配完全蓄热过程中需要存储的总显热。这 样，热存储器/回热器的大小可按照各模式过程中通常输送的液体的平均总质量决定。冷 存储器/回热器的大小可足以提供不超过10K或20K的过热，或者甚至是高达100K或200K 或300K，取决于工作流体和整体峰值压力比率的选择。
[0041] 优选地，在能量存储模式中，Tu和1\2之间的温度差随时间随着存储更多的能量而 增加；和/或，在能量回收模式中，之间的温度差随时间随回收更多地能量而降低。
[0042] 在蓄热和/或释热过程中，1；2通常大于Tu，但他们在存储模式开始和回收模式结 束时可相等。术语1\2方便地用来指代液体Li和液体L2在某一时间点变化的温度。 除了未蓄热/释热（启动）情况，通常总是大于Tu，因为压缩会增加液体L2相对于液体 Q的蒸汽压力和温度。
[0043] Tu会自然地随着蓄热时间逐渐降低，并随着释热时间逐渐增加，除非采用例如添 加外部热或热碎石的行动。对更多可逆性，因此更高效的系统而言，凝结和蒸发过程中在LP 侧和HP侧步进温度是可取的。如较早提及的，热碎石会降低在两侧步进的速率，如果需要 的话。蓄热过程中来自添加的辅助系统的外部热也可降低步进的速率，或者在LP侧完全消 除任何的步进。系统因此可这样配置，使得对存储模式的一些或全部和/或回收模式的一 些或全部，1^的Tu大致保持恒定。在这种情况下，提供设置在动力机械和存储在第一容器 中的液体之间的回热器没有多少优势。
[0044] LP侧容器可连接至供给水箱（例如，无限供给），其进给和馈出工作流体（例如， 连续的）使得一些可替换为不同温度的工作流体；这涉及与周围的质量交换和温度交换， 可用来降低或消除Q温度和压力的步进。
[0045] LP侧容器可连接至较大的供给水箱，其供给有限的工作流体，借此Q温度和压力 的步进仅降低，并且供给水箱和Q容器之间的压力限制或进给栗等允许那个容器中的压力 步进。
[0046] LP侧容器可以是密封的，但包括降低或消除Q温度和压力步进的热交换子系统 (在那个容器内部或外部）；这会涉及与周围的温度交换，但无质量交换。
[0047] 在一个实施方式中，系统配置成损失余热，可包括这样做的设备，诸如，回路或辅 助回路中的热交换器。
[0048] 在一个实施方式中，系统配置成当蒸汽压力分别超过大气压力或者子系统或连接 的系统中的压力时，通过允许工作流体蒸汽Q排出到大气或连接的设备（可选择地，余热 再俘获子系统）而损失第一容器的余热。通常，这会是在回收阶段结束时。
[0049] 在一个实施方式中，可选择地通过在选定点停止之前的回收模式，工作流体液体 LdPL2在存储模式开始之前各初始地预加热或预冷却至各自选定的温度。这样，下一个存 储模式会以系统部分蓄热并且第一和第二容器中的液体在合适温度的状态下开始。这些可 以是连接的温度，其最终会实现两种液体在相同的温度开始，例如，室温或另一种选择的温 度，或者，例如，取决于选择的工作流体以谨慎升高或降低的温度开始。在水/蒸汽混合物 的情况下，存储优选以液体预加热至约l〇〇°C开始。
[0050] LP和HP侧的工作流体液体LdPL2可在相同温度和蒸汽压力下开始蓄热。
[0051 ] 在一个实施方式中，工作流体液体LdPL2在存储开始时都初始预加热，通常1\2仍 然大于Tu (例如，这里需要避免存储过程中L1冷却）。开始加热使得整个过程发生在平均 较高压力，因此较高的能量密度，因此每循环做的功更多。这意味着对存储相同的能量而 言，会要求较低的最终压力比率。
[0052] 任何工作流体必须保持在它的三相点温度之上。在优选实施方式中，工作流体包 括水/蒸汽混合物，优选地，纯净水/蒸汽混合物。在水的情况下，蓄热和/或释热应当这 样进行使得两边液体都保持在约〇°C之上。
[0053] 或者，工作流体可以是氮或空气；在两者中任一种情况下，蓄热和/或释热是这样 进行的，使得两边液体都保持在制冷温度。
[0054] 优选地，系统是没有其他汽化或非汽化核素存在的真空环境。待蒸发的工作流体 液体应当作为饱和液体/蒸汽混合物而存在，所以它很容易使蒸汽汽化，如果液体（或其他 动力供给）之上的压力降低。
[0055] 通常，各侧的工作流体会具有相同的成分，并且通常没有其他的液体或蒸汽会存 在于任意一侧。
[0056] 通常，LP侧和/或HP侧的工作流体会被密封，因此保持在各侧。在工作液体密封 在任一侧时，蓄热或释热过程中，它的质量会逐渐变化。如果不采取行动来调节一侧的工作 液体温度，那么在那一侧的温度和蒸汽压力会类似地步进。
[0057] L2的蒸汽压力，优选地，液体L:和1^的蒸汽压力在蓄热过程中变化，并且可使用可 变压力比率的压缩机进行压缩。至少一个压缩机，但也可以使用两个或三个或更多台，取决 于工作流体的操作范围。以上的评论同样适用于涉及释热过程中膨胀的膨胀机。
[0058] 优选地，压缩由电能驱动和/或膨胀产生电能。这可以是例如电网的交流输入或 例如光伏电池板的直流输入。然而，能量存储系统可以由机械能驱动，例如，风力涡轮机，并 可用来产生机械能，例如，船舶推进力。
[0059] 能量存储系统会存储和返还能量（例如，电力），并可操作在能量存储和能量回收 模式下。优选地，它能够在这两种模式之间快速切换。为了这个目的，可使用可逆的压缩/ 膨胀动力机械，优选地，可逆的容积式机器。例如，这可以是容积式设备，优选地，基于线性 往复式活塞的设备。或者，连接在能量存储系统中的单独机器可用于各自的压缩和膨胀功 能。
[0060] 优选地，蓄热模式过程中的压缩和/或释热模式过程中的膨胀大致等熵（可逆绝 热）。优选地，大致不允许在气体内外进行热传递（例如，通过压缩器壁），所以压缩或膨胀 的功对应于将近可实现的最大温度升高或下降。在能量存储和回收的上述方法中，优选地， 压缩和膨胀使用可逆机器进行。
[0061] 明显地，系统完全蓄热时HP侧压力不应当超过工作流体的临界压力。HP侧的压力 和温度不应当超过压缩机/膨胀机操作范围或材料的工作温度。
[0062] 上述能量存储和/或能量回收步骤通常会以连续过程的形式出现，但可分批重 复。
[0063] 优选地，由于液体上压力的降低，液体LdP/或液体L2蒸发为蒸汽。理想地，压力 降低由执行随后的压缩步骤的机器来执行。
[0064] 优选地，通过将蒸汽从液体表面之下引入到液体中，蒸汽以一个或两个凝结步骤 凝结成液体。理想地，蒸汽通过设置在液体中的促进鼓泡形成的设备。
[0065] 优选地，各自的一种方式，阀设置在液体1^和/或液体L2之上（例如，在包含液体， 在液体之上设置有出口的容器中），以分别允许凝结蒸汽重新从液体表面进入液体，并且蒸 发蒸汽从液体表面之上离开液体。
[0066] 根据本发明，进一步提供了存储和回收能量的方法，其中，在存储模式中，包含饱 和工作液体/蒸汽混合物的第一容器的工作流体蒸汽被动力机械压缩，并经由回热器传到 第二容器，在这里凝结成饱和工作液体/蒸汽混合物，其温度和蒸汽压力随着其中存储更 多的能量而增加，并且其中，在回收模式中，通过蒸发第二容器中饱和工作液体/蒸汽混合 物中的蒸汽使得混合物的温度和蒸汽压力降低来回收存储的能量，蒸汽通过回热器返回并 在动力机械中膨胀，以便在凝结返回至第一容器的饱和工作液体/蒸汽混合物之前做功， 其中回热器包括透气性固体热存储介质，并且其中在存储模式过程中，过热和潜热沿固体 热存储介质存储在各自的上游过热传递区和下游潜热传递区，并且其中在存储模式过程 中，固体热存储介质的温度曲线在上述两个区中温度逐步增加。
[0067] 根据本发明，进一步提供了操作上述能量存储和回收系统的方法，其中在存储模 式过程中，过热和潜热沿固体热存储介质存储在各自的上游过热传递区和下游潜热传递 区，并且其中固体热存储介质的温度曲线在存储模式过程中在两个区域温度逐渐增加。[0068] 在一个实施方式中，在存储模式过程中，在过热传递区和/或潜热传递区的至少 一个选定的下游位置，优选地在所有下游位置，蒸汽和其接触的固体热存储介质之间的温 度差AT通常小于15°C，或者优选地小于10°C，或者甚至小于5°C。
[0069] 如上所述，存储的热能通过直接传递至热存储器/回热器中的热介质来存储，气 体在随后的返回时通过该热介质，并且加热或冷却步骤通常是绝热进行的。
[0070] 根据本发明，进一步提供了操作使用经历相变的工作流体的能量存储系统的方 法，该方法包括在能量存储/蓄热模式下存储能量，包括以下步骤：
[0071]i)蒸发一些量的具有温度Tu的饱和液体Li以形成蒸汽，
[0072] ii)可选择地，加热蒸汽使其过热，
[0073]iii)通过将蒸汽压缩至更高温度和压力来做功，
[0074] iv)冷却并凝结一些量的压缩蒸汽成为具有温度1；2的液体L2，以便热能从蒸汽传 递至液体，
[0075] 并且还包括在能量回收/释热模式下回收能量，包括以下步骤：
[0076]V)蒸发一些量的在温度1；2的饱和液体L2以形成蒸汽，
[0077] vi)加热蒸汽使其过热，
[0078]vii)使蒸汽膨胀至更低压力和温度以做功，
[0079]viii)可选择地，冷却蒸汽，
[0080]ix)凝结一些量的膨胀蒸汽返回至具有温度Tu的液体L1;
[0081] 其中能量存储系统包括其中工作流体表现为较低蒸汽压力的液体/蒸汽混合物Q 的较低压LP侧，其中工作流体表现为较高蒸汽压力的液体/蒸汽混合物1^的较高压HP侧， 它们被至少一个压缩机/膨胀机分开，操作所述压缩机/膨胀机以便在各侧的各压力之间 输送蒸汽，
[0082] 其中在蓄热和释热过程中，TL2大于Tu，
[0083] 其中加热步骤vi)使用存储的热能，
[0084] 其中存储的热能通过直接传递至回热器中的热介质来存储，随后送回时气体通过 回热器中的热介质，回热器包括具有固体热存储介质的通流回热器以便允许在蒸汽和固体 介质之间直接热传递，
[0085] 其中在回热器内凝结发生之前，冷却时所有的显热传递，优选地，也发生少量的凝 结。
【附图说明】
[0086] 现在参照附图，仅经由实例，描述本发明的【具体实施方式】，其中：
[0087] 图1示出比较的能量存储系统；
[0088] 图2a和2b示出分别蓄热和释热的图1系统；
[0089] 图3a和3b是分别蓄热和释热的图1系统的T-s(温度-熵）图；
[0090] 图4示出根据本发明第一实施方式的能量存储系统；
[0091] 图5示出根据本发明第二实施方式的能量存储系统；
[0092] 图6a至6c示出了比较的热能存储器的温度分布曲线；
[0093] 图7a至7c示出了根据本发明第一实施方式的系统的回热器的温度分布曲线；
[0094] 图8是根据本发明第二实施方式的系统的T-s图；
[0095] 图9示意地示出了根据第二实施方式被分成部分1至4的能量存储系统，而图10 和11是分别示出那些部分中的温度的T-s图和温度图；
[0096] 图12示出根据本发明第三实施方式的能量存储系统；
[0097] 图13示出根据本发明第四实施方式的能量存储系统；
[0098] 图14示出根据本发明第五实施方式的能量存储系统；
[0099] 图15示出根据本发明第六实施方式的能量存储系统；和
[0100] 图16示出根据本发明第七实施方式的能量存储系统。
【具体实施方式】
[0101] 图1至3(比较的）
[0102] 正如上面提到的，GB167763(授予Marguerre)描述了一个系统，其中较低温度水 储能器的蒸汽被起压缩机作用的动力机械迫使进入到较高温度水储能器中，在这里蒸汽被 迫冷凝，这个储能