[发明专利]用于存储能量的系统和方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2008年2月6日提交的美国临时专利申请No.61/026,657、2008年7月16日提交的美国临时专利申请No.61/081,340、2008年12月26日提交的美国临时专利申请No.61/140,921和2009年2月4日提交的临时专利申请No.12/365,848的优先权和权益，所有这些专利申请的内容通过全文引用结合于此。

技术领域

本发明的实施方式涉及用于存储能量的系统和方法。实施方式例如可用于涉及存储“非高峰”期间(即，相对于“高峰”期间能量需求低的期间)和/或从再生能源(诸如但不局限于风)产生的能量。在具体实施方式中，储能系统构造成用于在陆地上操作。在另一具体实施方式中，储能系统构造成用于在水体(诸如但不局限于海洋)中操作。

背景技术

提供足够的能量以满足所有各种社会需求正逐年变得更具问题。煤、石油和煤气之类的传统能源变得较贵且较难以发现。同时，燃烧的副产物污染空气并增加大气中的二氧化碳，因此具有威及全球环境的严重后果。

当前能够提供大容量储能的技术是水力发电。图1的系统10中示出了该技术的实施例。参照图1，该系统采用两个大贮水池102和105，贮水池102和105相对于彼此位于不同的高度。当多余能量可利用且多余能量(因无效而无任何损失)存储在系统10中时，则通过泵101将水106从较低水池102抽到较高水池105。(多余能量通过电网108产生并通过变电站107向电动机100提供动力)。系统10中存储的能量如下释放。水106通过水轮机103从较高水池105释放到较低水池102中，以产生机械能。该机械能通过发电机104转化成电能，并通过变电站提供到电网108。

诸如系统10的大型系统装置可提供超过1000兆瓦(MW)的最高输出功率和几千兆瓦时(MW-H)的存储容量。水力发电已是几十年来具有全球通用性的重要存储技术。然而，除了构造成本提高外，与设计用于该系统的水池相关的地理学、地质学和环境约束使得该技术对于未来发展无太大吸引力。因此，该技术可能不提供进行支撑未来发展要求所需要的广泛适用性、生产量、低成本和环境适应性的实践方法，该方法例如可包括从碳氢化合物源到再生能源的能量基础转换。

发明内容

本发明的实施方式涉及储能系统，该储能系统可用作可靠的、可调度的基底负载电源，以及间歇式生产供应。在具体的实施方式中，该系统可产生利用再生能源作为动力，该再生能源例如但不局限于通过太阳电池板和风力涡轮机收集。根据本发明的实施方式，来自太阳和/或风能装置的较大部分的输出被引到大型储能单元中，该储能单元然后可根据需要释放该能量。

相对于诸如水力发电的技术，本发明的实施方式涉及扩大可进行储能的适用场合的范围。本发明的实施方式的特征包括：高电势(1000兆瓦以上)；大储能能力(包括但不局限于额定功率下的8小时以上)；对环境的负面影响最小；以及靠近供电线路或大的电力市场，诸如但不局限于城市。

在水力发电的情况下，可能难以定位能够提供所有或部分这些特征的场所。本发明的实施方式涉及扩展合适安装场所的范围，以大量利用靠近美国和世界各国的许多重要城市的位置。

根据一个实施方式，一种用于存储能量的系统包括：至少一个主体；连接物，该连接物用于悬挂所述至少一个主体，以借助重力从第一高度位置运动到第二高度位置；以及发电机，该发电机通过所述连接物与所述至少一个主体联接，通过所述至少一个主体借助重力从所述第一高度位置运动到所述第二高度位置的运动来驱动所述发电机发电。所述至少一个主体的质量至少大约为100吨；(b)所述第一高度位置和所述第二高度位置之间限定至少大约200米的距离；和/或(c)该系统还包括操作器，该操作器构造成操作所述连接物，以将所述至少一个主体抵抗重力从所述第二高度位置可控制地移动到所述第一高度位置，以提高所述至少一个主体的重力势能，并且保持所述至少一个主体的重力势能。