JP2013509530A - 液体熱エネルギー貯蔵部を含む断熱圧縮空気エネルギー貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
12 電動発電機ユニット
14 駆動軸
16 コンプレッサシステム
18 タービンシステム
20 空洞
22 低圧コンプレッサ
24 高圧コンプレッサ
26 周囲空気入口
28 圧縮経路
30 圧縮経路出口
32 入口
34 膨張経路
36 低圧タービン
38 高圧タービン
40 多段TESシステム
42 液体TESユニット
44 格納容器
46 液体TES媒体
48 熱分離器
50、52 端部
54、56 熱交換器
58 TES導管システム
60 高温側ポンプ
62 低温側ポンプ
Claims (20)
- 供給された空気を圧縮するように構成されたコンプレッサシステムであって、複数のコンプレッサと、前記複数のコンプレッサを流体接続し、かつ空気入口および空気出口を有するコンプレッサ導管とを備えたコンプレッサシステムと、
前記コンプレッサ導管の前記空気出口に接続され、前記コンプレッサシステムから受け取った圧縮空気を貯蔵するように構成された空気貯蔵ユニットと、
前記空気貯蔵ユニットから供給された圧縮空気を膨張させるように構成されたタービンシステムであって、複数のタービンと、前記複数のタービンを流体接続し、かつ空気入口および空気出口を有するタービン導管とを備えたタービンシステムと、
前記コンプレッサ導管を通る圧縮空気から熱エネルギーを除去して、前記タービン導管を通る空気に熱エネルギーを戻すように構成された熱エネルギー貯蔵(TES)システムであって、容器と、複数の熱交換器と、前記容器を前記複数の熱交換器に流体結合する液体TES媒体導管システムと、前記容器内に貯蔵された液体TES媒体と、前記液体TES媒体導管システムに結合され、前記複数の熱交換器と前記容器との間で前記液体TES媒体を輸送するように構成された複数のポンプと、前記容器内に配置され、前記液体TES媒体の低温の第1の部分を前記液体TES媒体の高温の第2の部分から熱的に分離するように構成された熱分離システムとを備えた熱エネルギー貯蔵(TES)システムとを備えた、断熱圧縮空気エネルギー貯蔵(ACAES)システム。 - 前記熱分離システムが、前記容器内の第1の温度の液体TES媒体の量に応じて、前記容器内で位置を変えるように構成された浮動分離ピストンを備えた、請求項1記載のACAESシステム。
- 前記熱分離システムが、前記容器内の固定位置にある媒体を含む、請求項1記載のACAESシステム。
- 前記熱分離システムが、コンクリート、岩、れんが、および金属の1つを含む、請求項3記載のACAESシステム。
- 前記液体TES媒体導管システムが、複数の熱交換器を並行モードで流体結合する、請求項1記載のACAESシステム。
- 前記液体TES媒体導管システムに流体結合され、前記容器内で前記熱分離システムの第1の側にある一定量の前記液体TES媒体を、前記複数の熱交換器に送るように構成された第1のポンプと、
前記液体TES媒体導管システムに流体結合され、前記容器内で前記熱分離システムの第2の側にある一定量の前記液体TES媒体を、前記複数の熱交換器に送るように構成された第2のポンプとをさらに備えた、請求項1記載のACAESシステム。 - 前記複数のコンプレッサが、低圧コンプレッサおよび高圧コンプレッサを備え、
前記複数のタービンが、低圧タービンおよび高圧タービンを備え、
前記複数の熱交換器が、前記低圧コンプレッサと前記高圧コンプレッサとの間で前記コンプレッサ導管に接続され、前記低圧タービンと前記高圧タービンとの間で前記タービン導管に接続された第1の熱交換器と、前記高圧コンプレッサと前記空気貯蔵ユニットとの間で前記コンプレッサ導管に接続され、前記高圧タービンと前記空気貯蔵ユニットとの間で前記タービン導管に接続された第2の熱交換器とを備えた、請求項1記載のACAESシステム。 - 前記コンプレッサ導管が、第1の圧力の空気を前記第1の熱交換器に通し、次に第2の圧力の空気を前記第2の熱交換器に通すように構成され、
前記タービン導管が、前記第2の圧力の空気を前記第2の熱交換器に通し、次に前記第1の圧力の空気を前記第1の熱交換器に通すように構成された、請求項7記載のACAESシステム。 - 前記第1の圧力の空気が低圧空気を含み、前記第2の圧力の空気が高圧空気を含む、請求項8記載のACAESシステム。
- 前記第1の熱交換器と前記高圧コンプレッサとの間で前記コンプレッサ導管に接続された中間冷却器をさらに備えた、請求項7記載のACAESシステム。
- 前記コンプレッサシステムおよび前記タービンシステムに結合可能な駆動軸であって、前記コンプレッサシステムに回転力を伝達し、かつ前記タービンシステムから回転力を受けるように構成された駆動軸と、
前記駆動軸に結合された電動発電機ユニットであって、外部エネルギー源からの電気エネルギーを受け、回転力を発生させて前記駆動軸に伝達するように構成され、前記駆動軸から回転力を受け、それに応じて電気エネルギーを発生させるように構成された電動発電機ユニットとをさらに備えた、請求項1記載のACAESシステム。 - 空気をコンプレッサシステムに供給するステップであって、前記コンプレッサシステムが、コンプレッサ導管により流体接続された複数のコンプレッサユニットを備えたステップと、
圧縮段階で前記コンプレッサシステム内の前記空気を圧縮するステップと、
圧縮空気貯蔵ユニットに前記圧縮空気を貯蔵するステップと、
前記圧縮空気貯蔵ユニットからタービンシステムへ前記圧縮空気を供給するステップであって、前記タービンシステムが、タービン導管により流体接続された複数のタービンユニットを備えたステップと、
膨張段階で前記タービンシステム内の前記空気を膨張させるステップと、
前記圧縮段階および前記膨張段階のそれぞれにおいて、前記コンプレッサ導管および前記タービン導管にそれぞれ結合された液体熱エネルギー貯蔵(TES)システムに前記空気を通すステップであって、前記液体TESシステムが、液体貯蔵体積部と、前記液体貯蔵体積部に流体結合された複数の熱交換器と、第1の側にある前記液体貯蔵体積部内の液体を、第2の側にある前記液体貯蔵体積部内の液体から熱的に分離するように構成された熱分離ユニットとを備えたステップとを含む、断熱圧縮空気エネルギー貯蔵(ACAES)のための方法。 - 前記熱分離ユニットの前記第1の側にある前記液体貯蔵体積部内の前記液体を、前記圧縮段階において並行モードで前記複数の熱交換器を通して汲み上げて、前記コンプレッサ導管を通る前記空気から熱を除去するステップと、
前記熱分離ユニットの前記第2の側にある前記液体貯蔵体積部内の前記液体を、前記膨張段階において並行モードで前記複数の熱交換器を通して汲み上げて、前記タービン導管を通る前記空気に熱を加えるステップとをさらに含む、請求項12記載の方法。 - 前記複数のTESユニットに前記空気を通すステップが、
前記コンプレッサ導管に前記空気を通すときに、前記複数の熱交換器のうち第1の熱交換器に前記空気を通し、次に前記複数の熱交換器のうち第2の熱交換器に前記空気を通して、低圧空気が前記第1の熱交換器を通り、高圧空気が前記第2の熱交換器を通るようにするステップと、
前記タービン導管に前記空気を通すときに、前記第2の熱交換器に前記空気を通し、次に前記第1の熱交換器に前記空気を通して、高圧空気が前記第2の熱交換器を通り、低圧空気が前記第1の熱交換器を通るようにするステップとをさらに含む、請求項12記載の方法。 - 供給された空気を圧縮するように構成されたコンプレッサシステムであって、複数のコンプレッサと、前記複数のコンプレッサを接続し、かつ空気入口および空気出口を有するコンプレッサ導管とを備えたコンプレッサシステムと、
前記コンプレッサ導管の前記空気出口に接続され、前記コンプレッサシステムから受け取った圧縮空気を貯蔵するように構成された空気貯蔵ユニットと、
前記空気貯蔵ユニットから供給された圧縮空気を膨張させるように構成されたタービンシステムであって、複数のタービンと、前記複数のタービンを接続し、かつ空気入口および空気出口を有するタービン導管とを備えたタービンシステムと、
前記コンプレッサ導管を通る圧縮空気から熱エネルギーを除去して、前記タービン導管を通る空気に熱エネルギーを戻すように構成されたTES液体を含む液体熱エネルギー貯蔵(TES)システムであって、前記TES液体を貯蔵するように構成された貯蔵体積部と、前記貯蔵体積部に流体結合された複数の熱交換器と、前記容器内に位置し、前記貯蔵体積部内で前記TES液体の高温体積部を前記TES液体の低温体積部から熱的に分離するように構成された熱分離器とを備えた、断熱圧縮空気エネルギー貯蔵(ACAES)システム。 - 前記熱分離器が、前記容器内の前記液体TESの前記低温体積部の量に浮動するように構成された浮動ピストンを備えた、請求項15記載のACAESシステム。
- 前記熱分離器が、コンクリート、岩、れんが、および金属の1つを含む、前記容器内の固定位置媒体を含む、請求項15記載のACAESシステム。
- 前記TESシステムが、前記複数の熱交換器を前記貯蔵体積部に流体結合するTES導管システムをさらに備え、前記TES導管システムがさらに前記複数の熱交換器を並行モードで結合する、請求項15記載のACAESシステム。
- 前記TES導管システムが、
前記TES液体の一定量の前記高温体積部を、前記容器から前記複数の熱交換器に送るように構成された第1のポンプと、
前記TES液体の一定量の前記低温体積部を、前記容器から前記複数の熱交換器に送るように構成された第2のポンプとをさらに備えた、請求項18記載のACAESシステム。 - 前記複数のコンプレッサが、低圧コンプレッサおよび高圧コンプレッサを備え、
前記複数のタービンが、低圧タービンおよび高圧タービンを備え、
前記複数の熱交換器が、前記低圧コンプレッサと前記高圧コンプレッサとの間で前記コンプレッサ導管に流体結合され、前記低圧タービンと前記高圧タービンとの間で前記タービン導管に流体結合された第1の熱交換器と、前記高圧コンプレッサと前記空気貯蔵ユニットとの間で前記コンプレッサ導管に流体結合され、前記高圧タービンと前記空気貯蔵ユニットとの間で前記タービン導管に流体結合された第2の熱交換器とを備え、
前記コンプレッサ導管が、第1の圧力の空気を前記第1の熱交換器に通し、次に第2の圧力の空気を前記第2の熱交換器に通すように構成され、
前記タービン導管が、前記第2の圧力の空気を前記第2の熱交換器に通し、次に前記第1の圧力の空気を前記第1の熱交換器に通すように構成された、請求項15記載のACAESシステム。
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