CN101636591A - 一种将波动和/或不稳定能源转换为稳定能量源的方法 - Google Patents

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Abstract

一种将波动能量转换为稳定的能量源的方法，波动能量来自太阳能、风能、波浪或水流，该能量被传送给一个第一泵，该泵被整合到一个为传送稳定能量的压力回路中，且该压力回路包括一个具有被流体流动驱动的双锥装置的压力放大器，该流体流动被第一泵循环。这使得波动能量的稳定性可以被使用在，例如，没有补充储存能量和没有还原电流转化的脱盐设施中。

Description

一种将波动和/或不稳定能源转换为稳定能量源的方法
技术领域
根据权利要求1的介绍，本发明涉及一种转换波动和/或不稳定的能源为稳定的能量源的方法。
背景技术
许多可再生能源出现既波动又不稳定的能量输出。特别是，太阳能、风能、波浪和水流既在很大程度上依靠不可预知的气候条件，又依靠可预见的时间周期。最终的结果通常是一个半数不可靠的功率输出，此输出在许多简单应用中的使用不便利也不好。事实上，风力涡轮农场的增长普遍被事实所限，该事实是他们上限约20％的能量贡献给常规电网。超出此值电网将被严重破坏。
发明内容
区别于现有技术，本发明的目的是提出一种不需要电力转换的能量储存方法。
此目的通过权利要求1的方法实现。进一步的优点和优选实施例被定义在从属权利要求中。
附图说明
在下文中，本发明将通过参照典型实施例流程图表图被更详细地解释。
图1表示了将一个低压流体输入转换为高压源的第一实施例；
图2表示了图1中用于高压压缩空气源的转换器；
图3表示了图2中在无盐水储存注入状态的转换器；
图4表示了图2中在无盐水生产状态的转换器；和
图5表示了图4的转换器的一个变形。
如介绍所述，本发明的主题是转换不稳定和易变的典型的可再生能源的能量输出为稳定的、可控制的能量供给。根据本发明，这可以不需经过发电站而实现(除了电流电池)。在所有例子中，任何电输出的转换和稳定被避免。一旦稳定和可控，能量可以被以连续的方式供给，以便允许标准设备的经济使用。该转换器技术也使其自身适于流体、气体的直接泵和污染水的净化。
一般的，有许多解决方案来转换可再生能源，例如风、太阳、波浪和水流为电的和/或机械的输出。根据图1的流程图，这个能量被供给一个简单的循环泵。这个泵被整合到包括一个压力放大器的压力电路中，包括了被以DTC(双锥技术Double-Cone Technology)所知并特别描述在WO-A-2004/113733和WO-A-2001/16493中的元件，这2件申请均属于本发明的申请人。这两个申请都在双锥技术的范围内，压力放大器分别地作为现有技术披露的一部分被涉及、整合。在下文中，一些存储能量的方法的例子被给出。
一般地，双锥装置(DCD)或DTC压力放大器包含两个部分圆锥部件，两个部分圆锥部件通过它们狭窄的一端互相连接形成一个口。入口部分为工作流体提供入口，出口部分为工作流体与吸入流体的混合液提供出口。在口或出口锥体，一个缝隙和/或可渗透的区域组成被吸入流体的入口。更具体地，圆锥部位的锥度、口的宽度等遵守上述出版物记载的条件，这使得一个在严格意义上的DCD存在。
具体实施方式
蓄水
循环泵1被整合到一个压力回路2中并在低负荷下启动。新鲜的或被污染的水，例如盐水被在低压下通过一个压力放大器3注入到压力回路中，其与一个入口锥4、出口锥5和带入口6的缝隙室组成上述双锥。它的能量来自于液体的流动(箭头51)。这产生了三个不同的压力Pa、P1、P2，起可从循环泵1汲取能量的作用，其中Pa＜P2＜P1。
循环泵1可以被各种不稳定的能源驱动，例如风、太阳、水流或波浪。接下来，回路压力不需要大幅增加循环泵的功率需求而增大。水被储存在一个升高的贮存场所7，并且压力一旦达到一个充分的水平，水被以高压通过一个止回阀8和一个压力调节阀9流出。该压力Ph比循环泵传输压力(P1-P2)高很多。随着输入功率波动，回路压力自动上升或下降。由于压力下降，入口的止回阀8和10关闭到回路的入口和出口，因此剩余回路压力不会损失。
通常地，关闭到一个泵的进口和/或出口的行为导致急速泵的崩溃。在现有回路中，没有这样的情况发生并且所有功能都保持在一个完全安全的方式。对能量供给时的激增情况，一个更大的输出被达到并在极端情况下，回路压力将依静态压力放大器设备3的流体动力性的指示自动到上限。该系统是完全自我调节并且除了被专用于具体可再生能源其不需要任何电子装置。
压缩空气贮存
根据图2，大气可以被用如图1所示的相似的回路压缩。在该回路15中，是对第一个的扩充，一个第二压力放大器11被加入来导入大气AA，另一个，3具有与在第一个例子中相同的为了保持循环水量CW的作用。水的供给作为一项准则，被流量控制手段保持在低量，在最简单的例子里控制手段为一个阀(未示出)。
在分离器12中气被与水分离，并接下来被通过止回阀8传递到压缩空气贮存容器13。无论因什么被需要的目的应用，该被压缩的空气可以接下来被通过阀9给出。在严重波动情况下，止回阀8、10另外和14防止水和剩余压力从系统中流失。
使用波动能源淡化水
如果供给膜的供给压力振荡，当使用反渗透(RO)技术时，盐水的脱盐作用变得非常低效和不可靠。利用根据图2的压缩气体贮存技术，一个完整的脱盐系统可以被如图3-5所示而设计。图3显示注入状态，在该状态中大量的海水在压力下被带来，同时伴随压缩空气供给的产生。在图4中，水产生状态开始生效，并在图5中额外的可能性被示出。
根据图3，当能量可以供给循环泵1的时候，压力将在压缩空气贮存容器13中产生，并且在同时从源16流出的盐水将在盐水储存槽18(箭头52)中被沉淀。压力调节阀24和25关闭且26打开，同时止回阀8、10、14和20打开。调节阀25无论如何保持关闭直到达到预先确定的工作条件，例如，在贮存容器13中的压力或在储存槽18中的盐水水平。
当能量下降时，如图4所示，在压力回路19中的剩余压力将封闭止回阀10和14，在贮存容器13中的压力引起阀8和20也关闭，当阀26关闭时压力调节阀24和25开启。这使在贮存容器13中的压缩空气驱动盐水流出储存槽18并通过反渗透膜21，来产生无盐水22和盐水23。
一旦能量可用，加压回路19将分别通过止逆阀8和20，持续提供加压的空气给贮存容器13和/或提供盐水给盐水槽18，该过程分别依靠分离器12中的压力条件和已经过压力放大器3的循环水的压力。
在图5中表示了许多可能的备用出口27、28、29和30用来注入盐水储存槽18。
基于储存槽中存储的水的水平，可加入一个简单的电和/或机械控制系统，防止在注入和产生水之间造成太多的周期变化。当保持的能量输入到描述在图4中的布置时，将不断地产生无盐水。
从前述的描述中，本领域技术人员可以推理出许多不离开本发明范围的改造和修改，它们完全地被附加权利要求所定义。一些可能的修改是：
-除了水以外，使用其他的流体作为工作流体，比如气体。
-储存槽的出口，例如贮存场所7，可以被安排在替代顶部的其它地方，尤其在其底部。
编号
1 泵
2 压力回路    图1
3 压力放大器
4 入口锥
5 出口锥
6 入口
7 贮存场所
8 止回阀
9 压力调节阀
10 止回阀
11 第二压力放大器
12 分离器
13 压缩空气贮存容器
14 止回阀
15 压力回路    图2
16 盐水源
18 盐水储存槽
19 压力回路    图3、4、5
20 止回阀
21 反渗透装置
22 无盐水
23 盐水
24、25、26 压力调节阀
27、28、29、30 出口
51 箭头：循环工作流体的流动
52 箭头：盐水储存槽/反渗透装置的流动
AA 大气
CW 循环水
SW 无盐水

Claims (9)

1.一种将波动和/或不稳定的能量转换为稳定的能量源的方法，其中：波动的能量由太阳能、风能、波浪和水流产生，这个能量被传送给一个第一泵，该泵被整合到一个用于传送稳定的能量的压力回路中，该压力回路包括一个第一压力放大器，该压力放大器具有一个被第一流体流动驱动的双锥装置(DCD)，该流体流动被第一泵循环，且其中DCD为了提升压力回路中的压力，插入一个第二流体到压力回路。
2.权利要求1或2的为产生一个持续高压流体的方法，其特征在于：第一流体被收集到一个具有一个高压出口的贮存场所，为了通过高压出口传送一个持续的高压流体流动。
3.权利要求1至3之一的方法，其特征在于：第一泵的第一流体的出口流被输入到一个第二压力放大器，该第二压力放大器通过其入口吸入一种气体，流出的加压的第一流体和气体被输入到一个流体-空气分离器来从第一流体中分离出气体，且为了平行地产生一个持续的高压空气供给高压流体，被压缩的气体被收集到一个与分离器连接的压缩空气容器。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于：在第一步中，作为第二流体的盐水通过第一压力放大器的入口被输入到第一压力放大器中，然后进入一个与压力回路连接的盐水储存槽中，并且在第二步中，空气作为气体，为了通过一个反渗透装置压缩储存的盐水而得到无盐水，被压缩的空气被输入盐水储存槽。
5.权利要求1至3之一的方法，其特征在于：第一和第二流体是液体、水之一或它们的混合物、或一个具有这些流体之一的分散液或溶液分别地如分散剂、溶剂。
6.实现权利要求1-5之一的方法的装置，其特征在于：它包含一个压力回路(2、15、19)，该回路包括至少一个被波动能量驱动的泵(1)，该压力回路进一步包括至少一个被第一流体的流动所驱动的压力放大器(3、11)，该第一流体由泵产生，且该压力回路的一个出口与一个压力储存槽(7、12)相连。
7.根据权利要求6的装置，其中压力放大器(3、11)是一个双锥装置，该双锥装置具有一个入口锥(4)、一个带有入口(6)的缝隙室和一个出口锥(5)。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于：压力回路(15)包括一个第二压力放大器(11)、一个分离器(12)来从气体中分离第一流体、和一个压缩空气容器(13)，该第二压力放大器(11)被插入第一泵(1)的出口和第一压力放大器(3)的入口之间，且其入口被与气体源相连，第二压力放大器的出口被与分离器(12)相连，分离器的出口被与压力贮存容器(13)相连来平行地产生压缩的气体给高压流体。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于：压力回路(19)进一步包括一个与第一压力放大器(3)入口相连的盐水源(16)，来注入与压力电路(19)()相连的盐水储存槽(18)，该盐水储存槽又与压缩空气容器(13)相连，这使得盐水可以被加压，且进一步包括一个与盐水储存槽相连的反渗透装置(21)，这使得加压的盐水可以被提供给反渗透装置以得到无盐水。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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