能量存储装置与分开的热过程的结合方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种将一个或多个热过程相互结合的方法，其中，要结合的所述热过程对热能具有不同的供应和需求标准。该方法涉及一个或多个热存储器的使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量存储装置与分开的热过程的结合方法
本专利技术涉及热和热力学能量存储装置(尤其是低温能量存储装置)与其它共定位热过程（co-locatedthermalprocesses）的结合方法，该热过程产生热或冷，包括在经济上得益于向能量存储装置传递热或冷或从能量存储装置传递热或冷。
技术介绍
电力输送和分布网络（或电网）必须平衡电力的产生与来自消费者的需求。这通常通过借助于打开和关闭发电站以及在低负荷下运转一些发电站来调节发电侧（供应侧）来实现。因为大部分现有的热电站和核电站当在满负荷下连续运转时是最有效的，因此在以该方式平衡电力系统的供应侧时存在效率损失。预期将重要的间歇式可再生发电容量比如风力涡轮机和太阳能收集器引入网络将通过在发电机群的部分的可利用性中产生不确定性而进一步使电网的平衡复杂化。在低需求时间期间存储能量以供稍后在高需求时间期间使用或者在来自间歇式发电机的低输出期间使用的设备将具有平衡电网和提供供应保障的主要益处。当在传输或分布网络上存在发电容量短缺时，电力存储装置在高度间隙的基础上操作。这可通过在当地电力市场中的高电价或者通过来自负责网络操作的组织请求额外的容量来向存储装置操作者发信号。在某些国家，比如英国，网络操作者与发电厂的操作者签署网络后援储备供应的合约，其中发电厂的操作者具有快速启动能力。这种合约可覆盖几个月或甚至几年，但是电力提供者将操作（发电）的时间通常是非常短的。这在图1中示出，图1示出了用于存储装置的典型操作曲线。WO2007-096656Al和GB1100569.1公开了低温电力存储装置（CPSD），其利用低温流体（比如液态氮或液态空气）作为存储介质以将作为用于提供电力存储和网络支持服务的热势能的能量存储到电力传输和分布网络。WO2007-096656Al中描述的低温能量存储系统（CES）为第一种类型的低温电力存储装置（CPSD）且为仅需要电力和可选地作为输入的热的完全集成的存储装置。GB1100569.1中描述的冷冻机组（cryogenset）为另一种类型的低温电力存储装置（CPSD）且为使用由远离冷冻机组的工业气体液化工厂制造的低温流体的简化的存储/发电装置，低温流体通过管线或罐车被输送到冷冻机组场所。上述专利申请中描述的两个CPSD得益于从共定位过程接收低级废热（热的热能）。此外，两个装置产生对于其它需求冷的使用者有益的低温冷的热能（冷能），其它需求冷的使用者例如空气调节（办公室）；冷却（比如，数据中心）；冷冻或制冷（比如，食品加工工厂）。然而，CPSD仅在间歇基础上操作，比如当存在高消费需求或间歇式可再生能源发电量低时，且通常每年约250至1000小时，且取决于应用甚至低至每年<100小时。这对于CPSD与共定位过程的结合来说造成至少三个问题，该共定位过程通常在连续的基础上操作。首先，对废热的需求是间歇式的，因此，基于高峰热负荷的废热的总体利用将很低，因而是低效的。第二，冷能的供应也将是间隙式的，且难以在以连续基础而操作的共定位过程中有效利用。第三，来自共定位过程的传热速率可能与CPSD的最佳效率所需的传热速率不同。这些问题也与其它热过程相互结合有关，其中要结合的热过程具有不同的供需标准。供应和/或需求的间歇性可以小时、天、周、月、季或年为基础。热存储器可结合在能量存储装置内，比如低温能量存储装置，以便优化热性能。其它能量存储技术，其示例包括但不限于绝热压缩空气能量存储和埃里克森循环（Ericssoncycle）技术，也可得益于与存储装置内和/或存储装置和共定位过程之间结合的热存储的使用和废热的结合。
技术实现思路
本专利技术提供一种将第一热过程和第二热过程相结合的方法，其中，来自第一热过程的传热速率与到第二热过程的传热速率不同，所述方法包括：提供第一热存储器；通过以第一能量传递速率把来自第一热过程的第一热能传递到第一热存储器来利用第一热能对第一热存储器蓄能；以及通过以第二能量传递速率将所存储的第一热能从第一热存储器传递到第二热过程的部件来对第一热存储器释能，其中，该第二速率不同于第一速率。本专利技术允许提供将第一低温电力存储装置（CPSD）与第二过程结合的方法，其中，该第二过程提供热的热能和/或接收冷的热能，并且其中，来自第一过程和第二过程的热能的需求和供应不同且具有不同的传热速率。在很多情形中，需求和供应中的这种不等性是由连续操作或至少几乎连续操作或在与CPSD过程不同的时刻操作的第二过程引起的。第一热能可包括热的能量或冷的能量。可在对第一热存储器蓄能的步骤稍后的时间执行对第一热存储器释能的步骤。该延迟的长短取决于具体应用。如果该方法用于控制共定位过程的高峰需求，则蓄能和释能可涉及常规日需求模式。然而，对于网络应用，这种延迟可以更不规律。可在连续或间歇的基础上执行对第一热存储器蓄能和释能的步骤。第二热过程或第一热过程可包括能量存储装置。该能量存储装置可包括低温能量存储装置。替代地，该能量存储装置也可包括可替代的热过程，例如压缩空气能量存储装置。所述第二过程可与第一过程共定位。如果第二过程包括CPSD，则第一过程可例如为热电站和工业过程，比如炼钢厂和化学制造工厂。第一热过程可包括借助于由间歇式可再生能量源提供动力的加热装置直接加热该热存储器。电力存储装置本质上间歇地操作，即，当存在对来自网络的电力的高需求且因此电价高时，或者当存在网络故障危险且需要额外支持时。操作的该间歇性可以小时、天、周、月、季或年为基础。因此，在第一CPSD过程和第二共定位过程之间的最佳传热速率存在明显差异。本专利技术人已经发现，通过在两个过程之间安装热存储器，热能的接收和供应可被更好地管理，以提高两个系统的总体性能。具体地，因为CPSD需要热并以通常超过类似能量容量的连续共定位过程的速率的20倍来输送冷能，所以，需要热存储器来优化热性能。第一速率可以是第二速率的至少5倍。第一速率可以是第二速率的至少10倍。第一速率可以是第二速率的至少20倍。热存储器可具有GB1013578.8中公开的任何特征。具体地，热存储器可包括非对称的热存储器。热存储器可包括：第一热质量；第二热质量；以及第三热质量；其中：第一热质量、第二热质量和第三热质量中的至少两个热质量的纵横比彼此不同；以及由导管和阀构成的布置结构，所述由导管和阀构成的布置结构被构造为用于引导热传递流体通过所述热质量中的一个或多个热质量的组合，其中，所述由导管和阀构成的布置结构使得热质量能够相互隔离。在一优选实施例中，所述由导管和阀构成的布置结构被构造成允许热传递流体（HTF）被引导穿过如下质量：i）第一热质量、第二热质量和第三热质量中的所有热质量，或者ii）第一热质量、第二热质量和第三热质量中的两个热质量，或者iii）第一热质量、第二热质量和第三热质量中的一个热质量。所述由导管和阀构成的布置结构可使得HTF能够被引导穿过并联的第一热质量和第二热质量以及与之串联的第三热质量中的两个热质量，替代地，穿过并联的第一热质量和第二热质量中的两个热质量。所述HTF可包括气体或液体。HTF用于加热或冷却热质量。热质量是能够吸收和发出热能的物质。热能存储装置可包括多于三个热质量。至少三个热质量中的每一个可包括单个热单元或相互并联布置的多个热单元。当一个或多个热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.12 GB 1013578.8;2011.03.15 GB 1104387.41.一种将第一热过程和第二热过程相结合的方法，其中，来自所述第一热过程的传热速率与到所述第二热过程的传热速率不同，所述方法包括：提供第一热存储器；通过以第一能量传递速率把来自所述第一热过程的第一热能传递到所述第一热存储器来利用所述第一热能对所述第一热存储器蓄能，从而管理由所述第一热存储器对所述第一热能的接收；通过以第二能量传递速率将所存储的第一热能从所述第一热存储器传递到所述第二热过程的部件来对所述第一热存储器释能，从而管理由所述第一热存储器对所存储的第一热能的供应，其中，所述第二速率不同于所述第一速率，其中，所述第一热存储器是非对称的热存储器，包括第一热质量、第二热质量和第三热质量，其中所述第一热质量、第二热质量和第三热质量中的至少两个热质量的纵横比彼此不同，并且，由导管和阀构成的布置结构使得所述热质量能够相互隔离；并且其中，对所述第一热存储器蓄能的步骤和对所述第一热存储器释能的步骤包括使热传递流体通过所述热质量中的一个或多个热质量的组合，并且其中，所述热存储器安装在所述第一热过程和所述第二热过程之间，使得在所述第一热过程和所述第二热过程之间传递的所述第一热能必须通过所述热质量中的至少一个热质量来传递；提供第二热存储器；通过以第三能量传递速率把来自所述第二热过程的第二热能传递到所述第二热存储器来利用所述第二热能对所述第二热存储器蓄能；以及通过以第四能量传递速率将所述第二热存储器中存储的第二热能从所述第二热存储器传递到第三热过程的部件来对所述第二热存储器释能，其中，所述第四速率不同于所述第三速率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在对所述第一热存储器蓄能的步骤稍后的时间执行对所述第一热存储器释能的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在连续或间歇的基础上执行对所述第一热存储器蓄能的步骤。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一速率是所述第二速率的至少5倍。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一速率是所述第二速率的至少10倍。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一速率是所述第二速率的至少20倍。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一热能包括热的能量。8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一热能包括冷的能量。9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二热过程包括能量存储装置。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述能量存储装置包括低温能量存储装置。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述能量存储装置包括压缩空气能量存储装置。12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过一个或多个热能来源而产生所述第一热能。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一热能包括热量能，且所述一个或多个热能来源包括以下项中的一种或多种：来自热电站或核电站的蒸汽冷凝液、来自热电站的烟道气；来自锅炉的蒸汽；环境空气；地面热(地热)；以及海水、河水或湖水。14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第三热过程是与所述第一热过程相同的过程。15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在对所述第二热存储器蓄能的步骤稍后的时间执行对所述第二热存储器释能的步骤。16.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·摩根，斯蒂芬·加雷斯·布雷特，
申请(专利权)人：高维有限公司，
类型：
国别省市：