクと揚水発電プラントのコンビネーショ
ンにより、電力不足時にガスタービンの燃焼器に高圧の
圧縮空気を供給し、ガスタービンの出力を増大させ、発
電量の増大を図り得る効果がある。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a motor/generator, an air compressor connected thereto, and a closed air storage tank installed underwater and connected to the air compressor. and a gas turbine connected to the motor/generator, a combustor connected to the air compressor and the gas turbine, a pumped storage power plant, a lower pond, and an upper pond, and the lower pond and the upper pond. and a pumping storage plant connected to the air storage tank separately. Even if the boost compressor is omitted, the combination of the air storage tank and pumped storage power plant can provide high-pressure compression to the gas turbine combustor during power shortages. This has the effect of supplying air, increasing the output of the gas turbine, and increasing the amount of power generation.
また、本発明の請求項5記載の発明によれば、スプレー
装置により圧縮空気に冷却水をスプレーするようにして
いるので、圧縮空気の温度を低下させることができ、そ
の分、空気貯蔵タンクに圧縮空気を大量に貯蔵すること
が可能であり、しかも前記冷却水をスプレーすることに
よって、圧縮空気がより一層低温化され、低温の圧縮空
気をブースト圧縮機に供給したときは、そのブースト圧
縮機の効率をより一層向上させることができ、ひいては
電力不足時の発電量の増大を図り得る効果がある。Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, since cooling water is sprayed onto the compressed air by the spray device, the temperature of the compressed air can be lowered, and the air storage tank can be filled accordingly. It is possible to store a large amount of compressed air, and the temperature of the compressed air is further reduced by spraying the cooling water, and when the low-temperature compressed air is supplied to the boost compressor, the boost compressor This has the effect of further improving the efficiency of the system and, in turn, increasing the amount of power generated during power shortages.
さらに、本発明の請求項6記載の発明よれば、ガスター
ビンに、再熱器と再熱ガスタービンとを連結し、ガスタ
ービン設備を多段に連ねているので1発電効率をより一
層向上させ得る効果がある。Furthermore, according to the invention described in claim 6 of the present invention, the reheater and the reheat gas turbine are connected to the gas turbine, and the gas turbine equipment is connected in multiple stages, so that the power generation efficiency can be further improved. effective.
第1図は本発明方法を実施するための空気貯蔵発電プラ
ントの第1の実施例を示す系統図、第2図は空気貯蔵発
電プラントについて、従来技術と本発明の前記第1の実
施例の性能を比較して示した図、第3図〜第7図はそれ
ぞれ本発明の第2〜第6の実施例を示す系統図である。
1・・・空気圧縮機、2・・・モータ兼発電機、3・・
・ブースト圧縮機、4・・・燃焼器、5・・・ガスター
ビン、6.7・・・クラッチ、8・・・空気貯蔵タンク
、9・・・空気取り入れ管、10.12.14・・・空
気配管、11.13・・・弁、15・・・燃料供給管、
16・・・燃料制御弁、17・・・燃焼ガス通路、19
・・・海水、20・・・空気配管、21・・・逆止弁、
22・・・空気配管、23・・・弁、24・・・スプレ
ー装置のポンプ、25・・・スプレー配管、26・・・
スプレーノズル、27・・・再熱器、28・・・再熱ガ
スタービン、29・・・再熱ガス配管、30・・・再熱
器燃料供給管、31・・・再熱器燃料制御弁、32・・
・再熱ガス通路、34・・・発電機、35・・・空気配
管、36・・・バイパス、37・・・バイパス弁、38
・・・空気配管、39・・・弁、40・・・空気貯蔵タ
ンク、41・・・揚水発電所、42・・・下池、43・
・・上池、44.46・・・空気配管、45、47・・
・弁、48・・・水配管、49・・・弁、50.51.
52・・水配管、53・・・弁、54・・・水。
代理人 弁理士 秋 本 正 実
りし
第
区
庁゛焼、三力
(kg/crn”)FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of an air storage power generation plant for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a system diagram showing the air storage power generation plant according to the prior art and the first embodiment of the present invention. 3 to 7 are system diagrams showing second to sixth embodiments of the present invention, respectively. 1...Air compressor, 2...Motor/generator, 3...
・Boost compressor, 4...Combustor, 5...Gas turbine, 6.7...Clutch, 8...Air storage tank, 9...Air intake pipe, 10.12.14...・Air piping, 11.13... Valve, 15... Fuel supply pipe,
16... Fuel control valve, 17... Combustion gas passage, 19
... seawater, 20 ... air piping, 21 ... check valve,
22... Air piping, 23... Valve, 24... Spray device pump, 25... Spray piping, 26...
Spray nozzle, 27... Reheater, 28... Reheat gas turbine, 29... Reheat gas piping, 30... Reheater fuel supply pipe, 31... Reheater fuel control valve , 32...
・Reheat gas passage, 34... Generator, 35... Air piping, 36... Bypass, 37... Bypass valve, 38
... Air piping, 39 ... Valve, 40 ... Air storage tank, 41 ... Pumped storage power plant, 42 ... Lower pond, 43.
...Kamiike, 44.46...Air piping, 45, 47...
・Valve, 48...Water piping, 49...Valve, 50.51.
52...Water piping, 53...Valve, 54...Water. Agent Patent Attorney Tadashi Akimoto Fruitful District Office ゛Yaki, Sanriki (kg/crn”)
Claims (1)
水中に設置された空気貯蔵タンクに貯蔵し、電力不足時
に前記空気貯蔵タンクから圧縮空気を取り出し、これを
ガスタービンの燃焼器に燃焼空気として供給し、発電に
使用する空気貯蔵発電方法において、前記圧縮空気を空
気貯蔵タンクに貯蔵中に低温および一定の圧力に調整し
、電力不足時に、前記低温および定圧の圧縮空気を取り
出して積極的に加圧し、ガスタービンの燃焼器へ高圧の
圧縮空気を供給することを特徴とする空気貯蔵発電方法
。 2、電力余剰時にモータ兼発電機を回転させ、これに連
結された空気圧縮機により空気を圧縮し、その圧縮空気
を水中に設置された空気貯蔵タンクに送り、水中で低温
および一定の圧力に調整し、電力不足時に、前記モータ
兼発電機に連結されたガスタービンの燃焼器に前記貯蔵
タンクから圧縮空気を取り出して供給する空気貯蔵発電
プラントにおいて、前記モータ兼発電機とガスタービン
との間に、圧縮空気をさらに積極的に圧縮するブースト
圧縮機を前記モータ兼発電機に対して掛け外し可能に設
置し、このブースト圧縮機の入口と空気貯蔵タンクとを
、弁を有する空気配管により接続し、前記ブースト圧縮
機の出口と燃焼器の入口とを空気配管により接続したこ
とを特徴とする空気貯蔵発電プラント。 3、前記モータ兼発電機に代えて発電機を設置し、この
発電機の一方の軸に前記空気圧縮機を連結し、他方の軸
には前記ブースト圧縮機を連結するとともに、前記空気
圧縮機とブースト圧縮機間に、空気貯蔵タンクのバイパ
スを設けたことを特徴とする請求項2記載の空気貯蔵発
電プラント。 4、電力余剰時にモータ兼発電機を回転させ、これに連
結された空気圧縮機により空気を圧縮し、その圧縮空気
を水中に設置された空気貯蔵タンクに送り、水中で低温
および一定の圧力に調整し、電力不足時に、前記モータ
兼発電機に連結されたガスタービンの燃焼器に前記貯蔵
タンクから圧縮空気を取り出して供給する空気貯蔵発電
プラントにおいて、密閉型の空気貯蔵タンクを設置し、
この空気貯蔵タンクに、余剰電力で駆動される揚水発電
所と下池と上池とを有する揚水発電プラントの、前記下
池と上池とを、それぞれ弁を有する水配管により各別に
接続するとともに、前記空気貯蔵タンクにガスタービン
の燃焼器の入口を、弁を有する空気配管を介して直接接
続したことを特徴とする空気貯蔵発電プラント。 5、前記空気貯蔵タンクに圧縮空気を貯蔵する段階と、
貯蔵している段階と、前記空気貯蔵タンクから圧縮空気
を取り出す段階の少なくとも一つの段階で、圧縮空気に
冷却水をスプレーするスプレー装置を設けたことを特徴
とする請求項2〜4のいずれかに記載の空気貯蔵発電プ
ラント。 6、前記ガスタービンに、再熱器と再熱ガスタービンと
を、少なくとも1段連結したことを特徴とする請求項2
〜4のいずれかに記載の空気貯蔵発電プラント。[Claims] 1. Compress air using surplus electricity, store the compressed air in an air storage tank installed underwater, and take out the compressed air from the air storage tank when there is a power shortage and use it. In an air storage power generation method in which the compressed air is supplied as combustion air to the combustor of a gas turbine and used for power generation, the compressed air is adjusted to a low temperature and constant pressure while being stored in an air storage tank, and when there is a power shortage, the compressed air is adjusted to a low temperature and constant pressure. An air storage power generation method characterized by extracting compressed air, actively pressurizing it, and supplying high-pressure compressed air to a combustor of a gas turbine. 2. When there is surplus electricity, a motor/generator is rotated, the air is compressed by an air compressor connected to it, and the compressed air is sent to an air storage tank installed underwater to keep it at a low temperature and constant pressure underwater. In an air storage power generation plant, compressed air is extracted from the storage tank and supplied to a combustor of a gas turbine connected to the motor/generator in the event of power shortage, between the motor/generator and the gas turbine. A boost compressor that compresses compressed air more actively is installed in a removable manner with respect to the motor/generator, and the inlet of the boost compressor and the air storage tank are connected by an air pipe having a valve. An air storage power generation plant characterized in that the outlet of the boost compressor and the inlet of the combustor are connected by air piping. 3. Install a generator in place of the motor/generator, connect the air compressor to one shaft of the generator, connect the boost compressor to the other shaft, and connect the air compressor to the other shaft. 3. The air storage power generation plant according to claim 2, further comprising an air storage tank bypass provided between the air storage tank and the boost compressor. 4. When there is surplus electricity, the motor/generator is rotated, the air compressor connected to this rotates the air, and the compressed air is sent to an air storage tank installed underwater, where it is kept at a low temperature and constant pressure underwater. In an air storage power generation plant that adjusts and supplies compressed air from the storage tank to a combustor of a gas turbine connected to the motor/generator in the event of power shortage, a closed air storage tank is installed;
The lower reservoir and the upper reservoir of a pumped storage power plant that is driven by surplus electricity and has a lower reservoir and an upper reservoir are respectively connected to this air storage tank by water pipes each having a valve, and the An air storage power generation plant characterized in that an inlet of a combustor of a gas turbine is directly connected to an air storage tank via an air pipe having a valve. 5. storing compressed air in the air storage tank;
Any one of claims 2 to 4, further comprising a spray device that sprays cooling water onto the compressed air during at least one of the stages of storing the compressed air and taking out the compressed air from the air storage tank. Air storage power generation plant described in . 6. Claim 2, wherein at least one stage of a reheater and a reheat gas turbine are connected to the gas turbine.
The air storage power generation plant according to any one of to 4.
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