专利名称：用于水下压缩流体能量存储的系统及其布置方法
用于水下压缩流体能量存储的系统及其布置方法相关申请的交叉引用本申请要求2010年9月23日提交的美国非临时申请12/888，971、2009年9月23日提交的美国临时申请61/245，279、2010年3月I日提交的美国临时申请61/309，415、2010年7月14日提交的美国临时申请61/364，364以及2010年7月14日提交的美国临时申请61/364，368的优先权，这些申请的公开内容并入本文。
背景技术：
本发明的实施方式大体涉及压缩流体能量存储，且更具体地，涉及在水下存储装置中存储压缩流体并从其中抽取能量的方法和设备。在压缩的流体是空气的实施方式中， 本发明是已知为压缩空气能量存储(CAES)系统的一种能量存储系统的一部分，但在此文件中将使用CAES以一般地指代任何的压缩流体能量存储系统。可再生能量(RE)源在减少不可再生能量源和高碳排放的年代向常规的动力源提供了可选择方案。然而，RE源经常不能被完全开发，这是因为当高峰需求出现时，很多形式的可再生能量是不可用的。例如，RE源在不想要的非高峰时间期间可能是最可用的，或者可能定位在远离最需要动力的居住区或位置的区域，需要在高峰时间期间与所有其他高峰动力源一起共享电网。RE源可包括例如水力、地热、海洋热能转换(OTEC)。例如，当与蓄水池组合时，水力是一种RE源，其能够调上并调下以配合或负荷跟踪变化的动力负荷。地热和OTEC还是好的基底负荷RE源；然而，对于其使用来说可行的位置往往受到限制。要理解，在传统上穿过大洋的温跃层使用时海洋热能转换器能够额外地应用于在表面水和深水之间具有温差的新鲜水体。RE源还可包括例如太阳、风、波和潮汐。然而，这些源在其能力上趋于间歇地提供动力。对这些源来说，为了充分地有助于电网能量供应，因而需要能量存储。例如，风能在每kWh的成本上是最有效的，但能够当其需要时产生能量。即便对于适度的电网渗透水平来说，很大程度上由于其动力输出的时限，其面临障碍，该动力输出根据电网的要求不仅是不可调度的，而且其根据风的水平而不受控制地变化。随着所有种类的更多RE源加到电网中-只要成本节约的存储是不可用的，该问题将变得更坏。20%以上的可再生能源部分、电力网经常丧失稳定性，而没有能量存储用于调整能量供应和需求。用于电网的成本节约存储已经从电力供应输送的开始就被探寻，但还是不可用。一整天和换季时动力需求上的变化需要具有仅部分时间使用的产生资产，其对于少于全部容量时使用的资产来说，可能增加资本、操作和维护成本。一些产生资产还难于调节或切断且难于在短时期内回到全部动力。能量存储能提供缓冲以更好地配合动力需求和供应，允许动力源以更高的容量且因而以更高的效率运行。多种在前存储技术的成本参数可被考虑用于大尺度的能量系统，且每种技术具有其自身的成本动因。例如，泵送水电已经使用很多年且经常被认为是其他电网能量存储构想判断的标准。其从能量容量的立场来说是有效的，在收集存储能量上不消耗燃料，但仅能在受限位置布置且每单位动力具有高资本成本。典型地需要实质上高度的改变和两个蓄水池。另外，在北美很多可行的地点都被认为已经布置，所以不考虑成本，泵送水电将似乎不能贡献很大的额外能量存储容量。就动力成本($/kW)而言，其还是相当昂贵的，但是尽管如此，当可用时，由于每单位能量相当便宜的成本($/kWh)，其还是被广泛地使用。CAES是克服了已知能量存储技术很多缺陷的有吸引力的能量存储技术。CAES的常规途径是使用定制的气体涡轮机动力设备以驱动压缩器并在地下将压缩空气存储在腔洞或含水层中。通过将压缩空气注入压缩器下游的涡轮机系统，获得了能量，此处压缩空气与天然的燃烧煤气的燃烧空气混合或者被其加热并通过涡轮机膨胀。该系统在高压下运行以利用腔洞或含水层的适度容积。结果是系统在存储和取回过程期间以固定的容积和可变的压力运行，由于需要在此宽范围的压力下运行，所以这将导致对于压缩器和涡轮机系统的过度成本。地下CAES遭受地理的限制。腔洞可能不位于动力源、负荷点或电网传输线路附近。相反，工业化世界中超过90 %的电力负荷位于足以使水下CAES实践的水深的范围内。水下CAES去除了由地下CAES经历的很多地理上的约束。另外，对于流体的有效压缩和膨胀来说重要的因素是涉及压缩期间产生的热量和膨胀期间需要的热量。常规的CAES使用天然气的燃烧再加热空气(经常通过吸收来自气 体涡轮机排气装置的热量)并将压缩热量排放到周围环境中。此系统可包括热存储装置以实现绝热操作。此系统还经常具有用于压缩和膨胀阶段的单独装备，并因而具有更大的资本开支，并由于天然气的使用而具有更高的操作成本和复杂性。结果是当使用购买的非高峰动力以向储气器充电时，动力设备能够在高峰需求时期期间产生动力，但需要额外的装备和更高的燃料成本。因而，可预期设计以更有效且成本节约的方式在压缩流体能量存储系统中存储并回收能量而不需要外部燃料的设备和方法，这是可与常规的动力源竞争的。发明简述根据本发明的一个方面，压缩流体存储系统包括定位在水体底面上的流体容纳容器，其中流体容纳容器包括定位在其中以将容器压载在底面上的沉积物。根据本发明的另一个方面，布置压缩流体存储系统的方法包括将沉积物混合物泵送到柔性流体存储袋中，其中沉积物混合物包括取自水体底面的沉积物。该方法还包括允许沉积物混合物在柔性流体存储袋中下沉使得来自沉积物混合物的沉积物将柔性流体存储袋压载在底面上，并通过流体软管将柔性流体存储袋结合到压缩单元，其中压缩单元被构造以将压缩流体输送到柔性流体存储袋以用于存储。根据本发明的又一个方面，压缩流体存储系统包括定位在在水体下的底面上的流体存储系统，该流体存储系统包括部分地填充有沉积物压载物的多个柔性流体存储管。包括流体压力转换系统，其被构造成将一定量的流体从第一压力加压到更高的第二压力。该系统还包括动力源和加压流体运输系统，动力源结合到流体压力转换系统并被构造成引起流体压力转换系统对一定量的流体加压，加压流体运输系统被构造成使加压流体在流体压力转换系统和流体存储系统之间通过。从以下详述和附图中，各种其他的特征和优势将是明显的。附图简述附图阐示了当前考虑用于执行本发明的实施方式。在附图中图I是阐示本发明实施方式的实施方式的通常功能的示意图。
图2是阐示根据本发明实施方式的具有图I所示功能的系统的示意图。图3是阐示根据本发明实施方式的定位在海洋中的系统的基本构件的示意图。图4是阐示根据本发明实施方式的定位在陆地上的系统的基本构件的示意图。图5是根据本发明实施方式的流体存储管组件的等轴视图。图6和7是阐示根据本发明实施方式的流体存储管的示意图。图8阐示根据本发明的实施方式的用于形成流体存储管的材料构件。图9阐示根据本发明的实施方式的管制造技术。
图10通过图阐示根据本发明的实施方式的用于布置流体存储管的技术。图11、12、13和14阐示根据本发明实施方式的考虑用于在海底面上布置流体存储 管组件的本发明实施方式。图15和16是阐示根据本发明的实施方式的表面积关于流体存储管中存储的压缩流体体积的不同填充水平而变化的等轴视图。图17是阐示根据本发明的实施方式的用于流体存储管的结构支撑的等轴视图。图18是阐示根据本发明的实施方式的形状关于流体存储管中存储的压缩流体体积的不同填充水平而变化的等轴视图。图19是显示根据本发明的实施方式的流体存储管组件布置的示意图。图20是显示根据本发明的实施方式的流体存储管组件布置的示意图。详述本发明的实施方式包括压缩流体存储容器在大洋、海洋、湖泊、蓄水池、海湾、海港、水湾、河流或者任何其他人造或自然水体底面上的部署或安装。如本文使用的，“海洋”指任何此水体，且“海底面”指其底面。如本文使用的，“流体”指任何可压缩的气体或液体，例如空气、C02或类似物以及超临界流体。如本文使用的，“沉积物”(例如“海底沉积物”)指来自海洋的海底面或底部的海洋物质且可包括，通过示例的方式，砾石、沙、淤泥、泥土、沉到海底面上的有机或其他物质。在本系统公开的实施方式中，压缩流体存储在水体中(或称为“下方”)的袋中。周围水的静水压力成为通过压缩器压入袋中的压缩流体的主要约束参数。在传统的“抽水蓄能法”存储中，水通过实质地理上的海拔被泵抽。相反，在本公开系统的实施方式中，水体的高度实质上通过在其下方增加流体的机构来提升。该技术同样很好地用于大洋或内陆湖泊或蓄水池。本公开的系统经常在比传统CAES(基于水的深度)低的压力比下运行，且如将在多个实施方式中讨论的，这些更低的压力比和水用作巨大的吸热部件消除了对在膨胀阶段之前或期间立即重新加热流体的矿物燃料的需要。另外，该系统以几乎恒定的存储压力运行，允许更简单且更有效的压缩器/膨胀器(C/E)设计。现参照图1，阐示了本公开系统实施方式的通常功能。系统10包括输入动力12，在本发明的实施方式中,输入动力12可来自可再生能量源，例如风力、波力(例如，通过“水鸭式发电装置”)、流力、潮汐力或太阳能，作为示例。在另一实施方式中，输入动力12可来自电力网。在可再生能量(RE)源的情形下，此源可提供间歇动力。在电力网的情形下，系统10可连接到其并以这样的方式被控制，其中在非高峰负荷时间期间例如在深夜或凌晨时间期间，电力可被汲取并存储为压缩流体能量，且然后在高峰时间期间当自系统10汲取的能量可以以额外成本出售(即电能套利)时被恢复，或者为扩大基本负荷动力系统例如煤以通过存储便宜的基本负荷动力来提供高峰能力。操作的另一种方法可以是使用系统10作为基本动力供应以便以通常静态的模式代替常规的动力源例如煤来从其提供低成本的动力，并使用常规的动力源(例如天然气、柴油等···)作为高峰动力系统以在负荷波动并超出来自系统10的供应时提供瞬态动力，从而减小动力的平均成本。另外，系统10不限于前述的动力源，而是可应用于任何动力源，包括间歇有效动力源，或者可以在低成本或非高峰时间期间汲取且在需要的时间期间，例如在高峰电负荷或发电厂断电期间被出售的来源。另外，系统10不限于单个输入动力12，而是可包括能结合到其的多个来源。换句话说，多个且组合的动力源可包括在单个系统中，作为输入动力12。输入动力12结合到机械动力14以压缩来自流体进口 16的流体。流体压缩18可来自能根据旋转方向而压缩和膨胀流体的装置，例如Wankel (汪克尔)型压缩器/膨胀器(C/E)。然而，本发明不受此限制，且使用机械动力以压缩流体的任何压缩器可根据本发明的实施方式实施，并且使流体减压以产生机械能的任何膨胀器可根据本发明的实施方式实施。在本发明的实施方式中，C/E能够产生在O. 2MW和3MW之间的 功率；然而，本发明不受此限制，且能够产生与系统需求相称的任何范围的功率，其可包括低至O. 0001MW的功率和高达5MW或更高的功率。因而，由于使用流体输入16的机械动力14，发生了流体压缩18。如本领域中已知的，流体压缩18可发生在一个或多个循环中，且冷却可以在各级(stage)之间借助于泵和热交换器引入。冷却还可以通过压缩流体和冷却流体之间的直接接触来实现。来自流体压缩18的流体借助于流体输入22输送至压缩流体存储器20。另外，压缩流体存储器20可以是袋或其他保形的流体容纳装置，该流体容纳装置可以使用作为压载物的沉积物而被稳定在例如湖泊、蓄水池(天然或人造的)或海洋的水体内，并且在流体能被压缩和存储以用于之后抽取的深度。如此，流体容量根据其中流体的量且根据其在水体内的深度而被几乎恒压地存储。流体存储袋或管可被定级至50°C。在根据本发明实施方式的一个压缩器设计中，其中压缩的热量被回收且存储，从膨胀器进入流体软管中的流体的期望出口温度仅为水温以上5. 5°C左右。其中只有环境水用于冷却压缩级且在最后级之后没有热交换器，进入流体软管中的流体温度可以是环境以上30°C，或者在15°C表面海水温度的情形下可以是45°C。如果因为任何原因而超出了管温极限，则温度警报能够关闭压缩器。一个或多个温度传感器能够沿着CAES系统中的流体存储管的长度而定位，使得流体存储管的温度能够被监测。例如，温度警报可以向系统操作员指示温度极限已经达到或者超过。另外，警报对系统压缩器的关闭可导致压缩器停止向受影响的流体管供应压缩流体，以减轻或者防止对流体存储管或对连接到受影响的流体存储管的流体软管造成损伤。由于可变的容量设计，袋经历恒定的压力且因而袋内不发生其他的加热。当需要从系统10汲取存储的能量时，压缩流体可以借助于流体输出24而从压缩流体存储器20中汲取并发生流体膨胀26。如本领域中已知的，流体膨胀26导致可输送到例如机械装置的可用能量，其可以抽取用于电力产生30的机械动力28，其可以被传送到电网或可预期使电力输送的其他装置。出口流体32以普通标准或周围压力被排到环境中。在本发明的实施方式中，机械动力28可以由例如Wankel(汪克尔)型的膨胀器产生。另外，如将要讨论的，用于流体压缩18的机械动力14和源自流体膨胀26的机械动力28可借助于相同装置(即压缩/膨胀或“C/E”装置)或者借助于系统10内不同或单独的装置。
原理上，C/E可用在等温操作、绝热操作或其组合中。在另一示例中，C/E可被实施，使得其不使用不同的热交换器并且不使用热储。如本领域中已知的，当流体压缩时，其加热，且当流体膨胀时，其冷却。如此，本发明的实施方式包括强制对流冷却34以冷却来自流体压缩18的流体和强制对流加热36以加热来自流体膨胀26的流体。因为流体存储发生在通常周围的温度和压力下(即在如所讨论的水体内的深度处)，所以用于流体压缩18的冷却34和流体膨胀26之后的加热36两者可使用包围系统10的大量流体(即湖泊或海水)执行。如此，在一些实施方式中，系统10可以以通常等温的方式操作，其在压缩级期间将流体冷却至接近环境并在膨胀级期间将流体加热至接近环境。在其他实施方式中，系统10可以以通常绝热的方式操作，其中来自压缩的能量借助于受控的传热过程而存储到热存储箱，且用于在膨胀后加热流体的能量同样汲取自存储在存储箱中的能量，具有与周围环境相对小的热交换。以此方式，该系统包括调整或恢复压缩流体中的显热的方法。然而，如本领域中理解的，在任一情形下，泵和热交换器可用于在系统中需要的位置冷却。 在又一实施方式中，来自流体压缩18的能量自身不存储，但水通过利用表面水温和一定深度处的温度之间的自然温差而被有选择地吸入系统10中。在此实施方式中，流体压缩18期间的冷却34可以使用从一定深度处(即非常低于水面)得到的相对冷的水执行，且流体膨胀26期间的加热36可以使用得自水面附近的相对暖的水执行。以此方式利用此温差实际上增加在能量存储循环顶上的热机循环，从而由于水体的热能输入而使得比起存储的来说更多的能量将被抽取是可能的。系统10包括可以可控制地连接到系统10的构件的控制器或计算机38。现参照图2，根据本发明的实施方式可以使用例如图I系统10的多个系统。如以下关于其他附图更详细描述的，每个系统10可包括结合到定位在水体表面更下方的流体存储管组件的单个或双向压缩器/膨胀器(C/E)单元。每个C/E结合到能量源和发生器。能量源可以是可再生源，例如风力或波力，或者其可以来自发生器自身，其被导致像具有从电力网或可再生源例如太阳光伏阵列汲取的能量的马达一样运行。从而，图2阐示了具有多个如图I和接下来的附图和阐示中所示的系统10的总系统50。每个系统10包括构造为具有动力输入54且还结合到发生器56 (或马达/发生器)的C/E 52。每个发生器56构造为具有相应的动力输出58。在一种实施方式中，每个动力输出58单独地结合到负荷或公用电网；然而，在所示另一种实施方式中，来自两个或更多个发生器56的多个动力输出58可以被组合以向负荷或公用电网输出组合的动力输出60。每个C/E 52结合到流体存储管组件62，如将进一步讨论的，流体存储管组件62定位在一定深度并被构造以接收来自相应C/E 52的压缩流体。根据本发明的实施方式，每个C/E 52可借助于管或导管64结合到多个流体存储管组件62。如此，例如，单个C/E 52可结合到大量的流体存储组件62，且可以由供应线路的数量和流体存储管组件62定位其上的地形来限制。总系统50的操作可借助于计算机或控制器66控制，且本领域技术人员将认识到，每个系统10可包括贯穿分布的控制阀、压力传感器、温度传感器和类似物。控制器66被构造以当动力从动力源可用时使流体加压并引导加压的流体从C/E 52或其级通过而到达流体存储管组件62，且当选择性地需要从流体存储管组件62汲取动力时，引导加压的流体从流体存储管组件62通过而到达C/E 52或其级，并使加压的流体膨胀。如此，总系统50可以以具有多个系统10(图2中示出其中的仅两个)的模块化方式布置。相应地，通过允许系统的一部分进行脱机同时系统的其余部分继续运行，此模块性提供系统弹性和以最小的总系统停工期交换场中的单元的能力。模块性还使得分离的系统能够以不同的模式同时操作(即一个系统收集/存储能量而另一个产生动力)。因而，如图2所示，多个C/E可以被组联在一起，使得模块性成为可能。并且，每个系统10可以以例如单个流体存储管组件62可被从其相应的C/E 52分离或隔离的方式控制。相应地，在操作期间，单个系统10或单个和特定系统10的构件可以不需要用于故障查找的维护、修复或例行维修。因而，模块性提供了简单的维护，这增强了总的可靠性，这是因为总系统50无需为了维护而被关闭。进一步地，由于总系统50的模块性，其他的系统10可以被渐增地加入其中，或者在操作期间其他的存储可被加到每个系统10。因而，随着动力需求随时变化(即在给定服务区域中人口增长或减小)，动力和/或存储能力可以以与图2所示方式一致的模块化方式随时且与改变的系统需求一致地添加或去除。从而，模块化系统是可扩展的且其他系统可以以对总系统停工期和操作造成最小影响的方式被构造和进行联机。
另外，总系统50的系统10可以彼此同时地以单独的方式操作。例如，在系统10的阵列的一部分中，系统10中的一个可以暴露给强风并因而以压缩模式操作以将其中的能量存储在其相应的流体存储管组件62中。然而，同时，系统10中的另一个可以在接收少量风或无风的区域中并因而以膨胀模式操作以从其相应流体存储管组件62汲取能量。如此，总系统50可以以允许多模式操作的灵活方式操作，且还可以以模块化方式构造以允许其部分临时性关闭以用于维修、修复和操作，或者永久地退役，而不需要关闭总系统50。进一步地，总系统50的构造和操作决不限制于给定示例。例如，取代风能，系统10可结合到波能源或水流源，作为进一步示例。系统10可每个使用多个C/E 52，或者C/E 52可被构造以分享其间的流体存储。因而，在一个示例中，辅助供应线路68可被定位和构造以单独地结合一个系统10的一个C/E 70和另一系统的流体存储管组件72。在此方式中，可在例如一个C/E 70的修复或维护期间使用流体存储管组件72的存储能力。另外，改变路线，其的示例在供应线路68中显示，能够为了其他优势而协同使用多个C/E 52和70，这些优势包括模块性、系统弹性、动力容量的递增的可扩展性、C/E单元的场交换性以及以压缩模式操作一个C/E而以膨胀模式操作另一 C/E的能力。这些优势导致系统具有故障弱化、整个系统没有单点失效以及随着动力和存储需求增加而增加容量的灵活性。其还使得操作的流通模式成为可能，其中来自原动机(例如风发生器、波力发生器(例如通过“水鸭式发电装置”)、流力发生器、潮汐力发生器和海洋热能转换器，作为示例)的动力通过第一 C/E， 压缩流体，被任意地存储并以膨胀模式通过第二 C/E，产生用于电网的动力。此实施方式消除了用于系统的斜升(ramp/up)和斜降(ramp/down)时间，使得准备好根据需求吸收动力或输送动力而不延迟的操作的备用模式成为可能。现参照图3，阐示定位在海上的系统10的基本构件。系统10的构件可定位在接近于水面的平台98上。因而，图3阐示了海洋100和海底面102。海洋100包括大洋、湖泊或例如在筑坝河流中的蓄水池，并且在此和所有实施方式中不限于任何具体的水体。系统10包括定位的平均深度106处的柔性流体袋或流体袋组件104、结合到发生器110的单向或双向流体压力转换装置或压缩器/膨胀器(C/E) 108以及传热系统(如关于图I所讨论的泵和热交换器，未示出)。C/E 108可包括压缩和膨胀的多个级，且热交换器包(未示出)可在压缩或膨胀级之间分别地冷却或再加热流体。携带加压流体的管浸入循环水中，或者更普遍地，加压流体越过有翼的管形热交换器，在管形热交换器内部在有翼的管内部流动。系统10可被构造为实质上以几乎等温或绝热的模式运行。本领域技术人员将认识到，图3的系统10可包括但不限于其他装置，例如控制系统、计算机和机械地结合其构件的一个或多个离合器。袋104被压载，所以在膨胀时其不浮到表面。流体软管或导管或者加压流体运输系统112将流体存储袋组件104和在海洋100的表面处或附近的C/E 108连接。C/E 108结合到发生器110，在一种实施方式中，发生器110是风力涡轮机使用的相同发生器，具有离合器(如图4所示)。发生器110还能用作马达以当存储能量时以压缩器模式驱动C/E 108，或者如果风在吹，风力能够进入发生器110中。从而，当需要来自系统的全部动力时，例如在电网的高峰需求时期期间，通过C/E108膨 胀的存储流体向发生器110增加扭矩。在实施方式中，发生器110是(交流)A/C发生器，且在其他实施方式中，发生器110是(直流)DC发生器。因为传输线路之间的转换站的成本，DC动力传输不经常用于基于陆地的传输。然而，DC传输线路的效率可能大于A/C线路，特别是在盐水下。DC动力传输的其他优势包括更清楚的动力流分析且不需要在被DC线路连接的独立电网部分之间的同步。当线路在水下运行时，由于传输线路的容量，DC传输的其他益处可以被认识到。因而，现在存在很多的DC传输系统。C/E 108提供用以压缩和膨胀流体的性能。在一种实施方式中，C/E 108为单独构件，其包括当功被输入其中时压缩流体的性能和膨胀流体以从其抽取功的性能。在此实施方式中，单个流体软管或导管112定位在流体存储管组件104和C/E 108之间，且流体使用流体软管或导管112而被泵送到流体存储管组件104并从流体存储管组件104中被泵抽。因而，当动力输入114到C/E 108时，C/E 108运行以压缩流体、借助于流体软管或导管112将其输送到流体存储管组件104、并在其中存储能量。动力114可借助于可再生源例如风、波运动，潮汐运动提供，或者可借助于向马达一样操作的发生器110提供，发生器110可以从例如电力网汲取能量。另外，C/E108可以通过借助于流体软管或导管112汲取来自流体存储管组件104的压缩存储能量而相反地操作。因此，通过反向其运动，可使C/E 108基于操作或旋转的方向而可选择地压缩或膨胀流体。注意在一种实施方式中，发生器110提供电力。可选择地，机械动力可以直接从膨胀器利用，而不使用发生器110。然而，在另一实施方式中，C/E 108的压缩器和膨胀器的功能是分离的。在此实施方式中，膨胀器116借助于流体软管或导管112结合到流体存储管组件104，且压缩器118借助于相同的流体软管112，或者可选择地，借助于单独的流体软管、导管或管道系统120结合到流体存储管组件104。因而，在此实施方式中，动力可借助于例如可再生能源而输入114到压缩器118，其中的可再生能源可为借助于单独的流体软管或导管112向流体存储管组件104间歇地提供的压缩流体。在此实施方式中，能量可借助于流体软管或导管112从流体存储管组件104中被同时汲取至膨胀器116。从而，虽然提供了系统灵活性以同时存储和汲取动力，但是此实施方式还以具有单独的压缩器118和膨胀器116上为代价(未示出的其他压缩器和膨胀器)。
现参照图4，阐示了定位在陆地上的系统10的基本构件。很像图3的系统10，图4的系统10能够接收来自电网、来自一个或多个可再生能量系统或者两者的动力。此系统同样能够在C/E装置中压缩的水下等压流体存储袋或管组件中存储能量，并能够也借助于C/E装置从其中抽取能量。此系统可以是可构造的以便以等温或绝热模式运行。从表面到袋的流体通道应该是刚性或柔性上的重要因素是表面单元是漂浮还是固定到海底面。在较深的水中，很多RE获取方案使用漂浮且锚固的基底。所以如果风向或波向变化，基底的位置移动直到锚线在新方向上被张拉。刚性流体导管通常较便宜，因为其可以是具有在离岸海洋工业中常用的直径的简单钢导管。布置技术可能更有点复杂，因为现场接合(那些在现场而不是制造工场连接的)需要用于深或长的导管。柔性软管更易于在岸上整个制造且布置更简单，但其需要更复杂且昂贵的设计。此软管具有相当柔性的衬垫，其在一个实施方式中通过像金属或玻璃纤维 一样高强度材料的编织外包装提供流体密封以支撑压力负荷。用于2. 5MW C/E单元(尺寸类似于离岸风力涡轮机)的这些软管的直径在一种实施方式中对于100米的袋深可以是28cm左右的直径(11”)并具有110万帕斯卡(165PSI)的操作压力。离岸平台涉及漂浮的、系泊平台和到底部沉积物的“刚性”连接(例如钻杆)，所以对于此系泊平台来说柔性软管不是严格需要的。导管整个长度上的挠度应变能够很好地在导管的结构性能极限内。还注意到，流体的内部和外部压力之间的压差随着深度变化。在导管/软管底部附近，压差小，这也是薄塑料袋能够将加压流体保持在底部的原因，建议混合或组合的解决方案，其中柔性且还未增强的软管能够用在袋和在上部部分中使用的刚性、简单导管附近。图4阐示系统10，其中不同于压缩流体的传输和存储的构件被定位在陆地122上。因而，在此系统中，通过避免与离岸建立和操作相关的成本，主要成本可被减小。然而，操作位置可能更加受限，因为可能预期在100英尺或者更深的水中操作。因此，为了达到此可预期深度，可能需要在更长的距离上输送加压流体。此外，因为环境、美学和其他原因，经常预期很远地离开居住区定位RE动力系统。另外，可再生能源例如风典型地在从陆地形状和其他风障间隔的距离上提供更大的动力。如此，图4阐示根据本发明的实施方式的构造成在陆地上运行的系统10。图4的系统10可合并如上所讨论的图I到3的元件。在一种实施方式中，双向C/E 108包括杆124，杆124构造成在第一旋转方向126上操作，以在压缩阶段期间在第一流动方向128上压缩流体，导致流体通过流体软管或导管112以存储。在此实施方式中，通过使来自存储器中的流体膨胀并使流体在第二流动方向132上流过C/E 108，C/E 108的杆124可被导致在与第一旋转方向126相反的第二旋转方向130上操作。在此实施方式中，离合器134将杆124结合到发生器110，以能够借助于发生器110从存储器中抽取能量并且以便当动力通过除发生器110之外的源输入到C/E 108时，分离发生器110。并且，虽然关于图4阐示了双向操作，但是要理解，本文公开的所有系统还可以是单向构造的。图5显示根据本发明的实施方式的布置在海底面142上的流体存储管组件140。此类型的布置通过将静水压力用作约束力而最小化了容器结构，且海洋为等温操作提供了吸热部件。虽然图5的流体存储管组件140显示为具有多个流体容器、管或袋144，但是流体存储管组件140可具有仅仅一个袋144。通过将海底沉积物146放在流体存储袋144内，流体袋144被压载，所以当充注时其不升高。袋144具有特定的特征以提供用于非水平的袋或非均匀的压载的额外的稳定裕度并将流体从海水和压载物质中隔离。在一种实施方式中，袋横截面面积的大约一半填充有淤泥或沉积物146。如图5中所示，流体存储容器144能够布置成平行的行，且多个袋144可组成流体存储管组件140。在一种实施方式中，组件140中的流体存储管144以平行的布置流体地或气动地结合在一起，使得流进和流出流体存储管组件140的压缩流体能够在所有流体存储管之间分配。参照图5、6和7，流体存储管144包括打开压载的压载袋(open-ballastballast bag) 150内的流体室148并包括锥形端部152。在实施方式中，流体室148可被向压载袋150打开或向压载袋150关闭。锥形端部152允许袋150的压载以延伸经过包含压缩流体的流体室148。与端帽154联合，锥形端部152帮助减小沉积物压载物的损失。流体存储管144的相对端还可以向水流打开并如本文所述的为锥形的或关闭的。水下流体存储容器144被设计为以比可比较的钢或复合压力容器的成本更低的成本建造，同时满足预期的结构负荷并同时具有很多年的海底持久性。图8阐示根据本发 明实施方式的用于构造流体储存管的材料的示例。图8无需按照比例绘制。本文所述的流体储存管可以由膜或壁状材料构造，膜或壁状材料是在两侧上封装(比如通过热轧，例如)在公共热塑性层160中的例如 55%纤维158的纤维增强聚合物基体156。此基体156结构可以是例如O. 14mm左右厚(O. 055”)。此类型的基体156允许用于海洋应用的薄、便宜、可伸缩的且非常结实的容器。热塑性材料160可以是例如LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE (高密度聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PET (聚对苯二甲酸乙二酯)或聚酯的塑料，以及含氟聚合物。也考虑其他材料。该材料还可以由混合材料塑料或回收塑料制成，其中回收塑料来自从使用或操作中去除的流体存储管，例如其中此流体存储管从安装中去除以在安装位置不留下去除的流体存储管的任何东西。还考虑其他可回收的塑料源。纤维158可以由例如玻璃、碳或金属纤维的材料构造，例如且被定向到有方向的复合层压物中，例如，复合层压物的方向可相应于主应力的一个或多个方向。例如，玻璃纤维非常便宜且通常非常耐受水的长时间浸溃。玻璃纤维还广泛地用于海洋工业中，特别是因为其对于海洋环境的耐久性、可靠性、持久性以及盐水的耐受性。在不同的应用中，各种类型的玻璃纤维每个具有其自身的优势。在一个示例中，玻璃纤维可以是相当昂贵的S-2玻璃材料，其对于拉伸强度来说可能是最佳地。在另一示例中，玻璃纤维可以是E-玻璃材料。纤维158是复合容器144中的重要结构元件。纤维的拉伸强度可以高于将使用的热塑性基体大约100倍。纤维的张力与沉积物压载物的重量和容器中合成的切向应力一起抵抗流体的浮力。这些张力仅需要支撑在管直径的周围。因此即便管有几百米长，几米直径的管也经受几米长度距离上的应力。此应力的局部化允许薄的、成本节约的纤维和聚合物基体，同时仍然在单管内保持几千吨的压载和浮力。对于使用的任何纤维材料，该设计保护了纤维158免受海水的伤害。试图单从塑料实现材料强度将本质上增加制造成本，且最终的厚度将不足够地柔性。实际暴露给海水的热塑性纤维增强聚合物基体156的基体材料已经广泛地用于海水环境中。在正常条件下，纤维158将不直接暴露给海水，这是因为其嵌在热塑性纤维增强聚合物基体156中并然后层压顶部162和底部164以完全封装纤维158。用于外部压层物162、164的材料通常与薄“面板”中的热塑性材料160相同以完全封装纤维158。
每个流体存储管144的重要功能是向压缩流体内侧提供蒸汽或物理分离屏障。驱动流体通过流体存储管144的壁到达外部环境的压差通常很低。即，由于流体在静水压力平衡状态下存储，所以存在很小的压差以推动流体通过膜156。流体存储管144被设计使得其具有在盐水中很多年的稳定性、在深水中发现的接近冰冻温度的柔性以及低的制造和布置成本。纤维增强聚合物基体156材料还被设计为可修复的。例如，如果材料156中形成孔或裂缝，则通过重新连接孔周围的材料156或者通过将一小片相同材料或另一可附接补丁附接到孔周围的材料，孔可以被修补。在深布置的情形下，此补丁可以通过远程操作的潜水器取代潜水员来应用。图9显示根据本发明实施方式的管制作技术。很长的袋144可使用螺旋焊接技术由单片的玻璃增强塑料156制作。可以使用螺旋焊接技术构造任何长度和任何直径的流体存储管，其中玻璃增强塑料的一个连续片材以螺旋形式或方向被边缘对边缘地搭焊以形成管。直径可以基于流体存储管材料应力的函数被预定。封装基体中的强纤维158通常是单 轴纤维并以封装基体方向被定向，即在制造过程期间，纤维158沿着制作管的周边方向或Θ方向(theta direction) 166比起沿着中心的或轴向的管轴线168更接近地定位。例如，纤维158被定位以在基本围绕圆柱管轴线的Θ方向上比起基本平行于中心圆柱轴线的方向上实现更大的强度。以此方式，纤维158通常围绕圆柱体的环周边地通过并因此具有更大的弯曲半径。这可能允许在环形构造中更简单的布置。另外，对于主要封装纤维158来说次要的轴向纤维170可更平行于流体存储管144的长轴线168定向，以帮助控制沿着圆柱体轴线在次应力方向168上的次应力。图10显示根据本发明的实施方式的用于布置流体存储管144的技术。流体存储管144被卷起到可能比水更重的卷筒组件172上。在布置时，流体软管112和疏浚机174通过软管176附接到流体存储管144的端部。当疏浚机174和流体存储管144定位在海底面时，疏浚机174被控制以从海底面抽取沉积物和水的混合物并将沉积物混合物引入流体存储管144中，这导致流体存储管144从卷筒组件172展开。一旦管144完全充注有沉积物混合物，管144内部的沉积物就被允许置于管144的底部以提供压载，以用于将管144保持在海底面上，且到疏浚机174的连接被去除。另外，流体软管112结合到例如图2-4中所示的系统压缩器/膨胀器。在选择实施方式中，一旦卷筒172展开，管144就在远端被打开，允许更多的疏浚材料随着更多混合物穿过管144的长度并穿出管144的远端而穿过管144并在管中沉淀下来。在另一实施方式中，疏浚机装备可以是表面安装的，收集来自袋附近或远离袋的沉积物并将其泵送到流体存储容器中，由表面的驱动马达或发动机提供动力。在又一实施方式中，流体软管112和疏浚机软管176包括单管，首先用于疏浚材料且后来用于可压缩流体。以此方式布置帮助保持布置的低成本。该布置被设计为完全地从水面完成，因此可避免对潜水员的需要。此布置设备的组装能够在水面处船的甲板上进行并然后布置到海底面。流体存储管144被卷起在卷筒组件172上，具有对本领域技术人员来说已知的可分解的或定时的释放或类似释放。虽然图10阐示了流体存储管144的完全封闭端部，但是本文公开的具有端帽的流体袋也被考虑，因此一旦完全布置(未示出)袋的内部容积可以与管144外部的水流体地连通,例如在管144的远端处。
图11-14阐示考虑用于在海底面142上布置流体存储管组件140的本发明的实施方式。如图11所示，多个打开压载的压载袋150并排布置在海底面142的顶部。例如，袋150可借助于图10中所述的技术填充有沉积物178。仅沉积物压载物的袋180可定位在流体存储管组件140的一端或两端上以为端部流体袋提供支撑，用于最小化横截面轮廓的变形，且还可以提供用于其他流体管的额外压载。图12显示多个闭合的流体管150，其中打开压载暴露给内部流体，并排布置并部分地嵌在海底面142中。例如，作为用于将沉积物置于管150中的疏浚的一部分，关于图10描述的技术可包括疏浚通道182以用于使管150置于其中。然后，来自卷筒组件172的管150的布置包括布置管150，使得管150位于形成的通道182内。以此方式，管150的沉积物部分的横截面轮廓保持接近底面142，且不需要单独的横向锚固的压载袋180。图12的构造还可以通过逐渐将沉积物置于流体管150下方而实现，导致其沉入底面142中。图13和14显示以与图11和12中所示袋150类似的布置的封闭压载的压载袋184的并排布置。封闭压载的压载袋184包括借助于膜190与流体或者圆顶部分188密封开的沉积物部分186。使沉积物部分186与流体部分188密封开利用了袋184中应变，以在非埋入安装中最小化压载形状的变平或改变。随着加压流体进入和退出流体部分188，密封的沉积物部分186也最小化了压载损失。流体存储容器的形状将变化，而不管压缩流体部分是否与海水密封开。附近的水根据水是在容器壁的内部还是外部而以不同方式调节其位置和袋上所得到的应力。两种实施方式都是实用的(水在否在容器内)。图15和16阐示表面积关于打开压载的压载袋150的流体或圆顶部分中存储的压缩流体体积的不同填充水平而改变，其中打开压载的压载袋150根据本发明的实施方式部分浸入海底面。图16显示处于不同填充水平的压缩流体和水的图15所示袋的尾端。端帽154被设计用于根据袋150的圆顶194内压缩流体体积的改变来让水和流体通过袋开口192。随着压缩流体196借助于流体软管112进入管150中，水198被置于管150外。如果管150中压缩流体196的体积引起压缩流体196到达尾端帽154的底部，则压缩流体196就通过袋开口 192排到外部环境水中。随着管150内部压缩流体196体积减少，水198在尾端帽154下方进入以取代压缩流体196的体积。另外，过量的压缩流体196还可以通过袋开口 192溢出。袋开口 192的尺寸(与沿着袋长度的任何倾斜斜坡一起)帮助确定圆顶194能够保持的压缩流体196的量。袋150的尾端200可以比其头端202更低地安装。如图15和16所示，随着存储的压缩流体196的体积的增加，在袋150的表面积上没有明显的增加，这部分地由于作用在袋150上的水压和袋150的壁避免被折叠的趋势。流体存储袋150包含沉积物178、水198和压缩流体196。随着压缩流体体积增加，水体积减小，导致表面积或总容积上很少的改变，除了随着袋150随袋150中更多压缩流体196而轻微地改变形状而发生的容积上的改变。随着袋150进一步填充，袋内压缩流体196的体积增加，但是袋150的表面积变化很小。袋150随着内部流体196的体积改变而弯曲，但通常即便在最小量和最大量的膨胀处也没有急剧的折皱或弯曲。相应地，流体管150是柔性的但当流体196从其中去除时 并不缩陷。这些特征有助于避免可能变成腐蚀和生物淤积磨损集中点的折皱。图15还阐示了可沿着袋150的长度定位在袋150的沉积物部分中以减小动态不稳定性的一个或多个分隔物204。分隔物204将沉积物178分成多个区域以减小或消除沉积物178从流体存储管150的一端转移到另一端。此途径最小化了沉积物178的纵向转移。分隔物204可包括聚合物、纤维、水泥、混凝土或本领域中已知的其他材料。分隔物204可固定到袋或流体存储管150的壁，或者可通过其质量和/或附近沉积物178的质量保持就位。图17阐示了多个角板206，角板206结合到尾端帽154并结合到袋150顶部部分处的圆顶194。当卷起以用于布置时，角板206允许圆顶形状折叠在容器150的顶部上，且当展开时，圆顶194被这些角板206支撑。图18显示根据本发明实施方式的图15所示袋150的头端202。如所示，流体软管112附接到并插到袋150的封闭头端202中，使得压缩流体和流体软管的进入和退出界面发生在圆顶194的头端202。封闭头端202使用例如搭焊或本领域中已知的其他技术制作以产生圆顶形形状，因此当袋150内部压缩流体的体积低时避免了折皱或折叠。在一种实施方式中，图15-18的流体存储管150可以以从头部到尾部下倾斜偏置的方式布置，使得流体存储管150的尾端200比头端202以更大的水压布置。在环境允许的情形下，袋的尾端200能够稍微放下一定的斜度。袋150的尾端200甚至能够左打开到海水。当袋150膨胀时，水退出袋150的尾端200，然而当压缩流体从袋150抽取时，水再次进入管以保持总的袋容积。在整个500米、6米直径的袋144位于2%下斜坡上的情形下，此几何形状能够在溢流开始之前85%地填充流体袋144。因此，流体袋144不密封，但保持静水地稳定在85%的膨胀容积。袋144的顶部不暴露给大于几磅/平方英寸(psi)的过压。任何的过填充导致浮向海面的温和气泡而不是袋144的破裂。另外，插入/布置工具可使袋144的尾端200比起其他袋部分更深地插入沉积物中，以实质上引起流体容器144最后部分中的局部斜坡。所以即便斜坡非常浅或者实质水平，袋144的此端200中的流体水线可向上调节以将该边界移离端帽154的边缘。以此方式，如本领域中已知的，该端200还可以被成形以具有一定程度上像家用排水沟中的P型存水弯一样的特征。这将允许水以受控的方式流过，但将流体收集在内部。在此实施方式中，该端200能够沿着沟壑、沟渠或者其他凹处的下斜坡安装。在一种实施方式中，可在布置流体袋144之前产生沟渠。如果需要，能够增加其他特征以提供通过此凹进端200的水通道，用于确保水很好地流进和流出袋144。图19阐示根据本发明实施方式的流体管组件208的竖直偏置布置。所示流体管组件208布置在具有上升斜坡方向210的海底面上。中心流体软管212通常沿着斜坡方向210定位，且流体管组件208的流体管214通过多个分支软管216结合到其。中心流体软管212将流体存储管组件208结合到例如图2-4中所示的系统压缩器/膨胀器。流体管214可以根据以上所述的本发明的实施方式构造，具有密封头端218和开口尾端220。来自中心流体软管212的压缩流体进入头端218并通过头端218回到中心流体软管212。如果通过头端218进入的压缩流体引起流体管214中压缩流体的体积超过存储容量，则过量的压缩流体允许溢入周围水体中。与水平定位的流体管相比，通过将流体管214的尾端220定位 在比头端218更高的水压下(且因而更大的水深处)而引入的竖直偏置允许更大量的压缩流体存储在流体管214中(在开口尾端的示例中)。另外，流体管214以此人字形方式的布置可能允许更大部分的存储的压缩流体被恢复并用于产生动力。
图20阐示根据本发明另一实施方式的图19的流体管组件208的竖直偏置布置。所示流体存储管组件208布置于在一侧上具有第一上升斜坡方向222且在另一侧上具有第二上升斜坡方向224的海底岭上。以此方式，流体管214的尾端220比起头端218定位在更高的水压处。另外，每个流体存储管214结合到专用的流体软管226，其中流体软管226延伸以将每个流体存储管214结合到例如图2-4中所示的系统压缩器/膨胀器。在另一实施方式中，考虑图20中所示的流体存储管组件208可代替地使用如以上关于图19描述的中心流体软管和分支软管结合到系统压缩器/膨胀器。进一步，考虑图19中所示的流体存储管组件208可使用如关于图20描述的专用流体软管结合到系统压缩器/膨胀器。此水下发明的实施方式比起地下CAES具有更广泛的潜在应用。其能够接近几乎所有主要的沿海居民点离岸定位，并还能接近内陆居民点定位在湖泊和蓄水池中。CAES系 统典型地包括具有合适地质构造的位置，其在非常接近很多主要的动力源、负荷中心或传输线路处经常是不可用的。传输线路的密集和容量限制使得距离负荷中心长距离地定位能量存储设备是不现实的。因此，地下CAES在地理上更受限制，不具有向电网尺度的能量存储需求提供普遍存在的解决方案的潜在可能。本发明的实施方式包括通过已有海洋RE系统的设计和操作，RE系统包括但不限于常规的风力、水动力系统例如波能涡轮机和海下涡轮机，以及海洋热能转换(OTEC)系统。然而，另外，本发明的实施方式包括能够远程定位在海洋环境中的独立存储系统，其不利用已有RE系统。进一步地，为了减小或消除RE系统的负面影响，在一种实施方式中，袋被布置到水底区域。典型地，水底区域是例如大洋或湖泊的水体的生态区域，具有生活在那的被称为水底生物的生物体。水底生物通常与水体的底部或底面关系密切地生存，很多水底生物永久地附着到底部。水底区域开始于海岸线并沿着大陆架的表面向下延伸。在大陆架的边缘，典型地接近200米深，加深的坡度开始，其被称为深深地延伸到海底面的大陆斜坡。从而，根据本发明的实施方式，可预期在水底区域但在合适深度处布置该系统，低于该深度光合作用通常是可能的，由于光合作用的生物体而最小化了生物淤积。构造材料通常是无毒的。小部分的海底面可专用于存储，以向水底生物体提供实质上的栖息地，同时还实现了存储性能的目的。如果C02包括工作流体，则具有海水的大的自由面将引起大量的C02溶解在海水中。在一定深度的该溶解包括C02气体在深海水中的螯合作用，即来自大气层的多数人类产生的碳的最终目的地。物理海洋学中的本领域技术人员将认识到，例如在500米或更大深度的水具有几百年的典型出露时标，这是来自相对于地球磁极的侧向平流或者来自穿过稳定海水密度梯度的竖直扩散两者的影响。此时标长于用于取得碳信用额的U. N. F. C. C. ClOO年需要。因此，此途径包括用于以此方式溶解在深海水中的部分C02的C02螯合作用的有效方法。因此，根据本发明的一种实施方式，压缩流体存储系统包括定位在水体底面上的流体容纳容器，其中流体容纳容器包括定位在其中以将容器压载在底面上的沉积物。根据本发明的另一种实施方式，布置压缩流体存储系统的方法包括将沉积物混合物泵送到柔性流体存储袋中，其中沉积物混合物包括从水体底面取得的沉积物。该方法还包括允许沉积物混合物在柔性流体存储袋中下沉使得来自沉积物混合物的沉积物将柔性流体存储袋压载在底面上，并通过流体软管将柔性流体存储袋结合到压缩单元，其中压缩单元被构造成将压缩流体输送到柔性流体存储袋以用于存储。根据本发明的又一实施方式，压缩流体存储系统包括定位在水体下的底面上的流体存储系统，流体存储系统包括部分地填有沉积物压载物的多个柔性流体存储管。包括流体压力转换系统，其被构造成将一定量的流体从第一压力加压到更高的第二压力。该系统还包括动力源和加压流体运输系统，动力源结合到流体压力转换系统并被构造成引起流体压力转换系统对一定量的流体加压，加压流体运输系统被构造成使加压流体在流体压力转换系统和流体存储系统之间通过。此书面描述使用示例以公开包括最佳模式的本发明，且还用于使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统并执行任何合并的方法。本发明可 取得专利的范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他的示例具有与权利要求的文字语言相同的结构元件或者如果其包括与权利要求的文字语言实质相同的等价结构元件，则这些其他的示例就意在本权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种压缩流体存储系统，包括 定位在水体底面上的流体容纳容器，其中所述流体容纳容器包括定位在其中以将所述容器压载在所述底面上的沉积物。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述流体容纳容器是柔性的。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述流体容纳容器包括 圆顶部分，所述圆顶部分被构造以包含一定量的压缩流体；和 沉积物部分，所述沉积物部分被构造以包含一定量的沉积物，使得当所述圆顶部分充有压缩流体时，所述流体容纳容器保持在所述底面上。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述圆顶部分包括在所述流体容纳容器的第一端处的第一端帽，所述第一端帽被构造成在所述圆顶部分内收集并存储第一量的压缩流体；并且 其中所述第一端帽和所述沉积物部分之间的间隙使所述圆顶部分的所述第一端与所述水体流体地结合，使得压缩流体能够从所述圆顶部分的第一端释放到所述水体中。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述圆顶部分包括在所述流体容纳容器的与所述第一端相对的第二端处的第二端帽，其中所述第二端帽被构造成在所述圆顶部分内收集并存储所述第一量的压缩流体；并且 其中所述第二端帽和所述沉积物部分之间的间隙使所述圆顶部分的第二端与所述水体流体地结合，使得压缩流体能够从所述流体容纳容器的所述第一端释放到所述水体中。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述圆顶部分包括在所述流体容纳容器的与所述第一端相对的第二端处的密封端，所述密封端被构造成将所述第二端与所述水体密封开，使得防止压缩流体从所述流体容纳容器的所述第二端释放到所述水体。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述流体软管比位于所述流体容纳容器的相对端处的尾端更接近于所述密封头端地结合到所述流体容纳容器。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述流体容纳容器的所述第一端位于第一水深处，其中所述流体容纳容器的所述第二端位于第二水深处，且其中所述第一水深比所述第二水深具有更大的水压。
9.根据权利要求4所述的系统，还包括多个角板，所述多个角板结合到所述第一端帽并结合到所述圆顶部分，其中所述多个角板被构造以支撑所述圆顶部分。
10.根据权利要求3所述的系统，其中所述沉积物部分包括多个分隔物，所述分隔物被构造以包含沉积物的相应部分并减小沉积物从一个沉积物部分到另一沉积物部分的流动。
11.根据权利要求3所述的系统，其中所述沉积物部分通过膜与所述圆顶部分分离。
12.根据权利要求I所述的系统，还包括 压缩单元，所述压缩单元被构造以输出压缩流体；和 流体软管，所述流体软管结合所述压缩单元和所述流体容纳容器，并被构造以使压缩流体在所述压缩单元和所述流体容纳容器之间通过。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述流体软管包括刚性软管、柔性软管和刚性软管与柔性软管的组合中的一种。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述流体容纳容器由包括封装在聚合物基体中的纤维的材料构造。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述聚合物基体包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯或者含氟聚合物中的一种或多种。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述纤维包括玻璃、碳和金属中的一种。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述材料以螺旋焊接的形式连接到自身以形成流体存储管，在所述流体存储管中，所述纤维以螺旋方向围绕所述管延伸。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述流体容纳容器的至少一端关于所述流体容纳容器的中心部分成锥形。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述流体存储管的端部部分的内直径小于所述管的中心部分的内直径。
20.一种布置压缩流体存储系统的方法，所述方法包括 将沉积物混合物泵送到柔性流体存储袋中，其中所述沉积物混合物包括取自水体的底面的沉积物； 允许所述沉积物混合物在所述柔性流体存储袋中下沉，使得来自所述沉积物混合物的沉积物将所述柔性流体存储袋压载在所述底面上； 通过流体软管将所述柔性流体存储袋结合到压缩单元，其中所述压缩单元被构造以将压缩流体输送到所述柔性流体存储袋以用于存储。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括 将所述柔性流体存储袋卷绕到卷筒上；并且 其中将沉积物混合物泵送到柔性流体存储袋中包括使所述流体袋的内部容积填充有所述沉积物混合物，使得所述柔性流体存储袋由所述沉积物混合物充注并从所述卷筒解开。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括从所述水体的所述底面疏浚包括沉积物和水的所述沉积物混合物。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括 在所述底面中疏浚通道；并且 其中将沉积物混合物泵送到柔性流体存储袋中包括使所述流体袋的内部容积填充有所述沉积物混合物，使得所述柔性流体袋的沉积物部分定位在所述通道内。
24.根据权利要求20所述的方法，其中将沉积物混合物泵送包括通过所述流体软管将所述沉积物混合物泵送到所述柔性流体存储袋中。
25.—种压缩流体存储系统，包括 流体存储系统，所述流体存储系统定位在水体下的底面上，所述流体存储系统包括部分地填充有沉积物压载物的多个柔性流体存储管； 流体压力转换系统，所述流体压力转换系统被构造以将一定量的流体从第一压力加压到更高的第二压力； 动力源，所述动力源结合到所述流体压力转换系统并被构造以引起所述流体压力转换系统对所述一定量的流体加压；以及 加压流体运输系统，所述加压流体运输系统被构造成使加压流体在所述流体压力转换系统和所述流体存储系统之间通过。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述加压流体运输系统包括多个流体软管，所述多个流体软管被构造以将所述多个柔性流体存储管结合到所述流体压力转换系统。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述多个流体软管包括 中心软管，所述中心软管邻近所述多个柔性流体存储管中的每一个的第一端穿过；以及 多个分支软管，每个分支软管将相应的柔性流体存储管的第一端气动地结合到所述中心软管。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述多个柔性流体存储管中的每一个的第二端比起相应分支软管的第二端定位在更大的水深处。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述多个柔性流体存储管根据人字形方式定位。
30.根据权利要求27所述的系统，其中所述多个柔性流体存储管中的每一个的所述第一端被密封，以防止所述柔性流体存储管中的加压流体通过所述第一端流到周围的水中。
31.根据权利要求25所述的系统，其中所述流体压力转换系统被进一步构造以将加压的一定量的流体从所述第二压力减压到所述第一压力以产生电能。
全文摘要
用于水下压缩流体能量存储的系统和方法包括压缩流体存储系统，压缩流体存储系统包括定位在水体底面上的流体容纳容器，其中流体容纳容器包括定位在其中以将容器压载在底面上的沉积物。
文档编号F03G7/04GK102686879SQ201080042535
公开日2012年9月19日 申请日期2010年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者布莱恩·凡赫尔岑, 斯科特·雷蒙德·弗雷泽 申请人:布莱恩·凡赫尔岑, 布莱特能源存储科技有限责任公司, 斯科特·雷蒙德·弗雷泽