[发明专利]能量存储和回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量存储和回收系统。更具体地说，本发明涉及一种基于重力的能量存储和回收系统，该系统使用地下挖掘的井筒和移动质量来存储和产生能量。

背景技术

已知的能量存储和回收系统的一个实例是一个泵存储系统，该泵存储系统是基于重力(势能)的系统的一个实例。该泵存储系统还被称为泵水系统并且包括两个储水库，这两个储水库相对于彼此各自位于不同的高度，这样使得一个储水库高于另一个储水库。当存在过量能量时，水从下部储库泵送到上部储库，并且这样通过将水保持在上部储库中而使过量能量保留在该系统中。当需要能量时，通常通过一个涡轮机将水从上部储库释放到下部储库中，这样使得通过水从上部储库到下部储库的重力流动作用产生机械能。所产生的机械能可以通过适当的装置(例如，一个发电机)转化成电能并且随后通过一个变电站提供给电网。

在自然能源被捕获来转化成电能的情况下，可再生能源变得越来越受欢迎。可再生能源的一个实例是风能。风能通常是通过风力涡轮机转化成机械能。机械能因此可转化成有用的电能。然而，风能是一种天然存在的资源并且就其本质而言是非常不可预测的。因此，由风力涡轮机产生的电能的量也可能随着时间的推移发生变化。

风能的不可预测的性质促进了能量存储系统的开发，这些能量存储系统可以捕获风能并且存储该能量用于在需要时使用，而不是损失在风力较高并且不需要能量时的时期内所产生的能量，并且类似地，而不是在没有风时，在需求时期没有任何动力。

在需要时使用风能来存储能量和排放能量的能量存储系统的一个实例是由一个重力系统提供，其中挖掘一个深井筒并且使用该井筒内从该井筒内的一个第一高度到一个第二高度的移动质量来产生可转化成电力的能量。

由于常规动力资源(如煤、油和天然气)变得更加昂贵并且由于储量被耗尽，可再生能源被越来越多地开采。

因此希望提供一种改进的可再生能源。

希望提供一种可用风能产品操作的能量存储系统。

希望提供一种能够从不规则风能中产生基本上恒定的能量供应的能量存储系统。

还希望提供一种能够使不规则风能产生与间歇性能量需求行为相匹配的能量存储系统。

进一步希望提供一种使用平衡压力来使由于摩擦效应所引起的能量损耗最小化的节能能量存储和回收系统。

发明内容

根据本发明的一个第一方面，提供有一种能量存储和回收系统，该系统包括：

至少一个可移动的本体，该至少一个可移动的本体被安排成在一个地下挖掘的井筒内移动；

一个密封组件，该密封组件被安排成支撑该至少一个本体以用于在该井筒内在两个方向上移动，其中该密封组件包括一个支撑构件和一个密封元件，其中该密封组件被适配成使该井筒内的两个区域彼此隔离；

一个流体负载系统，其中可以将一个第一流体和一个第二流体分开地供给至井筒；

其中在使用中，该第一流体邻近该密封元件的一个第一面施加压力，其中该第一流体可以被加压以便为能量存储系统充能；

其中在使用中，该第二流体包括具有比该第一流体更高密度的流体，并且其中该第二流体邻近该密封元件的一个第二面施加压力；并且

其中该流体负载系统可操作来控制该井筒内该第二流体的水平。

通过控制井筒内第二流体的水平，由于第一流体和第二流体所引起的密封元件的区域中的压差被减小并且密封元件的区域中的压力可以是基本上平衡的，即使在密封组件由于力的一个通常较大且总体不平衡而移动时，这是因密封组件尤其是密封支撑构件(其通常是一个固体结构)的两侧之间的压力而造成的。

密封元件在这两个面上仅经受流体压力，因此该密封元件上的负载减少并且可以是最小的，因为该密封元件的两个面上的压力减小并且该密封元件的两个面上的压力作用优选是平衡的并且因此密封元件上的流体压力的作用可以是基本上可忽略不计的。

这样，根据本发明的能量存储系统具有优于现有技术系统的改进的效率，因为密封元件仅有效地作用来保持第一流体与第二流体分离并且因此不会在井筒的内侧产生大的摩擦负载。通过使用本发明的密封组件，由于摩擦所致的能量损耗因此是最小的。

该能量存储系统进一步包括一种流体负载系统，其中该第一流体和第二流体可以被单独地供给至该井筒，其中该井筒包括在该井筒的周界处纵向延伸的多个管道，其中每个管道均是朝向该井筒的基部打开的，其中该第一流体可以通过这些管道供给并且该第二流体可以被供给至该井筒。在使用中，第二流体可以包围井筒中的至少一个本体。