电能产生方法和电能产生系统的制作方法
【专利摘要】一种电能产生方法和电能产生系统，在电能需求低谷时段以升级化石燃料的形式从无规则且难以受控的绿色能源中获取过剩能量，并在电能需求高峰时段利用该过剩能量产生额外的电能，使得能够以一种兼具成本效益和对环境有益的方式将无规则且难以受控的绿色能源嵌入现行电力网。
【专利说明】电能产生方法和电能产生系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能量产生的方法和系统，尤其是利用绿色能源产生电能的方法和系统。
【背景技术】
[0002]绿色能源具有清洁、取之不尽等显而易见的优点，对其加以应用来产生电能是目前能源应用的新方向。然而，绿色能源所具有的无规则且难以受控的特性，使得很难将其与目前的电力系统相融合。
[0003]一方面，常见的绿色能源例如太阳能、风能、波浪、潮汐和地热能量，这些绿色能源的输出值受到自然天气以及地理条件的影响非常大。例如，单个风力发电机的输出在一天之中会由于主风形式或当地气候条件而起起落落，并且只有在特定的地点才会有很大的风；又例如，太阳能板会受到例如多云条件的天气的影响，并随着太阳的起落周期循环。因此，从能量产生端而言，要么该绿色能源的输出值始终在变化，要么该绿色能源的输出值随意而不规则，要么该绿色能源会毫无预警地间歇停止或启动，总之，这些绿色能源的能量产出非常难以被控制。
[0004]另一方面，从电能的需求方面来看，尽管对电能的需求为周期性的，但是，天气条件、以及包括国内、商用和工业使用在内的顾客，会在以一天、一周的各天或季节为周期的时间周期内，对该需求造成影响，使其产生变化，例如形成能量需求的激增，因此，电能应用的特点要求电能的供给必须具备一定的冗余度，然而，例如地热等恒定的绿色能源，除非大量溢出，正常情况下很难进一步加大输出，从而使得这些绿色能源的输出无法与对电能的需求形成匹配。
[0005]如何在不损害消费对象或工业上获取所需电能的能力的前提下，将这些无规则且难以受控的绿色能源以一种具备成本效益的方式嵌入电力网，是将绿色能源付诸于实际应用的一个巨大的技术难题。
【发明内容】
[0006]本发明各实施例的特点在于提供一种电能产生方法和电能产生系统，在电能需求低谷时段以升级化石燃料的形式从无规则且难以受控的绿色能源中获取过剩能量，并在电能需求高峰时段利用该过剩能量产生额外的电能，使得能够以一种兼具成本效益和对环境有益的方式将无规则且难以受控的绿色能源嵌入现行电力网。其中，该“无规则且难以受控的绿色能源”涉及太阳能、风能、波浪、潮汐和地热能及其组合。
[0007]—种实施例的目的在于提供一种将过剩能量存储入包含能量中转装置以及利用绿色能源产生电能的电能发生装置的系统中的方法，在一种具体示例中所述化石燃料为煤。所述能量中转装置可对低级化石燃料和高级化石燃料进行操作。在一种具体示例中，相较于低级化石燃料，所述高级化石燃料具有更多的单位质量能量。在另一种具体示例中，相较于低级化石燃料，所述高级化石燃料具有更少的污染物。[0008]所述能量中转装置能够具有包括高输出和低输出的变化的输出值，并且随时间变化消耗变化数量的化石燃料。无规则且难以受控的绿色能源具有这样的周期，其中由于输出与需求不相对应而使得输出无法得以充分应用。本方法包括这样的步骤:对该无规则且难以受控的绿色能源进行操作，从而产生一个或更多过剩能量周期，其中该无规则且难以受控的绿色能源产生多于需求的能量，以及一个或更多亏损能量周期，其中该无规则且难以受控的绿色能源所产生的能量无法满足需求。该方法进一步包括这样的步骤:使用所述过剩能量向所述能量中转装置提供能量，使其对低级化石燃料进行处理以产生相对于所述低级化石燃料而言具有更大单位质量能量的高级的化石燃料，并存储该高级化石燃料。该方法还进一步包括这样的步骤:使所述能量中转装置在所述亏损能量周期对该高级化石燃料进行操作，使得该能量中转装置利用所述高级化石燃料中来自于绿色能源的过剩能量产
[0009]本发明各实施例使得能量中转装置能够在高需求期间以相当高效的水平对具有更高级别的化石燃料中所存储的能量进行操作。因此，无规则且难以受控的绿色能源能够通过减少排放从而对公众具有更大的利益。本发明各实施例使得现有的化石燃料能源能够以对环境有利的方式实现可持续使用，同时获得更高的利用率以及平衡绿色能源的产生。
[0010]本方法一种实施例的特点在于通过对低级化石燃料进行电磁辐射以产生更高级的化石燃料。该电磁辐射的一种形式为微波辐射。低级固体化石燃料通过去水等升级处理被转换为更高级的固体化石燃料。一种方法的特点在于去除化石燃料中所包含的至少百分之八的水。另一种方法的特点在于去除化石燃料中所包含的至少百分之八的无机物杂质。从一个或多个包含泥煤、低煤阶煤、煤阶介于低煤阶煤和高煤阶煤之间的各煤阶煤、油页岩以及浙青砂的组合中挑选低级固体化石燃料。被定位为高煤阶煤的煤能够被处理以形成更高级固体化石燃料。
[0011]另外可选的，低级固体化石燃料可进行干燥处理，例如利用热气干燥。本发明一种实施例的特点在于对该更高级别化石燃料进行处理去除一种或更多杂质。其中，所述杂质包括例如，但不限于，硫磺、灰尘、铁或水银。
[0012]本发明一种实施例的特点在于，形成一定数量的具有更高级别的化石燃料的储备，以供能量中转装置在亏损能量周期保持以有效水平对所述高级化石燃料进行操作。过剩能量周期和亏损能量周期通常是循环的，通常为一天。在亏损能量周期内，化石燃料的升级步骤停止。一种方法的特点在于所储备的高级化石燃料的容量为在过剩能量周期内预期产生的量或在亏损能量周期内预期被消耗的量中的至少一种。
[0013]本发明一种实施例的特点在于使所述高级化石燃料在使用前储备在相当干燥的环境。
[0014]本发明其它实施例的目的在于提供一种为具有低需求期间和高需求期间的电网产生电能的电能产生系统。本文中所述“系统”旨在包括大型工业工厂或设备和/或各部件连接至电网的站点。这种意义上的系统可占据大量地理面积或包括由实际距离分割开来的各个单独的站点。所述系统包括利用无规则且难以受控的绿色能源进行发电的电能产生装置和能量中转装置。
[0015]所述电能产生装置与所述能量中转装置分别与电网之间存在电通信，并且两者通过电网或通过单独的传输方式相互保持电通信。[0016]所述无规则且难以受控的绿色能源的输出具有输出与需求并不对应的周期，其中需求超出输出能力形成亏损能量周期，输出能力超出需求形成过剩能量周期。
[0017]能量中转装置可具有传输装置、化石燃料升级装置、燃烧装置、发电装置、低级化石燃料源以及储备装置。其中，传输装置与化石燃料升级装置、燃烧装置、发电装置、低级化石燃料源以及储备装置之间保持电通信，用以在各个装置之间传输化石燃料。化石燃料升级装置消耗电能，接收来自于低级化石燃料源的较低级化石燃料，并产生具有更高级的化石燃料，其中升级后的高级化石燃料导入传输装置或经由传输装置导入储备装置。低级化石燃料源与传输装置之间相互通信，传输装置接收来自于低级化石燃料源的较低级化石燃料以及来自于储备装置或化石燃料升级装置的至少一种更高级化石燃料，并将所述较低级化石燃料和更高级化石燃料传输至燃烧装置。与传输装置保持通信的燃烧装置消耗低级化石燃料和/或高级化石燃料，用以为发电装置提供能量。发电装置产生供给电网的电能。
[0018]由电能产生装置产生的超出电能需求的过剩电能，在过剩能量周期被化石燃料升级装置用于以将低级化石燃料升级为高级化石燃料的形式进行存储，并且所述高级化石燃料在亏损能量周期被用于产生电能。
[0019]本发明电能产生系统一种实施例的特点在于所述储备装置的容量为在过剩能量周期内预期产生的高级化石燃料的量或在亏损能量周期内预期被消耗的高级化石燃料的量中的至少一种。该储备装置在过剩能量周期接收高级化石燃料并在亏损能量周期中将该高级化石燃料释放至所述传输装置，以使得燃烧装置和发电装置以高效模式进行运作。电网和电能产生装置在一段时间内，通常为一天，可呈现出具有周期循环的过剩能量周期和亏损能量周期。
[0020]本发明电能产生系统一种实施例的特点在于所述储备装置为容器，可采用惰性气体对所述容器进行洗涤或维护，以避免起火。
[0021]所述化石燃料升级装置可对固体化石燃料进行包括尺寸减少、干燥以及去除杂质的一种或多种升级操作。例如，但不限于，一种电能产生系统的特点在于化石燃料升级装置包括电磁辐射，例如微波或无线电辐射。所述微波辐射被用于去除水分和杂质。
[0022]本发明电能产生系统一种实施例进一步包括控制装置，用于监控需求以及无规则且难以受控的电能能源的输出，从而使得该方法和运作的整合及控制更加便捷。
[0023]所述控制装置与所述电能产生装置、电网以及能量中转装置之间存在信号通信，所述控制装置从电网接收关于电能需求的数据以及所述电能产生装置接收关于电能输出的数据，并比较该电能需求和电能输出，以做出以下至少一种决定:当前为过剩能量周期或亏损能量周期中，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的开始，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的结束。
[0024]优选的，上述决定提供给所述电能产生装置、电网和能量中转装置中一个或多个的操作员，以作为进行维持化石燃料升级装置操作、切换至可替换电能供应、停止或开始或准备开始化石燃料升级装置的操作的提示。
[0025]可选的，或作为上述的补充，该控制装置在过剩能量周期将所述电能产生装置所产生的过剩能量转移至能量中转装置的化石燃料升级装置。可选的，或作为上述的补充，该控制装置与能量中转装置的传输装置之间存在信号通信，并将升级的化石燃料留待亏损能量周期使用。[0026]如上述所使用的，所谓“电通信”是指具有发送数据和/或命令的能力，包括例如，但不限于，导线传输，电磁波传输，例如WIF1、光纤传输以及蜂窝通信。
[0027]该控制系统包括与本装置集成的其它单元和组件分开、且以一个或多个计算机、服务器、移动计算设备例如笔记本计算机的形式存在的计算机处理单元(CPUs)、存储单元以及编程单元。
[0028]相较于现有技术，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施例充分考虑到绿色能源的无规则且难以受控的特性，根据绿色能源所产生电能与电能需求之间在不同时期的不同供求关系，采用能量中转装置通过对化石燃料进行相应的处理从而使提供的电能最终能够满足实际的电能需求，不仅减少了电能需求低谷期时能量的无谓浪费，也使得在电能需求高峰时能够以高效的水平从具有更高质量能量的化石燃料中获取所存储的能量，真正做到节能高效、清洁环保。同时，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施方式能够以具有成本效益的方式，更好地实现对绿色能源的充分利用，从而促进对绿色能源的应用和普及。此外，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施方式提供了一种将现有的化石燃料发电系统以对环境有益的方式实现可持续使用的解决方案，节约了大量成本，便于更好的推广实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为地热电能的过剩能量周期和亏损能量周期的示意图；
[0030]图2为风能电能的过剩能量周期和亏损能量周期的示意图；
[0031]图3为2008年4月中24小时内的负载和风能的示意图；
[0032]图4为2008年7月中24小时内的负载和风能的不意图；
[0033]图5为2008年7月份平均每小时所有风力发电站点的输出以及纽约市平均负载量的示意图；
[0034]图6为2008年风能利用率与纽约市每月平均最闻负载值的对比不意图；
[0035]图7为德克萨斯州负载和风能输出对比示意图；
[0036]图8为本发明电能产生系统一种【具体实施方式】的结构不意图；
[0037]图9为本发明电能产生方法一种【具体实施方式】的流程示意图。
【具体实施方式】
[0038]本发明各实施例的目的在于提供一种电能产生方法和电能产生系统，用于在利用绿色能源发电的过程中，存储来自无规则且难以受控的绿色能源的能量。以下描述用以描述发明人所认为的本发明的最佳实施方式，本领域技术人员将通过以下附图和【具体实施方式】，更清楚的了解本发明的特点和有益效果。然而，随着时间的变化，可对本发明进行修改和变化，发明人所认为的最佳实施方式也可随之变化。因此，本描述旨在提供范例，而非限制。
[0039]绿色能源输出能量的局限在于其最大值受限于特定的时间段。例如，对于风能而言，在特定地点仅在特定时间段才有如此大的风力；对于太阳能而言，在特定地点仅在特定时间段才有如此多的光子。因此，虽然绿色能源所输出的能量也存在一定的周期变化，但是这种所输出能量的周期变化与电能需求并不一定同步，事实上绝大部分都不同步，也就是说，这些绿色能源的能量输出与电能需求之间的差异随时间的变化也在发生变化，从而形成所输出电能超过电能需求时的过剩能量周期，以及电能需求超过所输出电能时的亏损能
量周期。
[0040]参考图1，地热电能101随时间而变化，然而地热的输出值102实质上为恒定值，并且无法随额外变化的能量需求而调整，因而产生了由阴影表示的过剩能量周期110以及由交叉阴影表示的亏损能量周期120。也许有人能建造具有超大容量的地热发电厂，以应付电能需求的高峰期，但是，这在技术上并不可行或者不具备成本效益。
[0041]参考图2，风能也存在类似的情况。虽然尽可能的在具有相对稳定的风的位置设置风力发电机，但天气情况并不一定配合，而且由于一天之中风也会发生变化，使得风力发电机的输出值201随时间变化也具有最大输出值和最小输出值。此外，输出值210与需求量202并不一定相匹配，从而产生了由阴影表示的过剩能量周期210和由交叉阴影表示的亏损能量周期220。
[0042]通过采用主要由化石燃料驱动的备用能源来应付无规则且难以受控的电能能源的输出随意性是一种补偿方案。其中，当那些无规则且难以受控的绿色能源所输出的电能缺失时，启动备用电源；当那些无规则且难以受控的绿色能源所输出的电能恢复时，暂停备用电源。然而，这种方式理论上可行，但实际操作起来却相当昂贵，并且会造成主要密集设备更多的快速损耗，而这也会与使用“绿色”能源的最初愿望，即消除碳排放，背道而驰。
[0043]在电能需求低谷时段，由无规则且难以受控的绿色能源所产生的电能会因为没有消费对象而被浪费，并且无法取代由例如化石燃料等更多“脏”能源所产生的电能。这使得绿色能源在取代其它具有大量碳含量的能源时，在能量利用率上受到限制，从而在经济或环境上都不最理想。
[0044]受其自身特性的制约，无规则且难以受控的绿色能源的能量利用率也非常低。举个例子来说，根据能源信息管理处(EIA)的部分能源部门(D0E)，2009年所有风力为34296兆瓦(MW)，即共计73886132千瓦时，其能量利用率(所产生电能与一旦运作所能够产生的电能的比值为24/7)为24.6%。如此低的能量利用率不仅在某种程度上反映出风并不是一直都有的这样一个事实，在一定程度上也是由在电能需求低谷时段电能被浪费而造成的。
[0045]图3为2008年4月的某个24小时周期内，风能301与电能需求302的示意图，图4为2008年7月的某个24小时周期内，风电401和电能需求402的示意图。图5中以实线表示7月内一段时间的平均风能输出，并以短划线表示了对应的纽约市的平均负载。图6为综合柱状图，其中以柱状形式表示风的能量利用率，以及以条纹表示纽约市的需求。这些数据都表示出，风能是周期性循环的，不仅一天之内如此，而且以一年的平均值来看也是如此。而风能与电能的需求值不相对应,例如,夏季是需求高峰期,这时风能输出却是最低值。
[0046]参考图7，随着时间的变化，德克萨斯州风能项目的输出值701与负载702之间的差值也在发生改变，并形成了过剩能量周期和亏损能量周期。可以看到在负载最高峰时期，输出值701和负载702的差值相当大。
[0047]为了克服上述由无规则且难以受控的绿色能源所产生的能量与电能需求之间的差异，从而以具有效益的方式更加有效地对这些绿色能源加以应用，本发明的电能产生方法和电能产生系统的各实施例通过在所述过剩能量周期内捕获绿色能源所产出的过剩能量，并将其存储在更高级的化石燃料中以供在所述亏损能量周期时使用，从而满足在所述亏损能量周期时额外的电能需求。
[0048]参考图8，在本发明电能产生系统的一种【具体实施方式】中，所述电能产生系统至少包括:电能产生装置13，用于利用绿色能源产生电能，其中所产生的电能与电能需求之间不完全对应，具有所产生电能超过电能需求的过剩能量周期和电能需求超过所产生电能的亏损能量周期；能量中转装置15，通过在所述过剩能量周期将低级化石燃料升级为高级化石燃料，以存储超过电能需求的过剩能量，以及通过在所述亏损能量周期处理所述高级化石燃料产生电能，以应付电能的额外需求；以及电网17。
[0049]其中，所述过剩能量周期和所述亏损能量周期在预定时间段内周期循环，该预定时间段可为一天，也可为一个星期或一个季度等。
[0050]其中，所述高级化石燃料相较于低级化石燃料，具有更大的单位质量能量，或具有更少的污染物。
[0051]其中，电能产生装置13以及能量中转装置15可分别与电网17存在电通信，并且电能产生装置13与能量中转装置15之间可通过电网17或者通过单独的传输方式(未显示)保持电通信，所述单独的传输方式是指不包含在电网17中的能量传输线。
[0052]其中，由于绿色能源无规则且难以受控，因此，电能产生装置13所输出的电能与电能需求并不完全对应；当电能需求超过电能产生装置13的输出能力时形成亏损能量周期，当电能产生装置13的输出能力超过电能需求时形成过剩能量周期。在具体实施中，该电能产生装置13中产生电能的绿色能源可为风能、地热能、太阳能、或波浪或潮汐能中的一种或组合。上述以及下文中所述“无规则且难以受控”包括至少无规则性的一方面或难以受控的一方面，或两方面兼而有之，并不必须同时具备两方面。
[0053]在具体实施中，能量中转装置15至少可包括传输装置21、化石燃料升级装置25、燃烧装置27、发电装置31、低级化石燃料源33和储备装置37。
[0054]其中，低级化石燃料源33与传输装置21之间存在电通信。低级固体化石燃料，例如一大堆低级别的煤，被从一个或多个包含泥煤、低煤阶煤、煤阶介于低煤阶煤和高煤阶煤之间的各煤阶煤、油页岩以及浙青砂的组合中挑选出来。被评定为高煤阶煤的煤也能够被处理以形成更高级的固体化石燃料。使用低煤阶煤或泥煤低成本、易获得，并且能够以具有成本效益及有利于环境的方式将低能量形式的化石燃料升级为高级化石燃料。
[0055]其中，传输装置21用于在化石燃料升级装置25、燃烧装置27、低级化石燃料源33和储备装置37之间进行化石燃料的运输。例如，传输装置21可接收来自低级化石燃料源33的低级化石燃料以及来自储备装置37或来自化石燃料升级装置25的至少一种高级化石燃料，并将所述低级化石燃料和所述高级化石燃料传输至燃烧装置27。在【具体实施方式】中，传输装置21可为一系列的带子或传送器。在其它的实施方式中，传输装置21也可包括机动轨道车、货车、斗式车和吊车、驳船、轮船、滑槽以及其它机械结构中的一种或其组合。
[0056]化石燃料升级装置25接收来自于低级化石燃料源33的低级化石燃料，并对其进行升级以产生高级化石燃料，所产生的高级化石燃料进一步被送入传输装置21或通过传输装置21送入储备装置37。化石燃料升级装置25可通过电网17或者单独的传输方式(未显示)与电能产生装置13进行电通信，从而在过剩能量周期通过将低级化石燃料升级为高级化石燃料的方式将电能产生装置13所产生的过剩能量存储起来，并且在亏损能量周期将所产生的高级化石燃料送入燃烧装置27中进行燃烧，从而产生热能。
[0057]在将低级化石燃料升级为高级化石燃料的具体实施过程中，化石燃料升级装置25可对固体低级化石燃料进行一种或多种包括尺寸减少、干燥以及去除杂质等的升级操作。在一种【具体实施方式】中，化石燃料升级装置25可包括电磁辐射设备，例如现有技术所公开的微波发射器，采用微波辐射去除水分和杂质，所述杂质可包括水银、铁、灰尘或硫磺中的一种或多种。在另一种具体实施方实中，具有微波发射器的化石燃料升级装置25可去除低级化石燃料中至少10%的含水量，例如去除具有高湿气的低级固态燃料中30%或更多的含水量。在其它实施方式中，化石燃料升级堆25可包括用于筛分固体化石燃料的研磨机(未显示)，热气干燥机(未显示)，以及其它升级设备中的一种或多种。
[0058]其中，储备装置37在过剩能量周期中接收并存储来自于化石燃料升级装置25的高级化石燃料，并在亏损能量周期内将该高级化石燃料通过传输装置21传输至燃烧装置27，使得燃烧装置27能够获得具有更高单位质量能量的燃烧原料，从而使燃烧更加有效率，进而能够更为高效地向发电装置31提供能量。储备装置37的容量可采用在过剩能量周期内预期产生的高级化石燃料量或在亏损能量周期内预期被消耗的高级化石燃料量中的至少一个。可采用惰性气体对储备装置37进行清洗或维护，避免起火。
[0059]其中，发电装置31利用燃烧装置27所产生的热能进行发电，并且可与电网17之间存在电通信，从而将所产生的电能向电网17供电。在具体实施过程中，发电装置31可采用现有化石燃料发电设备，从而能够使得现有设备以对环境有益的方式最大限度地实现可持续使用。
[0060]参考图8，本发明存储能量的系统11还可包括控制装置51，用于监控电能需求以及电能产生装置13的输出量，从而使得对电能产生装置13、电网17以及能量中转装置15的整合和控制更加便捷。
[0061]其中，控制装置51可包括与如图所示本电能产生系统或其集成(未显示)的其它单元和组件分开的、以一个或多个计算机、服务器、移动计算设备例如笔记本计算机的形式存在的计算机处理单元(CPUs )、存储单元以及编程单元。
[0062]控制装置51与电能产生装置13、电网17、化石燃料升级装置25以及优选的传输装置21、储备装置37和燃烧装置27之间存在信号通信。出于清晰考虑，信号通信部分未在图中显示。控制装置51从电网17接收关于电能需求的数据以及从电能产生装置13接收关于输出电能的数据，比较所接收到的电能需求和输出电能，以做出以下至少一种决定:当前正处于过剩能量周期或亏损能量周期中，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的开始，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的结束。
[0063]控制装置51所作出的上述决定提供给电能产生装置13、电网17、化石燃料升级装置25和能量中转装置15中的一个或多个，以作为给其操作员的指令或提示或者作为给与其信号通信的组件进行自动执行命令的指令，从而进行维持化石燃料升级装置25的操作、切换至其它可替换电能供应(未显示)、停止或开始或准备开始化石燃料升级装置25的操作等。化石燃料升级装置25可在无外部干涉的情况下执行上述指令，即，自动地在过剩能量周期将过剩能量从电能产生装置13传输至化石燃料升级装置25，或在亏损能量周期内移出，或者由个别的操作员来执行这些指令。
[0064]在其它实施方式中，控制装置51还可与传输装置21和/或储备装置37之间存在电通信，以便在亏损能量周期期间使用化石燃料升级装置25所产生的高级化石燃料。
[0065]此外，参考图9，本发明还提供一种电能产生方法，在至少包括电能产生装置和能量中转装置的系统中存储能量。其中，所述电能产生装置13采用绿色能源产生电能，所述能量中转装置可对低级化石燃料和高级化石燃料进行操作，并能随时间变化消耗可变数量的化石燃料，具有可变的输出值。
[0066]所述电能产生方法可包括:
[0067]步骤S 1，对所述电能产生装置进行操作，产生电能；
[0068]步骤S2，将所产生的电能与需求的电能进行比较:当所产生的电能超过所需求的电能时，所述能量中转装置从所述电能产生装置获取所产生的过剩能量，通过将低级化石燃料升级为高级化石燃料以存储所述过剩能量，并存储所述高级化石燃料；当所产生的电能不足以应付所需求的电能时，所述能量中转装置消耗所存储的高级化石燃料，产生电能，以弥补所述电能产生装置输出电能的不足。
[0069]相较于低级化石燃料，高级化石燃料具有更大的单位质量能量。其中，低级固体化石燃料可为一个或多个包含泥煤、低煤阶煤、煤阶介于低煤阶煤和高煤阶煤之间的各煤阶煤、油页岩以及浙青砂之一或其组合。使用低煤阶煤或泥煤不仅成本低廉，而且容易获得，并且能够以具有成本效益及有利于环境的方式将低能量形式的化石燃料升级为高级化石燃料。
[0070]由于绿色能源具有无规则且难以受控的特性，所述电能产生装置的输出具有一个或多个输出超过电能需求的过剩能量周期，以及一个或多个输出不足以应付电能需求的亏损能量周期。其中，所述过剩能量周期和所述亏损能量周期在预定时间段内周期循环，该预定时间段可为一天，也可为一个星期或一个季度等。
[0071]具体来说，在所述过剩能量周期内，所述能量中转装置将低级化石燃料升级为高级化石燃料可包括:包括尺寸减少、干燥以及去除杂质等的一种或多种升级操作。在一种具体实施方实中，可采用微波辐射去除所含杂质，所述杂质可包括水银、铁、灰尘或硫磺中的一种或多种；或者去除至少10%的含水量，具体地，采用微波辐射可去除具有高湿气的低级固态燃料中30%或更多的含水量。在其它实施方式中，所述升级操作还可包括对固体化石燃料的筛分、研磨、干燥及其它的一种或多种升级操作。
[0072]具体来说，所存储的高级化石燃料的容量可为在过剩能量周期内预期产生的高级化石燃料量或在亏损能量周期内预期被消耗的高级化石燃料量中的至少一个。
[0073]具体来说，在所述亏损能量周期内，所述能量中转装置消耗高级化石燃料可包括对所述高级化石燃料进行燃烧。
[0074]在一种实施方式中，本发明电能产生方法还可包括:对电能需求和电能产生装置所产生的电能进行监控和比较，以获得以下至少一种判断:当前正处于过剩能量周期或亏损能量周期中，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的开始，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的结束。
[0075]获得上述判断结果之后，还可将该判断提供给所述电能产生装置和所述能量中转装置，使得其操作员能够根据该判断，执行以下至少一种操作:维持化石燃料的升级操作、停止或开始或准备开始化石燃料的升级操作以及切换至其它可替换电能供应。并且，还可根据该判断指令，自动地在过剩能量周期从所述电能产生装置获取过剩能量。[0076]其中，以上描述中所提到的“电通信”是指具有发送数据和/或命令的能力，包括，但不限于，例如导线传输、电磁波传输例如WIF1、光纤传输以及蜂窝通信等。
[0077]相较于现有技术，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施例充分考虑到绿色能源的无规则且难以受控的特性，根据绿色能源所产生电能与电能需求之间在不同时期的不同供求关系，采用能量中转装置通过对化石燃料进行相应的处理从而使提供的电能最终能够满足实际的电能需求，不仅减少了电能需求低谷期时能量的无谓浪费，也使得在电能需求高峰时能够以高效的水平从具有更高质量能量的化石燃料中获取所存储的能量，真正做到节能高效、清洁环保。
[0078]同时，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施方式能够以具有成本效益的方式，更好地实现对绿色能源的充分利用，从而促进对绿色能源的应用和普及。
[0079]此外，本发明电能产生系统和电能产生方法的各实施方式提供了一种将现有的化石燃料发电系统以对环境有益的方式实现可持续使用的解决方案，节约了大量成本，便于更好的推广实施。
[0080]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的装置和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种电能产生方法，适于在至少包括电能产生装置和能量中转装置的系统中存储能量，其中，所述电能产生装置采用绿色能源产生电能，具有一个或多个所产生的电能超过电能需求的过剩能量周期以及一个或多个所产生的电能不足电能需求的亏损能量周期，所述能量中转装置对低级化石燃料和高级化石燃料进行操作；其特征在于，所述电能产生方法至少包括: 对所述电能产生装置进行操作，产生电能； 在所述过剩能量周期内，所述能量中转装置从所述电能产生装置获取所产生的过剩能量，通过将低级化石燃料升级为高级化石燃料以存储所述过剩能量，并存储所述高级化石燃料；在所述亏损能量周期内，所述能量中转装置消耗所述高级化石燃料，产生电能，以弥补所述电能产生装置输出电能的不足。
2.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述高级化石燃料相对于所述低级化石燃料具有更大的单位质量能量。
3.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述绿色能源为太阳能、风能、潮汝能、波力能、地热能中至少一种或其组合。
4.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述过剩能量周期和所述亏损能量周期在一天内周期循环。
5.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述能量中转装置将低级化石燃料升级为高级化石燃料包括:尺寸减少、干燥、去除杂质的一种或多种升级操作。
6.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述对低级化石燃料进行处理包括去除所述低级化石燃料中的至少10%的含水量。
7.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述对低级化石燃料进行处理包括去除所述低级化石燃料中的一种或多种杂质。
8.如权利要求7所述的电能产生方法，其特征在于，所述杂质包括硫磺、灰尘、铁和水银中的至少一种或其组合。
9.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述存储的高级化石燃料的容量为所述过剩能量周期内预期产生的量或所述亏损能量周期内预期被消耗的量之一。
10.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，所述在亏损能量周期内能量中转装置消耗高级化石燃料包括对所述高级化石燃料进行燃烧。
11.如权利要求1所述的电能产生方法，其特征在于，还可包括:对电能需求和电能产生装置所产生的电能进行监控和比较，以获得以下至少一种判断:当前正处于过剩能量周期或亏损能量周期中，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的开始，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的结束。
12.如权利要求11所述的电能产生方法，其特征在于，还可包括:根据所述判断结果，执行以下至少一种操作:维持化石燃料的升级操作、停止或开始或准备开始化石燃料的升级操作以及切换至其它可替换电能供应。
13.—种电能产生系统,其特征在于,至少包括: 电能产生装置，用于利用绿色能源产生电能，其中所产生的电能与电能需求之间不完全对应，所产生的电能超过电能需求形成过剩能量周期，电能需求超过所产生电能形成亏损能量周期；能量中转装置，在所述过剩能量周期通过将低级化石燃料升级为高级化石燃料以存储来自于所述电能产生装置的过剩能量，以及在所述亏损能量周期通过处理所述高级化石燃料产生额外的电能，以应付电能需求； 以及电网，分别与所述电能产生装置和所述能量中转装置相连接，用于传输电能及进行电通信。
14.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述电能产生装置与所述能量中转装置通过所述电网或单独的传输方式进行电通信。
15.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述电能产生装置与所述能量中转装置分别与所述电网保持电通信。
16.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述绿色能源为风能、地热能、太阳能、或波浪或潮汐能中的一种或组合。
17.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述高级化石燃料相较于所述低级化石燃料具有更大的单位质量密度。
18.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述能量中转装置至少包括: 低级化石燃料源，用于提供低级化石燃料； 化石燃料升级装置，用于在所述过剩能量周期接收来自所述低级化石燃料源的低级化石燃料，并利用所述过剩能量对所述低级化石燃料进行升级以产生高级化石燃料； 燃烧装置，用于在所述亏损能量周期对所述高级化石燃料进行燃烧； 发电装置，用于根据所述燃烧装置中获取的能量进行发电； 储备装置，用于在所述过剩能量周期中接收并存储所述化石燃料升级装置产生的高级化石燃料，并在所述亏损能量周期内将所述高级化石燃料传输至所述燃烧装置； 以及传输装置，用于在所述低级化石燃料源、所述化石燃料升级装置、所述燃烧装置、所述发电装置、所述储备装置之间进行化石燃料的运输。
19.如权利要求18所述的电能产生系统，其特征在于，所述化石燃料升级装置对所述低级化石燃料进行尺寸减少、干燥以及去除杂质的一种或多种升级操作。
20.如权利要求19所述的电能产生系统，其特征在于，所述化石燃料升级装置包括电磁辐射设备、用于筛分固体化石燃料的研磨机、热气干燥机中的一种或多种。
21.如权利要求18所述的电能产生系统，其特征在于，所述储备装置的容量为在过剩能量周期内预期产生的高级化石燃料量或在亏损能量周期内预期被消耗的高级化石燃料量中的至少一个
22.如权利要求18所述的电能产生系统，其特征在于，采用惰性气体对所述储备装置进行清洗或维护。
23.如权利要求18所述的电能产生系统，其特征在于，所述传输装置为传输带、传送器、机动轨道车、货车、斗式车和吊车、驳船、轮船、滑槽的一种或其组合。
24.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，还包括:控制装置，用于监控所述电网的电能需求以及所述电能产生装置的输出量。
25.如权利要求24所述的电能产生系统，其特征在于，所述控制装置比较电能需求以及电能产生装置的输出量，做出以下至少一种决定:当前正处于过剩能量周期或亏损能量周期中，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的开始，或为过剩能量周期还是亏损能量周期的结束。
26.如权利要求25所述的电能产生系统，其特征在于，所述控制装置将所述决定提供给所述电能产生装置、所述电网和所述化石燃料升级装置中一个或多个的操作员，以进行维持化石燃料升级装置操作、切换至可替换电能供应、停止或开始或准备开始化石燃料升级装置的操作。
27.如权利要求24所述的电能产生系统，其特征在于，所述控制装置在所述过剩能量周期控制将过剩能量传输至所述化石燃料升级装置。
28.如权利要求24所述的电能产生系统，其特征在于，所述控制装置包括与所述电能产生系统或其集成的其它单元和组件分开的、以一个或多个计算机、服务器、移动计算设备形式存在的计算机处理单元、存储单元以及编程单元。
29.如权利要求13所述的电能产生系统，其特征在于，所述过剩能量周期和所述亏损能量周期在一天 内周期循环。
【文档编号】H02J3/28GK103633656SQ201210305629
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月26日 优先权日:2012年8月26日
【发明者】本齐翁利夫内, 李炎 申请人:九峰控股香港有限公司