本发明涉及一种压缩空气储存发电装置。
背景技术：
风力发电、太阳能发电等利用了可再生能源的发电依赖于气象条件，因此输出有时不稳定。因此，需要使用压缩空气储存(caes：compressedairenergystorage)发电系统等能量储存系统而使输出均衡化。
现有的压缩空气储存发电装置通常在电力设备的非峰值期间将电能作为压缩空气蓄积于蓄压罐，在高电力需求期间通过压缩空气驱动膨胀机而使发电机工作来生成电能。
在专利文献1中公开了这样的caes发电装置。专利文献1的caes发电装置中，为了降低热介质的温度而分离热介质罐。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2013-509530号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的caes发电装置中并没有记载设置多个热介质罐，也未考虑到由此较高地维持热介质的温度。
本发明的课题在于提供一种由于具备多个高温热介质罐而能够防止高温的热介质与低温的热介质混合的压缩空气储存发电装置。
用于解决课题的方案
本发明提供一种压缩空气储存发电装置，具备：电动机，其在使用可再生能源而产生的输入电力的作用下被驱动；压缩机，其与所述电动机机械连接，对空气进行压缩；蓄压罐，其与所述压缩机流体性连接，储存由所述压缩机压缩后的压缩空气；膨胀机，其与所述蓄压罐流体性连接，在从所述蓄压罐供给的压缩空气的作用下被驱动；发电机，其与所述膨胀机机械连接，产生朝需求方供给的电力；第一热交换器，其供由所述压缩机压缩后的空气与热介质进行热交换，对热介质进行加热；温度传感器，其测定在所述第一热交换器中进行热交换后的热介质的温度；多个高温热介质罐，它们与所述第一热交换器流体性连接，按照温度储存在所述第一热交换器中进行热交换而升温后的热介质；高温蓄热切换阀，其用于对从所述第一热交换器朝所述多个高温热介质罐中的哪一个供给热介质进行切换；第二热交换器，其与所述多个高温热介质罐流体性连接，用于供从所述多个高温热介质罐供给的热介质与朝所述膨胀机供给的压缩空气进行热交换，对压缩空气进行加热；低温热介质罐，其与所述第一热交换器以及所述第二热交换器流体性连接，储存在所述第二热交换器中进行热交换而降温后的热介质；以及控制装置，其与所述温度传感器以及所述高温蓄热切换阀电连接，为了基于由所述温度传感器测定出的温度而按照温度储存热介质，使所述高温蓄热切换阀对从所述第一热交换器朝所述高温热介质罐中的哪一个供给热介质进行切换。
根据该结构，由于具备多个高温热介质罐，因此能够防止高温的热介质与低温的热介质混合。具体而言，基于在第一热交换器中升温后的热介质的温度而切换高温蓄热切换阀，由此按照温度在多个高温热介质罐储存热介质，因此能够维持储存于高温热介质罐的热介质的温度。
优选的是，所述第一热交换器相对于所述高温热介质罐以及所述第二热交换器流体性连接，所述压缩空气储存发电装置还具备直接流入切换阀，该直接流入切换阀与所述控制装置电连接，对从所述第一热交换器朝所述高温热介质罐或者所述第二热交换器中的哪一个供给热介质进行切换，所述控制装置在同时进行所述压缩机的压缩与所述膨胀机的膨胀的情况下切换所述直接流入切换阀，从所述第一热交换器朝所述第二热交换器直接供给热介质。
由此，能够不经由高温热介质罐而从第一热交换器朝第二热交换器直接供给热介质，因此，能够防止在高温热介质罐中储存热介质的期间温度降低而产生热能的损失。尤其是在使可再生能源的不足一小时程度的变动即短周期变动均衡化的情况下，大多同时驱动压缩机与膨胀机，在该情况下热介质的利用待机时间短或者为零，因此是有效的。并且，通过直接流入切换阀的切换，能够将热介质从第一热交换器直接供给至第二交换器，因此能够使用与现有相同的装置，无需大规模的装置改良，因此能够防止成本升高以及装置的大型化。此处，“直接”表示不经由高温热介质罐而从第一热交换器朝第二热交换器供给热介质。
优选的是，多个所述第二热交换器相对于所述膨胀机流体性串联连接，所述压缩空气储存发电装置还具备热交换切换阀，该热交换切换阀对从所述高温热介质罐朝所述第二热交换器中的哪一个供给热介质进行切换，所述控制装置切换所述热交换切换阀，以便从按照温度储存于所述高温热介质罐的热介质中的温度低的热介质起依次向上游侧的所述第二热交换器供给所述热介质。
根据该结构，在第二热交换器中，按照从低温的热介质到高温的热介质的顺序与压缩空气进行热交换，由此能够不使压缩空气的温度降低而是依次上升，因此能够有效地利用高温的热介质。
优选的是，所述压缩空气储存发电装置还具备热交换切换阀，该热交换切换阀对从所述高温热介质罐朝所述第二热交换器中的哪一个供给热介质进行切换，所述膨胀机具备第一级膨胀机主体以及第二级膨胀机主体，所述控制装置切换所述热交换切换阀，以便朝相对于所述第一级膨胀机主体与所述第二级膨胀机主体中的p-h线图上的等熵线的倾斜小的一方流体性连接的所述第二热交换器供给按照温度储存于所述高温热介质罐的热介质中的温度高的热介质。
根据该结构，朝相对于第一级膨胀机与第二级膨胀机主体中的熵线的倾斜小的一方设置的第二热交换器供给高温的热介质，由此能够高效地进行发电。这是因为，熵线的倾斜小的一方的膨胀机主体相对于相同压力的降低而焓的减少大，因此需要供给更大的热能。
优选的是，所述压缩空气储存发电装置还具备低温热介质切换阀，该低温热介质切换阀用于对从所述第一热交换器朝所述高温热介质罐或者所述低温热介质罐中的哪一个供给热介质进行切换，所述控制装置与所述温度传感器以及所述低温热介质切换阀电连接，在由所述温度传感器测定出的在所述第一热交换器中回收压缩热后的热介质的温度为规定的温度以下的情况下，切换所述低温热介质切换阀，朝所述低温热介质罐供给热介质。
根据该结构，使用低温热介质切换阀防止高温的热介质与低温的热介质的混合。具体而言，借助从第一热交换器朝高温热介质罐供给的热介质，不会使在高温热介质罐中蓄热的热介质的温度降低，因此能够防止热能的损失。
另外，提供一种压缩空气储存发电装置，具备：电动机，其在使用可再生能源而产生的输入电力的作用下被驱动；压缩机，其与所述电动机机械连接，对空气进行压缩；蓄压罐，与所述压缩机流体性连接，储存由所述压缩机压缩后的空气；膨胀机，其与所述蓄压罐流体性连接，在从所述蓄压罐供给的压缩空气的作用下被驱动；发电机，其与所述膨胀机机械连接，产生朝需求方供给的电力；第一热交换器，其供由所述压缩机压缩后的空气与热介质进行热交换，对热介质进行加热；温度传感器，其测定在所述第一热交换器中进行热交换后的热介质的温度；高温热介质罐，其与所述第一热交换器流体性连接，储存在所述第一热交换器中升温后的热介质；第二热交换器，其与所述高温热介质罐流体性连接，供从所述高温热介质罐供给的热介质与朝所述膨胀机供给的压缩空气进行热交换，对压缩空气进行加热；低温热介质罐，其与所述第一热交换器以及所述第二热交换器流体性连接，储存在所述第二热交换器中降温后的热介质；低温热介质切换阀，其用于对从所述第一热交换器朝所述高温热介质罐或者所述低温热介质罐中的哪一个供给热介质进行切换；以及控制装置，其与所述温度传感器以及所述低温热介质切换阀电连接，在由所述温度传感器测定出的在所述第一热交换器中回收压缩热后的热介质的温度为规定的温度以下的情况下，切换所述低温热介质切换阀，朝所述低温热介质罐供给热介质。
发明效果
根据本发明，由于具备多个高温热介质罐，因此能够防止高温的热介质与低温的热介质混合。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的压缩空气储存(caes)发电装置的概要结构图。
图2a是示出实施方式的第二热交换器的设置模式的图。
图2b是示出第二热交换器的设置模式的替代方案的图。
图2c是示出第二热交换器的设置模式的其他替代方案的图。
图3是示出伴随着加热的多级膨胀中的压力与焓之间的关系的p-h线图。
图4是示出本发明的实施方式所涉及的压缩空气储存(caes)发电装置的控制方法的整体的流程图。
图5是示出图4的处理a的流程图。
图6是示出图4的处理b的流程图。
图7是示出图4的处理i的流程图。
图8是示出图4的处理ii的流程图。
图9是示出图8的处理ii-1的流程图。
图10是示出图8的处理ii-2的流程图。
图11是示出本发明的实施方式所涉及的压缩空气储存(caes)发电装置启动时的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1示出压缩空气储存(caes：compressedairenergystorage)发电装置2的概要结构图。该caes发电装置2在利用可再生能源进行发电的情况下，使朝向作为需求方的电力系统4的输出变动均衡化，并且输出与电力系统4的需求电力的变动相符的电力。
参照图1以及图2对caes发电装置2的结构进行说明。
caes发电装置2具备空气路径以及热介质路径。在空气路径主要设置有压缩机6、蓄压罐8以及膨胀机10，它们通过空气配管14流体性连接，在其内部流动空气(参照图1的虚线)。在热介质路径主要设置有第一热交换器16、热介质罐18以及第二热交换器22，它们通过热介质配管24流体性连接，在其内部流动热介质(参照图1的实线)。
首先，参照图1对空气路径进行说明。在空气路径中，吸入的空气由多个压缩机6压缩后储存于蓄压罐8。将储存于蓄压罐8的压缩空气朝多个膨胀机10供给，用于发电机36的发电。
各个压缩机6具备马达(电动机)26。各个马达26与压缩机6机械连接，且彼此并联电连接。将利用可再生能源生成的电力供给至马达26，利用该电力驱动马达26，使压缩机6工作。压缩机6的喷出口6b通过空气配管14与蓄压罐8流体性连接。当压缩机6被马达26驱动时，从吸入口6a吸引空气，进行压缩后从喷出口6b喷出，向蓄压罐8压送压缩后的空气。压缩机6彼此流体性并联连接多台，在本实施方式中其数量为3台。但是，压缩机6的数量并不限定于此，只要为1台以上即可。
蓄压罐8储存从压缩机6压送来的压缩空气。因而，能够在蓄压罐8中以压缩空气的方式蓄积能量。蓄压罐8通过空气配管14与膨胀机10流体性连接。因而，将蓄压罐8所储存的压缩空气供给至膨胀机10。在从蓄压罐8朝各个膨胀机10延伸的多个空气配管14分别设置有流量传感器28a～28c以及切换阀30a～30c，对朝膨胀机10供给的空气量进行测定，根据需要来开闭切换阀30a～30c，能够允许或者切断压缩空气朝膨胀机10的供给。
膨胀机10为二级型，具备第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12。以下，存在将第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12合在一起简称为膨胀机10的情况。第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12均具备发电机36。多台发电机36分别与膨胀机10机械连接，并且彼此并列电连接。从吸入口10a供给压缩空气的膨胀机10借助所供给的压缩空气工作，驱动发电机36。发电机36与外部的电力系统4电连接(参照图1的单点划线)，将生成的电力供给至作为需求方的电力系统4。另外，将在膨胀机10中膨胀后的空气从喷出口10b朝外部排出。膨胀机10彼此流体性并列连接多台，在本实施方式中，其数量为3台。但是，膨胀机10的数量并不限定于此，只要是1台以上即可。
其次，参照图1对热介质路径进行说明。在热介质路径中，利用第一热交换器16将由压缩机6产生的热量回收至热介质。然后，将进行了热回收的热介质储存于热介质罐18(第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20)，在第二热交换器22中向由膨胀机10膨胀前的压缩空气归还热量。在第二热交换器22中降温后的热介质被供给至热介质罐18(低温热介质罐21)。然后，从低温热介质罐21朝第一热交换器16再次供给热介质，如此使热介质循环。此处，热介质的种类并无特别限定，例如可以为水、油等。
第一热交换器16设置于压缩机6与蓄压罐8之间的空气配管14。因而，在该空气配管14内的压缩空气与热介质配管24内的热介质之间进行热交换，将通过压缩机6的压缩而产生的压缩热回收至热介质。即，在第一热交换器16中，压缩空气的温度降低，热介质的温度上升。在此升温后的热介质通过热介质配管24朝热介质罐18(第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20)供给。
在从第一热交换器16到热介质罐18(第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20)的热介质配管24设置有用于对在第一热交换器16中进行热交换而升温后的热介质的温度进行测定的温度传感器29a～29c。
热介质罐18具备第一高温热介质罐19、第二高温热介质罐20以及低温热介质罐21。在各热介质罐19、20、21设置有未图示的剩余量传感器，能够对所储存的热介质量进行检测。例如，剩余量传感器也可以是重量传感器等。在第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20中按照温度储存在第一热交换器16中升温后的热介质。储存更高温度的热介质的热介质罐是第一高温热介质罐19，储存温度比第一高温热介质罐19的热介质低的热介质的热介质罐是第二高温热介质罐20。在第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20分别设置有温度传感器29d、29e，能够对内部的热介质的温度进行测定。在从第一热交换器16到第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20的热介质配管24(高温蓄热切换路线24a)设置有高温蓄热切换阀31a、31b。高温蓄热切换阀31a、31b用于对通过高温蓄热切换路线24a向第一高温热介质罐19或者第二高温热介质罐20中的何者储存热介质进行切换。储存于第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20的热介质通过热介质配管24供给至第二热交换器22。
在从第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20朝第二热交换器22延伸的热介质配管24设置有热交换切换阀32a～32f。热交换切换阀32a～32f用于对从第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20中的何者朝第二热交换器22供给热介质进行切换。
这样，由于具备第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20，因此能够防止高温的热介质与低温的热介质混合。具体而言，基于在第一热交换器16中升温后的热介质的温度而切换高温蓄热切换阀31a、31b，由此能够在第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20中按照温度储存热介质，尤其能够维持储存于第一高温热介质罐19的热介质的温度。在本实施方式中，高温热介质罐19、20为3座，但其数量并无限定，也可以为3座以上。
第二热交换器22设置于蓄压罐8与膨胀机10之间的空气配管14。另外，第二热交换器22也设置于第一级膨胀机主体11与第二级膨胀机主体12之间。因而，在从蓄压罐8朝第一级膨胀机主体11供给的压缩空气以及第一级膨胀机主体11和第二级膨胀机主体12间的压缩空气、与热介质配管24内的热介质之间进行热交换，在利用膨胀机10进行膨胀前对压缩空气进行加热。即，在第二热交换器22中，压缩空气的温度上升，热介质的温度降低。在此降温后的热介质通过热介质配管24朝低温热介质罐21供给。
第二热交换器22除了本实施方式的设置方法以外还考虑各种设置方法。图2a～2c是第二热交换器22的设置例。图2a是与本实施方式相同地、相对于二级型的膨胀机10中的第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12各自分别流体性连接一个第二热交换器22的情况。图2b是与本实施方式不同而在单级型的膨胀机10流体性连接一个第二热交换器22的情况。图2c是相对于二级型的膨胀机10中的第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12各自分别流体性串联连接两个第二热交换器22的情况。也可以在此基础上，流体性串联连接三个以上的第二热交换器22。
图3是二级型的膨胀机的p-h线图。纵轴表示压力，横轴表示比焓。在图中，从状态p1到状态p2表示第二热交换器22中的加热过程，从状态p2到状态p3表示第一级膨胀机主体11中的膨胀作功过程。另外，从状态p3到状态p4表示第二热交换器22中的加热过程，从状态p4到状态p5表示第二级膨胀机主体12中的膨胀作功过程。在图3中，从状态p2到状态p3以及从状态p4到状态p5是假定了隔热过程的等熵变化。当对第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12(参照图2a以及图2c)的膨胀作功过程进行比较时，从状态p4到状态p5的等熵线的倾斜量小于从状态p2到状态p3的等熵线的倾斜量，因此向外部实施的作功量更大。因而，从系统的效率化的观点出发，在图3的情况下，优选使从状态p3到状态p4的加热量大于从状态p1到状态p2的加热量。
低温热介质罐21主要储存在第二热交换器22进行热交换而降温后的热介质。因而，低温热介质罐21内的热介质的温度通常低于第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20内的热介质的温度。储存于低温热介质罐21的热介质通过热介质配管24朝第一热交换器16供给。
热介质利用设置于低温热介质罐21的下游的热介质配管24的泵38在热介质路径内循环。在泵38的下游设置有流量传感器28e，能够对基于泵38的流量的增减进行检测。但是，泵38的位置并不限定于此，可以配置于热介质路径的任意的位置。
另外，在本实施方式的caes发电装置2中，第一热交换器16与第二热交换器22经由高温热介质罐19、20流体性连接，除此之外，也可以不经由高温热介质罐19、20而流体性连接。因此，将用于对从第一热交换器16朝第二热交换器22的热介质的流动是否经由高温热介质罐19、20进行切换的直接流入切换阀33a、33b设置于第二热交换器22以及高温热介质罐19、20的上游的热介质配管24(直接流入切换路线24b)。另外，在从第一热交换器16朝第二热交换器22直接流入热介质的直接流入切换路线24b设置有流量传感器28d。
另外，在本实施方式的caes发电装置2中，第一高温热介质罐19、低温热介质罐21通过罐间热介质路线24c流体性连接。同样，第二高温热介质罐20与低温热介质罐21通过罐间热介质路线24c流体性连接。在这些罐间热介质路线24c设置有罐间截止阀34。当通常运转时，利用罐间截止阀34切断它们之间的热介质的授受，但当后述的caes发电装置2启动时，存在打开罐间截止阀34而能够进行热介质的授受的情况。同样，存在有在第一高温热介质罐19与第二高温热介质罐20之间也能够进行热介质的授受的情况。
另外，本实施方式的caes发电装置2以能够从第一热交换器16朝低温热介质罐21供给热介质的方式流体性连接。因此，用于切换朝高温热介质罐19、20或者所述低温热介质罐21中的何者供给所述热介质的低温热介质切换阀35a～35f设置于第一热交换器16的下游的热介质配管24。
根据以上，构成caes发电装置2的热介质路径。
另外，caes发电装置2具备控制装置40。控制装置40由包括cpu(centralprocessingunit)、ram(randomaccessmemory)、rom(readonlymemory)那样的存储装置的硬件、以及安装于该硬件的软件构成。控制装置40至少与各个阀30a～35f电连接。各个阀30a～35f的动作由控制装置40控制。流量传感器28～28e、温度传感器29a～29e以及热介质罐18的未图示的剩余量传感器向控制装置40输出测定值。控制装置40基于这些测定值对caes发电装置2进行控制。
其次，对caes发电装置2的控制方法进行说明。
本实施方式的caes发电装置2具有同时进行压缩空气的储存(充电)与使用了压缩空气的发电(放电)的充放电同时的情况、以及分开进行的充放电独立的情况的两个控制方法。此处，将在蓄压罐8储存压缩空气称作充电，将使用蓄压罐8的压缩空气并利用发电机36发电称作放电。在基于可再生能源的发电短周期变动的情况下经常使用充放电同时。在基于可再生能源的发电长周期变动的情况下经常使用充放电独立。并没有划分长周期、短周期的明确定义，但长周期是数小时到数天的程度的变动。另一方面，短周期是数分钟到不足一小时的程度的变动。具体而言，例如在利用了太阳能的发电的情况下，长周期的输出变动因素是白天与夜晚的差异。短周期的输出变动因素是太阳暂时被云遮挡的情况。另一方面，在利用了风力的发电的情况下，长周期的输出变动是基于强风、无风的发电停止的情况，短周期的输出变动是基于风速的变动的情况。
参照图4，当开始运转时(步骤s4-1)，按照是否同时进行充放电来划分控制方法(步骤s4-2)。这可以根据用途由用户选择，也可以根据可再生能源的长周期变动或者短周期变动来决定。在充放电同时的情况下(步骤s4-2)，在需求电力大于发电量而需要高温热介质罐19、20的全部热介质的情况下(步骤s4-3)，进行处理a(步骤s4-4)。在并非如此的情况下(步骤s4-3)，将必要量的热介质与剩余量的热介质分离(步骤s4-5)，对必要量的热介质进行处理a(步骤s4-4)，对剩余量的热介质进行处理b(步骤s4-6)。必要量的热介质表示能够使发电机36产生从电力系统4要求的需求电力量的热介质量。基于流量传感器28d的测定值而分离热介质，通过在处理a以及处理b中如后述那样切换直接流入切换阀33a、33b来进行分离。当完成这些处理时，再次返回到步骤s4-2，反复进行处理。
参照图5，当开始处理a时(步骤s5-1)，切换直接流入切换阀33a、33b(步骤s5-2)，即打开直接流入切换阀33a，关闭直接流入切换阀33b，从第一热交换器16朝第二热交换器22通过热介质配管24直接供给热介质(步骤s5-3)。然后，在第二热交换器22中，在压缩空气与热介质之间进行热交换(步骤s5-4)。在第二热交换器22中进行热交换而温度降低后的热介质通过热介质配管24朝低温热介质罐21供给并储存(步骤s5-5)。然后，结束处理a(步骤s5-6)。
由此，能够不经由高温热介质罐19、20而从第一热交换器16朝第二热交换器22直接供给热介质，因此，能够在高温热介质罐19、20中储存热介质的期间防止温度降低而产生热能的损失。尤其是在将可再生能源的不足一小时程度的变动即短周期变动均衡化的情况下，大多同时驱动压缩机与膨胀机，在该情况下热介质的利用待机时间短或者为零，因此是有效的。并且，通过直接流入切换阀的切换，能够将热介质从第一热交换器直接供给至第二交换器，因此能够使用与现有相同的装置，无需大规模的装置改良，因此能够防止成本升高以及装置的大型化。此处，“直接”表示不经由高温热介质罐19、20而从第一热交换器16朝第二热交换器22供给热介质。
参照图6，当开始处理b时(步骤s6-1)，当在第一热交换器16中进行了热交换的热介质的温度t1低于第一高温热介质罐19内的热介质温度th1(步骤s6-2)、并且低于第二高温热介质罐20内的热介质温度th2的情况下(步骤s6-3)，切换低温热介质切换阀35a～35f(步骤s6-4)，即关闭低温热介质切换阀35a～35c，打开低温热介质切换阀35d～35f，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝低温热介质罐21供给并储存(步骤s6-5)。另外，当在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1低于第一高温热介质罐19内的热介质温度th1(步骤s6-2)、并且为第二高温热介质罐20内的热介质温度th2以上的情况下(步骤s6-3)，切换高温蓄热切换阀31a、31b(步骤s6-6)，即打开高温蓄热切换阀31b，关闭高温蓄热切换阀31a，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝第二高温热介质罐20供给并储存(步骤s6-7)。另外，当在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1为第一高温热介质罐19内的热介质温度th1以上的情况下，切换高温蓄热切换阀31a、31b(步骤s6-8)，即打开高温蓄热切换阀31a，关闭高温蓄热切换阀31b，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝第一高温热介质罐19供给并储存(步骤s6-8)。储存于第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20的热介质通过热介质配管24朝第二热交换器22供给。此时，在第二热交换器相对于膨胀机10设置多个的情况下(步骤s6-10)，进行处理ii(步骤s6-11)，在并非如此的情况下(步骤s6-10)，进行处理i(步骤s6-12)。当完成这些处理时，结束处理b(步骤s6-13)。
这样，使用低温热介质切换阀35a～35f防止高温的热介质与低温的热介质的混合。具体而言，由于不会因从第一热交换器16朝高温热介质罐19、20供给的热介质使在高温热介质罐19、20中蓄热的热介质的温度降低，因此能够防止热能的损失。另外，能够使用高温蓄热切换阀31a、31b按照温度向第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20储存热介质。
参照图7，处理i是相对于膨胀机10仅设置一个第二热交换器22的情况(参照图2b)。当开始处理i时(步骤s7-1)，在需求电力大于发电量而需要高温热介质罐19、20的全部热介质的情况下(步骤s7-2)，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s7-3)，将第一高温热介质罐19以及第二高温热介质罐20的热介质供给至第二热交换器22(步骤s7-4)。然后在第二热交换器22中进行热交换(步骤s7-5)。另外，在并非如此的情况下(步骤s7-2)，在第二高温热介质罐20为空的情况下(步骤s7-6)，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s7-7)，将第一高温热介质罐19的热介质供给至第二热交换器22(步骤s7-8)。然后在第二热交换器22中进行热交换(步骤s7-9)。另外，在第二高温热介质罐20不为空的情况下(步骤s7-6)，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s7-10)，将第二高温热介质罐20的热介质供给至第二热交换器22(步骤s7-11)。然后在第二热交换器22中进行热交换(步骤s7-12)。之后，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s7-13)，将第一高温热介质罐19的热介质供给至第二热交换器22(步骤s7-14)。然后在第二热交换器22中进行热交换(步骤s7-15)。在任一情况下，均将在第二热交换器22中进行热交换而温度降低后的热介质储存于低温热介质罐21(步骤s7-6)。然后结束处理i(步骤s7-17)。
参照图8，当开始处理ii时(步骤s8-1)，在第二热交换器串联设置多个的情况下(步骤s8-2)，执行处理ii-2(步骤s8-3)，在并非如此的情况下(步骤s8-2)，执行处理ii-1(步骤s8-4)。当完成这些处理时，结束处理ii(步骤s8-5)。
参照图9，处理ii-1是相对于第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12各设置一个第二热交换器22的情况(参照图2a)。当开始处理ii-1时(步骤s9-1)，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s9-2)，将第一高温热介质罐19内的热介质朝相对于等熵线的倾斜小的一方(参照图3)的膨胀机10设置的高温侧第二热交换器22a供给，将第二高温热介质罐20内的热介质朝相对于等熵线的倾斜大的一方(参照图3)的膨胀机10设置的低温侧第二热交换器22b供给(步骤s9-3)。然后在高温侧第二热交换器22a以及低温侧第二热交换器22b中进行热交换(步骤s9-4)。在高温侧第二热交换器22a以及低温侧第二热交换器22b中进行热交换后的热介质通过热介质配管24朝低温热介质罐21供给并储存(步骤s9-5)。然后结束处理ii-1(步骤s9-6)。
这样，通过朝相对于第一级膨胀机主体11与第二级膨胀机主体12中的熵线的倾斜小的一方设置的第二热交换器22供给高温的热介质，能够有效地发电。这是因为熵线的倾斜小的一方的膨胀机主体相对于相同压力的降低而焓的减少大，因此需要供给更大的热能。
参照图10，处理ii-2是相对于第一级膨胀机主体11以及第二级膨胀机主体12各自串联设置两个第二热交换器22的情况(参照图2c)。当开始处理ii-2时(步骤s10-1)，切换热交换切换阀32a～32f(步骤s10-2)，将第二高温热介质罐20内的热介质朝上游侧的低温侧第二热交换器22b供给，将第一高温热介质罐19内的热介质朝下游侧的高温侧第二热交换器22a供给(步骤s10-3)。然后在低温侧第二热交换器22b中进行热交换(步骤s10-4)，在高温侧第二热交换器22a中进行热交换(步骤s10-5)。将在高温侧第二热交换器22a以及低温侧第二热交换器22b中进行热交换而温度降低后的热介质朝低温热介质罐21供给并储存(步骤s10-6)。然后结束处理ii-2(步骤s10-7)。
这样，在第二热交换器22中，按照从低温的热介质到高温的热介质的顺序与压缩空气进行热交换，由此不会降低压缩空气的温度而能够使其依次上升，因此能够有效地利用高温的热介质。另外，即便在流体性串联连接三个以上的第二热交换器22的情况下，也只要同样按照从低温的热介质到高温的热介质的顺序与压缩空气进行热交换即可。
另外，本实施方式的caes发电装置2在启动时进行最佳的控制。
参照图11，当caes发电装置2启动时(步骤s11-1)，当在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1高于第一高温热介质罐19内的热介质温度th1的情况下(步骤s11-2)，打开罐间截止阀34(步骤s11-3)，使第一高温热介质罐19内的热介质朝低温热介质罐21移动(步骤s11-4)。然后，第一高温热介质罐19内的热介质用尽(步骤s11-5)，关闭罐间截止阀34(步骤s11-6)。然后切换高温蓄热切换阀31a、31b(步骤s11-7)，即打开高温蓄热切换阀31a，关闭高温蓄热切换阀31b，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝第一高温热介质罐19供给并储存(步骤s11-8)。另外，在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1为第一高温热介质罐19内的热介质温度th1以下的情况下(步骤s11-2)、且在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1高于第二高温热介质罐20内的热介质温度th2的情况下(步骤s11-9)，切换高温蓄热切换阀31a、31b(步骤s11-10)，即打开高温蓄热切换阀31b，关闭高温蓄热切换阀31a，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝第二高温热介质罐20供给并储存(步骤s11-11)。另外，在第一热交换器16中进行热交换后的热介质的温度t1为第二高温热介质罐20内的热介质温度th2以下的情况下(步骤s11-9)，切换低温热介质切换阀35a～35f(步骤s11-12)，即关闭低温热介质切换阀35a～35c，打开低温热介质切换阀35d～35f，将在第一热交换器16中进行热交换后的热介质朝低温热介质罐21供给并储存(步骤s11-13)。然后转移至通常运转(步骤s11-14)。
由此，即便在启动时因长时间放置而装置整体变为大气温度，在第一高温热介质罐19存在低温的热介质的情况下，也能够使用罐间截止阀34防止这些低温热介质与回收压缩热后的高温的热介质混合。此外，能够使用高温蓄热切换阀31a、31b按照温度在高温热介质罐19、20中储存热介质。因而，不会使在高温热介质罐19、20中蓄热的热介质的温度降低，因此能够防止热能的损失。在本实施方式中，在从图11的步骤s11-2到步骤s11-5中，在规定的条件下，使第一高温热介质罐19内的热介质朝低温热介质罐21移动，但热介质的移动并不限定于此。即，例如也可以使第一高温热介质罐19内的热介质朝第二高温热介质罐20移动而使第一高温热介质罐19变空。
根据以上，在通常运转时以及启动时能够进行最佳的控制。另外，在通常运转时，具备充放电同时以及充放电独立的情况下的控制方法，因此能够应对短周期变动以及长周期变动。
附图标记说明：
2压缩空气储存发电装置(caes发电装置)
4电力系统
6压缩机
6a吸入口
6b喷出口
8蓄压罐
10膨胀机
10a吸入口
10b喷出口
11第一级膨胀机主体
12第二级膨胀机主体
14空气配管
16第一热交换器
18热介质罐
19第一高温热介质罐(高温热介质罐)
20第二高温热介质罐(高温热介质罐)
21低温热介质罐
22第二热交换器
22a高温侧第二热交换器
22b低温侧第二热交换器
24热介质配管
24a高温蓄热切换路线
24b直接流入切换路线
24c罐间热介质路线
26马达(电动机)
28a、28b、28c、28d、28e流量传感器
29a、29b、29c、29d、29e温度传感器
30a、30b、30c切换阀
31a、31b高温蓄热切换阀
32a、32b、32c、32d、32e、32f热交换切换阀
33a、33b直接流入切换阀
34罐间截止阀
35a、35b、35c、35d、35e、35f低温热介质切换阀
36发电机
38泵
40控制装置