7646472 蓄熱発電システムおよび発電制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】蓄熱発電システムおよび発電制御システム

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20250310BHJP

   F22B 1/02 20060101ALI20250310BHJP

   F28F 27/02 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

F28D20/00 A

F22B1/02 Z

F28F27/02 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021101958

(22)【出願日】2021-06-18

(65)【公開番号】P2023000892

(43)【公開日】2023-01-04

【審査請求日】2024-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 宏規

(72)【発明者】

【氏名】清水 佳子

(72)【発明者】

【氏名】中川 直人

(72)【発明者】

【氏名】白川 昌和

(72)【発明者】

【氏名】松崎 篤

(72)【発明者】

【氏名】三木 浩睦

(72)【発明者】

【氏名】明比 豊博

(72)【発明者】

【氏名】タワブ タウフィク ヒラル

(72)【発明者】

【氏名】森 高裕

(72)【発明者】

【氏名】深町 有佑

(72)【発明者】

【氏名】阿部 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】岩城 智香子

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 峻史

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／００６６７３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２７７４７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５１３１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６７６４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６１２３０８６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２８９７９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ ２０／００

Ｆ２２Ｂ １／０２

Ｆ２８Ｆ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１伝熱流体を加熱する加熱部と、
前記第１伝熱流体により加熱される蓄熱材料を含み、前記蓄熱材料内に蓄えられた熱により第２伝熱流体を加熱する蓄熱部と、
前記第２伝熱流体を用いて発電を行う発電部と、
前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記第１伝熱流体を流通させる第１流路に設けられた１つ以上の第１流路切替部と、
前記蓄熱部と前記発電部との間で前記第２伝熱流体を流通させる第２流路に設けられた１つ以上の第２流路切替部と、
前記加熱部と前記発電部との間で前記第１および第２伝熱流体の少なくともいずれかを流通させる第３流路に設けられた１つ以上の第３流路切替部と、
前記第１、第２、および第３流路切替部を制御する流路切替制御部と、
を備え、
前記流路切替制御部は、前記発電部が前記第１および第２伝熱流体により暖機される暖機モードにおいて、前記第１流路切替部を閉鎖し、前記第２流路切替部を閉鎖し、前記第３流路切替部を開放する、蓄熱発電システム。

【請求項2】

前記第３流路は、前記第１流路の一部と、前記第２流路の一部とを含む、請求項１に記載の蓄熱発電システム。

【請求項3】

前記第１流路切替部は、前記第１流路に含まれ、かつ前記第３流路に含まれない位置に設けられている、請求項２に記載の蓄熱発電システム。

【請求項4】

前記第２流路切替部は、前記第２流路に含まれ、かつ前記第３流路に含まれない位置に設けられている、請求項２または３に記載の蓄熱発電システム。

【請求項5】

前記第３流路切替部は、前記第３流路に含まれ、かつ前記第１および第２流路に含まれない位置に設けられている、請求項２から４のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項6】

前記第３流路は、前記第１流路内の前記第１伝熱流体を前記第２流路内に供給する第１部分と、前記第２流路内の前記第２伝熱流体を前記第１流路内に供給する第２部分とを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項7】

前記第３流路切替部は、前記第１および第２部分の少なくともいずれかに設けられている、請求項６に記載の蓄熱発電システム。

【請求項8】

前記流路切替制御部は、前記蓄熱材料が前記第１伝熱流体により加熱される蓄熱モードにおいて、前記第１流路切替部を開放し、前記第３流路切替部を閉鎖する、請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項9】

前記流路切替制御部は、前記蓄熱材料が前記第１伝熱流体へと放熱する放熱モードにおいて、前記第２流路切替部を開放し、前記第３流路切替部を閉鎖する、請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項10】

前記流路切替制御部は、前記蓄熱材料が前記第１および第２伝熱流体により加熱され、かつ前記発電部が前記第１および第２伝熱流体により暖機される蓄熱かつ暖機モードにおいて、前記第１流路切替部を開放し、前記第２流路切替部を閉鎖し、前記第３流路切替部を開放する、請求項１から９のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項11】

前記加熱部により行われる前記第１伝熱流体の加熱を制御する加熱制御部と、
前記発電部により行われる前記発電を制御する発電制御部と、
をさらに備える請求項１から１０のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項12】

前記内部温度または前記第１伝熱流体の温度を計測する１つ以上の温度計測器をさらに備え、
前記加熱制御部は、前記温度計測器により計測された前記内部温度または前記第１伝熱流体の温度に基づいて、前記第１伝熱流体の加熱を制御する、請求項１１に記載の蓄熱発電システム。

【請求項13】

前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記第１伝熱流体を流通させる第１送風部と、
前記蓄熱部と前記発電部との間で前記第２伝熱流体を流通させる第２送風部と、
前記第１および第２送風部の動作を制御する送風制御部と、
をさらに備える請求項１から１２のいずれか１項に記載の蓄熱発電システム。

【請求項14】

第１伝熱流体を加熱する加熱部と、
前記第１伝熱流体により加熱される蓄熱材料を含み、前記蓄熱材料内に蓄えられた熱により第２伝熱流体を加熱する蓄熱部と、
前記第２伝熱流体を用いて発電を行う発電部と、
を備える蓄熱発電システムを制御する発電制御システムであって、
前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記第１伝熱流体を流通させる第１流路に設けられた１つ以上の第１流路切替部と、
前記蓄熱部と前記発電部との間で前記第２伝熱流体を流通させる第２流路に設けられた１つ以上の第２流路切替部と、
前記加熱部と前記発電部との間で前記第１および第２伝熱流体の少なくともいずれかを流通させる第３流路に設けられた１つ以上の第３流路切替部と、
前記第１、第２、および第３流路切替部を制御する流路切替制御部と、
を備え、
前記流路切替制御部は、前記発電部が前記第１および第２伝熱流体により暖機される暖機モードにおいて、前記第１流路切替部を閉鎖し、前記第２流路切替部を閉鎖し、前記第３流路切替部を開放する、発電制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、蓄熱発電システムおよび発電制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

現在までに様々な蓄熱発電システムが提案されている。蓄熱発電システムは、蓄熱材料を含む蓄熱部と、蓄熱材料内に蓄えられた熱を用いて発電を行う発電部とを備えている。

【0003】

例えば、蓄熱部から発電部に送られる伝熱流体の温度を管理する技術や、蓄熱部の内部温度の分布の傾きを所望の傾きとする技術が提案されている。また、蓄熱部を蓄熱モードで運転する際に、蓄熱部の入口の上流や出口の下流で伝熱流体の温度を計測することで、蓄熱材料を加熱するエネルギー量を一定値に管理する技術が提案されている。また、蓄熱部を放熱モードで運転する際に、発電部が蒸気タービンサイクルを用いて発電を行う技術が提案されている。

【0004】

蓄熱モードでは、蓄熱部内の蓄熱材料が、何らかの手段、例えば、高温の伝熱流体により加熱される。そして、蓄熱材料の温度が上昇することにより、蓄熱部内にエネルギーが蓄えられる。高温の伝熱流体は例えば、自然エネルギーを用いて発電された電力により製造される。この電力は例えば、電力系統が必要とする電力を超える余剰電力である。

【0005】

放熱モードでは、蓄熱部内の蓄熱材料が、何らかの手段、例えば、低温の伝熱流体へと放熱する。低温の伝熱流体は、蓄熱材料から熱エネルギーを受け取ることにより加熱される。これにより、蓄熱材料内の熱エネルギーは減少する。蓄熱部内で加熱された伝熱流体は、発電部へと送られ、発電部内で蒸気タービンサイクルに熱エネルギーを供給する。発電部は、この熱エネルギーを用いて発電を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】欧州特許第３３２７３９９号公報

【文献】欧州特許第３２４５４６７号公報

【文献】欧州特許第３３２２９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のような蓄熱発電システムでは、例えば蓄熱モードでの運転と放熱モードでの運転とが交互に行われる。しかしながら、蓄熱モードで用いられる電力が、自然エネルギーによる余剰電力である場合には、余剰電力が毎日潤沢にあるとは限らない。余剰電力が潤沢にはない場合には、前回の放熱モード運転の終了から数日経過してから蓄熱モード運転が行われ、その後に今回の放熱モード運転が行われる場合がある。

【0008】

この場合、蓄熱モード運転の終了から今回の放熱モード運転の開始までに、発電部の内部構成要素の温度が大幅に低下する。内部構成要素の温度が低い状態から発電を開始する場合には、内部構成要素の温度を十分に高くするための暖機運転が必要となる。暖機運転は例えば、蓄熱部内に蓄えられた熱エネルギーを用いて行われる。この場合、蓄熱部内の熱エネルギーを暖機のために使用する分だけ、発電部の発電量が減少することになるが、これは望ましくない。また、発電部の発電出力は暖機運転中はゼロであるため、発電部の暖機に長い時間がかかることも望ましくない。

【0009】

一方、蓄熱モード運転では、すべての余剰電力を消費しきれない場合がある。余剰電力は、エネルギーの有効利用の観点から、できるだけ多く消費することが望ましい。

【0010】

そこで、本発明の実施形態は、加熱部、蓄熱部、および発電部内でエネルギーを効率的に利用することが可能な蓄熱発電システムおよび発電制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一の実施形態によれば、蓄熱発電システムは、第１伝熱流体を加熱する加熱部と、前記第１伝熱流体により加熱される蓄熱材料を含み、前記蓄熱材料内に蓄えられた熱により第２伝熱流体を加熱する蓄熱部とを備える。前記システムはさらに、前記第２伝熱流体を用いて発電を行う発電部と、前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記第１伝熱流体を流通させる第１流路に設けられた１つ以上の第１流路切替部とを備える。前記システムはさらに、前記蓄熱部と前記発電部との間で前記第２伝熱流体を流通させる第２流路に設けられた１つ以上の第２流路切替部と、前記加熱部と前記発電部との間で前記第１および第２伝熱流体の少なくともいずれかを流通させる第３流路に設けられた１つ以上の第３流路切替部とを備える。前記システムはさらに、前記第１、第２、および第３流路切替部を制御する流路切替制御部を備える。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態の蓄熱発電システムの構成を示す模式図である。

【図2】第１実施形態の蓄熱発電システムの動作を説明するための模式図である。

【図3】第１実施形態の加熱制御部の構成を示す模式図である。

【図4】第１実施形態の蓄熱モード演算器の構成を示す模式図である。

【図5】第１実施形態の暖機モード演算器の構成を示す模式図である。

【図6】第２実施形態の蓄熱発電システムの動作を説明するための模式図である。

【図7】第２実施形態の加熱制御部の構成を示す模式図である。

【図8】第２実施形態の蓄熱・暖機モード演算器の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１～図８において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0014】

（第１実施形態）
［Ａ］全体構成
図１は、第１実施形態の蓄熱発電システムの構成を示す模式図である。

【0015】

本実施形態の蓄熱発電システムは、加熱部１と、蓄熱部２と、発電部３と、第１送風部４ａと、第２送風部４ｂと、発電出力計測器５と、温度計測器６、６ａ、６ｂと、加熱制御部７と、発電制御部８と、送風制御部９と、流路切替制御部１０と、流路切替部２１、２２、２３、２４、２５、２６とを備えている。流路切替部２１、２２は第１流路切替部の例であり、流路切替部２３、２４は第２流路切替部の例であり、流路切替部２５、２６は第３流路切替部の例である。発電出力計測器５、温度計測器６、６ａ、６ｂ、加熱制御部７、発電制御部８、送風制御部９、流路切替制御部１０、および流路切替部２１～２６は、本実施形態の蓄熱発電システムを制御する発電制御システムを構成している。

【0016】

以下、図１を参照して、本実施形態の蓄熱発電システムの構成について説明する。この説明の中で、図２も適宜参照する。図２は、本実施形態の蓄熱発電システムの動作を説明するための模式図である。

【0017】

［Ａ－１］加熱部１
図１は、加熱部１へのエネルギー入力１１を示している。本実施形態の加熱部１は、エネルギー入力１１として電力を受け取り、電気ヒータなどの発熱源により電力を熱に変換する。本実施形態の加熱部１はさらに、この熱を用いて低温の伝熱流体１２ｃを加熱して高温の伝熱流体１２ａを生成する。なお、加熱部１は、電力以外のエネルギーを熱に変換してもよい。符号１２ａ、１２ｃ等で示す伝熱流体は、第１伝熱流体の例である。

【0018】

［Ａ－２］蓄熱部２
蓄熱部２は、その内部に蓄熱材料（図示せず）を含んでおり、蓄熱材料内に熱を蓄えることができる。蓄熱材料は、例えば砕石である。本実施形態の蓄熱部２は、例えば蓄熱モードまたは放熱モードで運転される。

【0019】

蓄熱モードでは、高温の伝熱流体１２ａが蓄熱部２へ入る。蓄熱部２内の蓄熱材料は、伝熱流体１２ａにより加熱される。これにより、蓄熱材料の温度が上昇する。一方、伝熱流体１２ａは、その温度が低下して低温の伝熱流体１２ｂとなり、蓄熱部２の外部へ排出される。このように、蓄熱モードでは、蓄熱部２内の蓄熱材料の温度が上昇することにより、熱エネルギーが蓄熱部２内に蓄えられる。

【0020】

以下、伝熱流体１２ａ、１２ｂ、１２ｃをまとめて「伝熱流体１２」とも表記することにする。図２に示す符号Ｍ１は、伝熱流体１２が、蓄熱モードにおいて、加熱部１と蓄熱部２との間を循環する様子を示している。符号Ｍ１で示す伝熱流体１２の流路は、第１流路の例である。以下、この流路を「蓄熱流路Ｍ１」とも表記する。

【0021】

放熱モードでは、低温の伝熱流体１３ａが蓄熱部２へ入る。蓄熱部２内の蓄熱材料の熱は、伝熱流体１３ａにより奪われる、すなわち、蓄熱材料が伝熱流体１３ａに放熱する。これにより、蓄熱材料の温度が低下する。一方、伝熱流体１３ａは、その温度が上昇して高温の伝熱流体１３ｂとなり、蓄熱部２の外部へ排出される。このように、放熱モードでは、蓄熱部２内の蓄熱材料が熱エネルギーを放出することにより、蓄熱材料の温度が低下する。符号１３ａ、１３ｂ等で示す伝熱流体は、第２伝熱流体の例である。

【0022】

なお、伝熱流体１２ａは、蓄熱部２内において下から上に流れるように図１に描かれているが、実際には下から上に流れるとは限らず、例えば上から下、右から左、または左から右に流れてもよい。同様に、伝熱流体１３ａは、蓄熱部２内において上から下に流れるように図１に描かれているが、実際には上から下に流れるとは限らず、例えば下から上、左から右、または右から左に流れてもよい。図１は、伝熱流体１２ａ、伝熱流体１３ａ等の流れる方向を模式的に示している。

【0023】

［Ａ－３］発電部３
発電部３は、高温の伝熱流体１３ｂの熱を利用して発電を行う。本実施形態の発電部３は、蒸気タービンサイクルを形成する蒸気タービン、発電機、熱交換器、復水器等を含んでいる。この場合、発電部３は、伝熱流体１３ｂの熱により水から蒸気を生成し、蒸気により蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンにより発電機を駆動し、発電機により発電を行う。図１は、発電部３からの発電出力１４を示している。一方、伝熱流体１３ｂは、その温度が低下して低温の伝熱流体１３ｃとなり、発電部３の外部へ排出される。なお、発電部３は、蒸気タービンサイクル以外の態様で伝熱流体１３ｂの熱を利用して発電を行ってもよい。本実施形態の発電部３は、例えば放熱モードまたは暖機モードで運転される。

【0024】

放熱モードでは、高温の伝熱流体１３ｂが発電部３へ入る。発電部３は、前述したように、伝熱流体１３ｂの熱を利用して発電を行う。その結果、伝熱流体１３ｂは、その温度が低下して低温の伝熱流体１３ｃとなり、発電部３の外部へ排出される。

【0025】

以下、伝熱流体１３ａ、１３ｂ、１３ｃをまとめて「伝熱流体１３」とも表記することにする。図２に示す符号Ｍ２は、伝熱流体１３が、放熱モードにおいて、蓄熱部２と発電部３との間を循環する様子を示している。符号Ｍ２で示す伝熱流体１３の流路は、第２流路の例である。以下、この流路を「放熱流路Ｍ２」とも表記する。

【0026】

暖機モードでは、伝熱流体１２、１３が、加熱部１と発電部３との間を循環する。図２に示す符号Ｍ３は、伝熱流体１２、１３が、暖機モードにおいて、加熱部１と発電部３との間を循環する様子を示している。本実施形態の暖機モードでは、伝熱流体１２、１３が蓄熱部２を通過しない。符号Ｍ３で示す伝熱流体１２、１３の流路は、第３流路の例である。以下、この流路を「暖機流路Ｍ３」とも表記する。

【0027】

暖機流路Ｍ３は、蓄熱流路Ｍ１の一部と、放熱流路Ｍ２の一部と、接続流路Ｌ１と、接続流路Ｌ２とを含んでいる。接続流路Ｌ１は、蓄熱流路Ｍ１内の伝熱流体１２ａを放熱流路Ｍ２内に供給することができる。接続流路Ｌ２は、放熱流路Ｍ２内の伝熱流体１３ｃを蓄熱流路Ｍ１内に供給することができる。そのため、暖機モードでは伝熱流体１２と伝熱流体１３とが混合され、混合された伝熱流体１２、１３が加熱部１と発電部３との間を循環する。接続流路Ｌ１は第１部分の例であり、接続流路Ｌ２は第２部分の例である。

【0028】

暖機モードでは、低温の伝熱流体１２、１３が加熱部１へ入る。加熱部１は、上述の熱を用いて当該低温の伝熱流体１２、１３を加熱して、高温の伝熱流体１２、１３を生成する。暖機モードでは、当該高温の伝熱流体１２、１３が発電部３へ入る。発電部３は、当該高温の伝熱流体１２、１３により暖機される。その結果、当該高温の伝熱流体１２、１３は、その温度が低下して低温の伝熱流体１２、１３となり、発電部３から加熱部１へと排出される。このように、暖機モードでは、発電部３が加熱部１からの伝熱流体１２、１３により直接暖機される。

【0029】

なお、伝熱流体１２、１３は、発電部３内において下から上に流れるように図１や図２に描かれているが、実際には下から上に流れるとは限らず、例えば上から下、右から左、または左から右に流れてもよい。同様に、伝熱流体１２、１３は、加熱部１内において上から下に流れるように図１や図２に描かれているが、実際には上から下に流れるとは限らず、例えば下から上、左から右、または右から左に流れてもよい。図１や図２は、伝熱流体１２、１３の流れる方向を模式的に示している。

【0030】

本実施形態の暖機モードでは、混合された伝熱流体１２、１３が加熱部１と発電部３との間を循環しているが、伝熱流体１２のみが加熱部１と発電部３との間を循環してもよいし、伝熱流体１３のみが加熱部１と発電部３との間を循環してもよい。また、本実施形態の暖機モードでは、伝熱流体１２と伝熱流体１３が、互いに混合されていない状態で加熱部１と発電部３との間を循環してもよい。

【0031】

本実施形態の暖機モードでは、混合された伝熱流体１２、１３が加熱部１と発電部３との間を循環している。そのため、本実施形態の蓄熱発電システムのモードが、暖機モードから蓄熱モードまたは放熱モードに復帰した場合、復帰時に蓄熱流路Ｍ１内に存在する伝熱流体１２、１３が、蓄熱モード用の伝熱流体１２となり、復帰時に放熱流路Ｍ２内に存在する伝熱流体１２、１３が、放熱モード用の伝熱流体１３となる。よって、本実施形態の伝熱流体１２と伝熱流体１３は、同じ種類の伝熱流体とすることが望ましい。

【0032】

［Ａ－４］第１送風部４ａおよび第２送風部４ｂ
第１送風部４ａは、蓄熱モードにおいて、蓄熱部２から排出された伝熱流体１２ｂを加熱部１へ流すために用いられる。図１は、第１送風部４ａに向かって流れる伝熱流体を符号１２ｂで示し、第１送風部４ａを通過した伝熱流体を符号１２ｃで示している。伝熱流体１２ｃは、加熱部１に入り、加熱部１内で加熱されて高温の伝熱流体１２ａとなり、加熱部１の外部へ排出される。このように、第１送風部４ａは、加熱部１と蓄熱部２との間で伝熱流体１２ａ、１２ｂ、１２ｃを流通（循環）させる。

【0033】

第２送風部４ｂは、放熱モードにおいて、発電部３から排出された伝熱流体１３ｃを蓄熱部２へ流すために用いられる。図１は、第２送風部４ｂに向かって流れる伝熱流体を符号１３ｃで示し、第２送風部４ｂを通過した伝熱流体を符号１３ａで示している。伝熱流体１３ａは、蓄熱部２に入り、蓄熱部２内で加熱されて高温の伝熱流体１３ｂとなり、蓄熱部２の外部へ排出される。このように、第２送風部４ｂは、蓄熱部２と発電部３との間で伝熱流体１３ａ、１３ｂ、１３ｃを流通（循環）させる。

【0034】

第１送風部４ａは、その運転目的に応じて、一定流量の伝熱流体１２ｃを加熱部１へ流す場合と、変動する流量設定値に一致するように伝熱流体１２ｃの流量制御を行う場合とがある。同様に、第２送風部４ｂは、その運転目的に応じて、一定流量の伝熱流体１３ａを蓄熱部２へ流す場合と、変動する流量設定値に一致するように伝熱流体１３ａの流量制御を行う場合とがある。いずれの場合においても、第１送風部４ａおよび第２送風部４ｂの動作は、送風制御部９により制御される。

【0035】

なお、本実施形態の蓄熱発電システムは、伝熱流体１２ｃを加熱部１へ流す第１送風部４ａと、伝熱流体１３ａを蓄熱部２へ流す第２送風部４ｂとを備える代わりに、伝熱流体１２ｃを加熱部１へ流し、伝熱流体１３ａを蓄熱部２へ流す単一の送風部を備えていてもよい。この場合、この送風部は、伝熱流体１２ｃ用の送風路と伝熱流体１３ａ用の送風路とを切り替える切替装置を備えていてもよい。

【0036】

本実施形態の暖機モードでは、第１および第２送風部４ａ、４ｂは、加熱部１と発電部３との間で伝熱流体１２ａ、１２ｂ、１２ｃを流通（循環）させるために用いられる。本実施形態の蓄熱発電システムは、暖機モードにおいて、第１および第２送風部４ａ、４ｂのいずれか一方のみを動作させてもよい。

【0037】

［Ａ－５］発電出力計測器５
発電出力計測器５は、発電部３からの発電出力１４を計測し、発電出力１４の計測結果を示す発電出力計測信号１５を出力する。発電出力１４の計測結果は例えば、発電部３から出力される電力のＭＷ値である。本実施形態の発電出力計測信号１５は、発電制御部８に入力される。

【0038】

［Ａ－６］温度計測器６、６ａ、６ｂ
温度計測器６は、蓄熱部２の内部温度を計測し、内部温度の計測結果を示す温度計測信号１６を出力する。蓄熱部２の内部温度は、蓄熱部２の内部における温度である。本実施形態の温度計測器６は例えば、蓄熱部２の蓄熱材料内に挿入された温度検出部を備えており、蓄熱部２の内部温度として、蓄熱材料そのものの温度、または蓄熱材料内に含まれる空気や伝熱流体の温度を計測する。本実施形態の温度計測器６は、蓄熱部２内に伝熱流体１２ａが流入する蓄熱部２の入口付近で内部温度を計測する。内部温度の計測結果は例えば、蓄熱部２により計測された内部温度の値である。本実施形態の温度計測信号１６は、加熱制御部７に入力される。

【0039】

温度計測器６ａは、蓄熱部２の入口の上流で伝熱流体１２ａの温度を計測し、伝熱流体１２ａの温度の計測結果を示す温度計測信号１６ａを出力する。本実施形態の温度計測信号１６ａは、加熱制御部７に入力される。

【0040】

温度計測器６ｂは、蓄熱部２の出口の下流で伝熱流体１２ｂの温度を計測し、伝熱流体１２ｂの温度の計測結果を示す温度計測信号１６ｂを出力する。本実施形態の温度計測信号１６ｂは、送風制御部９に入力される。

【0041】

温度計測器６、６ａ、６ｂは、本実施形態では熱電対により温度を計測するが、その他の方法（例えば赤外線計測方法）で温度を計測してもよい。また、蓄熱部２の内部温度や伝熱流体１２ａ、１２ｂの温度を直接計測することが困難な場合には、温度計測器６、６ａ、６ｂは、オブザーバ理論やシミュレータなどを用いたソフトセンサとしてもよい。

【0042】

［Ａ－７］加熱制御部７
加熱制御部７は、温度計測信号１６、１６ａと、加熱指令信号１７ａとを受信し、受信したこれらの信号に基づいて加熱制御信号１７を出力する。このようにして、加熱制御部７は、加熱部１により行われる伝熱流体１２ｃ（または伝熱流体１２、１３。以下同様）の加熱を制御する。加熱制御部７は例えば、加熱部１のエネルギー消費量または伝熱流体１２ａの温度が所望の値となるように、加熱部１の動作を制御する。

【0043】

なお、本実施形態の加熱制御部７の構成および機能のさらなる詳細は、後述する［Ｂ］項にて説明する。

【0044】

［Ａ－８］発電制御部８
発電制御部８は、発電出力計測信号１５と、発電指令信号１８ａとを受信し、受信したこれらの信号に基づいて発電制御信号１８を出力する。具体的には、発電制御部８は、発電指令信号１８ａが示す発電出力１４の設定値と、発電出力計測信号１５が示す発電出力１４の計測値とを一致させるように、発電部３に対して発電制御信号１８を出力する。例えば、計測値が設定値よりも高い場合には、発電出力１４を減少させるような発電制御信号１８が出力される。一方、計測値が設定値よりも低い場合には、発電出力１４を増加させるような発電制御信号１８が出力される。このようにして、発電制御部８は、発電部３により行われる発電を制御する。

【0045】

発電制御部８は例えば、発電部３をこのように制御するために、発電部３の内部情報である様々なプロセス量を計測し、これらのプロセス量に基づいて、発電部３内の様々な操作端を操作する。プロセス量の例は、伝熱流体、蒸気、水などの圧力、温度、流量などである。操作端の例は、弁やポンプなどである。発電制御部８は、発電出力１４の設定値と計測値とを一致させる制御を、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御により行う。

【0046】

［Ａ－９］送風制御部９
送風制御部９は、温度計測信号１６ｂと、送風指令信号１９ｃとを受信し、受信したこれらの信号に基づいて送風制御信号１９ａ、１９ｂを出力する。具体的には、送風制御部９は、第１送風部４ａの動作を第１送風制御信号１９ａにより制御し、第２送風部４ｂの動作を第２送風制御信号１９ｂにより制御する。送風制御部９は、第１送風制御信号１９ａにより、加熱部１と蓄熱部２との間での伝熱流体１２ａ～１２ｃの流通を制御することができ、第２送風制御信号１９ｂにより、蓄熱部２と発電部３との間での伝熱流体１３ａ～１３ｃの流通を制御することができる。また、送風制御部９は、第１および第２送風制御信号１９ａ、１９ｂにより、加熱部１と発電部３との間での伝熱流体１２、１３の流通を制御することができる。

【0047】

［Ａ－１０］流路切替制御部１０および流路切替部２１～２６
流路切替部２１～２６の各々は、例えばバルブまたはダンパである。流路切替制御部１０は、流路切替部２１～２６に開閉信号２０を出力することで、流路切替部２１～２６の開閉を制御することができる。これにより、本実施形態の蓄熱発電システムにおける伝熱流体１２、１３の流通を制御することができる。

【0048】

流路切替部２１、２２は、蓄熱流路Ｍ１に設けられている。具体的には、流路切替部２１、２２は、蓄熱流路Ｍ１には含まれるが、暖機流路Ｍ３には含まれない位置に設けられている。本実施形態では、流路切替部２１が、伝熱流体１２に関する蓄熱部２の入口付近に配置され、流路切替部２２が、伝熱流体１２に関する蓄熱部２の出口付近に配置されている。

【0049】

流路切替部２３、２４は、放熱流路Ｍ２に設けられている。具体的には、流路切替部２３、２４は、放熱流路Ｍ２には含まれるが、暖機流路Ｍ３には含まれない位置に設けられている。本実施形態では、流路切替部２３が、伝熱流体１３に関する蓄熱部２の入口付近に配置され、流路切替部２４が、伝熱流体１３に関する蓄熱部２の出口付近に配置されている。

【0050】

流路切替部２５、２６は、暖機流路Ｍ３に設けられている。具体的には、流路切替部２１、２２は、暖機流路Ｍ３には含まれるが、蓄熱流路Ｍ１および放熱流路Ｍ２には含まれない位置に設けられている。本実施形態では、流路切替部２５が、接続流路Ｌ１に配置され、流路切替部２６が、接続流路Ｌ２に配置されている。

【0051】

本実施形態の流路切替制御部１０は、蓄熱発電システムの運転モードに応じて、流路切替部２１～２６の開閉を次のように制御する。

【0052】

蓄熱モードでは、流路切替部２１、２２が開放され、流路切替部２３、２４、２５、２６が閉鎖される。これにより、加熱部１と蓄熱部２との間で伝熱流体１２を流通させることが可能となる。

【0053】

放熱モードでは、流路切替部２３、２４が開放され、流路切替部２１、２２、２５、２６が閉鎖される。これにより、蓄熱部２と発電部３との間で伝熱流体１３を流通させることが可能となる。

【0054】

暖機モードでは、流路切替部２５、２６が開放され、流路切替部２１、２２、２３、２４が閉鎖される。これにより、加熱部１と発電部３との間で伝熱流体１２、１３を流通させることが可能となる。

【0055】

なお、本実施形態の蓄熱発電システムは、６つの流路切替部（２１～２６）を備えているが、本実施形態の蓄熱発電システムの流路切替部の個数は、６つ以外でもよい。

【0056】

［Ｂ］加熱制御部７の詳細
図３は、第１実施形態の加熱制御部７の構成を示す模式図である。

【0057】

本実施形態の加熱制御部７は、蓄熱モード演算器３１と、暖機モード演算器３２と、信号発生器３３と、信号切替器３４と、信号切替器３５とを備えている。図３はさらに、蓄熱モード演算器３１から出力される制御信号３１ａと、暖機モード演算器３２から出力される制御信号３２ａと、信号発生器３３から出力される制御信号３３ａと、信号切替器３４から出力される制御信号３４ａと、信号切替器３５から出力される加熱制御信号１７とを示している。図３はさらに、加熱制御部７に入力される温度計測信号１６ａ、蓄熱・暖機モード切替信号４１、および放熱モード切替信号４２を示している。

【0058】

本実施形態の蓄熱発電システムが蓄熱モードで運転される際には、蓄熱部２に入る伝熱流体１２ａの温度を、加熱部１で所望の値に制御することが必要となる。一方、本実施形態の蓄熱発電システムが暖機モードで運転される際には、発電部３に入る伝熱流体１２、１３の温度を、加熱部１で所望の値に制御することが必要となる。そのため、本実施形態の加熱制御部７は、蓄熱モード制御状態および暖機モード制御状態という２つのモードを有している。

【0059】

以下、図３を参照して、本実施形態の加熱制御部７の構成について説明する。この説明の中で、図４および図５も適宜参照する。図４は、本実施形態の蓄熱モード演算器３１の構成を示す模式図である。図５は、本実施形態の暖機モード演算器３２の構成を示す模式図である。

【0060】

［Ｂ－１］蓄熱モード演算器３１
図４に示すように、蓄熱モード演算器３１は、温度計測信号１６ａと加熱制御信号１７とを受信し、制御信号３１ａを出力する。蓄熱モード演算器３１は、信号発生器５１と、ＰＩ（Proportional-Integral）補償器５２とを備えている。

【0061】

信号発生器５１は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、蓄熱モードの蓄熱部２に入る伝熱流体１２ａの温度の所望の値（例えば６００℃）が、信号発生器５１内に予め設定されており、この一定値を持つ出力信号が、信号発生器５１からＰＩ補償器５２に出力される。これにより、蓄熱モードの蓄熱部２に好適な温度の伝熱流体１２ａを供給することが可能となる。

【0062】

ＰＩ補償器５２は、減算器５２ａと、ゲイン設定器５２ｂと、ゲイン設定器５２ｃと、加算器５２ｄと、積分器５２ｅと、加算器５２ｆと、減算器５２ｇと、ゲイン設定器５２ｈとを備えている。

【0063】

減算器５２ａは、信号発生器５１から上記出力信号（設定値）を受信し、温度計測器６ａから温度計測信号１６ａ（プロセス値）を受信する。ＰＩ補償器５２は、ゲイン設定器５２ｂ、５２ｃ、５２ｈに適切な数値を設定しておくことにより、これらの設定値とプロセス値との差が０となるように補償動作を行う。具体的には、ＰＩ補償器５２は、これらの設定値とプロセス値との差を０に近付けるような制御信号３１ａを出力する。減算器５２ａ、積分器５２ｅ、および加算器５２ｆはそれぞれ、ＰＩ補償のための減算、積分、および加算を行う。

【0064】

減算器５２ｇは、制御信号３１ａと加熱制御信号１７とを受信し、制御信号３１ａと加熱制御信号１７との減算結果をゲイン設定器５２ｈに出力する。本実施形態のＰＩ補償器５２は、減算器５２ｇおよびゲイン設定器５２ｈを用いて作った信号を加算器５２ｄに入力し、ゲイン設定器５２ｃからの信号そのものではなく、ゲイン設定器５２ｃからの信号とゲイン設定器５２ｈからの信号との加算結果を積分器５２ｅに入力する。これにより、リセット・ワインドアップ動作を防止すること、すなわち、制御信号３１ａが加熱制御信号１７に自動的にトラッキングするようにすることができる。

【0065】

［Ｂ－２］暖機モード演算器３２
図５に示すように、暖機モード演算器３２は、温度計測信号１６ａと加熱制御信号１７とを受信し、制御信号３２ａを出力する。暖機モード演算器３２は、信号発生器６１と、ＰＩ補償器６２とを備えている。

【0066】

信号発生器６１は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、暖機モードの発電部３に入る伝熱流体１２、１３の温度の所望の値（例えば５００℃）が、信号発生器６１内に予め設定されており、この一定値を持つ出力信号が、信号発生器６１からＰＩ補償器６２に出力される。これにより、暖機モードの発電部３に好適な温度の伝熱流体１２、１３を供給することが可能となる。本実施形態では、信号発生器６１内の値（温度）が、信号発生器５１内の値（温度）よりも低く設定されている。

【0067】

ＰＩ補償器６２は、減算器６２ａと、ゲイン設定器６２ｂと、ゲイン設定器６２ｃと、加算器６２ｄと、積分器６２ｅと、加算器６２ｆと、減算器６２ｇと、ゲイン設定器６２ｈで構成される。

【0068】

減算器６２ａは、信号発生器６１から上記出力信号（設定値）を受信し、温度計測器６ａから温度計測信号１６ａ（プロセス値）を受信する。ＰＩ補償器６２は、ゲイン設定器６２ｂ、６２ｃ、６２ｈに適切な数値を設定しておくことにより、これらの設定値とプロセス値との差が０となるように補償動作を行う。具体的には、ＰＩ補償器６２は、これらの設定値とプロセス値との差を０に近付けるような制御信号３２ａを出力する。減算器６２ａ、積分器６２ｅ、および加算器６２ｆはそれぞれ、ＰＩ補償のための減算、積分、および加算を行う。

【0069】

減算器６２ｇは、制御信号３２ａと加熱制御信号１７とを受信し、制御信号３２ａと加熱制御信号１７との減算結果をゲイン設定器６２ｈに出力する。本実施形態のＰＩ補償器６２は、減算器６２ｇおよびゲイン設定器６２ｈを用いて作った信号を加算器６２ｄに入力し、ゲイン設定器６２ｃからの信号そのものではなく、ゲイン設定器６２ｃからの信号とゲイン設定器６２ｈからの信号との加算結果を積分器６２ｅに入力する。これにより、リセット・ワインドアップ動作を防止すること、すなわち、制御信号３２ａが加熱制御信号１７に自動的にトラッキングするようにすることができる。

【0070】

［Ｂ－３］信号発生器３３
信号発生器３３（図３）は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、放熱モードにおける所望の加熱制御信号１７の値である０が、信号発生器３３内に予め設定されており、この一定値０を持つ制御信号３３ａが、信号発生器３３から信号切替器３５に出力される。

【0071】

［Ｂ－４］信号切替器３４
信号切替器３４は、蓄熱モード演算器３１からの制御信号３１ａが入力される入力端子ａと、暖機モード演算器３２からの制御信号３２ａが入力される入力端子ｂと、蓄熱・暖機モード切替信号４１が入力される制御端子ｃとを備えている。

【0072】

信号切替器３４は、蓄熱・暖機モード切替信号４１がTrueの値を持つ場合には「ａ」側の値を出力し、蓄熱・暖機モード切替信号４１がFalseの値を持つ場合には「ｂ」側の値を出力する。よって、蓄熱・暖機モード切替信号４１がTrueの値を持つ場合には、制御信号３１ａが制御信号３４ａとして出力される。一方、蓄熱・暖機モード切替信号４１がFalseの値を持つ場合には、制御信号３２ａが制御信号３４ａとして出力される。なお、蓄熱・暖機モード切替信号４１は、蓄熱モードで運転されるときにTrueの値を持ち、暖機モードで運転されるときにFalseの値を持つ。

【0073】

［Ｂ－５］信号切替器３５
信号切替器３５は、信号発生器３３からの制御信号３３ａが入力される入力端子ａと、信号切替器３４からの制御信号３４ａが入力される入力端子ｂと、放熱モード切替信号４２が入力される制御端子ｃとを備えている。

【0074】

信号切替器３５は、放熱モード切替信号４２がTrueの値を持つ場合には「ａ」側の値を出力し、放熱モード切替信号４２がFalseの値を持つ場合には「ｂ」側の値を出力する。よって、放熱モード切替信号４２がTrueの値を持つ場合には、制御信号３３ａが加熱制御信号１７として出力される。一方、放熱モード切替信号４２がFalseの値を持つ場合には、制御信号３４ａが加熱制御信号１７として出力される。

【0075】

本実施形態の加熱制御部７は、以上のような構成および機能により、蓄熱モード制御状態および暖機モード制御状態という２つのモードに対応して、伝熱流体１２、１３の温度を所望の値に制御することができる。本実施形態の蓄熱発電システムは、流路切替部２１～２６の開閉を流路切替制御部１０によりモードに応じて制御することができ、伝熱流体１２、１３の温度を加熱制御部７によりモードに応じて制御することができる。

【0076】

以上のように、本実施形態の蓄熱発電システムは、蓄熱モードや放熱モードで運転することができるだけでなく、暖機モードで運転することができる。本実施形態の蓄熱発電システムは、暖機モードにおいて流路切替部２１～２６により伝熱流体１２、１３の流路を切り替えることで、蓄熱モード用の伝熱流体１２や放熱モード用の伝熱流体１３を用いて発電部３を暖機することができる。

【0077】

よって、本実施形態によれば、加熱部１、蓄熱部２、および発電部３内でエネルギーを効率的に利用することが可能となる。例えば、エネルギー入力１１が、蓄熱部２内に蓄えることができるエネルギー量を超過する場合には、蓄熱発電システムのモードを蓄熱モードから暖機モードに切り替え、余剰エネルギー（余剰電力）を用いて発電部３を予め暖機しておくことができる。また、本実施形態によれば、暖機モード運転を行うことにより、余剰電力を有効活用することや、発電開始までの待ち時間を短縮することが可能となる。

【0078】

（第２実施形態）
［Ａ］全体構成
図６は、第２実施形態の蓄熱発電システムの動作を説明するための模式図である。

【0079】

本実施形態の蓄熱発電システムは、第１実施形態の蓄熱発電システムと同様に、図１に示す構成を有している。ただし、本実施形態の蓄熱発電システムは、上述の蓄熱モード、放熱モード、および暖機モードで運転することができるだけでなく、蓄熱と暖機とを同時に行う蓄熱かつ暖機モードで運転することができる。以下、図６を参照して、本実施形態の蓄熱かつ暖機モードについて説明する。

【0080】

［Ａ－１］加熱部１、蓄熱部２、および発電部３
蓄熱かつ暖機モードでは、伝熱流体１２、１３が、加熱部１と蓄熱部２との間を循環し、かつ加熱部１と発電部３との間を循環する。図６に示す符号Ｍ４は、伝熱流体１２、１３が、蓄熱かつ暖機モードにおいて、加熱部１と蓄熱部２との間を循環し、かつ加熱部１と発電部３との間を循環する様子を示している。以下、符号Ｍ４で示す伝熱流体１２、１３の流路を「蓄熱かつ暖機流路Ｍ４」とも表記する。

【0081】

蓄熱かつ暖機モードでは、高温の伝熱流体１２、１３が接続流路Ｌ１の入口で分流され、分流後の一方の伝熱流体１２、１３が蓄熱部２へ入り、分流後の他方の伝熱流体１２、１３が発電部３へ入る。蓄熱部２内の蓄熱材料は、前者の伝熱流体１２、１３により加熱され、発電部３は、後者の伝熱流体１２、１３により暖機される。その結果、両者の伝熱流体１２、１３は、その温度が低下して低温の伝熱流体１２、１３となり、接続流路Ｌ２の出口で合流する。合流後の伝熱流体１２、１３は加熱部１へ入り、加熱部１により加熱される。その結果、合流後の伝熱流体１２、１３は、その温度が上昇して高温の伝熱流体１２、１３となり、接続流路Ｌ１の入口で再び分流される。このように、蓄熱かつ暖機モードでは、蓄熱と暖機とが同時に行われる。

【0082】

［Ａ－２］流路切替制御部１０および流路切替部２１～２６
本実施形態の流路切替制御部１０は、蓄熱発電システムの蓄熱かつ暖機モードにおいて、蓄熱かつ暖機流路Ｍ４を実現するように流路切替部２１～２６の開閉を制御する。具体的には、流路切替制御部１０は、蓄熱かつ暖機モードにおいて、流路切替部２１、２２、２５、２６を開放し、流路切替部２３、２４を閉鎖する。これにより、加熱部１と蓄熱部２との間と、加熱部１と発電部３との間において、伝熱流体１２、１３を流通させることが可能となる。

【0083】

［Ｂ］加熱制御部７の詳細
図７は、第２実施形態の加熱制御部７の構成を示す模式図である。

【0084】

本実施形態の加熱制御部７は、蓄熱・暖機モード演算器３６と、信号発生器３３と、信号切替器３５とを備えている。図７はさらに、蓄熱・暖機モード演算器３６から出力される制御信号３６ａと、信号発生器３３から出力される制御信号３３ａと、信号切替器３５から出力される加熱制御信号１７とを示している。図７はさらに、加熱制御部７に入力される温度計測信号１６ａ、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａ、および放熱モード切替信号４２を示している。

【0085】

本実施形態の蓄熱発電システムが蓄熱モードで運転される際には、蓄熱部２に入る伝熱流体１２ａの温度を、加熱部１で所望の値に制御することが必要となる。一方、本実施形態の蓄熱発電システムが蓄熱かつ暖機モードで運転される際には、蓄電部２および発電部３に入る伝熱流体１２、１３の温度を、加熱部１で所望の値に制御することが必要となる。そのため、本実施形態の加熱制御部７は、蓄熱モード制御状態および蓄熱かつ暖機モード制御状態という２つのモードを有している。

【0086】

なお、本実施形態の加熱制御部７はさらに、第１実施形態の加熱制御部７と同様に、暖機モード制御状態を有していてもよい。暖機モード制御状態では、発電部３に入る伝熱流体１２、１３の温度が、加熱部１で所望の値に制御される。ただし、本実施形態の加熱制御部７は、暖機モードと蓄熱かつ暖機モードとで伝熱流体１２、１３の温度を同じ値に制御するため、加熱制御部７の暖機モード制御状態と、加熱制御部７の蓄熱かつ暖機モード制御状態は、同じ状態となる。

【0087】

以下、図７を参照して、本実施形態の加熱制御部７の構成について説明する。この説明の中で、図８も適宜参照する。図８は、本実施形態の蓄熱・暖機モード演算器３６の構成を示す模式図である。

【0088】

［Ｂ－１］蓄熱・暖機モード演算器３６
図８に示すように、蓄熱・暖機モード演算器３６は、温度計測信号１６ａと、加熱制御信号１７と、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａとを受信し、制御信号３６ａを出力する。蓄熱・暖機モード演算器３６は、信号発生器７１と、信号発生器７２と、信号切替器７３と、ＰＩ補償器７４とを備えている。

【0089】

信号発生器７１は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、蓄熱モードの蓄熱部２に入る伝熱流体１２ａの温度の所望の値（例えば６００℃）が、信号発生器７１内に予め設定されており、この一定値を持つ出力信号が、信号発生器７１から信号切替器７３に出力される。これにより、蓄熱モードの蓄熱部２に好適な温度の伝熱流体１２ａを供給することが可能となる。

【0090】

信号発生器７２は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、蓄熱かつ暖機モードの蓄熱部２および発電部３に入る伝熱流体１２、１３の温度の所望の値（例えば５００℃）が、信号発生器７２内に予め設定されており、この一定値を持つ出力信号が、信号発生器７２から信号切替器７３に出力される。これにより、蓄熱かつ暖機モードの蓄熱部２および発電部３に好適な温度の伝熱流体１２、１３を供給することが可能となる。

【0091】

信号切替器７３は、信号発生器７１からの出力信号が入力される入力端子ａと、信号発生器７２からの出力信号が入力される入力端子ｂと、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａが入力される制御端子ｃとを備えている。

【0092】

信号切替器７３は、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａがTrueの値を持つ場合には「ａ」側の値を出力し、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａがFalseの値を持つ場合には「ｂ」側の値を出力する。よって、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａがTrueの値を持つ場合には、信号発生器７１の出力信号（例えば５００℃）が、信号切替器７３からＰＩ補償器７４へと出力される。一方、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａがFalseの値を持つ場合には、信号発生器７２の出力信号（例えば６００℃）が、信号切替器７３からＰＩ補償器７４へと出力される。なお、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１aは、蓄熱かつ暖機モードで運転されるときにTrueの値を持ち、蓄熱モードで運転されるときにFalseの値を持つ。

【0093】

ＰＩ補償器７４は、減算器７４ａと、ゲイン設定器７４ｂと、ゲイン設定器７４ｃと、加算器７４ｄと、積分器７４ｅと、加算器７４ｆと、減算器７４ｇと、ゲイン設定器７４ｈとを備えている。

【0094】

減算器７４ａは、信号切替器７３から上記出力信号（設定値）を受信し、温度計測器６ａから温度計測信号１６ａ（プロセス値）を受信する。ＰＩ補償器７４は、ゲイン設定器７４ｂ、７４ｃ、７４ｈに適切な数値を設定しておくことにより、これらの設定値とプロセス値との差が０となるように補償動作を行う。具体的には、ＰＩ補償器７４は、これらの設定値とプロセス値との差を０に近付けるような制御信号３６ａを出力する。減算器７４ａ、積分器７４ｅ、および加算器７４ｆはそれぞれ、ＰＩ補償のための減算、積分、および加算を行う。

【0095】

減算器７４ｇは、制御信号３６ａと加熱制御信号１７とを受信し、制御信号３６ａと加熱制御信号１７との減算結果をゲイン設定器７４ｈに出力する。本実施形態のＰＩ補償器７４は、減算器７４ｇおよびゲイン設定器７４ｈを用いて作った信号を加算器７４ｄに入力し、ゲイン設定器７４ｃからの信号そのものではなく、ゲイン設定器７４ｃからの信号とゲイン設定器７４ｈからの信号との加算結果を積分器７４ｅに入力する。これにより、リセット・ワインドアップ動作を防止すること、すなわち、制御信号３６ａが加熱制御信号１７に自動的にトラッキングするようにすることができる。

【0096】

［Ｂ－２］信号発生器３３
信号発生器３３（図７）は、予め設定されている値を出力する。本実施形態では、放熱モードにおける所望の加熱制御信号１７の値である０が、信号発生器３３内に予め設定されており、この一定値０を持つ制御信号３３ａが、信号発生器３３から信号切替器３５に出力される。

【0097】

［Ｂ－３］信号切替器３５
信号切替器３５は、信号発生器３３からの制御信号３３ａが入力される入力端子ａと、蓄熱・暖機モード演算器３６からの制御信号３６ａが入力される入力端子ｂと、放熱モード切替信号４２が入力される制御端子ｃとを備えている。

【0098】

信号切替器３５は、放熱モード切替信号４２がTrueの値を持つ場合には「ａ」側の値を出力し、放熱モード切替信号４２がFalseの値を持つ場合には「ｂ」側の値を出力する。よって、放熱モード切替信号４２がTrueの値を持つ場合には、制御信号３３ａが加熱制御信号１７として出力される。一方、放熱モード切替信号４２がFalseの値を持つ場合には、制御信号３６ａが加熱制御信号１７として出力される。

【0099】

本実施形態の加熱制御部７は、以上のような構成および機能により、蓄熱モード制御状態および蓄熱かつ暖機モード制御状態という２つのモードに対応して、伝熱流体１２、１３の温度を所望の値に制御することができる。本実施形態の蓄熱発電システムは、流路切替部２１～２６の開閉を流路切替制御部１０によりモードに応じて制御することができ、伝熱流体１２、１３の温度を加熱制御部７によりモードに応じて制御することができる。

【0100】

以上のように、本実施形態の蓄熱発電システムは、蓄熱モードや放熱モードで運転することができるだけでなく、蓄熱かつ暖機モードで運転することができる。本実施形態の蓄熱発電システムは、蓄熱かつ暖機モードにおいて流路切替部２１～２６により伝熱流体１２、１３の流路を切り替えることで、蓄熱モード用の伝熱流体１２や放熱モード用の伝熱流体１３を用いて蓄熱および暖機を行うことができる。

【0101】

よって、本実施形態によれば、加熱部１、蓄熱部２、および発電部３内でエネルギーを効率的に利用することが可能となる。例えば、蓄熱部２内の蓄熱エネルギー量が上限値に到達しそうな場合には、蓄熱発電システムのモードを蓄熱モードから蓄熱かつ暖機モードに切り替え、余剰エネルギー（余剰電力）を用いて発電部３を予め暖機しておくことができる。また、本実施形態によれば、蓄熱かつ暖機モード運転を行うことにより、余剰電力を有効活用することや、発電開始までの待ち時間を短縮することが可能となる。本実施形態によれば、蓄熱かつ暖機モードにより、様々な余剰電力状況に合わせた蓄熱発電システムの運転が可能となる。

【0102】

（その他の実施形態）
第１実施形態の加熱制御部７と、第２実施形態の加熱制御部７は、互いに異なる構成を有しているが、第１実施形態の暖機運転において第２実施形態の加熱制御部７を用いることは可能である。具体的には、第１実施形態の暖機運転において、図３、図４、および図５に示す構成の代わりに、図７および図８に示す構成を用いることは可能である。この場合、第１実施形態の暖機運転では、蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａの代わりに蓄熱・暖機モード切替信号４１を用いる。また、第２実施形態の暖機運転において第１実施形態の加熱制御部７を用いることも可能である。具体的には、第２実施形態の暖機運転において、図７おおび図８に示す構成の代わりに、図３、図４、および図５に示す構成を用いることは可能である。この場合、第２実施形態の暖機運転では、蓄熱・暖機モード切替信号４１の代わりに蓄熱かつ暖機モード切替信号４１ａを用いる。

【0103】

第１実施形態の蓄熱モード演算器３１および暖機モード演算器３２は、温度計測信号１６ａを用いたシンプルなフィードバック制御構成を有しているが、より複雑なフィードバック制御構成を有していてもよい。例えば、蓄熱モード演算器３１および暖機モード演算器３２のフィードバック制御構成は、温度計測信号１６ａに加えて、温度計測信号１６および温度計測信号１６ａの一方または両方を用いていてもよい。

【0104】

また、第１実施形態の蓄熱モード演算器３１および暖機モード演算器３２は、それぞれＰＩ補償器５２、６２を用いたフィードバック制御構成を有しているが、その他の補償器を用いたフィードバック制御構成を有していてもよい。このような補償器の例は、Ｐ補償器、Ｉ補償器、ＰＩＤ補償器などである。また、第１実施形態の蓄熱モード演算器３１および暖機モード演算器３２は、ＰＩ補償器５２、６２の代わりに、最適レギュレータ、モデル予測制御、Ｈ∞制御などを用いたフィードバック制御構成を有していてもよい。

【0105】

また、第１実施形態の蓄熱モード演算器３１および暖機モード演算器３２は、位置型演算のＰＩ補償器５２、６２を備えているが、代わりに速度型構成のＰＩ補償器を備えていてもよい。

【0106】

以上の説明は、第２実施形態の蓄熱・暖機モード演算器３６にも適用可能である。

【0107】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0108】

１：加熱部、２：蓄熱部、３：発電部、４ａ：第１送風部、４ｂ：第２送風部、
５：発電出力計測器、６、６ａ、６ｂ：温度計測器、７：加熱制御部、
８：発電制御部、９：送風制御部、１０：流路切替制御部、
１１：エネルギー入力、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：伝熱流体、
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：伝熱流体、１４：発電出力、
１５：発電出力計測信号、１６、１６ａ、１６ｂ：温度計測信号、
１７：加熱制御信号、１７ａ：加熱指令信号、１８：発電制御信号、
１８ａ：発電指令信号、１９ａ：第１送風制御信号、１９ｂ：第２送風制御信号、
１９ｃ：送風指令信号、２０：開閉信号、
２１、２２、２３、２４、２５、２６：流路切替部、
３１：蓄熱モード演算器、３１ａ：制御信号、３２：暖機モード演算器、
３２ａ：制御信号、３３：信号発生器、３３ａ：制御信号、３４：信号切替器、
３４ａ：制御信号、３５：信号切替器、３６：蓄熱・暖機モード演算器、
３６ａ：制御信号、４１：蓄熱・暖機モード切替信号、
４１ａ：蓄熱かつ暖機モード切替信号、４２：放熱モード切替信号、
５１：信号発生器、５２：ＰＩ補償器、５２ａ：減算器、
５２ｂ：ゲイン設定器、５２ｃ：ゲイン設定器、５２ｄ：加算器、
５２ｅ：積分器、５２ｆ：加算器、５２ｇ：減算器、５２ｈ：ゲイン設定器、
６１：信号発生器、６２：ＰＩ補償器、６２ａ：減算器、
６２ｂ：ゲイン設定器、６２ｃ：ゲイン設定器、６２ｄ：加算器、
６２ｅ：積分器、６２ｆ：加算器、６２ｇ：減算器、６２ｈ：ゲイン設定器、
７１：信号発生器、７２：信号発生器、７３：信号切替器、７４：ＰＩ補償器、
７４ａ：減算器、７４ｂ：ゲイン設定器、７４ｃ：ゲイン設定器、７４ｄ：加算器、
７４ｅ：積分器、７４ｆ：加算器、７４ｇ：減算器、７４ｈ：ゲイン設定器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】