移动能量存储模块制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高储能量和输出的移动能量存储模块(1)，并涉及一种包括该能量存储模块(1)的能量存储系统(10)，还涉及一种调整该能量存储系统(10)以适合于电源电网(LS,NS)中的要求的方法。为实现此目的，该能量存储模块(1)包括一个封闭的模块外壳(2)，模块外壳包括至少一个电源连接接口(21a,21b,21c)和至少一个数据接口(22a,22b,22c)，还额外的包括一个具有多个飞轮能量存储单元(31)的飞轮模块(3)，一个真空模块(4)，用于生成一个运行飞轮模块(3)所需的最低真空，一个冷却模块(5)，用于在飞轮模块(3)运行期间用于至少去除内部热负荷，还有一个模块控制系统(6)，其被设置为恰当的控制模块外壳(2)中的模块(3,4,5…)并用于执行电源电网(LS,NS)中的控制和系统任务(ORS,NORS)，其中，该模块外壳(2)以一种适当的方式被配置，以在运行期间确保设置在其中的模块(3,4,5…)的安全输送并吸收飞轮能量存储单元(31)的静载荷和动载荷。其中，该能量存储模块(1)能以多变的方式被迅速部署在任何需要的地点，从而提供足够大的储能量和输出，以用于电源电网中的控制和系统任务。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有高储能量和输出的移动能量存储模块，并涉及一种包括该能量存储模块的能量存储系统，还涉及一种以可变的方式为电源电网中的控制和系统任务提供能量的方法。
技术介绍
如今，输电网络和其在广域同步电网中的交互连接保证了大范围内电力的供应。随着电源电网的波动性的增加，在电源电网中对于解决本地任务的分布式能源存储系统的需求也不断增加，例如，在本地生成的能源的本地利用或者来自依照及时预报的可再生能源的本地电力供应的改进。特别是分布式能源的产生，例如，通过分布在各地的多个风力发电机和太阳能发电站，越来越多地导致电源电网中难以控制的电压飘移。既然仅有一部分电源电网具有充足的输送能力，那么临时本地的电力盈余和对电力的需求再也不能够被电源电网输送了。因此，希望拥有分布式能源存储系统，其能根据特定的需求以灵活的方式被融入现有的电源电网中，以便改进电网质量和能源供应安全以及确保电力输送能力。由于电源电网的扩张，电力输送的瓶颈从长远来看可被消除。然而，覆盖大片区域的扩张代价高昂，并且需要漫长的审批和施工阶段。无论如何，电力的均匀分布的维持，需要储存解决方案，该方案能在任何地点以可变的方式被立即使用，并且其能被快速移动到其他地点，不过，如有必要其具有一种对于电网稳定足够高的储能量和输出。抽水蓄能发电厂为储能系统，虽然其容量允许其存储大量的能量并且可作为电源电网的微小储备，但是仍然依赖于其地理位置，并且不能被设置在任何地点及不能在必要时被转移。这就是为什么这些储能系统并没有解决该配电问题，因为该抽水蓄能发电厂的能量如有必要甚至必须被非常长距离的输送并且是通过可能有没有足够容量的输电线。此夕卜，抽水蓄能发电厂的建立是很复杂的，耗费时间，且代价高昂。另外，抽水蓄能发电厂是被设计用于满负荷运转的，因此并不适合于改进小地方的供电系统的电网的质量。电池存储设备代表了一种储能类型，在某些情况下可以被移动到其他地方并因此以多变的方式被使用。然而，由于温度的影响、系统故障和操作错误，电池存储设备并不适合于运行和迅速降级期间的负载变化。此外，电池存储设备需要精心维护。由于其具有高的火灾和化学危险性，电池存储设备还呈现出对环境和水的危害，并且在保护和安全方面是非常复杂的。如今的高容量机械能量存储系统，例如飞轮储能系统，由于机械原因现在以一种固定的方式被设立，并且仅仅解决当地电网的问题。迄今为止，这些系统并没有机动性，并且因此也不能随后对其容量进行快速改进。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能量存储系统，其能以多变的方式很容易地被迅速部署在任何需要的地点，并且其具有足够大的储能量和输出，用于电源电网中的缓冲、控制和系统任务。该问题通过一种具有封闭模块外壳的移动能量存储模块得到解决，其包括至少一种电源连接接口和至少一种数据接口，其中，在模块壳体内的能量存储模块还额外包括一个具有多个飞轮能量存储单元的飞轮模块，飞轮能量存储单元通过直流链一齐被连接到至少一个电源连接接口，从而提供通用模块的存储容量和模块输出，一个真空模块，用以在运行飞轮模块所需的各自的飞轮储能单元中生成一个最低真空，以及一个在模块外壳中被配置为恰当的控制该模块的模块控制系统，例如至少为飞轮模块和真空模块，并且为了通过数据接口进行数据通信，从而在电源电网中实施控制和系统任务，其中至少提供了一个或更多的电源连接接口，用于连接本地和/或非本地电源电网，其中提供了一个或更多的数据接口，用于接收在连接的电源电网中至少要执行的控制和系统任务的外部数据，并用于向外界发送运行数据，其中模块外壳以一种适当的方式被配置，以在运行期间确保设置在其中的模块的安全输送并吸收飞轮储能单元的静载荷和动载荷。本专利技术所述的能量存储模块表示一种能量存储系统或能量存储系统的一种组件，其能以多变的方式很容易地被迅速部署在任何需要的地点，由于其模块化结构，所述能量存储系统可被简单快速地被其它能量存储模块所组合或补充，以便作为能量存储系统的所述能量存储模块或不只一个所述能量存储模块的组合向电源电网中的控制和系统任务提供足够大的储能量和输出。在个别情况下，其中一个单独的能量存储模块也表示一个能量存储系统，因此该系统存储容量和系统输出由该能量存储模块的模块存储容量和模块输出所提供。同样的，一个包含这些能量存储模块的能量存储系统的机动性是由该能量存储模块的机动性所提供的。既然该模块外壳被设计为用于输送，模块外壳内的部件实现了机械稳定性，以允许长时间运行该能量存储模块并允许将该能量存储模块移动到其它安装地点。而且，模块化有助于现场的快速安装，因为用于运行该能量存储模块的所有主要部件都已被安装在该模块壳体内，并且只需通过电源连接接口和数据接口将其连接到安装地点的所需的电力和数据连接上。基于该模块化，可用容量能根据需要通过能量存储模块的数量而被提升。个别的能量存储模块因而自主地或在一个模块化的能量存储系统中被有效地利用，并且因此节约了生产和运行成本。能量存储模块包括模块外壳中的模块。这些模块指的是运行该能量存储模块所需的部件，例如飞轮模块、真空模块，以及如有必要的话，优选的一个加热和冷却模块。为了保证机动性，模块外壳包住了其中安装的所有的模块和部件。此处，术语“包住”是指该能量存储模块对环境的全面限定。例如，此限定可以由具有顶部、底部和所附侧面的外壳构架所形成。为获得坚固的模块外壳，例如，后者至少可以用水泥、金属或钢铁作为主要成分被制造，优选的，它完全由钢铁制造。在运输或运行期间，该封闭模块外壳保护了模块外壳中的物体以抵御外界的影响。优选的，在模块外壳中的模块，尤其是飞轮模块，在运行或运输期间由模块间，特别是在飞轮模块和模块外壳之间的阻尼元件所保护。为在运行期间吸收飞轮能量存储单元的静载荷和动载荷，至少一些阻尼元件甚至在运输之后也能保存在能量存储模块中。由于其坚固的材料，该模块外壳还额外适合于吸收不能被阻尼元件所吸收的静载荷和动载荷。其中，出现在普通和异常运行期间的该机械负荷被释放到为运输而安装的固定点，或者被释放到本地固定点是必须的。这可以，例如通过模块外壳和/或模块中合适的钢铁构架而获得，其中所述钢铁构架上附着有带或不带阻尼元件的单独的飞轮存储单元。其中，出现的载荷可被释放到外面，例如，通过预定义的负载转移点释放到地基上。其中，所述模块外壳可具有任何尺寸，以适合并允许运输该能量存储模块，例如，使用运货卡车、吊车和/或运输船舶的方式。其中，该模块盒可以是一个盒子或者一个集装箱，具有预设于外部的固定点或结合点。该模块外壳的另一个重要目标是确保所需的温度基本条件。为了实现这点，在一个实施例中该模块外壳至少采用了防风和防水的方式进行设计，并特别具有一层隔热层，其适合于维持可控的室内温度，例如，维持模块外壳内的温度为10°c到45°C。理想的，所述隔热层是由一种防风户外材料组成，例如钢铁、水泥、含隔热泡沫的塑料或置于后面或其间的隔热棉。在一个优选的实施例中，该隔热层被设置于该模块外壳内侧之上或者模块外壳里面。这样就保护了隔热层免受外界影响，比如天气或太阳辐射，并且其功效被保存了很长一段时间。该术语“在模块外壳中”是指该隔热层被集成于模块外壳(例如在夹层结构中作为核心层)，而非该隔热层附着在该模块外壳的表面上。理想上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动能量存储模块(1)具有一个封闭的模块外壳(2)，包括至少一个电源连接接口(21a,21b,21c)和至少一个数据接口(22a,22b,22c)，其中，位于所述模块外壳(2)中的所述能量存储模块(1)额外的包括一个具有若干飞轮能量存储单元(31)的飞轮模块(3)，飞轮能量存储单元通过一个直流链(32)连接到至少一个电源连接接口(21a,21b,21c)，以提供通用模块存储容量(MSK)和模块输出(ML)，一个真空模块(4)，用于在运行所述飞轮模块(3)所必需的各飞轮能量存储单元(31)中产生最低真空，还有一个模块控制系统(6)，用于在模块外壳(2)中恰当的控制模块(3,4,5…)，例如至少为飞轮模块(3)和真空模块(4)，并且为了通过数据接口(22a,22b,22c)进行数据通信，以在电源电网(LS,NS)中执行控制和系统任务(ORS,NORS)，其中至少提供了一个或更多的电源连接接口(21a,21b,21c)，以连接本地和/或非本地电源电网(LS,NS)，以接收，其中提供了一个或更多的数据接口(22a,22b,22c)，以用于接收(EM)在连接的电源电网(LS,NS)中至少要执行的控制和系统任务(ORS,NORS)的外部数据(ED)，并用于向外界发送运行数据(BD)，其中该模块外壳(2)以一种适当的方式被配置，以在运行期间确保设置在其中的模块(3,4,5…)的安全输送并吸收飞轮能量存储单元(31)的静载荷和动载荷。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·特瑞普曼，赖纳·福尔徳埃舍，托马斯·鲍默，迈克尔·索南，克里斯多夫·谢夫，克里斯蒂安·米登多夫，
申请(专利权)人：富饶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE