CN102089518B - 采用液压存储器的风能至电能的转换 - Google Patents

Abstract

一种用于可逆能量存储的***，该***包括：用于产生能量的装置；第一转换装置，用于借助于气体的低比率(3.2∶1或更小)高压力(最小200巴)压缩，将所述能量转换成存储能量；和第二转换装置，用于通过膨胀或第一过程的反转将存储能量转换成可用能量。

Description

采用液压存储器的风能至电能的转换

技术领域

本发明涉及能量变换。特别地，本发明涉及在风力到电力的转化中液压回路内的蓄能器存储***的使用。

背景技术

熟知的是，以高度足以有效地捕获风能的仰角在轴上安装三叶片转子。Bentz已经展示了一条物理定律，其显示出，人们通过转子***可以获得不大于风中可利用的能量的约6％。多种转子***已经逼近这个定律了。三叶片转子是一种好的选择，因为它适合与每秒5米至15米之间的常见风速一起使用。在风中偏航的安装在水平轴上的三叶片转子是熟知的和容易理解的结构。

采用水平转子的传统风能转换***借助于失速(stall)控制或桨距(pitch)控制来控制传递至轴的能量的多少。失速控制是指转子的副翼设定为一个角度，使得如果出现阵风，则风中的大多数表面能量被转换成转子叶片附近的湍流，由此保护叶片、轴、发电机和其它***零件免受突然的瞬时波动。桨距控制是螺旋桨顺桨(feathering)，螺旋桨的桨距改变，使得风不能有效地咬合(bite)。借助于桨距控制，大多数风掠过而不接合叶片。这两种机制的结合是造成风能转换***中的能量捕获出现明显损耗的原因。

示出风速分布与可用小时的直方图描绘了在每秒约8米的位置处出现适合风力涡轮发电的峰值的曲线。然而，风中可利用的能量与风速的立方成比例。可利用的能量在较高的风速出现峰值，即使这些较高风速的出现频率较低。常规风能***将这种可利用的能量的大部分转回进风中，因为它们不能处理它。

常规发电站基于常规的涡轮机。在常规天然气涡轮机中，天然气与空气混合，压气机级增加空气压力，存在燃烧，并且加热的空气通过连接至发电机的涡轮机排出。

在压缩空气涡轮机中，取消了压缩机部分，但仍然引入天然气。快速气体膨胀热力学导致冷却至约-270℃，导致部件上的应力少。约30％至40％的风能转换成电能。

发明内容

附图说明

以下将仅以举例的方式并参照附图，提供优选实施方式的详细描述，在附图中：

在附图中，以举例的方式图示了本发明的优选实施方式。将会清楚地理解，说明书和附图仅是用于说明目的以及作为对理解的帮助，并且不是要作为本发明的限制条件的定义。

具体实施方式

使用液压回路能量变换在用于从风力发电的***中提供了几个优点。在现有技术中，发电机已经靠近风轮机安装，以避免能量损失。在本发明的实施方式中，如果泵位于塔架顶部，则液压能量容易通过液压转盘或借助于延伸至地平面的机械轴传递。采用地平面处的能量和液压***以及在液压***中存储能量的能力，电力的产生的控制变得比较简单。

在传统风轮机结构中，通常采用昂贵的、高效环形直流同步发电机。这种同步发电机是一种复杂的元件，难以控制，并且位于地平面。相反，在本发明中，使大部分能量处于液压形式，则能够采用极低排量液压马达来抽取包含在液压回路内的电力。甚至不采用蓄能器，通过合适地选择总管配置中的液压马达的尺寸和数量，也能够使电动发电机载荷与可利用的风能相匹配。

例如，一个或多个50、100或150马力的发电机可以以平行配置放置，可变排量液压泵位于每个发电机上。存储在液压流体内的电力将根据可利用的泵排量在这些泵之间分配。在每个液压泵上，排量可以由比例-积分-微分(“PID”)控制器或类似的控制装置控制，这种控制器或控制装置提供与同步发电机成比例的均匀的转动速度。例如，对于通常在北美发现的在60赫兹下运转的同步发电机，转动速度可以为1800rpm。对于以60赫兹的转动速度运转的同步发电机，它可以为1500rpm。

在低风速情况下的运转中，开关阀门的排量和最小电动发电机上的可变排量最初将设置为使得以稍微大于1800rpm，例如，1805rpm的速度转动的发电机开始产生约35-40千瓦的电力。如果风速增加，将能够打开一个或多个其它发电机的排量，并以适合风轮机的背压和背转矩产生电力。取决于能量存储中可利用的能量的大小和所选择的发电能力，能够在稍晚的时间将已经在之前的周期期间产生的存储的电力以最优的价格和输电线路所要求的可预测性传递到输电线路(grid)。

根据本发明，提供了用于借助于液压回路将风力转换成电力的***和方法。更具体地，液压回路内的设计为在高压和低压缩比下操作的蓄能器或气体压缩膨胀***形式的存储***用来临时存储电力，以允许在最佳时间使用存储的电力。蓄能器/气体压缩/气体膨胀***的详细结构将本发明与之前已经教导的技术区分开。能量存储***必须以大比例起作用，并且需要以比目前已知的效率更大的效率操作。蓄能器可以是无活塞蓄能器，或者可以采用液压传送装置(shuttles)和压缩空气压力槽的***。

在本发明的***的一种实施方式中，如图1所示，固定排量液压泵安装在其轴处于水平方向的塔架结构的顶部。合适的槽位于液压泵的上面，用于向液压泵提供液压流体。在液压泵位于塔架顶部的实施方式中，具有位于泵上面的液压流体容器和附加安全互锁装置是必要的，使得如果从泵垂下的液压回路出现破裂，则油具有稳定的路径，且元件不会受损。

在本发明的***的另一种实施方式中，如图2所示，倾斜齿轮箱位于塔架结构的顶端。倾斜齿轮箱将已经由风轮机从风能转换的转动能传递至垂直轴。

在前述这两种实施方式中，由液压泵将转动能转换成液压回路中的液压能量。液压能由液压回路内的体积和压力确定。存储或使用可用的能量是体积和压力的乘积。在液压回路中，可以控制对主转换泵起消极作用的背压力。因此，存储在液压回路中的能量可以用来独立地启动转子，即使速度很低，克服了启动惯性，则允许非常低的背压力，使得可以从低风状况聚集能量。

本发明的***还包括用于能量存储的一个或多个蓄能器。在其最简单的形式中，如图3所示，蓄能器为具有中间活塞的装置，液压流体在活塞的一侧，捕获的气体在活塞的另一侧。当液压泵将液压流体移入流体侧时，活塞被驱向气体侧，由此压缩气体，增加它的压力，以气体压力的形式存储势能。蓄能器的一种使用是从***中排出压力波动。蓄能器还可以用于在液压***中进行流体能量的短期存储。

通过液压蓄能的可用性，转子可以直接连接至液压泵，并且将泵连接至蓄能器，使得短时间的阵风和变化可以有助于捕获的能量的大小。

管理短时间的阵风将要求通过液压蓄能进行约每秒10至20次的存储。然而，可以以较大的规模使用蓄能，以允许较长时间的能量存储。这种较长时间的存储对解决由风速可变性带来的挑战是非常期望的。风速可变性是世界范围内的电力输送线路中遇到的问题。由于风力的可变性，因此难以将这种类型的电力传递至这些电力输送线路。

电力输电线路是有限能力的高强度资本源，其仅能够接收和传递具体参数内的电力。因此，为了向具有如煤、石油、天然气或核能的常规发电源的输电线路增加风力，已经在该输电线路上的这种常规发电容量中的一些必须关闭，以将风力添加至该输电线路。这种限制抑制了风力的利用，因为要求关闭这些其它发电源一定时间。例如，一些管辖区域要求在风力可以联网之前有两个小时的通知时间，以允许其它发电厂以可预测的方式关闭或管理。

可行的是建立蓄能器，其足够大，以便可以存储高达两小时的容量。使用大的蓄能装置明显地改变了风力的成本和利用优势。当需要时而不是当风吹动并且产生电力时才可以传递电力。电力利用通常在清晨时间或傍晚时间，当人们正在做早餐或晚餐时具有峰值载荷。这是电力处于它的最大溢价的时间，因此它的成本最高，导致对卖风力的人的回馈最大，对希望使用电力的人的效用做大。蓄能***内的两小时存储使得能够极大地改善风力发电的优势。

例如，对于要求2小时通知时间的管辖区域来说，如图4所示，当发电位置处的风速达到允许风轮机开始发电的阈值时，可以向输电线路发送通知。传递至输电线路的电力将在满足该阈值之后开始两小时，并在阈值风力停止之后持续两小时。至输电线路的电力传递的最后两小时将是由蓄能***存储的电力的传递。

在传统的压缩空气能量存储***中，压缩气体存储在大的容器(通常在地下)中，并且压缩气体内的能量通过改良汽轮机内的减压而释放。减压循环通常包括少量天然气的燃烧，以维持合适的温度和压力，从该转换技术实现最大效率。本发明与这种***不同之处在于，通过由蓄能***存储，能量从压缩气体状态至发电状态的变换仅通过翻转蓄能过程而实现。

从蓄能***恢复能量由允许气体向后推液压蓄能器中的活塞造成。活塞驱动的液压流体将驱动发电机，因为它将具有用于液压执行的非存储情况。这提供了改善的能量转换效率，引起不要求改变状态元件。

图5中所示的最简单形式的蓄能器包括具有位于高压侧的作为惰性气体和液压流体之间的隔离装置的活塞液压回路以及处于低压侧的容器。容器可以加压至2.5和3巴之间。容器的加压是需要，因为可利用的固定排量泵，如Hagglunds泵；在维持活塞和移动活塞的凸轮之间的接触的情况中需要一些压力。对于两小时存储***，将需要几十万升液体的容器容量。虽然能够将活塞蓄能器建造成这种规模，但这是不现实的。本发明的一种实施方式是要使用无活塞蓄能器。

在无活塞蓄能器中存储能量的一种划算的措施可以在石油工业中发现。如图6所述，石油工业的管道是一种中空圆筒形材料，其具有半英寸厚的钢壁，锥形端部和等于42英寸的直径，成本相对较低。这种材料能够支撑达5,000磅/平方英尺的压力。约每米15,000,000焦耳的能量可以存储在这种基本的压力容器内。

在本发明的一种实施方式中，压力容器可以由长段包装玻璃的钢或塑料的构造。蓄能器可以采用气垫形式，其在风力田位置的地面上前后蜿蜒前进，并且包含大体积的受压空气。液压流体对加压无活塞蓄能器中的空气是必要的。在这种实施方式中，如图7所示，水平管道的长度可以与位于每个容器出口处的垂直气体分离器拧在一起。气体分离器将包括垂直元件，其放置在管道元件水平面之下，使得低压容器和高压容器上的液压流体将完全填充垂直段，并且在水平部分中在较长的距离范围内向外延伸。

例如，如果低压部分沿其水平长度装满三分之二的流体，高压部分装满三分之一，则从低压侧至高压侧的流体的移动将以因子2降低低压侧的聚集压力，且相应地以因子2增加高压侧的聚集压力。在加压状态，当低压侧的压力例如随着气体体积增加而从5巴下降至2.5巴时，高压侧的压力例如将从150巴增加至300巴。无活塞蓄能器中的最大压力将限制到压力容器的破坏压力之下。

在这种***中重要的是最小化由压流体吸收的气体。液压***中的压力非常高的气泡在它们与液压流体一起进入低压区域时会引起损坏，并且可能膨胀。传统上，无活塞蓄能器构造为长的圆筒形压力容器，具有使与容器中的气体接触的表面积最小化的垂直方向，由此限制由流体吸收的气体的范围。

熟知的是采用附加的测量来最小化由液压流体吸收的气体。漂流物可以用来进一步降低气/液界面接触面积。在美国专利No.5,021,125中，Phillips等教导了结合在具有提供基本上呈薄片状的液压流体流的结构元件的蓄能器的垂直段中。充有气体的石油(较轻)趋向于保留在垂直段的顶部，在那里气体可以在液压流体从蓄能器中提取到液压回路中之前排回到蓄能器中。

本发明的另一种实施方式采用低气体吸收液压流体，其将吸收非常低水平的气体。这种流体的例子是EXXCOLUB^TM。采用这种流体，气体界面尺寸关系不大。在替换实施方式中，低压侧可以用装入压力容器的液压泵和马达加压至(50和100)巴之间，液压泵和马达能够承受这种增加的压力，采用回转轴封密封它们的轴，使得这两个元件的容器压力与大气压力之比约为3至5巴。

在蓄能器结构的替换实施方式中，为了避免使用大体积的液压流体，液压传送装置可以用来有效地移动气体和液压流体。这种结构可以用作压缩机和泵，以允许从低压容器中抽取压缩的气体，并移入高压容器中。低压容器和高压容器之间的压缩比限制为约3.2至1的比率。在之前已经教导给我们的压缩模式中，气体压力以一个大气压开始，压缩气体达到100个大气压的最大压力。这种高压缩比通常通过浪费所产生的大部分热量的四级交互冷却压缩机实现。因此，压缩过程或者为绝热的或者为等温的，因此，能量恢复效率受到极大的削弱。

这种液压传送装置的一种实施方式在图8中绘出。液压传送装置可以由分成四部分的圆筒构成。在中间可以为差动液压缸，其具有位于一侧的接收低压液压流体的第一腔和位于相对侧的接收高压液压流体的第二腔。在相对端可以是连接至同一活塞杆的对应的第一和第二汽缸，使得如果从液压侧施加高压差，则一个腔中的气体将被压缩，另一腔中的气体将膨胀，将气体从随后连接至该腔的汽缸中吸出。

第一气体端口可以选择性地将第一汽缸连接至气体容器，第二气体端口可以选择性地将第二汽缸连接至气体容器。第一液压流体端可以选择性地将第一腔连接至液压流体源，第二液压流体端口可以选择性地将第二腔连接至液压流体源。

根据一种实施方式，在初始构造中，液压传送装置可以处于活塞完全移入第一腔中的位置，使得第一腔具有最小容积，第二腔具有最大容积。通过阀打开可以将第一气体端口连接至低压容器，通过阀关闭可以将第二气体端口连接至高压容器，并且可以连接液压流体端口，使得高压液压流体向着第二腔移动汽缸。

在液压能量存储方法的一种实施方式中，从图9中描绘的初始结构中的液压传送装置开始，并且从第一和第二腔中的压力等于低压容器中的压力开始，允许液压流体将活塞驱动到第二腔中，如图10所示。

高压液压流体将驱动活塞以压缩第二腔中的气体，同时将气体吸入到一腔中，以填充由于活塞从第一腔移位留下的空间。第二腔中的压力将上升。一旦活塞已经充分移动，使得第二腔中的压力等于高压容器中的压力，如果压力差不是太大，则可能为它的冲程的三分之二，则第二气体端口阀可以打开。随后活塞将用作泵，而不是压缩元件，将加压气体从第二腔引入高压容器，以及持续提供压缩。

当活塞完全移位到第二腔中时，可以阻塞管道至端口的连接，随后反转。可以在气体***和液压***上提供局部蓄能器，以最小化开关暂态(transients)，避免液压或气压震动。该方法的下一个阶段将如上所述的那样进行，但沿相反的方向，采用反转的流体连接。活塞将压缩第一腔中低压空气，可能为活塞冲程的三分之二，第一气体端口阀将打开，并且活塞将第一腔中的高压气体移入高压容器，同时持续压缩。以这种方式，在高压侧和低压侧之间流动的液压流体的量将保持平衡，同时将空气从低压容器泵送至高压容器，存储能量。

为了从高压容器提取能量，可以使用气体的压力来通过液压马达驱动液压流体，以产生电能。采用合适的控制，泵和蓄能器***可以独立地或并行工作，以便可以吸收瞬间的暂态。

根据替换实施方式，如图11所示，可以使用具有与接触气体侧的表面积不同的接触液压流体的表面积的活塞。通过改变气体腔的直径产生的面积差将使得能够改变***的机械优势，以便可以降低移动液压传送装置所要求的液压差。

这种配置允许使用固定排量液压泵从低速风中存储能量。固定液压泵提供与在它的泵送回路中遇到的压力差成比例的阻抗。在低风速时风中的能量相当少。依靠不同的活塞表面积，选择具有较大的液压-气体比优势的液压传送装置使得能够降低液压马达轴上的阻抗，允许转子在低风能条件下更容易转动，同时以最佳比率存储能量。

为了平衡任何热量损失，在图12所示的优选实施方式中，热交换器可以将热量从一个容器移至另一个容器，以便转移和散布由空气压缩产生的热量，以弥补减压侧的冷却。

在本发明的另一个实施方式中，如图13所示，除了所描述的液压传送回路，可以在蓄能器的高压侧和低压侧两者上设置具有足以吸收30秒最大液压泵输出的体积的中型蓄能器，以在转换时间方面提供弹性。

在本发明的另一实施方式中，如图14所述，可以使用一组多个液压传送装置。例如，在具有一组三个液压传送装置的实施方式中，能够设置这三个液压传送装置，以便总有一个液压传送装置处于从第一腔向第二腔行进的目标位置和压力状况，一个液压传送装置平衡并在第一腔和第二腔之间的中间行进，并且一个液压传送装置处于从第二腔向第一腔行进的目标位置和压力状况。可以控制三个液压传送装置的先后顺序，使得在任何一个液压传送装置接近其终点时，处于中间冲程的另一个液压传送装置可以与接近其终点的液压传送装置并行操作，以便总是有至少一个液压传送装置，其提供简单的移位，以吸收或排放能量。

在替换实施方式中，如图15所示，存在多于一个的多液压传送装置组，第一组具有用于强力风的机械优势，第二组具有更大的机械优势，使得低速风可以容易地以较低的液压力压缩气体，虽然气体压力将保持相同。多于两个的液压传送装置组也预期是在本发明的保护范围之内。

在另一种实施方式中，如图16所示，在不同的分级压力状况下可以利用多个气垫。例如，一个气垫可以处于330巴，一个气垫处于150巴，一个气垫处于50巴，一个气垫处于10巴，允许选择适合风力和现有的发电条件的最佳存储和放电方式。

此外，在本发明的另一实施方式中，在液压回路中使用安全阀，以为风轮机提供阻止力。虽然风轮机的制动***是复杂的***，但一种最简单形式的制动是使液压泵上的压力下降，这将在液压马达上引起非常高的背扭矩。当然在加热阀和液压流体的同时，这将提供简单、稳定且安全的方式来在高风力条件下降低转子速度，使得能够控制制动盘或其它制动***的应用。

在本发明的另一实施方式中，如图17所示，液压能量存储和液压-电能变换可以为风力田中多个涡轮机塔架之间共享的共用资源。在本发明的另一实施方式中，通常也可以以一般方式管理共享共用液压-电转换资源和共用存储的多个塔架的控制。

虽然在常规液压控制***中，为了分散由制动产生的加热以及在液压回路中产生的其它加热，必须设置热交换器，但采用本发明，由于可利用较高的瞬时能量吸收，则能够在螺旋桨上采用更积极的叶片桨距，使得即使在三叶片螺旋桨转动时，也可以积极地调整处于最少风量中的最下面的叶片的桨距，以捕获最多的能量，因为有能力转换和缓存从叶片***可用的所有风能，达到叶片可以承受的极限。

在本发明的另一实施方式中，一些风轮机的桨距和叶片尺寸设计为在较低的风力下以最大的效率运转，而其它风轮机选择为在较高的风力下以最大的效率运转。以这种方式，可以在多个塔架之间共享能量存储和液压-电能变换的共用资源，由此提供了对资金和设备的更有效的使用。

本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的保护范围的前提下，也可以实践优选实施方式的其它变形。

在本发明的另一实施方式中，能量存储的装置采用压缩机-与Arial活塞压缩机一样-在气体被压缩时将气体从低压容器移至高压容器。采用的压缩比将与液压传送***相同-与通常使用的100至1的比率相反，在3.2至1的范围内。

通过对PLC控制的电磁阀的开关进行改变，这种活塞式压缩机也可以用作膨胀式发动机。膨胀式发动机用来恢复加压气体中的能量。由于已经以低的比率加压气体，则压缩和膨胀元件可以忍受气体温度的增加，因此压缩膨胀过程变为本质上是绝热的。

在本发明的另一实施方式中，膨胀是通过下述方式实现的，即采用计算机定时来控制驱动独立的汽缸的快动电磁阀，每个汽缸摇动共用驱动轴。

在此提出的压缩膨胀方式与Merswolke等(6,718,761)的逻辑一致，但具有几个关键的区别。虽然Mersewolke预期可以使用压缩，但不实际的是，他提出的方式中的能量损失是不实际的。仅通过采用双存储容器(低压和高压)，具有相对高的压力状态(3000+psi)和低的压缩比(3.2或更少)，能够实现本发明的高效率准绝热效果。

Merswolke没有教导这些关键元件的任何内容。

与电磁驱动的使用一样，也没有预期在压缩元件中使用计算机或PLC控制阀。

通过提供无线控制桨距和制动风轮机的所有关键操作元件，本发明还避免了现有技术的许多的缺陷。现有设计已经通过大量电缆将电力传递至地平面。本发明通过垂直驱动轴或加压液压流体传递电力，加压液压流体在其穿过流体旋转接头时到达地平面。

因此，本发明结合了用于旋转毂中的桨距控制、顶端的水平轴制动、顶端下的偏航控制、地平面处的能量变换和存储控制的分立控制***。

所有的这些控制***通过无线网络通信。

蓄电池设置在顶端、毂中和地平面处，这种控制在所有时间和所有条件下都是可用的。

太阳电池板设置在顶端和地平面处，以对这些电控***进行连续补充充电。来自主轴的轴动力耦合至顶端中的小型发电机(例如，24伏，100安培)，以在高处提供普通的控制动力。

本发明具体地体现了由离合器(如在钻探设备中发现国有气动离合器)机械分离的堆叠液压泵的使用，以在风速变化时提供更大范围的转矩。本发明的特征是，通过将液压泵和马达用作水平轴风轮机上的低转速主轴和驱动发电机和空气压缩机的较高转速的轴之间的传送装置，使螺旋桨的利用最大化。

本发明的另一个特征是，压缩气体中的能量的管道存储可以用作在包括几十或数百英里的整个风力田范围的电力传输的手段。

由于风轮机都是计算机控制的，则电力的调度可以有效地集中在包括多个液压传送装置或膨胀器的大型发电厂中。每个液压传送装置或膨胀器将驱动独立的同步发电机，但可以使存储的能量至输电线路的调度最优化，以获得每千瓦小时的最高价格条件(因为计算机控制可以最优化价格)。

本发明的另一个特征是，不仅可以根据从外部风速计获得的信息优化桨距和偏航，而且可以优化低风力期间在远处储存电力的调度配给。

可以使用蜂窝网络或卫星通信***来确保本发明的所有风轮机、能够存储装置和输电线路调度元件的持续通信和控制。

图18示出了可利用的低压和高压气垫的结构，以及液压传送装置的结构。图19示出了存储/控制/发电共享配置。

附录

概念：用于将3∶1压力波动与剩余回路隔离的变排量马达泵。

1)请说明存储的能量将如何转换成电力。希望这在多大效率上与整个过程有关？

2)请单步调试存储***的操作和操作周期期间的电力传递。

已经为存储和能量恢复考虑了至少三种机制。每种机制在某种规模下是合适的。最简单的机制是通过在泵送液压流体时压缩气体体积而存储能量的液压回路的直线蓄能器。当允许排放流体时，能量损失很小。

根据我们给SDTC的提议正在构造的***是中间规模的机制，其接近蓄能器的性能，但不要求这种大体积的液压流体。

由风轮机上的转子捕获的机械能用来驱动Hagglunds马达，正将其用作固定排量泵。

作为固定排量泵，Hagglunds能够以合适的马力水平向转子提供高抗转矩载荷。

处于较高操作压力下的Hagglundss在将转动运动转换成流体流动方面是非常有效的，并且将产生以97％的效率高达5000PSI的压力和高达600gal/mm的加速度。

这种流体流动随后用在驱动一个或多个变排量液压马达的“闭环”结构中。虽然Hagglunds以0和45rpm之间的转动速度，以及6000和300,000尺磅的输入转矩进行运转，但每个变排量马达具有0.02和0.2伽每转之间的排量。

这些变排量马达中的每一个随后都(或多或少)作为流体传输***的输出侧进行运转，并且以合适选择的约1800rpm的速度转动。

连接至存储***中每个的液压马达的是液压泵(实际上仅另一个马达用作泵)。这些马达也是变排量的。变排量泵具有自身的排量，其循环为使得传递至液压传送装置的压力与压缩气体和将气体从低压容器传送至高压容器所要求的压力相匹配。

每个液压传送装置有效地为液压双动活塞。来自活塞的杆用来首先从进口侧的低压容器吸入气体，并且随后，当腔满时，并且活塞动作反向，它用来首先压缩，随后将气体传送到高压容器中。

两个容器都以约2400psi的压力启动，并且气体被从较大的低压容器吸出，压缩并传输至高压容器，使得最后它们在高压侧4800psi和低压侧1200psi的操作范围内结束。

容器为3/8的壁缠绕玻璃纤维的x-75管，其以与Trans Canada一样的标准被制造，已经被证实并用于5000psi操作。

为了提取能量，操作被有效地反转。驱动每个液压传送装置的泵变为通过由液压传送装置中的气体推动的液压流体驱动的马达。

变排量马达的排量循环，使得它的动力水平通过将与液压传送装置中的气体的膨胀一起出现3∶1或4∶1的压力变化保持相对恒定。

以相对恒定的动力水平操作，这种变排量马达随后用来驱动变排量泵，其再次使流体在闭环***中循环，该闭环***在存储模式中包括Hagglunds。

在恢复模式中，闭环在来自存储的变排量泵和驱动发电机的变排量马达之间移动。

根据电模拟，变排量马达/变排量泵联接器中每一个用作“流体变压器”，使得压力/流量结合可以根据从一侧到另一侧的要求而重新平衡。

在能量存储模式中，它们首先用来减轻由液压传送压缩/膨胀机制导致的自然锯齿形压力循环，其次用来使闭环压力与适合的结构相匹配。

Hagglunds填充能量容器时的闭环压力与风一起产生，并且是不可预知的。

能量容器排放中的闭环压力通常选择为用于发电机的有效运转。

采用具有相同的效果的蓄能器，整个操作更容易直观化。

采用直线蓄能器，存储/恢复效率接近95％。

所涉及的马达-发电机对带来20％的损失，因此效率约为75％。

在与发电机一起使用的液压马达中还有额外的15％的损失，因此总效率约为60％。

采用不按比例增加的简单的蓄能器机构，总效率约为73％。

从机械能输入到电能输出的观点看，涡轮机的总效率约为78％。

因为风轮机的液压/存储特征允许它在转子轴处捕获更多的能量(它不需要与常规涡轮机一样快地减弱)，以便期望利用系数比规则涡轮机高20％，这些数量需要依比例决定，使得具有液压传送装置的***的“公平(apples to apples)”效率数变为约72％，具有蓄能器的***约为88％，作为风轮机的***为93％。

5)为了传递1MW的电力，评估的什么内容是风轮机的标称容量？这是用在资金评估中的值吗？

5.正在设计1MW的生产能力。

6)2008年7月的业务规划参考额定用于3600psi的操作压力的X-75管。题目为‘Basic Storage Calculations’的文献在测试情况下采用4800psi。可以讨论这种差异和对项目经济学的影响。

6.这种管极其优选的是玻璃包覆的或其它等同物，用于处理操作压力。

Claims (8)

1.一种用于可逆蓄能器的液压传送装置，该液压传送装置包括：

第一气体腔，具有至少一个气体端口和第一阀，所述第一阀在气体端口与第一低压气体容器流体连通时具有第一模式，在气体端口与第一高压气体容器流体连通时具有第二模式，和在气体端口关闭时具有第三模式；

第二气体腔，具有至少一个气体端口和第二阀，所述第二阀在气体端口与第二低压气体容器流体连通时具有第一模式，在气体端口与第二高压气体容器流体连通时具有第二模式，和在气体端口关闭时具有第三模式；

第一中心液压腔，具有用于连通液压流体的第一流体端口；

第二中心液压腔，具有用于连通液压流体的第二流体端口；

逆向可滑动的活塞，由在第一中心液压腔和第一气体腔中流体在第一方向上偏置，和由在第二中心液压腔和第二气体腔中流体在第二方向上偏置，所述第二方向与所述第一方向相反；

其中，当所述液压传送装置在压缩模式时，当活塞由在第一中心液压腔中液压流体在第一方向上位移时，在第二气体腔中的气体在第二阀在第三模式时被压缩并且在第二阀在第二模式时被泵入第二高压气体容器；和

当活塞由在第二中心液压腔中液压流体在第二方向上位移时，在第一气体腔中的气体在第一阀在第三模式时被压缩并且在第一阀在第二模式时被泵入第一高压气体容器；

其中当所述液压传送装置在膨胀模式时，当第一阀被致动进入第二模式时，来自第一高压容器的高压气体移动活塞，活塞移动在第一中心液压腔中的液压流体，并且当第二阀被致动进入第二模式时，来自第二高压容器的高压气体移动活塞，活塞移动在第二中心液压腔中的液压流体。

2.根据权利要求1所述的液压传送装置，其中，活塞与在第一气体腔中的流体接触的表面的面积大于活塞与在第二气体腔中的流体接触的表面的面积。

3.根据权利要求1所述的液压传送装置，包括与第一气体腔热连通和与第二气体腔热连通的第一热交换器，其中热量能够从已经接收在压缩模式中使用的被压缩气体的容器传递到在膨胀模式中使用的容器。

4.根据权利要求1所述的液压传送装置，还包括与气体端口流体连通用于短期能量存储的蓄能器。

5.根据权利要求1所述的液压传送装置，其中第一和第二中心液压腔的流体端口与液压流体压力源选择性地流体连通。

6.根据权利要求5所述的液压传送装置，其中液压流体压力源是连接到风力涡轮机的液压泵。

7.一种液压传送回路，包括根据权利要求1所述的至少两个液压传送装置，其中每个液压传送装置的活塞处于不同的位置。

8.根据权利要求7所述的液压传送回路，其中第一阀和第二阀在膨胀模式和压缩模式中选择性地操作一个或者多个液压传送装置，并且一个或者多个液压传送装置在中心液压腔和第一气体腔和第二气体腔的表面面积之间具有不同比率。