[发明专利]用于热能存储模块的智能式电子接口以及用于存储的热能和热能存储容量交易的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于热能存储模块的智能式电子控制和通信接口模块。

进一步地，本发明涉及一种热能存储模块，这种热能存储模块包括一个智能式电子控制和通信接口模块。

此外，本发明涉及一种热能存储模块网。

本发明还涉及一种做生意的方法，该方法包括：将存储的热能和热能存储容量进行交易。

发明背景

能量存储是不严密地称为‘智能电网’的总体分布式系统的一个日益重要的部分。多个智能电网倡议的一个主要目的是通过多个工业和消费电器的智能式分布式控制降低该电网系统上的高峰电力负荷。

在该当前电网构造中，几乎没有重要的能量存储是存在于该系统内的，意味着发电在所有时候都必须与消耗非常紧密地匹配，以便将多个电压等级和其他电能质量度量保持在指定的公差范围内。然而，增加的电网负荷、基本负荷和高峰负荷之间的更为严重的日/夜波动、以及其他因素，例如多种可再生能源（例如风能和太阳能）的较差地可预测的间歇性相结合，使发电和需求之间的匹配日益困难。

并且，精确的发电/需求匹配要求使用能在非常短时间内被投入生产的高响应发电设备，并且这种做法的一个主要缺点是运行这种设备的边际成本比更低响应的发电方法的边际成本更高。而且，在这些高峰时刻，配电公司必须应用所有可能的资源以便当该电网本身因为（过）热具有下降的容量时将这个高峰消耗量进行分配。

此外，传输损耗随着环境温度和容量拥塞两者而增加，这是由于在炎热时期用于冷却的HVAC系统的大功率要求意味着传输效率在多于或少于要求自身达到其最大值的相同时间时是最低的。

没有预计到电能的全球使用在未来数十年会减少，相反地，会随着人口的增长和富裕程度的增长以及其他的社会经济因素和工业因素而增加。

因此，只能通过将该功率的传输时移远离高峰需求期至更短的重载时期来实现高峰负荷的减少。然而，消耗量的时移机会受强烈的社会使用模式和习惯限制，将这两者放在一起考虑本质上在24小时日/夜周期阻止高效消费平滑。

一个额外的问题是多种新的微电源，例如家用风力涡轮机和太阳能电池沿着从来就不是为此而设计的电网内的方向直接驱动电源。

这些因素的结合产生高效的、响应的、分布式的和远程可管理的能量存储的迫切需要，使得发电时间和消耗时间分离。

试图满足这种需要的几个示例如下所述：

一个示例是将光电厂和风电场与水电项目现场连在一起，在此多个风力涡轮机或太阳能电池直接驱动多个水泵以便将水泵入一个较高的贮水池中。此处的一个一般性问题是电力运输和受限的容量。

另一个示例是多个像Powertank那样的公司提供多种微型发电的存储解决方案。一个具有相变材料（PCM）的槽允许存储由一个热泵或太阳能热水器产生的热量，并且在后期使用它加热该建筑物。然而，一个问题是该容量是非常有限的。

另一个示例是多个像Ice-energy那样的公司提供多种单向的解决方案（例如US2009093916）。他们提供多个在晚上制冰的能量存储模块。在高峰时刻，电力公司关小较大的HVAC机组并且使用存储在该冰中的寒冷来冷却该建筑物。电力公司避免使用昂贵的峰化器设备并且电网操作员简单地切断高峰负荷。然而，对热能存储模块的控制仍然是单向的，这使得利用热能存储的好处仅仅能在最终用户现场得以充分利用。

考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供一种用于热能存储模块的智能式电子控制和通信接口模块、一种包括一个智能式电子控制和通信接口模块的热能存储模块、一种热能存储模块网、以及多种做生意的方法，这些方法包括：对所存储的热能和热能存储容量进行交易；克服上述问题。

发明概述

在根据本发明的一个第一实施例中，提供了一个可编程的智能式控制和通信接口模块，其使得在一个热能存储模块和一系列不同部件之间进行可适配的控制以及近实时接口成为可能。通过在多个固定的和/或无线链路上运行的多个双向数字协议进行通信运作。标准的、专有的和开放式访问控制协议都可用于实现这些功能。该智能式控制和通信接口模块可允许通过两方或多方共享和优化控制能量存储，并且这些优先级以响应这些不同方的动态演变需求的一种动态方式被适配。该可编程的智能式控制和通信接口模块允许不同方确定并且定制他们对这些热能存储模块的状态的活动。