(57)【要約】【課題】本発明課題は、都市ガス用ＬＮＧの冷熱を徹底して有効利用を行なうことによって、安価なピークセービング電力を供給することである。【解決手段】電力需要のピークオフ時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力を用いて製造した液体空気を液体空気貯槽に貯蔵しつつ、気化した天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により供給すると共に、電力需要のピーク時間帯において、貯蔵された液体空気をポンプ圧縮して蓄熱装置に通すことにより液体空気の冷熱を蓄熱装置に貯蔵しつつ、気化して得た圧縮空気をコンバインドサイクル発電装置に供給して発電した電力を電力送電線により供給することを特徴とするエネルギー供給方法。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要のピークオフ時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力を用いて製造した液体空気を液体空気貯槽に貯蔵しつつ、気化した天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により供給すると共に、電力需要のピーク時間帯において、貯蔵された液体空気をポンプ圧縮して蓄熱装置に通すことにより液体空気の冷熱を蓄熱装置に貯蔵しつつ、気化して得た圧縮空気をコンバインドサイクル発電装置に供給して発電した電力を電力送電線により供給することを特徴とするエネルギー供給方法。
【請求項２】
電力需要のピーク時間帯において、蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱を用いて復水させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー供給方法。
【請求項３】
電力需要のピーク時間帯において、貯蔵された液体空気をコンバインドサイクル発電装置の排熱を用いて気化させた圧縮空気を、コンバインドサイクル発電装置に供給することを特徴とする請求項１〜２に記載のエネルギー供給方法。
【請求項４】
電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電用ＬＮＧを蓄熱装置に通すことによりコンバインドサイクル発電用ＬＮＧの冷熱を蓄熱装置に貯蔵することを特徴とする請求項１〜３に記載のエネルギー供給方法。
【請求項５】
電力需要のピークオフ時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力の他に、さらにコンバインドサイクル発電用ＬＮＧの冷熱を用いて液体空気を製造することを特徴とする請求項１〜４に記載のエネルギー供給方法。
【請求項６】
電力需要のピーク時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧを蓄熱装置に通すことにより都市ガス製造用ＬＮＧを蓄熱装置に貯蔵することを特徴とする請求項１〜５に記載のエネルギー供給方法。
【請求項７】
電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の排熱を空気中の水分と炭酸ガスを吸着した後に再生熱として利用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
【請求項８】
電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の排ガス中の炭酸ガスを、冷熱を利用して凝縮させた後、分離回収して大気中に放出しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
【請求項９】
冬季において、電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の水蒸気冷却用の海水と熱交換させた後、都市ガス製造用ＬＮＧ気化熱として利用することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
【請求項１０】
冬季において、電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の水蒸気冷却用の海水と熱交換させて貯水槽に貯蔵した後、都市ガス製造用ＬＮＧ気化熱として利用することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガス製造用ＬＮＧ（特に断らない限り、ＬＮＧといえば、都市ガス製造用ＬＮＧのことをいうものとする。）を気化して都市ガスを製造・供給すると供に、冷熱を利用して製造した圧縮空気をコンバインドサイクル発電装置に供給して電力を発電・供給するエネルギー供給方法に関する。
【０００２】
さらに、上述の特許請求の範囲の各請求項のエネルギー供給方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
本発明に最も近い従来技術としては、ＬＮＧ冷熱利用をして０℃以下に冷却した圧縮空気を製造して供給する高効率なコンバインドサイクル発電装置が開示されている（特開２００２−１２９９８０を参照のこと）。
ＬＮＧを原料とするコンバインドサイクル発電は、電力需要のピーク時間帯（以下、単にピーク時間帯ともいう。）に運転し、電力需要のピークオフ時間帯（以下、単にピークオフ時間帯ともいう。）には運転を停止するという、所謂ピークセービング用発電のために主として用いられている。
【０００４】
上記のコンバインドサイクル発電には以下の欠点がある。
▲１▼ピークオフ時間帯においては、ＬＮＧ冷熱と深夜料金等の低付加価値電力を利用して低付加価値電力を発電し、一方ピーク時間帯では、ＬＮＧ冷熱と高付加価値電力を利用して高付加価値電力を発電している点、まだまだ、ピークセービング電力の発電コスト向上と単位ＬＮＧ量当たりの発電量増加の改善余地は残存していると考えられる。
▲１▼ピークオフ時間帯においては、ＬＮＧ冷熱と深夜料金等の低付加価値電力を利用して低付加価値電力を発電し、一方ピーク時間帯では、ＬＮＧ冷熱と高付加価値電力を利用して高付加価値電力を発電している点、まだまだ、ピークセービング電力の発電コスト向上は不十分と考えられる。
▲２▼都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱は、発電のために１００％利用しているということになるが、ピークセービング電力の発電のためにのみ利用されているわけではなく、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱利用の質が低いと考えられる。しかるに、上記の従来技術では、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱は全て、ピークセービング用発電専用のために利用されるべきであろうが、達成できていない。
▲３▼都市ガスは、需要地域にガスホルダーを設置しているために、２４時間高圧パイプラインで略一定量を送出している。ＬＮＧ冷熱は、２４時間常に回収が可能である。そして、ピーク時間帯においても回収されたＬＮＧ冷熱は、低付加価値電力が利用可能なピークオフ時間帯において、空気圧縮エネルギー低減のために利用されるべきであるのにも関わらず、残念ながら上記従来技術では利用されていない。
▲４▼コンバインドサイクル発電装置の排気ガスは、炭酸ガスを含んでいるが、排気ガス中の炭酸ガスを回収して大気中に放出しないようにすべきであるが、上記従来技術では達成できていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、ピークオフ時間帯では、ＬＮＧ冷熱と深夜料金等の低付加価値電力を利用して安価な圧縮空気を製造し、一方ピーク時間帯では、ＬＮＧ冷熱と高付加価値電力を利用して高付加価値電力を発電している点、まだまだ、発電コスト向上と単位ＬＮＧ量当たりの発電量増加の改善余地は残存していると考えられる。
発明者は、上記の従来技術の改善余地が残されていることに鑑み、海上輸送されてきたＬＮＧをＬＮＧ貯槽に受け入れて気化して送出する都市ガス事業においては、ＬＮＧの冷熱を有効利用することが、都市ガス事業の経営基盤安定化に繋がることに着目した。
【０００６】
都市ガス事業者と電気事業者との規制緩和が進んでいる現在では、都市ガス事業者は、都市ガス製造用の冷熱を徹底して有効利用することによって、ＬＮＧ電気事業者より安価なピークセービング電力を供給することは、都市ガス事業者の経営利益追求のみならず、国家的戦略の観点からも必要不可欠となってきている。
【０００７】
本発明課題は、都市ガス用ＬＮＧの冷熱を徹底して有効利用を行なうことによって、安価なピークセービング電力を供給することである。
【０００８】
より具体的には、本発明課題は、  電力需要のピーク時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と空気圧縮機を用いて製造した液体空気を液体空気貯槽に貯蔵し、蓄熱装置に貯蔵された温熱を用いて気化させた天然ガスを、コンバインドサイクル発電装置に供給して発電し、発電した電力を電力送電線により供給すると共に、気化させた天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により供給することを特徴とするエネルギー供給方法を提供することである。
【０００９】
また、本発明の課題は、以下に記載の効果を奏する発明を提供することである。
【００１０】
また、本発明の課題は、特許請求の範囲の各請求項記載のエネルギー供給方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した各請求項に記載の発明である。本発明の解釈上の疑義を解消すべく、本明細書に用いた用語を以下説明する。
＜用語の説明＞
○電力需要のピークオフ時間帯とは、低付加価値電力を利用できる時間帯をいう。一般には、電力需要が少ない時間帯をいい、例えば、深夜電力料金の時間帯をいう。
○電力需要のピーク時間帯とは、高付加価値電力を利用できる時間帯をいう。一般には、電力需要が多い時間帯をいい、例えば、昼間の時間帯をいう。特に夏季における電力需要のピーク時間帯の電力需要をＬＮＧコンバインドサイクル発電により賄うことが電力安定供給の観点からも重要である。
○都市ガス供給時間帯とは、都市ガスを供給する時間帯をいい、一般には、２４時間の時間帯をいい、この時間帯では、極力一定量の都市ガス（Ｎｍ３／ｈ）を供給する。都市ガス供給量を極力一定量とあるのは、都市ガス事業者は、供給地域の所定箇所に都市ガス需要のピーク時とピークオフ時の変動を吸収すべくガスホルダーを設けているからである。あるいは、本発明の実施のためには、都市ガス供給量が一定になるように、ガスホルダーを設置するのが望ましい。
【００１２】
なお、ここに、都市ガス需要の中で、コージェネレーションシステムに供給するものが大きな割合を占めるようになれば、電力需要と都市ガス需要の季節変動とは一定の類似関係があることになり、例えば、夏季であっても、電力需要とコージェネレーション用の都市ガス需要は共に増加することになり、本発明を実施するのに好都合である。
○都市ガス製造用ＬＮＧとは、都市ガスを製造するための原料ＬＮＧをいう。通常は、都市ガス製造用ＬＮＧをＬＮＧ貯槽に蓄えて置いて、都市ガス製造用ＬＮＧを気化させた後、気化した天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により需要者に供給する。単に、都市ガス事業者が、都市ガス製造用ＬＮＧを気化させた後、自ら所有する都市ガス導管により都市ガスを供給する場合の他、電気事業者が、都市ガス製造用ＬＮＧを気化させた後、都市ガス事業者が所有する都市ガス導管により都市ガスを託送供給する場合の両方を含む。後者の場合、都市ガス製造用ＬＮＧとは、都市ガス託送用ＬＮＧと同義である。都市ガス事業者は、都市ガス供給量が、一般に一定量であるために、都市ガス製造用ＬＮＧは、２４時間冷熱利用が可能であるという特徴がある。
○ＬＮＧとは、液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）のことであり、天然ガスを、その主成分であるメタンの沸点（−１６２℃）以下に冷却して液化したもの。液化天然ガスはもとの体積の１／６００という小容量になり、タンカーにより大量の天然ガスを海上輸送できる。
○都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱とは、電力需要のピーク時間帯において、ＬＮＧを気化する際に、蓄熱装置に貯蔵される冷熱をいう。
【００１３】
本発明では、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱を最大限に利用することが非常に重要である。都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱の全てを利用することに最大限の努力を払うべきで、例え一部であっても海水に投棄する等は論外であろう。？
○液体空気の蓄熱装置に貯蔵された冷熱とは、電力需要のピーク時間帯に、液体空気貯槽に貯蔵された液体空気を気化する際に、蓄熱装置に貯蔵される冷熱をいう。
○蓄熱装置とは、電力需要のピーク時間帯において、液化空気を気化する際に液化空気冷熱を貯蔵する装置をいう。電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の排ガスの温熱を貯蔵する装置をいう。
○都市ガス供給とは、気化した天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により供給することをいう。都市ガス事業者が都市ガスを供給するほかに、電気事業者が都市ガスを卸供給、あるいは託送供給する場合を含む。
○電力供給とは、発電した電力を電力送電線により供給することをいう。電気事業者が発電した電力を商用電力として供給するほかに、都市ガス事業者が発電した電力を卸供給、あるいは託送供給する場合を含む。
○エネルギー供給とは、都市ガスと電力を供給することをいう。エネルギーとは、都市ガスと電力のことを指す。エネルギー供給とは、主として、２４時間常に都市ガスを供給すると共に、ピーク時間帯に電力を供給することをいう。
本願明細書中のエネルギー供給の意味には、都市ガス事業者が都市ガスを供給するとともに電力を託送供給（あるいは卸供給）する場合のほかに、電気事業者が電力を供給すると共に都市ガスを託送供給（あるいは卸供給）する場合を含む。
○液体空気とは、ピーク時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体の冷熱と低付加価値電力（単に、安価な電力ともいう。）を用いて製造した液体空気をいう。ピーク時間帯において、製造されて液体空気貯槽に貯蔵された液体空気は、電力需要のピーク時間帯において、ポンプで昇圧され、気化されて、コンバインドサイクル発電装置に供給されて燃焼させて発電を行う。
○コンバインドサイクル発電とは、二つ以上の熱機関を複合させて発電効率の向上を図る発電方式をいう。例えば、蒸気タービンやガスタービン発電システムの排熱を利用して排熱ボイラーで水蒸気を作り再び発電に利用することで総合効率を向上させる方法をいう。従来の単独の発電方法よりも５〜１０％程度発電効率が向上する。燃料ガス（ＬＮＧ）を空気中で燃焼させると、膨大な熱（熱的エネルギー）を発生すると同時に、そのガスは急激な体積膨張（機械的エネルギー）を起こす。コンバインドサイクル発電は、この膨張力で先ずガスタービン発電システムを回転させ、さらにガスタービン発電システムから排出される高温の排気ガス（６００℃ぐらいの余熱）で高温高圧の蒸気を生みだして、蒸気タービンを回転させる。このようにして、発生したガスタービン発電システムと蒸気タービンの駆動力とを併せて、発電機を回転させることにより、燃料の持っているエネルギーを有効に取り出し、効率的に発電する方式をコンバインドサイクル発電という。コンバインドサイクル発電の発電効率を高めるためには、コンバインドサイクル発電システムの発電効率を高める必要があり、そのためには、ガスタービン発電システムの入り口ガス温度（例えば、１１００℃から１３００℃、今後は蒸気冷却によりタービン羽根を冷却する場合、１５００℃が期待できる。）を極力高くする必要がある。そして、高温排気ガスを排熱回収ボイラーで有効利用することによって、従来のコンバインドサイクル発電方式に比べ、高い熱効率を得る。
○コンバインドサイクル発電装置の排熱とは、水蒸気を復水させた後に排出される熱量をいう。本発明では、かかる排熱を▲１▼圧縮した液体空気を気化するために用いたり、▲２▼空気中の水分と炭酸ガスを吸着した後に再生熱として利用したりして、コンバインドサイクル発電装置の発電効率を向上させることができる。
○都市ガスと電力のエネルギー供給とは、本願明細書では、都市ガス用ＬＮＧを気化して都市ガスを製造すると共に、電力の両方のエネルギーを製造し、両方を需要者（電力事業者、都市ガス事業者の両方を含む。）に供給することをいう。ここに、両方のエネルギーを供給するのには、以下の二つのパターンがある。
▲１▼都市ガス事業者が、都市ガス製造用ＬＮＧを気化させた後、自ら所有する都市ガス導管により都市ガスを供給する場合
▲２▼電気事業者が、都市ガス製造用ＬＮＧを気化させた後、都市ガス事業者が所有する都市ガス導管により都市ガスを託送供給する場合である。後者の場合、都市ガス製造用ＬＮＧには、都市ガス託送用ＬＮＧが含まれるものとする。
○都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱利用は、従来は、冷熱発電、空気液化分離、液化炭酸等で実用化されており、ＬＮＧの持つ冷熱の有効利用を行っている。例えば、ＬＮＧ冷熱の利用により空気液化分離では４０〜５０％、液化炭酸・ドライアイスでは３０〜４０％、冷凍倉庫では約５０％の電力量を節減でき大幅な省エネルギーが可能である。過去、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱利用としては、上記のような用途に用いられてきた。しかし、最も冷熱利用量の多い冷熱発電については、都市ガスの送出圧力が大きい場合利用可能な冷熱が少なくメリットが少ないという理由で、最近は新規建設されていない。空気液化分離、液化炭酸においては、この冷熱技術を利用して製造した製品自体の需要が変動し不安定であることも相俟って、積極的な設備投資に至っていない。ガス事業と電気事業の規制緩和を受けて、ガス事業者と電気事業者間の競争が激化し、安価で効率的な都市ガスと電力のエネルギー供給の観点から、都市ガス製造用ＬＮＧの徹底した冷熱利用により、エネルギー効率の高いエネルギーを需要者に供給することが本発明の課題となっていた。
○コンバインドサイクル発電装置の排熱とは、蒸気タービンの復水した後に排出される熱をいう。コンバインドサイクル発電装置自体、発電効率が非常に高いが、なお排熱の有効利用を図ることによって全体の発電効率向上を図る必要がある。
・請求項１記載の発明は、電力需要のピークオフ時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力を用いて製造した液体空気を液体空気貯槽に貯蔵しつつ、気化した天然ガスを都市ガスとして都市ガス導管により供給すると共に、電力需要のピーク時間帯において、貯蔵された液体空気をポンプ圧縮して蓄熱装置に通すことにより液体空気の冷熱を蓄熱装置に貯蔵しつつ、気化して得た圧縮空気をコンバインドサイクル発電装置に供給して発電した電力を電力送電線により供給することを特徴とするエネルギー供給方法である。
【００１４】
低付加価値電力は、ピークオフ時間帯で利用可能であり、当該電力を用いて、大気を空気圧縮機で圧縮することが可能となり、低廉に圧縮空気を製造することができる。コンプレッサーの機械エネルギーだけではなく、冷熱（都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び液体空気から回収した冷熱）を利用して、臨界温度近くで臨界圧力近くまで低温圧縮空気を製造することができる。そして、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱は、都市ガス製造用ＬＮＧを気化して都市ガスを製造・供給する際に、回収して低温圧縮空気を製造するために利用される。
このようにして製造した低温圧縮空気を等エンタルピー膨張をさせることにより、常圧で液体空気（温度―１９０℃）を製造することができる。
【００１５】
このようにして、ピークオフ時間帯の安価な電力を利用することにより、液体空気を製造して、液体空気貯槽に貯蔵することができる。
【００１６】
電力需要のピーク時間帯においては、貯蔵された液体空気をポンプ圧縮して蓄熱装置に通すことにより液体空気の冷熱を回収して蓄熱装置に貯蔵しつつ、気化して得た圧縮空気をコンバインドサイクル発電装置に供給して発電した電力を電力送電線により供給する。
【００１７】
このようにして、
［請求項１１］  電力需要のピーク時間帯において、蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱を用いて復水させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー供給方法。
［請求項１２］  電力需要のピーク時間帯において、貯蔵された液体空気をコンバインドサイクル発電装置の排熱を用いて気化させた圧縮空気を、コンバインドサイクル発電装置に供給することを特徴とする請求項１〜２に記載のエネルギー供給方法。
［請求項１３］  電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電用ＬＮＧを蓄熱装置に通すことによりコンバインドサイクル発電用ＬＮＧの冷熱を蓄熱装置に貯蔵することを特徴とする請求項１〜３に記載のエネルギー供給方法。
［請求項１４］電力需要のピークオフ時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力の他に、さらにコンバインドサイクル発電用ＬＮＧの冷熱を用いて液体空気を製造することを特徴とする請求項１〜４に記載のエネルギー供給方法。
［請求項１５］  電力需要のピーク時間帯において、都市ガス製造用ＬＮＧを蓄熱装置に通すことにより都市ガス製造用ＬＮＧを蓄熱装置に貯蔵することを特徴とする請求項１〜５に記載のエネルギー供給方法。
［請求項１６］  電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の排熱を空気中の水分と炭酸ガスを吸着した後に再生熱として利用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
［請求項１７］  電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の排ガス中の炭酸ガスを、冷熱を利用して凝縮させた後、分離回収して大気中に放出しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
［請求項１８］冬季において、電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の水蒸気冷却用の海水と熱交換させた後、都市ガス製造用ＬＮＧ気化熱として利用することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
［請求項１９］冬季において、電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電装置の水蒸気冷却用の海水と熱交換させて貯水槽に貯蔵した後、都市ガス製造用ＬＮＧ気化熱として利用することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のエネルギー供給方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のコンバインドサイクル発電システム（以下、本システムとも略す。）の具体的な発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１において、ＬＮＧ貯槽１で貯蔵されている都市ガス製造用ＬＮＧは、コンクリートや砂利などの蓄熱材が充填された蓄熱装置を通過して、常温の空気と熱交換して加熱されることになる。発電用ＬＮＧ（供給量は１０万Ｎｍ３／ｈｒ）は、ポンプ圧縮気化後、コンバインドサイクル発電システムの燃焼器（図示せず。）により空気と一緒に混合されて燃焼する。燃焼によって発生した高温の燃焼ガスは、タービン内で膨張させて、発電機Ｍを回転させることにより発電する。
本システムでは、低付加価値電力（安価な夜間電力を含む。）により空気圧縮機を駆動し、圧縮空気を蓄熱装置により冷却することにより液体空気を  電力需要のピーク時間帯において、製造する。製造された液体空気は、液体空気貯槽に貯蔵し、昼間の電力需要ピーク時間帯に、ポンプＰによって加圧した後、蓄熱装置を通すことによって気化し、コンバインドサイクル発電システムの燃焼器（図示せず。）に供給する。このような方法によれば、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱を徹底して有効利用するので、昼間のコンバインドサイクル発電システムによる発電において、大型の空気圧縮機（タービンと同軸）なしで、高圧の燃焼用空気を得ることができる。
すなわち、従来技術において必要であった大型の空気圧縮機（タービンと同軸）の動力を都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱及び蓄熱装置に貯蔵された液体空気の冷熱と低付加価値電力（夜間では、夜間電力を用いる。）で代替することから、コンバインドサイクル発電システムによる発電効率が増加することになる。この液体空気の  電力需要のピーク時間帯において、おける製造方法と、昼間における液体空気の気化方法について、それぞれ以下に説明する。
液体空気用の原料空気は、空気圧縮機（あるいはブロアー）で大気より取り込まれ、配管の閉塞や熱伝達率の低下を防止するために、水分や二酸化炭素が吸着塔等により除去される。この、水分や二酸化炭素の除去技術は、実施されている液化窒素製造技術と同じである。
【００１９】
ここに、吸着後に再生するためにコンバインドサイクル発電システムの排ガスを用いることができる。例えば、デシカント除湿装置を用いる場合には、吸着後に再生するためにコンバインドサイクル発電システムの排ガスの温熱を蓄熱装置に貯蔵して有効利用することが望ましい。このようにして、乾燥状態となった空気は、蓄熱装置を介して貯蔵された都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱により、冷却される。冷却された空気は、さらに空気圧縮機Ｃに供給され昇圧される。この昇圧された空気は、さらに蓄熱装置を介して貯蔵された都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱により冷却される。なお、空気圧縮機Ｃは、電動機Ｍにより電力を使用して駆動される。圧縮空気は所定の圧力として、例えば、空気の臨界圧力以上である約４０気圧まで昇圧される。このように、空気圧縮機Ｃの前段又は後段で空気を冷却することにより、空気圧縮機Ｃ動力の低減を図ることができる。このことが、都市ガス製造用ＬＮＧの冷熱と液体空気の冷熱を回収することに基因して、本発明の効果として非常に大きいのである。
空気圧縮機Ｃにより昇圧されて温度が上昇した空気は、予め液体空気の冷熱が貯蔵されている蓄熱装置により熱交換され、空気の臨界温度である−１４０度以下まで冷却されることになる。蓄熱装置には液体空気の冷熱が貯蔵されており、圧縮空気は、熱交換により冷却される。蓄熱装置の出口で空気の臨界状態以上となった空気は、ジュールトムソン弁により大気圧まで等エンタルピー状態で自由膨張し、約−１９０度まで温度低下する。その結果、空気の一部は液化し、液体空気貯槽に分離貯蔵される。液化しなかった空気については、その温度は約−１９０度程度であり、蓄熱装置内部と弁の熱交換経路で、その空気の冷熱は回収される。
電力需要のピーク時間帯において、コンバインドサイクル発電システムの燃焼器（図示せず。）へ液体空気を気化し供給するのは、以下の方法による。すなわち、  電力需要のピーク時間帯において、製造し液体空気貯槽に貯蔵された液体空気は、ポンプＰにより、例えば約４０気圧まで昇圧され、弁を介して蓄熱装置に移送される。蓄熱装置は、圧縮空気を冷却することにより温度上昇しているため、この液体空気との熱交換により加熱され、圧縮液体空気を気化して約４０気圧の空気を製造する。この気化させた圧縮空気は、コンバインドサイクル発電システムの燃焼器（図示せず。）に供給される。液体空気の状態でポンプで加圧する動力は、気体空気の状態で空気圧縮機で加圧する動力と比較して、大幅に少なくて済み経済的である。
【００２０】
さて、液体空気の製造時間帯と液体空気の気化時間帯との関係を図２に示す。ここでは、運転パターンとしては、例えば、以下の状態を考えている。すなわち、一日２４時間を１サイクルとし、都市ガス供給時間帯（２４時間フルに都市ガスを供給している。）においては、空気圧縮機Ｃによる空気の昇圧と蓄熱装置による空気の冷却を交互に繰り返すことにより、冷却した圧縮空気を製造し、さらにジュールトムソン効果により常圧まで膨張させ液体空気を製造するとともに、液体空気は液体空気貯槽に貯蔵する。昼間に約５時間の電力ピーク時間帯を迎えると、ポンプＰと蓄熱装置により液体空気のポンプ加圧を行ない蓄熱装置を通して気化を行い、気化させた圧縮空気はコンバインドサイクル発電システムの燃焼器（図示せず。）に供給し、発電機Ｍによる発電を行う。
【００２１】
液体空気を利用したコンバインドサイクル発電システムでは、これまで述べたように、空気に対する蓄熱装置での冷熱の交換特性が優れていることが特に重要となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧縮機と燃焼器，タービンで構成されるコンバインドサイクル発電システムで、低付加価値電力（安価な夜間電力を含む。）を用いて液体空気を製造し、これを電力需要が増大した時に圧縮機からの圧縮空気に代わり、液体空気を加圧してコンバインドサイクル発電システムの燃焼器に供給する方式において、液体空気の製造に必要となる冷熱を蓄熱装置に貯蔵することができ、昼間の電力需要ピーク時間帯に、発電システムが使用する液体空気を安定に製造可能となる。
【００２３】
また、本発明の効果は、前述した本発明課題を達成することである。
【００２４】
また、本発明の効果は、本明細書の各所で記載された効果を奏することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるコンバインドサイクル発電システムを示す構成図。
【符号の説明】
３，１４，１５…蓄熱装置、５…燃焼器、６…コンバインドサイクル発電システム、７…発電機、１１…空気圧縮機、１６…ジュールトムソン弁、３４…膨張タービン、２９…ポンプ。
【図１】
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