特許ウォッチ

公開番号2024167040
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023220797
出願日2023-12-27
発明の名称圧縮空気エネルギ貯蔵装置
出願人株式会社日立産機システム
代理人弁理士法人開知
主分類F02C 6/16 20060101AFI20241122BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】工場の電力需給調整により合理的に電力平準化を図る。
【解決手段】電動機により駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクに貯蔵された前記圧縮空気により駆動される膨張機と、前記膨張機により駆動される発電機と、空気圧で駆動される空圧機器に前記圧縮空気を供給する空圧供給配管とを備え、前記圧縮機により、前記空圧機器を駆動する空圧使用圧力より高く設定した所定圧力を超える圧力まで空気を圧縮し、前記所定圧力を超える圧縮空気を前記膨張機に供給して発電し、前記所定圧力以下の圧縮空気を、前記空圧供給配管を介して前記空圧機器に供給する圧縮空気エネルギ貯蔵装置を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電動機により駆動される圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、
前記蓄圧タンクに貯蔵された前記圧縮空気により駆動される膨張機と、
前記膨張機により駆動される発電機と、
空気圧で駆動される空圧機器に前記圧縮空気を供給する空圧供給配管と、
を備え、
前記圧縮機により、前記空圧機器を駆動する空圧使用圧力より高く設定した所定圧力を超える圧力まで空気を圧縮し、
前記所定圧力を超える圧縮空気を前記膨張機に供給して発電し、
前記所定圧力以下の圧縮空気を、前記空圧供給配管を介して前記空圧機器に供給する
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記空圧供給配管の圧力を検出する圧力センサと、
前記空圧供給配管に設けられた開閉弁と、
前記圧力センサで検出される前記空圧供給配管の圧力を基に前記開閉弁を制御する制御装置とを備え、
前記電動機は、再生エネルギ発電装置が接続された送配電系統からの電力で駆動され、
前記制御装置は、
前記再生エネルギ発電装置の発電量、前記空圧機器を使用する施設の電力使用量、及び前記圧力センサで検出される前記空圧供給配管の圧力を入力し、
前記発電量が前記電力使用量より少なく、前記空圧供給配管の圧力が前記空圧使用圧力以上で前記所定圧力以下である場合、前記開閉弁を開放し前記空圧供給配管から前記空圧機器に前記圧縮空気を供給する
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項３】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記空圧供給配管は、前記蓄圧タンクと前記空圧機器とを接続する配管を含んで構成される圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項４】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記膨張機は、前記蓄圧タンクからの圧縮空気で駆動される高圧膨張機と、前記高圧膨張機から吐出された圧縮空気で駆動される低圧膨張機とを含んで構成されており、
前記空圧供給配管は、前記高圧膨張機及び前記低圧膨張機を接続する配管と前記空圧機器とを接続する配管を含んで構成される
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項５】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記圧縮機は、低圧圧縮機と、前記低圧圧縮機で圧縮された圧縮空気を圧縮する高圧圧縮機とを含んで構成されており、
前記空圧供給配管は、前記低圧圧縮機及び前記高圧圧縮機を接続する配管と前記空圧機器とを接続する配管を含んで構成される
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項６】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記圧縮機とは異なる空圧供給圧縮機と、
前記空圧供給圧縮機と前記空圧供給配管とを接続する配管と
を含む圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項７】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記蓄圧タンクに接続し、前記蓄圧タンクのタンク圧を上昇させる給水ポンプを備えた圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項８】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記圧縮機は、大気を前記所定圧力以下の圧力まで圧縮する低圧圧縮機と、前記低圧圧縮機で圧縮された圧縮空気を前記所定圧力を超える圧力まで圧縮する高圧圧縮機とを含み、
前記蓄圧タンクは、前記低圧圧縮機で圧縮された前記所定圧力以下の圧縮空気を貯蔵する低圧蓄圧タンクと、前記高圧圧縮機で圧縮された前記所定圧力を超える圧縮空気を貯蔵する高圧蓄圧タンクとを含み、
前記膨張機には、前記高圧蓄圧タンクの圧縮空気が供給され、
前記空圧機器には、前記空圧供給配管を介して前記低圧蓄圧タンクの圧縮空気が供給される
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項９】
請求項８の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記低圧蓄圧タンクは、前記高圧蓄圧タンクと減圧装置を介して接続されている圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項１０】
請求項１の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記蓄圧タンクは、高圧蓄圧タンクと、低圧蓄圧タンクとを含み、
前記低圧蓄圧タンクは、減圧装置を介して前記高圧蓄圧タンクと接続されると共に、前記空圧供給配管を介して前記空圧機器に接続され、
前記高圧蓄圧タンクには、前記圧縮機で前記所定圧力を超える圧力まで圧縮された圧縮空気が貯蔵され、
前記低圧蓄圧タンクには、前記減圧装置で前記所定圧力以下に減圧された圧縮空気が貯蔵され、
前記膨張機には、前記高圧蓄圧タンクの圧縮空気が供給され、
前記空圧機器には、前記減圧装置で減圧された圧縮空気が前記空圧供給配管を介して供給される
圧縮空気エネルギ貯蔵装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気エネルギ貯蔵装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギを利用した発電は、気象条件に依存するため、発電量が変動し安定しないことがある。このような変動に対し、発電出力を平準化するシステムとして圧縮空気エネルギ貯蔵（Compressed Air Energy Storage：ＣＡＥＳ）システムが知られている。
【０００３】
このＣＡＥＳシステムを利用した圧縮空気エネルギ貯蔵装置（ＣＡＥＳ装置）は、電気エネルギを圧縮空気として蓄圧タンクに蓄え、電力が必要な時に圧縮空気により膨張機を駆動して発電機を動作させ、電気エネルギを生成して出力を平準化する。
【０００４】
こうしたＣＡＥＳ装置において、例えば特許文献１には、電力変動の周期に応じて大きさの異なるタンクに圧縮空気を貯蔵する圧縮空気エネルギ貯蔵装置が開示されている。特許文献２には、圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、所定の圧力より低圧の圧縮空気は膨張機を通さずに排気することで、膨張機の運転効率を向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６３６８５７７号公報
特開２０１７-８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
工場や事業所での炭素中立の実現を目的として再生可能エネルギ発電が導入される際、再生可能エネルギの主電源化のために電力平準化技術、及びエネルギ需給調整技術が求められる。例えば、太陽光発電装置で発電する場合、日中の余剰電力が発生する時間帯にＣＡＥＳ装置では圧縮機を運転して圧縮空気を蓄圧しておくことで、エネルギを貯蔵する。但し、日中は工場内の生産機器の稼働が多く、発電量は多いものの電力使用量も多い。そのため、日中の工場の電力需要を満たしつつ効率的にエネルギを貯蔵し、発電量の少ない時間帯への電力シフト（電力平準化）を効果的に行うために改善の余地がある。
【０００７】
本発明の目的は、工場の電力需給調整により合理的に電力平準化を図ることができる圧縮空気エネルギ貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、電動機により駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクに貯蔵された前記圧縮空気により駆動される膨張機と、前記膨張機により駆動される発電機と、空気圧で駆動される空圧機器に前記圧縮空気を供給する空圧供給配管とを備え、前記圧縮機により、前記空圧機器を駆動する空圧使用圧力より高く設定した所定圧力を超える圧力まで空気を圧縮し、前記所定圧力を超える圧縮空気を前記膨張機に供給して発電し、前記所定圧力以下の圧縮空気を、前記空圧供給配管を介して前記空圧機器に供給する圧縮空気エネルギ貯蔵装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、工場の電力需給調整により合理的に電力平準化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第２実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第３実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第４実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第５実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第６実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第７実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第８実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第９実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
本発明の第１０実施形態に係るＣＡＥＳ装置の模式図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許