[發明專利]用于能量存儲和發電的系統

有效

• 申請號: 202010573181.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN112459980B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: O·尤格夫
• 申請（專利權）人: 奧格溫德有限公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;F03G7/00;F01K27/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 師瑋;王小東

描述了一種用于能量存儲和發電的系統。該系統包括能量存儲子系統和聯接到該能量存儲子系統的發電子系統。能量存儲子系統被構造成以高于大氣中的環境空氣的溫度的溫度存儲壓縮空氣形式的能量。發電子系統被構造成通過利用以高于大氣中的環境空氣的溫度的溫度存儲在能量存儲子系統中的壓縮空氣來產生電力。

技術領域

本發明涉及存儲和生成能量的技術，并且更具體地涉及能量存儲和能量回收(energy?retrieval)系統。

背景技術

世界對電能的需求正在不斷增加。當前，通過石油、天然氣、煤炭或核電站生成大量電能。然而，燃燒石油、天然氣和煤炭會導致被污染的空氣，并且所有這些燃料資源正在迅速減少。核能需要處置核廢料，而核廢料在數百年內將一直是危險的。

自然能源實際上是取之不盡的，并且以諸如自然風能、太陽能、潮汐能和波浪能的各種形式在世界范圍內是大量可用的。不幸的是，自然能源具有不規律的性質，并且家庭和工業中對電能的高峰需求通常與可再生能源的可用性不同步。

例如，風能轉換技術如今被認為是在技術上最先進的可用技術之一，其可以有效地幫助發展低碳經濟，同時確保清潔且安全的能量供應。然而，風本質上是可變的。有時有風，有時沒有風，并且甚至在一天期間，在一整天內風也會變化。因此，來自電網的高峰需求與風能可用性之間經常會出現失配，因為在高峰需求期間存在很多風速較低的時間段，并且反之亦然，在電網需求可能較低的時段期間(諸如在傍晚)，風速較高。

類似地，太陽能通常在正午期間最為充足，而在存在高峰需求的傍晚時段減少。同樣，太陽電池在夜晚不發電。

因此，需要以某種方式存儲從可再生能源獲得的能量，以便可以根據需要在電力需求期間釋放。

多種技術可用于存儲過量的電力以供稍后輸送。能量存儲的一種方法是使用電池。大型蓄電池已被商業開發，并且已經用在了住宅和工業中。然而，由于與耐用性和維護有關的問題，蓄電池表現較差。此外，許多大型電池使用鉛電極和酸性電解質，并且這些組成部分對環境有害。另外，電池遭受嚴重退化，并因此取決于使用頻度，每幾年需要強制更換。

美國專利No.4,058,979描述了組合的熱空氣和壓縮空氣存儲系統，其利用無排氣加熱器(諸如熱存儲單元)以提高的效率提供電力。壓縮空氣在進入為發電機提供動力的渦輪機之前由熱存儲單元加熱。在各種實施方式中，在壓縮空氣進入熱存儲單元之前，使用環境空氣溫度、渦輪機排氣或其它類型的廢熱來預熱壓縮空氣，從而進一步提高系統效率。

發明內容

本發明的概念涉及存儲供進一步利用的加壓氣體，以存儲能量并隨后(在需要時)進行發電。

因此，根據本發明的總體方面，提供了一種用于能量存儲和發電的系統，該系統包括能量存儲子系統和聯接到該能量存儲子系統的發電子系統。

能量存儲子系統被構造成存儲壓縮空氣形式的能量。根據本發明的實施方式，存儲在能量存儲子系統中的壓縮空氣的溫度高于大氣中的環境空氣的溫度。發電子系統被構造成通過利用以高于大氣中的環境空氣的溫度的溫度存儲在能量存儲子系統中的壓縮空氣來產生電力。

能量存儲子系統包括第一能量存儲分支和類似于第一能量存儲分支而構造的第二能量存儲分支。

根據本發明的一些實施方式，第一能量存儲分支包括第一空氣壓縮容器，該第一空氣壓縮容器被構造成填充有水和來自大氣的空氣，并且將空氣壓縮到預定壓力。第一能量存儲分支還包括第一空氣存儲容器，該第一空氣存儲容器與第一空氣壓縮容器氣動地連通并且被構造成存儲壓縮空氣。第一能量存儲分支還包括第一壓縮空氣歧管，該第一壓縮空氣歧管氣動地聯接到第一空氣壓縮容器和第一空氣存儲容器，并且被構造成提供第一空氣壓縮容器與第一空氣存儲容器之間的氣動連通。第一能量存儲分支還包括氣動地聯接到壓縮空氣歧管的第一進氣歧管。第一進氣歧管被構造成提供來自大氣的空氣，以在第一空氣壓縮容器中壓縮該空氣，并且之后利用壓縮空氣填充第一空氣存儲容器。