專利名稱：用于儲存熱能的系統(tǒng)和方法
用于儲存熱能的系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請對在2010年7月14日提交的美國臨時申請61/364，364以及在2010年7月14日提交的美國臨時申請61/364，368要求優(yōu)先權(quán)，這些申請的披露內(nèi)容被結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的實施例總體上涉及熱能儲存系統(tǒng)，并且更具體地涉及將熱能儲存在水下儲存裝置中的系統(tǒng)和方法。在減少非可再生能源和高的碳排放量的時代，可再生能量(RE)源提供了傳統(tǒng)能源的替代物。然而，RE源往往得不到充分利用，因為當(dāng)存在高峰需求時，可再生能量的許多形式是不可供使用的。例如，RE源可能在不希望的非高峰時段是最可供使用的，或可能位于遠(yuǎn)離最需要動力的人口集中區(qū)或居民區(qū)的區(qū)域，從而必須在高峰時段與所有的其他峰值電源一起分享電網(wǎng)。RE源可以包括水力發(fā)電、地?zé)崮?、海洋溫差發(fā)電(OTEC)作為實例。例如,水力發(fā)電在與儲存器相組合時是一種可以調(diào)大和調(diào)小以匹配或在負(fù)荷上跟隨不同功率負(fù)荷的RE源。地?zé)崮芎蚈TEC也是良好的基荷RE源；然而，地?zé)崮芎蚈TEC的可行區(qū)域是有限的。應(yīng)理解的是，海洋溫差發(fā)電器雖然在傳統(tǒng)上是跨過海洋的溫躍層而使用的，但是可以額外地應(yīng)用于具有地表水與深層水之間的溫度差的新鮮水體。RE源還可以包括太陽能、風(fēng)能、波浪和潮汐能作為實例。然而，這些能源在其提供動力的能力方面往往是間歇性的。因此，需要進(jìn)行能量儲存以使這些能源實質(zhì)性地對電網(wǎng)能量供應(yīng)做貢獻(xiàn)。電網(wǎng)存儲的成本有效的儲存從電力服務(wù)交付的開始就一直是所追求的，但目前尚未可得。在沒有負(fù)擔(dān)得起的儲存的情況下，一整天與季節(jié)到季節(jié)的電力需求變化需要電力資產(chǎn)僅在部分時間被使用，這會增加在低于全容量的情況下使用的資產(chǎn)的資本、運營以及維護(hù)成本。并且，一些電力資產(chǎn)難以節(jié)流或關(guān)掉、并且難以迅速恢復(fù)到全電力。能量儲存可以提供緩沖作用以便更好地將電力的需求和供應(yīng)進(jìn)行匹配，從而允許電源在更高容量下并且因此以更高的效率來運行。壓縮空氣能量儲存(CAES)是一種有吸引力的能量儲存技術(shù)，該技術(shù)克服了已知能量儲存技術(shù)的許多缺點。

圖1展示了用于CAES的一個途徑。CAES系統(tǒng)10包括輸入動力12，例如該輸入動力可以來自可再生能源，如風(fēng)力、波浪動力(例如，通過“鴨式發(fā)電裝置(Salter Duck)”)、涌流動力、潮汐動力、或太陽能動力作為實例。在另一個實施例中,輸入動力12可以來自電力電網(wǎng)。在可再生能量(RE)源的情況下，這樣的能源可以提供間歇性的動力。在電力電網(wǎng)的情況下，系統(tǒng)10可以被連接到其上并且以一種方式來控制電力可以在非高峰時段(例如在深夜或清晨的時段)被引出并且被儲存為壓縮流體能，并且接著在高峰時段被恢復(fù)，此時從系統(tǒng)10引出的能量可以按付費的方式(即，電能套利)被出售或增強基荷動力系統(tǒng)(例如煤)以便通過儲存廉價的基荷動力來提供峰值容量。輸入動力12連接到機械動力14上以便壓縮來自流體入口 16的流體，并且產(chǎn)生了流體壓縮18?？梢酝ㄟ^泵和熱交換器或通過壓縮流體與冷卻流體之間的直接接觸來引入冷卻作用。來自流體壓縮作用18的流體經(jīng)由流體輸入口 22傳送至壓縮流體儲存器20。
當(dāng)希望從系統(tǒng)10中引出儲存的能量時，壓縮流體可以經(jīng)由流體輸出口 24從壓縮流體儲存器20中被引出，并且發(fā)生了流體膨脹26，這產(chǎn)生了可以被傳送至例如機械裝置的可用能量，該機械裝置提取機械動力28以用于發(fā)電30。所產(chǎn)生的電力可以被傳送到電網(wǎng)或希望被輸送電力的其他裝置。出口流體32以大致標(biāo)準(zhǔn)的壓力或環(huán)境壓力被排到環(huán)境中。當(dāng)接近等溫(S卩，擬等溫)操作時，系統(tǒng)10包括強制對流冷卻34以便冷卻來自流體壓縮作用18的流體、以及強制對流加熱36以便加熱來自流體膨脹作用26的流體。因為壓縮流體儲存是在大致環(huán)境溫度和壓力下發(fā)生的，則用于流體壓縮18的冷卻作用34以及流體膨脹26之后的加熱作用36 二者可以通過使用圍繞系統(tǒng)10的大量環(huán)境流體在環(huán)境溫度和壓力下進(jìn)行。圖2展示了 CAES系統(tǒng)10的基于海洋的擬等溫實施方式。系統(tǒng)10的部件被定位在大海40的水面附近的平臺38上。平臺38被海底42支撐。壓縮空氣儲存組件44被定位在平均深度46處并且壓縮器/膨脹器系統(tǒng)(C/E)48被連接到發(fā)電機50上。C/E48可以包括用于擬等溫操作的多個壓縮級和膨脹級，并且一個熱交換器包(此圖未示出)可以分別地在這些壓縮級或膨脹級之間冷卻或再加熱流體。流體軟管或管道、或加壓流體傳送系統(tǒng)52在大海40的表面處將流體儲存袋組件44與C/E48相連接。當(dāng)動力被輸入54至C/E48時，C/E48運行以壓縮流體、經(jīng)由流體軟管或管道52將其傳送至流體儲存管組件44并將該能量儲存在其中。動力54可以經(jīng)由可再生能源如風(fēng)、波動、潮汐運動來提供，或者可以經(jīng)由作為電動機運行的發(fā)電機50來提供，該發(fā)電機從例如電網(wǎng)中引出能量。而且，C/E48可以逆向地通過從流體儲存管組件44經(jīng)由流體軟管或管道52引出所儲存的壓縮能量以驅(qū)動該發(fā)電機50產(chǎn)生AC或DC電力而運行。雖然CAES系統(tǒng)10以基于海洋的擬等溫運行方式運行利用了來自成本有效的能源的能量產(chǎn)生，但是擬等溫的CAES系統(tǒng)典型地在多個壓縮級中壓縮流體，并且經(jīng)由泵和熱交換器實現(xiàn)了多個級數(shù)之內(nèi)或之間的冷卻或加熱。然而，絕熱的CAES系統(tǒng)允許對在流體壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行儲存，該熱能沒有被丟棄而是隨后用于在流體膨脹之前或過程中對壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱。如果存在足夠的壓縮級，則該系統(tǒng)可以簡單地通過與外部環(huán)境的足夠熱交換來以接近等溫的效率進(jìn)行運行。然而，具有大量級數(shù)的壓縮系統(tǒng)可能相當(dāng)昂貴。在更新的絕熱CAES設(shè)計中，熱能被儲存在要求昂貴介質(zhì)和容納系統(tǒng)的高溫下。例如，對熱能儲存的一個建議包括使用填充了石頭或陶瓷磚的熱能儲存容器，在600° C下儲存。這樣的高溫系統(tǒng)的包封和絕緣是具挑戰(zhàn)性的并且是昂貴的。一方面水具有非常高的熱容，是非常廉價的，但是由于其在低等或中等壓力下的較低沸點而對于用作儲存介質(zhì)而言是具有挑戰(zhàn)性的。可能有利的是具有結(jié)合了水或其他低成本、無毒液體作為能量儲存介質(zhì)的熱能儲存系統(tǒng)。只要熱能儲存系統(tǒng)可以被布置在陸地和海岸上、或部分地布置在陸地上并且部分地布置在海岸上，則有利的是具有可以在這兩種環(huán)境中結(jié)合低成本熱存儲方式的熱能儲存系統(tǒng)。
簡要說明根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種熱能儲存系統(tǒng)包括一個容器，該容器位于一個周圍水體內(nèi)并且包括一個容器壁。該壁具有一個內(nèi)表面,該內(nèi)表面暴露在該容器的內(nèi)部體積并且限定了該容器的內(nèi)部體積，并且具有一個外表面，該外表面與該內(nèi)表面相反并且暴露在該周圍水體中。該內(nèi)部體積是基本上裝滿水的，并且該容器被配置成用于將該內(nèi)部體積內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面與該周圍水體中的水沿著該外表面進(jìn)行熱分離。與該內(nèi)部體積內(nèi)的水是處于熱連通的熱源被配置成用于將熱勢傳遞至該內(nèi)部體積內(nèi)的水。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于布置熱能儲存系統(tǒng)的方法包括將熱能儲存容器定位在水體內(nèi)。該熱能儲存容器包括一個壁，該壁具有一個第一表面，該第一表面面向位于該容器內(nèi)部的第一體積，以及一個與該第一表面相反并且面向該水體的第二表面。該方法還包括將熱源熱連接到基本上填充了該第一體積的夾帶水體積上，該熱源被配置成用于將熱量傳遞至該夾帶的水體積。該壁被配置成用于阻礙熱源從水體至該夾帶水體積的傳遞。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種壓縮空氣能量儲存系統(tǒng)(其中空氣被壓縮并且隨后被膨脹以進(jìn)行工作)包括一個變更壓力系統(tǒng)，該變更壓力系統(tǒng)被配置成通過多個壓縮級來壓縮空氣并且被配置成通過多個膨脹級來膨脹該壓縮空氣。被熱連接到該變更壓力系統(tǒng)上的一個熱系統(tǒng)被包括并且被配置成在每個壓縮級從該壓縮空氣中去除熱量并且被配置成在每個膨脹級將熱量提供到該壓縮空氣。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一種熱能儲存介質(zhì)，該熱能儲存介質(zhì)包括一種水性溶液，該水性溶液被配置成用于儲存由該熱回收系統(tǒng)去除的熱量并且將所儲存的熱量供應(yīng)到該熱添加系統(tǒng)；并且包括一個熱包殼，該熱包殼被配置成用于將大量的該熱能儲存介質(zhì)儲存在其一個儲存體積中并且包括一個被定位在該儲存體積上方的蒸汽阻擋層。從以下詳細(xì)說明和附圖中，不同的其他特征和優(yōu)點將是清楚的。
附圖簡要說明這些附圖展示了目前所考慮的用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。在附圖中圖1是展示了壓縮空氣能量儲存(CAES)系統(tǒng)的示意圖。圖2是展示了圖1的CAES系統(tǒng)處于海洋環(huán)境中而無熱能儲存的一個示意圖。圖3是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖1系統(tǒng)在海洋環(huán)境中的絕熱操作的示意圖。圖4是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例被熱連接到熱交換器上的熱能儲存容器的示意圖。圖5是展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的圖4熱能儲存容器的截面視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖4熱能儲存容器的分解視圖。圖7是展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例被熱連接到熱交換器上的熱能儲存容器的示意圖。圖8展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例被熱連接到熱交換器上的圖7熱能儲存容器的示意圖。圖9是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱能儲存容器的多層壁的視圖。圖10是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多級壓縮和膨脹系統(tǒng)的工藝流程圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱包殼的等距視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的熱包殼的截面視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的熱包殼的等距視圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的熱包殼的等距視圖。
詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例結(jié)合了具有多個級、用絕熱和擬等溫元件進(jìn)行操作的一個變更壓力裝置。在壓縮階段中，該裝置對氣體提供若干壓縮級，其中在每級之后壓縮熱被去除，因此控制每級中的溫度升高。接著，壓縮熱被捕集到一個熱能儲存器中，因此該熱能儲存器可以與具有熱能儲存的完全絕熱的系統(tǒng)相比以相對適度的溫度來進(jìn)行操作。在膨脹階段，逆向地運行的同一個變更壓力裝置、或在其他實施例中一個不同的變更壓力裝置，對之前壓縮的氣體提供若干膨脹級，其中在每個膨脹級之前熱量被添加到該氣體中。在其他實施例中，可以在每級過程中而不是在這些級之間對該氣體提取或添加熱量。例如，如果將空氣在四個級中從環(huán)境溫度20° C以及Iatm壓縮至25atm的壓力，則每級中發(fā)生的溫度升高可以被保持在76。C，并且該熱能儲存介質(zhì)的溫度可以被保持在100° C以下、低于Iatm下水的沸點。這與主要包括廉價聚合物薄膜以及可能已經(jīng)位于現(xiàn)場的土或水的熱能儲存容器相結(jié)合可以允許實現(xiàn)具有熱能儲存的非常低成本的CAES系統(tǒng)，其中該熱能儲存容器中的熱能儲存介質(zhì)是在相對于環(huán)境壓力而言相對低的壓力差下被儲存的。在該熱能儲存容器位于水下或該熱能儲存容器是壓力容器的各個實施例中，可能的是設(shè)計出具有更少級數(shù)的系統(tǒng)并且使用更高溫度下的水作為儲存介質(zhì)。例如，如果該熱能儲存容器是在具有約IOatm壓力的90米深度處，則最大操作溫度可高達(dá)180° C。本發(fā)明的實施例包括熱能儲存容器的布置或安裝以及水體，如海洋、大海、湖泊、水庫、海灣、港口、小灣、河流、或任何其他人造或天然的水體。如在此使用的，“大?！笔侵溉魏芜@樣的水體，并且“海底”是指其底部。如在此使用的，“沉積物”(例如，“海底沉積物”)是指來自大海的底部或底層的海洋物質(zhì)并且通過舉例可以包括沉降到大海底層上的礫石、砂、淤泥、粘土、泥漿、有機物質(zhì)或其他物質(zhì)。圖3是展示了結(jié)合本發(fā)明的一個實施例的圖1的系統(tǒng)在海洋環(huán)境中的絕熱操作的示意圖。與圖2所示出的相似，CAES系統(tǒng)10包括C/E48，其被連接至動力輸入54上并且被連接至發(fā)電機/發(fā)動機50上。C/E48還通過流體軟管52被連接至壓縮空氣儲存器44，該壓縮空氣儲存器位于海底42。與圖2所示出的相比，圖3的CAES系統(tǒng)10結(jié)合了一個熱能儲存容器56，該熱能儲存容器具有用于儲存在C/E48的流體壓縮級中產(chǎn)生的熱量的熱能儲存介質(zhì)。泵58被熱連接到C/E48上并且被設(shè)計成有助于C/E48中的壓縮流體與熱能儲存容器56的熱能儲存介質(zhì)之間的熱量傳遞。如下面的實施例中所描述的，該工作流體與該熱能儲存介質(zhì)之間的熱量傳遞可以與C/E48相鄰地或與該熱能儲存容器56相鄰地發(fā)生。本發(fā)明的實施例在此將熱能儲存介質(zhì)描述為使用水(淡水亦或鹽水)用于熱能儲存介質(zhì)。然而，也可以使用其他熱能儲存流體介質(zhì)，如其他的水性溶液或其他液體，如二醇或油。在絕熱操作過程中，熱能儲存容器56以使得在此發(fā)生熱分層的這樣的方式進(jìn)行操作；因此，熱水可以被輸送到熱能儲存容器56的頂部并且從中引出，并且冷水可以被輸送到熱能儲存容器56的底部并且從中引出。因此，在一個實例中，在壓縮過程中，冷水可以從容器56的底部(相對冷的)部分引出并且在壓縮之后返回至頂部(相對熱的)部分。相反地，在膨脹過程中，熱水可以從容器56的頂部(相對熱的)部分引出并且返回至底部(相對冷的)部分或任選地根本不返回到該容器、而僅返回到周圍的水中。因此，在這兩種C/E操作模式中，實現(xiàn)了該熱能儲存罐的穩(wěn)定分層，從而保護(hù)在穩(wěn)定條件下由水的低的固有熱擴散率引起的這些水部分的熱差異。圖4是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例被熱連接到熱交換器60上的熱能儲存容器56上的示意圖。熱能儲存容器56包括一個壁62，該壁形成了或界定了一個基本上用水填充的封閉的內(nèi)部體積64，在這個實施例中，水是熱能儲存介質(zhì)。壁62的內(nèi)表面66面向封閉的體積64,而壁62的外表面68面向周圍的水體。壁62被構(gòu)建成用于將封閉體積64內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面66與環(huán)境溫度下的水沿著該外表面68進(jìn)行熱分離。然而，在該內(nèi)表面66與該外表面68之間可以發(fā)生熱傳遞，盡管是以比這些水體積之間的直接接觸更慢的速率。在一個實施例中，壁62由一種可伸縮材料構(gòu)成，如織物材料或聚合物膜。該織物材料或聚合物膜可以結(jié)合嵌入的拉伸構(gòu)件以便在一個特定方向或在所有方向上增加其強度和剛度。在另一個實施例中，壁62可以由分立的拉伸構(gòu)件(例如，纜線)構(gòu)成，這些構(gòu)件具有一個覆蓋層或通過薄的柔性材料部分相互連接。壁62包括形成了拱頂形狀的一個頂部部分70。在一個實施例中，該拱頂形狀創(chuàng)建了一個基本上橢圓形的拱頂。拱頂70被配置成用于容納封閉體積64內(nèi)的水的最熱部分。將頂部部分70形成為拱頂減少了壁62中的皺褶并且對于每單位體積提供了高的結(jié)構(gòu)支撐以及更少的熱傳遞表面。壁62的底部部分72包括被連接到底壁76上的一個側(cè)壁74。如所示出的側(cè)壁74是錐形的并且當(dāng)側(cè)壁74接近底壁76時，其直徑變小。然而，考慮了用于側(cè)壁74的其他形狀。例如，參照圖5，側(cè)壁74是圓柱形的。返回參照圖4，熱能儲存容器56可以用重的壓載物質(zhì)78來壓載以便提供重量和摩擦從而抵消由于該內(nèi)部體積64內(nèi)的水的浮力或例如由于該周圍水體中的涌流而施加到其上的力。在一個實施例中，壓載物質(zhì)78包括從布置位置附近或從海底的另一位置挖出的沉積物。在另一個實施例中，壓載物質(zhì)78包括非海底本地的物質(zhì)，該物質(zhì)比水更重或密度更大，例如像砂、礫石、石頭、鐵礦石、混凝土、礦渣、廢料以及類似物。除了壓載物質(zhì)78外，一個或多個障礙物80可以圍繞底壁76進(jìn)行定位以便起到楔子的作用，用以保持該容器56的壓載物填充的部分不橫跨海底滑動。參照圖4和圖6，一種絕緣材料82被連接到壁62上并且與之鄰接布置以便增大該封閉體積64內(nèi)的水對周圍環(huán)境中的水的熱絕緣性。絕緣材料82可以由一種或多種絕緣性材料構(gòu)成，例如下面關(guān)于圖9所描述的那些。這些絕緣性材料可以是可伸縮的。因此，絕緣材料82可以增大被配置成用于包含最熱的水的頂部部分70的絕緣性，同時使底部部分72更自由地與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換。在該冷流體明顯比環(huán)境溫度更冷的情況下，該底部部分72可以可替代地包含絕緣物以便保護(hù)冷儲存體不受周圍環(huán)境溫度的影響。再次參照圖4，一個熱管道84從泵58延伸進(jìn)入封閉的體積64中并且熱管道84的一個開孔86被被定位成用于從封閉體積64中引入熱水或用于將熱水輸出至封閉體積64中。為了減小在熱水從熱管道84中輸出時該封閉體積64內(nèi)的水的豎直混合，被連接至開孔86附近的熱管道84上的一個末端流動板88基本上水平地、或在一個或多個垂直于封閉體積64內(nèi)的熱量梯度方向的方向上引導(dǎo)該輸出流。在其他實施例中，沒有末端流動板88。一個冷管道90從泵58延伸進(jìn)入封閉體積64中并且冷管道90的一個開孔92被定位成從封閉體積64中引入冷水或被定位成將冷水輸出至封閉體積64中。冷管道90還可以包括一個末端流動板94以便基本上水平引導(dǎo)該冷水輸出流。根據(jù)如以虛線示出的另一個實施例，冷管道90可以經(jīng)由側(cè)壁74以基本上等于冷水穿過冷管道90時的預(yù)期的輸入/輸出溫度的一個溫度梯度水平穿過熱能儲存容器56。為了進(jìn)一步減小或阻礙水溫的豎直混合，頂部部分70可以包括具有一個或多個開口 98的一個或多個擋板96以便管理體積64的多個部分中的豎直流動。在一些實施例中，將環(huán)境溫度下的周圍水用作冷儲存器可能是有利的，并且因此該冷水相接管道90可以終止在周圍的環(huán)繞水體中而不是該容器內(nèi)側(cè)，如虛線所示出的。在這些實施例中，側(cè)壁74中的多個孔洞99 (以虛線示出)允許底部部分72中的水流進(jìn)和流出，從而容納被去除或添加到頂部部分70的熱水。頂部部分70中的溫水通過熱分層(以及相關(guān)聯(lián)的有差別的液體密度)并且通過擋板96 (如果包括的話)保持與環(huán)境水或被冷卻的水相隔離。只要通向外部水的開口 99被定位成低于溫水可以到達(dá)的最低點，則溫水將留在包殼56中ο熱交換器60被定位在C/E48內(nèi)或與之相鄰而使得在該C/E48的工作流體與該熱交換器60內(nèi)的流體之間發(fā)生熱傳遞。在這個實施例中，泵58將水從封閉的體積64泵送穿過熱交換器60以便將熱量傳進(jìn)水中或傳出水外。例如，在C/E48的壓縮級中，泵58可以將冷水通過冷管道90引出并且將該冷水供應(yīng)到熱交換器60以便將該壓縮熱量中的熱量傳遞到冷水中。因此，該冷水被加熱，并且泵58接著可以將該熱水通過熱管道84供應(yīng)到封閉體積64的頂部。在一個實施例中，熱交換器60被配置成用于將熱量傳遞至水中以便將該水的溫度升高到其在I個大氣壓下的沸點之上(約100攝氏度)。雖然這個溫度高于水在正常大氣壓下的沸點，但是在大海40中熱能儲存容器56的位置處的環(huán)境水壓力允許該高溫水在更高壓力下保持液態(tài)。在C/E48的膨脹級中，這個過程可以顛倒從封閉體積64的一部分中引出熱水并且將冷水供應(yīng)到其另一部分中。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，封閉體積64中的水可以是鹽水或淡水。與為了忍受鹽水暴露所要求的相比，使用淡水的優(yōu)點包括該熱傳遞系統(tǒng)部件的腐蝕更少并且部件構(gòu)造更簡單。圖7是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例被熱連接到熱交換器60上的熱能儲存容器56的示意圖。熱能儲存容器56包括一個半球狀或橢圓形的壁100，該壁限定了或界定了一個基本上用水填充的開放的內(nèi)部體積102，在這個實施例中，水是熱能儲存介質(zhì)。壁100的內(nèi)表面104面向內(nèi)部體積102，并且壁100的外表面106面向周圍的水體。壁100被構(gòu)建成用于將內(nèi)部體積102內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面104與該周圍水體中的水沿著該外表面106進(jìn)行熱絕緣。絕緣材料82可以由一種或多種可伸縮的、絕緣性材料構(gòu)成，例如像下面關(guān)于圖9所描述的那些。因此，內(nèi)表面104與外表面106之間的熱傳遞被顯著地減少。在內(nèi)部體積102的底部處，可能有一個擋板或皮層107(以虛線示出)，該擋板或皮層將減小內(nèi)部體積102中的水與周圍水的混合速率，這可能包含涌流。在一些實施例中，這個皮層107可以被設(shè)計成是防水的并且與壁100 —起圍繞該內(nèi)部體積102提供了完整的包殼。
圖7還示出了可連接到熱能儲存容器56上的另一個錨固實施例。多個錨或支架108可以附著到海底，并且被連接在錨108與熱能儲存容器56之間的多個錨索110固定了熱能儲存容器56的浮性以及其相對于周圍水體中的橫向涌流的位置。與圖4所示的相似，熱管道84延伸進(jìn)入熱能儲存容器56的頂部部分112。在一個實例中，冷管道90可以延伸進(jìn)入熱能儲存容器56的底部部分114。根據(jù)另一個實例，因為允許來自周圍環(huán)境的水進(jìn)入內(nèi)部體積102中(這是由于將熱水從中抽出)，冷管道90可以延伸進(jìn)入周圍水體中。圖8是展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例被熱連接到熱交換器116上的圖7熱能儲存容器56的示意圖。圖8展示了內(nèi)部體積102中的水與熱源49C/E的工作流體之間的熱交換的位置是在內(nèi)部體積102自身之內(nèi)而不是如圖4或圖7所展示的在C/E48處。在這個實施例中，泵58被配置成致使C/E48的工作流體流動穿過熱能儲存容器56并且進(jìn)入熱交換器116中以便加熱或冷卻內(nèi)部體積102中的水。在一些實施例中，該熱源可以具有其自身的泵送功能以便使該工作流體移動穿過該回路和熱交換器60。以此方式，在內(nèi)部體積102中建立的熱梯度的脫層化沒有通過水從熱管道或冷管道中吸入或輸出而得到增強。圖8還示出了可連接到熱能儲存容器56上的替代性錨118。在一個實例中，錨118包括由海底現(xiàn)場或非現(xiàn)場的壓載物質(zhì)78填充的袋，如以上所描述的。在另一個實例中，錨118可以是任何足夠重的加重物體以便在經(jīng)受平移力時基本上維持熱能儲存容器56的位置。圖9展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱能儲存容器56的多層壁120。圖9不必是按比例繪制的。壁120包括由可伸縮的增強纖維的聚合物膜構(gòu)成的第一層122。該膜是例如約55%纖維158的一種纖維增強的聚合物基體124，這些纖維被包裹(例如像通過熱車L)公共熱塑126的層中的兩側(cè)上。這樣的基體124結(jié)構(gòu)可以是例如約O. 14毫米厚(O. 055英寸)。這種類型的基體124允許薄的、廉價的、可伸縮的、并且非常結(jié)實的容器用于海洋應(yīng)用。熱塑性材料160可以是塑料，如LDPE (低密度聚乙烯)、HDPE (高密度聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、或聚酯、以及含氟聚合物。還考慮其他材料。該材料還可以由混合材料塑料或回收塑料制成，該回收塑料是來自使用或操作中被去除的流體儲存管，例如當(dāng)這類流體儲存管從裝置中去除以便使得在安裝現(xiàn)場不留下去除的流體儲存管時。還考慮其他可回收的塑料源。纖維128可以由例如像玻璃纖維、碳纖維或金屬纖維的材料構(gòu)成并且被定向成一個定向復(fù)合層壓板，舉例而言，該定向復(fù)合層壓板的方向可以對應(yīng)于一個或多個主應(yīng)力方向。例如，玻璃纖維是非常廉價的并且總體上是非常能承受長期水浸泡的。玻璃纖維還廣泛地用于海洋工業(yè)中，確切地是因為其耐用性、可靠性、壽命長、對海洋環(huán)境的適應(yīng)性以及對鹽水的耐受性。不同類型的玻璃纖維在不同應(yīng)用中各自具有其自身的優(yōu)勢。在一個實例中，這些玻璃纖維可以是一種相對昂貴的S-2玻璃材料，該材料的拉伸強度可以被優(yōu)化。在另一個實例中，這些玻璃纖維可以是E玻璃材料。纖維128是熱能儲存容器56中的一個重要的結(jié)構(gòu)元件。這些纖維的拉伸強度可以在比將要使用的熱塑性基體高一百倍的數(shù)量級上。該纖維的張力反抗熱能儲存流體的浮力以及來自該錨固系統(tǒng)(例如沉積物壓載的重量)的力和該容器中所得的軸向應(yīng)力。這些張力僅需要豎直地輸送穿過容器56。對所使用的任何纖維材料來說，該設(shè)計保護(hù)了纖維128不受鹽水影響。試圖單獨從塑料來實現(xiàn)材料強度可能會大大增加制造成本，并且所得到的厚度可能不是充分柔性的或可伸縮的。實際上暴露在海水中的熱塑性纖維增強的聚合物基體124的基體材料已被廣泛使用在海水環(huán)境中。纖維128在正常情況下不會直接暴露在海水中，因為它們被嵌在熱塑性纖維增強的聚合物基體124中并且接著被疊加了頂部130和底部132以便完全地包裹這些纖維128。用于外部層壓物130、132的材料總體上與薄的“面層”中的熱塑性材料126相同以便完全地包裹纖維128。纖維增強的聚合物基體124材料還被設(shè)計成是可修復(fù)的。例如，如果材料124中形成了孔洞或裂口，則可以通過圍繞該孔洞重連接材料124或通過將相同材料的補丁或?qū)⒘硪粋€可附接的補丁附接到該孔洞周圍的材料上來進(jìn)行修補。在深處布置的情況下，這樣的補丁可以通過遠(yuǎn)程操作的車輛而不是潛水員來施加。壁120的第二層134包括一種由夾帶了氣體的聚合物材料構(gòu)成的絕緣材料。在另一個實施例中，該聚合物材料夾帶了氮氣，因此形成了一種氯丁橡膠型絕緣材料。壁120的第三層136包括由夾帶了氣體的聚合物材料構(gòu)成的另一種絕緣材料。在一個實施例中，第三層136的聚合物材料夾帶了空氣，因此形成了一種泡沫包裝型絕緣材料。如所示出的，第一層122位于第二層134與第三層136之間。其他實施例包括將一個或多個絕緣層定位在第一層122的僅一側(cè)上。本發(fā)明的實施例包括除了其他非CAES系統(tǒng)(其中水下的熱能儲存是希望的)之外對于現(xiàn)有的海洋CAES系統(tǒng)來設(shè)計和操作熱能儲存容器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，水下的熱能儲存容器允許實現(xiàn)低成本的熱存儲系統(tǒng)的制造和布置。不在水中也可以創(chuàng)建熱能儲存(TES)結(jié)構(gòu)。圖10展示了一個一般過程圖其中一個多級壓縮和膨脹系統(tǒng)150收獲來自該壓縮過程的熱能、將其存儲在熱能存儲介質(zhì)中并且然后將該熱量提供給膨脹過程。該熱能存儲介質(zhì)被儲存在熱包殼152中，例如像以上所描述的熱包殼。用嵌套在內(nèi)部的不同元件示出了該壓縮/膨脹過程。被選擇用于該應(yīng)用的級數(shù)154可以根據(jù)空氣被壓縮到的極限壓力以及熱能儲存罐152中的所希望的最大溫度而變化。用級154的一般級數(shù)N來示出。每級154內(nèi)部有一個壓縮步驟以及用于壓縮順序的熱交換過程。該熱交換可以是連續(xù)的(即，熱量可以從壓縮后的壓縮空氣中去除)或在一些實施例中，該熱交換可以與壓縮同時進(jìn)行。按順序地壓縮空氣。即，同一空氣從一級154進(jìn)到下一級，其中壓力隨著每個步驟逐漸增大。該熱交換的典型實施例是將更冷卻器熱材料的歧管并列地提供給所有的級數(shù)154。即，該熱材料僅穿過一級154，所以例如如果存在五個級，則總體上有五個平行流從TES152中的共用冷區(qū)被供送并且類似地被組合在一起并且以公共的溫度被注入TES152的暖區(qū)中。泵156被用來將該熱材料循環(huán)穿過這些級數(shù)154。機械動力158被用來驅(qū)動該壓縮空氣穿過該系統(tǒng)。總體上，該膨脹過程是該壓縮過程的反轉(zhuǎn)。實際上，在一些實施例中，可以使用僅從高壓源運行返回至環(huán)境狀況從而產(chǎn)生機械動力的相同設(shè)備。該熱交換過程類似于該壓縮過程，但是從該TES152中引出的熱量是在膨脹之前或與之同時地被添加(與壓縮模式中在此之后或與之同時成對比)。同樣，依次調(diào)制空氣壓力，并且平行于熱交換過程來提供熱材料。圖11展示了一個熱包殼248，它具有拱頂頂部250、圓柱形壁252以及基底254。這樣的結(jié)構(gòu)可以被放置在地坪或一個支撐表面256上，如地面。在一個實施例中，基底254可以是彎曲的或拱形的，并且熱包殼248可以被定位在地坪以下而使得熱包殼248的至少一部分在支撐表面256的表面下方延伸。這樣的大型熱包殼248可以按合理的成本來構(gòu)造，該熱包殼具有良好的結(jié)構(gòu)和絕熱特性?？梢蕴砑宇~外的絕緣物來增大熱包殼248的絕熱能力。圖12展示了在地坪以下的熱能儲存罐258的一個實例。凹陷或凹坑260被形成在地面261以下并且可以用絕緣材料262填充，如泡沫(例如聚異氰脲酸酯)或總體上天然的絕緣材料，如低導(dǎo)電性的礦物(例如蛭石或硅藻土)或稻草。還可以使用干土，其是相對廉價的并且可能已經(jīng)存在于凹陷或凹坑260的基底處。在絕緣材料262的頂上放置了一個防水襯層264，該防水襯層可以類似于土工織物或簡單的熱塑性膜或很像用于內(nèi)襯堆填區(qū)的薄片。替代地，襯層264可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的向上傾斜的或其他簡單的混凝土結(jié)構(gòu)。考慮水或熱材料的溫度可能影響該襯層材料的選擇。丁基橡膠襯層被普遍用于一些太陽能熱水箱并且在某些情況下包括合適的材料。一個重要的熱損耗機制是蒸發(fā)冷卻。一個抗水蒸汽的蓋件266實質(zhì)性減少了蒸發(fā)性熱損耗。如果有待用于儲箱258中的儲存介質(zhì)不是在高于其在外部環(huán)境壓力下的沸點溫度的溫度下操作，則由于該儲存介質(zhì)的蒸汽壓力而不需要加強該蓋件266的結(jié)構(gòu)。對于這類情況，蓋件266在遇到類似的溫度時可以是一個與襯層264相類似的膜。在一些實施例中，儲箱258的設(shè)計能夠應(yīng)對高于該儲存介質(zhì)的環(huán)境沸點的儲存介質(zhì)溫度。在這些情況中，蓋件266可以被配置成能夠承受一個實質(zhì)性量的蒸汽壓力。在一些實施例中，可以使用拱形的蓋件結(jié)構(gòu)266，如虛線所示。在一些實施例中，拱形的蓋件結(jié)構(gòu)266可以由混凝土構(gòu)成。另外，當(dāng)蒸汽壓力較低時，蓋件266可以由薄的柔性膜構(gòu)成。在一些實施例中，存在一層或多層添加的絕緣物268。包殼258的蓋件266可以具有在其底部的冷凝性熱能儲存材料，該材料總體上具有高的熱傳遞系數(shù)。一層絕緣物268可以采用夾帶了氣體的聚合物材料的形式，如泡沫包裝、噴霧泡沫聚氨酯、或氯丁橡膠。它可能是一種纖維材料，如稻草或玻璃纖維。還可以是抵抗輻射熱損耗的絕緣層，如涂覆了鋁的PET薄反射片。還普遍使用泡沫包裝以減少這些應(yīng)用中的輻射熱損耗，作為涂覆了鋁的疊層組件的一部分。絕緣層268可以具有能有助于其承受外部環(huán)境因素(如天氣條件、太陽輻射、大風(fēng)和降水)的特征。在一些實施例中，這類特征包括在高于其邊緣的高度處支撐該蓋件層268的一個或多個部分以便遮擋降水并且在大風(fēng)中提供某種間隙支撐。層268可以具有若干層其中內(nèi)絕緣層被優(yōu)化以用于抵抗該熱量儲存介質(zhì)的熱量和水分，一個額外的低成本絕緣層、并且然后是具有UV抗性、外部防水性以及應(yīng)對風(fēng)和其他氣候因素的足夠強度和剛度的外層。圖13展不了一個自含式的熱包殼280,該包殼利用ISO運輸容器作為支撐這些內(nèi)部部件的殼體。在其他實施例中，該包殼可以是具有標(biāo)準(zhǔn)ISO運輸容器大小的另一個容器并結(jié)合了處理接口以獲得額外的模塊性。這個視圖是去除了頂壁和側(cè)壁的一個剖視圖，以便有助于展示熱包殼280的部件。絕緣物282可以抵靠該包殼的壁281放置。在側(cè)邊283和底面285上的襯層284可以是保持該絕緣物282干燥的單一零件。一個類似絕緣物282的襯層材料284可以被放置在該頂壁和側(cè)壁上(未示出)。在這個實施例中，熱和冷的管線或管道290、288進(jìn)入包殼280中彼此靠近以便于同軸連接該系統(tǒng)的其余部分。在這個實施例中，該冷管道288通過若干可能路徑之一接著被路由至儲箱280的底部。可能有利的是使熱管道290和冷管道288分別接通將該儲箱280的頂部和底部附近的區(qū)域，以便最大化該熱包殼280中的熱勢。如果冷管線288橫向于有待用于包殼280中的熱流體較暖部分，則該冷管線可以在該包殼內(nèi)部被絕緣以便減少熱交換。該冷管線288或熱管線290也可以在該包殼外部被絕緣。示出的兩個擋板292可以有助于維持熱分層，但在不同的實施例中可以存在更多或更少的擋板292。圖14展示了一個絕緣的壓力容器294。這種設(shè)計的一個優(yōu)點是可以實現(xiàn)最高溫度。例如，使用廣泛可得的以水作為儲存介質(zhì)的丙烷儲箱將允許220攝氏度的峰值溫度。與不能獲得顯著內(nèi)部壓力的容器相比，這比從環(huán)境升高至最大儲存溫度的溫度升高量高出了兩倍。它還用于更昂貴的容器。然而，通過該多級變更壓力系統(tǒng)的設(shè)計，對輸入溫度的管理允許該溫度升高并且因此該容器成本是合理的。在一個實施例中，通過將這些容器294嵌套在一起(以這些圓形儲箱294之間和周圍的間隙體積作為空氣間隙或用絕緣物填充)，可以將多個壓力容器294包裝成矩形的、棱柱形的安排中。接著將組合后的組件放置在一個具有ISO大小的容器中并且可以將多個容器進(jìn)行組合以便構(gòu)建一個更大并且高效的熱能儲存系統(tǒng)。當(dāng)儲存熱量時總體上提高熱絕緣并且因此改進(jìn)熱量損失的一個關(guān)鍵因素是最大化該儲存體積比熱包殼表面積。這樣，邊際效益是設(shè)計出具有接近統(tǒng)一(例如球體或立方體)的高徑比的形狀。對于使用像圖13所示的模塊式熱包殼的這些實施例而言，多個熱包殼可以被堆疊并且被非?？拷匕b在一起以便通過將對容器與鄰近其他模塊的壁之間的接縫進(jìn)行密封來減小暴露在環(huán)境溫度中的外部表面積。以此方式，甚至對于更小的子元件和不夠理想的形狀也可以實現(xiàn)高的體積比有效外表面積。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一個熱能儲存系統(tǒng)包括位于周圍水體內(nèi)的容器并且該容器包括一個容器壁。該壁具有一個內(nèi)表面，該內(nèi)表面暴露在該容器的內(nèi)部體積并且限定了該容器的內(nèi)部體積，以及具有一個外表面，該外表面與該內(nèi)表面相反并且暴露在該周圍水體中。該內(nèi)部體積是基本上裝滿水的，并且該容器被配置成用于將該內(nèi)部體積內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面與該周圍水體中的水沿著該外表面進(jìn)行熱分離。一個與該內(nèi)部體積內(nèi)的水處于熱連通的熱源被配置成用于將熱勢傳遞至該內(nèi)部體積內(nèi)的水。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種用于布置熱能儲存系統(tǒng)的方法包括將熱能儲存容器定位在水體內(nèi)。該熱能儲存容器包括一個壁，該壁具有一個第一表面，該第一表面面向位于該容器內(nèi)部的第一體積，以及一個與該第一表面相反并且面向該水體的第二表面。該方法還包括將熱源熱連接到基本上填充了該第一體積的夾帶水體積上，該熱源被配置成用于將熱量傳遞至該夾帶的水體積。該壁被配置成用于阻礙熱源從該水體至該夾帶的水體積的傳遞。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一個壓縮空氣能量儲存系統(tǒng)(其中空氣被壓縮并且隨后被膨脹以進(jìn)行工作)包括一個變更壓力系統(tǒng)，該變更壓力系統(tǒng)被配置成通過多個壓縮級來壓縮空氣并且被配置成通過多個膨脹級來膨脹該壓縮空氣。一個被熱連接到該變更壓力系統(tǒng)上的熱系統(tǒng)被包括并且被配置成在每個壓縮級處從該壓縮空氣中去除熱量并且被配置成在每個膨脹級處將熱量提供到該壓縮空氣中。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個熱能儲存介質(zhì)，該熱能儲存介質(zhì)包括一種水性溶液，該水性溶液被配置成用于儲存由該熱回收系統(tǒng)去除的熱量并且被配置成將該儲存的熱量供應(yīng)到該熱添加系統(tǒng)，并且包括一個熱包殼，該熱包殼被配置成將大量的熱能儲存介質(zhì)儲存在其一個儲存體積中并且該熱包殼包括一個被定位在該儲存體積上方的蒸汽阻擋層。本書面說明使用實例來披露本發(fā)明，包括其最佳模式，并且還用于使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所結(jié)合的任何方法。本發(fā)明的可獲專利權(quán)的范圍是由權(quán)利要求限定的、并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到的其他實例。這樣的其他實例如果具有并非不同于權(quán)利要求書的文字語言的結(jié)構(gòu)要素、或者如果它們包括與權(quán)利要求書的文字語言無實體區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)要素，則被確定是位于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱能儲存系統(tǒng)，包括: 一個容器，該容器位于一個周圍水體內(nèi)并且包括一個容器壁，該容器壁具有: 一個內(nèi)表面，該內(nèi)表面暴露于該容器的一個內(nèi)部體積中并且限定了該內(nèi)部體積；以及 一個外表面，該外表面與該內(nèi)表面相反并且暴露于該周圍水體中； 其中該內(nèi)部體積是基本上裝滿水的； 其中該容器被配置成用于將該內(nèi)部體積內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面與該周圍水體中的水沿著該外表面進(jìn)行熱分離； 一個熱源，該熱源與該內(nèi)部體積內(nèi)的水是處于熱連通的并且被配置成用于將熱勢傳遞至該內(nèi)部體積內(nèi)的水。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該容器壁是可伸縮的。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該容器壁包括織物材料和聚合物膜中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括圍繞該容器的一個第一部分布置的一種絕緣材料。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中該絕緣材料包括一種夾帶了氣體的聚合物材料。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中該絕緣材料包括一種多聚合物層材料，其中每個聚合物層之間的空間允許該水體中的水位于每個聚合物層之間。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該容器包括一個基本上橢圓形的拱頂。
8.如權(quán)利要求2所述 的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括擋板,該擋板被定位在該內(nèi)部體積內(nèi)并且被配置成用于阻礙該內(nèi)部體積內(nèi)的水的循環(huán)。
9.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該熱能系統(tǒng)進(jìn)一步包括: 一個管道，該管道位于該容器內(nèi)并且從該容器的頂部、在第一方向上延伸一個第一距離，該管道具有一個第一開口，該開口被配置成用于將該第一管道的內(nèi)部體積與該容器的內(nèi)部體積流體地連接；以及 一個末端流動引導(dǎo)器，該引導(dǎo)器被連接到與該第一開口鄰近的管道上并且被配置成用于將該熱能介質(zhì)引導(dǎo)至在一個基本上水平方向上、從該第一開口流動。
10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該熱能介質(zhì)包括淡水。
11.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個錨，該錨被連接到該容器上并且被配置成用于抵消施加到該容器壁上的外部力。
12.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該熱能是一個變更壓力裝置。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中被配置成用于傳遞該熱勢的熱源被配置成用于將熱量傳遞至該內(nèi)部體積內(nèi)的水，以便將該內(nèi)部體積內(nèi)的水的溫度升高至超過其在大氣壓I下的沸點的溫度。
14.一種用于將熱能儲存系統(tǒng)部署的方法，包括: 將熱能儲存容器定位在一個水體內(nèi)，該熱能儲存容器包括一個壁，該壁具有: 一個第一表面，該表面面向位于該容器內(nèi)部的第一體積；以及 一個第二表面，該第二表面與該第一表面相反并且面向該水體； 將熱源熱連接到基本上填充了該第一體積的夾帶水體積上，該熱源被配置成用于將熱量傳遞至該夾帶的水體積；并且 其中該壁被配置成用于阻礙熱能從該水體貫穿至該夾帶的水體積的傳遞。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該熱源是一個變更壓力裝置。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該壁是可伸縮的。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中將該熱能儲存容器定位在該水體內(nèi)包括將該熱能儲存容器以伸縮的狀態(tài)定位在該水體中。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該壁包括織物材料和聚合物膜中的一種。
19.如權(quán)利要求16所述的方法,進(jìn)一步包括將絕緣材料連接到該壁上,該絕緣材料被配置成用于阻礙熱能從該水體貫穿至該壁的傳遞。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括將該熱能儲存容器錨固到該水體的底板上以便抵消施加到該容器壁上的力。
21.—個壓縮空氣能量儲存系統(tǒng)，其中空氣被壓縮并且隨后被膨脹以進(jìn)行工作，壓縮空氣能量儲存系統(tǒng)包括: 一個變更壓力系統(tǒng)，該變更壓力系統(tǒng)被配置成通過多個壓縮級來壓縮空氣并且被配置成通過多個膨脹級來膨脹該壓縮空氣； 一個熱系統(tǒng)，該熱系統(tǒng)被熱連接到該變更壓力系統(tǒng)上并且被配置成在每個壓縮級處從該壓縮空氣中去除熱量并且被配置成在每個膨脹級處將熱量供應(yīng)到該壓縮空氣中； 一個熱能儲存介質(zhì)，該熱能儲存介質(zhì)包括一種水性溶液，該水性溶液被配置成用于儲存由該熱回收系統(tǒng)去除的熱量并且被配置成將該儲存的熱量供應(yīng)到該熱添加系統(tǒng)； 一個熱包殼，該熱包殼被配置成用于將大量熱能儲存介質(zhì)儲存在其一個儲存體積中并且該熱包殼包括一個被定位在該儲存體積上方的蒸汽阻擋層。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼是在水下面的。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng),其中該熱包殼包括被定位在地表面之下的一個基底壁。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng),其中該包殼進(jìn)一步包括構(gòu)成地表的一個壁。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼進(jìn)一步包括被定位在該熱能儲存介質(zhì)上方的一個拱頂蓋。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該拱頂蓋包括絕緣的混凝土。
27.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼進(jìn)一步包括與該隔汽層絕緣定位的絕緣層，該絕緣層包括具有夾帶氣體的聚合物
28.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼是一個絕緣的壓力容器。
29.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼的內(nèi)側(cè)壓力是基本上等于該該熱包殼外側(cè)壓力的。
30.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱包殼被配置成用于包含一種基本上大于該熱包殼外側(cè)壓力的壓力。
31.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該熱系統(tǒng)包括多個熱交換器，這些熱交換器以平行方式流體地連接到該熱能儲存介質(zhì)。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中每個熱交換器被配置成用于將來自該壓縮空氣中的熱量在對應(yīng)的壓縮級處去除。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中每個熱交換器進(jìn)一步被配置成用于將熱量在對應(yīng)的膨脹級處供應(yīng)到該壓縮空氣。
全文摘要
一個熱能儲存系統(tǒng)，該熱能儲存系統(tǒng)包括位于一個周圍水體內(nèi)的容器并且該容器包括一個容器壁。該壁具有一個內(nèi)表面，該內(nèi)表面暴露在該容器的內(nèi)部體積并且限定了該容器的內(nèi)部體積，以及具有一個外表面，該外表面與該內(nèi)表面相反并且暴露在該周圍水體中。該內(nèi)部體積是基本上裝滿水的，并且該容器被配置成用于將該內(nèi)部體積內(nèi)的水沿著該內(nèi)表面與該周圍水體中的水沿著該外表面進(jìn)行熱分離。一個熱源，與該內(nèi)部體積內(nèi)的水是處于熱連通的熱源被配置成用于將熱勢傳遞至該內(nèi)部體積內(nèi)的水。
文檔編號F03G7/05GK103080542SQ201180040987
公開日2013年5月1日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者斯科特·雷蒙德·弗雷澤, 布萊恩·凡赫爾岑 申請人:布萊特能源存儲科技有限責(zé)任公司