[發明專利]通過可再生能量的存儲和輸送節約能源的系統和方法

在審

• 申請號: 201380014803.6
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN104969434A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: D·馬庫斯
• 申請（專利權）人: 通用壓縮股份有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;G06Q30/02;G06Q40/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張榮海

相關申請的引用

本申請要求2012年1月19日提交的美國臨時專利申請No.61/588,461的優先權，該專利申請在此整體引為參考。

技術領域

本發明總體涉及管理能量存儲和輸送的系統和方法，更具體地，涉及通過能量存儲和輸送的有效管理，鼓勵使用可再生能源和節約不可再生資源的系統和方法。

背景技術

現有的發電方法一般分成特定的幾組，即：(1)基荷(baseload)電力輸送，基荷電力輸送來自于具有使其能夠經濟地簽訂合同，以便每天24小時，每周7天地出售電力的技術的發電廠，比如核電廠、燃煤電廠、水電廠、生物發電廠、和某個聯合循環燃氣發電廠；(2)間歇性電力輸送，間歇性電力輸送是主要來自聯合循環燃氣發電廠的大約每天16小時，每周5天或7天的電力輸送；(3)峰值電力輸送，峰值電力輸送是主要來自簡單及聯合循環燃氣發電廠，和某些柴油發電廠，大致與峰值負載一致的每天約8小時，每周5天的電力輸送；和(4)不能被調度的間歇性能源，比如風能發電和太陽能發電。除了這些發電服務之外，還存在關于電力質量服務，比如頻率上調、頻率下調、容量、黑啟動、機組爬坡速率控制、旋轉備用和非旋轉備用的市場。

針對可再生能源的當前技術主要把諸如波浪能、風能和太陽能之類的間歇性資源變換成間歇性電力。這些可再生資源中的許多可再生資源難以預測和調度。全球風力發電的廣泛開發已導致就為電網產生電力而論，致力于應對間歇性能源的挑戰的努力。這些努力中的許多涉及研發調節向電網供電的間歇性電源，以使否則會不良地影響電網的干擾降至最小或者消除所述干擾的手段。其他工作涉及研發能夠有利于風電場和其它間歇性可再生能源地工作的儲能手段。通過在超過當前電力需求地產生電力期間，把所謂的超額能力收獲在存儲器中，儲能手段為間歇性能源提供益處。在風能超過電網的能量消耗期間，由風電場產生的電力可被定于較低的電價或者負電價，或者風電場減少(脫離)向電網供電。類似地，在相當大程度上由間歇性電源供電的電網中，在能量需求大于可獲得的風能的時期內，電網能量需求得不到滿足。

可便利增大地利用風能和類似的間歇性可再生能源的一種重要形式的電力調節是研發把風能從間歇性電源變換成能夠提供固定電力合同的完全可調度的電源的手段。固定電力合同是在規定時間內，向規定地點輸送規定量的能量，并且如果售電方不能滿足合同條款，那么要求售電方支付罰金的合同。在大多數市場，固定合同贏得超過間歇合同的價格溢價，于是有價值。迄今為止，把間歇性風電轉換成穩定電力的努力一直取決于預測未來的風速(以便出售給日前市場)，和協調風力發電和其它相隔遙遠的間歇性電源的運轉，和/或與更恒定的電源，比如其功率流速可被向上或向下變化，以補償來自風電場的更高或更低流速的水電協同，和/或與能夠響應風電場的實時輸出，連續上升或下降的諸如簡單循環燃氣發電廠和柴油發電廠之類的熱電廠協同。這種協同工作不把間歇性風能變換成穩定電力，但是它們確實有助于間歇性風電被并入電網中。發電廠必須逐漸參與為管控電力產生/銷售/交易而建立的競爭市場。于是，美國(和世界其它地區)的風電(和其它間歇性可再生能源)的發展因其較低的市場價值而受到嚴重阻礙。

增強風電和其它間歇性可再生能源在解除管制的競爭性電力交易市場中的經濟價值的手段對于增強可再生能量產生的部署來說至關重要。對美國的可再生能量發展來說，提高風電的經濟價值可能是最重要的長期決定性因素。考慮到維持和發展競爭性的電力產生/銷售/交易市場的聯盟承諾，對可再生能量的使用來說，不言而喻的競爭驅動力是提高的價格和降低的成本。關于可再生能量的未來前景的政府研究和學術研究明確認識到價格和成本因素在當前的競爭性市場中的重要性。

至今，向風電場提供能量存儲的各種努力都未在電網的定價范圍內，把風力發電產生的電力變換成穩定電力，即使存儲器的增加在一定程度上改善了風電的間歇性。壓縮空氣儲能(CAES)，抽水儲能，電池，飛輪，熱儲能和其它儲能手段的實現在這方面受技術限制。現有技術未顯示產生被競爭性電網視為優質電力而重視的電力輸出的能力。

因而，需要提供把間歇性電力變換成穩定電力，以致進一步鼓勵使用可再生能源的系統和方法。

發明內容

本發明通過結合間歇性電源，比如風電和諸如CAES之類的儲能手段，獲得穩定電力。本發明用于以不因風力的缺少或者其它典型間歇因素而中斷的方式，實現非常適合于作為給電網的輸入-比如基荷電力、負載跟蹤電力、間歇性電力、峰值電力、補充儲備、重置儲備、旋轉備用、非旋轉備用、黑啟動和頻率調節，贏得溢價的電力的靈活、反應迅速的產生。