[发明专利]储能装置和系统

说明书

提供了一种储能装置(1；1'、1”、1”')，其包括用于存储加压气体的气体容器(10)、用于存储热能的至少一个储热元件(12)、以及用于通过电能加热所述至少一个储热元件(12)的一个或几个电加热装置(13)。所述至少一个储热元件(12)和所述一个或几个电加热装置(13)设置在所述气体容器(10)内，使得当加压气体存储在所述气体容器(10)中时加压气体围绕所述至少一个储热元件(12)。此外，提供了一种具有这种储能装置(1；1'、1”、1”')的储能系统，用于在充能过程中存储压缩气体和热量，并且用于在释能期间产生电能。

技术领域

本发明涉及一种用于以加压气体和热能的形式存储能量的储能装置。本发明还涉及一种包括这种储能装置的储能系统。

背景技术

为了发电，越来越多地使用例如风能和太阳能等可再生能源。然而，与可再生能源通常相关联的问题是产生的电力的持续可用性。例如，风具有间歇性，并且不能持续吹24个小时和一周七天。太阳能仅在白天可用，并且高度依赖于天气条件，特别是云量。因此，为了使可再生能源更有吸引力，并且提高由这种能源产生的电能的可用性，需要存储能量。现今，有不同的储能技术可用，在高端或低端，有电池、泵存储系统、压缩空气存储以及使用热量的储能的各种形式。借助于这些储能技术，当有过剩的可再生能源可用时，能量以例如热能、加压空气或化学能的形式存储，并且随后转换为电能，并在对可再生能源需求高和/或可用性低的时期使用。

现今的储能系统面临的主要问题是它们的效率和它们的相对低的储能密度(单位表面或体积存储的能量)。

WO 2004/072452 A1公开了一种组合的热和压缩空气存储系统，在该系统中空气能够被加压并存储在压力罐中。为了释能，压缩空气被引导通过储热单元到燃气涡轮。

DE 10 2011 112 280 A1和US 2012/0085087 A1公开了一种储能系统，在该系统中压缩机与储热装置串联设置。在两种情况下都提供了用于存储压缩空气的空气存储装置。

DE 44 10 440 A1涉及一种压缩空气存储系统，在该系统中在对电力需求低时用于通过压缩机对空气加压。加压空气存储在存储容器中。在需求高时，加压空气用于驱动膨胀涡轮。

在WO 2016/176174 A1中，公开了一种储热系统，在该系统中由多级压缩机加压的空气在被引导到燃料动力涡轮中之前在电加热储热装置中加热。

CN 103353060 A公开了一种空气存储装置内的储热装置的布置。存储在空气存储装置中的加压空气的热能自动传递到储热装置，反之亦然。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于以热能和压缩气体的形式存储能量的储能装置，该储能装置是有效率的并且具有低储能密度。

为了实现该目的，本发明提供一种储能装置，包括：

用于存储加压气体的气体容器，

用于存储热能的至少一个储热元件，以及

用于通过电能加热至少一个储热元件的一个或几个电加热装置，特别是一个或几个电加热线圈。

至少一个储热元件和一个或几个电加热装置设置在气体容器内，使得当加压气体存储在气体容器中时加压气体围绕至少一个储热元件。

在气体容器内的至少一个储热元件的布置允许在单个紧凑装置内存储热能和压缩气体。通过一个或几个电加热装置，至少一个储热元件能够被加热到在一定界限内的任意的高温。通过围绕至少一个储热元件，加压气体用作至少一个储热元件的附加隔离，以便将热能保持在储能装置内。另一方面，在这种布置下，在储能装置内使加压气体始终保持一定温度，使得加压气体不必预热以用于例如驱动涡轮。甚至可以通过使用一个或几个电加热装置加热至少一个储热元件来加热存储在气体容器内的加压气体。