本發(fā)明涉及包括能量儲(chǔ)存器及內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，所述能量儲(chǔ)存器具有垂直溫度梯度。

背景技術(shù)：
現(xiàn)今電能主要通過基于渦輪機(jī)的發(fā)電進(jìn)行供應(yīng)。必須不斷平衡給電網(wǎng)的電力供應(yīng)以應(yīng)對電網(wǎng)中累積的電力消耗和任何損耗。當(dāng)存在不平衡時(shí)，電網(wǎng)的頻率受到影響，使得相對于標(biāo)準(zhǔn)頻率50Hz，生產(chǎn)過剩導(dǎo)致頻率增加以及生產(chǎn)不足導(dǎo)致頻率減小。通過允許發(fā)電頻率的微小變化進(jìn)行某些平衡。如果偏差過大，則電網(wǎng)癱瘓。電力生產(chǎn)包括兩個(gè)主要部分，基礎(chǔ)發(fā)電和負(fù)載跟蹤發(fā)電?；A(chǔ)發(fā)電在恒定負(fù)載下操作并且由例如核電站、煤或燃?xì)獍l(fā)電站或熱電聯(lián)產(chǎn)站(CHP)產(chǎn)生。為了使頻率穩(wěn)定在50Hz，對同步發(fā)電機(jī)/渦輪機(jī)中的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量進(jìn)行瞬時(shí)調(diào)節(jié)(即，在數(shù)秒內(nèi)調(diào)節(jié)變化)是非常重要的。對于在諸如數(shù)小時(shí)直至數(shù)天的更長時(shí)間段中的穩(wěn)定，通過調(diào)節(jié)電力消耗(通過從電網(wǎng)開啟或關(guān)閉電力消耗者)，和/或通過調(diào)節(jié)電力生產(chǎn)(即，通過使用負(fù)載跟隨發(fā)電站，諸如瑞典的水力發(fā)電站或在歐洲大陸的燃?xì)獍l(fā)電站)來平衡電力生產(chǎn)和消耗。通過將不同AC電網(wǎng)彼此連接來創(chuàng)建大型跨國電網(wǎng)，其中總旋轉(zhuǎn)質(zhì)量相配合。然而，由太陽能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能沒有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。因此，一定數(shù)量的電力生產(chǎn)仍然需要基于渦輪機(jī)或包含不進(jìn)行發(fā)電的旋轉(zhuǎn)部件。對相應(yīng)于每年55TWh的發(fā)電量的瑞典電網(wǎng)中的未來能量混合結(jié)構(gòu)的估計(jì)表明，生產(chǎn)量的25％需要是基于渦輪機(jī)的，而剩下的75％可以基于風(fēng)力發(fā)電(45TWh)和太陽能發(fā)電(10TWh)。因此，持續(xù)過渡到來自風(fēng)和太陽的可再生的、間歇性的電能導(dǎo)致完全不同的能量供應(yīng)條件，因?yàn)殡娏ιa(chǎn)取決于天氣，即變化是季節(jié)性的、每天的、每小時(shí)的、低至數(shù)秒內(nèi)的，并且因?yàn)楝F(xiàn)今由太陽能或風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能沒有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。未來，期望通過額外調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)這種穩(wěn)定。此外，任何未來的電力生產(chǎn)過?？梢允褂矛F(xiàn)今的技術(shù)來進(jìn)行利用或者處理，例如作為廢物，用于出口，或在區(qū)域供暖系統(tǒng)中進(jìn)行使用。廢物僅僅表示保持過剩的能量未被使用，即，關(guān)閉大量太陽能或風(fēng)力發(fā)電站以便降低電力生產(chǎn)水平。出口表示將過剩的電力出口到另外的國家。然而，這并不總是可能的，因?yàn)楸仨毚嬖谌藗兛梢韵蚱涑隹陔娏Φ氖袌?。如果未來鄰近國家中的供電也發(fā)展為類似的風(fēng)力和電力供應(yīng)，則出口的可能性將受到限制。區(qū)域供暖系統(tǒng)表示通過使用一些電鍋爐將大量過剩的電力傳輸?shù)絽^(qū)域供暖系統(tǒng)中。由于過剩僅在一年中的短時(shí)期中存在，故電鍋爐方面的投資必須是非常高效的。此外，不可能在區(qū)域供暖系統(tǒng)中使用所有生成的電力，因?yàn)檫^剩的生產(chǎn)通常在消耗低的時(shí)期，春天和夏天期間發(fā)生，消耗低即指生產(chǎn)和消耗未得到平衡。這些情況還可能由于在預(yù)測天氣和電力消耗方面的難度。因此，存在對改進(jìn)的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)的需求，該能量儲(chǔ)存系統(tǒng)利用電能的生產(chǎn)過剩并且其用于均衡并調(diào)節(jié)電力生產(chǎn)中的任何變化，而不管電力生產(chǎn)是季節(jié)性的、每天的、每小時(shí)的、或低至數(shù)秒內(nèi)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的目的是提供一種系統(tǒng)，其中過剩的電力可以被儲(chǔ)存為熱量供以后使用，例如，該系統(tǒng)用于在各季節(jié)、數(shù)天、數(shù)小時(shí)或者甚至數(shù)秒期間平衡過剩的電力生產(chǎn)使接近電力消耗。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目的通過熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括能量儲(chǔ)存器和內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)，能量儲(chǔ)存器具有垂直溫度梯度，內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)適用于從能量儲(chǔ)存器中取回具有第一溫度的能量，而同時(shí)返回具有更高的第二溫度的加熱的能量以及具有更低的第三溫度的冷卻的能量。熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢是通過選擇將在哪些溫度水平下取回和釋放能量來優(yōu)化能量儲(chǔ)存的可能性，其中所述選擇全部取決于在時(shí)間上給定的時(shí)期中電網(wǎng)和能量儲(chǔ)存器中的特定條件。其它優(yōu)勢是利用電網(wǎng)中的過剩電能以及容易針對電能消耗平衡電力生產(chǎn)的可能性。內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)可以包括至少兩個(gè)熱泵，以便以具有最大性能系數(shù)的高能力同時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱與冷卻。每個(gè)熱泵可以包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)，其用于促進(jìn)高效和靈活的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)增加熱容量，并且與多個(gè)熱泵組合以提高性能系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)適用于使至少兩個(gè)壓縮機(jī)之間的連接在串聯(lián)連接與并聯(lián)連接之間交替，用于允許增加加熱的流體和冷卻的流體的儲(chǔ)存能力以及增加儲(chǔ)存器的加熱能力。另一個(gè)優(yōu)勢在于，內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)提供通過選擇將在哪些溫度水平下取回和釋放能量來優(yōu)化熱儲(chǔ)存的可能性，所述選擇全部取決于在時(shí)間上給定的時(shí)期中在區(qū)域供暖與制冷系統(tǒng)中和能量儲(chǔ)存器中的特定需求。熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)還可以包括布置在能量儲(chǔ)存系統(tǒng)內(nèi)的加壓的電蒸汽鍋爐，使得電網(wǎng)中的過剩電力可以被轉(zhuǎn)換成作為蒸汽的熱能，蒸汽可以直接被注入到熱能儲(chǔ)存器中。熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)還可以包括布置在能量儲(chǔ)存器中的至少一個(gè)浸入式加熱器，使得電網(wǎng)中的過剩電力可以被有效地轉(zhuǎn)換成熱能并且直接到熱能儲(chǔ)存器中。熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)還可以包括至少一個(gè)吸熱系統(tǒng)。吸熱系統(tǒng)可以是低溫系統(tǒng)。吸熱系統(tǒng)可以是高溫系統(tǒng)。熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)還可以包括用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)的至少一個(gè)放熱系統(tǒng)。放熱系統(tǒng)可以包括熱電聯(lián)產(chǎn)站，用于僅將熱量傳遞至能量儲(chǔ)存器的可能性。放熱系統(tǒng)可以包括用于對過剩電能進(jìn)行峰值調(diào)節(jié)(peakshaving)的電熱水鍋爐和/或電蒸汽鍋爐。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這些目的通過使用根據(jù)上述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法包括以下步驟：從能量儲(chǔ)存器中取回具有第一溫度水平的能量，將具有更高的第二溫度的加熱的能量返回到能量儲(chǔ)存器的相應(yīng)水平或返回到放熱系統(tǒng)，以及將具有更低的第三溫度的冷卻的能量返回到能量儲(chǔ)存器的相應(yīng)水平或返回到吸熱系統(tǒng)。該方法的一個(gè)優(yōu)勢是通過選擇將在哪些溫度水平下取回和釋放能量來優(yōu)化能量儲(chǔ)存的可能性，其中所述選擇全部取決于在時(shí)間上給定的時(shí)期中電網(wǎng)和能量儲(chǔ)存器中的特定條件。其它優(yōu)勢是利用電網(wǎng)中的過剩電能以及容易針對電能消耗平衡電力生產(chǎn)的可能性。通常，除非本文另有明確規(guī)定，否則權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語將根據(jù)其在本技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義進(jìn)行解釋。除非另有明確陳述，否則對“一種(a)/一種(an)/所述(the)(元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件等)”的所有提及將被開放地解釋為指所述元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件等中的至少一個(gè)示例。此外，在整個(gè)說明書提到的術(shù)語“包括”，其表示“包括但不限于”。附圖說明現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它方面。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括能量儲(chǔ)存器2，其可以是針對能量的輸入/輸出的高性能和季節(jié)性的大儲(chǔ)存能力進(jìn)行設(shè)計(jì)的貯水池、地下洞穴或熱能儲(chǔ)存器。在能量儲(chǔ)存器2中儲(chǔ)存了不同溫度的能量。能量儲(chǔ)存器的上層具有高于冷卻器即下層的溫度。還具有在中間的過渡區(qū)域中的具有中間溫度的層。在能量儲(chǔ)存器的各層中的溫度可以用溫度區(qū)間T1、T2和T3進(jìn)行定義。這些區(qū)間可適合任何特定的工作條件。僅僅作為例子，第一溫度區(qū)間T1在15℃至65℃的范圍內(nèi)，第二溫度區(qū)間T2在50℃至100℃的范圍內(nèi)，且第三溫度區(qū)間T3在4℃至25℃的范圍內(nèi)。區(qū)間T2中的溫度在一些時(shí)間段中可以更高，例如高至150℃。在能量儲(chǔ)存器2內(nèi)分層是因?yàn)榫哂胁煌瑴囟鹊牧黧w，即液態(tài)水之間的密度差異。熱液態(tài)水比處于4℃以上范圍內(nèi)的冷卻器的水具有更低的密度，這使得不同溫度的水將被放置在能量儲(chǔ)存器內(nèi)的不同垂直水平處，即垂直溫度層次。在從能量儲(chǔ)存器中提取熱量期間，密度差產(chǎn)生梯度流動(dòng)，因?yàn)榫哂休^低密度的熱水向上流動(dòng)通過儲(chǔ)存器到達(dá)熱交換器，在熱交換器中，熱水被冷卻。在回流管中，密度差異使產(chǎn)生較冷的水的向下流動(dòng)。這導(dǎo)致不同密度的兩個(gè)水柱產(chǎn)生可被用于梯度流動(dòng)的重力，以便降低電能的消耗。當(dāng)對能量儲(chǔ)存器充入熱量時(shí)，效應(yīng)被逆轉(zhuǎn)，并且必須增加諸如泵或電動(dòng)機(jī)的額外的電能源以驅(qū)使流動(dòng)。由于主要在夏天期間執(zhí)行對能量儲(chǔ)存器的充能，而主要在冬天期間執(zhí)行放能，這意味著在夏天期間需要額外的電能用于泵送，但在需求和成本更高的冬天期間可以產(chǎn)生額外的電能，即季節(jié)性的電能儲(chǔ)存。在夏天將通過泵與電動(dòng)機(jī)供應(yīng)額外的電能。同一個(gè)泵-電動(dòng)機(jī)在冬天期間將被用作渦輪機(jī)-發(fā)電機(jī)。垂直高度大的能量儲(chǔ)存器將增強(qiáng)該效應(yīng)。為了利用儲(chǔ)存器的全部潛力，有效地使用不同的、可變的溫度是重要的。一個(gè)情況是儲(chǔ)存器配備有位于不同高度的入口和出口。因此，存在一些能量連通構(gòu)件11，例如伸縮套管，其從處理區(qū)延伸并且被設(shè)置為從能量儲(chǔ)存器中取回在能量儲(chǔ)存器的適當(dāng)垂直水平處的一部分能量，以便允許通過至少一個(gè)熱交換器9來處理能量。在該實(shí)施例中，提到的能量連通構(gòu)件表示流體連通構(gòu)件。能量連通構(gòu)件還被設(shè)置為將處理的能量在位于能量儲(chǔ)存器的適當(dāng)垂直水平處返回到能量儲(chǔ)存器。能量儲(chǔ)存器2可以經(jīng)由熱交換器9連接到吸熱系統(tǒng)3、4和/或放熱系統(tǒng)7。作為例子，吸熱系統(tǒng)3可以是低溫系統(tǒng)，諸如用于對建筑物供暖的供暖系統(tǒng)。第一吸熱系統(tǒng)3被連接到熱交換器10。從能量儲(chǔ)存器2中取回例如來自溫度區(qū)間T1的第一溫度的能量，且該能量被用來利用熱交換器10對建筑物供暖。雖然圖1僅示出一個(gè)建筑物，但是可能或者甚至優(yōu)選將該裝置連接到多個(gè)建筑物。吸熱系統(tǒng)3還可以用作從系統(tǒng)中的消耗者采集熱量的放熱系統(tǒng)。吸熱系統(tǒng)4的另一個(gè)例子是高溫系統(tǒng)，優(yōu)選為區(qū)域供暖系統(tǒng)。吸熱系統(tǒng)4可以充入從能量儲(chǔ)存器2中獲得的具有在區(qū)間T2內(nèi)的溫度的能量，或者充入從內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)15直接獲得的具有在區(qū)間T2內(nèi)的溫度的能量。下文更詳細(xì)地討論了內(nèi)組合式加熱和冷卻機(jī)15。吸熱系統(tǒng)4還可以用作從系統(tǒng)中的消耗者采集熱量的放熱系統(tǒng)。放熱系統(tǒng)7提供可以通過工業(yè)設(shè)施或其它廢熱源、熱電聯(lián)產(chǎn)站(CHP)、用于發(fā)電和/或加熱的太陽能電池板、熱泵、生物燃料鍋爐、電熱水鍋爐和/或電蒸汽鍋爐、或化石燃料鍋爐產(chǎn)生的能量。對于作為用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)的裝置的用途，熱電聯(lián)產(chǎn)站和電熱水鍋爐和/或電蒸汽鍋爐是最有用且最重要的裝置。布置在放熱系統(tǒng)7中的熱電聯(lián)產(chǎn)站(CHP)產(chǎn)生對于大規(guī)模的工廠通常以2:1的比例的熱量和電力兩者。在電力的價(jià)格低的時(shí)期中，不進(jìn)行發(fā)電的能量生產(chǎn)可以是優(yōu)選的。此刻整個(gè)鍋爐能力是產(chǎn)生熱量，即，正常熱量產(chǎn)生的150％。如果改進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn)站，該比例可以為1:1且鍋爐能力為200％。然而，工廠中的冷凝器以及一些額外的諸如蒸汽轉(zhuǎn)換器(用于將過熱的蒸汽轉(zhuǎn)換成飽和蒸汽)的部件在工廠中是需要的。結(jié)合能量儲(chǔ)存器2，渦輪機(jī)可以通過同步發(fā)電機(jī)連接到電網(wǎng)并且在白天期間不發(fā)電，僅給能量儲(chǔ)存器傳遞熱量的情況下進(jìn)行操作。如果在夜晚期間需要，熱電聯(lián)產(chǎn)站也可以產(chǎn)生全功率的電力(風(fēng)力/太陽能補(bǔ)償)。結(jié)合如上所述的熱能儲(chǔ)存器進(jìn)行操作的熱電聯(lián)產(chǎn)站的添加意味著系統(tǒng)中包含了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量在數(shù)秒內(nèi)補(bǔ)償電網(wǎng)變化。布置在放熱系統(tǒng)7中的電熱水鍋爐和/或電蒸汽鍋爐可以用于過剩電能的峰值調(diào)節(jié)，例如用于在白天期間消耗電力(風(fēng)力/太陽能峰值調(diào)節(jié))。上述熱電聯(lián)產(chǎn)站和電熱水鍋爐和/或電蒸汽鍋爐可以是新裝置或者已經(jīng)存在的裝置。系統(tǒng)還包括連接到能量儲(chǔ)存器2的內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15。一方面，使用系統(tǒng)以便出于加熱與冷卻目的而增加能量儲(chǔ)存器2的能量儲(chǔ)存容量。另一方面，系統(tǒng)用于增加儲(chǔ)存器的熱容量。優(yōu)選地，內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15包括至少兩個(gè)熱泵。內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15通過能量流通構(gòu)件11以與上述相同的方式連接到能量儲(chǔ)存器2。作為一個(gè)示例，內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15從能量儲(chǔ)存器中取回來自溫度區(qū)間T1的一個(gè)水平的能量，而同時(shí)將具有更高的區(qū)間T2溫度的加熱的能量以及將具有更低的區(qū)間T3溫度的冷卻的能量返回到能量儲(chǔ)存器中的相應(yīng)水平，或例如直接返回到吸熱系統(tǒng)4。然而，還可以從溫度區(qū)間T1的一個(gè)水平取回能量并且將能量返回到加溫器和冷卻器，加溫器即同一溫度區(qū)間T1的較高水平，冷卻器即同一溫度區(qū)間T1的較低水平。因此，可以將加熱的和冷卻的能量返回到能量儲(chǔ)存器中的被布置在取回流體的水平之上或之下的任意流體層，即，在具有更高的溫度和更低的溫度的水平。如上所述，內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15包括至少兩個(gè)熱泵。每個(gè)熱泵包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)，可以在熱泵的制冷劑側(cè)上串聯(lián)連接和并聯(lián)連接這兩個(gè)壓縮機(jī)。然而，熱泵的數(shù)量和每個(gè)熱泵內(nèi)的壓縮機(jī)的數(shù)量可以為任意合適的數(shù)量。熱泵/壓縮機(jī)的數(shù)量越大，內(nèi)置加熱和冷卻機(jī)15就更高效。然而，這必須對組件數(shù)量增加導(dǎo)致的成本增加進(jìn)行權(quán)衡。內(nèi)置加熱與冷卻機(jī)15從能量儲(chǔ)存器的溫度區(qū)間T1內(nèi)的一個(gè)水平，從例如中間的溫度水平取回能量。熱泵被用于同時(shí)將該能量變換成用于加熱與冷卻目的兩者的能量。用于加熱與冷卻的能量被返回到能量儲(chǔ)存器中的正確的、相應(yīng)的溫度水平，或例如直接被傳輸?shù)街T如區(qū)域供暖系統(tǒng)的吸熱系統(tǒng)4。每個(gè)熱泵可以使用不同的制冷劑。為了實(shí)現(xiàn)最大性能系數(shù)(COP)，在蒸發(fā)器、冷凝器和子冷卻器的水側(cè)之上的流動(dòng)將進(jìn)行串聯(lián)布置，以便降低每個(gè)熱泵上所需的溫度提升。在第一示例中，第一和第二熱泵每個(gè)包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的壓縮機(jī)。當(dāng)電力價(jià)格低時(shí)優(yōu)選使用串聯(lián)連接。在該例子中，熱泵將使用來自溫度區(qū)間T1(45℃)的能量產(chǎn)生關(guān)于上層溫度區(qū)間T2(95℃)和下層溫度區(qū)間T3(5℃)的能量。實(shí)現(xiàn)了3-4的加熱的性能系數(shù)COP。當(dāng)包含冷卻效應(yīng)時(shí)，COP是5-6。實(shí)際值取決于熱泵的數(shù)量、壓縮機(jī)的以及系統(tǒng)的效率。在第二示例中，第一和第二熱泵每個(gè)包括至少兩個(gè)并聯(lián)連接的壓縮機(jī)。當(dāng)電力價(jià)格相對較高時(shí)優(yōu)選使用并聯(lián)連接。在該例子中，熱泵將使用來自溫度區(qū)間T1的較高水平或者來自溫度區(qū)間T2的較低水平(65℃)的能量產(chǎn)生關(guān)于上層溫度區(qū)間T2(90-95℃)和中間的溫度區(qū)間T1(40℃)的能量。實(shí)現(xiàn)了比串聯(lián)連接的壓縮機(jī)的COP近似高三倍的加熱與冷卻的COP。實(shí)際值取決于熱泵的數(shù)量、壓縮機(jī)的以及系統(tǒng)的效率。在第三示例中，第一和第二熱泵也包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)，每個(gè)壓縮機(jī)并聯(lián)連接。在該例子中，熱泵將使用來自溫度區(qū)間T3的較高水平或者來自溫度區(qū)間T1的較低水平(20℃)的能量產(chǎn)生關(guān)于中間的溫度區(qū)間T1(55℃)和下層溫度區(qū)間T3(5℃)的能量。實(shí)現(xiàn)了比串聯(lián)連接的壓縮機(jī)的COP近似高三倍的加熱與冷卻的COP。實(shí)際值取決于熱泵的數(shù)量、壓縮機(jī)的以及系統(tǒng)的效率。根據(jù)第二示例的并聯(lián)連接示出了在中間的溫度水平的能量可以如何被轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于常規(guī)的區(qū)域供暖水平的高溫，并且同時(shí)產(chǎn)生為對應(yīng)于低溫系統(tǒng)的溫度的能量。在第三示例中，同一部件可以從能量儲(chǔ)存器的較低水平提取能量以便優(yōu)化在5℃溫度水平的冷卻能量的生產(chǎn)并且用于產(chǎn)生用于低溫系統(tǒng)的溫度。因此上述熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢是通過選擇將在哪些溫度水平下取回和釋放能量來優(yōu)化能量儲(chǔ)存的可能性，其中所述選擇全部取決于在時(shí)間上給定的時(shí)期中電網(wǎng)和能量儲(chǔ)存器中的特定條件。具有串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的壓縮機(jī)的可替代操作可能需要對應(yīng)于串聯(lián)操作的壓縮機(jī)單元的數(shù)量的不同大小的壓縮機(jī)。在此設(shè)置中，壓縮機(jī)可以被連接到一個(gè)公共的電動(dòng)機(jī)。可替代地，壓縮機(jī)可以是大小相同的，但是在串聯(lián)連接中將需要在壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行速度調(diào)節(jié)?？蓪⒉煌难b置用于該目的，諸如電動(dòng)機(jī)的機(jī)械齒輪或者頻率調(diào)節(jié)裝置。可能使用液壓發(fā)動(dòng)機(jī)或蒸汽渦輪機(jī)來代替電動(dòng)機(jī)。能量儲(chǔ)存系統(tǒng)還可配備有額外的能量消耗設(shè)備，諸如將間接加熱提供到能量儲(chǔ)存器2中的加壓的電鍋爐，和/或?qū)⒅苯蛹訜崽峁┑侥芰績?chǔ)存器2中的浸入式加熱器。在諸如當(dāng)陽光非常充足或風(fēng)力非常強(qiáng)同時(shí)電力消耗低的極度電力過剩的時(shí)期中使用這些設(shè)備是優(yōu)選的。在此情況下，這些設(shè)備被激活并因此消耗過剩的電力使得避免網(wǎng)絡(luò)過載。布置在地面上的加壓的電鍋爐產(chǎn)生以蒸汽形式的熱能，蒸汽被直接注入到能量儲(chǔ)存器中。經(jīng)由至少一個(gè)(優(yōu)選幾個(gè))配備有出口噴嘴的垂直蒸汽管道來將蒸汽直接散布到能量儲(chǔ)存器2中，其中出口噴嘴在溫度區(qū)間T1的底部或者溫度區(qū)間T3的頂部。根據(jù)儲(chǔ)存器的高度/深度，鍋爐的靜態(tài)液壓將允許關(guān)于與實(shí)際壓力有關(guān)的溫度的能量傳送。作為示例，這在具有150m水深的能量儲(chǔ)存器中在大約200℃的溫度下進(jìn)行。該溫度由于擴(kuò)散到周圍的流體中而迅速下降(比較給水貯水池中的“無聲小汽鍋”與鍋爐)。在鍋爐內(nèi)循環(huán)的流體需要盡可能純凈，具有最少的引起例如腐蝕、起泡或結(jié)垢的懸浮固體和溶解的雜質(zhì)。因此，到鍋爐的流體諸如水經(jīng)由水處理站從儲(chǔ)存器泵送而來，水處理站將流體凈化到對鍋爐足夠的水平(例如去離子水)。因此，該水處理將還成為凈化能量儲(chǔ)存器2中的流體的一部分。如果能量儲(chǔ)存器完全充滿水，則應(yīng)從能量儲(chǔ)存器的膨脹體積泵送水。去離子水將被儲(chǔ)存在緩沖貯水池中以減小水處理站的大小并且允許對鍋爐的峰值供應(yīng)。浸入式加熱器產(chǎn)生直接進(jìn)入到能量儲(chǔ)存器中作為熱量的電量。至少一個(gè)(優(yōu)選幾個(gè))浸入式加熱器被布置在溫度區(qū)間T1的底部或者溫度區(qū)間T3的頂部。根據(jù)能量儲(chǔ)存器2的高度/深度，浸入式加熱器的靜態(tài)液壓將允許在與能量儲(chǔ)存器2中的實(shí)際壓力有關(guān)的溫度下的能量傳送。作為示例，這在具有150m(近似15巴)水深的能量儲(chǔ)存器中在大約200℃的溫度下完成。經(jīng)由梯度流動(dòng)執(zhí)行傳送來自浸入式加熱器的熱量。接近浸入式加熱器的溫度由于擴(kuò)散到周圍流體中而迅速下降。這是魯棒的設(shè)計(jì)，因?yàn)闆]有移動(dòng)零件。安裝在能量儲(chǔ)存器2中的蒸汽注入管道和浸入式加熱器將被安裝在垂直通道/管道中以便允許從能量儲(chǔ)存器2之上的處理區(qū)或管溝進(jìn)行維護(hù)和服務(wù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明絕不受限于上述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的許多修改和變化是可能的。