22 wt%至约 38 wt% Fe2〇3 约 I wt%至约 2 wt% MgO 约 Owt%至约 I wt% TiO2 约 2 wt%至约 3 wt% K2O 约 0 wt%至约 I wt%
[0086] 在一个实施例中，用于形成结构化热存储介质的组合物可包含最终组合物，所述 最终组合物包含在给定范围内的如下主要成分：
[0087] Fe2O3 约 48 wt%至约 80 wt% SiO2 约 19 wt%至约 31 wt% AI2O3 约 6 wt%至约 10 wt% MgO 约 I wt% 至约 1.3 wt% CaO 约 0 wt%至约 I wt% MnO 约 0 wt%至约 3 wt% TiO2 约 0 wt%至约 I wt%
[0088] 外部混合腔室形成部件可由用于形成热能存储本体的上述的相同材料形成。
[0089] 随机热存储介质（也称作倾卸的热存储介质）可以是本领域当前已知的任意类型 或形状。随机热存储介质一般尺寸较小，并且具有变化的形状，比如球形、鞍形、短中空管、 圆筒、杆、环、货车轮以及类似小罩的结构。
[0090] 热能存储区域的热能存储特性可以受到随机热存储介质的每单位体积孔隙度的 影响。随机热存储介质的每单位体积孔隙度可以在不大于大约38%的范围内，比如不大于 大约37%，不大于大约36%，或不大于大约35 %。在一个实施例中，随机热存储介质的空隙 容积可以在不小于大约7%的范围内，比如不小于大约8%，不小于大约9%或不小于大约 10%。随机热存储介质的空隙容积可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一 个具体实施中，随机热存储介质的空隙容积可以在不小于大约10%至不大于大约35%的 范围内。
[0091] 当热传导流体流动穿过随机热传导元件时，可以测量跨过多个随机热存储元件的 压降（PDrop randtJ。在跨过多个随机热存储元件的各个距离处测量的压降（PDroprandJ可被 用于表征随机热存储介质以及热能存储区域的某些特征。在一个实施例中，跨过多个随机 热存储元件的压降等于或大于跨过多个结构化热存储介质测量的压降（PDrop straetmed)。
[0092] 随机热存储介质可以由如上所述的用于形成热能存储本体的相同材料形成。
[0093] 在跨过多个结构化热存储元件（PDropstraetmed)和随机热存储元件（PDrop randrail) 的各个距离处测量的压降可被用于表征热能存储区域的某些特征。在一个实施例中，跨 过多个随机热存储介质测量的压降（PDrop randtJ和跨过多个结构化热存储元件测量的压 降（PDropstraetmed)具有25%或更小的百分比差别。在另一个实施例中，跨过多个随机热 存储介质测量的压降（PDr 〇PMnd(J大于或等于跨过多个结构化热存储元件测量的压降 (PDropstructured)O在另一实施例中，跨过多个随机热存储介质测量的压降（PDrop randtJ和跨 过多个结构化热存储元件测量的压降（PDropstraetured)使得F 1Droprandrair^ F1Dropstraetured的比 值在从大约10 : 1至大约1 : 1的范围内。
[0094] 结构化热存储元件（Vfs)的孔隙度和随机热存储元件（Vf；)的每单位体积孔隙度 可被用于表征热能存储区域的某些特征。在一个实施例中，多个结构化热存储元件可以具 有孔隙度Vf s，多个随机热存储介质可以具有每单位体积孔隙度Vf,，使得Vf,与Vf s的比值 在从2 : 1至I : 1的范围内。
[0095] 热能存储区域可以进一步包括热传导流体。所包括的热传导流体将基于所考虑的 热量收集和存储系统的具体应用和运转条件来确定。热传导流体可以是气体、液体或其组 合。热传导流体可以是含水的、有机的或其组合。如果需要，热传导流体的类型可以在热 能存储区域的某些区域内变化，比如介质的某些贯穿类型或沿着特定的多个流动路径的类 型。在一个实施例中，热传导流体为有机液体，如油。在一个特定实施例中，所述油可为矿 物油，如链烷烃和环烷烃的混合物、高纯度白矿物油、二苯醚和联苯的混合物、二苯醚和1， 1-二苯乙烷的混合物、经改性的三联苯、它们的任意组合等。
[0096] 热能存储区域包括：外部容器；多个结构化热传导元件；以及多个随机介质，其 中，结构化热存储元件和多个随机热存储介质布置在外部容器内。如上所述，外部容器与如 上所述的外部容器同义。结构化介质可以具有在前如上所述的特性。随机热存储介质可以 具有在前如上所述的特性。在具体实施例中，热能存储区域包括竖直或水平的大的储罐，没 有任何内部容器布置在大的储罐中，大的储罐具有用于热传导流体流动的入口和出口，并 且结构化热能存储介质和随机热能存储介质布置在大的储罐内。
[0097] 热能存储区域可以进一步包括至少第一内部容器；其中，至少第一内部容器布置 在外部容器内，其中多个结构化热存储元件布置在至少第一内部容器内，以及其中多个随 机热存储介质布置在外部容器内和至少第一内部容器的外部。外部容器可以具有在前如上 所述的特性。结构化热存储介质可以具有在前如上所述的特性。随机热存储介质可以具有 在前如上所述的特性。
[0098] 在具体实施例中，热能存储区域包括具有比如为管或套管的至少一个内部容器的 大的储罐，至少一个内部容器布置在大的储罐内，其中结构化热能存储介质布置在至少一 个内部容器内，随机热能存储介质布置在大的储罐内但在内部容器的外部，比如布置在大 的储罐的内部表面与至少一个内部容器的外部之间的空间的至少一部分内。
[0099] 在另一实施例中，热能存储区域可以包括布置在外部容器内的多个内部容器，其 中，多个结构化热存储元件布置在多个内部容器内，以及其中，多个随机热存储介质布置在 外部容器内并且在多个内部容器的外部。随机热存储介质可以布置在多个内部容器之间、 之中或其周围或者上述布置方式的组合。结构化热存储元件可以具有与如上所述相同的特 性。随机热存储介质热传导元件可以具有与如上所述相同的特性。
[0100] 在具体实施例中，如图6所示，热能存储区域600包括第一组多个流动路径601和 第二组多个流动路径603,其中第一组多个流动路径和第二组多个流动路径穿过大的储罐 形式的共用容器605。多个内部容器611，比如管，以规则的图案布置在大的储罐内。结构化 热能存储介质607布置在所述多个内部容器内，随机热能存储介质609布置在大的储罐内 但在多个内部容器的外部，比如布置在大的储罐的内部表面与多个内部容器的外部之间的 空间的至少一部分中。第一组多个流动路径构造成延伸穿过多个结构化热存储元件607,第 二组多个流动路径构造成延伸穿过多个随机热存储介质609。结构化热存储元件和随机热 存储介质形成基座。容器可以填充随机热存储介质达到与结构化热传导元件相同的高度。 结构化热传导元件的高度615限定热能存储区域的高度。第一组多个流动路径和第二组多 个流动路径在热能存储介质的基座内不相交。第一组多个流动路径是基本直线的，第二组 多个流动路径是弯曲的。第一组多个流动路径和第二组多个流动路径共用热存储介质的基 座中的共用入口 617区域和热存储介质的基座的外部的共用出口 619区域。
[0101] 热能存储区域可被通过在外部容器的内部堆叠结构化热存储元件以及然后利用 随机热存储介质包围堆叠的结构化热存储元件来构造。
[0102] 在第一实施例中，热能存储区域通过将结构化热存储元件布置在外部容器内来构 造。外部容器的内部表面与结构化热存储元件之间的任意空间可以保持空的，或者替代地 填充有绝缘材料、随机热存储介质或其组合。如果需要，挡板或类似物可以定位在堆叠的结 构化热存储元件的底部和顶部，以将热传导流体的流动引导至结构化热传导元件内。在另 一实施例中，结构化热存储元件可以装填到一个或更多个内部容器内，比如装填到布置在 外部容器内的管道或管内。内部容器可以在被布置在外部容器内之前装填结构化热存储元 件。利用结构化热存储元件预先装填内部容器的能力通过使得热能存储区域的一部分能够 在现场外构造并然后被输送至热能存储区域将被定位的位置来提供更大的构造效率和灵 活性。
[0103] 示例Ia-结构化热能存储块-圆筒形：
[0104] 针对作为圆筒形的结构化热能存储元件（结构化热能存储块）提供理论计算。块 可以具有55个穿孔，穿孔具有以辐射图案布置的穿过块的本体的直线通路。块的开口面面 积和孔隙度可以均为〇. 35(35% )。块可以具有0. 15m(6英寸）的直径和0. 15m(6英寸） 的长度。
[0105] 块的顶部的"开口面积"为大约69. 29平方厘米（10. 74平方英寸）。顶面的穿孔 的平均液力直径DH将为大约0· 013m(0. 5英寸）。
[0106] 示例Ib-热存储单元-矩形：
[0107] 针对具有矩形棱柱形状的结构化热能存储元件（结构化热能存储块）提供理论 计算。块可以具有25个圆形穿孔，圆形穿孔具有以5排每排5个穿孔的规则阵列（5x5图 案）布置穿过块的直线通路。块将具有〇· 20(20% )的孔隙度和0· 20(20% )的开口面面 积。块将具有〇· 15m(6英寸）的长度、0· 15m(6英寸）的宽度和0· 2m(8英寸）的长度。液 力直径与壁厚的比值（DH/Thk)是1. 33。穿孔的间隔是每平方米2232至2335孔（每平方 英寸1.44至1.5孔）。
[0108] 块的顶面的"开口面积"为大约46. 45cm2 (7. 2平方英寸）。顶面的穿孔的平均液 力直径为大约I. 86cm2 (0. 288平方英寸）。平均孔径将为大约I. 5cm (0. 6英寸）。平均 最小壁厚将为大约I. 14cm(0. 45英寸）。液力直径与壁厚的比值（DH/Thk)将为大约1. 33。
[0109] 示例Ic.实例Ia和Ib的块可由具有如下表所示的组成的陶瓷材料组成。
[0110] 表 1.
[0111]
【主权项】
1. 一种热能存储区域，包括： 第一组多个流动路径； 第二组多个流动路径；以及 热存储