(57)【要約】  エネルギー貯蔵システムは、電力から熱を発生させる発熱装置と、前記発熱装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置とを備え、前記発熱装置は、電力系統に接続され、前記電力系統から受電した余剰電力により回転する電動機と、前記電動機により回転する回転部及び電磁誘導により発熱する発熱部を有し、前記電動機の回転力を熱に変換する発熱機と、を備える。
2018139004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵システムであって、
電力から熱を発生させる発熱装置と、前記発熱装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置とを備え、
前記発熱装置は、
電力系統に接続され、前記電力系統から受電した余剰電力により回転する電動機と、
前記電動機により回転する回転部及び電磁誘導により発熱する発熱部を有し、前記電動機の回転力を熱に変換する発熱機と、を備える、エネルギー貯蔵システム。
【請求項２】
前記電動機が同期電動機又は誘導電動機であり、
前記電動機の回転軸に前記発熱機が結合されている、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項３】
前記電動機が誘導電動機であり、
前記電動機自体が前記発熱機を兼ねる、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項４】
前記誘導電動機が巻線形誘導電動機である、請求項２又は請求項３に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５】
前記電動機の回転軸上にフライホイールを備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６】
前記発熱機の前記発熱部が固定されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７】
前記発熱機の前記発熱部が前記回転部の外側に配置されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項８】
前記発熱機が超電導コイルを備え、
前記超電導コイルにより前記発熱部に電磁誘導を起こさせる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項９】
前記蓄熱装置に蓄えられた熱を利用して発電する発電装置を備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のエネルギー貯蔵システムと、
前記発電装置を、前記電力系統と、第２の電力系統とのいずれか一方に接続するように構成されたスイッチとを備える、変動電力安定利用システム。
【請求項１１】
前記発電装置は、
第１の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンに結合されて、前記電力系統に交流電力を供給するように構成された第１の発電機と、
第２の蒸気タービンと、
前記第２の蒸気タービンに結合されて、前記第２の電力系統に交流電力を供給するように構成された第２の発電機とを含む、請求項１０に記載の変動電力安定利用システム。
【請求項１２】
前記発電装置は、
蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに結合された発電機とを含み、
前記発電機は、前記電力系統に第１の周波数の交流電力を供給し、前記第２の電力系統に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を有する第２の交流電力を供給するように、前記蒸気タービンによって駆動されるように構成される、請求項１０に記載の変動電力安定利用システム。
【請求項１３】
前記発電装置は、
発電機と、
前記発電機が前記電力系統に第１の周波数の交流電力を供給するように、前記発電機を駆動するための第１の蒸気タービンと、
第１の蒸気タービンを前記発電機に結合する第１のクラッチと、
前記発電機が前記電力系統に前記第１の周波数と異なる第２の周波数の交流電力を供給するように、前記発電機を駆動するための第２の蒸気タービンと、
第２の蒸気タービンを前記発電機に結合する第２のクラッチと、
前記第１の蒸気タービンおよび前記第２の蒸気タービンの一方に、蒸気を供給するように構成された三方弁とを含む、請求項１０に記載の変動電力安定利用システム。
【請求項１４】
前記発電装置は、
蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに結合された発電機とを含み、
前記蒸気タービンは、抽気タービンである、請求項１０に記載の変動電力安定利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵システムおよび変動電力安定利用システムに関する。本出願は、２０１７年１月２４日に出願した日本特許出願である特願２０１７−０１０６５４号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
資源問題や環境問題、安全性などの観点から、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用した発電の導入が進んでいる。この種の発電は、天候や風況などによって発電量が変動し、また、需要に合わせて発電量を調整できないなど、安定した電力供給が困難である。再生可能エネルギーの導入が増加すると、発電量が需要を上回る余剰電力が発生することから、余剰電力対策として、揚水発電や蓄電池などに余剰電力を貯蔵することにより、需給バランスを維持することが実施または検討されている。【０００３】
例えば特許文献１や非特許文献１には、風力発電で発電した電力を電熱ヒータで熱に変換し、その熱を蓄熱装置（例、岩や砕石など）に蓄え、需要に応じてその熱を利用して発電することが開示されている。【０００４】
例えば特許文献２〜１０には、風車の回転力を電磁誘導によって熱に変換し、その熱を電力に変換する、所謂、風力熱発電システムに関する技術が開示されている。特許文献２〜８には、風車に接続され、誘導加熱を利用して回転力を熱に変換し、熱媒体を加熱する誘導加熱装置（発熱機）が記載されている。特許文献９、１０には、風車の回転軸に連結される誘導電動機（例、キャンドモータ）を発熱機として動作させ、熱を発生させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６９１７１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０２５７６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５９５９５号公報
【特許文献４】特開２０１１−２１６３２５号公報
【特許文献５】特開２０１１−２３３４８８号公報
【特許文献６】特開２０１２−１９５２３０号公報
【特許文献７】特開２０１２−１９７７９６号公報
【特許文献８】特開２０１２−２５６５０７号公報
【特許文献９】特開２０１４−２５４１０号公報
【特許文献１０】特開２０１５−４６９８４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】新エネルギー新聞、２０１６年１０月１７日、第６３号、ｐ．７
【発明の概要】
【０００７】
本開示に係るエネルギー貯蔵システムは、電力から熱を発生させる発熱装置と、前記発熱装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置とを備え、前記発熱装置は、電力系統に接続され、前記電力系統から受電した余剰電力により回転する電動機と、前記電動機により回転する回転部及び電磁誘導により発熱する発熱部を有し、前記電動機の回転力を熱に変換する発熱機と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るエネルギー貯蔵システムの一例を示す概念図である。
【図２】図２は、実施形態１の発熱装置の概念図である。
【図３】図３は、実施形態１の発熱装置における発熱機の構成の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、図３に示す発熱機の概略正面図である。
【図５】図５は、実施形態２の発熱装置の概念図である。
【図６】図６は、実施形態２の発熱装置の構成の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、固定子巻線の結線の一例を示す説明図である。
【図８】図８は、実施形態２の発熱装置の別の一例を示す概略図である。
【図９】図９は、実施形態２の発熱装置の更に別の一例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係るエネルギー貯蔵システムにおける発熱装置の別の一例を示す概念図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係るエネルギー貯蔵システムを含む、変動電力安定利用システムの概略的な構成を示した図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した変動電力安定利用システムの別の構成を示した図である。
【図１３】図１３は、図１１に示した変動電力安定利用システムに適用可能な発電装置の１つの実施形態を示した図である。
【図１４】図１４は、図１１に示した変動電力安定利用システムに適用可能な発電装置の他の実施形態を示した図である。
【図１５】図１５は、図１１に示した変動電力安定利用システムに適用可能な発電装置のさらに他の実施形態を示した図である。
【図１６】図１６は、図１３〜図１５に示した蒸気タービンにて抽気タービンを適用した形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本開示が解決しようとする課題]
再生可能エネルギーの導入が今後ますます増加することが予想される。しかし、太陽光発電や風力発電などの不安定な電源が電力系統に大量に連系されると、出力変動に伴う余剰電力が発生するだけでなく、電力系統に周波数変動が発生して系統周波数の維持が困難（周波数調整力不足）になるなど、電力品質の低下を引き起こし、電力系統の安定性に多大な影響を与えることが懸念される。電力系統の周波数変動が大きくなると、場合によっては、電力系統に接続されている発電機が脱調し、電力系統を安定して維持できなることもある。したがって、再生可能エネルギーの大量導入に伴う電力系統の効率化・安定化の観点から、余剰電力を貯蔵でき、周波数調整機能を備えるエネルギー貯蔵システムの開発が望まれる。
【００１０】
余剰電力への対策の１つとして、揚水発電が実用化されている。揚水発電の中には、余剰電力により発電電動機でポンプ水車を駆動して水を汲み上げる揚水時に、周波数調整を行うことが可能な可変速揚水発電がある。しかし、揚水発電は立地条件に制約があるなど、再生可能エネルギーの大量導入に伴い増設することが難しい。別の対策として、太陽光発電や風力発電などの不安定な電源に蓄電池を併設することが検討されているが、導入コストが高く、蓄電池の寿命も短いなど課題も多い。
【００１１】
また、特許文献１や非特許文献１に記載されるような、例えば、風力発電の余剰電力を電熱ヒータで熱に変換し、その熱を蓄熱装置に蓄えるエネルギー貯蔵システムを電力系統に設置することが考えられる。このような電力を熱として蓄えるエネルギー貯蔵システムは、蓄電池に比較して効率は劣るが、導入コストが低く、長寿命であるなど、経済性に優れる。しかし、上記エネルギー貯蔵システムは、余剰電力を吸収することは可能であるが、電熱ヒータには、周波数調整機能がないため、余剰電力発生時の系統安定化に寄与しない。
【００１２】
本開示の１つの目的は、電力系統の余剰電力を吸収できるとともに、周波数調整機能を備えるエネルギー貯蔵システムを提供することである。
【００１３】
[本開示の効果]
本開示に係るエネルギー貯蔵システムは、余剰電力を吸収できるとともに、周波数調整機能を備える。
【００１４】
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の一態様に係るエネルギー貯蔵システムは、電力から熱を発生させる発熱装置と、前記発熱装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置とを備え、前記発熱装置は、電力系統に接続され、前記電力系統から受電した余剰電力により回転する電動機と、前記電動機により回転する回転部及び電磁誘導により発熱する発熱部を有し、前記電動機の回転力を熱に変換する発熱機と、を備える。
【００１６】
上記エネルギー貯蔵システムにおいて、発熱装置は余剰電力を熱に変換する。発熱装置は、電動機と発熱機とを組み合わせた構成を有する。電力系統に接続される電動機を備えることで、周波数調整機能を実現でき、電力系統の安定化に有効である。電力系統に接続された電動機は、回転することで慣性力を持つ。そのため、太陽光発電や風力発電などの不安定な電源によって電力系統に周波数変動が発生したときには、この慣性力によるエネルギーの出し入れにより周波数変動を吸収して、瞬時の周波数調整が可能である。さらに、無効電力の吸収の効果も期待できる。また、電動機の回転力を熱に変換する発熱機を備えることで、余剰電力を吸収できる。上記エネルギー貯蔵システムは、発熱装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置を備えることで、余剰電力を熱として蓄えることができる。
【００１７】
したがって、上記エネルギー貯蔵システムは、余剰電力を吸収できるとともに、周波数調整機能を備えることから、電力系統の安定化（電力品質の維持）に効果を発揮する。
【００１８】
（２）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記電動機が同期電動機又は誘導電動機であり、前記電動機の回転軸に前記発熱機が結合されていることが挙げられる。
【００１９】
電動機としては、例えば、同期電動機又は誘導電動機などの交流電動機が挙げられる。電動機の回転軸に発熱機が結合された構成により、電動機と発熱機とを機能的に分離することができ、発熱装置の構成がシンプルになり、制御が容易になる。中でも、同期電動機は、無効電力の吸収に効果的である。誘導電動機としては、代表的には、三相誘導電動機が挙げられる。
【００２０】
（３）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記電動機が誘導電動機であり、前記電動機自体が前記発熱機を兼ねることが挙げられる。
【００２１】
誘導電動機は発熱機として動作させることが可能であり、電動機が誘導電動機である場合は、電動機自体が発熱機を兼ねることができる。これにより、発熱装置を小型化できる。
【００２２】
（４）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記誘導電動機が巻線形誘導電動機であることが挙げられる。
【００２３】
誘導電動機（三相誘導電動機）には、かご形誘導電動機と巻線形誘導電動機とがある。電動機が巻線形誘導電動機である場合は、瞬時周波数調整能力を高めることができるなど、電力品質の向上が期待できる。
【００２４】
（５）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記電動機の回転軸上にフライホイールを備えることが挙げられる。
【００２５】
フライホイールを備えることで、電動機の慣性力が増し、瞬時周波数調整が容易になる。
【００２６】
（６）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記発熱機の前記発熱部が固定されていることが挙げられる。
【００２７】
発熱機の発熱部が固定されていることで、発熱機からの熱の取り出しが容易になる。
（７）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記発熱機の前記発熱部が前記回転部の外側に配置されていることが挙げられる。
【００２８】
発熱機の発熱部が外側に配置されていることで、発熱機からの熱の取り出しが容易になる。
【００２９】
（８）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記発熱機が超電導コイルを備え、前記超電導コイルにより前記発熱部に電磁誘導を起こさせることが挙げられる。
【００３０】
超電導コイルを用いることで、強力な磁場を発生でき、電磁誘導によって発熱部をより高温に発熱させることができる。例えば７００℃を超える熱を発生させることも可能である。
【００３１】
（９）上記エネルギー貯蔵システムの一態様として、前記蓄熱装置に蓄えられた熱を利用して発電する発電装置を備えることが挙げられる。
【００３２】
発電装置を備えることで、余剰電力を熱に変換して蓄えたエネルギーを電力として取り出すことができる電力貯蔵システムを実現できる。例えば、電力系統に発電装置を接続して、電力系統で需要が増大した場合に発電装置で発電した電力を電力系統に給電することが挙げられる。その他、発電装置で発電した電力を水の電気分解による水素製造に利用することが挙げられる。蓄熱装置に蓄えられた熱は、発電に利用する他、そのまま熱として利用することも可能であり、例えば、暖房や給湯、熱化学反応などに利用することが挙げられる。
【００３３】
（１０）本発明の一態様に係る変動電力安定利用システムは、上記（９）のエネルギー貯蔵システムと、前記発電装置を、前記電力系統と、第２の電力系統とのいずれか一方に接続するように構成されたスイッチとを備えることが挙げられる。
【００３４】
上記変動電力安定利用システムにおいて、エネルギー貯蔵システムは余剰電力を熱に変換して蓄えるので、電力系統の安定化に有効である。さらに、蓄えられたエネルギーを電力として取り出すことにより、蓄えられたエネルギーを有効に利用することができる。
【００３５】
（１１）上記変動電力安定利用システムの一態様として、前記発電装置は、第１の蒸気タービンと、前記第１の蒸気タービンに結合されて、前記電力系統に交流電力を供給するように構成された第１の発電機と、第２の蒸気タービンと、前記第２の蒸気タービンに結合されて、前記第２の電力系統に交流電力を供給するように構成された第２の発電機とを含むことが挙げられる。
【００３６】
第１の発電機と第２の発電機とを用いることによって、２つの電力系統のそれぞれに電力を供給することができる。
【００３７】
（１２）上記変動電力安定利用システムの一態様として、前記発電装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに結合された発電機とを含み、前記発電機は、前記電力系統に第１の周波数の交流電力を供給し、前記第２の電力系統に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を有する第２の交流電力を供給するように、前記蒸気タービンによって駆動されるように構成されることが挙げられる。
【００３８】
蒸気タービンによる発電機の駆動を変化させることにより、異なる周波数の交流電力を発生させることができる。たとえば日本において、周波数変換による電力の相互融通を図ることができる。
【００３９】
（１３）上記変動電力安定利用システムの一態様として、前記発電装置は、発電機と、前記発電機が前記電力系統に第１の周波数の交流電力を供給するように、前記発電機を駆動するための第１の蒸気タービンと、第１の蒸気タービンを前記発電機に結合する第１のクラッチと、前記発電機が前記電力系統に前記第１の周波数と異なる第２の周波数の交流電力を供給するように、前記発電機を駆動するための第２の蒸気タービンと、第２の蒸気タービンを前記発電機に結合する第２のクラッチと、前記第１の蒸気タービンおよび前記第２の蒸気タービンの一方に、蒸気を供給するように構成された三方弁とを含むことが挙げられる。
【００４０】
第１の蒸気タービンと第２の蒸気タービンとの間で発電機の駆動を切り替えることにより、異なる周波数の交流電力を発生させることができる。たとえば日本において、周波数変換による電力の相互融通を図ることができる。
【００４１】
（１４）上記変動電力安定利用システムの一態様として、前記発電装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに結合された発電機とを含み、前記蒸気タービンは、抽気タービンであることが挙げられる。
【００４２】
抽気タービンを用いることにより、発電機による電力供給に加えて、熱を供給することができる。
【００４３】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るエネルギー貯蔵システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４４】
［実施形態］
図１〜図１０を参照して、実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１について説明する。図１に示すエネルギー貯蔵システム１は、電力系統Ｌに設置され、発熱装置１００と蓄熱装置２００とを備える。この例では、更に発電装置３００を備える。このエネルギー貯蔵システム１の特徴の１つは、発熱装置１００が、電力系統Ｌに接続される電動機１０と、電動機１０の回転力を熱に変換する発熱機２０とを備える点にある。以下では、初めに、図１を参照してエネルギー貯蔵システム１の構成を説明し、その後、図２〜図１０を主に参照して発熱装置１００の構成を詳しく説明する。
【００４５】
＜電力系統＞
電力系統Ｌは、電源Ｇで発電した電力を需要家に供給する設備である。電源Ｇは、電力系統Ｌに接続される発電機群で構成される。電源Ｇには、例えば、火力発電、原子力発電、水力発電などの一般電源の他、太陽光発電、風力発電などに代表される再生可能エネルギー電源といった各種電源が含まれる。
【００４６】
＜発熱装置＞
発熱装置１００は、電力から熱を発生させる装置であり、より具体的には、電力系統Ｌに接続され、電力系統Ｌの余剰電力を熱に変換する。発熱装置１００は、電動機１０と発熱機２０とを組み合わされた構成を有する。この例では、電力系統Ｌの余剰電力に応じて発熱装置１００を制御する制御部１１０が備えられており、電力系統Ｌに余剰電力が発生したとき、制御部１１０によって発熱装置１００が作動する。例えば、電力系統Ｌには、電源Ｇによる発電量（供給量）や需要家での消費量（需要量）を監視する電力監視システム（図示せず）が設置されている。電力監視システムは、電力系統Ｌの電力需給を監視し、電力需給に基づき制御部１１０に動作指令を送る。制御部１１０では、余剰電力発生時に電力監視システムから動作指令を受け取り、電動機１０や発熱機２０に制御指令を発することにより、制御部１１０によって余剰電力に応じて発熱装置１００（電動機１０、発熱機２０）が制御される。
【００４７】
＜蓄熱装置＞
蓄熱装置２００は、発熱装置１００で発生した熱を蓄える装置である。蓄熱装置２００は、公知のものを利用でき、例えば、断熱容器内に蓄熱材が充填された構成を有する。蓄熱材には、例えば、岩や砕石、溶融塩などの太陽熱発電で実用化されている蓄熱材などを用いることができる。
【００４８】
＜発電装置＞
発電装置３００は、蓄熱装置２００に蓄えられた熱を利用して発電する装置であり、電力系統Ｌに接続されている。発電装置３００は、公知のものを利用でき、例えば、蒸気タービンと発電機とで構成される。
【００４９】
この例では、発熱装置１００で熱媒体を加熱し、加熱した熱媒体を蓄熱装置２００に供給して、その熱で蓄熱材を加熱して熱を蓄える。具体的には、蓄熱装置２００に２つの熱交換回路が設けられており、一方の熱交換回路に加熱された熱媒体を供給して蓄熱材を加熱し、蓄熱材に熱を蓄える。また、蓄熱装置２００から熱を取り出すときは、例えば、他方の熱交換回路に水を供給して蒸気を発生させ、蓄熱材に蓄えられた熱を取り出す。そして、取り出した熱（蒸気）を発電装置３００に送り、蒸気により蒸気タービンで発電機を駆動することで発電を行う。発電装置３００は、電力需要に応じて制御され、需要が増大した場合に発電を行い、電力系統Ｌに給電する。この例では、発電装置３００は、制御部１１０によって制御され、電力系統Ｌの電力需要が増大したときに作動する。例えば、電力需要増大時に上述の電力監視システムから制御部１１０に動作指令が送られ、この動作指令を受けて制御部１１０が発電装置３００に制御指令を発することによって、電力需要に応じて発電装置３００を制御することが挙げられる。
【００５０】
発熱装置１００の構成を詳しく説明する。発熱装置１００は、電力系統Ｌに接続される電動機１０と、電動機１０の回転力を熱に変換する発熱機２０とを備える。電動機１０は、電力系統Ｌから受電した余剰電力により回転する。発熱機２０は、電動機１０により回転する回転部２１及び電磁誘導により発熱する発熱部２２を有する（図３、図５を参照）。電動機１０は、制御部１１０によって余剰電力に応じて作動する。発熱装置１００の形態には、後述するように、電動機１０と発熱機２０とが分離した分離型（実施形態１）と、電動機１０自体が発熱機２０を兼ねる一体型（実施形態２）とがある。
【００５１】
［実施形態１］
実施形態１では、図２〜図４を参照して、分離型の発熱装置１００について説明する。実施形態１の発熱装置１００は、図２に示すように、電動機１０の回転軸１１に発熱機２０が結合されている。
【００５２】
〈電動機〉
電動機１０は、同期電動機又は誘導電動機であり、公知のものを利用できる。誘導電動機としては、代表的には三相誘導電動機であり、かご形誘導電動機と巻線形誘導電動機のいずれでもよい。電動機１０は、図２に示すように、電力変換装置１２を介して電力系統Ｌに接続され、電力変換装置１２で変換された電力が供給される。電力変換装置１２は、制御部１１０（図１を参照）によって制御される。
【００５３】
〈発熱機〉
発熱機２０は、電動機１０により駆動される。発熱機２０の一例としては、図３、図４に示すように、回転部２１と、発熱部２２と、磁束発生部３３と、熱媒体流路３４とを備える構成が挙げられる。
【００５４】
（回転部）
回転部２１は、電動機１０の回転軸１１（図２を参照）に連結される回転軸３１を有し、電動機１０の回転軸１１に連動して回転する。回転軸３１は、軸受３２により回転可能に支持されている（図３を参照）。回転軸３１は、電動機１０の回転軸１１と直結されていてもよいし、増速機（図示せず）を介して連結されていてもよい。直結した場合、増速機（ギアボックス）によるトラブルを回避できる。
【００５５】
回転部２１の外周には、径方向に突出する複数の凸部３３１が形成されている（図４を参照）。この例では、６つの凸部３３１を有し、各凸部３３１が周方向に等間隔に形成されている。また、回転部２１の外周には、後述する磁束発生部３３（この例ではコイル３３ｃ）が取り付けられている。ここでは、回転部２１が反時計方向に回転するものとする。図４中、回転部２１に記載の細線矢印は回転方向を示す。
【００５６】
回転部２１の形成材料としては、磁性材料、非磁性材料を問わず、機械的強度を有し、磁束発生部３３を支持可能な材料であればよく、構造強度と長期耐久性（耐候性及び耐食性）に優れる材料が好ましい。例えば、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属材料や、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの複合材料が挙げられる。
【００５７】
この例では、回転部２１（凸部３３１を含む）が磁性材料で形成されている。磁束発生部３３（コイル３３ｃ）に常電導コイルを用いる場合は、回転部２１を磁性材料で形成することが好ましい。一方、超電導コイルを用いる場合は、回転部２１は磁性材料、非磁性材料のいずれで形成してもよい。超電導コイルを用いる場合、回転部２１の磁束飽和のために発生磁場が制限されてしまう虞があることから、回転部２１を非磁性材料で形成することが好ましい場合もある。
【００５８】
（発熱部）
発熱部２２は、回転部２１に対して間隔をあけて配置される。この例では、発熱部２２が筒状であり、回転部２１の外側に配置され、回転しないようにケーシング（図示せず）に固定されている。発熱部２２には、後述する磁束発生部３３による磁束が通過することにより、電磁誘導による誘導電流（渦電流）が発生し、その電気抵抗によって発熱部２２が発熱する。発熱部２２の形成材料は、電磁誘導により発熱する材料であればよいが、例えば、鉄や鋼、ステンレス鋼などの導電性を有する磁性材料が好ましい。
【００５９】
（磁束発生部）
磁束発生部３３は、回転部２１に取り付けられ、発熱部２２に対して磁束を発生し、発熱部２２に電磁誘導を起こさせる。この例では、発熱部２２に対向するように回転部２１の外周に磁束発生部３３が設けられ、発熱部２２に向けて磁束を発生する。磁束発生部３３には、コイル３３ｃが用いられており、回転部２１の各凸部３３１にコイル３３ｃ（計６個）が巻回されて取り付けられている（図４を参照）。凸部３３１が磁性材料で形成されている場合、コイル３３ｃと凸部３３１とで磁束発生部３３が構成されることになる。各コイル３３ｃには、例えばスリップリングを介して直流電源が接続され、各コイル３３ｃに通電する電流の向きを制御することにより、隣り合うコイル３３ｃの極性が互いに異なるようにしている（図４を参照）。磁束発生部３３（コイル３３ｃ）の数は、適宜設定すればよく、例えば４個以上、６個以上、更に８個以上とすることが挙げられる。
【００６０】
磁束発生部３３としては、コイル（電磁石）の他、永久磁石を用いることも可能である。コイルとしては、銅線などの常電導コイルや超電導線材を用いた超電導コイルが挙げられる。コイルの場合、コイルに通電する電流を大きくすることで、強い磁場を発生させることができ、通電電流を制御することで磁場の強さを調整することも可能である。電磁誘導による発熱量は磁場強度の２乗に比例することから、コイルは永久磁石に比較して発熱量の向上を図り易い。また、コイルであれば、永久磁石に比べて、温度上昇による磁気特性の低下や、経時的な磁気特性の劣化が起こり難い。したがって、磁束発生部３３にコイルを用いた場合、通電電流を大きくして十分な磁場強度を維持し易く、発熱部２２を所定の温度（例えば１００℃以上、更に２００℃以上）まで発熱させるのに十分な性能（熱エネルギー）を得易い。コイルに直流電流を流し、直流磁場を発生させる場合、超電導コイルであれば、電気抵抗がゼロであり、大電流を流してもコイルに発熱（損失）が実質的に生じない。そのため、常電導コイルに比較して、大電流を流すことによるコイルの発熱（損失）を抑制することができ、電力損失なしで極めて強い磁場を発生することができる。コイル３３ｃに超電導コイルを用いた場合、その強力な磁場によって、発熱部２２をより高温に発熱させることができ、発熱部２２を形成する磁性材料のキューリー温度以上（例えば７００℃超）の熱を発生させることも可能である。超電導コイルの場合は、周囲を冷却用ジャケットで覆い、冷却することによって超電導状態を維持することが挙げられる。
【００６１】
（熱媒体流路）
発熱部２２には、熱媒体が流通する熱媒体流路３４が設けられている。熱媒体は、発熱部２２から熱を受け取り加熱される。この例では、熱媒体流路３４が発熱部２２の外周に軸方向に沿って螺旋状に設けられており、熱媒体流路３４には、一端側に熱媒体を供給する入口部３４１と、他端側に熱媒体を排出する出口部３４２とが設けられている（図３を参照）。熱媒体流路３４は、配管３４ｐによって構成され、配管３４ｐは、例えば、鉄や鋼、ステンレス鋼などの金属材料で形成されている。熱媒体としては、例えば、水、水蒸気、油、液体金属（Ｎａ、Ｐｂなど）、溶融塩などの液体、並びに気体が挙げられる。
【００６２】
次に、発熱機２０の発熱メカニズムについて説明する。磁束発生部３３（コイル３３ｃ）から発生した磁束が発熱部２２を通過する。このとき、磁束発生部３３と対向し、磁束発生部３３の磁束が鎖交する発熱部２２の領域では、磁場が強く、多くの磁束が通過する。一方、磁束発生部３３と対向せず、磁束発生部３３の磁束が鎖交しない発熱部２２の領域では、磁場が弱くなり、通過する磁束が減少する。そして、回転部２１と共に磁束発生部３３が回転することにより、発熱部２２に対して磁束発生部３３が相対的に移動することで、発熱部２２の全周にわたって通過する磁束が変化し、発熱部２２に印加される磁場が周期的に変化する。その結果、発熱部２２に渦電流が発生して発熱部２２が発熱し、その熱が熱媒体流路３４（配管３４ｐ）に流通する熱媒体に伝えられ、熱媒体が加熱される。
【００６３】
この例では、隣り合う磁束発生部３３（コイル３３ｃ）の極性が互いに異なっており、Ｎ極の磁束発生部３３に対向する場合とＳ極の磁束発生部３３に対向する場合とでは、磁束（磁場）の方向が逆転する。そのため、回転部２１と共に磁束発生部３３が回転することにより、磁束（磁場）の方向が周期的に逆転しながら変化する。ここで、各磁束発生部３３の極性が全て同じ（例えば、回転部２１の外周側がＮ極、中心側がＳ極）場合であっても、上述したように、発熱部２２の磁束発生部３３に対向する部分では、磁場が強くなり、その間の部分では、磁場が弱くなる。したがって、回転部２１と共に磁束発生部３３が回転することにより、磁場の強さが周期的に変化することになるので、発熱部２２に渦電流が発生し、発熱部２２が発熱する。但し、この場合は磁場の方向が逆転しない。隣り合う磁束発生部３３の極性が互いに異なる場合は、磁場の方向が逆転することで、発熱部２２に印加される磁場の振幅（変化）が大きくなるため、より大きな渦電流を発生させることができ、発熱量を増やすことができる。
【００６４】
また、この例では、コイル３３ｃに通電する電流の大きさを変えることで、発熱機２０の発熱量を制御でき、電動機１０にかかる負荷の大きさを変えることができる。具体的には、電動機１０が定格出力で回転するときの発熱機２０の最大可能発熱量を１００％としたとき、発熱機２０の発熱量を０〜１００％の範囲で制御できる。そして、発熱機２０の発熱量が１００％のときの電動機１０の負荷を１００％とした場合、発熱機２０の発熱量を制御することで、負荷を０〜１００％の範囲で変更できる。電動機１０は、電力系統Ｌからの余剰電力により回転するため、余剰電力量に応じて回転力が変動することになるが、発熱機２０の発熱量を制御することで、電動機１０にかかる負荷を変えることができる。そのため、余剰電力が少なく、電動機１０の回転力が下がったときは発熱機２０の発熱量を下げ、一方、余剰電力が多く、電動機１０の回転力が上がったときは発熱機２０の発熱量を上げることによって、電動機１０の回転を維持しながら、余剰電力を熱に最大限変換できる。つまり、発熱装置１００の運転可能範囲が広い。一般に、可変速揚水発電の負荷調整可能範囲（揚水運転時の発電電動機の運転範囲）は定格出力の±１０％程度であるので、上記運転可能範囲の広さは、電力系統Ｌの安定化により大きく寄与すると考えられる。コイル３３ｃへの通電電流は、例えば、制御部１１０（図１を参照）からの制御指令によって余剰電力に応じて制御される。
【００６５】
［実施形態２］
実施形態２では、図５〜図９を参照して、一体型の発熱装置１００について説明する。実施形態２の発熱装置１００は、図５に示すように、電動機１０自体が発熱機２０を兼ねる。実施形態２の発熱装置１００では、電動機１０は誘導電動機である。実施形態２の発熱装置１００の一例としては、図６に示すように、熱媒体が流通する格納容器４４内に電動機１０が収納された構成が挙げられる。
【００６６】
電動機１０は、三相誘導電動機であり、この例では、かご形誘導電動機である。電動機１０は、図６に示すように、回転子４１と、回転子４１に対して間隔をあけて配置される固定子４２とを備える。この例では、回転子４１が回転軸１１に取り付けられており、回転子４１が発熱機２０の回転部２１として機能する。
【００６７】
（回転子）
回転子４１は、回転子鉄心４１１と、その周囲に配置される回転子導体４１２とを有する。この例では、回転子導体４１２がかご形導体である。この例では、電動機１０は、回転子４１にかご形導体を用いたかご形誘導電動機であるが、回転子４１に巻線を用いた巻線形誘導電動機であってもよい。回転子鉄心４１１は、例えば、ケイ素鋼板などの磁性材料で形成することができる。回転子導体４１２は、例えば、銅やアルミニウムなどの導電性材料で形成することが挙げられる。
【００６８】
（固定子）
固定子４２は、回転子４１の外側に配置され、回転子４１に対向する突極を有する固定子鉄心４２１と、その突極に巻回された固定子巻線４２２とを有する。固定子４２には、固定子鉄心４２１の突極に分布巻で三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線４２２が巻回されている。固定子巻線４２２は、分布巻としているが、集中巻とすることも可能である。この例では、固定子巻線４２２の各相がＹ結線されている（図７を参照）。固定子鉄心４２１は、円筒状のヨーク部と、このヨーク部から回転子４１に向かって突出する突極を有する構造である。固定子鉄心４２１は、例えば、ケイ素鋼板などの磁性材料で形成することができる。また、この例では、固定子巻線４２２が、高温となる熱媒体中に配置され、高温環境下で使用されるため、固定子巻線４２２には、例えば、セラミック絶縁層を有する超耐熱巻線を用いることが挙げられる。勿論、使用温度が低い場合は、ポリアミドイミド銅線やポリイミド銅線などのエナメル線を用いることも可能である。
【００６９】
（格納容器）
電動機１０（回転子４１及び固定子４２）は、格納容器４４内に収納されている。格納容器４４には、回転軸１１を回転可能に支持する軸受４５が設けられている。格納容器４４は、例えば、金属製の容器であり、この例では、金属製容器の周囲に断熱材を配置して構成された断熱容器である。断熱材としては、例えば、ロックウール、グラスウール、発泡プラスチック、レンガ、セラミック、又はこれら材料の任意の組み合わせからなる複合材などを用いることが挙げられる。図６では、格納容器４４内に回転軸１１が収納されているが、回転軸１１の両端部の少なくとも一方が格納容器４４から引き出されていてもよい。この場合、格納容器４４から引き出された回転軸１１の端部に、例えば、後述するフライホイール１５（図１０を参照）を取り付けたり、実施形態１で説明した発熱機２０（図２、図３を参照）を更に結合したりすることが可能である。この点は、後述する図８、図９の場合も同じである。
【００７０】
格納容器４４には、一端側に熱媒体を供給する入口部４４１と、他端側に熱媒体を排出する出口部４４２とが設けられており、熱媒体が流通する。熱媒体は、電動機１０で発生した熱を受け取り加熱される。
【００７１】
（電力変換装置）
電動機１０は、電力変換装置１２を介して電力系統Ｌと接続されており、電力変換装置１２で変換された電力が供給される。電力変換装置１２は、インバータによる三相の可変周波数の交流に変換して、電動機１０を可変速制御する。この電力変換装置１２は、固定子巻線４２２に単相交流を供給して交番磁界を発生させる単相交流変換部と、固定子巻線４２２に三相交流を供給して回転磁界を発生させる三相交流変換部とを有し、単相交流と三相交流とを重畳して固定子巻線４２２に供給することが可能である。電力変換装置１２は、制御部１１０（図１を参照）によって制御される。
【００７２】
電力変換装置１２から固定子巻線４２２に単相交流を供給した場合、固定子４２に交番磁界が発生する。交番磁界が回転子４１に印加されることで、回転子導体４１２に電磁誘導による誘導電流が発生して発熱する（発熱モード）。つまり、回転子４１（回転子導体４１２）が発熱機２０の発熱部２２として機能する。このとき、回転子４１には回転力が生じず、投入電力のほぼ全てが熱として消費されることになり、電動機１０を発熱機２０として動作させることができる。一方、固定子巻線４２２に三相交流を供給した場合は、固定子４２に回転磁界が発生する。回転磁界が回転子４１に印加されることで、回転子４１に回転力が生じて回転子４１が回転する。これは、通常の電動機の動作原理と同じであり、投入電力の大半が回転に消費されることになる。したがって、単相交流に三相交流を重畳させることによって、電動機１０を回転させながら、電動機１０を発熱させることができ、電動機１０が発熱機２０を兼ねることができる。電動機１０が発熱機２０を兼ねる場合は、単相交流と三相交流とを重畳する必要がある。
【００７３】
また、固定子巻線４２２に供給する単相交流電圧の大きさを変えることで、電動機１０の発熱量を制御でき、電動機１０にかかる負荷の大きさを変えることができる。具体的には、電動機１０の定格出力を１００％としたとき、発熱に用いる出力を定格出力の０〜１００％の範囲で制御できる。電動機１０における発熱は電動機１０に発生する負荷と考えることができる。電動機１０の発熱量を制御することで、負荷を０〜１００％の範囲で変更できる。電動機１０は、電力系統Ｌからの余剰電力により回転するため、余剰電力量に応じて回転力が変動することになるが、発熱量を制御することで、電動機１０にかかる負荷を変えることができる。そのため、余剰電力が少ないときは電動機１０の発熱量を下げ、一方、余剰電力が多いときは電動機１０の発熱量を上げることによって、電動機１０の回転を維持しながら、余剰電力を熱に最大限変換できる。つまり、発熱装置１００の運転可能範囲が広い。この運転可能範囲の広さは、上述した可変速揚水発電の負荷調整可能範囲より広く、電力系統Ｌの安定化により大きく寄与すると考えられる。固定子巻線４２２への供給電力は、例えば、制御部１１０（図１を参照）からの制御指令によって余剰電力に応じて制御される。
【００７４】
図６に示す発熱装置１００では、電動機１０（回転子４１及び固定子４２）全体が格納容器４４内の１つの空間に収納されている。図８に示すように、格納容器４４内を、回転子４１を収納する空間（回転子収容室４６１）と固定子４２を収納する空間（固定子収容室４６２）とに径方向に分割する隔壁４６が設けられた構造とすることも可能である。この場合、図８に示す発熱装置１００のように、回転子収容室４６１に熱媒体を供給・排出する入口部４４１及び出口部４４２を設け、回転子収容室４６１のみに熱媒体を流通させることが挙げられる。この例では、入口部４４１が格納容器４４の一端側に位置し、出口部４４２が格納容器４４の他端側に位置している。回転子収容室４６１に熱媒体が流通することにより、発熱部２２として機能する回転子４１（回転子導体４１２）で発生した熱を受け取り、熱媒体が加熱される。これにより、回転子４１で発生した熱で加熱された熱媒体によって固定子４２が加熱されることを抑制でき、固定子巻線４２２の温度上昇を低減できる。隔壁４６には、回転子収容室４６１から固定子収容室４６２への熱の伝導を抑制するため、断熱材によって断熱層（図示せず）を設けてもよい。
【００７５】
更に、格納容器４４内を隔壁４６により回転子収容室４６１と固定子収容室４６２とに分割する上記構造の場合、図９に示す発熱装置１００のように、固定子収容室４６２に熱媒体を供給する入口部４４１、回転子収容室４６１に熱媒体を排出する出口部４４２を設けることも可能である。この場合、図９に示すように、隔壁４６に回転子収容室４６１と固定子収容室４６２とを連通させる連通孔４６３を設けることが挙げられる。この例では、入口部４４１及び出口部４４２が格納容器４４の一端側に位置し、連通孔４６３が格納容器４４の他端側に位置している。これにより、供給された低温の熱媒体が固定子収容室４６２に流通した後、連通孔４６３を通り、回転子収容室４６１に流通して、回転子４１（回転子導体４１２）に発生した熱によって熱媒体が加熱される。これにより、供給された熱媒体が加熱される前に固定子４２（固定子巻線４２２）で生じた熱を吸収して冷却することができ、固定子巻線４２２の使用耐熱温度を下げることが可能となる。この場合、固定子４２と回転子４１との間には、温度勾配が生じることになる。
【００７６】
｛作用効果｝
上述した各実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１は、以下の効果を奏することができる。
【００７７】
電力系統Ｌの余剰電力を熱に変換する発熱装置１００が電動機１０と発熱機２０とを組み合わせた構成である。電力系統Ｌに接続される電動機１０を備えることで、周波数調整機能を実現でき、電力系統Ｌの安定化に有効である。電動機１０は、回転することで慣性力を持つため、電力系統Ｌに周波数変動が発生したときには、この慣性力により周波数変動を吸収して、瞬時の周波数調整が可能である。また、電動機１０の回転力を熱に変換する発熱機２０を備えることで、電力系統Ｌの余剰電力を吸収できる。そして、発熱装置１００で発生した熱を蓄える蓄熱装置２００を備えることで、電力系統Ｌの余剰電力を熱として蓄えることができる。電力系統Ｌの周波数調整力や発熱装置１００での発熱量を十分に確保するため、例えば、電動機１０の定格出力は１００ｋＷ以上が好ましく、更に５００ｋＷ以上、１ＭＷ以上がより好ましい。
【００７８】
図２〜図４を参照して説明した実施形態１の分離型の発熱装置１００場合、電動機１０と発熱機２０とが機能的に分離されているため、構成がシンプルで、制御が容易になる。一方、図５〜図９を参照して説明した実施形態２の一体型の発熱装置１００の場合、電動機１０自体が発熱機２０を兼ねるので、小型化できる。
【００７９】
更に、実施形態１、２の発熱装置１００において、図１０に示すように、電動機１０の回転軸１１上にフライホイール１５を備えてもよい。この場合、電動機１０の慣性力が増し、瞬時周波数調整機能の向上が期待できる。
【００８０】
図１に示すエネルギー貯蔵システム１のように、発電装置３００を備える場合は、電力系統Ｌの余剰電力を熱に変換して蓄熱装置２００に蓄えた後、その熱を利用して発電することができ、電力貯蔵システムを実現できる。
【００８１】
｛エネルギー貯蔵システムの用途｝
実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１は、電力系統Ｌの電力貯蔵に利用できる他、水素製造に利用したり、暖房や給湯、熱化学反応などに利用することも可能である。以下に、実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１の１つの適用の形態として、変動電力安定利用システム５０を開示する。
【００８２】
図１１は、実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１を含む、変動電力安定利用システム５０の概略的な構成を示した図である。図１１を参照して、変動電力安定利用システム５０は、電力系統Ｌに接続された再生可能エネルギー源（電源Ｇ）により生じた余剰電力（変動電力）を貯蔵することによって、安定した電力供給を達成する。さらに、変動電力安定利用システム５０は、その変動電力を利用することができる。
【００８３】
たとえば日本において、変動電力安定利用システム５０を、周波数変換による電力の相互融通に用いることができる。日本では交流電源の周波数が東日本と西日本とで相違する。交流電源の周波数は、西日本では６０Ｈｚであるのに対して東日本では５０Ｈｚである。周波数が異なるために、東日本と西日本との間の電力融通量が、周波数変換設備の容量によって制限されている。
【００８４】
図１１に示した構成によれば、変動電力安定利用システム５０は、発電装置３００と、スイッチ４００とを備える。発電装置３００は、蓄熱装置２００に蓄えられた熱を利用して発電する。スイッチ４００は、発電装置３００の出力を電力系統Ｌ１と電力系統Ｌ２との間で切り替えることができる。電力系統Ｌ１は周波数６０Ｈｚの電力系統であり、電力系統Ｌ２は周波数５０Ｈｚの電力系統である。
【００８５】
図１１に示した状態では、スイッチ４００により、発電装置３００の出力が電力系統Ｌ１に接続される。この場合の変動電力安定利用システム５０の構成は、図１に示した構成と等価である。図１２は、図１１に示した変動電力安定利用システム５０の別の構成を示した図である。図１２に示されるように、スイッチ４００により、発電装置３００の出力を電力系統Ｌ１から切り離して、電力系統Ｌ２に接続することができる。
【００８６】
上述のように、発電装置３００は、蒸気タービンと発電機とを含み得る。図１３〜図１５に、発電装置３００の構成に関するいくつかの実施形態を示す。しかしながら、発電装置３００の構成は、以下に説明する構成に限定されない。
【００８７】
図１３は、図１１に示した変動電力安定利用システム５０に適用可能な発電装置３００の１つの実施形態を示した図である。図１３に示されるように、発電装置３００は、蒸気タービン３０１，３０３と、発電機３０２，３０４とを含むことができる。発電機３０２は、６０Ｈｚ発電機であり、発電機３０４は、５０Ｈｚ発電機である。発電機３０２の回転軸が蒸気タービン３０１に結合され、発電機３０４の回転軸が蒸気タービン３０３に結合される。蒸気タービン３０１は、６０Ｈｚの電力の発電に適合された３６００ｒｐｍ用タービンである。蒸気タービン３０３は、５０Ｈｚの電力の発電に適合された３０００ｒｐｍ用タービンである。スイッチ４００は、発電機３０２の出力を電力系統Ｌ１に接続するか否かを切り替えるとともに、発電機３０４の出力を電力系統Ｌ２に接続するか否かを切り替える。
【００８８】
図１４は、図１１に示した変動電力安定利用システム５０に適用可能な発電装置３００の他の実施形態を示した図である。図１４に示されるように、発電装置３００は、蒸気タービン３０１と、発電機３０２とを含むことができる。図１３に示した構成と同様に、蒸気タービン３０１および発電機３０２は、６０Ｈｚの交流電力の発電に適合されている。蒸気タービン３０１の回転数を３６００ｒｐｍから３０００ｒｐｍに低下させることによって、効率は低下するものの、発電装置３００は、５０Ｈｚの交流電力を発電することが可能である。
【００８９】
図１５は、図１１に示した変動電力安定利用システム５０に適用可能な発電装置３００のさらに他の実施形態を示した図である。図１５に示されるように、発電装置３００は、蒸気タービン３０１，３０３と、発電機３０２と、三方弁３１０と、クラッチ３１１，３１２とを含むことができる。三方弁３１０は、蒸気タービン３０１および蒸気タービン３０３との間で蒸気の供給を切り替える。クラッチ３１１は、蒸気タービン３０１の動力を発電機３０２に伝えるか否かを切り替える。クラッチ３１２は、蒸気タービン３０３の動力を発電機３０２に伝えるか否かを切り替える。発電機３０２が蒸気タービン３０１に接続された場合には、発電機３０２は６０Ｈｚの交流電力を発生させる。発電機３０２が蒸気タービン３０３に接続された場合には、発電機３０２は５０Ｈｚの交流電力を発生させる。
【００９０】
図１６に示すように、蒸気タービン３０１は、抽気タービンであってもよい。蒸気タービン３０１に供給された蒸気の一部（蒸気３０５）が蒸気タービン３０１から取り出されて、この蒸気３０５の熱が利用される。これにより、発電機３０２による電力供給に加えて、熱を供給することができる。コンデンサ３２０は、蒸気タービン３０１の回転に用いられた蒸気に加えて、蒸気タービン３０１から取り出された蒸気３０５を復水する。
【００９１】
図１３に示した蒸気タービン３０３が抽気タービンであってもよい。この場合には、発電機３０４による電力供給に加えて、熱を供給することができる。蒸気タービン３０１，３０３の一方または両方が抽気タービンであってもよい。
【００９２】
変動電力安定利用システム５０の適用の典型例として日本国内での適用を示した。しかし実施形態に係る変動電力安定利用システム５０は、場所の制限を受けることなく適用可能である。たとえば米国においても、変動電力安定利用システム５０を適用できる。米国では、交流の周波数は６０Ｈｚであるが、国土面積が広いために、地域単位で電力系統が運用されている。米国内のある地域では電力供給が過剰であっても、別の地域では電力が不足する可能性がある。実施の形態に係る変動電力安定利用システム５０（図１１および図１２参照）は、それらの地域の電力系統の連係に適用することが可能である。この適用形態においては、発電装置３００に含まれる発電機として、同期発電機を適用できるので、電力系統間の位相差は考慮しなくてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
Ｇ  電源、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  電力系統、１  エネルギー貯蔵システム、５０  変動電力安定利用システム、１００  発熱装置、１１０  制御部、２００  蓄熱装置、３００  発電装置、４００  スイッチ、１０  電動機、１１  回転軸、１２  電力変換装置、１５  フライホイール、２０  発熱機、２１  回転部、２２  発熱部、３１  回転軸、３２  軸受、３３  磁束発生部、３３ｃ  コイル、３３１  凸部、３４  熱媒体流路、３４ｐ  配管、３０１，３０３  蒸気タービン、３０２，３０４  発電機、３０５  蒸気、３１０  三方弁、３１１，３１２  クラッチ、３２０  コンデンサ、３４１  入口部、３４２  出口部、４１  回転子、４１１  回転子鉄心、４１２  回転子導体、４２  固定子、４２１  固定子鉄心、４２２  固定子巻線、４４  格納容器、４４１  入口部、４４２  出口部、４５  軸受、４６  隔壁、４６１  回転子収容室、４６２  固定子収容室、４６３  連通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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