TW567281B - Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid - Google Patents
Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid Download PDFInfo
- Publication number
- TW567281B TW567281B TW091123115A TW91123115A TW567281B TW 567281 B TW567281 B TW 567281B TW 091123115 A TW091123115 A TW 091123115A TW 91123115 A TW91123115 A TW 91123115A TW 567281 B TW567281 B TW 567281B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- energy
- wind
- stations
- station
- page
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 107
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 36
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 94
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 2
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000238876 Acari Species 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001136239 Cymbidium hybrid cultivar Species 0.000 description 1
- 241000255925 Diptera Species 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241001247287 Pentalinon luteum Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000003042 antagnostic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007727 cost benefit analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000005571 horizontal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N methylenedioxypyrovalerone Chemical compound C=1C=C2OCOC2=CC=1C(=O)C(CCC)N1CCCC1 SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- OFPXSFXSNFPTHF-UHFFFAOYSA-N oxaprozin Chemical compound O1C(CCC(=O)O)=NC(C=2C=CC=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 OFPXSFXSNFPTHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D15/00—Transmission of mechanical power
- F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/18—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
- F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
- F03D9/257—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor the wind motor being part of a wind farm
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
- F03G6/064—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a gas turbine cycle, i.e. compressor and gas turbine combination
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/103—Purpose of the control system to affect the output of the engine
- F05B2270/1033—Power (if explicitly mentioned)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/05—Purpose of the control system to affect the output of the engine
- F05D2270/053—Explicitly mentioned power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
567281 A、(發明說明應敘明:發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明) 【發明戶斤屬之技術領域3 發明範疇 本申請案係請求於2001年10月5日所提出申請之美國臨 時申請案編號為60/327,012號,以及於2002年9月9日所提出 5 之申請案編號為60/408,876號之權益,該二申請案之整個内 容係併入本案以為參考資料。 L· iltr It 相關拮術描述 於本國近數十年來利用自然源,諸如陽光及風力產生 10能量已係為重要的目標。試圖降低對石油的依賴,諸如來 自國外的來源,已變成一重要的國家議題。能源專家憂心 該等一些能源,包括石油、天然氣與煤,有朝一日將耗盡 。由於該等顧慮,所以已開始嘗試複數種計劃利用從所謂 的天然”可替代”之來源所產生的能源。 15 儘管太咏能係最為廣泛熟知的自然來源,但同時可能 有利用來自風力的大量能源之潛在性。例如,風車農場已 建構在國家複數之風自然吹拂的區域。在該等之複數的應 用中,建構大量的風車並,,對準,,朝向風。當風對著風車吹 時,產生轉動功率並因而用於傳動發電機,依序,可產生 20電力。此能源通常係使用作為由公用發電場所產生的補充 性能源。 然而,使用風力作為能源來源的一缺點在於風無法一 直地吹拂,並且即使一直吹拂亦無法以相同之速度=直地 吹拂’亦即,無法-直地保持可靠性。風同時無:在―年 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 玖、發萌說明 個的日it $及季的不同時刻中一致地吹拂,亦即 ,無法一直為可預料的。儘管在過去已有嘗試儲存由風力 所產生的能量因此在尖♦需求期間,以及當風小或是無風 吹拂時可加以利用,該耸讲丄 哀4過去的系統無法以一可信賴的並 且具一致性的方式執行。過去的嘗試無法在連續的並且不 中斷的基礎上’降低使用風力作為能量來源所时的無效 率及困難度。 -國之大多人口居住的區域具有足夠的發電及貯存系 統,諸如該等由當地公用事業公司所提供之系統,並由大 的電力輸電網配電。除了該等會發生電力中斷供應的極少 之情況外’亦即,由於管線斷裂或是機械設備故障等所造 成,於此國内大多數的民眾期待其之電力不致中斷。 然而,在國内的一些偏遠區域電力並非一直立即可用 ,必需致力於獲得所需之電力。居住在山上或是遠離最近 之電力輸電網區域的民眾,例如,通常取得電力係為困難 的。經常性費用或是從最近之電力輸電網至服務該類型之 偏遠位置的地下電鏡的運轉成本會過高,更糟的是,該等 成本通常係由使用者所承擔,亦即,在私人擁有的土地, 公用事業公司並無義務服務該等區域。再者,即使電線連 接至該等遙遠之位置,但在電力抵達目的地的時候行經該 線路的電力會降低。 儘管有該等問題,因為風力係為一重要的取之不盡的 自然資源,並且在該等遙遠的位置通常係為充沛的,所以 期望嘗試發展一種系統不僅能夠利用由風力所產生之功率 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玫、發明說明 _說明_胃 提供電力,同時可以一致的方式使風能量能夠〜一 斷地供應至遙遠的位置,亦即,利用構件以有效的方弋儲 存風能量作為主要的能量來源,因此在尖峰需求期門、 及當風小或是無風可用時其係能夠使用。 5 【發明内容】 發明概要 本發明係有關於以風為動力的能量產生與儲存系統, 該系統能夠適應連續且不中斷地使用,亦即,作為主要的 電能來源,諸如在遠離電力輸電網的位置使用。本發明一 10般包含一種系統係設計用於使用一有效設計的壓縮空氣能 量系統,使由風力所產生之電力的一部分可供直接使用,b 而由風力所產生之電力的一部分係供能量儲存。 如上所說明,由於風力一般不具可靠性並且有時係無 法預料的,所以期望能夠儲存一些風能因此在尖峰需求期 15間、及/或當風小或是無風可用時其能夠使用。本發明克 服了過去之風力傳動能量的使用與儲存系統的無效率性, 提供一種系統能夠一致地有效率並持續地運轉,僅利用極 少或是不依賴傳統的能源,因此能約在遠離電力輸電網之 位置使用作為主要的能量來源。 2〇 於一具體實施例中,該系統較佳地包括大量的風車站 ’其中該-部分的風車站係用於產生能量供直接使用(之 後係視為”直接使用站,,),而該站之一部分係用於使用一 壓縮空氣能量系統作能量儲存(之後係視為,,能量儲存站,,) 。该系統較佳地設計成每一類型之風車站具有一預定之數 0續次頁(翻圓頁不敷賴時’請註記並醜續頁) 玖、發明說明 ^ 發明_明續頁 目及比例,使系統具經濟效益及能量效率。此具體實施例 係較佳地使用在小村莊或社區,該等區域需要大量的風車 站,亦即,風車農場。 於此具體實施例中,每一直接使用站較佳地具有一水 平定向的風力渦輪發電機,以及一發電機位在風車之吊艙 (nacelle)中,致使由風力所造成之轉動直接地經由發電機 轉換成電能。例如,此係可直接地將發電機連接至風力渦 輪發電機之轉動軸而完成,因此由風力所產生之機械功率 能夠直接地傳動發電機。藉由將發電機放置在風車軸上之 齒輪箱的下游位置,並藉由直接地使用風車之機械功率, 典型蜱因其他類型之佈置所造成之能量損失係可避免。 當係直接地轉換時由風力所產生之能量可更有效率地 轉換成電力,例如,風產生能量之系統的效率可藉由直接 地利用當風吹拂在風車葉片上所產生之機械轉動直接產生 電力’不需先儲存能量而可增強。 同樣地,於此具體實施例中,每一能量儲存站較佳地 與一壓縮機連接,將風功率直接地轉換成壓縮空氣能量。 在此方面’水平定向的風力渦輪發電機較佳地具有一水平 軸與一第一齒輪箱連接,其係連接至一由風車塔向下延伸 之垂直軸,依次地連接至一第二齒輪箱,該箱係與位在地 面上的另一水平軸連接。下水平軸因而連接至壓縮機,致 使由風力所產生之機械功率可直接地轉換成壓縮空氣能量 並儲存在面壓儲存槽中。 來自每一能量儲存站之壓縮空氣較佳地輸送入一或更 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 坎、發明說明 發明說明續頁 多之儲存高μ氣的高㈣存槽中。磨縮空氣之儲存容許 由風力所產生之能量儲存持續一段長期的時間。藉由此形 式館存能量,I縮空氣在適當的時間下(諸如風小或是無 風I用’及/或在尖峰需求期間時),諸如藉由渴輪增壓膨 5脹器,可釋放並膨脹。釋放與膨脹的空氣因而可傳動一發 電機,致使能夠使用由風力所產生之能量可根據,,所需,,產 j電力’亦即,當係實際需求電力時,其係可或不需與風 實際吹拂的時間一致。 本發明同時考量儲存槽之效率增強功能。例如,本發 H)日月較佳地結合一或更多之加熱裝置配置在儲存槽之頂部上 ^内部中。該«置係可有助於產生額外的熱量及慶力能 量’有助於吸收熱量供之後使用’並有助於提供一種裝置 藉由該裝置將空氣膨脹防止不致康結。本發明考量結合太 陽能熱量、來自壓縮機之廢棄熱量、以及低階化石燃料能 15源,提供所需之熱量用以增加在儲存槽中壓縮空氣之溫度 與壓力。 來自太陽熱能、廢棄熱能以及化石燃料動力之埶量較 佳地經由流體延伸穿過儲存槽之薄管壁之管路配送至儲存 槽。同時考量供應熱量的其他傳統式裝置,諸如使用燃燒 20器等。針對附加之冷;東的目的,本系統考量同時可使用藉 由從渴輪增壓膨脹器排放之壓縮空氣的膨服所產生之冷空 氣’亦即,諸如在夏季期間需要空調服務的場合。 於另-具體實施例中,本系統較佳地包含一單一大型 風車站,諸如用於家庭或是小型農場,其中得自於風力之 0續細發明說觀不敷麵時,請ϋ記並使甩續玲 567281 玖、發明說明 發明說明續頁 功率係可分開或同時地產生能量供直接使用以及能量儲存 所用(之後係視為一”混合站”)。於該狀況下,本發明較佳 地將得自於風車軸的機械功率直接轉換產生電力供直接使 用,並同時地能夠傳動一壓縮機供應壓縮空氣能量進入一 5或更多之儲存槽中。藉由特定之調整可改變供直接使用與 供儲存之總能量間的比例,亦即,諸如使用配置在站中的 離合器與齒輪,因此可提供每一類型之適當的總能量。 例如,在任一特定的時刻,能夠設定齒輪因此所產生 供直接使用之能量係低於產生供儲存所用之能量,如此在 10能暈需求低時並且風力之可用程度高時係為有利的。另一 方面,同時能夠調整混合站因此比例係相反的,亦即,所 產生供直接使用的能量多於產生供能量儲存所用之能量, 如此在能量需求高並且風之可用程度適度的情況下係為有 利的。如此使混合站能夠依一特定之應用定做,容許系統 15視風力的可用程度與能量之需求針對直接使用以及能量儲 存提供適當的動力總量。 於另一具體實施例中,混合站可結合上述說明之直接 使用與能量儲存站使用,使大型的風車農場設計成更具靈 活性及按應用定做,例如,整個系統可針對特定之需求及 20特性的特定應用而定做。亦即,利用結合三類型之風車站 使系統能夠更具體地適用⑨針對特定之區域之風力可用性 與能量需求上的需求與變化。 在國内任-特定區域中的風力形態係不時地變化,亦 即,自-季變換至另一季、一月份變換至另一月份,或甚 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 12 567281 玖、發明說明 明翻續黃 至一日變換至另一日、或是一小時變換至另—小時。同時 ,針對特定的位置的能量需求形態有時可相對地維持固定 不身5戈可變化’但在大多的狀況下’並非隨著風力可用 k化而—致地變化。亦即’有可能在一特定年份期間變 5化複數次,在風功率可用性與電力需求之間有完全的不協 调性’,即,諸如當供應低但需求為高時,以及當需求低 -為同時。於此方面’當設計合適的風車農場系統時本 發明考量將該等問題列入考慮,其中可安裝適當數目之每 類型的風車站,因此儘管在供應與需求間的任何之不協 10调性’在連續及不中斷的基礎上提供所供應之能量並轉換 成電力。 本發明所考量在於選擇適當數目之每一類型風車站, 係L 3研九在一特疋的風車農場處所整年度的風可用性形 態,以及在該處所出現能量需求形態與循環。所考量的是 15最惡劣的狀況,例如,當供應與需求最不協調之最惡劣的 季節或月份應在作系統設計選擇時列入考慮,由於針對系 統可適當地作動,所以至少必需設計成在最惡劣之不協調 期間持續地供應能量。 利用混合站與直接使用及能量儲存站結合,使站之— 20 部分能夠由一類型轉換至另一類型,亦即,由直接使用轉 換至能量儲存並且反之亦然,以及變化二者間之比例。如 此對於在一年中僅有數個月份發生最惡劣之狀況係有幫助 的,同時在該年度的其他月份,風之可用性與能量需求期 間係依循一較不會不協調的形態。於該狀況下,可以另— 13續次頁(發明說明頁不敷使用時’請註記並使用續頁) 坎、發明說明 J ^ ^ ^ ^ 發明說明續頁 方式設計該整個系統,結束針對該年度的其他月份之顯然 的過度設計。 本發明考量的是該系統可構形藉由考慮在任一特定時 刻何時有風力可用以及可用風力之多寡,以及在任一特定 時刻何時需要能量以及所需能量之多募用以將由風能量所 產生之總能量最大化,因此該系統係可協調一致並有效率 及可罪地運轉提供連續且不中斷之電力至遠離電力輸電網 之位置。儘管預測風何時吹拂以及風力吹拂之多寡,以及 需求期間之範圍通常係為困難的,但本發明尋求使用可靠 的資料作為計算特定平均值的方法,.亦即,有關於風力之 供應與能量之需求,並利用該等平均值作為使用一反覆過 私的方法,用以產生一最理想的系統實際上針對整年可應 用在任一特定的應用上。 一些效率因素係較佳地相關於建構該系統之整個成本 而列入考慮,其中令人滿意地使用供應與需求的平均值提 供最理想之風車站的數目,該數目為必需安裝以符合在整 年之任一特定時刻對於該系統之能量需求。此係包含決定 應供直接使用及能量儲存之站的多募,以及所需之混合站 的多寡,確保於整年度系統能夠有效率地並且有效地運轉 0 圖式簡單說明 第1圖係顯示一水平軸之風力渦輪發電機系統的流程 圖’該系統用於產生供直接使用的能量; 第2圖係顯示一經修改之水平軸之風力渦輪發電機系 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 統的流程圖,該系統用於在一壓縮空氣能量系統中儲存能 量; 第3圖係顯示於第2圖中所示之系統的儲存槽與加熱器 元件的概略圖式; 5 第4圖係顯示一混合的水平軸之風力渦輪發電機系統 的流程圖,該系統係用於產生電力同時地供直接使用與能 量儲存; 第5圖係顯示一針對在多風季節期間一假定位置的風 力矩形圖; 1〇 第6圖係顯示一針對在較少風季節期間一假定位置的 風力矩形圖; 第7圖係顯示一在多風季節期間針對一平均曰子之相 同的假定位置的風力歷史資料圖表; 第8圖係顯示一在較少風季節期間針對一平均日子之 15 相同的假定位置的風力歷史資料圖表; 第9圖係顯示一能量需求的歷史資料圖表,其係針對 相同的假定位置顯示對於多風及較少風曰子的能量需求; 第H)圖係顯示-圖表,針對在多風季節期同的假 疋位置比較能買需求曲線與風功率可用性曲線· 針對在較少風季節期間相同的 假定位置比較能量需求曲線邀風蝻盎7
型的日子使用本系統利用約為3·0之波 形失配係數 形失配係數 第11圖係顯示一圖表,
0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 15 饭疋的儲存槽中剩餘之 5,67281 玖、發明說明^ ^ ^ ^ 發明說明續頁 備用總能量; 第13圖係顯示一圖表,顯示在多風季節期間針對相同 的曰子使用本系統利用約為3.3之波形失配係數 mismatch factor) ’在一假定的儲存槽中剩餘之備用總能量 5 ; 第14圖係顯示-圖表,顯示在多風季節期間針對相同 的曰子使用本系統利用約為3·6之波形失配係數(wavef〇rm mismatch factor),在一假定的儲存槽中剩餘之備用總能量 j 1〇 第15圖係顯示一圖表,顯示在多風季節期間針對相同 的日子使用本系統利用約為3.9之波形失配係數(wavef〇rrn mismatch factor) ’在一假定的儲存槽中剩餘之備用總能量 f 第16圖係顯示一圖表,顯示在第13圖中所示之多風季 15節期間針對相同的日子在一假定的儲存槽中剩餘之備用總 能量,本系統具有太陽能與輔助燃燒器加熱裝置;以及 第17圖係顯示一圖表,顯示在第16圖中所示之多風季 節期間針對相同的日子在一假定的儲存槽中剩餘之備用總 能量,本系統不具太陽能加熱裝置但具有一辅助燃燒器裝 20 置。 。、 【實施方式3 致逸實施例詳鈿描沭 本發明係有關於在產生與儲存風能量上的改良。本發 明包含複數種改良的方法與裝置,其係設計用以增加風產 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 16 567281 玖、發明謙明 發明說明續頁 生月匕里之使用與儲存系統的效率與適合性,提供連續且不 中斷供應之電能至一遠離電力輸電網的位置。本系統係較 佳地叹什讓使用者任憑不可靠的與一般為不可預料的風力 狀況,在一連續且不中斷的基礎上不需使用現存的電力輸 5電網’此夠幾乎專有地依靠風功率供應能量。 本發明之裝置部分較佳地包含三不同類型之風車站, 包括一第一類型具有一水平軸風力渦輪發電機,使用一發 電機將轉動的機械功率轉換成電能並提供能量供直接使用 (之後係視為”直接使用站”),一第二類型具有一水平軸風 10力渦輪發電機,將機械的轉動功率轉換成壓縮空氣能量供 能量儲存(之後係視為,,能量儲存站,,),以及一第三類型係 結合前二類型之特性,在一單一風車站中具有能力將機械 的轉動功率轉換成電能供直接使用及/或能量儲存(之後係 視為”混合站”)。本系統係設計成使用並協調該上述之三 15類型風車站中一或更多之類型,因此產生能量之風力的一 4刀係可&供能量供直接使用,以及能量之一部分係可提 供供能量儲存。本發明同時考量能夠提供一獨立補充的低 功率緊急電力供應,用以確保一不中斷的電力供應。 下列之_述係說明上述該三類型之每一類型的風車站 2〇 ,接續係藉由針對任一特定應用風車站之最佳的協調方式 說明。 A.直接使用站 第1圖係顯示一直接使用站之概略的流程圖表。該圖 表顯示如何將由風車所產生之機械的轉動功率轉換成電力 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 17 5672$! 玖、發明說明 並供應作為電能供直接使用。 發明說明續頁 “用於產生電能之傳統式的風車裝置,本發明考量 每一直接使用站係包含-風車塔,其上安置有-水平軸風 力渴輪發塔較佳地登立用以將風力渦輪發電機配 置在預疋的南度’並且每_風力渦輪發電機係較佳地朝 向風、T,使風的截面積,以及該站之風功率轉換效率達 到最大。-風力渦輪發電機,諸如該等由不同之標準薇家
所製造的風力雜發電機,可安裝在塔之頂部,而風車葉 片或風扇係相關於-水平定向的轉動軸配置。 10 15
於此具體實施例中,一齒輪箱與一發電機係較佳地安 置在風車之爷鈿中,致使軸之機械的轉動功率係可直接地 傳動齒輪箱用以產生電能。藉由將發電機經由一齒輪箱直 接地安置在軸上,機械功率係可更為有效率地轉換成電力 。電能因而能經由電力線路向下傳輸至塔,其係可連接至 其他的線路或電纜由直接使用站饋電至使用者。 本叙明係考罝该直接使用站與其他之風車站連接使用 ,其能夠儲存風能供後續之使用,將於之後詳述。如上所 述’如此係由於風力一般而言為不可靠的且不可預料的, 因此’僅有直接使用站供應能量供直接使用,不容許系統 20連續且不中斷地使用,諸如當風小或無風可用時候。因此 ’本發明係考量在風車農場的應用中安裝複數之風車站, 同時必需安裝及使用附加之能量儲存站。 B·能量儲存站 第2圖係顯示一能量儲存風車站之概略的流程圖。此 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 18 玖、發明說明 麵說明續頁 站同時較佳地包含如上所述之一傳統式風車塔以及—水平 2式風力渦輪發電機,與直接使用站結合。同樣地,如先 前之設計’風力滿輪發電機係較佳地安置在風車塔之頂部 並能夠朝向風猫準。-轉動軸同時係自風力渦輪發電機延 伸用於傳送電力。 然而’在此具體實施例中,不同於先前之設計,針對 能量儲存的目的由風力所產生之能量係較佳地在風車塔之 底座處取得。如第2圖中所示,一第一齒輪箱係較佳地安 置在接近位在風車之短搶中的風力满輪發電機處,其能夠 將水平傳動軸之轉動傳送至自風車塔向下延伸的垂直軸。 於塔之底座處,較佳地設計具有一第二齒輪箱將垂直軸的 轉動傳送至位在地面的另一水平軸,其因而連接至一壓縮 機。由位在塔之頂部上的風力㈤輪發電機產生的機械轉動 功率因此可自塔向下傳送,並可經由位在塔之底座處的壓 縮機直接地轉換成壓縮空氣能量。壓縮機中的機械馬達驅 使壓縮线能量進入一 $更多之安置在地面附近的高壓儲 存槽中。 利用此佈置,每一能量儲存站能夠將機械的風功率直 接地轉換成壓I®空氣能1,其係可加以儲存供後續使用, 諸如在尖峰的需求期間,及/或當風小或是無風可用的時 候。由於能量儲存站僅提供能量供儲存之用,本系統較佳 地包含一或更夕之直接使用站,如上所述,連同一或更多 之能量儲存站,一般係更為有效率地將機械功率轉換成電 力。 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 本系統之能量儲存部分較佳地包含用於儲存並利用在 儲存槽中的壓縮空氣能量的裝置。於此方面中,高壓儲存 槽係較佳地設計用以抵抗如同由壓縮機所施加的壓力,並 使絕緣用以維持槽中現存之溫度。該槽同時較佳地安置在 5 接近能量儲存站之位置(其於該處連接),致使壓縮空氣能 夠輸送至槽中而無顯著的壓力損失。 儘管本發明考量能夠使用不同尺寸之槽,本系統較佳 地考量槽之尺寸應根據相關於複數的因素的計算而決定。 例如,如所說明,儲存槽之尺寸可根據所安裝之能量儲存 10 與直接使用站之數目與比例,以及其他之因素,諸如所選 定之風力渦輪發電機的尺寸與容量、所選定之壓縮機的容 量、風之可用性、能量需求之範圍等而決定。於本說明之 實例中所使用的較佳槽尺寸係根據一較佳的600 psig之容 積。儲存槽係較佳地製成為直徑10呎以及長60呎之單元, 15 可以公路或鐵路搭載。 本發明考量可使用複數種將壓縮空氣轉換成電能的傳 統式裝置中的任一種裝置。於較佳的具體實施例中,使用 一或更多之渦輪增壓膨脹器自儲存槽釋放壓縮空氣,產生 高速的氣流能夠用以提供發電機動力產生電能。此電力因 20 而可用以補充由直接使用站所供應之能量。無論何時需要 所儲存之風能,該系統係設計容許在儲存槽中的空氣經由 渦輪增壓膨脹器釋放。如第2圖中所示,渦輪增壓膨脹器 較佳地將能量提供至一交流發電機,其係與一 AC轉DC之 轉換器連接,接續藉由一DC轉AC之反用換流器並因而藉 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 20 567281 玖、發_說明 發明說明臟頁 由一調節器使阻抗與使用者電路配合。 第3圖係顯示能量儲存站所連接至之儲存槽元件的細 節於較佳的具體實施例中,較佳地提供一或更多之裝置 用於產生並提供熱量至儲存在槽中的壓縮空氣。本發明考 5 =使用至少三不同類型的加熱系統作為提供熱量至位在高 壓槽内部之壓縮空氣的裝置,包括D太陽能熱量收集器利 用传自於太陽的能量’ 2)廢棄熱量收集器將由壓縮機所產 生之廢棄熱量循環至儲存槽,以及3)一分離加熱單元,諸 如化石燃料燃燒器,將熱量導入儲存槽中。本發明同時考 1〇量使用其他的標準方法提供熱量至壓縮空氣中。 將由不同之收集器所收集之熱量配送至位在槽中的壓 縮空氣的裝置-般包含一延伸穿過槽之薄壁管子之大的表 面積。管子較佳地包含大約1%之槽内部的總面積,並且 較佳地包含銅或碳鋼材料。其同時較佳地包含一防;東劑流 15體其能夠由收集器加熱,並藉由在儲存槽之整個内部的管 子配送。薄壁管子其之作用如同一熱交換器,其係為熱慣 量系統的一部分。儲存槽較佳地以絕緣裝置作為襯裡,防 止熱量自内部損失。 儲存槽内部的溫度增加提供了複數種優點。第一,頃 2〇發現熱篁大大地提高由渦輪增壓膨脹器所執行之整個作業 的效率,因此,藉由增加在儲存槽中之壓縮空氣的溫度, 則旎由相同尺寸的儲存槽產生較大的總能量。第二,藉由 增加在儲存槽中空氣的溫度,可增加槽内部的壓力,其中 可經由涡輪增壓膨脹器產生較大的速度。第三,加熱槽中 _細翻說頸不敷麵時,請註記並使用顏) 發明難明續頁 膨脹而造成 玖、發明說明 的空氣有助於避免凍結,否則會因槽中空氣的 ;東結。不具加熱元件,自槽中釋放之空氣的溫度能夠達到 接近低溫的程度,槽中的水蒸氣與二氧化碳氣體會凍結並 降低了系統的效率。本發明較佳地能夠將膨脹之空氣的溫 度維持在一可接受的程度,係有助於維持系統的效率。若 為所欲同時能夠提供諸如,燃燒器等,的額外類型之加熱 單元。 再者,本發明較佳地利用由渦輪增壓膨脹器所產生冷 空氣。例如,冷空氣係可改變路線經由管子至壓縮機而維 持壓縮機冷卻。再者,來自渦輪增壓膨脹器的廢棄之冷空 氣可供冷凍及空調之用途所用,諸如在溫暖或炎熱的季節 期間。 系統同時較佳地包含一控制系統用以控制儲存槽、麼 縮機、渦輪增壓膨脹器、加熱單元、冷凍元件等之操作。 控制系統較佳地設計藉由調節壓縮空氣進出儲存槽的流量 ,能夠將槽中的壓縮空氣能量的水平維持在一適當的水平 。控制系統同時係用於控制並操作該有助於控制槽内空氣 的溫度的熱交換器。控制系統決定在任一特定時刻使用熱 交換器,以及應提供至位在儲存槽中壓縮空氣之熱量的多 养。控制系統較佳地具有一已預先程式化的微處理器,因 此該系統能夠自動地運轉。由於配置一分離的發電機使在 一過度長時間的低風量或是無風情況之該等時日產生能量 ,控制系統較佳地讓使用者能夠決定何時使用壓縮空氣能 量,以及何時使用發電機。 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玫、發明說明 發明說明續g; 本發明所考量的是可發展並安裝該一包含直接使用站 與能量儲存站二者的整個系統。於該狀況下,視所欲使用 之區域對系統的需求而定,較佳地配置一預定數目的直接 使用站以及-預定數目的能量儲存站。如此使本系統適於 5定做並與不同尺寸的應用結合使用。在大型的應用中,例 如,可女裝大里的風車站並協同動作,並且分配直接使用 與能量儲存,提供所欲之結果。 C.混合站 第4圖係顯示一混合站。混合站大體上係為一單一的 1〇風車站包含直接使用與能量儲存站之特定的元件,視系統 之需求,利用一機械功率劃分機構容許將風功率分配為供 直接使用之功率與供儲存之能量。 如同上述之二站,一傳統式風車塔較佳地於其上建構 一傳統式水平軸風力渦輪發電機。風力渦輪發電機較佳地 15包含一水平轉動軸,其能夠將機械功率直接傳送至轉換器 〇 如同能量儲存站,混合站係設計成能夠在風車塔之底 座上將風能收回。如第4圖中概略地顯示,風力渦輪發電 機具有一轉動的傳動軸,該軸係與位在風車之吊艙中的一 20第一齒輪箱連接,其中軸之水平的轉動係可傳輸至一自塔 向下延伸的一垂直軸。在塔之底座處,較佳地設計有一第 二齒輪箱用以將垂直軸之轉動傳輸至位在底座的另一水平 軸。 於此處,如第4圖中所示,較佳地配置一機械功率劃 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 23 567281 發明_明續頁 玖、發明說明 分器。劃分器,將於以下作更詳細地說明,係設計將下水 平軸之機械轉動功率劃分,因此適當之風功率總量可傳輸 至所欲之位在下游處的轉換器,亦即,其係可加以調整將 功率送至發電機供直接使用,及/或一壓縮機供能量儲存 在機械劃分器的下游處,一方面,混合站較佳地具有 一機械連接裝置與發電機連接,另一方面,具有一機械連 接裝置與壓縮機連接。當機械劃分器係完全地切換至發電 機時,得自下水平軸之機械的轉動功率係經由齒輪軸直接 ίο 地傳送至發電機。如此使發電機能夠有效率地並直接地將 機械功率轉換成電能,並將電力傳送至使用者供直接使用 另一方面,當機械劃分器係完全地切換至壓縮機時, 得自於下水平軸之機械的轉動功率係直接地傳輸至壓縮機 15 ,使壓縮空氣能量能夠儲存在一高壓儲存槽中。混合站之 此部份係較佳地大體上與能量儲存站之元件相同,在由混 合站所產生之機械功率的範圍内係意欲直接地轉換成壓縮 空氣能量,以及儲存在高壓槽中,其中可在適當時間經由 一或更多之渦輪增壓膨脹器釋放能量。如同先前之具體實 20 施例,高壓儲存槽較佳地配置在極接近風車站之位置,因 此壓縮空氣能量能夠有效率地儲存在槽中供後續使用。 於混合站之一形式中,針對一特定的區域使用僅有一 座單一的風車站。假若能量係提供一單一家庭或是小型農 場使用則如此係為適合的。於該狀況下,一單一高壓儲存 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 24 567281 明說明續;1] 玖、發明說明 槽係較佳地與壓縮機連接,並用於以能量儲存方式儲存能 量0 另一方面,如所說明,混合站同時能夠與一大型風車 農場的應用結合,並連同供直接使用以及同時供能量儲存 5 的其他站一同安裝。於該狀況下,在每一混合站上的壓縮 機可與中央配置的儲存槽連接,致使複數站能夠將壓縮空 氣進料至一單一槽中。事實上,如同該狀況,設計該系統 因此混合站與能量儲存站二者能夠將壓縮空氣能量進料至 一儲存槽,或是複數之儲存槽中。 10 於第3圖中所示之儲存槽元件的細節係較佳地併入於 混合站中。例如,上述三類型之加熱系統中的任一或更多 之系統可用以將儲存槽中之空氣加熱,提供其之加熱的優 點。儲存槽同時能夠結合熱交換器用於配送槽中的熱量, 亦即,經由薄壁管子運送通過槽之内部。可提供附加、之丙 15 烷燃燒器。 機械功率劃分器,其係設計用以將機械功率劃分成供 直接使用以及供能量儲存所用,較佳地包含複數之齒輪與 離合器,因此機械能量可直接地傳送至轉換器並係完全地 劃分,抑或是因此其二者同時地作動。 20 於較佳的具體實施例中,機械劃分器包含一大的齒輪 附裝至自站之底部延伸的下水平傳動軸,與附加之傳動齒 輪結合,能夠與大齒輪嚙合。一第一離合器較佳地控制傳 動齒輪,並使其能夠由與大齒輪p齒合之第一位置移動至使 傳動齒輪不與大齒輪。齒合之第二位置。此方式,視所欲之 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 25 567281 坎、發明說明 ? ^ 分配將機械功率從下傳動軸配送至二類型的轉換器,藉由 操作第-離合器,可配置適當數目的傳動齒輪與大齒輪喃 合0 ㈣’於-具體實施例中,可具有—大的齒輪以及五 5個附加的傳動齒輪,而該系統考量的是能夠使用第一離合 器使大的齒輪在任一時間與該傳動齒輪中之一、二、三、 四或五個齒輪嗤合。以此方式’第—離合器能夠控制待引 • 冑之傳動齒輪的多寡,並因此係藉由下水平傳動軸傳動, 決定機械功率傳送至系統之適當的能量轉換元件的比例。 W亦即’假若所有五個傳動齒輪係與該大齒輪唾合,則該五 個傳動齒輪中的每-齒輪能夠將整個機械功率的五分之一 或是20%傳送至能量轉換器。同時,假若該附加的傳動齒 輪中僅有三個齒輪係與大齒輪喃合時,則藉由風車所產生 之機械功率的三分之―或33 33%將傳送至能量轉換器。 5假右一個傳動齒輪與大齒輪嚙合時,該每一齒輪將傳送傳 春 輸功率之二分之一。 本發明之機械劃分器同時考量配置一第二離合器,使 /母附加的傳動齒輪於下游位置連接至發電機(其係產 生能量供直接使用),或是空氣愿縮機(其係產生壓縮空氣 Μ能量供能量儲存)。藉由調整第二離合器,因而,由大齒 輪傳送至任-附加的傳動齒輪的機械功率可被引導至發電 機或是壓縮機。 如此使由風車站所供應之機械功率的總量在一可調整 的基礎上,分佈並配送供直接使用及能量儲存。亦即,功 0續次頁(發明說贿不敷使用時,請註麵麵顯) 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 率配送至每一類型之能量轉換器的總量係視該等附加的傳 動齒輪與大齒輪嚙合之多寡而達成,而每一嚙合的傳動齒 輪係連接至能量轉換器,例如,該等與發電機連接者係產 生能量供直接使用,而該等與壓縮機連接者係產生能量供 5 儲存。 根據以上所述,係可藉由調整本機械功率劃分機構之 離合器與齒輪而達成,能量用於直接使用以及能量儲存的 範圍係可加以調整及配送。例如,假若期望機械功率之40 %係分配為供直接使用之能量,而機械功率之60%係分配 10 為供儲存之能量,則使用第一離合器使所有的該五個附加 的傳動齒輪與大齒輪嚙合,同時,可使用第二離合器致使 該五個嚙合的傳動齒輪中的其中二個齒輪(每一齒輪提供 20%之功率,或是總共提供40% )與發電機連接,而該五 個嚙合的傳動齒輪中的其中三個齒輪(每一齒輪提供20% 15 之功率,或是總共提供60% )與壓縮機連接。以此方式, 機械劃分器能夠分別地以40/60的預定比率劃分及配送機 械功率供直接使用與能量儲存。 於另一實施例中,使用相同的系統,假若期望將三分 之一的機械功率分配供直接使用以及將三分之二的機械功 20 率供能量儲存,則使用第一離合器致使僅三個該附加之傳 動齒輪與大齒輪17齒合,以及使用第二離合器致使其中之一 嚙合的傳動齒輪與發電機連接,而另外二個嚙合的傳動齒 輪與壓縮機連接。以此方式,由風力渦輪發電機所供應的 機械功率能夠以三分之一對三分之二的比例分配,亦即, 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 27 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 該能量分別供直接使用及能量儲存。 本系統考量可配置任一數目之附加的傳動齒輪,變化 機械功率之劃分範圍。然而,所考量的是具有五個附加的 傳動齒輪可能提供足夠的靈活性,使混合站能夠在大多數 之場合作業。利用五個附加的傳動齒輪,能夠提供以下的 比例:50/50、33.33/66.66、66.66/33.33、20/80、40/60、 60/40、80/20、100/0以及0/100。 藉使用位在機械功率劃分器上的離合器,該混合站能 夠在一年中之不同的時刻受到調整,供應不同比例之功率 10 供直接使用以及供能量儲存。如所說明,視功率的需求與 風力的可用性歷史資料,所考量的是需要不同的比率提供 足夠量之功率至使用者,不論不可靠的以及不可預料之風 的形態,特別是在對於能量需求在連續及不中斷的基礎上 需要前後一致的場合。 15 再者,當混合站與一大型的風車農場結合使用時,機 械劃分器能夠完全地將機械功率在直接使用與能量儲存之 間轉換,亦即,視系統之需求而定,係能夠設定提供100 %能量供直接使用,或是100%能量供儲存。此係可藉由 使用第一離合器,僅有其中之一附加的傳動齒輪與大齒輪 20 嚙合,以及使用第二離合器使傳動齒輪與適當之轉換器連 接而達成。如所說明,如此在成本與能量效率之基礎上設 計並安裝本糸統。 D.三類型站之協調 以下的說明係有關於較佳地所採取之步驟,用以決定 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 28 567281 玖、發明說明 針對特定的應用如何以最佳的方式協調上述類 /包括決定-特定位置是否更為適於安裝並操作本系統。 決定-般係包含成本對效益之分析,以及能源效率研 九,考慮在任-特定時間與位置風力的可用性,亦即,涵 蓋一整年,以及在該位置對本系統之需求。 第5及6圖中所示係為一般所謂針對 ίο ,一—。該等圖表係代表在一實際= 了此發生之風力歷史資料的蚊實例,作為顯示本系統能 夠協調並應用在不同之環境的_種工具。於此特定之實例 中,儘皆通常必需考慮四季,但僅提供二圖表(用於四季 =二季)供示範之用。於此實例中,該二季節係代表所 =之該假定年份中的二極端狀況。於—實際的研究中, 通常考慮針對所有四季或是_年中所有期間之圖表。 15 20 達到特·§亥等圖表係顯示在任一特定曰子期間風力 月的二、的次數(每間隔三分鐘量測)’涵蓋持續三個 =:即季::季節。風力之 任-特= 另一季’在任一特定曰子期間於 ,疋置可使用之平均總風量的研究。 之二第:圖係期望表示在”多風、 相同的位置風:出及第6圖期望表示在,’較少風”季節期間在 作複數之二 均次數。於任一狀況下,期望製 季或是研究期間之每曰_ : 亦即,針對每 平均次數,在年戶圖表,有助於顯示出風速出現的 0__明頁不敷使:不?時間期間於任-特定曰子所可能 谓吏用時’綱己並麵續頁) 29 567281 玖、發明說明 出=之-人數。如所說明’此資料係為有用的,有助於根據 研九所提出之最佳與最惡劣的狀況針對整個年度規劃出一 解決方案。 A第5圖係顯示在多風季節於_24小時的期間針對任一 5特疋風速量測發生的尖峰次數約為似,所發生之風速達 到約為3〇吸/秒。不同地,於多風季節之-平均日子期間 風之队拂速度約為对/秒,較任—其他之吹拂速度為 頻繁地出現,亦即,評估時間約為二個半小時(出現次數 52乘上3分鐘的時間間隔等於156分鐘)。另—觀察方式係 為在-日當中的480次測量中平均約52次係以約為取/秒 的平均風速吹拂。 於第5圖中同時顯示在多風季節期間,平均約出現u 次風速係低於10吸/秒,意謂著低於該速度持續約所估算 的一小時又十分鐘(亦即,出現23次乘上3分鐘之時間間隔 15等於69分鐘)。同樣地,圖表係顯示平均約出現8次風速高 於75呎/秒,意謂著高於該速度持續約所估算的以分鐘(亦 即,出現8次乘上3分鐘之時間間隔等於24分鐘)。 此方法係視所選擇的風力渦輪發電機之類型而定,該 圖表能夠預測風力渦輪發電機在平均的日子可操作並發揮 20功能產生能量的總共時間。例如,假若由於效率與安全之 緣故,假設所選定之風力渦輪發電機係設計成僅在風速介 於10呎/秒與75呎/秒之間時作動,則能夠預測在多風季節 的任一特定日子該等風力渦輪發電機係僅平均約一個半小 時不作動(亦即,69分鐘加上24分鐘等於93分鐘),平均約 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玫、發明說明 _萌議明續頁 ; -.·'; - - -; . + .. 可作動二十二個半小時。 在上述的一十一個半小時期間風力渦輪發電機能夠作 動產生功率的範圍,係視在一曰當中任一特定時間的風速 而定。-般而言’由風力渦輪發電機所產生之風功率係假 5 設由以下的方程式而得: P — Cj * 0.5 * Rho * A * U3 其中 C!=常數(係藉由將所計算的功率與風力涡輪面積 及風速性能相配而得) 10 Rho =空氣密度 A =由風力渦輪發電機轉子所掃掠的面積 U ==風速 此意謂著由風力所產生之風功率總量係與風速之立方 成比例因此,在風力渴輪發電機於風速在1 〇叹/秒與75 15呎/秒之間的範圍内完全地作動的狀況下,在一日當中能 夠產生之風功率的總量係為介於該風速範圍間之總風速的 一直接函數。 另一方面,設計不同之風力渦輪發電機因此在特定的 南風速範圍風功率輸出係維持為一常數。此係可因風車葉 2〇片在咼於一特定的最大速度下變為周期變距(feathered)所 ^成。例如’特定之風力渦輪發電機可在一特定的速度範 圍内作動’亦即介於5〇與75呎/秒之間,不論在風速上的 4化所產生之風功率係維持固定不變。於該狀況下,由風 車所產生之風功率依然維持與在該速度範圍内的最低速度 0續次頁(麵說贿不敷使觸,記並使用續頁) 31 玫、發明說明 發明翻續頁 下,亦即在50呎/秒的速度下,所產生之風功率相等。因 此,於上述的實例中,在風速介於5〇與75呎/秒之間的一 段時間下,由風力渦輪發電機所產生之風功率的總量係等 於當風速為50呎/秒時所產生之功率。再者,設計複數之 風力渦輪發電機因此當風速超過一最大極限時,諸如乃呎 /秒,則風力渦輪會完全地停止,防止因過高之風速造成 損壞。因此,能夠藉由特定之風車所產生之能量的總量必 需考慮該等因素。 第6圖係顯不在較少風季節於一 24小時的期間針對任 一特定風速量測發生的尖峰次數約為4〇次,所發生之風速 達到約為26呎/秒。不同地,於較少風季節期間,風力之 吹拂速度約為26呎/秒,較任一其他之吹拂速度更為頻繁 地出現,亦即,評估之總共時間約等於二個小時(出現次 數40乘上3分鐘的時間間隔等於12〇分鐘)。另一觀察方式 係為在一日當中的480次測量中平均約4〇次係以約為26呎/ 秒的平均風速吹拂。 於第6圖中圖表同時顯示在一平均的日子中,平均約 僅出現5次風速係低於1〇呎/秒,意謂著低於該速度持續約 平均所估算的15分鐘(亦即,出現5次乘上3分鐘之時間間 隔等於15分鐘)。同樣地,圖表係顯示風速從未高於乃呎/ 秒(亦即,出現0次乘上3分鐘之時間間隔等於〇分鐘 於此狀況下,使用上述相同的風力渦輪發電機,在較 少風之季節的任一特定日子期間,所能預測的是風力渦輪 發電機每曰並非作動平均約15分鐘,而每曰係作動平均約 Ε續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 為23小時又45分鐘。如上所述,該圖表係可預測在一平均 的日子當中風力渦輪發電機能夠發生作用及作動產生能量 的總時間,以及其所能產生能量的多募。 吾等一般能從圖表中見得在第6圖中曲線與在第5圖中 5 所示之曲線相較係較陡Λ肖及較窄的但從頭至尾較低。如此 係顯示於較少風季節期間風速並非相當高,但針對此特定 的處所與在多風季節期間相較係更為能夠預測且為固定不 變的。再者,由於該等圖表係顯示涵蓋一段時間之平均值 ,所以需考量的是涵蓋所述及期間之實際發生次數能夠有 10 相當的變化。於此方面,應注意的是針對風速的風力矩形 圖典型地在統計上係以韋伯分配(Weibull distribution)加以 說明。風力渦輪發電機的製造商已使用韋伯分配(Weibull Distribution)結合k=2.0之”寬度參數”,儘管有處所其中寬 度參數已高達k=2.52。因此該二數值已針對此假定的技術 15 功能評估而選定。同時,對於第5及6圖之韋伯風力分配的 特徵在於形狀係數(shape factor)分別為2.00及2.52,特徵 速度(characteristic velocity)分別為40及25叹/秒,以及最小 速度(Minimum Velocity)分別為2及6叹/秒。 儘管期望了解在年度期間特定之平均風速實際上發生 20 的頻率,但是了解在任一特定的日子當中不同的風速何時 發生同時係為重要的,亦即平均地,因此其可與同時在任 一特定的日子所發生的尖峰需求期間比較。於此方面,第 7及8圖係顯示在特定日子之特定小時平均發生的每日風力 分佈,針對其所追縱的特定季節,亦即,第7圖係顯示涵 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 33 567281 玖·、發明說明 蓋-假定的多風季節所作之測量之編輯的平; 圖係顯示涵蓋-假定的較少風季節所作之測量之編輯的平 均值。於—實際的分析中,如所說明,更為恰當的是每日 測量’並針對每季或是-段期間中的每日產生個別的圖表 ,並因而使用該資料針對整個年度發展—系統。 ίο 15 第7圖係顯示在多風月份期間尖峰風速平均約發生在 上午六點半(㈣Α.Μ.),同時最小的風速典型地平均約發 生在中午。如於風速數據圖表中所見,風速典型地在早晨 時刻開始發展’在約6:3G Α·Μ.時達到尖峰值,接續地在約 中午時幾乎是不中斷地急下降至最小的風速。風速因而典 型地上升至約為做/秒之大約,,穩定的,,程度,其具有短暫 的變動(奮流(turbulence))範圍約介於25叹/秒與5〇吸/秒之 間。此狀況平均約持續7小時,亦即,約介於下午兩點 (2:00 P.M.)與下午九點(9:00 PM)之間,接續地約在午夜 時急下降至約為10吸/秒。儘管此曲線所示係針對多風季 節的平均值’但於該季節針對一單_日子的典型圖表係顯 示一相同之曲線。 另-方®,第8圖係顯示在較少風月份期間,尖峰風 速平均約發生在中午,並且最小的風速平均約發生在午夜 20。於此狀況下,早晨時刻典型地出現極度的紊流風速,每 三分鐘即出現顯著的風速變化。同時,此風速數據圖表顯 示風速穩定地上升直至約中午,當風速達到約為氣緲 的尖峰值時的-明顯的模式。另一方面,在下午與晚上時 J平均風速以-相對平順及前後一致的方式下降,對於該 m賣次頁(翻晒頁不敷使用時,請註記並麵麵) 34 567281
玖、發明說明. 二::!餘時刻較少變化。關於此風速歷史資料能夠注意 :者之特性係為在較早的$晨時刻發生紊流的次數, 该日子的其他時刻較不會發生n再者,儘管此曲 不係針對較少風季節的平均值,但針對—單— 典型圖表係顯示一相同之曲線。 、 等圖表所示在一平均的日子的任-特定時間,風力 :可用程度具有差異性’並且在季節間係為不同的。於— 貫際的为析中,在每曰的基礎上得自於所有季節或是期間 的資料需加以考慮。 10 15 所考慮之另-因素在於在一特定位置由本風能量產生 與儲存系統提供的能4需求。此射藉由測量在受 務的區域每單位時間所使用的總能量而達成,並將測量結 果製成圖表作為針對任—特定日子的平均值。此係為第9 圖中所表示之内容,圖中顯示在—假定位置處的能量需求 曲線。 為此實例,並就簡明之目的,在整個多風及較少風季 節期間係假設需求曲線為相同的,僅管於實務中,一段時 間至另^又時間该曲線很可能為不同的。於此實例中,當 於夏季可能使用空調裝置以及在冬季可能使用加熱器時, 20尖峰的能量需求期間係在一曰之中間時刻。 第10及11圖係顯示在任一特定期間的任一特定位置, 風力的可用性與能量需求曲線的不同或相同性。 第10圖係表示多風季節並結合一以第7圖之風速歷史 曲線(利用上述風功率公式乘上風速)以及第9圖之能量需求 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 35 曲線為基礎之風功率歷史曲線。於此方面,風功率曲線與 風速曲線在形狀上係為相同的,因為風功率係與風速之立 方成比例。於此狀況下’假設-假定的常數及風力渦輪發 電機面積尺寸等,並該二曲線大體上任意地部分重疊以顯 示該二曲線間的差異。於此實例中,失峰需求的時刻以及 最低之風力可用性時刻二者發生在一日的中間時刻,亦即 ’係約在中午。此顯示在一日的中間時刻在能量供應與能 置需求之間有極大的差異,在設計一可實行的風能量使用 與儲存系統時所必需考慮的。確實地,在一日的中間時刻 ,當需求最大時,風速實際上一貫地低於10呎/秒,其中 完全無風功率可供直接使用或是儲存所用。 第11圖係表示較少風季節並結合一以第8圖之風速歷 史曲線(利用上述風功率公式乘上風速)以及第9圖之能量需 求曲線為基礎之風功率歷史曲線。再者,於此方面,風功 率曲線與風速曲線在形狀上係為相同的,因為風功率係與 風速之立方成比例。於此狀況下,假設一假定的常數及風 力渦輪發電機面積尺寸等,並該二曲線大體上任意地部分 重〇£以顯示s亥二曲線間的差異。然而,於此實例中,不同 於前述之曲線,二曲線之形狀係更為相似。尖峰需求的時 刻,發生在一日的中間時刻,大體上係與尖峰之風力可用 性時刻同時發生,同時發生在一日的中間時刻。此顯示在 年度的此時刻在供應與需求之間有可能更為平衡。另一方 面’可以見到的是在此季節期間整個曲線同時係較小的, 顯示出於此期間風之可用性係顯著地較低。 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 發明說明II頁 應與需求曲 玖、發明說明. 於第10及11圖中所示之曲線係可顯示於供 線二的差異,同時係隨著一季至另一季而大大地不同。如 所說明,需要比較得自於不同的季節或期間的資料,為了 發展-種能狗於整年有效率地作業的系統需考慮最惡劣之 狀況。由於在每次季節變換時安裝及移除風車並不實際, 因此本發明考量基於可存在^ —特^立置的最惡劣之狀況 ’選擇有成本效ϋ的及能源效益的—種解決之道,並針對 整年之需要可使該解決之道協調—致並修改。 Ε •釐·展一定做系統的舟輝 以下係為設計-定做之系統較佳地採用的步驟·· 首先,較佳地獲得年度之所有的四個季節相關的每日 資料。資料的收集可藉由季節或是任何其他期間,諸如每 月、每二個月、每六個月等加以劃分,視歷史資料的可能 變化而疋田歷史:貝料並未向度地變化時,可以追蹤更長 的期間並且頻率較不頻繁,諸如六個月的期間。然而,當 歷史資料變化較大時’追蹤較短的期間並且頻率更為頻繁 ,諸如每一個月。 於開始時,理想的是收集針對所論及之位置的每一季 或一段時間的每一天的資料。例如’假若將年度割分成四 季或是四段9〇天的期間’理想的是收集來自於所欲之位置 相關於季節之每-天的資訊,致使相關於位置的計算能夠 重複90次以獲得針對該季節的所需資料。 —最初,於所在位置針對每一所選定的季節或期間收集 每曰的風力歷史貝料係為重要的。該方法較佳地包含繪製 _次頁(翻說明頁不驗觸,請註記嫌用續頁) ,明麵續頁 天當中每隔 一天,較佳 玖、發明譲明 一每日供應曲、線,其中該曲線較佳地顯示在一 0.05小時(三分鐘)之平均的最低風速。針對每 地具有24小時的平均最小風速歷史資料圖。如上所述, 因而較佳地將-統計的韋伯函數分配應用在平順的風速發 生次數上。如此增加在—日當中的任一特定時刻的最小風 速以滿足早伯函數,並可針對所選定的期間產生,,標準,,的 可用平均風力歷史資料。該資料較佳地描繪在與第了及8圖 中所之相似的每曰風力矩形圖。才寻自於風力歷史資料的 資料因而藉利用可應用之風功率公式乘上風速資料而轉換 成風功率,其中風功率總量因而可針對每一曰描繪成一曲 線涵蓋一段24小時的時間。 再者,較佳地針對待提供服務之位置繪製使用者每曰 需求電力的歷史資料。繪製需求的歷史資料較佳地考慮描 繪-每曰需求曲線所需之資料,其係較佳地顯示針對每曰 每隔0.05小時(三分鐘)之間隔的平均尖峰電力需求。針對 每一季節或是期間,產生一平均的每曰需求歷史資料,其 係車乂佳地追蹤在該日期間所服務區域所需之電力的總量( 千瓦)帛9圖中之貫例係顯示在平均日子的中間時刻,所 具有之尖峰需求電力約為2,640千瓦。在該曰子所需之能 量的總量,因而可使用延伸涵蓋一段24小時期間電力需^ 的歷史資料曲線,例如,涵蓋整個24小時期間之電力歷史 賀料的數子約為33,〇〇〇千瓦_小時(|^^-111·)。 再者,儲存槽之體積係較佳地加以評估,在之後作最 終決定之前,針對特定的假設提供一基礎。已證實該一方 0續次頁翻說明頁不敷使用時,請記並使用續頁) 567281 玖、發明說明 ίο 15 20 法在評估儲存槽之尺寸上係為有用的,該方法 之容積約相當於針對該位置每日的需求能量的總量之⑽ 。此係可根據上述決定之曲線針對最高f求的季節或期間 ,或是最不協調的季節或期間而決定。在上述實例卜假 若在最高需求的季節或期間的總每曰需求能量,針對_特又 定日子係為33,_千瓦.小時(kw_Hr)時,預期之所需儲存 槽容積係基於該10%之總量’約等於3,3〇〇千瓦-小時(kw_ Hr)。利用此總量,以及在射_ —的—較錢力針 對最初設計所能預估的是槽之容積約超過9〇,〇〇〇立方呎, 於此貫例中,能夠由複合的直徑J 〇呎之槽所供應。 同時,該方法較佳地嘗試選擇應使用之最有效率的風 力渦輪發電機。此係較佳地藉由考量如上所述製造廠家相 關的接通(cut-in)、不停的以及切斷的風速之規格資料,以 及風力渦輪發電機之整個電力輸出容量,並將其與風力可 用性之歷史資料比較。於此方面,一因素係為較佳地考量 針對特定位置風力渦輪發電機與風力可用性之歷史資料之 密切配合的程度,亦即,平均風速與於所論及中之風力渦 輪發電機之功能上的速度範圍的密切配合程度。 例如,假若平均風速係一貫地高於35呎/秒,則無法 有效地選定一風力渦輪發電機在低於35呎/秒的風速下最 有效率地運轉,並且在35呎/秒與75呎/秒之間具有一固定 的電力輸出範圍。當風速超過35呎/秒時,該一風力渦輪 發電機無法在電力上產生成比例之增加量。同樣地,假若 風速係一貫地低於20叹/秒時,付出更多的金錢安裝一風 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 39 567281 玖、發明說明 麵說明續頁 力渦輪發電機能夠在超出50叹/秒的風速下更為有效地產 生電力係為不智的。 為選擇正確的風力渦輪發電機,該方法考量比較不同 類型的風力渦輪發電機以及其之性能規格,並因而根據風 5力歷史資料做出決定供該特定位置研究所用。儘管本方法 並未排除不同類型的風力渦輪發電機針對不同的季節安裝 在一單一應用中的可能性(因此一類型之風力渦輪發電機 能夠在-季節當中作動,而另一類型之風力渴輪發電機能 夠在另一季節當中作動),為了顯示本系統係如何較佳地 10協調一致並安裝,假設針對整個系統僅安裝有一類型之風 力渦輪發電機。 再者,该方法所考量的是為了決定所需之能量的總量 比較並分析針對每一季節或期間的每日風功率可用性與能 量需求的歷史資料,以及在任一特定時間必需安裝多少之 15每一類型的風車以滿足最惡劣之狀況。就一開始之觀點而 吕,值得注意的是在上述的實例中於能量供應與需求間之 最惡劣的不協調狀況係在多風季節,而非在較少風的季節 。另一方面,就不協調之觀點而言最佳的狀況係為較少風 的季節,亦即,供應與需求之歷史資料曲線的波形有較佳 20的關聯性。因此,在發展系統時,較大之焦點係可放在最 不協調的季節’因為最惡劣的狀況可能控制針對整個系統 的設計。儘管應考慮其他的季節或期間,但是在分析其他 的季節或期間之前,該分析較佳地最初係聚焦在最惡劣的 季節或期間。 0續次頁(翻說日頎不雖鱗,識記並使用續頁} 40 567281 玖、發明說明 初始的作業在於根據風功率可用性與能量需求曲線決 定所有待安裝之風車的載面積,因此可以決定需要安裝之 風車的總數。因而,同時能夠決定應安裝多少直接使用站 以及多少能量儲存站,亦即,基於相同之基準的一比例。 5彳用於決定安裝風車之多㈣_面積,亦即根據風 車葉片的表面積,一般係可根據以下公式加以估算:面積 = X*P/(d5*RhQ*u3)’其中X係為-係數考量在-特定曰子波形之不協調性,並有助於決定待安裝之風車的 最佳數目,P係為針對所論及期_尖蜂電力需求,c係為 10 〇·5(針對一 _kw的風力渦輪發電機W係為娜 〜咖8/心·,以及㈣為价尺/秒。該公式同時假則平方 吸=⑷平方忖馬力咖)=55〇吸_物,i千瓦阔 = 0.746馬力(hp),以及i小時=3 6〇〇秒。 於上述實例中在多風季節期間包含一日子,針對幻系 15數之開始值最初係可估算為3()1擇開始的χ係數起先係 為主觀的,必需根據供應與需求曲線呈現關聯性之優與劣 ’以及在該位置可用之總風力而作成最初之估算,在作更 為精確的決定實際之截面積之前可藉由使用反覆的過程而 決定。此估算可基於以下的說明·· 2〇 假若在最惡劣狀況的供應與需求曲線之間具有近於完 美的協調性’則開始之χ係數應約為1〇至2 〇。無論係數 係㈣近U或是較接近2.0,係可視曲線是否完美地協調 或是接近完美之協調而定。同時可視在該位置風力實際上 可用之多寡而定。亦即,即使曲線係完全地協調,假若風 _細翻說明頁不敷使鱗,請註記並使用續頁) 玖、發明說明 發明說明續讓 速係一貫地低,則必需安裝之風車的數目必需增加以產生 足夠的風功率以符合需求,從而使其能夠為-較高的X係 數亦即,接近2·0,必需用以計算截面積。挑選一係數 較接近1.0大體上意謂著基於供應與需求曲線,咸信若有 任一能量儲存站則本設計能夠選擇極少的,因為大部分, 假若非所有的所需之電力,能夠由直接使用站所產生。由 於直接使用站就安裝而言較不昂貴並且較能量儲存站更具 能$效益,所以如此係更具成本效益的。然而,在發展形 成最終的解決之道之前,所作之分析仍必需考量每一季節 或期間之所有的日子,以及每日最惡劣的狀況與針對該等 季節或期間的平均值。 假若在最惡劣的狀況之供應與需求曲線間的不協調係 為適度的,則開始的X係數應約為2 〇至3.〇。再者,該總 量是否接近2.0或3.0係可視複數之係數而定,包括實際可 用風力之多寡。另一方面,假若不協調狀況係嚴重的,則 開始的X係數應約為4·〇。儘管於此時開始的χ係數可能太 大而使所設計的系統較無效率及成本效益,假若不協調狀 況係更加地嚴重,則開始的χ係數應約高達6〇。因此,即 使不協調狀況係為嚴重的,仍建議開始的χ係數約不超過 4.0,因此可使用設計該系統之更為精確的方法以完成所 需的調整。 於此時應考量一附加的因素係為能量貢獻,可藉由太 陽能以及其他之熱源所提供。如上所述,其中之一的加熱 系統用以增加由儲存所供應之總能量包含太陽能的收集, 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玖、簾明議:明 發明說明續頁 亦即加熱在儲存槽中的壓縮空氣。因此,基於對在季節或 期間在一平均的日子之太陽能的可用程度的個別研究,另 τ加以考慮之因素在於藉由太陽能對於效率的貢獻度, 以及來自儲存之能量的整體可用性。 5 例如,假若追蹤太陽之可用性之太陽的歷史圖表顯示 出在多風季節期間,在一日的中間時刻具有足夠的立即可 用之太陽能,用以增加出自於儲存槽的能量輸出,所應用 的X係數可適當地減小。亦即,即使能量供應與需求曲線 於該時刻並非極相關聯,假若在相同的期間具有足夠可用 10的太陽能,亦即,該處僅最少的風可用,或是至少當供應 與需求曲線間之差異係為最大時,該之間的比較應加以考 量。 基於該等附加的因素,選擇3.0作為開始的乂係數係考 慮在-日的中間時刻存在足夠的太陽能,補償在同時間所 15發生之最大的不協調。亦即,在此實例中最惡劣狀況係在 多風季節,以及風功率的可用性與能量需求曲線最大之不 協調發生在一曰的中間時刻,首先考慮的是開始的乂係數 .應更為接近4.0,但在一日的中間時刻同時可能有供應最 大的太陽能,所以主觀上決定開始的乂係數可降至約為3 〇 20。亦即’基於上述的原因,針對在關聯性差之位置的係數 4.0可降至約為3.0,由於在風力可用性的最惡劣狀況期間 ,很可能是太陽能可用性的最佳狀況期間。 根據上述公式,開始的幻系數為3 0,針對所論及期間 的能量需求(P)係為2,640 kW,供該系統所f之總截面積 _頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使厢賣頁) 567281 玖、發明說明 發明說明續頁 ' " · ^ : : Ί 乂-. . ' ;· . -.-.入……:..,—..:.-: (Area)開始時能夠估算約為52,83〇平方呎。利用此數字, 以及所安裝之風力渦輪發電機之製造規格,因而能夠估算 在連續及不中斷的基礎上,即使在最惡劣狀況的日子與季 節期間供應能量所需之風車總數目的多募。亦即,一經決 5定總截面積以顯示需產生以符合需求的總風功率,則總量 可藉由每一選定的風力渦輪發電機之單位能量加以劃分, 用以決定針對整個系統應安裝風力渦輪發電機的大約數目 。例如,假若假設每一風力渦輪發電機的截面積係稍約大 於500平方呎,該系統設計開始時假設需要約總數1〇〇台的 10風力渦輪發電機供應針對整個系統所需之風功率。 所需安裝之風車站的總數一經估算,則下一步驟在於 決定多少數目係為直接使用站,而多少數目係為能量儲存 站。於此方面,該方法較佳地考量得自於能量儲存的能量 與產生供直接使用之能量相較典型地少於4〇%的有效性。 15因此,決定供直接使用之能量與供儲存之能量間的任一比 例應考慮由儲存所產生的能量在與產生供直接使用之能量 相較時係較不具效率性。 於此方面,本發明較佳地基於能量儲存站在產生電力 上係杈直接使用站來得較不具效率的事實而作另一假設。 2〇亦即,本發明所考量的是在大多的狀況下,令人滿意的是 具有直接使用站多於能量儲存站,因此能量來自直接使用 站較來自能量儲存站有更大的考H於上述的實例中, 該比例是可用之風車站的65%係為產生供直接使用之能量 而約35%的可用風車站係為產生供儲存之能量。成比例地 _次頁(翻說類不敷醜時,請註記並使麵頁) 567281 玖、發明說明 靜明續頁 降低能量儲存站的數目,使風功率轉換更為有效率。然而 ,本發明同時係考量視需求的歷史資料與系統之需要而定 ,使用除了 65%供直接使用以及35%供儲存之外的百分比 〇 5 於上述的實例中,基於65%供直接使用以及35%供能 量儲存的比例,針對總數為100的風車站的所估算之需要 ,針對每一類型之風車站的數目之初始評估係為65座直接 使用站,以及35座能量儲存站。 然而,因為X係數係僅為初始的估算,所以此僅係開 10 始反覆的處理。該反覆的處理較佳地考量針對每一季或是 期間之每一日的資料,並使用該資料調整X係數,如有需 要以及其他的係數。該調整較佳地基於待安裝之總風車數 量的初始估算,以及在最惡劣狀況的日、季或期間實際上 滿足抑或是無法滿足針對該位置的能量需求。假若估算實 15際上滿足最惡劣的狀況,則X係數並不必需加以調整,並 且待安裝之風車總數可維持不變。另一方面,假若計算顯 不風車總數的初始決定無法滿足最惡劣狀況的曰、季或期 間,如以下所說明,則視複數之效率因素可向上或向下調 整X係數。 20 為完成適當地調整x係數,並決定待安裝之風車站的 最理想數目,使系統在整個季節期間有效率地運轉,下列 的因素較佳地加以考量: 除了初始估算待安裝之風車站總數外,針對決定待安 裝之直接使用站的數目與待安裂之能量儲存站的數目間的 _次頁(發明說類不敷使用時’請註記並使甩續頁) 45 發明說明續頁 ,於較佳的 玖、發明說明 最佳比例的最初開始點應加以計算。於此方面 體貫施例中,開始反覆處理的開始比例係為Μ%的直接 使用站以及35%的能量儲存站,如上所述,意謂著初始決 定需有總數為100座的風車,像是需要65座直接使用站以 及35座能量儲存站。 根據針對每一類型之風車總數的初始評估,接著需要 藉使用該等圖式持續反覆的步驟,估算由該一系統所能夠 產生之總供應能量,並與針對每日之能量需求的歷史資料 的總量作比較。亦即,根據所評估之65座直接使用站與35 座能量儲存站,以及了解由每一風車所能夠供應之能量的 多募,吾等因而能夠根據實際之可用風力狀況估算在任一 特疋時間可使用之風功率的總量。亦即,產生與第7及8圖 中所示之曲線相似的曲線,其係針對任一特定日子追縱風 力可用性的歷史資料,用以顯示在一日中任一特定時刻該 一系統可用之風功率的多寡。依次,此資料可用於決定由 該一系統所能產生之電力的多募,包括在任一特定時刻由 直接使用站所能夠產生之電力的多募,以及由能量儲存站 所能夠產生之電力的多寡。因而可製備顯示在任一特定日 子的任一特定時刻可用電力之多寡的曲線。 再者’顯示在任一特定時刻藉由系統之初始設計所能 產生之貫際電力多募的曲線,因而能夠與針對相同日子的 需求歷史資料比較並作分析。如此,相關於對直接使用站 與能量儲存站之比例的了解,有助於決定總能量中供直接 使用的多寡以及供儲存的多募,以及所儲存之能量必需用 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玖、發明說明 : 發明說明__ 於補償在直接使用供應中所不足之量的多募。 任一特定時間間隔,於較佳的具體實施例中係每隔三分鐘 ,能夠決定由直接使用站所產生之電力範圍是否足以符合 系統之電力需求,假若不充足,決定需由儲存之能量供應 5以補償由直接使用站所供應之電力不足量的多寡。如此係 有助於蚊麟製-曲線其中顯示在任—特㈣刻添加入、 儲存站之能量多寡減去由於使用所減少之能量的多寡的增 量’高於並超過由直接使用站所提供之能量。 第12圖中係顯示一假定的曲線,其有效地顯示在儲存 1〇槽中所儲存之備用能量的總量。基於一約為3.0的開始的又 係數此特別之曲線繪製在一日之任一特定時刻在儲存站中 可用之能量的總量。於此特別的狀況下,所能見到的是該 設計顯現相對地接近最佳設計所包含之内容,但係稍微低 於設計值,因為在約1500小時處曲線降至低於零。亦即, 15於此特定的日子期間,當在假定槽中供應的壓縮空氣用完 時,可見到的是直至約1500小時該曲線保持在正值。儘管 快速地恢復總量,亦即約1 8〇〇小時,但仍有約三小時的期 間無能量可用。 在另一方面,第13圖係顯示在第12圖中之曲線如何能 20夠針對約為3.3之總X係數向上調整約10% ,亦即藉由以 1 · 1乘上X係數。於此圖式中可見該曲線絕不致低於零,亦 即顯示儲存的總量不致用盡。同時顯示該曲線的走勢趨近 於零,表示該系統係為有效的是在儲存槽中幾乎所有的壓 縮空氣在短時間間隔内被使用。同時,其他的調整,諸如 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玖、發明說明 發明說明續頁 增加儲存槽尺寸,以及其他所說明之事項能夠防止在該段 期間圖表上的曲線不致走向負值。 使此曲線相對地接近所欲之值的另一因素,事實上在 此24小時期間之開始與結束時在儲存槽中的總能量大體上 5係為相同的。亦即,在0小時,於儲存槽中的總能量係約為 2,200千瓦-小時,而在24〇〇小時,係為相同日子的結束時 ,在將能量添加至儲存槽中以及自槽中取出之後,儲存槽 中的總能量係約為2,200千瓦-小時。此係意謂著假若在季 節或一段期間相同或是類似的供應與需求曲線再三地存在 1〇 ,則吾等可預期在整個季節或是一段期間,在能量進出之 間的增量大體上係為相同。 如此係顯示針對最惡劣不協調之季節所作之最佳設計 係可基於約為3.3的X係數,或是較原始所評估之截面積多 10% ,如第13圖中所示。因此,已知的安裝風車之總估算 15數目為10〇 ,其中65座係為直接使用站以及35座係為能量 儲存站,能夠見到的是針對此應用的一最佳設計,基於上 述之調整資料,係可為風車總數是11〇,其中包括71座直 接使用站以及39座能量儲存站。 第14及15圖係顯示在將X係數調整至更高時的曲線。 20第14圖顯示X係數增加20%至約3.6,以及第15圖顯示χ係 數增加30%至約3.9。該等實例顯示X係數的增加,其係意 έ胃著截面積增加,因此,增加安裝風車的總數,將曲線升 高至一點於該處在儲存槽中的總能量隨著日子進行而越來 越高。吾等可見針對此特定的日子,能量進入之增量超過 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 48 567281 玫、發明說明 發明說明續頁 能量之輸出,因而,該等設計料該段期間係為不足的, 因為假若相同之狀況存在涵蓋於該時刻,則槽中的總能量 係穩定地增加並因而必需排放。 調整系統說明曲線走向負值之其他的方法同時係涵蓋 5在本發明之考量之中。例如,可增加丙—燒器之容量, 供應涵蓋整個24小時之補充的低水平電力,因此在任一特 疋時刻此夠提供較大的補充能量之總量。 可將其他之熱源製成為更具效力或是效率高的,使附 加之所增加白勺電力係以附加之儲存的熱能形式儲存於槽中 10。於此方面,另-考量在於考慮相關於藉由所欲使用之加 熱系統所能達成之相對貢獻度。亦即,不僅應考量太陽能 收集器,同時應考量其他加熱機構的影響,,包括使用來自 壓縮機的廢棄熱量,以及由分離的加熱器所提供之能量, 諸如化石燃料燃燒器。 15 於第16及17圖中,其係針對多風的季節所顯示的是在 儲存槽之内部可用之預備的總能量。所比較的是具有太陽 能加熱器之系統對不具太陽能加熱器之系統(二者具有輔 助燃燒器)。 於第16圖中,例如,當使用一適當尺寸之槽,連同一 20太陽能加熱器與一輔助的化石燃料燃燒器時,藉由曲線顯 不在儲存槽中能量的可用性。該曲線一般係顯示在槽中能 Ϊ的供應於一平均日子的整個過程中絕不致用盡。同時係 具體地顯示以下所述:從午夜至約上午2點,能量係緩慢 地用盡(以向下的曲線表示);從約上午2點至約上午7點半 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 10 15 20 刀·;囚向進一步地考 玖^發明說明 i賴議辦__ ’將能量供應進入槽中(以向上的曲線表示);從約上午4點 至約中午12點,用於儲存之所產生的能量係超過槽之最大 谷$(以平直的曲線表示),其中超出之能量必需排出;從 約中午12點至約下午4點,使用之能量大體上超過供應量( 以陡峭的向下曲線表示);從約下午4點至約下午6點,儲 存能量的水平在能量使用與供應間變動;從約下午6點至 約晚上9點,能量恢復進入槽中(以急劇的向上曲線表示); 以及從約晚上9點至午夜,能量係緩慢地使用。 與第16圖相較,第17圖係顯示當無太陽能加熱器使用 ,但使用一輔助的化石燃料燃燒器時在儲存槽中能量的可 用性。該㈣顯Wf午較晚及晚上時刻期_存槽中能 ,顯著地用盡,導致純轉,亦即,無法持續地提供能 量。亦即,儲存在射的能量會用盡,亦即,能量需求會 超過由直接使用站與能量儲存槽所提供之能量。特別地, 該曲線顯示由諸如一丙烷燃燒器之分離的能量供應裝置所 提供之顯著的總補充的能量,必需用以補償所儲存之能量 的損失。同時可使用輔助的發電機系統。此係顯示針對結 合太陽能加熱器與輔助的化石燃料燃燒器的需求提供所需 之熱量至槽中’使系統能夠持續地運轉’及/或針對輔助 發電機系統之需求。 、 3馮敢惡劣狀 況的其中之一日子,亦即,於最亞次 ^ 、敢心名狀况季節期間。然而 ,該反覆的處if過程縣完成直至重複針對每 財的每W暢—。㈣, 0續次頁(_說類不酸觸,_隨使用續^ 50 567281 玖、發明說明 發明說明續頁 可用性及能量需求的歷史資料在年度的不同時刻,以及隨 著每日係傾向於不同的,需要重複上述方法針對該設計提 出一近似方法,其中針對儲存槽之能量供應曲線走勢決不 致在整年度期間的任一日子低於零。亦即,即使該計算初 使係針對最惡劣狀況日子所作,但通常需要針對年度之每 一日子運算該相同之分析,因此可觀察並考量該日復一日 重複的供應與需求曲線之聚集的效果。 於此方面,於任一分析中可見到的是供應與需求曲線 變化的範圍係視涵蓋該段期間儲存槽中能量添加與取用之 10多募而定。亦即,如上所述,由於供應與需求曲線實際上 顯示係沿著從不結束的連續趨勢延伸,需要考量每日的供 應與需求曲線之蓄積的效果,利用涵蓋於整個年度期間所 /小、加及取用的旎$,決定是否必需進一步地調整以確保儲 存槽中能量決不致用盡。例如,如此能夠包括對χ係數與 15風力截面積(安裝之風車的總數)、儲存槽的尺寸、太陽能 收集器的尺寸、直接使用與能量儲存站間的比例、丙烷燃 燒器的尺寸、化石燃料加熱器的尺寸、風力渦輪發電機的 容量與規格等作進一步的調整。 忒等所必需完成之調整同時應考慮的是,需以由增加 20及減少系統供應入儲存槽中之能量的觀點所作的變化。亦 即,由於在整個年度之不同時刻期間介於一日至另一日之 間,在供應與需求曲線上可能有變動,所以於一段期間需 將更多之能量添加入儲存槽中,同時於另一段期間在儲存 槽中產生之能量太多,需要減少供應能量至儲存槽。本發 0續次頁(翻晒頁不敷使麟,請註記纖臟頁) 51 567281
玖、發明說明 明較佳地考量針對任一狀況作調整。 此資料同時能夠有用地對系统作附加的調整, 因有闕於最惡劣狀況所設計之系統所導致的無效率。亦艮里 可最惡劣狀況所設計,該系統在年度^ 了一過度設計,包括最佳狀況之季節或一段期間,盘 最:劣狀況之季節或一段期間相較於年度期間能夠持續發 生一段成比例地較長的時刻。於其他的有較佳協調性之季 節或是-段期間’假若使用已針對惡劣狀況所設計之相同 的系統,則可能造成系統產生過多能量未加以使用,因此 10 ’必需排放或是儲存在電池中。 例如,由直接使用站所提供之能量超過能量需求的任 -時刻,能量會受到浪費。在一些狀況下安裝電池,或是 考量關掉適當數目的風車站係為有利的。同樣地,每當由 能量儲存站所產生之電力超過儲存槽之最大儲存容量,必 15需使用一排放構件將過多的空氣自槽中釋放。可交替地, 在該等時刻可關掉適當數目的能量儲存站。 由於該等的無效率,本發明較佳地設計結合特定數目 之混合站,如以下的說明,其係可使用以進一步地調整直 接使用與能量儲存站之比例。 20 F·調和使用混合站 本發明係考量使用一預定數目的混合站,使能夠更為 有效率設計系統並使用。如上所說明,混合站能夠在產生 供直接使用之能量與供儲存之能量間轉換,並同時作能量 分配。該混合站係為有利的由於其能夠用以補償極度的狀 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 567281 玖、發明說明 ^ ^ 發明說明續頁 況々’亦即’僅在一年中的一些月份發生最惡劣的狀況,在 4等月伤之後整個系統需加以設計。於年度的其餘期間, 几力可用性與能$需求曲線可依循更具相關聯性的型態, 於該狀況下在該等時刻需調整整個系統,並需能夠在整個 5年度期間在更具成本效益及節省能量的基礎上運轉。 、、於上述實例中,基於在多風季節期間風力供應與能量 需求曲線’決定適當地安裝71座直接使用站與39座能量儲 存站。另-方面,在較少風之季節期間,該等曲線係極具 關聯性,可作下列的計算··根據極具相關聯性之供應與需 1〇求曲線,上述之方法能夠決定開始之乂係數更為趨近2.2。 因此,假若假設在較少風季節期間能量需求係為相同的, 尖峰之此I需求係約為2,640千瓦,在較少風季節期間需 為可用之總估算的風車數目係約為在多風季節所需之數目 的-刀之-,亦即,總數約為73座風車,其中48座為直接 15使用站以及25座為能量儲存站。 明確地,在較少風季節期間,並非所有的風車站必需 運轉以符合能量之需求。事實上,假若安裝有足夠的直接 使用站則在較少風季節期間僅需較少或是不需運轉任一 能量儲存站。亦即,假若基於最惡劣狀況季節直接使用站 2〇之數目為71座,則在較少風季節期間在一連續並且不中斷 的基礎上該等7!座直接使用站可提供足夠的能量,以致僅 需極少或是不需來自儲存之能量。由於直接使用站係更為 有效率,此可為在較少風季節期間之更為令人滿意的配置 〇 .次頁(翻說頓顿使鹏, 玖、發明說明 翻說明續頁 再者,即使該等7i座直接使用站不足以供應所需之電 力至不具任一能量儲存站的區域,初使時能夠安裝一些能 量儲存站作為混合站,因此在較少風季節期間,該等混合 站能夠轉換成直接使用站用以提供所需之能量。例如,假 5若基於供應與需求曲線係如何地具相關聯性,以及在較少 風季節期間需求之多募,決定總數為77座的直接使用站能 夠在一連續並且不中斷的基礎上提供需要的電力,該系統 初使時設計成總數為110座風車站中具有71座直接使用站 ,33座能量供應站,以及6座混合站。此方式,在多風季 1〇節期間,該混合站可運轉作為能量健存站用以達成如上所 述之71座直接使用站以及39座能量儲存站之比例,同時在 較少風季節期間,該混合站可運轉作為直接使用站用以達 成77座直接使用站以及33座能量儲存站之比例。於該狀況 下,大多數而假若非所有的能量儲存站在較少風季節一點 5都不需運轉’亦即’其可關掉’因為大部分’假若非所有 的能量,可由直接使用站所提供。然而,一些能量儲存站 應維持運轉以考量可能發生無法預料的風力下降或是尖峰 需求的情況。 於此方面,另一能夠使用混合站的情況係在執行上述 〕重複處理之後,隨著-季至下一季的不同而決定直接使用 與能量儲存站之間的最理想比例。再者,由於直接使用站 在安裝上較為價廉並且在運轉上更具成本效益,諸如在供 應與需求曲線係極具相關聯性的情況下,與能量儲存站相 較其係能夠依靠由直接使用站得到較大百分比之總能量供 0續次頁(翻說頓不敷使騰,註記並使臟頁) 567281 發明說明續頁 玖、發明說明 應0 例如,假設針對一季決定最理想比例的情況其之直接 使用與能量儲存間係為50-50,亦即,50座直接使用站以 及50座能量儲存站,同時於另一季節期間,最理想之比例 5 係為30%的直接使用以及70%的能量儲存,亦即,30座直 接使用站以及70座能量儲存站。於該狀況下,不具任一混 合站,則系統可能必需基於最惡劣狀況而過度設計,亦即 ,系統或許必需設計具有120座風車站,包括50座直接使 用站(在夏季期間用以涵蓋50-50比例),以及70座能量儲存 10 站(在冬季期間用以涵蓋30-70比例)。此係意謂著針對此應 用設計該系統,可能必需安裝120座風車站,即使在任一 特定時間僅需100座或較少的風車站。 另一方面,藉使用複數之混合站,能夠將必需安裝之 風車站的數目減至最少。於上述之實例中,該系統能夠設 15 計具有總數為100座的風車站而非120座,亦即,藉安裝30 座直接使用站,50座能量儲存站以及20座混合站。此方式 ,於任一特定季節期間,已安裝的風車站總數不會超過在 任一特定時刻需要運轉之風車站的總數。 例如,為在夏季期間供應電力,20座混合站能夠轉換 20 成直接使用站,因此係為有效率地,具有50座直接使用站 ,包括30座實際的直接使用站以及20座混合站(轉換成直 接使用),以及50座能量儲存站。同樣地,在冬季期間, 該20座混合站轉換成能量儲存站,因此係為有效率地,具 有70座能量儲存站,包括50座實際的能量儲存站以及20座 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 55 567281 玖、發明說明 混合站(轉換成能量儲存站),以及30座直接使 方式使魏合站使計與❹更具效率。 ίο 於任-狀況下,本發明係考量將該系統構形藉由考慮 在任-特定時刻風力何時可用以及可用風力之多寡,以及 在任-狀時刻何時需求能量以及需求之能量的多寡使能 夠由風力能量所產生之總能量增加至最大限度,因此該系 統能夠協調並有效率及可靠地運轉,提供連續並且不中斷 的電力至遠離電力輪電網的位置。儘管往往預測風何時會 吹拂及風力之多寡’以及需求期間之範圍係為困難的,但 是本發明試圖使用可靠的資料作為計算特定平均值的方法 ’亦即’與風力供應及能量需求有關,並且使用該等平均 值作為產生事實上可適用在任—應用上之最理想系統的_ 種方法。 【圓式簡單說明】 15 第1圖係顯示一水平軸之風力渦輪發電機系統的流程 圖’該系統用於產生供直接使用的能量; 第2圖係顯示一經修改之水平轴之風力涡輪發電機系 統的流程圖,該系統用於在一壓縮空氣能量系統中儲存能 量; 20 第3圖係顯示於第2圖中所示之系統的儲存槽與加熱器 元件的概略圖式; 第4圖係顯示一混合的水平軸之風力渦輪發電機系統 的流程圖’該系統係用於產生電力同時地供直接使用與能 量儲存; 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 56 567281 發明說明續寅 假定位置的風 一假定位置的 玖、發明說明 第5圖係顯示一針對在多風季節期間一 力矩形圖; 第6圖係顯示一針對在較少風季節期門 風力矩形圖; 曰1針對一平均日子之相 同的假定位置的風力歷史資料圖表; 第8圖係顯示一在較少風季節期 τ對一平均日子之 相同的假定位置的風力歷史資料圖表; 第9圖係顯示一能量需求的歷史資 尺霣枓圖表,其係針對 相同的假定位置顯示對於多風及較少屈口 2 風日子的能量需求; 第H)圖係顯示-圖表,針對在多風季節期間相同的假 定位置比較能量需求曲線與風功率可用性曲線· 第11圖係顯示-圖表,針對在較少風季節期間相同的 假定位置比較能量需求曲線與風功率可用性曲線· 15 第12圖係顯示一圖表,顯示在多風季節期間針對一典 型的日子使用本系統利用約為3.0之波形失配係數 (waveform mismatch factor),在一假定的儲存槽中剩餘之 備用總能量; 第13圖係顯示一圖表,顯示在多風季節期間針對相同 20的日子使用本系統利用約為3·3之波形失配係數(wavef〇nn mismatch factor),在一假定的儲存槽中剩餘之備用總能量 第14圖係顯示一圖表,顯示在多風季節期間針對相同 的日子使用本系統利用約為3.6之波形失配係數(wavefc)nii 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 57 567281 假定的儲存
玖、發明說明 mismatch factor),在一 量; 槽令剩餘之傷用總能 第15圖係顯示一圖表, 同的日子使用本系統利用 5 (waveform mismatch factor) 之備用總能量;
顯示在多風季節期間針對相 約為3.9之波形失配係數 在一饭定的儲存槽中剩餘 第16圖係顯示-圖表,顯示在第13圖中所示之多風 季節=針對相同的日子在-假“儲存槽中剩餘之備 10 用總月’本系統具有太陽能與輔助燃燒器加熱裝置; 以及 ' t ’ 第17圖係顯示一圖表,顯示在第16圖中所示之多風 A'’月間針對相同的日子在一假定的儲存槽中剩餘之備 用總飴晷 ,^ 里’本系統不具太陽能加熱裝置但具有一輔助燃 燒器裝置。
58
Claims (1)
- 567281 拾、申請專利範圍 1· 一種風力能量的產生與儲存系統,其係包括: 複數之風車站,其係位在一預定的區域,其中該 複數之風車站係劃分成至少二類型; 一第一類型之風車站,其係具有一發電機設計用 5 以供應電力供直接使用; 一第二類型之風車站,其係用於將由風力所產生 之能量儲存在一或更多之高壓槽中,其中配置至少一 壓縮機用以壓縮空氣進入該槽中,以及配置至少一膨 服器用以從該槽釋放壓縮空氣。 10 2.如申請專利範圍第1項之系統,其中配置至少一加熱 裝置加熱该釋放並膨脹的壓縮空氣。 3·如申請專利範圍第1項之系統,其中配置在該系統中 該第一類型的風車站的數目以及該第二類型的風車站 的數目係基於設置站之區域的風力特徵以及使用來自 15 系統之能量之區域的用途特徵。 如申請專利範圍第2項之系統,其中該至少一加熱裝 置係由以下所組成之群組中選取: a.—種由太陽能產生熱量的裝置; b·—種由該至少一壓縮機產生熱量的裝置; 20 c•一種使用其之自有能量源的加熱裝置。 5·如申請專利範圍第2項之系統,其中該至少一加熱裝 置包含一熱交換器其具有管子延伸穿過該槽,其中一 加熱的流體能夠通過該管子用以增加該槽内部空氣的 溫度。 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 59 567281拾、申請專利範圍 :申請專利範圍續頁 6·如申請專利範圍第1項之系統,其中該一冷凍裝置係 操作上與该系統連接使由該因冷凍目的所用而釋放並 %脹之壓縮空氣所造成的冷溫度。 如申請專利範圍第1項之系統,其令配置一預定數目 的混合站其同時地在提供能量供直接使用與提供能量 供儲存之間轉換。 一種產生及儲存能量的方法,其係包含以下的步驟: 提供一預定數目的第一類型之風車站,其係具有 一發電機設計用以提供電力供直接使用;以及 提供一預定數目的第二類型之風車站,其係用於 將由風力所產生之能量儲存在一或更多之高壓槽中, 其中配置至少-壓縮機用以壓縮空氣進入該槽中,以 及配置至少一膨脹器用以從該槽釋放壓縮空氣。 如申請專利範圍第8項之方法,其中於該方法中所使 用之該第-與第二風車站的預定數目係基於設置站之 區域的風力歷史資料,以及使用來自系統之能量之區 域的需求特徵。 10.如申請專利範圍第8項之方法,其中該第一與第二風 車站的設計係基於約為65%的第—風車站以及35%的 第二風車站的比例而決定。 如申請專利範圍第9項之方法,其中該應考慮的其他 設計考量包括該-錢多槽的尺寸、壓縮機之容量、 膨脹器之容量、待安裝之風車站的總數、作為備份的 能量供應裝置的輔助燃燒器的可用性、以及用以將釋 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 拾、申請專利範圍 申請專利範圍續頁 放並膨脹的壓縮空氣加熱之一或更多加熱裝置的可用 性。 12. 如申請專利範圍第8項之方法,其中該設計考慮針對 -特定位置的每日風力與能量需求的歷史資料 料係針對年度之預定期間而獲得。 、 13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中係基於最惡劣不 協調之預定期間的每曰歷史資料估算安裝該第一與第 二風車站之總數。 14. 如申請專利範圍第13項之方法,其中使用反覆的過程 用以決定-系統能夠在不中斷與連續的基礎上,以具 成本效益及能量效率的方式提供能量至該特定位置。 15. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該年度的預定期 間係為季節。 16·如申請專利範圍第8項之方法,其中該方法包含提供 一預定數目的混合站能夠在提供能量供直接使用與提 供能量供儲存作為壓縮空氣能量間轉換。 17· —種混合的風車系統,其係包括: 一風車站,其具有一風力渦輪發電機用於產生機 械功率; 一機械劃分器,其係用於劃分由該風車站所產生 之機械功率,其中該劃分器能夠同時地分配並調整介 於至少二類型轉換器間機械功率的總量; 一第一轉換器’其係用於產生電力供直接使用, 以及一第二轉換器,其係用於產生壓縮空氣能量用於 0續次頁(發明說明頁不敷使用時,請註記並使用續頁) 61 567284 拾、申請專利_ 儲存入一或更多之高壓槽中。 4t 申請專利範圍末頁 18.如申請專利範圍第17項之混合系統,其中該機械劃分 器包含一大的齒輪與複數之傳動齒輪能夠與該大的齒 輪嚙合,以及一第一離合器用於控制該等傳動齒輪與 該大齒輪嚙合以及一第二離合器用於決定轉換器與該 口齒合之傳動齒輪作機械地連接。62
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US32701201P | 2001-10-05 | 2001-10-05 | |
US40887602P | 2002-09-09 | 2002-09-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW567281B true TW567281B (en) | 2003-12-21 |
Family
ID=26985680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW091123115A TW567281B (en) | 2001-10-05 | 2002-10-07 | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US6927503B2 (zh) |
EP (1) | EP1451466B1 (zh) |
JP (2) | JP4731812B2 (zh) |
CN (1) | CN100339593C (zh) |
AT (1) | ATE374316T1 (zh) |
AU (1) | AU2002330063B8 (zh) |
BR (1) | BR0213134B1 (zh) |
CA (1) | CA2462852C (zh) |
CY (1) | CY1107840T1 (zh) |
DE (1) | DE60222694T2 (zh) |
DK (1) | DK1451466T3 (zh) |
ES (1) | ES2294162T3 (zh) |
MX (1) | MXPA04003095A (zh) |
NZ (1) | NZ532687A (zh) |
PT (1) | PT1451466E (zh) |
TW (1) | TW567281B (zh) |
WO (1) | WO2003031813A1 (zh) |
Families Citing this family (124)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1451466B1 (en) * | 2001-10-05 | 2007-09-26 | ENIS, Ben | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid |
US6963802B2 (en) * | 2001-10-05 | 2005-11-08 | Enis Ben M | Method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy |
US6975925B1 (en) * | 2002-03-19 | 2005-12-13 | Windlynx Systems, B.V. | Forecasting an energy output of a wind farm |
US7469541B1 (en) | 2002-12-02 | 2008-12-30 | Melton David S | Portable power system |
US7793467B1 (en) | 2003-01-31 | 2010-09-14 | Melton David S | Passively cooled and heated electrical components and power building |
WO2004109172A2 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Ben Enis M | A method of storing and transporting wind generated energy using a pipeline system |
US7974742B2 (en) * | 2003-06-13 | 2011-07-05 | Enis Ben M | Method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy |
EP1636729A4 (en) * | 2003-06-13 | 2012-09-19 | Ben Enis | PROCESS FOR COORDINATING AND STABILIZING THE DELIVERY OF WIND ENERGY |
CA2544134A1 (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-06 | Ben M. Enis | Storing and using energy to reduce the end-user cost |
FR2864174A1 (fr) * | 2003-12-19 | 2005-06-24 | Gruner Sellam | Centrale electrique mobile, utilisant l'air comprime pour stocker l'energie puis l'action de la poussee d'archimede sur une roue pour sa recuperation |
US20050135934A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Mechanology, Llc | Use of intersecting vane machines in combination with wind turbines |
US7719127B2 (en) * | 2004-06-15 | 2010-05-18 | Hamilton Sundstrand | Wind power system for energy production |
US20060055175A1 (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Grinblat Zinovy D | Hybrid thermodynamic cycle and hybrid energy system |
DE102004046701A1 (de) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Aloys Wobben | Regeneratives Energiesystem |
US7633177B2 (en) * | 2005-04-14 | 2009-12-15 | Natural Forces, Llc | Reduced friction wind turbine apparatus and method |
US7671481B2 (en) * | 2005-06-10 | 2010-03-02 | General Electric Company | Methods and systems for generating electrical power |
US20070199536A1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-08-30 | Doohovskoy Alexander P | Methods and systems employing intersecting vane machines |
US7233079B1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-06-19 | Willard Cooper | Renewable energy electric power generating system |
US7485979B1 (en) * | 2005-11-17 | 2009-02-03 | Staalesen Haakon A | Method and system for controlling power generator having hydraulic motor drive |
US7613548B2 (en) * | 2006-01-26 | 2009-11-03 | General Electric Company | Systems and methods for controlling a ramp rate of a wind farm |
EP1987248A4 (en) * | 2006-01-31 | 2013-06-26 | Ben M Enis | IMPROVED METHOD FOR TRANSPORTING AND STORING WIND POWER BY MEANS OF A PIPELINE |
CA2654662A1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Fluor Technologies Corporation | Configurations and methods of hydrogen fueling |
US7523001B2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-04-21 | General Electric Company | Method and apparatus for operating wind turbine generators |
ZA200903446B (en) * | 2006-10-23 | 2010-09-29 | Ben M Enis | Thermal energy storage system using compressed air energy and/or chilled water from desalination processes |
US7950143B2 (en) * | 2006-12-22 | 2011-05-31 | Genedics Clean Energy, Llc | Method for creating micro/nano wind energy gathering devices |
US7737571B2 (en) * | 2006-12-22 | 2010-06-15 | Genedics Clean Energy, Llc | System and method for creating a networked infrastructure distribution platform of fixed hybrid solar wind energy generating devices |
US7741727B2 (en) * | 2006-12-22 | 2010-06-22 | Genedics Clean Energy, Llc | System and method for creating a networked infrastructure distribution platform of small fixed and vehicle based wind energy gathering devices along roadways |
US7525210B2 (en) | 2006-12-22 | 2009-04-28 | Genedics Llc | System and method for creating a networked infrastructure distribution platform of fixed and mobile solar and wind gathering devices |
US7614237B2 (en) * | 2007-01-25 | 2009-11-10 | Michael Nakhamkin | CAES system with synchronous reserve power requirements |
US8938967B2 (en) * | 2007-01-30 | 2015-01-27 | Thomas McMaster | Hybrid wind turbine |
US7615884B2 (en) * | 2007-01-30 | 2009-11-10 | Mcmastercorp, Inc. | Hybrid wind turbine system, apparatus and method |
WO2008110018A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Whalepower Corporation | Wind powered system for the direct mechanical powering of systems and energy storage devices |
CA2636439C (en) * | 2007-06-28 | 2012-02-21 | Stanley Edward Livingston | Secondary power source for a light truck vehicle |
US8112253B2 (en) | 2007-07-26 | 2012-02-07 | Areva T&D, Inc. | Energy management system that provides real time situation awareness of a potential energy management failure |
US20090033102A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Enis Ben M | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid |
US20090062671A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-03-05 | Brockway Brian P | Periodic sampling of cardiac signals using an implantable monitoring device |
US8080895B1 (en) * | 2007-10-12 | 2011-12-20 | Williams Brian B | Energy generation from compressed fluids |
US20090182508A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Serth Walter H | Efficient Transmission of Electricity From a Wind Farm Located Remote From a Power Grid |
EP2083170A1 (en) * | 2008-01-23 | 2009-07-29 | Flexenclosure AB | Method and device for controlling operation of a power supply system |
EP2108831A1 (de) * | 2008-04-08 | 2009-10-14 | Michael Krumm | Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung alternativer Energiequellen |
US20110266810A1 (en) | 2009-11-03 | 2011-11-03 | Mcbride Troy O | Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies |
US8240140B2 (en) | 2008-04-09 | 2012-08-14 | Sustainx, Inc. | High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression |
US8037678B2 (en) | 2009-09-11 | 2011-10-18 | Sustainx, Inc. | Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies |
US20100307156A1 (en) | 2009-06-04 | 2010-12-09 | Bollinger Benjamin R | Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems |
US8677744B2 (en) | 2008-04-09 | 2014-03-25 | SustaioX, Inc. | Fluid circulation in energy storage and recovery systems |
US8479505B2 (en) | 2008-04-09 | 2013-07-09 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems |
US7958731B2 (en) | 2009-01-20 | 2011-06-14 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems |
US8250863B2 (en) | 2008-04-09 | 2012-08-28 | Sustainx, Inc. | Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems |
US8448433B2 (en) | 2008-04-09 | 2013-05-28 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression |
US8359856B2 (en) | 2008-04-09 | 2013-01-29 | Sustainx Inc. | Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery |
US8474255B2 (en) | 2008-04-09 | 2013-07-02 | Sustainx, Inc. | Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange |
US8225606B2 (en) | 2008-04-09 | 2012-07-24 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression |
EP2280841A2 (en) | 2008-04-09 | 2011-02-09 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas |
WO2009144737A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-12-03 | Mckinney, Hina | Wind turbine system with steady electric power output using air battery. |
US7870746B2 (en) * | 2008-05-27 | 2011-01-18 | Expansion Energy, Llc | System and method for liquid air production, power storage and power release |
WO2009152141A2 (en) | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Sustainx, Inc. | System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage |
US20120161443A1 (en) * | 2009-02-28 | 2012-06-28 | Ener2 Llc | Wind turbine |
WO2010105155A2 (en) | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage |
US8288880B2 (en) * | 2009-04-21 | 2012-10-16 | Gen-Tech Llc | Power generator system |
US8600574B2 (en) * | 2009-05-19 | 2013-12-03 | International Business Machines Corporation | Dynamic specification of power supply sources |
US8104274B2 (en) | 2009-06-04 | 2012-01-31 | Sustainx, Inc. | Increased power in compressed-gas energy storage and recovery |
US8731724B2 (en) * | 2009-06-22 | 2014-05-20 | Johnson Controls Technology Company | Automated fault detection and diagnostics in a building management system |
US9196009B2 (en) | 2009-06-22 | 2015-11-24 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for detecting changes in energy usage in a building |
US11269303B2 (en) | 2009-06-22 | 2022-03-08 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for detecting changes in energy usage in a building |
US9753455B2 (en) | 2009-06-22 | 2017-09-05 | Johnson Controls Technology Company | Building management system with fault analysis |
US9606520B2 (en) | 2009-06-22 | 2017-03-28 | Johnson Controls Technology Company | Automated fault detection and diagnostics in a building management system |
US8600556B2 (en) | 2009-06-22 | 2013-12-03 | Johnson Controls Technology Company | Smart building manager |
US10739741B2 (en) | 2009-06-22 | 2020-08-11 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for detecting changes in energy usage in a building |
US8788097B2 (en) | 2009-06-22 | 2014-07-22 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for using rule-based fault detection in a building management system |
US9286582B2 (en) | 2009-06-22 | 2016-03-15 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for detecting changes in energy usage in a building |
US8532839B2 (en) | 2009-06-22 | 2013-09-10 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for statistical control and fault detection in a building management system |
US8181406B2 (en) * | 2009-06-26 | 2012-05-22 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Environmentally-friendly and secure outdoor shelter for operational cellular equipment |
US8436489B2 (en) * | 2009-06-29 | 2013-05-07 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
US8196395B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-06-12 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
US8146354B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-04-03 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
US8247915B2 (en) | 2010-03-24 | 2012-08-21 | Lightsail Energy, Inc. | Energy storage system utilizing compressed gas |
US20110100005A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Sampson Glenn A | Water reclamation in a concentrated solar power-enabled power plant |
US9347436B2 (en) * | 2009-11-18 | 2016-05-24 | Dariusz Krzysztof Iwanowski | Method and system for renewable energy store in temperature-pressure tank of energy and conversion to electrical energy |
WO2011100255A2 (en) | 2010-02-09 | 2011-08-18 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for measuring and verifying energy savings in buildings |
WO2011112571A2 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | Siemens Energy, Inc. | Method and system for damping subsynchronous resonant oscillations in a power system using a wind turbine |
US8191362B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-06-05 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems |
US8171728B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-05-08 | Sustainx, Inc. | High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems |
US8234863B2 (en) | 2010-05-14 | 2012-08-07 | Sustainx, Inc. | Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange |
US20110288688A1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | William Lehan | System and method for generating electric power |
US9558250B2 (en) | 2010-07-02 | 2017-01-31 | Alstom Technology Ltd. | System tools for evaluating operational and financial performance from dispatchers using after the fact analysis |
US8972070B2 (en) | 2010-07-02 | 2015-03-03 | Alstom Grid Inc. | Multi-interval dispatch system tools for enabling dispatchers in power grid control centers to manage changes |
US8538593B2 (en) | 2010-07-02 | 2013-09-17 | Alstom Grid Inc. | Method for integrating individual load forecasts into a composite load forecast to present a comprehensive synchronized and harmonized load forecast |
US9727828B2 (en) | 2010-07-02 | 2017-08-08 | Alstom Technology Ltd. | Method for evaluating operational and financial performance for dispatchers using after the fact analysis |
US8517669B2 (en) | 2010-07-16 | 2013-08-27 | William Dotts, Iii | Mechanical wind turbine and method of use |
US8978380B2 (en) | 2010-08-10 | 2015-03-17 | Dresser-Rand Company | Adiabatic compressed air energy storage process |
US8495872B2 (en) | 2010-08-20 | 2013-07-30 | Sustainx, Inc. | Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas |
US20120080882A1 (en) * | 2010-10-04 | 2012-04-05 | Kenneth Tyrone Newburn | Electric generator utilizing high pressure fluid spray to rotate power generating |
US8578708B2 (en) | 2010-11-30 | 2013-11-12 | Sustainx, Inc. | Fluid-flow control in energy storage and recovery systems |
US8739533B2 (en) | 2010-12-02 | 2014-06-03 | Or Yogev | Solar augmented wind turbine for stable and dispatchable utility scale power generation |
EP2489840A1 (de) * | 2010-12-08 | 2012-08-22 | Ago Ag Energie + Anlagen | Energiespeicher und Verfahren zu dessen Betrieb |
US20120297772A1 (en) | 2011-05-17 | 2012-11-29 | Mcbride Troy O | Systems and methods for efficient two-phase heat transfer in compressed-air energy storage systems |
US20130022477A1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-01-24 | Caitin, Inc. | Turbines with integrated compressors and power generators |
US9133819B2 (en) | 2011-07-18 | 2015-09-15 | Kohana Technologies Inc. | Turbine blades and systems with forward blowing slots |
EP2562901B1 (en) * | 2011-08-26 | 2014-03-19 | ABB Research Ltd. | Unit commitment for wind power generation |
CN102359437B (zh) * | 2011-09-05 | 2014-10-08 | 华北电力大学 | 风力发电和压缩空气储能的一体化系统及集成方法 |
EP2565443A1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-06 | XEMC Darwind B.V. | Generating auxiliary power for a wind turbine |
CN102996359A (zh) * | 2011-09-14 | 2013-03-27 | 周登荣 | 自然能源蓄能发电方法及其发电系统 |
US20130091835A1 (en) | 2011-10-14 | 2013-04-18 | Sustainx, Inc. | Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems |
US9562521B2 (en) * | 2012-04-24 | 2017-02-07 | Or Yogev | Hybrid system for electric power generation from solar-thermal energy and wind energy sources |
US9390388B2 (en) | 2012-05-31 | 2016-07-12 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for measuring and verifying energy usage in a building |
JP5868809B2 (ja) * | 2012-08-06 | 2016-02-24 | 株式会社東芝 | 発電プラントおよび熱供給方法 |
US10072646B2 (en) * | 2012-09-11 | 2018-09-11 | EnisEnerGen LLC. | Method and apparatus for using wind energy or solar energy for an underwater and/or for an under seabed compressed air energy storage system |
US9938895B2 (en) | 2012-11-20 | 2018-04-10 | Dresser-Rand Company | Dual reheat topping cycle for improved energy efficiency for compressed air energy storage plants with high air storage pressure |
US9903272B2 (en) | 2013-05-07 | 2018-02-27 | Ben Enis | Method and apparatus for integrating on-shore green and other on-shore power sources with a compressed air energy storage system on a floating power plant |
US8907524B2 (en) | 2013-05-09 | 2014-12-09 | Expansion Energy Llc | Systems and methods of semi-centralized power storage and power production for multi-directional smart grid and other applications |
CH708072A1 (it) * | 2013-05-17 | 2014-11-28 | Swiss Green Systems Sagl | Dispositivo per la produzione di energia elettrica. |
CN103306902B (zh) * | 2013-05-24 | 2015-03-25 | 长沙理工大学 | 一种风力发电装置电力输出值的平稳输出方法 |
US10323543B2 (en) * | 2014-07-28 | 2019-06-18 | Third Power, LLC | Conversion of power plants to energy storage resources |
JP6368577B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2018-08-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法 |
US9778639B2 (en) | 2014-12-22 | 2017-10-03 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for adaptively updating equipment models |
US20180238304A1 (en) * | 2015-02-16 | 2018-08-23 | Eronini Iheanyi UMEZ-ERONINI | Distributed compressed air energy storage with heat network |
US20170074248A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Ben M. Enis | Wind turbine station and tower with vertical storage tanks |
CN105404720A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-03-16 | 中国电力科学研究院 | 一种基于硬件在环仿真的风电机组建模方法 |
EP3259473B1 (en) * | 2016-04-09 | 2020-07-08 | Umez-Eronini, Eronini | Wind farm with compressed air energy storages |
JP2018178968A (ja) * | 2017-04-21 | 2018-11-15 | 株式会社日立製作所 | 発電量モニタリング装置及び発電量モニタリングシステム |
CN107171494B (zh) * | 2017-06-15 | 2018-07-20 | 苏州达思灵新能源科技有限公司 | 一种压缩空气涡轮直流发电机系统 |
US10730406B2 (en) * | 2017-08-08 | 2020-08-04 | HELLA GmbH & Co. KGaA | Electronic control system for a vehicle seat |
US20210388757A1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-12-16 | Bechtel Infrastructure and Power Corporation | Air energy storage with internal combustion engines |
CN112881857B (zh) * | 2021-01-11 | 2023-05-05 | 华翔翔能科技股份有限公司 | 一种实时感知的电网故障预防系统及方法 |
Family Cites Families (62)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US320482A (en) | 1885-06-23 | Apparatus for compressing air and storing the same | ||
US874140A (en) | 1907-12-17 | Benjamin Valiquet | Apparatus for converting, storing, and utilizing wind-power. | |
US1231051A (en) | 1912-01-29 | 1917-06-26 | Bruno V Nordberg | Compressed-air power system. |
US2179885A (en) | 1937-10-29 | 1939-11-14 | Fumagalli Charles | Windmill and windmill electric generating and regulating storage system |
US2230526A (en) * | 1938-07-01 | 1941-02-04 | Gen Motors Corp | Wind power plant |
US2539862A (en) * | 1946-02-21 | 1951-01-30 | Wallace E Rushing | Air-driven turbine power plant |
US2475252A (en) * | 1946-11-21 | 1949-07-05 | Gen Railway Signal Co | Power supply system |
FR1010982A (fr) * | 1948-11-16 | 1952-06-17 | Scient Et Tech Bureau Et | Groupe éolienne-pompe à chaleur |
US3151250A (en) | 1962-12-26 | 1964-09-29 | Gen Electric | Spinning reserve peaking gas turbine |
US3677008A (en) | 1971-02-12 | 1972-07-18 | Gulf Oil Corp | Energy storage system and method |
US3806733A (en) | 1973-03-22 | 1974-04-23 | M Haanen | Wind operated power generating apparatus |
US3979597A (en) | 1974-03-05 | 1976-09-07 | Drucker Ernest R | Solar power plant |
US4236083A (en) * | 1975-02-19 | 1980-11-25 | Kenney Clarence E | Windmill having thermal and electric power output |
US4118637A (en) | 1975-05-20 | 1978-10-03 | Unep3 Energy Systems Inc. | Integrated energy system |
US4055950A (en) * | 1975-12-29 | 1977-11-01 | Grossman William C | Energy conversion system using windmill |
US4167372A (en) | 1976-09-30 | 1979-09-11 | Unep 3 Energy Systems, Inc. | Integrated energy system |
JPS5392063A (en) * | 1977-01-22 | 1978-08-12 | Nippon Steel Corp | Wind-power generation system utilizing fluid pressure |
DE2717679A1 (de) * | 1977-04-21 | 1978-10-26 | Michael Wangen | Rueckstandslose energieversorgungsanlage mit pressluft als energiespeicher |
US4206608A (en) * | 1978-06-21 | 1980-06-10 | Bell Thomas J | Natural energy conversion, storage and electricity generation system |
US4229661A (en) * | 1979-02-21 | 1980-10-21 | Mead Claude F | Power plant for camping trailer |
AU5900380A (en) | 1979-06-08 | 1980-12-11 | Payne, B.M.M. | Compressed air system |
US4304103A (en) | 1980-04-22 | 1981-12-08 | World Energy Systems | Heat pump operated by wind or other power means |
US4441872A (en) * | 1981-04-14 | 1984-04-10 | Seale Joseph B | Fluid energy conversion system |
JPS5822471U (ja) * | 1981-08-05 | 1983-02-12 | 浜岡 康正 | 複式風車圧縮空気力による発電装置 |
US4455834A (en) | 1981-09-25 | 1984-06-26 | Earle John L | Windmill power apparatus and method |
US4525631A (en) | 1981-12-30 | 1985-06-25 | Allison John H | Pressure energy storage device |
US4447738A (en) * | 1981-12-30 | 1984-05-08 | Allison Johnny H | Wind power electrical generator system |
JPS58117367A (ja) * | 1981-12-31 | 1983-07-12 | 小渕 守男 | 風力発電装置 |
JPS58139588U (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-20 | 鹿島建設株式会社 | 風力を利用したヒ−トポンプ式加熱冷却装置 |
EP0104034A1 (en) | 1982-09-20 | 1984-03-28 | JAMES HOWDEN & COMPANY LIMITED | Wind turbines |
JPS6220678A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Matsushita Seiko Co Ltd | 風力暖房装置 |
US4735552A (en) * | 1985-10-04 | 1988-04-05 | Watson William K | Space frame wind turbine |
EP0307517A1 (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Zakaria Kalil Doleh | System for generating electrical energy |
JPH01116289A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風車発電装置 |
JPH01237360A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-21 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 風力発電装置 |
GB2225616A (en) * | 1988-11-30 | 1990-06-06 | Wind Energy Group Limited | Power generating system including gearing allowing constant generator torque |
US5206537A (en) | 1990-09-24 | 1993-04-27 | Ecm International Inc. | Epcon energy field system an energy producing conglomerate (EPCAN) system using wind energy, solar panels, and steam turbines |
DK23391D0 (da) * | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Soerensen Jens Richard | Vindmoelle til selvforsyning og opbevaring af energi |
US5155375A (en) | 1991-09-19 | 1992-10-13 | U.S. Windpower, Inc. | Speed control system for a variable speed wind turbine |
GB2263734B (en) * | 1992-01-31 | 1995-11-29 | Declan Nigel Pritchard | Smoothing electrical power output from means for generating electricity from wind |
JPH05223054A (ja) * | 1992-02-07 | 1993-08-31 | Teruhisa Kimura | 風力原動機の無風間合における発電装置 |
US5924283A (en) | 1992-06-25 | 1999-07-20 | Enmass, Inc. | Energy management and supply system and method |
US5300817A (en) * | 1993-04-16 | 1994-04-05 | Baird William R | Solar venturi turbine |
DE4339402C2 (de) * | 1993-11-18 | 1998-07-09 | Norbert Dipl Ing Kraus | Verfahren und Anlage zur Umwandlung und Speicherung von Windenergie |
US5685155A (en) | 1993-12-09 | 1997-11-11 | Brown; Charles V. | Method for energy conversion |
IL108546A (en) | 1994-02-03 | 1997-01-10 | Israel Electric Corp Ltd | Compressed air energy storage method and system |
US5384489A (en) * | 1994-02-07 | 1995-01-24 | Bellac; Alphonse H. | Wind-powered electricity generating system including wind energy storage |
US5512787A (en) | 1994-10-19 | 1996-04-30 | Dederick; Robert | Facility for refueling of clean air vehicles/marine craft and power generation |
SE508282C2 (sv) * | 1995-02-20 | 1998-09-21 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Kylsystem för luft och sätt att driva ett sådant system |
JPH09317495A (ja) * | 1996-06-03 | 1997-12-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
FR2756325B1 (fr) * | 1996-11-12 | 2001-11-23 | B M D Barili Martino Dev | Procede et dispositif de production d'energie electrique a partir d'une energie renouvelable |
JPH1182284A (ja) * | 1997-09-04 | 1999-03-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 風力利用エネルギーシステム |
JPH11280638A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽熱エアタービンコジェネレーションシステム |
US6054838A (en) * | 1998-07-23 | 2000-04-25 | Tsatsis; Constantinos | Pressurized electric charging |
JP2000087841A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Toshiba Corp | 風力発電システム |
JP3755075B2 (ja) * | 1999-01-22 | 2006-03-15 | 株式会社日立製作所 | 電力変動補償装置 |
CN1277323A (zh) * | 1999-06-10 | 2000-12-20 | 北京欧泰克石油技术有限责任公司 | 风力储能动力发电方法及其风力储能动力设备 |
US6581394B1 (en) * | 1999-12-07 | 2003-06-24 | Jacob Bletnitsky | Air-based refrigeration system |
SE518121C2 (sv) * | 1999-12-23 | 2002-08-27 | Abb Ab | Elkraftsystem baserat på förnyelsebara energikällor |
FI110812B (fi) * | 2000-06-21 | 2003-03-31 | Prorauta | Muuttuvavälityksinen planeettavaihteisto |
JP2003083230A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風車発電装置及び風車プラントとそれらの運転方法 |
EP1451466B1 (en) * | 2001-10-05 | 2007-09-26 | ENIS, Ben | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid |
-
2002
- 2002-10-04 EP EP02766321A patent/EP1451466B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-04 NZ NZ532687A patent/NZ532687A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-10-04 US US10/263,848 patent/US6927503B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-04 CA CA2462852A patent/CA2462852C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-04 CN CNB028196562A patent/CN100339593C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-04 MX MXPA04003095A patent/MXPA04003095A/es active IP Right Grant
- 2002-10-04 BR BRPI0213134-0A patent/BR0213134B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2002-10-04 ES ES02766321T patent/ES2294162T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-04 WO PCT/US2002/029841 patent/WO2003031813A1/en active IP Right Grant
- 2002-10-04 AU AU2002330063A patent/AU2002330063B8/en not_active Ceased
- 2002-10-04 DK DK02766321T patent/DK1451466T3/da active
- 2002-10-04 JP JP2003534764A patent/JP4731812B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-04 AT AT02766321T patent/ATE374316T1/de active
- 2002-10-04 PT PT02766321T patent/PT1451466E/pt unknown
- 2002-10-04 DE DE60222694T patent/DE60222694T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-07 TW TW091123115A patent/TW567281B/zh not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-05-20 US US11/134,801 patent/US7067937B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2006
- 2006-06-12 US US11/450,174 patent/US7250691B2/en active Active
-
2007
- 2007-12-20 CY CY20071101621T patent/CY1107840T1/el unknown
-
2010
- 2010-02-08 JP JP2010024926A patent/JP2010133422A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7067937B2 (en) | 2006-06-27 |
DK1451466T3 (da) | 2008-02-04 |
CN1615402A (zh) | 2005-05-11 |
JP4731812B2 (ja) | 2011-07-27 |
WO2003031813A9 (en) | 2004-01-15 |
ES2294162T3 (es) | 2008-04-01 |
NZ532687A (en) | 2007-06-29 |
JP2010133422A (ja) | 2010-06-17 |
US20030105556A1 (en) | 2003-06-05 |
US7250691B2 (en) | 2007-07-31 |
EP1451466B1 (en) | 2007-09-26 |
EP1451466A1 (en) | 2004-09-01 |
DE60222694D1 (de) | 2007-11-08 |
CA2462852C (en) | 2012-03-20 |
US20050225091A1 (en) | 2005-10-13 |
US20060232895A1 (en) | 2006-10-19 |
WO2003031813A1 (en) | 2003-04-17 |
CN100339593C (zh) | 2007-09-26 |
AU2002330063B8 (en) | 2009-12-03 |
ATE374316T1 (de) | 2007-10-15 |
CA2462852A1 (en) | 2003-04-17 |
CY1107840T1 (el) | 2013-06-19 |
EP1451466A4 (en) | 2004-11-17 |
AU2002330063B2 (en) | 2009-11-12 |
BR0213134A (pt) | 2006-05-23 |
JP2005530074A (ja) | 2005-10-06 |
US6927503B2 (en) | 2005-08-09 |
DE60222694T2 (de) | 2008-08-28 |
PT1451466E (pt) | 2008-01-07 |
MXPA04003095A (es) | 2004-11-29 |
BR0213134B1 (pt) | 2012-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW567281B (en) | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid | |
AU2002330063A1 (en) | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid | |
US20090033102A1 (en) | Method and apparatus for using wind turbines to generate and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid | |
US6963802B2 (en) | Method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy | |
US7974742B2 (en) | Method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy | |
US7308361B2 (en) | Method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy | |
JP2005530074A5 (zh) | ||
CN111027846A (zh) | 一种考虑热氢联产的电氢综合能源系统及其容量配置方法 | |
Zhang et al. | Integration of small-scale compressed air energy storage with wind generation for flexible household power supply | |
EP1563581A1 (en) | A plant for the exploitation of renewable energy sources in combination with traditional energy sources, particularly for the heating and cooling of dwellings | |
Daneshi et al. | Integration of wind power and energy storage in SCUC problem | |
AU2004250158B2 (en) | A method of coordinating and stabilizing the delivery of wind generated energy | |
ZA200403368B (en) | Method and apparatus for using wind turbines to generates and supply uninterrupted power to locations remote from the power grid. | |
Licheri et al. | Pumps as turbines for pumped hydro energy storage systems-A small-size case study | |
CN114154335A (zh) | 一种新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法 | |
CN109993422A (zh) | 一种利用综合供能系统促进风电消纳的方法和系统 | |
James | Welcome to the new ice age [Power Storage] |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |