【目的】地下ガス貯蔵庫内の空気温度変動は、圧縮空気エネルギー貯蔵発電所の運用効率と貯蔵庫の構造安全性に重要な影響を与える。貯蔵庫内部に内蔵熱交換器を設置することは、空気温度の変動を抑制する効果的な手段の一つである。【方法】内蔵熱交換器の熱伝達を考慮した圧縮空気熱力学モデルを構築し、異なる冷水・温水の配置戦略が庫内の空気温度と圧力に与える影響を検討した。【結果】結果は、充気段階で低温水を注入し、放気段階で高温水を注入することで、内蔵熱交換器が空気の圧縮発熱効果と膨張冷却効果を効果的に抑制し、空気温度の変動範囲を減少させることを示した。充気および放気段階でそれぞれ33℃の冷水と90℃の温水を注入した場合、内蔵熱交換器未設置時の43.9℃の充放気後の温度差は15.0℃以下に低減できる。さらに解析を進めると、熱交換器の冷水注入時間を充気後半に調整し、放気末期に集中して温水を注入することで、熱交換器と空気間の熱伝達温度差を効果的に高め、充放気終了時の温度差をさらに低減できることがわかった。【結論】以上より、内蔵熱交換器の運転戦略を合理的に配置し、特に冷水・温水の使用時間を最適化することにより、圧縮空気エネルギー貯蔵システムの蓄エネルギー能力および発電能力を効果的に向上させることが可能である。

圧縮空気エネルギー貯蔵; 熱力学モデル; 内蔵熱交換器; 運転戦略