[发明专利]用于控制能量流的方法和系统

说明书

本发明涉及用于控制能量流以通过中间能量存储单元(3)连接电力分配网络(1)与热分配网络(2)的工作的方法和对应系统。根据本发明，所述电力分配网络(1)的功率平衡和电流和电压特性通过将通过所述电力分配网络的调整而提供的损失以热形式提供给能量存储单元(3)而被调整，以及根据所述热分配网络的热需求，热从能量存储单元被提取给所述热分配网络(2)。

技术领域

本发明涉及用于控制能量流的方法和系统以通过中间能量存储单元的方式连接电力分配网络和热分配网络的工作。

背景技术

在电力分配网络中，电力的产生和消耗必须时刻保持恒定，由此电力分配网络的频率和电压能够保持平衡。通过自动和操作员激活储备的方式来平衡产生和消耗。所述储备可以是频率控制储备、频率恢复储备或更换储备。可再生能量产生增长增加了关于电力分配网络的工作可靠性的问题，因为可再生能量的产生可以随时间波动较大。较小的可再生能量产生单元也可能导致中断次数提高到非常显著的程度，这容易导致电力质量的损害。

此外，现有技术中已知在各种工业应用和操作情形(例如电压骤降、储备功率)中存储电能以提升网络的工作和功能可靠性。例如，热能可以被存储为潜伏热(即，所吸收的热)。基于潜伏热的存储单元使用在相变过程中释放或吸收的能量。

热分配网络被用于社区中的供热建筑以及用于各种其他供热需求。所述热分配网络可以例如是区域供热网络。热通过在区域供热网络中的热水循环的方式传递。通常通过发电厂或分立供热中心中的组合的热和功率产生来提供区域供热。管道传输损耗和由于在最大负荷下的供热功率不足会导致区域供热中一些问题，由此一般必须通过更昂贵的结构和较大程度污染环境的燃料来产生所需的额外的供热功率。

本发明的目的是解决或至少减小上述缺陷。具体地，本发明的目的是连接电力分配网络或热分配网络的工作并优化产生的益处。本发明的还一个目的是公开一种方法和对应系统，其结合电力分配网络和热分配网络实现对可再生形式的电能产生(例如，风能和太阳能)的全面利用而不管其高且难以预测的甚至瞬时的功率波动。

发明内容

本发明涉及用于控制能量流以通过中间能量存储单元连接电力分配网络和热分配网络的工作的方法。根据本发明，所述电力分配网络的功率平衡和电流和电压特性可通过将所述电力分配网络的调整而得到的损失和剩余能量通过以热的形式向能量存储单元提供而被调整，以及根据所述热分配网络的热需求，热从能量存储单元被提取到所述热分配网络。

在一个实施方式中，在能量存储单元中使用的能量吸收和存储材料是在能量存储单元的最高和最低工作温度之间具有相变温度的物质。因此，能量存储单元的存储容量能够与其尺寸的比例相对高，因为已知的是相变过程吸收和释放的能量比仅仅温度上升或下降几度要多得多。在一个实施方式中，在能量存储单元中使用的相变是从固态到液态以及从液态到固态。这种方式，能量存储单元能够更简单，因为其工作可以在标准大气压执行。在一个实施方式中，在能量存储单元中使用的相变在水与冰之间进行。在一个实施方式中，在能量存储单元中使用的相变是从液态到气态。

在一个实施方式中，有利的是，所述能量存储单元是盐存储单元，其中温度范围在90-450℃。因此，针对要被使用的盐的最重要的选择标准是其价格和其相变温度低。

在一个实施方式中，有利的是，所述能量存储单元是水存储单元，其中温度范围是-5–150℃。在一个实施方式中，在水存储单元中也应用相变过程。在一个实施方式中，在水存储单元中使用的相变是从固态到液态以及从液态到固态，例如在冰和水之间。在一个实施方式中，在水存储单元中使用的相变是从液态到气态，例如从水到水蒸气。在一个实施方式中，所述水存储单元是分层的水存储单元，其底部是冷液，顶部是热液。