一个热能储存系统，该热能储存系统包括位于一个周围水体内的容器并且该容器包括一个容器壁。该壁具有一个内表面，该内表面暴露在该容器的内部体积并且限定了该容器的内部体积，以及具有一个外表面，该外表面与该内表面相反并且暴露在该周围水体中。该内部体积是基本上装满水的，并且该容器被配置成用于将该内部体积内的水沿着该内表面与该周围水体中的水沿着该外表面进行热分离。一个热源，与该内部体积内的水是处于热连通的热源被配置成用于将热势传递至该内部体积内的水。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用本申请对在2010年7月14日提交的美国临时申请61/364，364以及在2010年7月14日提交的美国临时申请61/364，368要求优先权，这些申请的披露内容被结合在此。
技术介绍
本专利技术的实施例总体上涉及热能储存系统，并且更具体地涉及将热能储存在水下储存装置中的系统和方法。在减少非可再生能源和高的碳排放量的时代，可再生能量(RE)源提供了传统能源的替代物。然而，RE源往往得不到充分利用，因为当存在高峰需求时，可再生能量的许多形式是不可供使用的。例如，RE源可能在不希望的非高峰时段是最可供使用的，或可能位于远离最需要动力的人口集中区或居民区的区域，从而必须在高峰时段与所有的其他峰值电源一起分享电网。RE源可以包括水力发电、地热能、海洋温差发电(OTEC)作为实例。例如,水力发电在与储存器相组合时是一种可以调大和调小以匹配或在负荷上跟随不同功率负荷的RE源。地热能和OTEC也是良好的基荷RE源；然而，地热能和OTEC的可行区域是有限的。应理解的是，海洋温差发电器虽然在传统上是跨过海洋的温跃层而使用的，但是可以额外地应用于具有地表水与深层水之间的温度差的新鲜水体。RE源还可以包括太阳能、风能、波浪和潮汐能作为实例。然而，这些能源在其提供动力的能力方面往往是间歇性的。因此，需要进行能量储存以使这些能源实质性地对电网能量供应做贡献。电网存储的成本有效的储存从电力服务交付的开始就一直是所追求的，但目前尚未可得。在没有负担得起的储存的情况下，一整天与季节到季节的电力需求变化需要电力资产仅在部分时间被使用，这会增加在低于全容量的情况下使用的资产的资本、运营以及维护成本。并且，一些电力资产难以节流或关掉、并且难以迅速恢复到全电力。能量储存可以提供缓冲作用以便更好地将电力的需求和供应进行匹配，从而允许电源在更高容量下并且因此以更高的效率来运行。压缩空气能量储存(CAES)是一种有吸引力的能量储存技术，该技术克服了已知能量储存技术的许多缺点。附图说明图1展示了用于CAES的一个途径。CAES系统10包括输入动力12，例如该输入动力可以来自可再生能源，如风力、波浪动力(例如，通过“鸭式发电装置(Salter Duck)”)、涌流动力、潮汐动力、或太阳能动力作为实例。在另一个实施例中,输入动力12可以来自电力电网。在可再生能量(RE)源的情况下，这样的能源可以提供间歇性的动力。在电力电网的情况下，系统10可以被连接到其上并且以一种方式来控制电力可以在非高峰时段(例如在深夜或清晨的时段)被引出并且被储存为压缩流体能，并且接着在高峰时段被恢复，此时从系统10引出的能量可以按付费的方式(即，电能套利)被出售或增强基荷动力系统(例如煤)以便通过储存廉价的基荷动力来提供峰值容量。输入动力12连接到机械动力14上以便压缩来自流体入口 16的流体，并且产生了流体压缩18。可以通过泵和热交换器或通过压缩流体与冷却流体之间的直接接触来引入冷却作用。来自流体压缩作用18的流体经由流体输入口 22传送至压缩流体储存器20。当希望从系统10中引出储存的能量时，压缩流体可以经由流体输出口 24从压缩流体储存器20中被引出，并且发生了流体膨胀26，这产生了可以被传送至例如机械装置的可用能量，该机械装置提取机械动力28以用于发电30。所产生的电力可以被传送到电网或希望被输送电力的其他装置。出口流体32以大致标准的压力或环境压力被排到环境中。当接近等温(S卩，拟等温)操作时，系统10包括强制对流冷却34以便冷却来自流体压缩作用18的流体、以及强制对流加热36以便加热来自流体膨胀作用26的流体。因为压缩流体储存是在大致环境温度和压力下发生的，则用于流体压缩18的冷却作用34以及流体膨胀26之后的加热作用36 二者可以通过使用围绕系统10的大量环境流体在环境温度和压力下进行。图2展示了 CAES系统10的基于海洋的拟等温实施方式。系统10的部件被定位在大海40的水面附近的平台38上。平台38被海底42支撑。压缩空气储存组件44被定位在平均深度46处并且压缩器/膨胀器系统(C/E)48被连接到发电机50上。C/E48可以包括用于拟等温操作的多个压缩级和膨胀级，并且一个热交换器包(此图未示出)可以分别地在这些压缩级或膨胀级之间冷却或再加热流体。流体软管或管道、或加压流体传送系统52在大海40的表面处将流体储存袋组件44与C/E48相连接。当动力被输入54至C/E48时，C/E48运行以压缩流体、经由流体软管或管道52将其传送至流体储存管组件44并将该能量储存在其中。动力54可以经由可再生能源如风、波动、潮汐运动来提供，或者可以经由作为电动机运行的发电机50来提供，该发电机从例如电网中引出能量。而且，C/E48可以逆向地通过从流体储存管组件44经由流体软管或管道52引出所储存的压缩能量以驱动该发电机50产生AC或DC电力而运行。虽然CAES系统10以基于海洋的拟等温运行方式运行利用了来自成本有效的能源的能量产生，但是拟等温的CAES系统典型地在多个压缩级中压缩流体，并且经由泵和热交换器实现了多个级数之内或之间的冷却或加热。然而，绝热的CAES系统允许对在流体压缩过程中产生的热能进行储存，该热能没有被丢弃而是随后用于在流体膨胀之前或过程中对压缩空气进行预热。如果存在足够的压缩级，则该系统可以简单地通过与外部环境的足够热交换来以接近等温的效率进行运行。然而，具有大量级数的压缩系统可能相当昂贵。在更新的绝热CAES设计中，热能被储存在要求昂贵介质和容纳系统的高温下。例如，对热能储存的一个建议包括使用填充了石头或陶瓷砖的热能储存容器，在600° C下储存。这样的高温系统的包封和绝缘是具挑战性的并且是昂贵的。一方面水具有非常高的热容，是非常廉价的，但是由于其在低等或中等压力下的较低沸点而对于用作储存介质而言是具有挑战性的。可能有利的是具有结合了水或其他低成本、无毒液体作为能量储存介质的热能储存系统。只要热能储存系统可以被布置在陆地和海岸上、或部分地布置在陆地上并且部分地布置在海岸上，则有利的是具有可以在这两种环境中结合低成本热存储方式的热能储存系统。 简要说明根据本专利技术的一方面，一种热能储存系统包括一个容器，该容器位于一个周围水体内并且包括一个容器壁。该壁具有一个内表面,该内表面暴露在该容器的内部体积并且限定了该容器的内部体积，并且具有一个外表面，该外表面与该内表面相反并且暴露在该周围水体中。该内部体积是基本上装满水的，并且该容器被配置成用于将该内部体积内的水沿着该内表面与该周围水体中的水沿着该外表面进行热分离。与该内部体积内的水是处于热连通的热源被配置成用于将热势传递至该内部体积内的水。根据本专利技术的另一方面，一种用于布置热能储存系统的方法包括将热能储存容器定位在水体内。该热能储存容器包括一个壁，该壁具有一个第一表面，该第一表面面向位于该容器内部的第一体积，以及一个与该第一表面相反并且面向该水体的第二表面。该方法还包括将热源热连接到基本上填充了该第一体积的夹带水体积上，该热源被配置成用于将热量传递至该夹带的水体积。该壁被配置成用于阻碍热源从水体至该夹带水体积的传递。根据本专利技术的另一方面，一种压缩空气能量储存系统(其中空气被压缩并且随后被本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.14 US 61/364,368;2010.07.14 US 61/364,3641.一种热能储存系统，包括: 一个容器，该容器位于一个周围水体内并且包括一个容器壁，该容器壁具有: 一个内表面，该内表面暴露于该容器的一个内部体积中并且限定了该内部体积；以及 一个外表面，该外表面与该内表面相反并且暴露于该周围水体中； 其中该内部体积是基本上装满水的； 其中该容器被配置成用于将该内部体积内的水沿着该内表面与该周围水体中的水沿着该外表面进行热分离； 一个热源，该热源与该内部体积内的水是处于热连通的并且被配置成用于将热势传递至该内部体积内的水。2.如权利要求1所述的系统，其中该容器壁是可伸缩的。3.如权利要求2所述的系统，其中该容器壁包括织物材料和聚合物膜中的一种。4.如权利要求2所述的系统，进一步包括围绕该容器的一个第一部分布置的一种绝缘材料。5.如权利要求4所述的系统，其中该绝缘材料包括一种夹带了气体的聚合物材料。6.如权利要求4所述的系统，其中该绝缘材料包括一种多聚合物层材料，其中每个聚合物层之间的空间允许该水体中的水位于每个聚合物层之间。7.如权利要求2所述的系统，其中该容器包括一个基本上椭圆形的拱顶。8.如权利要求2所述 的系统，进一步包括挡板,该挡板被定位在该内部体积内并且被配置成用于阻碍该内部体积内的水的循环。9.如权利要求2所述的系统，其中该热能系统进一步包括: 一个管道，该管道位于该容器内并且从该容器的顶部、在第一方向上延伸一个第一距离，该管道具有一个第一开口，该开口被配置成用于将该第一管道的内部体积与该容器的内部体积流体地连接；以及 一个末端流动引导器，该引导器被连接到与该第一开口邻近的管道上并且被配置成用于将该热能介质引导至在一个基本上水平方向上、从该第一开口流动。10.如权利要求2所述的系统，其中该热能介质包括淡水。11.如权利要求2所述的系统，进一步包括一个锚，该锚被连接到该容器上并且被配置成用于抵消施加到该容器壁上的外部力。12.如权利要求2所述的系统，其中该热能是一个变更压力装置。13.如权利要求1所述的系统，其中被配置成用于传递该热势的热源被配置成用于将热量传递至该内部体积内的水，以便将该内部体积内的水的温度升高至超过其在大气压I下的沸点的温度。14.一种用于将热能储存系统部署的方法，包括: 将热能储存容器定位在一个水体内，该热能储存容器包括一个壁，该壁具有: 一个第一表面，该表面面向位于该容器内部的第一体积；以及 一个第二表面，该第二表面与该第一表面相反并且面向该水体； 将热源热连接到基本上填充了该第一体积的夹带水体积上，该热源被配...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·雷蒙德·弗雷泽，布莱恩·凡赫尔岑，
申请(专利权)人：布莱特能源存储科技有限责任公司，
类型：
国别省市：
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