JPH09191586A - 電力変換貯蔵方法 - Google Patents
電力変換貯蔵方法Info
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- JPH09191586A JPH09191586A JP8000463A JP46396A JPH09191586A JP H09191586 A JPH09191586 A JP H09191586A JP 8000463 A JP8000463 A JP 8000463A JP 46396 A JP46396 A JP 46396A JP H09191586 A JPH09191586 A JP H09191586A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギーの浪費につながる余剰電力を有効
に活用することができ、しかも安全で取り扱いやすい電
力変換貯蔵方法を提供すること。 【解決手段】 「空気液化工程」では、余剰電力がある
場合に、この余剰電力を用いて空気液化装置１の圧縮機
１１が駆動され、原料空気が圧縮される。この空気は冷
却器１３で冷却され、空気は熱交換器１４で受槽１６か
らの低温空気により冷却された後、膨張弁１５で断熱膨
張により温度降下して液体空気Ｌとなり、受槽１６に貯
留される。「液体空気貯蔵工程」では、液体空気Ｌが貯
蔵タンク２に貯蔵される。「液体空気気化工程」では、
貯蔵タンク２の液体空気Ｌが、気化器３で加熱されて高
圧になる。「発電装置駆動工程」では、気化器３からの
高圧空気が蒸気に注入されて、タービン２３の出力が増
強され、出力増強分、発電機２５の発電量が増加する。
に活用することができ、しかも安全で取り扱いやすい電
力変換貯蔵方法を提供すること。 【解決手段】 「空気液化工程」では、余剰電力がある
場合に、この余剰電力を用いて空気液化装置１の圧縮機
１１が駆動され、原料空気が圧縮される。この空気は冷
却器１３で冷却され、空気は熱交換器１４で受槽１６か
らの低温空気により冷却された後、膨張弁１５で断熱膨
張により温度降下して液体空気Ｌとなり、受槽１６に貯
留される。「液体空気貯蔵工程」では、液体空気Ｌが貯
蔵タンク２に貯蔵される。「液体空気気化工程」では、
貯蔵タンク２の液体空気Ｌが、気化器３で加熱されて高
圧になる。「発電装置駆動工程」では、気化器３からの
高圧空気が蒸気に注入されて、タービン２３の出力が増
強され、出力増強分、発電機２５の発電量が増加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電力を別の
エネルギー形態に変換して貯蔵し必要な場合に電力に戻
して利用する電力変換貯蔵方法に関するものである。
エネルギー形態に変換して貯蔵し必要な場合に電力に戻
して利用する電力変換貯蔵方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、消費側の電力使用量（以下、電
力負荷と称する）は季節的にあるいは昼夜で変動する。
特に、夏場の日中はクーラーの稼動率が高く、電力負荷
はピークに達している。このピーク時の電力負荷を見込
んで、発電所の最大発電能力が設定されている。
力負荷と称する）は季節的にあるいは昼夜で変動する。
特に、夏場の日中はクーラーの稼動率が高く、電力負荷
はピークに達している。このピーク時の電力負荷を見込
んで、発電所の最大発電能力が設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、夏場の
ピーク時以外には最大発電能力の全てが活用されること
はなく、一年の大半において使用されない余剰の発電能
力が生じている。このような余剰の発電能力は有効に活
用されていないのが実情である。一方、火力発電所や原
子力発電所においては、ボイラー設備や発電設備に、運
転を継続するための最低能力が設定されている。そのた
め、例えば電力負荷が前記の最低能力を下回る場合であ
っても、最低能力以下では運転できず、無駄な運転を回
避することはできなかった。更に、夏場ピーク時の電力
負荷が最大発電能力を超えると予測される場合は、前も
って新たな発電設備を増強する必要があった。
ピーク時以外には最大発電能力の全てが活用されること
はなく、一年の大半において使用されない余剰の発電能
力が生じている。このような余剰の発電能力は有効に活
用されていないのが実情である。一方、火力発電所や原
子力発電所においては、ボイラー設備や発電設備に、運
転を継続するための最低能力が設定されている。そのた
め、例えば電力負荷が前記の最低能力を下回る場合であ
っても、最低能力以下では運転できず、無駄な運転を回
避することはできなかった。更に、夏場ピーク時の電力
負荷が最大発電能力を超えると予測される場合は、前も
って新たな発電設備を増強する必要があった。
【０００４】他方、揚水発電においては、ダムに貯水し
ていたとしても川が増水すると、折角の貯水を放流しな
ければならない。ところが、そのときの電力負荷が少な
い場合は、ダムの貯水を発電に利用することなくそのま
ま放流せざるを得ず、エネルギーの浪費につながってい
た。
ていたとしても川が増水すると、折角の貯水を放流しな
ければならない。ところが、そのときの電力負荷が少な
い場合は、ダムの貯水を発電に利用することなくそのま
ま放流せざるを得ず、エネルギーの浪費につながってい
た。
【０００５】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、エネルギーの浪費につながる余
剰電力を有効に活用することができ、しかも安全で取り
扱いやすい電力変換貯蔵方法の提供を目的とするもので
ある。
なされたものであって、エネルギーの浪費につながる余
剰電力を有効に活用することができ、しかも安全で取り
扱いやすい電力変換貯蔵方法の提供を目的とするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電力変換貯蔵方法は、余剰電力を用い
て空気を液化し、この液体空気を貯蔵するとともに、必
要に応じ前記液体空気の気化によって得られた高圧空気
により発電装置のタービンを駆動して発電する構成にし
てある。
に、本発明に係る電力変換貯蔵方法は、余剰電力を用い
て空気を液化し、この液体空気を貯蔵するとともに、必
要に応じ前記液体空気の気化によって得られた高圧空気
により発電装置のタービンを駆動して発電する構成にし
てある。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明方法の一実施形態に
つき図面に基づいて説明する。図１は本発明に用いられ
る空気液化装置，貯蔵タンク，気化器，発電装置を示す
概略構成図である。図において、空気液化装置１は、公
知のリンデ型装置を模したものであって、原料空気を圧
縮する圧縮機１１、圧縮機１１を駆動するモータ１２、
圧縮された原料空気を冷却する冷却器１３、冷却器１３
からの原料空気を更に冷却する熱交換器１４、原料空気
を断熱膨張により液化させる膨張弁１５、液化した液体
空気Ｌを一時的に貯留する受槽１６、および受槽１６を
開閉自在に封止する開閉弁１７を備えている。
つき図面に基づいて説明する。図１は本発明に用いられ
る空気液化装置，貯蔵タンク，気化器，発電装置を示す
概略構成図である。図において、空気液化装置１は、公
知のリンデ型装置を模したものであって、原料空気を圧
縮する圧縮機１１、圧縮機１１を駆動するモータ１２、
圧縮された原料空気を冷却する冷却器１３、冷却器１３
からの原料空気を更に冷却する熱交換器１４、原料空気
を断熱膨張により液化させる膨張弁１５、液化した液体
空気Ｌを一時的に貯留する受槽１６、および受槽１６を
開閉自在に封止する開閉弁１７を備えている。
【０００８】また、貯蔵タンク２は、液体空気Ｌを貯留
する高圧密封容器であって、前記の開閉弁１７と配管接
続されている。気化器３は、開閉弁２０と発電装置４と
の間に配置されており、例えば火力発電所や原子力発電
所のボイラー余熱を利用して貯蔵タンク２からの液体空
気Ｌを加熱して高圧にするものである。そして、発電装
置４は、主に発電所ボイラーの高圧蒸気によって駆動さ
れるタービン２３と、タービン２３の駆動により発電す
る発電機２５とからなっている。
する高圧密封容器であって、前記の開閉弁１７と配管接
続されている。気化器３は、開閉弁２０と発電装置４と
の間に配置されており、例えば火力発電所や原子力発電
所のボイラー余熱を利用して貯蔵タンク２からの液体空
気Ｌを加熱して高圧にするものである。そして、発電装
置４は、主に発電所ボイラーの高圧蒸気によって駆動さ
れるタービン２３と、タービン２３の駆動により発電す
る発電機２５とからなっている。
【０００９】タービン２３は、発電所ボイラーからの高
圧蒸気の流量を調整する給気加減弁２６と、高圧空気の
注入量を調整する注気調整弁２２と、動翼を有するロー
タ２４とを備えており、ロータ２４は発電機２５の駆動
軸と同軸に連結されている。尚、タービン２３の高圧蒸
気入側配管には、注気調整弁２２が配管接続されてい
る。また、わかりやすくするため、図１では単段のロー
タを示したが、実用上は多段のロータを用いるのが好ま
しい。
圧蒸気の流量を調整する給気加減弁２６と、高圧空気の
注入量を調整する注気調整弁２２と、動翼を有するロー
タ２４とを備えており、ロータ２４は発電機２５の駆動
軸と同軸に連結されている。尚、タービン２３の高圧蒸
気入側配管には、注気調整弁２２が配管接続されてい
る。また、わかりやすくするため、図１では単段のロー
タを示したが、実用上は多段のロータを用いるのが好ま
しい。
【００１０】引続き、この実施形態による電力変換貯蔵
方法につき、図１および図２を用いて説明する。 空気液化工程Ａ まず、原料空気は固体の水酸化ナトリウム等で予め水分
や炭酸ガス等を除去されている。そこで、電力負荷が最
大発電能力よりも小さい場合、すなわち余剰電力がある
場合は、この余剰電力を用いて空気液化装置１のモータ
１２が起動され圧縮機１１を駆動する。それにより、原
料空気が、例えば５０気圧程度に圧縮される。圧縮され
て昇温した空気は冷却器１３で例えば冷却水との熱交換
により冷却される。更に、冷却器１３からの空気は熱交
換器１４へ導かれ、受槽１６からの低温空気との熱交換
により−１６０℃程度まで冷却された後、膨張弁１５へ
導かれる。膨張弁１５を通過する際に、空気は断熱膨張
（ジュール・トムソン効果）により温度降下を生じて液
体空気Ｌ（沸点＝−１９４．３℃（１気圧換算））とな
り、受槽１６に貯留される。
方法につき、図１および図２を用いて説明する。 空気液化工程Ａ まず、原料空気は固体の水酸化ナトリウム等で予め水分
や炭酸ガス等を除去されている。そこで、電力負荷が最
大発電能力よりも小さい場合、すなわち余剰電力がある
場合は、この余剰電力を用いて空気液化装置１のモータ
１２が起動され圧縮機１１を駆動する。それにより、原
料空気が、例えば５０気圧程度に圧縮される。圧縮され
て昇温した空気は冷却器１３で例えば冷却水との熱交換
により冷却される。更に、冷却器１３からの空気は熱交
換器１４へ導かれ、受槽１６からの低温空気との熱交換
により−１６０℃程度まで冷却された後、膨張弁１５へ
導かれる。膨張弁１５を通過する際に、空気は断熱膨張
（ジュール・トムソン効果）により温度降下を生じて液
体空気Ｌ（沸点＝−１９４．３℃（１気圧換算））とな
り、受槽１６に貯留される。
【００１１】 液体空気貯蔵工程Ｂ つぎに、空気液化装置１で液化された液体空気Ｌが受槽
１６から移送されて貯蔵タンク２に貯蔵される。
１６から移送されて貯蔵タンク２に貯蔵される。
【００１２】そうして、電力負荷が最大発電能力に逼迫
し、補充電力を必要とする場合は、次の各工程が実行さ
れる。 液体空気気化工程Ｃ まず、貯蔵タンク２の開閉弁２０が開けられて、液体空
気Ｌが気化器３に導かれる。この液体空気Ｌは、気化器
３で加熱されて高圧になる。
し、補充電力を必要とする場合は、次の各工程が実行さ
れる。 液体空気気化工程Ｃ まず、貯蔵タンク２の開閉弁２０が開けられて、液体空
気Ｌが気化器３に導かれる。この液体空気Ｌは、気化器
３で加熱されて高圧になる。
【００１３】 発電装置駆動工程Ｄ そして、気化器３によって得られた高圧空気は、注気調
整弁２２の開度調整により、適量がタービン２３入側の
蒸気配管へ導かれて蒸気に注入される。これにより、タ
ービン２３の出力が増強され、出力増強分、発電機２５
の発電量を増加させることができる。このように増えた
電力は補充電力として充当される。
整弁２２の開度調整により、適量がタービン２３入側の
蒸気配管へ導かれて蒸気に注入される。これにより、タ
ービン２３の出力が増強され、出力増強分、発電機２５
の発電量を増加させることができる。このように増えた
電力は補充電力として充当される。
【００１４】因みに、図３に示すように、実線で示した
１日の電力負荷曲線Ｍに対し、深夜の低負荷時に余剰電
力量の一部（図中の破線Ｎ1 と曲線Ｍとに囲まれた斜線
部ｎ 1 に相当）を用いて液体空気を製造し貯蔵してお
き、日中のピーク負荷時には液体空気を用いて発電し、
これを補充電力量（図中の破線Ｎ2 と曲線Ｍとに囲まれ
た斜線部ｎ2 に相当）として供給する。これにより、ピ
ーク負荷時における発電所からの電力供給量は、少なく
とも破線Ｎ2 で示した電力レベルですみ、昼夜の電力供
給量の平準化を図ることができる。但し、貯蔵した液体
空気は、必ずしも当日または近日中に使用しなければな
らないものではなく、例えば春季に製造したものを夏季
に使用するといったことが可能であり、季節間あるいは
年間で電力供給量の平準化を図ることもできるのであ
る。
１日の電力負荷曲線Ｍに対し、深夜の低負荷時に余剰電
力量の一部（図中の破線Ｎ1 と曲線Ｍとに囲まれた斜線
部ｎ 1 に相当）を用いて液体空気を製造し貯蔵してお
き、日中のピーク負荷時には液体空気を用いて発電し、
これを補充電力量（図中の破線Ｎ2 と曲線Ｍとに囲まれ
た斜線部ｎ2 に相当）として供給する。これにより、ピ
ーク負荷時における発電所からの電力供給量は、少なく
とも破線Ｎ2 で示した電力レベルですみ、昼夜の電力供
給量の平準化を図ることができる。但し、貯蔵した液体
空気は、必ずしも当日または近日中に使用しなければな
らないものではなく、例えば春季に製造したものを夏季
に使用するといったことが可能であり、季節間あるいは
年間で電力供給量の平準化を図ることもできるのであ
る。
【００１５】尚、貯蔵した液体空気を利用するにあた
り、発電所の蒸気タービン入側で高圧空気を蒸気に注入
する実施形態を示したが、例えば液体空気専用のタービ
ンを配備し、気化器３からの高圧空気のみで専用タービ
ンを駆動して発電するようにしてもよい。
り、発電所の蒸気タービン入側で高圧空気を蒸気に注入
する実施形態を示したが、例えば液体空気専用のタービ
ンを配備し、気化器３からの高圧空気のみで専用タービ
ンを駆動して発電するようにしてもよい。
【００１６】また、タービン２３や発電機２５の軸受部
分は、故障を少なくし寿命を延ばすために冷却される
が、貯蔵タンク２に貯留した液体空気Ｌの一部を利用し
て冷却することができる。例えば、液体空気Ｌの一部を
前記軸受部分の近傍に導いて軸受部分を冷却し、そのと
きの受熱により液体空気Ｌを気化させた後、気化器３の
出側に戻すのである。
分は、故障を少なくし寿命を延ばすために冷却される
が、貯蔵タンク２に貯留した液体空気Ｌの一部を利用し
て冷却することができる。例えば、液体空気Ｌの一部を
前記軸受部分の近傍に導いて軸受部分を冷却し、そのと
きの受熱により液体空気Ｌを気化させた後、気化器３の
出側に戻すのである。
【００１７】また、冷却器１３に用いられる圧縮空気冷
却媒体としては、上述の実施形態で示した冷却水に代え
て、例えば貯蔵タンク２の液体空気Ｌの一部を利用する
こともできる。すなわち、液体空気Ｌの一部を冷却器１
３に通して圧縮空気を冷却し、そのときの受熱により液
体空気Ｌを気化させて気化器３の出側に戻すようにすれ
ばよい。それにより、全体システムとしてのエネルギー
利用効率の向上化や空気液化装置の所要能力低減化を図
ることができる。
却媒体としては、上述の実施形態で示した冷却水に代え
て、例えば貯蔵タンク２の液体空気Ｌの一部を利用する
こともできる。すなわち、液体空気Ｌの一部を冷却器１
３に通して圧縮空気を冷却し、そのときの受熱により液
体空気Ｌを気化させて気化器３の出側に戻すようにすれ
ばよい。それにより、全体システムとしてのエネルギー
利用効率の向上化や空気液化装置の所要能力低減化を図
ることができる。
【００１８】更に、この発明における空気液化装置とし
ては、上述のリンデ型に限らず、例えば膨張タービンを
有するクロード型、あるいはその他の型式の装置を用い
ることも可能である。
ては、上述のリンデ型に限らず、例えば膨張タービンを
有するクロード型、あるいはその他の型式の装置を用い
ることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る電力変
換貯蔵方法によれば、余剰電力を用いて空気を液化し貯
蔵するとともに、ピーク負荷時のように補充電力を必要
とする場合には液体空気を用いて発電するようにしたの
で、余剰電力を有効に活用することができ、以て電力供
給量の平準化を図ることができる。また、夏季ピーク時
用発電所の新設数や新設発電所の発電能力を縮小化する
ことも可能である。
換貯蔵方法によれば、余剰電力を用いて空気を液化し貯
蔵するとともに、ピーク負荷時のように補充電力を必要
とする場合には液体空気を用いて発電するようにしたの
で、余剰電力を有効に活用することができ、以て電力供
給量の平準化を図ることができる。また、夏季ピーク時
用発電所の新設数や新設発電所の発電能力を縮小化する
ことも可能である。
【００２０】しかも、例えばアンモニア，水素等は洩れ
たとき周囲に危険を及ぼす虞があるのに対し、液体空気
は設備の損傷等により漏洩したり、あるいは貯蔵量が多
過ぎて自発的に大気中へ放出する場合でも、公害面で何
ら支障を生じない。更に、アンモニア，水素等は専用の
原料タンク設備を必要とするが、本発明では原料が空気
であるので、大気をそのまま用いることができ、原料タ
ンク設備等は不要である。すなわち、本発明方法は安全
であり、取扱いも極めて容易である。
たとき周囲に危険を及ぼす虞があるのに対し、液体空気
は設備の損傷等により漏洩したり、あるいは貯蔵量が多
過ぎて自発的に大気中へ放出する場合でも、公害面で何
ら支障を生じない。更に、アンモニア，水素等は専用の
原料タンク設備を必要とするが、本発明では原料が空気
であるので、大気をそのまま用いることができ、原料タ
ンク設備等は不要である。すなわち、本発明方法は安全
であり、取扱いも極めて容易である。
【図１】本発明に用いられる空気液化装置，貯蔵タン
ク，気化器，発電装置を示す概略構成図である。
ク，気化器，発電装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明方法を説明するためのブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明方法を利用した場合の電力需給状態を示
すグラフである。
すグラフである。
１ 空気液化装置 ２ 貯蔵タンク ３ 気化器 ４ 発電装置 ２３ タービン Ａ 空気液化工程 Ｂ 液体空気貯蔵工程 Ｃ 液体空気気化工程 Ｄ 発電装置駆動工程
Claims (1)
- 【請求項１】 余剰電力を用いて空気を液化し、この液
体空気を貯蔵するとともに、必要に応じ前記液体空気の
気化によって得られた高圧空気により発電装置のタービ
ンを駆動して発電することを特徴とする電力変換貯蔵方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000463A JPH09191586A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 電力変換貯蔵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000463A JPH09191586A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 電力変換貯蔵方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191586A true JPH09191586A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11474499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8000463A Pending JPH09191586A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 電力変換貯蔵方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09191586A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018198756A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
| US10876433B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-12-29 | Highview Enterprises Limited | Power recovery |
| JP2021099054A (ja) * | 2019-12-20 | 2021-07-01 | 東京瓦斯株式会社 | 発電装置、充電装置、発電方法、充電方法、充発電システムおよび熱機関 |
| WO2025074687A1 (ja) * | 2023-10-04 | 2025-04-10 | 株式会社日立産機システム | 圧縮空気エネルギ貯蔵装置 |
-
1996
- 1996-01-08 JP JP8000463A patent/JPH09191586A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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