(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動する入力電力により駆動される電動機と、
前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機と流体的に接続され、前記圧縮機により圧縮された空気を貯蔵する蓄圧タンクと、
前記蓄圧タンクと流体的に接続され、前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続されて発電する発電機と、
前記圧縮機で圧縮された空気と熱媒とで熱交換し、熱媒を加熱するための第１熱交換器と、
前記第１熱交換器と流体的に接続され、熱媒を貯蔵する熱媒タンクと、
前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記膨張機に供給される圧縮空気とで熱交換し、圧縮空気を加熱するための第２熱交換器と、
前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整するための第１流量調整手段と、
前記熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整する制御装置と
を備える圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動機で駆動すべき電力量の変化に基づいて、前記第１熱交換器に流入する熱媒を前記第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器へ流入する熱媒の流量を制御する、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項３】
前記第２熱交換器に供給される熱媒の量を調整するための第２流量調整手段をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記膨張機に供給される圧縮空気を所定の第２の温度に維持するように、前記第２流量調整手段によって前記第２熱交換器に供給される熱媒の量を調整する、請求項３に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記発電機で発電すべき電力量の変化に基づいて、前記膨張機に流入する圧縮空気を前記第２の温度に維持するように、前記第２流量調整手段によって前記第２熱交換器へ流入する熱媒の流量を制御する、請求項４に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項６】
前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器と流体的に接続され、前記第２熱交換器で降温した熱媒を貯蔵する熱媒戻りタンクと、
熱媒戻りタンクから前記第１熱交換器に供給する熱媒の温度を所定の第３の温度に低下させるための熱媒冷却器と
をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項７】
前記熱媒タンクは、貯蔵している熱媒の量を測定するための残量センサと、
前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を調整するための第３流量調整手段と
をさらに備え、
前記制御装置は、前記残量センサの測定値に基づいて前記熱媒タンクに貯蔵可能な熱媒量が所定値以下になった場合に、前記第３流量調整手段によって前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を減少させ、貯蔵する熱媒の温度を上昇させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項８】
変動する入力電力により電動機を駆動し、
前記電動機と機械的に接続された圧縮機により空気を圧縮し、
前記圧縮機から供給される圧縮空気を蓄圧タンクに貯蔵し、
前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気により膨張機を駆動し、
前記膨張機と機械的に接続された発電機により発電し、
第１熱交換器において前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と熱媒とで熱交換して熱媒を昇温し、
前記第１熱交換器で昇温した熱媒を熱媒タンクに貯蔵し、
第２熱交換器において前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気とで熱交換して圧縮空気を昇温させて前記膨張機に供給する圧縮空気貯蔵発電方法において、
前記熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の第１の温度に維持するように、第１流量調整手段によって前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整する、圧縮空気貯蔵発電方法。
【請求項９】
前記電動機で駆動すべき電力量の変化に基づいて、前記第１熱交換器に流入する熱媒を前記第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器へ流入する熱媒の流量を調整する、請求項８に記載の圧縮空気貯蔵発電方法。
【請求項１０】
前記発電機で発電すべき電力量の変化に基づいて、前記膨張機に流入する圧縮空気を第２の温度に維持するように、第２流量調整手段によって前記第２熱交換器へ流入する熱媒の流量を調整する、請求項８又は請求項９に記載の圧縮空気貯蔵発電方法。
【請求項１１】
前記熱媒タンクに貯蔵している熱媒の量を残量センサにより測定し、
前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を第３流量調整手段により調整し、
前記残量センサの測定値に基づいて前記熱媒タンクに貯蔵可能な熱媒量が所定値以下になった場合に、前記第３流量調整手段によって前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を減少させ、貯蔵する熱媒の温度を上昇させる、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や太陽熱発電などの太陽エネルギーを利用した発電においては、当日の日照状況に影響されて、その発電出力が大きく変動する。例えば、夜間には発電できないし、雨天や曇天の日には発電出力が大きく減少する。また、夜明けから日暮れまでの日照状況や、晴れのち曇りといった日照状況の場合、発電出力が一日のうちで大きく変動する。
【０００３】
また、風車を用いた風力発電においては、当日の風向や風力の変化によって、その発電出力が大きく変動する。複数の風車をまとめたウインドファームのような発電設備においては、各風車の発電出力を加算することで、短周期の発電変動は平滑化することができるが、全体としてみてもその発電出力の変動は避けることができない。
【０００４】
このような変動する不安定な発電出力を平滑化又は平準化する技術としては、余剰発電電力が生じた際に電気を蓄えておき電力不足時に電気を補う蓄電池がその代表的なものであるが、余剰発電電力が生じた際に電気の代わりに変換した空気圧力として蓄えておき、必要なときに空気タービン発電機等で電気に再変換する圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）と呼ばれる技術が知られている。一般に、比較的短周期の変動を均す場合を平滑化と呼び、比較的長周期の変動を均す場合を平準化と呼んでいるが、ここでは両者をまとめて平滑化と表すものとする。
【０００５】
このＣＡＥＳの技術を利用した代表的な従来技術が特許文献１から特許文献３に開示されている。特許文献１から特許文献３のいずれにおいても、圧縮機による圧縮工程で発生する熱を回収することで、エネルギー貯蔵効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−９７７３７号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１２４１０号公報
【特許文献３】特表２０１３−５３６３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、いずれの従来技術においても、オフピーク時における不要電力（再生可能エネルギーによる発電電力のように大きな変動はしない）を用いて、地下洞窟等の大型の貯蔵空間に圧縮空気を貯蔵することを前提にするものである。従って、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを用いた発電のように、変動する電力を平滑化することを目的とするものではない。
【０００８】
さらに、いずれの従来技術においても、圧縮機で吸収すべき電力が頻繁に変化する場合に、圧縮機を駆動する動力を変動させて吸収電力量を変化させることについて開示がない。ましてや圧縮機の運転状態の変化によって熱回収温度が変動することを防止する手段については全く開示されていない。
【０００９】
ＣＡＥＳ発電装置においては、充電工程と放電工程におけるエネルギー損失をできるだけ小さくする（充放電効率を高くする）ことが非常に重要である。従って通常、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように、熱回収に係る温度条件等の各種パラメータを最適値に定めている。吸収すべき電力があまり変動しない場合は、安定した吐出圧力、吐出温度で圧縮機を運転することができる。しかし、再生可能エネルギーによる発電出力の平滑化のように、吸収すべき電力が大きく変動することを前提にする場合、吐出圧力、吐出温度などが変化することになる。このため、一定のパラメータでの運転をキープすることができず、システム全体の充放電効率が低下する。
【００１０】
本発明は、吸収すべき電力が変動する再生可能エネルギーの平滑化に圧縮空気貯蔵発電装置を用いるに際して、その充放電効率を高く維持できる圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、変動する入力電力により駆動される電動機と、前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機と流体的に接続され、前記圧縮機により圧縮された空気を貯蔵する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクと流体的に接続され、前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、前記膨張機と機械的に接続された発電機と、前記圧縮機で圧縮された空気と熱媒とで熱交換し、熱媒を加熱するための第１熱交換器と、前記第１熱交換器と流体的に接続され、熱媒を貯蔵する熱媒タンクと、前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記膨張機に供給される圧縮空気とで熱交換し、圧縮空気を加熱するための第２熱交換器と、前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整するための第１流量調整手段と、前記熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整する制御装置とを備える圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。
【００１２】
この構成により、第１流量調整手段によって熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の第１の温度に維持することで、吸収すべき電力が変動する再生可能エネルギーの平滑化に圧縮空気貯蔵発電装置を用いるに際して、その充放電効率を高く維持できる。具体的な充放電効率低下要因として、圧縮機の電力吸収量が変化した場合、圧縮機から吐出される圧縮空気の熱量が変化する。例えば、吐出圧力と吐出温度を一定にし、圧縮機の電力吸収量を増加させた場合は、吐出される圧縮空気の流量が増大する。従って、仮に第１熱交換器で熱交換する熱媒の流量を一定とした場合、熱媒タンクに流入する熱媒温度が上昇する。この場合、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定蓄熱温度より高い温度となって、充放電効率が低下する。一方、圧縮機の電力吸収量を減少させる場合、熱媒温度が設定蓄熱温度より下がり、この場合も充放電効率が低下する。
【００１３】
前記制御装置は、前記電動機で駆動すべき電力量の変化に基づいて、前記第１熱交換器に流入する熱媒を前記第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器へ流入する熱媒の流量を制御することが好ましい。
【００１４】
これにより、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定蓄熱温度（第１の温度）で熱媒タンクに熱媒を貯蔵できるので、システム全体の充放電効率を高めることができる。また、第１熱交換器から流出する熱媒の温度に変化が出るまでには相当の時間遅れがあるが、圧縮機で吸収すべき電力量の変化に応じて制御することで、熱媒の温度に変化が出る前に予め適切な熱媒流量にすることができるので、充放電効率を一層向上できる。
【００１５】
前記第２熱交換器に供給される熱媒の量を調整するための第２流量調整手段をさらに備えることが好ましい。また、前記制御装置は、前記膨張機に供給される圧縮空気を所定の第２の温度に維持するように、前記第２流量調整手段によって前記第２熱交換器に供給される熱媒の量を調整することが好ましい。
【００１６】
これにより、電力吸収側に加えて電力供給側においても、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定発電温度（第２の温度）で、膨張機が発電できるので、更に充放電率効率を向上できる。
【００１７】
前記制御装置は、前記発電機で発電すべき電力量の変化に基づいて、前記膨張機に流入する圧縮空気を前記第２の温度に維持するように、前記第２流量調整手段によって前記第２熱交換器へ流入する熱媒の流量を制御することが好ましい。
【００１８】
これにより、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定発電温度で膨張機に圧縮空気を供給できるので、システム全体の充放電効率を高めることができる。また、膨張機に供給するための圧縮空気の温度に変化が出るまでには相当の時間遅れがあるが、発電機で発電すべき電力量の変化に応じて制御することで、圧縮空気の温度に変化が出る前に予め適切な熱媒流量にすることができ、充放電効率を一層向上できる。
【００１９】
前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器と流体的に接続され、前記第２熱交換器で降温した熱媒を貯蔵する熱媒戻りタンクと、熱媒戻りタンクから前記第１熱交換器に供給する熱媒の温度を所定の第３の温度に低下させるための熱媒冷却器とをさらに備えることが好ましい。
【００２０】
これにより、熱媒冷却器によって第１熱交換器に流入する熱媒を所定の第３の温度に維持できるので、第１熱交換器における熱交換を安定的に行うことができ、充放電効率を向上できる。
【００２１】
前記熱媒タンクは、貯蔵している熱媒の量を測定するための残量センサと、前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を調整するための第３流量調整手段とをさらに備え、前記制御装置は、前記残量センサの測定値に基づいて前記熱媒タンクに貯蔵可能な熱媒量が所定値以下になった場合に、前記第３流量調整手段によって前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を減少させ、貯蔵する熱媒の温度を上昇させることが好ましい。
【００２２】
これにより、熱媒タンクに流入する熱媒の温度を予め定められた定常状態における設定蓄熱温度より上げ、熱媒タンクに流入する熱媒の流量を下げることで、熱媒タンクが満タンになるまでの時間を延長できる。さらに、熱媒タンクの熱媒の温度を上げることができるので、全体としての充放電効率は低下するが、本来蓄熱することができなくなる状況下でも蓄熱できるので、少なくとも放電効率を向上できる。ここで第３流量調整手段は、第１又は第２流量調整手段と同一であってもよい。
【００２３】
本発明の第２の態様は、変動する入力電力により電動機を駆動し、前記電動機と機械的に接続された圧縮機により空気を圧縮し、前記圧縮機から供給される圧縮空気を蓄圧タンクに貯蔵し、前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気により膨張機を駆動し、前記膨張機と機械的に接続された発電機により発電し、第１熱交換器において前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と熱媒とで熱交換して熱媒を昇温し、前記第１熱交換器で昇温した熱媒を熱媒タンクに貯蔵し、第２熱交換器において前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気とで熱交換して圧縮空気を昇温させて前記膨張機に供給する圧縮空気貯蔵発電方法において、前記熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の第１の温度に維持するように、第１流量調整手段によって前記第１熱交換器に供給される熱媒の量を調整する、圧縮空気貯蔵発電方法を提供する。
【００２４】
前記圧縮空気貯蔵発電方法では、前記電動機で駆動すべき電力量の変化に基づいて、前記第１熱交換器に流入する熱媒を前記第１の温度に維持するように、前記第１流量調整手段によって前記第１熱交換器へ流入する熱媒の流量を調整することが好ましい。
【００２５】
前記圧縮空気貯蔵発電方法では、前記発電機で発電すべき電力量の変化に基づいて、前記膨張機に流入する圧縮空気を第２の温度に維持するように、第２流量調整手段によって前記第２熱交換器へ流入する熱媒の流量を調整することが好ましい。
【００２６】
前記圧縮空気貯蔵発電方法では、前記熱媒タンクに貯蔵している熱媒の量を残量センサにより測定し、前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を第３流量調整手段により調整し、前記残量センサの測定値に基づいて前記熱媒タンクに貯蔵可能な熱媒量が所定値以下になった場合に、前記第３流量調整手段によって前記熱媒タンクに供給される熱媒の量を減少させ、貯蔵する熱媒の温度を上昇させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、第１流量調整手段によって熱媒タンクに貯蔵される熱媒を所定の温度に維持することで、吸収すべき電力が変動する再生可能エネルギーの平滑化に圧縮空気貯蔵発電装置を用いるに際して、その充放電効率を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電装置の概略構成図。
【図２】充電指令と放電指令の一例を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施形態に係る圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電装置２の概略構成図を示している。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、再生可能エネルギーを利用して発電する場合に、需要先である電力系統４への出力変動を平滑化するとともに、電力系統４における需要電力の変動に合わせた電力を出力する。ＣＡＥＳ発電装置２は、風力発電所又は太陽光発電所などの再生可能エネルギーによる発電所６から、トランス等で構成される受送電設備８を介して供給された電力を平滑化し、需要先の電力系統４に電力を出力する。
【００３１】
図１を参照して、ＣＡＥＳ発電装置２の構成を説明する。
【００３２】
ＣＡＥＳ発電装置２は、空気経路と熱媒経路を備える。空気経路には、主に圧縮機１０と、蓄圧タンク１２と、膨張機１４とが設けられており、これらが空気配管１６により流体的に接続され、その内部には空気が流れている（図１の破線参照）。熱媒経路には、主に第１熱交換器１８と、熱媒タンク２０と、第２熱交換器２２とが設けられており、これらが熱媒配管２４により流体的に接続され、その内部には熱媒が流れている（図１の実線参照）。
【００３３】
まず、図１を参照して空気経路について説明する。空気経路では、吸気フィルタ２６を通じて吸い込まれた空気は、圧縮機１０で圧縮され、蓄圧タンク１２に貯蔵される。蓄圧タンク１２に貯蔵された圧縮空気は膨張機１４に供給され、発電機２８の発電に使用される。
【００３４】
圧縮機１０は、スクリュ式であり、モータ（電動機）３０を備える。モータ３０は、圧縮機１０に機械的に接続されている。発電所６で発電された電力（入力電力）はコンバータ３２及びインバータ３４を介してモータ３０に供給され、この電力によりモータ３０が駆動され、圧縮機１０が作動する。圧縮機１０の吐出口１０ｂは、空気配管１６を通じて蓄圧タンク１２に流体的に接続されている。圧縮機１０は、モータ３０により駆動されると、吸込口１０ａより空気を吸引し、圧縮して吐出口１０ｂより吐出し、蓄圧タンク１２に圧縮空気を圧送する。圧縮機１０は、本実施形態ではスクリュ式であるが、ターボ式やスクロール式であってもよい。また、本実施形態では圧縮機１０の数は１台であるが、並列に複数台を設置してもよい。
【００３５】
蓄圧タンク１２は、圧縮機１０から圧送された圧縮空気を貯蔵する。従って、蓄圧タンク１２には、圧縮空気としてエネルギーを蓄積できる。蓄圧タンク１２は、空気配管１６を通じて、膨張機１４に流体的に接続されている。従って、蓄圧タンク１２で貯蔵された圧縮空気は、膨張機１４に供給される。蓄圧タンク１２は貯蔵する電力量によって、その圧縮空気の貯蔵圧力と貯蔵容量が定められる。ただし、一般的に大容量になるので、外気と断熱するのがコストの観点から困難である。従って、その圧縮空気の貯蔵温度は、大気放出による熱損失を避けるため大気温度と同程度、又は少し高めか低めに設定されている。蓄圧タンク１２には圧力センサ１３が設置されており、内部の圧縮空気の圧力を測定できる。
【００３６】
膨張機１４は、スクリュ式であり、発電機２８を備える。発電機２８は膨張機１４と機械的に接続されている。吸込口１４ａから圧縮空気を供給された膨張機１４は、供給された圧縮空気により作動し、発電機２８を駆動する。発電機２８は外部の電力系統４に電気的に接続されており（図１の一点鎖線参照）、発電した電力はコンバータ３６及びインバータ３８を介して需要先の電力系統４に供給される。また、膨張機１４で膨張された空気は、吐出口１４ｂから外部に排気サイレンサ４０を介して排出される。膨張機１４は、本実施形態ではスクリュ式であるが、ターボ式やスクロール式であってもよい。また、本実施形態では膨張機１４の数は１台であるが、並列に複数台を設置してもよい。
【００３７】
次に、図１を参照して熱媒経路について説明する。熱媒経路では、第１熱交換器１８において圧縮機１０で発生した熱を熱媒に回収している。そして、熱回収した熱媒を熱媒タンク２０に貯蔵し、第２熱交換器２２において膨張機１４で膨張する前の圧縮空気に熱を戻している。第２熱交換器２２において熱交換して降温した熱媒は熱媒戻りタンク４２に供給される。そして、熱媒戻りタンク４２から第１熱交換器１８に再び熱媒が供給され、このように熱媒は循環している。ここで、熱媒の種類は特に限定されておらず、例えば鉱物油やグリコール系の熱媒を使用でき、その使用温度は１５０℃から２４０℃程度である。
【００３８】
第１熱交換器１８は、圧縮機１０と蓄圧タンク１２との間の空気配管１６に設けられている。従って、この空気配管１６内の圧縮空気と、熱媒配管２４内の熱媒との間で熱交換し、圧縮機１０による圧縮で発生した圧縮熱を熱媒に回収している。即ち、第１熱交換器１８では、圧縮空気の温度は低下し、熱媒の温度は上昇する。ここで昇温した熱媒は、熱媒配管２４を通じて熱媒タンク２０に供給される。
【００３９】
第１熱交換器１８から熱媒タンク２０までの熱媒配管２４には、第１熱交換器１８で熱交換して昇温した熱媒の温度を測定するための温度センサ４４ａ及び熱媒を流動させるための第１ポンプ（第１流量調整手段）４６が設けられている。第１ポンプ４６の種類は限定されず、熱媒を流動させる限りどのような形式であってもよい。また、第１ポンプ４６の配置は、第１熱交換器１８の下流側ではなく上流側であってもよい。第１ポンプ４６は、後述の制御装置４８ａにより駆動され、第１熱交換器１８で熱交換する熱媒の流量を調整する。第１ポンプ４６により熱媒流量を調整する他、図示しない流量一定のポンプと流量調整弁を使用して流量を調整してもよい。
【００４０】
第１ポンプ４６によって熱媒タンク２０に貯蔵される熱媒を後述する所定の設定蓄熱温度（第１の温度）に維持することで、ＣＡＥＳ発電装置２の充放電効率を高く維持できる。具体的な充放電効率低下要因として、圧縮機１０の電力吸収量が変化した場合、圧縮機１０から吐出される圧縮空気の熱量が変化する。例えば、吐出圧力と吐出温度を一定にし、圧縮機１０の電力吸収量を増加させた場合は、吐出される圧縮空気の流量が増大する。従って、第１熱交換器１８で熱交換する熱媒の流量を一定とした場合、熱媒タンク２０に流入する熱媒温度が上昇する。この場合、後述の設定蓄熱温度より高い温度となって、充放電効率が低下する。一方、圧縮機１０の電力吸収量を減少させる場合、熱媒温度が設定蓄熱温度より下がり、この場合も充放電効率が低下する。これを防止するため、第１ポンプ４６を制御し、熱媒流量を調整することで充放電効率を高く維持する。第１ポンプ４６の具体的な制御については後述する。
【００４１】
熱媒タンク２０は、大気と断熱された断熱材で周囲が覆われた鋼製タンクである。熱媒タンク２０には、第１熱交換器１８で昇温した熱媒が貯蔵される。熱媒タンク２０には、残量センサ５０ａが設置され、貯蔵されている熱媒量を検出できる。例えば、残量センサ５０ａは液面センサであってもよい。また、熱媒タンク２０に残量センサを直接設置せず、熱媒配管内の熱媒流量を検出する流量センサを設け、その流入と流出の積算値から熱媒タンク２０内の熱媒量を決定してもよい。熱媒タンク２０には、温度センサ４４ｂがさらに設けられており、内部の熱媒の温度を測定できる。熱媒タンク２０に貯蔵された熱媒は、熱媒配管２４を通じて第２熱交換器２２に供給される。
【００４２】
熱媒タンク２０から第２熱交換器２２までの熱媒配管２４には、熱媒を流動させるための第２ポンプ（第２流量調整手段）５２が設けられている。第２ポンプ５２の種類は限定されず、どのような形式であってもよい。また、第２ポンプ５２の配置は、第２熱交換器２２の上流側ではなく下流側であってもよい。第２ポンプ５２は、後述の制御装置４８ｂにより駆動され、第２熱交換器２２で熱交換する熱媒の流量を調整する。第２ポンプ５２により熱媒流量を調整する他、流量一定のポンプと流量調整弁を使用して流量を調整してもよい。
【００４３】
第２流量調整手段により、電力吸収側の設定蓄熱温度に加えて、電力発電側においても後述の設定発電温度（第２の温度）で膨張機が発電できるのでさらに充放電率効率を向上できる。
【００４４】
第２熱交換器２２は、蓄圧タンク１２と膨張機１４との間の空気配管１６に設けられている。従って、蓄圧タンク１２から膨張機１４に供給される圧縮空気と、熱媒配管２４内の熱媒との間で熱交換し、膨張機１４による膨張の前に圧縮空気を加熱している。即ち、第２熱交換器２２では、圧縮空気の温度は上昇し、熱媒の温度は低下する。第２熱交換器２２から膨張機１４の吸込口１４ａに延びる空気配管には内部の圧縮空気の温度を測定するための温度センサ４４ｃが設けられている。また、第２熱交換器２２で降温した熱媒は、熱媒配管２４を通じて熱媒戻りタンク４２に供給される。
【００４５】
熱媒戻りタンク４２は、第２熱交換器２２で熱交換して降温した熱媒を貯蔵する。従って、熱媒戻りタンク４２内の熱媒は、通常、熱媒タンク２０内の熱媒よりも温度が低い。熱媒戻りタンク４２には、熱媒タンク２０と同様に残量センサ５０ｂ及び温度センサ４４ｄが設けられている。熱媒戻りタンク４２に貯蔵されている熱媒は、熱媒配管２４を通じて第１熱交換器１８に供給される。
【００４６】
熱媒戻りタンク４２から第１熱交換器１８に延びる熱媒配管２４には、熱媒冷却器５４が設けられている。本実施形態の熱媒冷却器５４は熱交換器であり、熱媒戻りタンク４２から第１熱交換器１８に延びる熱媒配管２４内の熱媒と、冷却水との間で熱交換して熱媒の温度を低下させている。
【００４７】
これにより、熱媒冷却器５４によって第１熱交換器１８に流入する熱媒の温度を所定の温度（第３の温度）に維持できるので、第１熱交換器１８における熱交換を安定的に行うことができ、充放電効率を向上できる。
【００４８】
以上により、ＣＡＥＳ発電装置２の熱媒経路は構成されている。
【００４９】
また、ＣＡＥＳ発電装置２は、制御装置４８ａ，４８ｂを備える。制御装置４８ａ，４８ｂは、シーケンサ等を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアにより構築されている。制御装置４８ａは、少なくともモータ３０と、第１ポンプ４６と、発電所６とに電気的に接続されている（図１の一点鎖線参照）。制御装置４８ｂは、少なくとも発電機２８と、第２ポンプ５２と、電力系統４とに電気的に接続されている（図１の一点鎖線参照）。従って、これらの動作は制御装置４８ａ，４８ｂによって制御されている。圧力センサ１３、温度センサ４４ａ〜４４ｄ、及び残量センサ５０ａ，５０ｂは、制御装置４８ａ，４８ｂに測定値を出力する。制御装置４８ａ，４８ｂは、これらの測定値に基づいてＣＡＥＳ発電装置２を制御する。本実施形態では制御装置４８ａ，４８ｂは、圧縮に関する機能を制御する制御装置４８ａと、膨張に関する機能を制御する制御装置４８ｂとに分けて設けられているが、両機能を制御する１つの制御装置が設けられていてもよい。
【００５０】
制御装置４８ａ，４８ｂは、第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２について３種類の制御方法を行う。以下の３種類の制御方法についてはいずれを使用してもよい。
【００５１】
第１に、温度センサ４４ａ，４４ｃの測定値に基づいて、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ及び膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓをそれぞれ一定にするように、第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２を制御する。この場合、本発明の第１流量調整手段には第１ポンプ４６及び温度センサ４４ａが含まれ、本発明の第２流量調整手段には第２ポンプ５２及び温度センサ４４ｃが含まれる。
【００５２】
具体的には、制御装置４８ａは、温度センサ４４ａの測定した熱媒温度Ｔｏｔが設定蓄熱温度よりも高い場合、第１ポンプ４６の回転数を増加し、第１熱交換器１８に供給される熱媒流量を増加し、熱媒温度Ｔｏｔを低下させる。また、制御装置４８ｂは、温度センサ４４ｃの測定した圧縮空気温度Ｔｅｓが設定発電温度よりも高い場合、第２ポンプ５２の回転数を減少し、第２熱交換器２２に供給される熱媒流量を減少し、圧縮空気温度Ｔｅｓを低下させる。熱媒温度Ｔｏｔが設定蓄熱温度よりも低い場合、及び、圧縮空気温度Ｔｅｓが設定発電温度よりも低い場合、上記の逆の動作を行う。このように設定蓄熱温度及び設定発電温度を維持する。
【００５３】
設定蓄熱温度とは、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔの目標温度であり、このときシステム全体の充放電効率を最大限高めることができる。また、設定発電温度とは、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓの目標温度であり、このときシステム全体の充放電効率を最大限高めることができる。
【００５４】
第２に、モータ３０及び発電機２８の回転数に基づいて、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ及び膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを一定にするように、第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２を制御する。この場合、本発明の第１流量調整手段には第１ポンプ４６が含まれ、本発明の第２流量調整手段には第２ポンプ５２が含まれる。
【００５５】
具体的には、モータ３０の回転数が所定の値よりも増加すると、圧縮機１０から吐出される圧縮空気量が増大し、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔが上昇する。従って、制御装置４８ａは、第１ポンプ４６の回転数を増加し、第１熱交換器１８に供給される熱媒流量を増加し、熱媒温度Ｔｏｔを低下させる。また、発電機２８の回転数が所定の値よりも増加すると、膨張機１４で使用する圧縮空気量が増大し、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓが減少する。従って、制御装置４８ｂは、第２ポンプ５２の回転数を増加し、第２熱交換器２２に供給される熱媒流量を増加し、圧縮空気温度Ｔｅｓを増加させる。モータ３０の回転数及び発電機２８の回転数が所定の値よりも減少した場合、上記の逆の動作を行う。このように設定蓄熱温度及び設定発電温度を維持する。この場合、モータ３０及び発電機２８の回転数から熱媒温度Ｔｏｔ及び圧縮空気温度Ｔｅｓを推定して第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２を制御するため、温度センサ４４ａ，４４ｃは不要である。ただし、温度センサ４４ａ，４４ｃを設置して、第１と第２の制御方法を併用してもよい。
【００５６】
第３に、吸収電力指令値Ｌｃ及び発電電力指令値Ｌｇに基づいて、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ及び膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを一定にするように、第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２を制御する。この場合、本発明の第１流量調整手段には第１ポンプ４６が含まれ、本発明の第２流量調整手段には第２ポンプ５２が含まれる。
【００５７】
吸収電力指令値Ｌｃは、モータ３０で駆動（吸収）すべき電力量であり、発電所６からの要求充電量に基づいて決定される。発電電力指令値Ｌｇは、発電機２８で発電すべき電力量であり、需要先の電力系統４からの要求発電量（需要電力）に基づいて決定される。これらは、入力電力の予測値や、需要電力の予測値に基づいて定めてもよい。これらの予測値は、当日の天候・気象条件、過去の気象条件、及び需要電力の時間的変動などの統計的データに基づいて定めてもよい。また、系統接続点における電力変動を抑制するために、系統接続点における電圧、電流、周波数などの電力量の変化をベースに、その変化を打ち消すように定めてもよい。
【００５８】
具体的には、制御装置４８ａは、吸収電力指令値Ｌｃを受けて、圧縮機１０に対して回転数指令を発生させる。この回転数指令は、圧縮機１０の内部吐出圧力、吐出ポートにおける吐出圧力、吸込温度、吐出温度などによって演算できる。この演算に際しては、予め演算した変換テーブルを用いてもよいし、制御装置４８ａ内部で演算してもよい。制御装置４８ｂは、発電電力指令値Ｌｇを受けて、膨張機１４に対して回転数指令を発生させる。この回転数指令は、膨張機１４の内部吐出圧力、吐出ポートにおける吐出圧力、吸込温度、吐出温度などによって演算できる。この演算に際しては、予め演算した変換テーブルを用いてもよいし、制御装置４８ｂ内部で演算してもよい。これらの指令値Ｌｃ，Ｌｇに基づいてモータ３０及び発電機２８の回転数が決定され、これらの回転数に基づいて第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２が第２の制御方法と同様に制御される。
【００５９】
吸収電力指令値Ｌｃにより、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された一定の設定蓄熱温度で熱媒タンク２０に熱媒を貯蔵できるので、システム全体の充放電効率を高めることができる。また、第１熱交換器１８から流出する熱媒の温度に変化が出るまでには相当の時間遅れがあるが、圧縮機１０で吸収すべき電力量の変化に応じて制御することで、熱媒の温度に変化が出る前に予め適切な熱媒流量にすることができ、充放電効率を一層向上できる。
【００６０】
発電電力指令値Ｌｇにより、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された一定の設定発電温度で膨張機１４に圧縮空気を供給できるので、システム全体の充放電効率を高めることができる。また、膨張機１４に供給するための圧縮空気の温度に変化が出るまでには相当の時間遅れがあるが、発電機２８で発電すべき電力量の変化に応じて制御することで、圧縮空気の温度に変化が出る前に予め適切な熱媒流量にすることができ、充放電効率を一層向上できる。
【００６１】
ここで、設定蓄熱温度（第１の温度）とは、熱媒タンク２０に貯蔵するのに適した熱媒の温度であり、上述の第１実施形態では１７０℃に設定してある。一方、設定発電温度（第２の温度）とは、膨張機１４で発電するのに適した圧縮空気の温度であり、上述の第１実施形態では１７０℃に設定してある。これらの温度については、固定値としてもよいし、他の条件に応じて変化する可変値としてもよい。
【００６２】
図２は、充電指令と放電指令の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は吸収電力指令値又は発電電指令値を表す。プラス側が充電指令を示し、マイナス側が放電指令を示している。スクリュ式圧縮機１０及びスクリュ式膨張機１４を用いた場合、吸収（充電）又は発電（放電）すべき電力量と、圧縮機１０のモータ３０及び膨張機１４の発電機２８の回転数は、ほぼ比例して変化する。また、同様に、圧縮機１０から吐出される圧縮空気量及び膨張機１４で使用する圧縮空気量もこれにほぼ比例して変化する。従って、グラフの縦軸は、これらの回転数又は圧縮空気量にも対応する。
【００６３】
図２を参照して、時間と共に吸収又は発電すべき電力の変動に対する制御について具体例を説明する。図２のような電力の変動に伴い、モータ３０（圧縮機１０）及び発電機２８（膨張機１４）の回転数は変化する。上述のように、この回転数の変化により、第１熱交換器１８及び第２熱交換器２２で熱交換する熱媒の温度も変化する。従って、制御装置４８ａ，４８ｂは、第１ポンプ４６及び第２ポンプ５２により熱媒流量を調整して熱媒温度を調整し、熱媒タンク２０に貯蔵される熱媒を最適な設定蓄熱温度に、膨張機１４に供給される圧縮空気を最適な設定発電温度に維持することでシステムの効率を維持する。
【００６４】
状態Ａでは、空気温度は、例えば、圧縮機１０の吸気温度Ｔｃｓ＝２０℃（常温）、圧縮機１０から吐出される圧縮空気温度Ｔｃｄ＝１８０℃、及び蓄圧タンク１２に供給される圧縮空気温度Ｔｔｉ＝５０℃である。状態Ａの熱媒温度は、例えば、第１熱交換器１８に流入する熱媒温度Ｔｏｃ＝４０℃、及び第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ＝１７０℃である。従って、熱媒タンク２０には１７０℃の熱媒が供給される。状態Ａの各温度をまとめると以下の表１のようになる。
【００６５】
【表１】
0006373794.tif 000002
【００６６】
状態Ａから変化して状態Ｂのように吸収電力指令値Ｌｃが低下したとき、圧縮機１０の回転数が低下するので、圧縮機１０から吐出される空気量が減少し、熱媒流量を何も制御しないと仮定すると、その分だけ熱交換量が減少する。従って、第１熱交換器１８から流出する熱媒の温度Ｔｏｔは低下する。状態Ｂにおいて、例えば、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔは１１０℃程度になる。
【００６７】
熱媒タンク２０内に１７０℃で貯蔵されていた熱媒にＴｏｔ＝１１０℃の熱媒が混入すると、熱媒タンク２０内の熱媒温度が例えば１３０℃程度に低下する。この温度で第２熱交換器２２において圧縮空気を加熱した場合、発電効率が低下する。従って、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ＝１７０℃の一定に維持することが必要である。そのためには第１熱交換器１８に供給される熱媒流量を減少させればよい。よって、制御装置４８ａは、第１ポンプ４６により第１熱交換器１８に供給される熱媒流量を減少させ、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ＝１７０℃の一定に維持する。
【００６８】
次いで、吸収電力指令値Ｌｃが状態Ｂから状態Ｃに変化したとき、圧縮機１０の回転数を状態Ａのとき以上に増加させる必要がある。従って、第１熱交換器１８に供給される圧縮空気量が状態Ａのとき以上に増加し、第１熱交換器１８で熱媒に熱回収する熱量が増加する。状態Ｃにおいて、例えば、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔは１９０℃程度になる。
【００６９】
状態Ｃのように第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔが１７０℃から上昇するとき、第１ポンプ４６の回転数を増加させて熱媒の循環流量を増加させ、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔ＝１７０℃の一定に維持する。このように充電過程では、第１熱交換器１８から流出する熱媒温度Ｔｏｔを１７０℃の一定に維持し、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定蓄熱温度を実現する。
【００７０】
さらに、充電指令から放電指令に切り替わって状態Ｄとなったとき、充電関係の機器の動作を停止又は微小な変動除去（ヒゲ取り）分だけ動作させ、放電関係の機器の動作を開始する。
【００７１】
状態Ｄでは、空気温度は、例えば、蓄圧タンク１２から吐出される圧縮空気温度Ｔｔｏ＝５０℃、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓ＝１６０℃、及び膨張機１４から吐出される空気温度Ｔｅｄ＝５０℃である。ここで、蓄圧タンク１２から吐出される圧縮空気温度Ｔｔｏは、長時間放置しておらず、蓄圧タンク１２内の圧縮空気温度が低下していないときを想定している。状態Ｄの熱媒温度は、例えば、第２熱交換器２２に流入する熱媒温度Ｔｏｅ＝１７０℃、及び第２熱交換器２２から流出する熱媒温度Ｔｏｒｉ＝６０℃である。従って熱媒戻りタンク４２には６０℃の熱媒が供給される。その後、熱媒は、熱媒戻りタンク４２から第１熱交換器１８に供給される際、熱媒冷却器５４により４０℃程度にまで冷却される。状態Ｄの各温度をまとめると以下の表２のようになる。
【００７２】
【表２】
0006373794.tif 000003
【００７３】
状態Ｄから変化して状態Ｅのように発電電力指令値Ｌｇが変化したとき、膨張機１４の回転数が低下するので、蓄圧タンク１２からの圧縮空気の消費量が減少し、その分だけ第２熱交換器２２に供給される圧縮空気の流量が減少する。従って、熱媒流量を何も制御しないと仮定すると、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓは上昇する。状態Ｅにおいて、例えば、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓは１８０℃程度になる。
【００７４】
状態Ｅにおいて、発電効率を維持するためには、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを一定に維持することが必要である。そのためには、第２熱交換器２２に供給される熱媒流量を減少させればよい。よって、制御装置４８ｂは、第２ポンプ５２の回転数を減少させて第２熱交換器２２に供給される熱媒流量を減少させ、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓ＝１６０℃の一定に維持する。
【００７５】
次いで、発電電力指令値Ｌｇが状態Ｅから状態Ｆに変化したとき、膨張機１４の回転数が増加するので、蓄圧タンク１２からの圧縮空気の消費量が増加し、その分だけ第２熱交換器２２に供給される圧縮空気の流量が増加する。従って、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓは低下する。状態Ｆにおいて、例えば、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓは１３０℃程度になる。
【００７６】
状態Ｆにおいて、発電効率を維持するためには、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを一定に維持することが必要である。このためには、第２熱交換器２２に供給される熱媒流量を増加させればよい。よって、制御装置４８ｂは、第２ポンプ５２の回転数を増加させて熱媒の循環流量を増加させ、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを一定に維持する。このように放電過程では、膨張機１４に供給される圧縮空気温度Ｔｅｓを１６０℃の一定に維持し、システム全体の充放電効率を最大限高めることができるように設定された設定発電温度を実現する。
【００７７】
以上のように、最適な設定蓄熱温度及び設定発電温度を維持することでシステム全体の充放電効率を最大限高めることができる。
【００７８】
また、本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、熱媒タンク２０内の熱媒貯蔵量に応じた制御も行っている。例えば残量センサ５０ｂにより熱媒タンク２０内の熱媒貯蔵量が熱媒タンク２０の全容量の９０％に達したと検出した場合、残り１０％をさらに貯蔵するとそれ以上蓄熱できない。この場合、熱媒タンク２０に貯蔵すべき熱媒を、図示しない断熱されていない熱媒放出用の予備タンクに導入してもよい。これに代えて、熱媒冷却器５４等を用いて熱媒を冷却したり、放電指令を受けていないのに一定電力で放電したりして熱媒タンク２０内の熱媒を使用してもよい。また、圧縮空気を第１熱交換器１８で熱交換することなく蓄圧タンク１２に貯蔵したり、大気放出したりして、熱媒を熱媒タンク２０に供給しないようにしてもよい。いずれにしろ回収すべき熱量が無駄になったり、充放電効率が大幅に低下したりして好ましくないが、熱媒タンク２０が満タンとなりそれ以上蓄熱できなくなる場合を回避できる。
【００７９】
また、例えば熱媒タンク２０内の熱媒貯蔵量が熱媒タンク２０の全容量の９０％に達した場合、大幅に充放電効率が低下しないように、第１ポンプ４６を調整して循環する熱媒量を減少させ、Ｔｏｔ＝１７０℃を２３０℃程度に上げることが好ましい。ここで、この温度調整の実行には、本発明の第３流量調整手段を使用する。本発明の第３流量調整手段には、少なくとも第１ポンプ４６と、残量センサ５０ａとが含まれる。これに代えて、熱媒量の調整には第１ポンプ４６を使用する以外に、新たに図示しない第３ポンプを設けてもよい。また、図示されていない高温用熱媒タンクを別途設けて、２３０度に加熱された熱媒のみを貯蔵するようにしてもよい。
【００８０】
これにより、充放電効率は相応量低下するが、熱損失して大幅に効率が低下することはない。また、第２熱交換器２２において、２３０℃の熱媒で熱交換して発電機２８で発電する方が、１７０℃で熱交換するより大きな発電量を出力できる。さらに、熱媒タンク２０に流入する熱媒の温度を予め定められた定常状態における設定蓄熱温度より上げ、熱媒タンク２０に流入する熱媒の流量を減少させることで、熱媒タンク２０が満タンになるまでの時間を延長できる。また、熱媒タンク２０の熱媒の温度を上昇できるので、全体としての充放電効率は低下するが、本来蓄熱できなくなる状況下でも蓄熱できるので、少なくとも放電効率を向上できる。従って、熱媒温度を上昇させて熱媒循環量を低下させることは有効である。
【００８１】
また、熱媒タンク２０に貯蔵されている熱媒の温度が低下した場合、図示されていないヒータ等で所定の温度まで熱媒を加熱してもよい。熱媒タンク２０に貯蔵されている熱媒の量が低下した場合は、熱媒戻りタンク４２に貯蔵されている熱媒を熱媒タンク２０に供給した上でヒータ等によって加熱してもよい。
【００８２】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態のＣＡＥＳ発電装置２の模式図を示している。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、圧縮機１０、膨張機１４、及び熱媒タンク２０ａ，２０ｂが複数設置され、コンテナ５６ａ〜５６ｃに構成要素が収納されていることに関する部分以外の構成は図１の第１実施形態と実質的に同様である。従って、図１に示した構成と同様の部分については説明を省略する。また、図３は模式図のため、必ずしもＣＡＥＳ発電装置２の構成要素が全て図示されているわけではない。
【００８３】
図３を参照して、本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、圧縮機１０を３台、及び膨張機１４を４台備える。３台の圧縮機１０は並列に流体的に接続され、４台の膨張機１４も並列に流体的に接続されている。入力電力や需要電力に応じて圧縮機１０及び膨張機１４の駆動台数を変更できるため、幅広く効率的な平滑化が可能である。また、圧縮機１０、膨張機１４、及び蓄圧タンク１２は、空気配管１６によって連結されており、圧縮機１０、膨張機１４、及び熱媒タンク２０ａ，２０ｂ、熱媒戻りタンク４２は、熱媒配管２４によって連結されている。制御装置４８ａ，４８ｂは、両者まとめてハウス５８の中に収納されている。
【００８４】
本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、高温熱媒タンク２０ａと、低温熱媒タンク２０ｂとを備え、第１熱交換器１８で熱交換した熱媒が温度別に貯蔵されている。従って、第２熱交換器２２において、必要に応じた熱媒温度で熱交換するため、放電効率を向上している。
【００８５】
本実施形態では、ＣＡＥＳ発電装置２のほとんどの構成要素は、コンテナ５６ａ〜５６ｃに収納されている。特に、圧縮機１０及び図示しない第１熱交換器１８等の圧縮機能に関するコンテナ５６ａと、膨張機１４及び図示しない第２熱交換器２２等の膨張機能に関するコンテナ５６ｂと、熱媒タンク２０等の蓄熱機能に関するコンテナ５６ｃとを分けて、３つのコンテナ５６ａ〜５６ｃが設置されている。このようにコンテナ５６ａ〜５６ｃに収納することにより、ＣＡＥＳ発電装置２の設置の際の工事費を大幅に抑えることができる。この実施形態の場合、熱媒冷却器５４をクーリングタワーとしてコンテナ５６ｃの外部に配置している。
【００８６】
また、図３の例では、充電側と放電側が各々５００ｋＷ程度の容量を持たせたものである。コンテナ５６ａ〜５６ｃで充放電ユニットを構成することで、運搬及び設置が容易となり、自由に設備容量を増減することもできる。例えば、これらの３つのコンテナ５６ａ〜５６ｃを１セットにして６セット設置すれば、全体として３ＭＷの設備を構成できる。
【００８７】
第１及び第２実施形態を通じて、本発明の「変動する入力電力」は再生可能エネルギーに限定されることなく、工場設備の需要電力を平滑化したりピークカットをしたりするものであってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
２  圧縮空気貯蔵発電装置（ＣＡＥＳ発電装置）
４  電力系統
６  発電所
８  受送電設備
１０  圧縮機
１０ａ  吸込口
１０ｂ  吐出口
１２  蓄圧タンク
１３  圧力センサ
１４  膨張機
１４ａ  吸込口
１４ｂ  吐出口
１６  空気配管
１８  第１熱交換器
２０  熱媒タンク
２２  第２熱交換器
２４  熱媒配管
２６  吸気フィルタ
２８  発電機
３０  モータ（電動機）
３２，３６  コンバータ
３４，３８  インバータ
４０  排気サイレンサ
４２  熱媒戻りタンク
４４ａ  温度センサ（第１流量調整手段）
４４ｂ，４４ｄ  温度センサ
４４ｃ  温度センサ（第２流量調整手段）
４６  第１ポンプ（第１流量調整手段）（第３流量調整手段）
４８ａ，４８ｂ  制御装置
５０ａ，５０ｂ  残量センサ
５２  第２ポンプ（第２流量調整手段）
５４  熱媒冷却器
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ  コンテナ
５８  ハウス
【図１】
0006373794.tif 000004
【図２】
0006373794.tif 000005
【図３】
0006373794.tif 000006