[发明专利]用于能量储存的装置及方法

说明书

一种能量储存装置，其包括容纳第一相变材料的第一流体回路以及容纳第二相变材料的第二流体回路，该第一流体回路包括第一储存容器和第一膨胀机，该第二相变材料具有大于第一相变材料的沸点的沸点，该第二流体回路包括第二储存容器和第二膨胀机。该能量储存装置还包括热泵，该热泵具有热联接到第一流体回路的冷侧热交换器和热联接到第二流体回路的热侧热交换器。该装置在充入模式、充入模式之后的储存模式以及储存模式之后的排放模式中是可操作的。在充入模式中，热泵被供能以冷却第一相变材料并加热第二相变材料。在储存模式中，第一相变材料储存在第一储存容器中，并且第二相变材料作为加压蒸气储存在第二储存容器中。在排放模式中，汽化的第一相变材料被第一膨胀机膨胀，和/或汽化的第二相变材料被第二膨胀机膨胀。

本发明涉及一种用于能量储存的装置和方法，且更具体地说，涉及利用热能储存的能量储存装置和方法。

背景

在发电领域，在任何给定时间，在电力供应和电力需求之间往往存在不符。

作为示例，与间歇地运行电站以匹配需求相比，连续运行的电站通常更有效率。然而，鉴于对电能的需求持续波动(特别是在夜间，此时需求可能明显下降)，电站的电力供应可能会频繁超过需求水平。作为另一个示例，由于可再生资源(例如，风力、波动力、太阳能强度，等)的不可预测和可变化的性质，并且这种时间依赖的输出很少符合需求，因此可再生电力发电机通常产生波动的能量水平。因此，需要可用于储存由发电机产生的能量(例如，当对这种能量的需求低时)并且随后能够将储存的能量转换回电能(例如，当需求增加时)的能量储存系统。

数种能量储存系统是已知的，并且这些系统包括将电能转换成热能的系统，热能随后被储存以供以后使用。

能量储存系统可以优选地以低成本构造和操作，并且进一步优选地产生低能量损失，使得在储存之后排放的能量不显著低于输入到系统中的原始能量。

本发明的某些实施方案的目的是提供一种商业上可行的能量储存装置。

本公开的简要概述

根据本发明的一个方面，提供了一种能量储存装置，包括：

第一流体回路，其容纳第一相变材料(first phase change material)，该第一流体回路包括第一储存容器和第一膨胀机；

第二流体回路，其容纳第二相变材料，该第二相变材料具有大于第一相变材料的沸点的沸点，该第二流体回路包括第二储存容器和第二膨胀机；以及

热泵，其具有热联接到第一流体回路的冷侧热交换器和热联接到第二流体回路的热侧热交换器，

该装置在充入模式(charging mode)、充入模式之后的储存模式以及储存模式之后的排放模式(discharge mode)中是可操作的；

其中，在充入模式中，热泵被供能以冷却第一相变材料并加热第二相变材料；

在储存模式中，第一相变材料储存在第一储存容器中，并且第二相变材料作为加压蒸气储存在第二储存容器中；且

在排放模式中，汽化的第一相变材料通过第一膨胀机膨胀，和/或汽化的第二相变材料通过第二膨胀机膨胀。

第一流体回路可以布置成使得在排放模式和/或储存模式中，第一相变材料可以被环境热能(或其它辅助热源)加热。第一流体回路可以布置成使得在排放模式和/或储存模式中，第一相变材料可以被环境热能(或其它辅助热源)汽化。

该装置还可以包括热联接器，其布置成将热量从膨胀的第二相变材料转移到第一相变材料，并使第一相变材料汽化或进一步加热。

在某些实施方案中，在充入模式中，热泵可以被供能以使第一相变材料冷凝。在某些实施方案中，在储存模式中，冷凝的第一相变材料可以作为液体或固体储存。