專利名稱：用于絕熱壓縮空氣能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的增強(qiáng)熱能儲(chǔ)存壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及壓縮空氣能量?jī)?chǔ)存(CAES)系統(tǒng)，且更具體地涉及絕熱CAES系統(tǒng)中的熱能儲(chǔ)存(TES)壓力容器。
背景技術(shù)：
CAES系統(tǒng)允許在不產(chǎn)生大量排放物和/或消耗大量自然資源的情況下生成電力。 CAES系統(tǒng)典型地包括具有一個(gè)或更多壓縮機(jī)的壓縮鏈。一個(gè)或更多壓縮機(jī)在壓縮階段中壓縮進(jìn)氣，以用于儲(chǔ)存在洞穴、多孔巖層、廢棄的天然氣/油田或其它壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件中。 壓縮空氣繼而在以后用于驅(qū)動(dòng)渦輪，以在能量生成階段中產(chǎn)生電能，該電能又可提供給公用電網(wǎng)。通常，如果在壓縮階段期間使用公用能量來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮鏈，則壓縮鏈在公用電廠的非高峰時(shí)段操作。CAES的能量生成階段典型地又在高能量需求時(shí)段操作。備選地，來(lái)自可再生資源的能量，諸如來(lái)自風(fēng)力設(shè)備或太陽(yáng)能面板陣列的能量，可用于在壓縮階段期間驅(qū)動(dòng)壓縮鏈，以壓縮空氣并將其輸送到壓縮空氣儲(chǔ)存位置(例如，洞穴)。這樣，壓縮鏈可在非高峰時(shí)段以外的時(shí)段操作，并且可保存已有的公用能量?！NCAES系統(tǒng)稱為傳熱CAES系統(tǒng)。在傳熱CAES系統(tǒng)中,壓縮鏈所生成的熱典型地喪失至周圍環(huán)境。亦即，壓縮熱在進(jìn)入洞穴或其它壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件時(shí)可大量存在，但其能值和可利用率隨著壓縮空氣與洞穴空氣混合并在儲(chǔ)存期間進(jìn)一步冷卻到環(huán)境溫度而減弱。因此，當(dāng)儲(chǔ)存在洞穴或壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件中的壓縮空氣待用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多渦輪以產(chǎn)生電能時(shí)，壓縮空氣典型地在進(jìn)入渦輪前被再熱。該再熱步驟典型地使用定位在壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件與一個(gè)或更多渦輪之間的燃燒天然氣的蓄熱器來(lái)執(zhí)行。由于該再熱步驟，傳熱 CAES系統(tǒng)的總體效率降低，并且使用天然氣來(lái)對(duì)蓄熱器提供燃料帶來(lái)碳排放物和自然資源消耗。絕熱CAES即ACAES系統(tǒng)能夠通過(guò)捕集并儲(chǔ)存壓縮熱以用于以后使用來(lái)提高系統(tǒng)效率。在這種系統(tǒng)中，一個(gè)或更多熱能儲(chǔ)存(TES)單元定位在壓縮機(jī)與洞穴之間。典型地， TES單元中包含用于蓄熱的介質(zhì)，諸如混凝土、石料、流體(例如，油)、熔鹽或相變材料。來(lái)自壓縮階段的熱空氣經(jīng)過(guò)TES單元，從而在該過(guò)程中將其壓縮熱傳遞到上述介質(zhì)。因此，與傳熱CAES系統(tǒng)不同，ACAES系統(tǒng)不會(huì)損失壓縮鏈所生成的全部熱，而是將一部分熱儲(chǔ)存在一個(gè)或更多TES單元內(nèi)。然后，壓縮空氣在環(huán)境溫度下或接近環(huán)境溫度進(jìn)入洞穴。當(dāng)要提取儲(chǔ)存在洞穴或其它壓縮空氣儲(chǔ)存單元內(nèi)的壓縮空氣以驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多渦輪來(lái)產(chǎn)生電能時(shí)，壓縮空氣經(jīng)TES單元返回，從而在進(jìn)入一個(gè)或更多渦輪前再熱壓縮空氣。這樣，ACAES系統(tǒng)不需要另外的燃燒天然氣的蓄熱來(lái)再熱離開(kāi)洞穴或其它壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件的壓縮空氣。因此，以較少(如果有的話)碳排放物和少量或零自然資源消耗，ACAES 系統(tǒng)提供超越傳熱CAES系統(tǒng)的提聞的效率。建造成有效地儲(chǔ)存在壓縮鏈的壓縮循環(huán)期間生成的熱的TES單元構(gòu)造成承受與ACAES系統(tǒng)相關(guān)的高熱起伏和高壓力。例如，離開(kāi)壓縮鏈的壓縮空氣溫度可從250°C至 750°C不等，而從洞穴進(jìn)入TES單元的壓縮空氣的溫度處于或接近環(huán)境溫度。同樣，TES單元設(shè)計(jì)成承受65-85bar的壓力。為承受此類高溫和高壓，目前對(duì)TES單元的建議包括建造充填有用于蓄熱的介質(zhì)的大型混凝土筒。由于它們的大直徑，這些TES單元形成為具有厚、 預(yù)先壓縮和鋼增強(qiáng)的混凝土壁，混凝土壁使得TES單元能夠承受壁中由于其中的壓力而形成的高張力。然而，這種厚混凝土壁的建造導(dǎo)致相當(dāng)大的施工難度和高成本，從而降低了實(shí)現(xiàn)ACAES系統(tǒng)的可行性，與較低效的傳熱CAES系統(tǒng)相反。此外，高操作溫度和溫度循環(huán)引起進(jìn)入混凝土壁中的破壞性的熱應(yīng)力，并且這些應(yīng)力隨著混凝土壁變得越來(lái)越厚而放大。因此，希望設(shè)計(jì)一種克服前述與TES單元建造有關(guān)的缺點(diǎn)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個(gè)方面提供了用于TES單元的系統(tǒng)和方法，該TES單元具有附于其上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以允許TES單元承受高壓力和高溫度兩者。該至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)使 TES單元的壁能夠具有最小厚度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了一種熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，該熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括構(gòu)造成承受第一壓力的壓力容器，其中該壓力容器具有包括外表面和包圍壓力容器的內(nèi)部容積的內(nèi)表面的壁。壓力容器的內(nèi)部容積具有與一個(gè)或更多壓縮機(jī)和一個(gè)或更多渦輪流體連通的第一端，以及與至少一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件流體連通的第二端。蓄熱介質(zhì)定位在該內(nèi)部容積中，并且至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的外表面上，其中該至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成增強(qiáng)該壁， 以承受大于第一壓力的第二壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述了一種形成熱能儲(chǔ)存壓力容器的方法。該方法包括形成具有預(yù)定高度和厚度的壁，其中該壁的內(nèi)表面界定其中的內(nèi)部容積。該方法還包括在第一位置將增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的表面上，在沿壁的高度的另一位置將至少一個(gè)附加增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的表面上，并且將多孔蓄熱介質(zhì)布置在內(nèi)部容積內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，公開(kāi)了一種熱能儲(chǔ)存壓力容器，該熱能儲(chǔ)存壓力容器包括界定內(nèi)部容積的混凝土圓柱形壁，其中該內(nèi)部容積構(gòu)造成允許空氣通過(guò)其中，以及附于混凝土圓柱形壁的外表面上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。該熱能儲(chǔ)存壓力容器還包括布置在混凝土圓柱形壁的內(nèi)部容積內(nèi)的多孔熱基質(zhì)材料，其中多孔熱基質(zhì)材料構(gòu)造成允許空氣通過(guò)
其中。
各種其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文的詳細(xì)描述和附圖變得明顯。


附示了在此為實(shí)施本發(fā)明而構(gòu)想的優(yōu)選實(shí)施例。
在附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的ACAES系統(tǒng)的示意性布置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的TES單元的側(cè)視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖2的TES單元的截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的TES單元的側(cè)視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖4的TES單元的截面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例的TES單元的截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種包括TES單元的系統(tǒng)，該TES單元具有附于其上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以允許TES單元承受高壓力和溫度起伏。首先，參照?qǐng)D1，示出了常規(guī)ACAES系統(tǒng)的主要元件的示意性布置。ACAES系統(tǒng)100 包括聯(lián)接到低壓壓縮機(jī)104上的電動(dòng)機(jī)102。電動(dòng)機(jī)102可在非高峰公用時(shí)段經(jīng)由常規(guī)方法即公用電網(wǎng)電氣驅(qū)動(dòng)。備選地，電動(dòng)機(jī)102可由經(jīng)由風(fēng)電場(chǎng)、太陽(yáng)能電池陣或其它可再生資源提供的電力驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)102驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)104使得低壓壓縮機(jī)104對(duì)進(jìn)氣106進(jìn)行加壓。來(lái)自低壓壓縮機(jī)104的經(jīng)加壓的空氣108然后被提供給高壓壓縮機(jī)112，以使空氣能夠經(jīng)歷進(jìn)一步的壓縮。類似于低壓壓縮機(jī)104，高壓壓縮機(jī)112由電動(dòng)機(jī)110驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)110也可由公用電網(wǎng)或可再生資源如風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能電池陣驅(qū)動(dòng)。雖然ACAES系統(tǒng)100 示出了在“壓縮鏈”中使用兩個(gè)壓縮機(jī)，但應(yīng)理解，可使用更多或更少的壓縮機(jī)。隨著空氣經(jīng)過(guò)相應(yīng)的低壓壓縮機(jī)104和高壓壓縮機(jī)112，空氣被加壓到65_85bar 的水平并隨后被加熱到高達(dá)650°C的溫度。該經(jīng)加壓、加熱的空氣114然后進(jìn)入熱能儲(chǔ)存 (TES)單元116。TES單元116典型地包括布置在其中的多孔蓄熱介質(zhì)，該多孔蓄熱介質(zhì)能夠在其經(jīng)過(guò)TES單元116時(shí)保持大量由空氣114散發(fā)的熱。多孔蓄熱介質(zhì)可為各種固體材料，諸如天然石料、陶瓷、混凝土、鑄鐵或陶瓷和鹽的混合物。備選地，多孔蓄熱介質(zhì)可為液體材料，諸如硝酸鹽和礦物油的混合物。在經(jīng)加熱的空氣114經(jīng)過(guò)TES單元116之后，壓縮空氣118在降低的溫度下離開(kāi) TES單元116，以使壓縮空氣118能夠被儲(chǔ)存在洞穴122或其它壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件中。不過(guò)，在進(jìn)入洞穴122前，壓縮空氣118可能需要通過(guò)可選的中冷器120進(jìn)一步冷卻使得壓縮空氣118在例如大約50°C的最高溫度下進(jìn)入洞穴122。洞穴122使空氣能夠被加壓到約 60-80bar的水平以便儲(chǔ)存更長(zhǎng)的時(shí)間而沒(méi)有明顯的壓縮損失。仍參照?qǐng)D1，當(dāng)希望使用所儲(chǔ)存的空氣來(lái)生成電力時(shí)，可使壓縮空氣124從洞穴 122排出。壓縮空氣124離開(kāi)洞穴122并在大約20_50°C的溫度下重新進(jìn)入TES單元116。 隨著壓縮空氣經(jīng)過(guò)TES單元116的多孔熱蓄熱介質(zhì)，它被再熱到高達(dá)600°C的溫度，該溫度接近以前從高壓壓縮機(jī)112排出的經(jīng)加熱空氣114的溫度。該再熱的壓縮空氣126 (其在此階段被加壓到約55-75bar的水平)然后進(jìn)入由再熱的壓縮空氣126驅(qū)動(dòng)的蒸汽輪機(jī)128。 與傳熱CAES系統(tǒng)不一樣，壓縮空氣126已在TES單元116內(nèi)被再熱，因此不需要在蒸汽輪機(jī)處進(jìn)行另外的熱再生或氣體燃燒以再熱壓縮空氣。隨著蒸汽輪機(jī)128運(yùn)轉(zhuǎn)，排氣130從其排出，并且蒸汽輪機(jī)128驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)132。發(fā)電機(jī)132所生成的電能然后可被提供給公用電網(wǎng)以用于消耗。如可容易地理解的那樣，ACSES系統(tǒng)100代表一種生成電力的方法,該方法可大幅減少(如果未消除的話)電能產(chǎn)生過(guò)程中的自然資源消耗和/或碳排放物。如上文參照?qǐng)DI所述，TES單元116在ACAES系統(tǒng)100的操作期間可承受相當(dāng)高的壓力(65-85bar)和溫度(高達(dá)650°C )。結(jié)果，TES單元116構(gòu)造成承受此類高壓力和溫度水平。參照?qǐng)D2和3，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的TES單元116。圖2圖示了 TES 單元116的側(cè)視圖。TES單元116作為具有預(yù)定長(zhǎng)度和厚度的壁202的圓柱形壓力容器被示出。然而，TES單元116并不限于圓柱形形狀，并且可呈任何合適的形狀。壁202 —般由混凝土形成，但可使用具有合適的強(qiáng)度和硬度的任何材料諸如鋼構(gòu)成。TES單元116的截面 204還示出了多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206，這些增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206沿TES單元116的長(zhǎng)度附于壁202的外
6表面218上。雖然示出了多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206，但應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于所示的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206的數(shù)量和放置。圖2還示出了 TES單元116的剖視截面208。如通過(guò)剖視截面208可見(jiàn)，每個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206均包括完全穿過(guò)內(nèi)部容積212和壁202的至少一個(gè)桿210。內(nèi)部容積212中包含多孔蓄熱介質(zhì)，諸如天然石料或陶瓷材料，其設(shè)計(jì)成吸收并保持來(lái)自經(jīng)過(guò)TES單元116的壓縮空氣的熱，如上所述。每個(gè)桿210均附于壁202的外表面上，從而提供TES單元116內(nèi)的
結(jié)構(gòu)增強(qiáng)?，F(xiàn)參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的TES單元116的截面圖。如圖3中可見(jiàn)，多個(gè)桿210構(gòu)造成穿過(guò)壁202和內(nèi)部容積212兩者，從而在內(nèi)部容積212內(nèi)形成輪輻形框架。桿210優(yōu)選地由鋼制成，但可由能夠承受高壓力和溫度的任何合適的材料制成。桿 210通過(guò)錨具(anchor) 214固定地附接到壁202的外表面218上。錨具214可通過(guò)任何合適的手段(例如，通過(guò)栓接或焊接)附于壁202的外表面218上。桿210還在位于內(nèi)部容積212內(nèi)的共用中心轂216處聯(lián)接。優(yōu)選地，桿210具有足夠的長(zhǎng)度，以在其相對(duì)側(cè)上完全穿過(guò)壁202并穿過(guò)內(nèi)部容積212和中心轂216，以附于兩個(gè)相對(duì)的錨具214上。例如，如圖 3中所示,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206具有通過(guò)中心轂216互相連接的四個(gè)桿210。每個(gè)桿210均經(jīng)由附接到壁202的相對(duì)側(cè)上的一對(duì)相應(yīng)的錨具214附接到壁202的外表面218上。根據(jù)另一實(shí)施例，不是作為單個(gè)桿完全穿過(guò)壁202和內(nèi)部容積212延伸，桿210可構(gòu)造成穿過(guò)壁202并朝中心轂216延伸。這樣，每個(gè)桿210的一端均由相應(yīng)的錨具214保持，而另一端由中心轂216保持或者聯(lián)接到中心轂216上。應(yīng)理解，圖3中所示的構(gòu)型僅為示例性的，并且雖然示出了如上所述的四個(gè)或八個(gè)桿210，但本發(fā)明的實(shí)施例包括在每個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206中使用更多或更少的桿210和錨具 214。通過(guò)以圖2和3所示的方式增強(qiáng)TES單元116，可大致釋放壁202內(nèi)由高空氣壓力導(dǎo)致的壁應(yīng)力。結(jié)果，壁202可構(gòu)造成具有減小的總體厚度，因?yàn)樵鰪?qiáng)結(jié)構(gòu)206用于釋放早先通過(guò)增大的壁厚而克服的壁202上的應(yīng)力。通過(guò)這種減小的壁厚，TES單元116也不會(huì)承受具有厚壁的壓力容器中存在的極大熱應(yīng)力。此外，與常規(guī)TES單元相比建造和運(yùn)輸TES 單元116都更容易并且更便宜。由此，本發(fā)明的實(shí)施例允許建造和采用ACAES系統(tǒng)作為用于產(chǎn)生電能的可變替代選擇。現(xiàn)參照?qǐng)D4和5，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖4圖示了包括具有預(yù)定長(zhǎng)度和厚度的壁402的TES單元416的側(cè)視圖。雖然將TES單元示出為呈圓柱形，但它并不局限于此，并且可呈任何合適的形狀。壁402 —般由混凝土形成，但可使用具有合適的強(qiáng)度和硬度的任何材料諸如鋼構(gòu)成。TES單元416的截面404示出了沿TES單元416的長(zhǎng)度附于壁 402的外表面周圍的多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)406。雖然圖4示出了沿TES單元416附著的多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)406，但增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的數(shù)量和放置并不限于所示數(shù)量和放置，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以將一個(gè)或更多增強(qiáng)結(jié)構(gòu)406附于壁402上。圖4還示出了 TES單元416的剖視截面408。與上文參照?qǐng)D2所述的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)206 不同，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)406并未經(jīng)過(guò)TES單元416的內(nèi)部容積412。相反，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)406包括沿壁 402的外表面422附著的桁架式框架410。由此，每個(gè)桁架式框架410均提供沿TES單元 416的壁402的外表面422的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。內(nèi)部容積412和上文參照?qǐng)D2和3所述的內(nèi)部容積212 —樣包含多孔蓄熱介質(zhì)，該多孔蓄熱介質(zhì)設(shè)計(jì)成保持來(lái)自經(jīng)過(guò)TES單元416的壓縮空氣的熱。圖5圖示了 TES單元416的截面圖。如圖5中可見(jiàn)，桁架式框架410包括附于多個(gè)錨具418上的多個(gè)桿414，多個(gè)桿414進(jìn)一步附于輪輞(rim) 420上并受輪輞420約束。錨具418可通過(guò)任何公知手段諸如通過(guò)螺栓或通過(guò)焊接附于壁402上。桿414和輪輞420可由鋼制成，但并不局限于此，并且可由任何合適的材料制成。桿414布置在錨具418與輪輞 420之間，以在壁402的外表面周圍形成桁架式框架。應(yīng)理解，所使用的桿414和錨具418 的精確數(shù)量對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不重要的，而是所采用的桿414和錨具418的數(shù)量應(yīng)該是足以允許桁架式框架對(duì)壁402進(jìn)行加壓的量。使用如上文參照?qǐng)D4和5中所示的實(shí)施例所述的桁架式框架410，可大致釋放壁 402內(nèi)由高空氣壓力導(dǎo)致的壁應(yīng)力，從而允許壁402具有顯著小于常規(guī)TES單元的厚度。減小的壁厚用于減輕壓力容器中存在的相當(dāng)大的熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力隨著壁變得越來(lái)越厚而變得更加普遍地存在。作為一個(gè)附加益處，TES單元416與常規(guī)TES單元相比可既更容易又更經(jīng)濟(jì)地建造和運(yùn)輸。接下來(lái)，圖6圖示了本發(fā)明的又另一實(shí)施例。圖6是TES單元516的截面圖，該 TES單元516將圖2、3中所示的TES單元116的輪輻形增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的概念與圖4、5中所示的 TES單元415的外部桁架式框架相結(jié)合。特別地，TES單元516包括構(gòu)造成穿過(guò)壁502和內(nèi)部容積512的多個(gè)桿510，從而在內(nèi)部容積512內(nèi)形成輪輻形框架。桿510通過(guò)錨具518固定地附接到壁502的外表面上并在定位在內(nèi)部容積512內(nèi)的公共中心轂522處聯(lián)接。TES 單元516還包括布置在壁502的外表面周圍的桁架式框架524。桁架式框架524包括附于錨具518上的多個(gè)桿514，多個(gè)桿414進(jìn)一步附于輪輞520上并受輪輞520約束。桿514布置在錨具518與輪輞520之間，以在壁502的外表面周圍形成桁架式框架。如可容易地理解的，圖6中所示的輪輻形增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和外部桁架式框架的組合利用比常規(guī)TES單元的壁更薄的壁而給壁502提供了對(duì)與壓力有關(guān)的應(yīng)力的充分保護(hù)。因此， TES單元516與上述TES單元116和TES單元416 —樣可構(gòu)造成具有比常規(guī)TES單元更薄的壁，從而降低建造TES單元的成本和復(fù)雜性，并進(jìn)一步降低ACAES系統(tǒng)的定期操作過(guò)程中受熱應(yīng)力影響的可能性。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，該熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括構(gòu)造成承受第一壓力的壓力容器，其中該壓力容器具有包括外表面和包圍壓力容器的內(nèi)部容積的內(nèi)表面的壁。壓力容器的內(nèi)部容積具有與一個(gè)或更多壓縮機(jī)和一個(gè)或更多渦輪流體連通的第一端，以及與至少一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件流體連通的第二端。蓄熱介質(zhì)定位在該內(nèi)部容積中，并且至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的外表面上，其中該至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成增強(qiáng)該壁，以承受大于第一壓力的第二壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，描述了一種形成熱能儲(chǔ)存壓力容器的方法。該方法包括形成具有預(yù)定高度和厚度的壁，其中該壁的內(nèi)表面界定其中的內(nèi)部容積。該方法還包括在第一位置將增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的表面上，在沿壁的高度的另一位置將至少一個(gè)附加增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的表面上，并且將多孔蓄熱介質(zhì)布置在內(nèi)部容積內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例，公開(kāi)了一種熱能儲(chǔ)存壓力容器，該熱能儲(chǔ)存壓力容器包括界定內(nèi)部容積的混凝土圓柱形壁，其中該內(nèi)部容積構(gòu)造成允許空氣通過(guò)其中，以及附于混凝土圓柱形壁的外表面上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。該熱能儲(chǔ)存壓力容器還包括布置在混凝土圓柱形壁的內(nèi)部容積內(nèi)的多孔熱基質(zhì)材料，其中多孔熱基質(zhì)材料構(gòu)造成允許空氣通過(guò)其中。此書(shū)面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造并利用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍通過(guò)權(quán)利要求來(lái)限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例沒(méi)有不同于權(quán)利要求的文字語(yǔ)言所描述的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為此類其它實(shí)例包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括構(gòu)造成承受第一壓力的壓力容器，所述壓力容器具有壁，所述壁包括外表面；和包圍所述壓力容器的內(nèi)部容積的內(nèi)表面，所述內(nèi)部容積具有與一個(gè)或更多壓縮機(jī)以及一個(gè)或更多渦輪流體連通的第一端；和與至少一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件流體連通的第二端；定位在所述內(nèi)部容積中的蓄熱介質(zhì)；以及附于所述壁的所述外表面上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)；所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成增強(qiáng)所述壁，以承受大于所述第一壓力的第二壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括互相連接以在所述壁的所述外表面周圍形成桁架式框架的多個(gè)鋼質(zhì)桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述桁架式框架的外周周圍的鋼質(zhì)輪輞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延伸到所述壓力容器的所述內(nèi)部容積中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括在所述壓力容器的所述內(nèi)部容積內(nèi)形成輪輻形框架的多個(gè)鋼質(zhì)桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括 在多個(gè)壁安裝式錨具與周向輪輞之間互相連接以在所述壁的所述外表面周圍形成桁架式框架的多個(gè)第一桿；以及在所述壓力容器的所述內(nèi)部容積內(nèi)形成輪輻形框架的多個(gè)第二桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括沿所述壓力容器的長(zhǎng)度設(shè)置的多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力容器的壁由混凝土形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄熱介質(zhì)是設(shè)置在所述壓力容器的所述內(nèi)部容積內(nèi)的多孔蓄熱介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述多孔蓄熱介質(zhì)包括天然石料、陶瓷、混凝土、鑄鐵、硝酸鹽和礦物油中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力容器在形狀上為圓柱形。
12.—種形成熱能儲(chǔ)存壓力容器的方法，所述方法包括形成具有預(yù)定高度和厚度的壁，其中所述壁的內(nèi)表面界定其中的內(nèi)部容積；在第一位置將增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于所述壁的表面上；在沿所述壁的高度的另一位置將至少一個(gè)附加增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于所述壁的表面上；并且將多孔蓄熱介質(zhì)設(shè)置在所述內(nèi)部容積內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于所述壁的表面上包括 將多個(gè)錨具附于所述壁的外表面上；在所述桿的第一端處將多個(gè)桿附接到所述錨具上；并且在所述桿的第二端處將所述多個(gè)桿附接到輪輞上，使得所述多個(gè)錨具、所述多個(gè)桿和所述輪輞在所述壁的外表面周圍形成桁架式框架。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于所述壁的表面上包括將多個(gè)錨具附于所述壁的外表面上；并且將多個(gè)桿附于所述多個(gè)錨具上，所述多個(gè)桿穿過(guò)所述壁，以在所述壁的內(nèi)部容積內(nèi)形成輪輻形框架。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于所述壁的表面上包括將多個(gè)錨具附于所述壁的外表面上；在所述第一桿的第一端將多個(gè)第一桿附接到所述錨具上；在所述第一桿的第二端將所述多個(gè)第一桿附接到輪輞上，使得所述多個(gè)錨具、多個(gè)第一桿和所述輪輞在繞所述壁的外表面周圍形成桁架式框架；并且將多個(gè)第二桿附于所述多個(gè)錨具上，所述多個(gè)第二桿穿過(guò)所述壁，以在所述壁的所述內(nèi)部容積內(nèi)形成輪輻形框架。
16.一種熱能儲(chǔ)存壓力容器，包括界定內(nèi)部容積的混凝土圓柱形壁，其中所述內(nèi)部容積構(gòu)造成允許空氣通過(guò)其中；附于所述混凝土圓柱形壁的外表面上的至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)；以及設(shè)置在所述混凝土圓柱形壁的所述內(nèi)部容積內(nèi)的多孔熱基質(zhì)材料，其中所述多孔熱基質(zhì)材料構(gòu)造成允許空氣通過(guò)其中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱能儲(chǔ)存壓力容器，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括鋼圈和互相連接以在所述混凝土圓柱形壁的外表面周圍形成框架的多個(gè)桁架。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱能儲(chǔ)存壓力容器，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延伸到所述混凝土圓柱形壁的所述內(nèi)部容積中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱能儲(chǔ)存壓力容器，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括在所述混凝土圓柱形壁的所述內(nèi)部容積內(nèi)附于公共中心處的多個(gè)互相連接的鋼質(zhì)桿。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱能儲(chǔ)存壓力容器，其特征在于，所述至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過(guò)多個(gè)錨具固定在所述混凝土圓柱形壁的外表面上。
全文摘要
一種熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括構(gòu)造成承受第一壓力的壓力容器，其中該壓力容器具有包括外表面和包圍該壓力容器的內(nèi)部容積的內(nèi)表面的壁。壓力容器的內(nèi)部容積具有與一個(gè)或更多壓縮機(jī)和一個(gè)或更多渦輪流體連通的第一端，以及與至少一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)存構(gòu)件流體連通的第二端。蓄熱介質(zhì)定位在該內(nèi)部容積中，并且至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)附于壁的外表面上，其中該至少一個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成增強(qiáng)該壁，以承受大于第一壓力的第二壓力。
文檔編號(hào)F28D17/02GK102612592SQ201080049684
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者C·S·k·貝羅尼, C·博特羅, M·A·岡薩雷斯薩拉扎, M·芬肯拉思, S·M·霍夫曼, S·W·弗羅伊恩德 申請(qǐng)人:通用電氣公司