用于存储能量的系统和方法 |
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| 申请号 | CN201310264416.X | 申请日 | 2009-02-05 | 公开(公告)号 | CN103321850B | 公开(公告)日 | 2016-05-25 |
| 申请人 | “龙起跑地”技术股份有限公司; | 发明人 | O·J·菲斯克; | ||||
| 摘要 | 一种用于存储 能量 的系统，包括：至少一个主体；中空轴结构，主体布置在中空轴结构的内部容积中以在中空轴结构的内部容积中借助重 力 从第一高度 位置 运动到第二高度位置，以通过主体的从第一高度位置到第二高度位置的运动使 流体 流出中空轴结构的内部容积的第一部分，中空轴结构的内部容积的第一部分在主体下方竖直地布置；回流通道结构，其与中空轴结构流体流动连通地相联，用于在主体在中空轴结构的内部容积内从第一高度位置运动到第二高度位置时接收从中空轴结构的内部容积的第一部分流出的流体；发 电机 ，其与回流通道结构可操作相连，以接收由回流通道结构所接收的且来自中空轴结构的内部容积的第一部分的流体的驱动力，以在主体从第一高度位置运动到第二高度位置时驱动发电机而发电。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于存储能量的系统，所述系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于存储能量的系统和方法[0001] 本申请是名称为“用于存储能量的系统和方法”、国际申请日为2009年2月5日、国际申请号为PCT/US2009/033210、国家申请号为200980103927.5的发明专利申请的分案申请。 [0002] 相关专利申请的交叉引用 [0003] 本申请要求2008年2月6日提交的美国临时专利申请No.61/026,657、2008年7月16日提交的美国临时专利申请No.61/081,340、2008年12月26日提交的美国临时专利申请No.61/140,921和2009年2月4日提交的临时专利申请No.12/365,848的优先权和权益，所有这些专利申请的内容通过全文引用结合于此。 技术领域[0004] 本发明的实施方式涉及用于存储能量的系统和方法。实施方式例如可用于涉及存储“非高峰”期间（即，相对于“高峰”期间能量需求低的期间）和/或从再生能源（诸如但不局限于风）产生的能量。在具体实施方式中，储能系统构造成用于在陆地上操作。在另一具体实施方式中，储能系统构造成用于在水体（诸如但不局限于海洋）中操作。 背景技术[0005] 提供足够的能量以满足所有各种社会需求正逐年变得更具问题。煤、石油和煤气之类的传统能源变得较贵且较难以发现。同时，燃烧的副产物污染空气并增加大气中的二氧化碳，因此具有威及全球环境的严重后果。 [0006] 当前能够提供大容量储能的技术是水力发电。图1的系统10中示出了该技术的实施例。参照图1，该系统采用两个大贮水池102和105，贮水池102和105相对于彼此位于不同的高度。当多余能量可利用且多余能量（因无效而无任何损失）存储在系统10中时，则通过泵101将水106从较低水池102抽到较高水池105。（多余能量通过电网108产生并通过变电站107向电动机100提供动力）。系统10中存储的能量如下释放。水106通过水轮机103从较高水池105释放到较低水池102中，以产生机械能。该机械能通过发电机104转化成电能，并通过变电站提供到电网108。 [0007] 诸如系统10的大型系统装置可提供超过1000兆瓦（MW）的最高输出功率和几千兆瓦时（MW-H）的存储容量。水力发电已是几十年来具有全球通用性的重要存储技术。然而，除了构造成本提高外，与设计用于该系统的水池相关的地理学、地质学和环境约束使得该技术对于未来发展无太大吸引力。因此，该技术可能不提供进行支撑未来发展要求所需要的广泛适用性、生产量、低成本和环境适应性的实践方法，该方法例如可包括从碳氢化合物源到再生能源的能量基础转换。 发明内容[0008] 本发明的实施方式涉及储能系统，该储能系统可用作可靠的、可调度的基底负载电源，以及间歇式生产供应。在具体的实施方式中，该系统可产生利用再生能源作为动力，该再生能源例如但不局限于通过太阳电池板和风力涡轮机收集。根据本发明的实施方式，来自太阳和/或风能装置的较大部分的输出被引到大型储能单元中，该储能单元然后可根据需要释放该能量。 [0009] 相对于诸如水力发电的技术，本发明的实施方式涉及扩大可进行储能的适用场合的范围。本发明的实施方式的特征包括：高电势（1000兆瓦以上）；大储能能力（包括但不局限于额定功率下的8小时以上）；对环境的负面影响最小；以及靠近供电线路或大的电力市场，诸如但不局限于城市。 [0011] 根据一个实施方式，一种用于存储能量的系统包括：至少一个主体；连接物，该连接物用于悬挂所述至少一个主体，以借助重力从第一高度位置运动到第二高度位置；以及发电机，该发电机通过所述连接物与所述至少一个主体联接，通过所述至少一个主体借助重力从所述第一高度位置运动到所述第二高度位置的运动来驱动所述发电机发电。所述至少一个主体的质量至少大约为100吨（；b）所述第一高度位置和所述第二高度位置之间限定至少大约200米的距离；和/或（c）该系统还包括操作器，该操作器构造成操作所述连接物，以将所述至少一个主体抵抗重力从所述第二高度位置可控制地移动到所述第一高度位置，以提高所述至少一个主体的重力势能，并且保持所述至少一个主体的重力势能。 [0012] 根据另一个实施方式，一种用于存储能量的方法包括：提供一连接物，该连接物用于悬挂至少一个主体，用于使该主体借助重力从所述第一高度位置运动到所述第二高度位置；以及通过所述连接物联接发电机和所述至少一个主体，通过述至少一个主体借助重力从所述第一高度位置运动到所述第二高度位置的运动来驱动所述发电机发电。所述至少一个主体的质量至少大约为100吨（；b）所述第一高度位置和所述第二高度位置之间限定至少大约200米的距离；和/或（c）该方法还包括配置操作器，该操作器操作所述连接物，以将所述至少一个主体抵抗重力从所述第二高度位置可控制地移动到所述第一高度位置，以提高所述至少一个主体的重力势能，并且保持所述至少一个主体的重力势能。 附图说明[0014] 图1是抽水储能系统的概要示意图。 [0015] 图2是根据一个实施方式的抽水储能系统的概要示意图。 [0016] 图3示出根据一个实施方式的储能系统。 [0017] 图4示出盐丘。 [0018] 图5示出根据一个实施方式的储能系统。 [0019] 图6示出根据一个实施方式的储能系统。 [0020] 图7示出根据一个实施方式的储能系统。 [0021] 图8A和8B分别示出根据一个实施方式的存放配重的俯视图和侧视图。 [0022] 图9示出根据一个实施方式的存放架。 [0023] 图10A、10B和10C示意根据一个实施方式的抓钩的操作。 [0024] 图11A、11B和11C示出根据一个实施方式的摩擦传动提升系统。 [0025] 图12示出根据一个实施方式的储能系统，图12A示出了根据一个实施方式的浮游平台的剖视图。 [0026] 图13示出根据一个实施方式的储能系统。 [0027] 图14A和14B分别示出根据一个实施方式的存放配重的俯视图和侧视图。 [0028] 图15示出根据一个实施方式的存放架。 [0029] 图16A、16B和16C示意根据一个实施方式的抓钩的操作。 [0030] 图17示出根据一个实施方式的储能系统。 [0031] 图18A和18B分别示出根据一个实施方式的储能系统的俯视图和侧视图。 [0032] 图19A、19B和19C示出根据一个实施方式的储能系统的安装。 [0033] 图20A、20B和20C示出根据一个实施方式的储能系统的安装。 [0034] 图21是根据一个实施方式的储能系统的概要示意图。 [0035] 图22是根据一个实施方式的储能系统的概要示意图。 [0036] 图23A和23B示意根据一个实施方式的储能系统的操作。 [0037] 图24示出根据一个实施方式的储能系统。 [0038] 图25示出根据一个实施方式的储能系统。 [0039] 图26示出根据一个实施方式的储能系统。 [0040] 图27示出根据一个实施方式的储能系统。 [0041] 图28示出根据一个实施方式的储能系统。 [0042] 图29示出根据一个实施方式的存储能量的方法。 具体实施方式[0044] 本发明的实施方式涉及用于存储能量的系统和方法。该系统和方法例如可用于存储“非高峰”期间（即，相对于“高峰”期间能量需求较低的期间）产生的能量和/或从再生能源（诸如风和太阳）产生的能量。在具体实施方式中，用于存储能量的方法和系统构造成用于在陆地上操作。在另外的具体实施方式中，用于存储能量的方法和系统构造成用于在水环境（诸如但不局限于海洋）中操作。 [0045] 根据一个实施方式，“高峰”时期的能量需求被认为比非高峰时期的能量需求高大约50%。根据其它实施方式，“高峰”时期的能量需求可被限定在其它合适水平，包括但不局限于比非高峰时期的能量需求高大约100%或200%。 [0046] 本发明的一个方面涉及存储非高峰期间的能量和/或再生能量，以在高峰期间使用。这样，根据本发明的实施方式，储能系统可用作可靠的、可调度的基本载荷电源，以及间歇生产供应。根据本发明的具体实施方式，从日光源和/或风源输出的大部分被引到储能系统中，然后该储能系统例如可根据需要释放能量。 [0047] 图2中示出了根据本发明的实施方式的系统20的概要图。这里参照基于陆上或水中应用描述系统20的示例性实施方式。参照图2，存放配重202通过连接物205悬挂，以沿大体竖直的路径移动。在具体的实施方式中，该路径基本竖直（即，与重力方向平行）。在其它实施方式中，该路径可倾斜，而具有竖直分量，例如，该路径向下倾斜。在具体的实施方式中，该路径可具有合适的竖直长度，诸如但不局限于大约1000米或更长的长度。在具体实施方式中，该路径的竖直长度大约为6000米。根据一个实施方式，配重202由紧密材料构成，诸如但不局限于混凝土、增强混凝土和/或钢。根据具体的实施方式，配重202的质量至少大约为100吨，或者至少大约为1000吨。为了降低成本，紧密材料可以为成本较低的材料。根据具体的实施方式，连接物205可以是任何合适的连接结构，诸如但不局限于线缆、金属丝、绳索、带或链。 [0048] 操作器201与连接物205联接。如以下更详细的描述，操作器201操作连接物205，以使配重202抵抗重力移动。根据一个实施方式，操作器201是提升机。提升机201可与用于驱动该提升机201的电动机200联接。在一些实施方式中，电动机200与发电机联接（或者可作为发电机操作）。电动机和/或发电机200可以与变电站203联接。 [0049] 变电站203用于将电力从“输送”源转换成“分配”目标。更详细而言，变电站203可包括变压器，该变压器将阶梯输送电压（例如，在几或几十万伏的范围内）降低至分配电压，该分配电压例如可小于10，000伏。变电站203可具有总线，该总线可将分配电力分成多个方向。变电站203还可具有断路器和开关，从而根据期望，变电站203能够与输送源和/或分配目标断开连接。 [0050] 变电站203与电力发送机联接，例如，但不局限于电网204。电网204可用作系统20的电力源。在其它实施方式中，电力源可以是一个或多个用于捕获再生能量的装置，诸如但不局限于风力涡轮机或太阳能电池板。电网204还可接收由系统20释放的电力，并将该电力携带至目标物。 [0051] 继续参照图2，在操作时，由源（例如电网204）提供电力。在电力由工业源（例如电网）提供的实施方式中，电力由变电站203转换，以由电动机200合适地使用。电动机200驱动提升机201，以将存放配重202从第一高度（远离提升机201的位置）提升到第二高度（靠近提升机201的位置）。这样，存放配重202的重力势能增大，该能量的增加存储在系统中（例如，通过保持存储配重202的重力势能）。 [0052] 当存放配重202降下时释放所存储的能量。存放配重的下降使提升机201的鼓转动，这有效地驱动电动机/发电机200，以产生电能。电能由变电站203调节，以由电网204输送。 [0053] 这样，在非高峰期间（例如，在能量需求较低的期间）产生的能量可被存储在系统20中，用于以后使用（例如，在能量需求较高期间的高峰期间）。例如，该非高峰能量在非高峰期间可用于将存放配重202提升到第二高度。这样，将非高峰能量（或者非高峰能量的大部分）存储在系统20中。该存储的能量可在高峰期间通过释放配重202而释放，使得配重回到第一高度，由此形成用于在高峰期间使用的能量。 [0054] 系统20可构造成存储期望量（或多个期望量）的能量。例如，在由此构成存放配重202的质量和/或路径（即，配重202升降所沿的路径）的竖直长度时,一定量的能量可存储在该系统中。例如，在配重由混凝土制成的情况下，由于混凝土的密度大约为每立方米2500千克（kg），因此，该配重提供每立方米大约24,525牛顿（N）的向下力。一立方米的混凝土下降 1000米的高度所释放的能量(功)可计算为： [0055] W=力×距离=24,525N×1,000m=24.525兆焦≈6.8千瓦时 [0056] 根据一个实施方式，配重202以大体恒定的速度下降（或升起），使得能量以相应恒定的比率释放。根据其它实施方式，配重202以两种以上不同的速度下降（升起），例如，在开始500米期间以一个速度而在剩余的路径期间以另一速度，从而，能量以两种相应比率释放（或存储）。例如，在路径的初始部分期间，配重可以以某一速度下降，然后，在路径的紧接初始部分后的第二部分期间，配重以初始部分的一半速度下降。这样，在第二部分期间，以初始部分期间产生能量的比率的大约一半的比率产生能量。这可对应于比第二部分期间的能量需求大的初始部分期间的能量需求。根据另外的实施方式，配重202的下降（或升起）加速或减速，使得释放（或存储）能量的比率也对应地增加或减小。 [0057] 根据一个实施方式，通过以较适中的速度降下配重202来改善存储效率（即，由系统20产生的电力与存储在系统20中的电力的比率），以使当配重202下降时产生的拖拉损失最小（或至少降低）。 [0058] 图3中示出了安装在陆地上的系统30的实施方式的侧视图。参照图3，动力室305支撑在地面306上。动力室305可直接定位在地面306上。在其它实施方式中，动力室306可位于地面上方，例如平台上，从而动力室安置在地面上方。动力室305可与诸如图2的变电站203和电网204之类的装置/系统联接。 [0059] 动力室305包括提升机301。提升机301与提升线缆302联接，提升线缆302卷绕在提升机301的鼓上。配重303通过提升线缆302悬挂。在其它实施方式中，可使用带或链来取代悬挂配重303的线缆。配重悬挂成使其可在轴304内升降。如以下将更详细地描述，轴304可形成在诸如但不局限于盐丘的位置中。根据一个实施方式，轴304的取向大体竖直（即，平行于重力方向）。根据其它实施方式，轴的取向可以与竖直分量倾斜，对应于一角度。根据另一实施方式，轴304的深度在大约1000至6000米之间。 [0060] 与图2的系统类似，提升机301可被联接到电动机/发电机，该电动机/发电机以产生用于通过输送线路输送到网（例如图2的电网204）的电力。根据另一实施方式，在提升机301与电动机/发电机之间联接齿轮箱，以增大电动机/发电机的转速。根据又一实施方式，在电动机/发电机与电网之间联接电力调节系统（例如，图2的变电站203），以将发电机输出转化成用于输送到电网上的适当的（合适的）形式，和/或以将来自电网的电力转化成适当的形式，以驱动电动机。 [0061] 参照图3，当驱动提升机301（例如，使用来自电网的电，该电网向电动机/发电机提供电力）以抵抗重力将存放配重303提升到第一高度时,能量存储在系统30中。当允许释放存放配重303以使其借借助重力移动时,存储在系统30中的能量释放。由于配重303通过提升线缆302继续与提升机301联接，所以当配重303沿轴304向下移动时，提升机301转动。如前所述，配重303的移动使提升机301转动，由此产生电力。 [0062] 如前面参照图2所述，系统的配重可以以两种以上的不同速度下降（升起）。参照图3，在一个实施方式中，电动地控制配重303通过提升机301升起的速度。例如，根据一个实施方式，用于驱动提升机301的电动机/发电机由与该电动机/发电机联接的控制电路控制，以控制提升线缆302被提升机301牵引的速率。根据另一个实施方式，该控制电路可以与提升机301联接，以控制该速率。 [0063] 继续参照图3，在一个实施方式中，配重303通过提升机301下降的速度通过设定与提升机联接的发电机（例如图2的发电机200）的操作频率来控制。将操作频率设定成某一值而对应地设定配重303下降的速度。可选的是，如果该发电机与电网（例如图2的电网204）同步，则齿轮箱的变速比可被设定成控制配重303下降的速度。例如，根据一个实施方式，齿轮箱可被联接在提升机301与发电机之间（例如参见图21）。将该齿轮箱的变速比设定成某一值而对应地设定配重303下降的速度。 [0064] 继续参照图3，在可选的实施方式中，通过或使用机械结构控制配重303通过提升机301下降的速度。例如，根据一个实施方式，提供缓冲结构（例如，提供一个或多个缓冲杆），以控制提升线缆302从提升机301出来的速率。该缓冲结构可包括但不局限于可调节夹，该可调节夹可构造成提高提升机301的鼓的旋转阻力。根据另一个实施方式，提升机301包括用于设定该阻力的结构（诸如但不局限于可被旋紧或旋松的螺钉）。上述的缓冲结构可手动操作（例如从操作者可访问的位置）或者可通过致动器之类的电控装置操作。 [0065] 例如通过降低构成大体竖直轴（例如图3的轴304）的成本，可降低与系统30相关的构造成本。与构造轴相关的成本可取决于地下层的可用性，通过该地下层，能够更容易钻设轴。 [0066] 根据一个实施方式，将轴构造在具有较软材料的适当大沉积物的部位处，例如，软矿石。根据一具体实施方式，将轴构造在盐丘中。盐丘是盐沉积物，该盐丘例如可具有10千米的截面直径和6千米（以上）的深度。它们可主要包括为非常软矿石的结晶氯化钠（即，石盐）。 [0067] 参照图4，示出具有盐丘400的场合的部视图。盐丘可定位成与多层地下层相邻，地下层中的层可以是具有与石盐的硬度水平不同的材料。 [0069] 参照图5，示出根据一个实施方式的存储系统。动力室305安装在轴304的上部或靠近该上部安装，存放配重302被悬挂，以沿轴的竖直方向移动。轴的大部分可由覆盖层500和顶盖岩501包围。轴的主要部分可被盐丘502包围。该轴可例如利用轴钻探机构造而成，通过钻探泥浆将钻屑运送到表面。根据一个实施方式，轴的至少多个部分与增强材料一致，该增强材料诸如但不局限于混凝土、钢或与使塌陷或地面侵入的可能性最小的类似材料。 [0070] 在一些盐丘的位置处，可实现的大的轴深度和容易的轴构造提供构造大存储能力的轴的可能。例如，截面直径为10米和深度为6千米的轴为存储质量超过100,000吨的混凝土提供足够的空间，由此提供三兆瓦时的数量级的存储能力。 [0071] 根据本发明的实施方式，由于一些盐丘截面直径较大，因此，盐丘可容纳两个以上的系统（例如，系统30）。参照图6，示出容纳多个轴304（每个轴与动力室305对应）的盐丘600。相邻的（或邻接的）轴和动力室彼此间隔开适当的距离。例如，截面直径为2千米的盐丘的截面积大约为3平方千米。如果每个动力室305的“覆盖区”（其可提供通向动力室的足够的通路）占据大约250平方米，则盐丘可容纳总计12,000个动力室/轴副。如果这些副中的每个均提供每8小时为25兆瓦的功率，或者200兆瓦时，则该部位的总容量将为8小时300兆瓦，或者2,400兆瓦时。 [0072] 根据一个实施方式，将系统构造成升降两个以上的配重。例如，该配重通过提升机组件单独地（例如每次一个）升降。参照图7，在该系统中操纵一组存放配重704a、704b、704c、704d、704e、704f和704g。单独的配重可通过提升线缆703联接到提升机组件701。根据一个实施方式，配重的质量相对于彼此大体相等，并且尺寸和形状通常相似。根据另一个实施方式，配重相对于彼此质量不同和/或尺寸和形状不同。如前所述，配重的质量可选择成在配重从较高高度下降或上升到较高位置时提供产生（或存储）的能量数量。 [0073] 在较高高度处，配重704b至704g由位于轴704上部或靠近该上部的架702支撑。以下将参照图9更详细地描述架702的实施例。在较低高度处，配重可彼此安置和/或安置在位于轴704的下部或靠近该下部的基部（例如，图8B的基部806）。 [0074] 参照图8A，示出根据一个实施方式的存放配重804a的俯视图。根据一个实施方式，存放配重804a具有圆形截面。根据其它实施方式，存放配重具有椭圆形、方形或矩形截面。配重804a可具有用于与提升线缆（例如图7的提升线缆703）接合的容座805，以便于沿轴升降配重804a。根据一个实施方式，配重由混凝土、增强混凝土或另外合适的紧密材料构成。 根据一个实施方式，抓钩容座805由耐用材料形成，诸如但不局限于钢。 [0075] 参照图8，示出了根据一个实施方式的位于降下位置中的一堆存放配重的剖视图。配重804c定位成直接安置在基部806上。配重804b和804a定位成分别安置在配重804c和 804b上。 [0076] 如前所述，在较高位置处，配重可由位于轴上部的存放架支撑。参照图9，示出了根据一个实施方式的存放架900的剖视图。该存放架具有框架901，该框架901的大小适于定位在轴（例如图7的轴704）内。该框架可包括例如圆筒管状结构或其它绕轴（例如，轴704）的外周（至少沿轴的长度的一部分）形成一个或多个壁的合适结构。 [0077] 根据一个实施方式，框架901构造成提供与每个配重的相对边缘相邻的一个或多个壁。根据一个实施方式，框架901包括锁栓902（例如锁栓902a和902b），该锁栓902包括可伸缩的突出部件，该突出部件可控制成从框架901延伸并缩回到框架901中。锁栓902a和902b可构造成将配重保持在如期望的适当位置。锁栓902a示出为处于延伸状态，以支撑存放配重904a和904b。根据一个实施方式，在延伸状态下，锁栓构造成选择地接合一个或多个端面，诸如但不局限于配重的底面。根据另一个实施方式，锁栓构造成选择地接合并延伸到配重上的一个或多个凹部（诸如但不局限于槽口）中。锁栓902b示出为处于缩回状态。然而，锁栓902b可延伸，以接收上升到较高位置的下一个配重。根据一个实施方式，在缩回状态下，锁栓构造成缩回到锁栓与配重分离的位置，诸如但不局限于框架901上的凹部（例如，但不局限于槽口）内的位置。 [0078] 如前所述，锁栓可控制成从框架延伸并缩回到该框架中。根据一个实施方式，锁栓具有致动器，该致动器可控制成使锁栓选择性地延伸和缩回。在另一实施方式中，致动器可通过例如控制杆或开关手动控制，该控制杆和开关能够从可由操作员访问的位置手动地操作。 [0079] 根据另一实施方式，可电动控制致动器。致动器通过例如一个或多个导电链路或无线链路与电子线路通讯。导电链路的实施例包括但不局限于电线或电缆。致动器通过电子线路的控制可基于硬件和/或软件进行。例如，检测配重存在于某位置处的传感器装置可触发致动器，以使对应的锁栓从缩回位置（例如，参见图9的锁栓902b）延伸到延伸位置（例如，参见图9的锁栓902a）。作为另一个实施例，检测某一时间处的附加功率的需求的软件程序可触发致动器，以将对应的锁栓从延伸位置缩回到缩回位置，使得锁住的配重不受架的约束。 [0080] 可通过合适的硬件和/或软件以及用于处理程序并向锁栓致动器提供控制信号的合适的处理电子装置提供用于控制锁栓延伸或缩回操作（用于选择地保持或释放配重）的正时的其它控制程序。该控制程序可至少部分地基于检测配重的存在或基于检测附加功率和/或其它因素（包括但不局限于每天的预设时间、日期、环境条件或手动输入）的需求(例如,超出指定的阈值的需求)。 [0081] 尽管图9中的实施方式示出锁栓位于框架901的一个或多个壁上并且凹部或捕捉表面位于配重904a至904b上，但在其它实施方式中，可缩回/突出的锁栓可定位在配重上，并且容座可位于框架或架上。在另外的实施方式中，如以下将相对于图15更详细的描述,锁栓可以是枢转部件。 [0082] 根据一个实施方式，为了储存（或释放）能量，提升机组件701每次升起（或降下）一个存放配重，以将该配重定位在轴的上部（或下部）。参照图10A、10B和10C，更详细地描述了抓钩接合的实施例。抓钩100位于可动提升线缆1010的一端。该抓钩具有中央体1000a和一个或多个突出部件1000b。该抓钩还可具有内导槽，连接器（诸如但不局限于线缆或金属丝）可穿过该内导槽延伸。在一个实施方式中，突出部件1000b枢转地联接到中央体1000a。在另一实施方式中，突出部件在第一位置（打开状态）与第二位置（关闭状态）之间枢转，在第一位置处，部件的一部分侧向延伸到中央体的宽度之外，在第二位置处，部件在中央体的边界内对准，或者位于该边界内。 [0083] 抓钩1000可控制成位于关闭状态或打开状态。根据一个实施方式，如参照图9所述，抓钩可控制成以与控制图9的锁栓902的方式类似的方式在这两个状态之间转换。例如，突出部件1000b可具有致动器，该致动器可控制成使突出部件选择地枢转。在另一实施方式中，可通过例如控制杆或开关（其能够手动操作）手动地控制致动器。 [0084] 根据其它实施方式，致动器可被电动控制。致动器通过例如一个或多个导电链路或无线链路与电子线路通讯。导电链路的实施例包括但不局限于电线或电缆。可基于硬件和/或软件进行致动器通过电子线路的控制。例如，检测绕中央体1000a的配重的存在的传感器装置可触发致动器，以使突出部件从关闭位置（例如，参见图10A）延伸到打开位置（例如，参见图10B）。根据另一个实施例，检测某一时间处的附加功率的需求和绕中央体1000a的配重的存在的软件程序可触发致动器，以将突出部件从关闭位置枢转到打开位置，使得接合配重可下降。根据一个实施方式，抓钩的突出部件的控制可与锁定配重的位置的锁栓（例如图9的锁栓902）的控制协作，例如，使得抓钩构造成在接合某一配重的锁栓缩回之前位于打开位置，以释放配重。 [0085] 如前面参照图9的锁栓902所述，可通过合适的硬件和/或软件和用于处理程序并向抓钩致动器提供控制信号的合适的处理电子装置提供用于控制抓钩打开和关闭（用于选择地保持或释放配重）的正时的其它控制程序。 [0086] 引导线路1020穿过抓钩1000中的导槽和提升线缆1010的至少一部分延伸。在本发明的实施方式中，引导线路1020可包括（但不局限于）导线、导丝或导管。引导线路1020的位置例如可通过将引导线路1020的一端固定到固定部件（例如图10A的基部1040）而稳定地固定。为了便于说明，引导线路1020将被称为导线。 [0087] 参照图10A，示出抓钩与待升起的配重1030的接合。在图10A中，抓钩1000位于其关闭状态，配重1030安置在基部1040上。通过导线1020的引导，关闭的抓钩1000和提升线缆1010可穿过存放配重1030的抓钩容座1031下降。由于抓钩1000位于其关闭状态，因此，其可延伸穿过抓钩容座1031，并延伸到配重1030的导槽1032中。 [0088] 参照图10B，抓钩1000示出为位于其打开状态。在该状态下，突起1001从抓钩1000的主体延伸。突起1001构造成与配重1030的抓钩容座1031接合。这样，当沿导槽1032升起打开的抓钩1000和提升线缆1010时，突起1001与抓钩容座1031接合，配重1030能够被提升线缆1010升起（例如参见图10C）。配重的升起由导线1020引导。导线1020确保存放配重与基部1040适当地对准（存放配重下降期间），并且还将升起的配重引导到储存放架（例如图9的架 900）。例如，当期望将存放配重1030升起并返回到架（例如图9的架900）时，引导线缆1020可以使抓钩1000能够与存放配重1030快速地再次接合。 [0089] 这样，抓钩1000可用于沿轴单独地升起配重。以类似的方式，抓钩可与配重单独地接合（例如，通过抓钩容座1001），使得配重可沿轴单独地下降。例如，在较高高度处，关闭的抓钩通过所选配重的抓钩容座下降，并置于打开状态，以与抓钩容座接合。当从架释放配重时（例如，支撑配重的锁栓缩回到架中），提升线缆和抓钩的下降将使配重沿轴下降。当配重到达轴的下部时，抓钩1000位于其关闭状态，以与配重分开。提升线缆1010和抓钩1000然后可上升，以恢复另一个配重。 [0090] 将一个配重的质量分布在多个配重上可降低施加在装置（例如提升机和提升线缆）上的应变。当以每秒10米的速率下降时，略大于100吨的配重中的每个配重均可提供10兆瓦的输出功率。利用彼此协作（或串联）的一个以上的系统（例如，参照图7所述的系统），可帮助提供相对于时间更均匀等级的输出功率和更均匀等级的存储效率。 [0091] 根据一个实施方式，采用摩擦传动提升系统110来升降采用多个配重的系统中的配重。参照图11A，提升滑轮1101与提升滑轮1102和1103操作地联接。滑轮1108也与提升滑轮1102和1103操作地连接。提升滑轮1102和1103操作成沿路径1104和1105升降相应组的配重。为了升起配重，一个或多个滑轮可与驱动源（例如，但不局限于电动机）操作地联接，以接收升起配重的驱动力。例如，提升滑轮1101可与这样的驱动源操作地联接。参照图11B，提升滑轮1102和1103的鼓沿相反方向旋转，以升起抓钩1106和1107。根据一个实施方式，提升系统110使用例如（但不局限于）与抓钩1000类似的抓钩，参照图10A、10B和10C描述了抓钩1000。例如，当抓钩1106与一配重接合以将该配重从轴的上部降到轴的下部时，使提升滑轮 1103的鼓沿顺时针方向旋转。同时，使提升滑轮1102的鼓沿逆时针方向旋转，由此朝轴的上部升起抓钩1107。 [0092] 通过单一的电缆回路1109操纵两个抓钩1106和1107可使得提升系统110更有效。例如，当一个抓钩（例如抓钩1106）将一个配重从轴的上部运送到下部时，其它抓钩（例如抓钩1107）将从轴的下部升到上部。第一抓钩释放其配重（例如释放在基部1110上），第二抓钩与一配重接合，并将其输送到轴的下部等。尽管图11A中仅示出了四个配重，但本系统的其它实施方式可提供多于或少于四个配重。参照图11C，示出了轴的剖视图。定位两个配重 1109，用于沿其相应的路径1104和1105运动。 [0093] 根据某些实施方式，与上述那些系统（例如，图2的系统20）类似的系统构造成使用在水环境中，诸如但不局限于大的水体，例如海洋、海、深湖等。 [0094] 参照图12，示出了根据一个实施方式的海基系统120的侧视图。该系统包括浮游平台1210。根据示例性实施方式，平台1210由一个或多个筒状飘浮部件（例如，参见图12A的剖视图的部件1211）。根据另一实施方式，筒状部件1211大体为中空的、水密的封闭容器，该容器容纳密度比水小的材料（例如空气），以提高平台1210的浮性。根据另一个实施方式，筒状部件1211容纳防止该部件填充水并在泄漏的情况下下沉的材料（例如，低密度泡沫塑料）。根据又一个实施方式，可在筒状部件内定位内部结构增强部件（例如，支柱），以提供另外的结构增强。 [0095] 在其它实施方式中，部件1211可呈其它形状的形式，诸如但不局限于多边形盒和环体形状。 [0096] 根据一个实施方式，筒状部件的壁由钢或适当钢硬和/或耐用材料形成。由筒状部件（例如参照图12和12A描述的那些部件）形成的平台已知为“支柱”平台。根据可选的实施方式，可根据其它适当的设计形成浮游平台。 [0097] 继续参照图12，平台1210例如在该平台的一端处支撑动力室1200。如关于早前的实施方式所述，动力室1200可包括提升机1201、电动机/发电机和其它相关设备。压载1220例如相对于定位动力室的一端定位在平台1210的相反端。如以下将更详细地描述的那样，压载1220用于定位操作使用的系统120。 [0098] 根据其它实施方式，动力室1200（例如提升机1201、电动机/发电机和其它相关设备）可更靠近压载1220定位在平台（例如平台内的室中）中，使得系统120的重心降低。这样，该系统可较深地浸没在水体中，并且可较少受到因风和水流而引起运动的影响。例如，根据一个实施方式，动力室1200可定位在压载1220的正上方。在其中动力室1200容纳在平台1210中的室中的实施方式中，该室可被增压和/或密封，以帮助防止水进入该室中。 [0099] 参照图12A，在平台1210中，基本竖直的导槽或通路1212大体设置在平台的中心处。该导槽可由诸如但不局限于管或轴之类的筒状部件的部件限定。导槽1212延伸穿过平台1210，以便于升降与提升机1210联接的提升线缆1230。 [0100] 在一端处，提升线缆（或金属丝、绳索、带、链等）1230与提升机1210联接。在相反端，提升线缆1230与存放配重1240联接。这样，存放配重1240通过提升线缆1230悬挂在水中。根据一个实施方式，存放配重1240与以上关于其它实施方式描述的存放配重（例如图3的存放配重303）类似。例如，存放配重1240可由混凝土、增强混凝土、钢或一些适当紧密的材料构成。 [0101] 根据一个实施方式，平台1210系泊到水体的底部1270，以防止系统120因风或水流而飘流。根据一个实施方式，平台1210通过系缆线1250系泊到底部1270。根据一个实施方式，系缆线可以是任何合适的连接结构，诸如但不局限于通过桩、锚固件等固定到底部的线缆、绳索或链。一个或多个输电线缆1260可设置成输送由系统120释放的能量。根据一个实施方式，输送线缆1260从动力室1210延伸到底部1270，并从底部延伸到岸上，用于与电网（例如图2的电网204）连接。 [0102] 在操作时，图12的系统的操作与以上关于其它实施方式所述的系统（例如图3的系统300）的操作类似。利用提升机1201升起存放配重1240将能量以重力势能的形式存储在系统120中。存放配重1240的下降释放所存储的能量，以产生可由输送线缆1260运送的电力。 [0103] 根据一个实施方式，配重1240以适当的速度穿过水下降而使摩擦损失最小（或者至少降低）。例如，10米直径的混凝土球的质量可为1309公吨，对应地，当其穿过3000米的水下降时，可释放超过6.3兆瓦时的能量。如果配重以每秒1米的速度下降，则在该期间能量以超过7.5兆瓦时的速率释放。这样，根据模拟的系统，估计摩擦损失可总计小于释放能量的0.3%。具有计算成提供比球（例如具有圆形端部的胶囊状配重，例如具有配重1240的形状的配重）液压性能好的形状的配重将进一步降低摩擦损失。 [0104] 如前面参照图2所述，系统的配重可以两种以上的速度下降（或升起）。如以上参照图3所述，在一个实施方式中，参照图12，电动地控制配重1240通过提升机1201升起的速度。例如，根据一个实施方式，用于驱动提升机1201的电动机/发电机由与该电动机/发电机联接的控制电路控制，以控制提升线缆1230由提升机1201牵引的速率。根据另一个实施方式，该控制电路可与提升机1201联接，以控制该速率。 [0105] 继续参照图12，在一个实施方式中，配重1240借助提升机1201下降的速度通过配置与该提升机联接的发电机（例如图2的发电机200）的操作频率来控制。通过将操作频率配置成某一值来对应地设定配重1240下降的速度。可选择地，如果该发电机是与电网（例如图2的电网204）同步的发电机，则齿轮箱的变速比可构造成控制配重1240下降的速度。例如，根据一个实施方式，齿轮箱可联接在提升机1201与发电机之间（例如，参见图21）。将该齿轮箱的变速比配置成某一值对应地设定配重1240下降的速度。 [0106] 继续参照图12，在一个可选实施方式中，由机械结构或利用机械结构控制配重1240通过提升机1201下降的速度。例如，根据一个实施方式，提供缓冲结构（例如，提供一个或多个缓冲杆），以控制提升线缆302从提升机301引出的速率。该缓冲结构可包括但不局限于可调节夹，该可调节夹可构造成增加提升机301的鼓的旋转阻力。根据另一个实施方式，提升机301包括用于设定该阻力的结构（诸如但不局限于可旋紧或旋松的螺钉）。上述的缓冲结构可手动操作（例如从操作者可访问的位置）或者通过致动器之类的电控装置操作。 [0107] 与图7的系统类似，根据一个实施方式的海基系统可采用两个以上的存放配重。参照图13，系统130包括配重1340a、1340b、1340c、1340d、和1340e。与图7的系统类似，配重1340a至1340e可单独地升降。当升起时，配重可由从平台1310悬挂的架1350支撑。根据一个实施方式，架1350与诸如架900（其参照图9描述）类似。为了释放能量，提升机1301每次降下一个存放配重，并将它们安置在位于水体的底部上的基部1380上。如将参照图15更详细的描述，根据一个实施方式，配重可利用锁栓由存放架1350支撑。如将参照图16更详细的描述，根据一个实施方式，抓钩1600用于与各配重1340a、1340b、1340c、1340d、和1340e接合，以通过水升降配重。 [0108] 根据一个实施方式，导线1370（其例如可与图10A、10B和10C的引导线缆1020类似）可有助于确保存放配重1340a至1340e与静止基部1380适当地对准，并能够使抓钩1600与配重再次快速地接合，以使配重返回到架1350。根据一个实施方式，协作（或串联）使用诸如图13的系统之类的两个以上的系统，以提供更均匀等级的输出功率和/或更均匀等级的存储效率。 [0109] 参照图14A，示出了根据一个实施方式的存放配重1440。根据一个实施方式，配重1440构造成用于改善水下性能。抓钩容座1441设置成与抓钩（例如图13的抓钩1600）接合。 另外，抓钩容座1441限定（至少部分）导槽1444，抓钩（例如图13的抓钩1600）、提升线缆和导线（例如图13的线缆1370）可穿该导槽延伸。配重1440可成形为使得其质量的大部分（或很多）位于其外周。在其中配重具有圆形截面的实施方式中，其配重的大部分（或很多）位于其缘部1442处。这样，配重较好地适于减少摩擦。在其它实施方式中，配重1440的外周部可具有其它合适的形状。根据一个实施方式，形成缘1442的材料密度可比形成配重的内部1443的材料密度大。根据另一个实施方式，内部1443打开（或中空）。缘1442（可以是配重的其它部分）可以由增强混凝土或者适当强度的材料构成，使得在配重较深地浸没在水面下时配重能够较好地承受水压。 [0110] 参照图14B，示出了配重1440b、1440c、1440d和1440e的侧剖视图。根据一个实施方式，配重构造成安置在基部1480上。根据一个实施方式，每个配重均构造成使其重心位于抓钩容座1441的下方，以在配重通过水升降时改善其稳定性。根据其它实施方式，配重1440是流线型，以使其外表面（例如，但不局限于当配重升降时直接压靠水的表面）的表面区域光滑，以使流动摩擦最小（或降低）。 [0111] 图15中示出了存放架的实施方式。根据一个实施方式，架150具有框架1560，该框架1560构造成提供与每个配重的相对端相邻的一个或多个壁。框架1560可包括可伸缩的（或者可枢转的）锁栓1562（例如锁栓1562a和902b），该锁栓可控制成从框架1560延伸（或枢转）并缩回到（枢转回）框架1560中。 [0112] 在一个实施方式中，锁栓1562可枢转地联接到框架。在其它实施方式中，锁栓可在第一位置（延伸状态）与第二位置（缩回状态）之间枢转，在第一位置处，锁栓的一部分侧向延伸出框架的宽度之外，在第二位置处，锁栓大体与框架的边界对准或大体对准在该边界内。 [0113] 锁栓可控制成处于延伸状态或缩回状态。根据一个实施方式，锁栓的控制与关于图9的锁栓902描述的类似。例如，锁栓1562可具有致动器，该致动器可控制成选择地枢转锁栓。在其它实施方式中，如以上关于图9所述，致动器可例如通过控制杆或开关手动控制，控制杆或开关能够手动操作。根据另外的实施方式，可以与图9的锁栓902的致动器的电动控制类似的方式电动地控制致动器。 [0114] 锁栓1562a和1562b构造成将存放配重支撑在存放架150上。锁栓1562a示出为位于延伸状态，以支撑存放配重1540。根据一个实施方式，在延伸状态下，锁栓与配重的表面特征（诸如但不局限于底面）接合。锁栓1562b示出为位于缩回状态。然而，锁栓1562b可延伸，以支撑升起的下一个配重。 [0115] 根据另一个实施方式，与参照图9描述的锁栓902的构造类似，锁栓1562构造成从框架1560延伸并缩回到该框架1560中。 [0116] 现在参照图16A、16B和16C更详细地描述抓钩1600的操作。在一个实施方式中，抓钩1600与参照图10A、10B和10C描述的抓钩1000类似。例如，与抓钩1000类似，抓钩1600具有中央体1600a和一个或多个突出部件1600b。另外，抓钩1600也可具有内导槽，连接器（诸如但不局限于线缆或金属丝）可通过该内导槽延伸。另外，在一个实施方式中，突出部件1600b可枢转地联接到中央体1600a。在另一实施方式中，突出部件在第一位置（打开状态）与第二位置（关闭状态）之间枢转，在第一位置处，部件的一部分侧向延伸到中央体的宽度之外，在第二位置处，部件大体与中央体的边界对准或对准在该边界内。 [0117] 根据一个实施方式，抓钩1600的操作与参照图10A、10B和10C的抓钩1000前述的操作类似。抓钩1600可定位在提升线缆1661的一端。抓钩1600可构造成以与关于图10A、10B和10C的抓钩1000描述类似的方式位于关闭状态或打开状态。另外，在一个实施方式中，抓钩 1600的状态的控制与锁栓（例如图15的锁栓1562）的状态的控制以与关于锁栓902和抓钩 1000描述的类似的方式调节。导线1670延伸穿过抓钩1600中的导槽和提升线缆1661的至少一部分。导线1670的位置可通过将导线的一端固定到基部1680而稳固地固定。 [0118] 参照图16A，示出了正在下降的配重的接合。抓钩1600位于其打开状态。在该状态下，突起1601从抓钩1600的主体延伸。突起1601构造成与配重1640的抓钩容座1641接合。这样，当抓钩1600打开时，突起1601与抓钩容座1641接合，配重1640可随提升线缆1661下降。配重1640的下降由引导线缆1670引导。引导线缆1670可确保存放配重与其余基部1680对准，并且在期望配重返回到架（例如图15的架15）时，还可使抓钩1600能够与所述配重更快速地再次接合。参照图16B，配重1640降下而安置在基部1680上。 [0119] 参照图16C，抓钩1600构造成释放配重1640，从而抓钩1600和提升线缆1661可升起，以恢复下一个配重。抓钩1600位于关闭位置。由于抓钩1600位于其关闭位置，因此，其可与配重1640的抓钩容座1641分离。这样，抓钩1600和提升线缆1661可被升起，以将配重保持在其安置位置（例如基部1680上）。 [0120] 这样，抓钩1600可用于通过水单独地降下配重。应理解，以类似的方式，抓钩可用于通过水单独升起配重。如前面关于图15所述，当配重升高到存放架时，其可由架（例如使用图15中所示的锁栓）支撑。 [0121] 根据一个实施方式，系统（例如图13的系统）可构造成通过再生能量和碳氢化合物之类的更传统的能源提供动力，以在期望的时间升起配重。 [0122] 参照图17，系统170可包括风力发电机1700。发电机1700用于产生驱动提升机1720的能量，以通过水提升配重1720。这样，由风力发电机1700捕获的风能可作为重力势能存储在系统170中。存储的能量可在随后的时间（例如，当电力需求较大时）释放。 [0123] 海洋位置（包括位于距陆地较远的位置）可适于风力涡轮机1700之类的风力涡轮机。如果该位置较远离陆地定位，则风力涡轮机可位于从陆地可见和/或可听的范围之外。因此，陆地上的观测者可能将不再将涡轮机看作“碍眼物”和/或大噪声污染源。另外，可将该位置选择在远离鸟迁徙所用的已知或可能的路线。因此，涡轮机的操作将不太可能影响野生生物。该位置可选择为使对环境的影响最小。 [0124] 另外，由于图17的系统提供用于支撑涡轮机1700的表面（例如，动力室1710的表面之类的平台结构1730的表面），因此，不需要用于支撑风力涡轮机的单独平台，由此降低通常与安装离岸风力涡轮机相关的成本。平台1730可构造成浮力足以支撑涡轮机1700的重量，使得在操作期间涡轮机的叶片保留在水上。平台1730的底部和的压载1740帮助将系统170保持在操作位置中。 [0125] 如前所述，由风力涡轮机1700捕获的至少一部分能量可被存储，并随后在更适当的时间释放，以随着时间提供更均匀等级的输出功率。这样，风力涡轮机由此从仅可提供较低值的功率（例如，在非高峰期间捕获的功率）的较间歇功率源转换成提供较高值的功率（例如，在高峰期间提供的功率）的可调度电源。换言之，在功率需求较低的期间（例如深夜）捕获的风能可存储在系统中。当功率更有价值时，所储存的能量可在电力需求较高时释放。 [0126] 根据一个实施方式，图17的系统之类的系统可构造成用于便于海上运输和安装。图18A和18B分别示出根据该实施方式的系统的俯视图和侧视图。如以下更详细地描述，为了运输、储存或服务，系统180可将在其一侧上（例如，在图18B所示的位置中）定位在陆地上或干船坞上。系统180可以以使得可以不需要起重机等重设备来移动系统的方式构成。 [0127] 参照图18，系统180包括支柱1850、飘浮装置1830、包括塔的风力涡轮机1890、塔支撑物1800、可滑动活塞1880和压载箱1840。根据一个实施方式，支柱1850具有大小适于接收塔1810的汽缸1860，这已参照图12进行了描述。例如，支柱1850可包括一个或多个筒状飘浮部件，该部件可与参照图12进行了描述的部件1211类似。飘浮装置1830也可与部件1211类似。风力涡轮机1890包括叶片和支撑涡轮机叶片的塔1810。根据一个实施方式，飘浮装置1880的结构与部件1211类似。塔支撑件可包括延展性结构，该延展性结构可构造成形状与相邻物体（例如塔1810）一致。 [0128] 根据一个实施方式，系统180构造成使得风力涡轮机塔1810缩回到支柱1850的汽缸（例如中心汽缸）1860中。塔1810的一端与可滑动滑塞1880联接。在一个实施方式中，塔支撑物1800可被可移除地设置在汽缸1860的入口处，以支撑塔1810（例如，使运输期间晃动最小）。在一个实施方式中，压载箱1840位于支柱1850的相对端。在另一个实施方式中，稳定浮子1830可移除地附接到支柱1850的每侧，以使运输期间平台稳定。继续参照图18A，所示的系统易于运输（例如，牵引）到安装场所（例如位于离岸安装场所）。 [0129] 参照图18B，所示系统位于水上安装场所并易于安装在所述场所。 [0130] 现在将参照图19A、19B和19C描述安装操作用平台的过程。参照图19A，压载箱1840可构造成使水1900进入。当压载箱1840继续进水时，支柱1850的重心因此改变。该重心的改变使得支柱1850的压载端较深地沉入水中（例如参见图19A和19B）。压载箱1840构造成容纳足够量的水，使得支柱的平衡位置为直立位置（例如参见图19C）。当支柱1850笔直地直立时，如图19C中所示，其因此可定位在期望位置并因此系泊到水体的底部，从而其位置被固定。一个或多个存放配重与系统操作地联接，从而在系统中可存储重力势能。例如，根据与图17中所示类似的构造可联接一个或多个存储配重。 [0131] 现在将参照图20A、20B和20C进一步描述安装操作用平台的过程。如前所述，塔1810位于支柱1850的中心中的汽缸1860中，塔1810的下端与可滑动的活塞1880联接。使活塞1880向上滑动，由此沿向上方向推动塔1810（例如参见图20B和20C）。根据一个实施方式，当将空气抽入位于活塞1880下方的位置处（位于活塞1880与压载箱1840之间）的圆柱1860中时，使活塞1880向上滑动。可在支柱上设置合适的空气进口（未示出），以用于与增压空气源（未示出）连接。活塞1880可继续滑动，直到塔1810到达其完全伸展位置时为止。在活塞 1880滑动到其伸展位置中之后可密封空气入口。根据一个实施方式，当活塞1880到达支柱 1850的一端时，塔1810到达其完全伸展位置（例如参见图20C）。塔1810可被栓接或者适当地紧固在合适位置。 [0132] 在已知的技术中，风力涡轮机塔可以超过100米高，并且需要极高且昂贵的起重机，以提升塔，并提升塔的机舱和涡轮机叶片。这在波浪大可能大且风可能强的深海水中尤其困难且昂贵。相反地，参照图19A、19B、19C、20A、20B和20C所述的过程可以不需要该设备，由此节省时间和费用。另外，该过程中的某一阶段可逆。例如，塔1810可下降（例如缩回）回至汽缸1860中，例如，以使机舱更靠近能够更容易实现故障部件的置换所在的水放置。 [0133] 如前所述，具有储能系统（例如本文参照某些实施方式公开的那些系统）的风力涡轮机可明显降低成本。风力可用于使电动机/发电机中的转子转动，以产生待用于提升一个或多个配重的电力。可选的是，参照图21，风力涡轮机2110与轴存储系统（例如，与图13的存储系统类似的系统）直接机械联接，以允许将风力直接应用于通过支柱提升存放配重2130。也就是说，涡轮机2110的转子的旋转使得齿轮箱2140的一个或多个齿轮旋转。齿轮的旋转使得提升机1210的鼓旋转，由此提升配重2130。可以不需要发电机在涡轮机2110与提升机 2120之间的联接，由此节省成本，并使系统210的设计更简单且不复杂。如前所述，该系统便于根据需要释放所捕获的风能（例如释放到电网），而不是仅在风吹时释放。结果，可基本增大风能的值。 [0134] 图22中示出了根据另一个实施方式的结合系统220的示意代表图。在该系统220中，风力涡轮机2200驱动液压泵2210，该液压泵通过压力管2220向液压电动机2230抽入液压流体（例如，高压的液压流体）。液压电动机2230驱动提升机2240，以提升存储配重2250。根据一个实施方式，当存放配重2250下降时，提升机2240旋转，以使齿轮箱2270的一个或多个齿轮旋转。齿轮的旋转通过发电机2260转化成电力。根据另一实施方式，压力管2220之类的两个以上的液压线路可联接在一起，以驱动液压电动机2230，由此便于利用一个以上的风力涡轮机的输出来驱动提升机2240。 [0135] 现在将参照图23A和23B描述本发明的另一个实施方式。图23A和23B中的系统230包括轴结构2320，该轴结构包括但不局限于例如大体筒状的管，该筒状管由适当的钢性材料（诸如但不局限于金属、塑料、合成材料等）制成。管具有中心导槽，在该中心导槽中支撑配重2310，以在第一位置（图23B中所示）与第二位置（图23A中所示）之间运动。系统230还包括泵2340、管线2360和电动机/发电机2350。根据一个实施方式，管线包括但不局限于管状结构，该管状结构由适当的钢性材料制成，诸如但不局限于金属、塑料、合成材料等。配重2310的大小适于在轴结构2320的导槽内移动。在一个实施方式中，该配重由适当紧密的材料（诸如但不局限于混凝土、钢等）制成。压力密封件2320的大小适于至少横跨配重2310与轴结构2320的内周之间的间隙，以在其间形成水密密封。根据一个实施方式，压力密封件由耐用的柔性材料（诸如但不局限于塑料、橡胶等）形成。 [0136] 系统2300的操作与图2的系统的操作的类似之处在于系统2300也利用使得被升降的存放配重存储重力势能。关于图23A的实施方式，配重2310位于轴结构2320的便于使液压流体流进和流出的导槽中。为了便于说明，轴结构2320被称作存储管。根据一个实施方式，液压流体为水。 [0137] 继续参照图23A，配重2310的大小适于可滑动地定位在管2320内。根据一个实施方式，配重2310的大小适于严密但可滑动地配合在管2320的边界内。这样，配重的大小可最大，以提高可由配重捕获的重力势能量，而不明显影响配重在管2320内移动的自由。根据另一个实施方式，可在配重2310上设置压力密封件2330，以防止液压流体流过密封件2330。如图23A中所示，密封件2330布置在配重2310的下端2310a处。在其它实施方式中，密封件2320布置在配重2310的上端2310b和，或者布置在下端2310a与上端2310b之间。 [0138] 继续参照图23A，泵（或泵-涡轮机）2340通过管线2360与管2320的上部和下部连接，并且通过驱动轴与电机/发电机2350连接。如图23A中所示，泵2340位于管2320的上端附近。在其它实施方式中，泵2340位于管2320的下端附近，或者位于上、下端之间。电动机/发电机2350还例如通过变电站2370与电力的外部源连接，例如电网2380。 [0139] 在操作时，当电力由外部源2380提供到电动机/发电机2350时，电动机/发电机2350驱动泵2340，以提高管线2360中沿图23A的箭头所示的方向的液压流体的压力。结果，配重2310下方的流体压力增大，而迫使配重2310朝轴2320的上端升起。这样，在系统230中存储重力势能（例如，参见图23B的构造）。根据一个实施方式，当配重2310到达抬起位置（诸如但不局限于图23B的位置）时，如上所述，锁栓、管2360或管2360中的阀、在水泵涡轮机或另一合适的结构上的锁操作成保持支撑配重2310的液压流体的压力。例如，与前述的锁栓类似，该结构可手动和/或电动操作。 [0140] 根据其它实施方式，在轴2320中可使用空气或气态材料，而不是液体（或与液体结合）沿向上方向推动配重2310。根据这些实施方式，可使用空气压缩机来取代（或者除外）泵2340，以提高空气压力，由此抬起配重2310。 [0141] 现在将参照图23B更详细地描述系统230中存储的能量的释放。在一个实施方式中，操作保持结构（例如，锁栓、阀或锁等），以释放支撑配重2310的液压流体的压力。当允许配重2310朝向轴2320的下端落下时，配重的质量迫使液体通过管2320和管线2360沿管线2360中的图23B所示的箭头的方向流出。液体的流动驱动泵2340，该泵使得发电机2350产生例如待输送到电网2380的电力。在采用除液体之外的气态物质（诸如但不局限于空气）的实施方式中，下落的配重2310使得配重2310下方和管线2360中的空气增压。增压的空气驱动泵/涡轮机2340，该泵/涡轮机2340使得发电机2350产生电能。 [0142] 根据采用液体作为增压材料的实施方式，选择/构造液体以降低可在系统中发生的操作能量损失。例如，在一个实施方式中，通过向液体（例如水）添加聚氧化乙烯或类似物质来改变液体的组分，以减少通过移动配重2310而可能产生的紊流，并减少因压力密封件2330抵靠管2320的滑动而造成的摩擦量。根据又一个实施方式，可使用水除之外的液体。例如，可使用石油，因为其密度比水低。因此，石油的使用可提高浮力和由配重2310提供的立方米预算的有效存储容量。另外，用石油替换水会降低因压力密封件2330抵靠管2320的滑动造成的摩擦。 [0143] 如以上参照图2所述，系统的配重可以两种以上不同的速度下降（升起）。参照图23A，在一个实施方式中，电动控制配重2310通过流体而升起的速度。例如，根据一个实施方式，用于驱动泵-涡轮机2340的电动机/发电机2350由与该电动机/发电机联接的控制电路控制，以控制产生的流体压力的水平。根据另一个实施方式，该控制电路可与泵-涡轮机 2340联接，以控制该速率。 [0144] 继续参照图23A，在一个实施方式中，通过配置发电机2350的操作频率来控制配重2310沿管2320下降的速度。将操作频率配置成某一值而对应地设定配重2310下降的速度。 可选择地，如果发电机2350与电网2380同步，则齿轮箱的变速比可被配置成控制配重2310下降的速度。例如，根据一个实施方式，齿轮箱可联接在泵-涡轮机2340与发电机2350之间（与图21中所示的构造类似）。将齿轮箱的变速比配置成某一值对应地设定配重2310下降的速度。 [0145] 继续参照图23A，在可选实施方式中，配重2310沿管2320下降的速度由机械结构控制或利用机械结构控制。例如，根据一个实施方式，设置缓冲结构（例如，提供一个或多个缓冲等级）来控制迫使流体从管2320流出或流进管2360中的速率。该缓冲结构可包括但不局限于控制管2360中的该流进的阀。根据另一个实施方式，泵-涡轮机包括用于设定从管2360向泵-涡轮机的流进速率的结构。上述的缓冲结构可手动操作（例如，从操作员可访问的位置）或通过诸如但不局限于阀致动器的电控装置操作。 [0146] 根据另一个实施方式（与图7和13的代表性实施方式类似），使用多个配重。在一些情况下，诸如图23A的泵2340的泵（或泵-涡轮机）可仅容纳达至某一水平的水压或“水位差”。因为由配重（例如图23A的配重2310）形成的水压的水平由配重的密度和高度确定，因此，较大且紧密的配重可潜在地形成比泵可充裕地操纵大的水压。通过采用多个配重，每个配重的大小适于形成可由泵提供的水压水平，水压的递增值可保持在适当水平。 [0147] 在图23A和23B中所示的实施方式中，示出一个管2320和一个管2360。在其它实施方式中，与管2320类似的两个以上的管的平行构造（均具有与容纳在其中的配重2310类似的配重）可联接在泵-涡轮机2340与管2360之间。在其它实施方式中，与管2360类似的两个以上的管的平行构造可联接在管2320与泵-涡轮机2340之间。在另外的实施方式中，与管2320类似的两个以上的管的平行构造（均具有与容纳在其中的配重2310类似的配重）可联接在泵-涡轮机2340与和管2360类似的两个以上的管的平行构造之间。该图中描述的实施方式的操作可与前述参照图23A和23B的操作类似。 [0148] 参照图24，示出采用多个配重的系统。系统240包括电动机/发电机2450、泵-涡轮机2440、管2420、回水管2460以及压力密封件2330。在一个实施方式中，这些结构中的一个或多个与图23的系统中的对应结构类似。系统240还包括多个配重2410a、2410b、2410c、2410d和2410e。如本公开中对其它配重所述，配重2410a至2410e可由适当紧密的材料（例如钢、混凝土等）形成。在一个实施方式中，每个配重均包括阀2412。每个配重2410a、2410b、 2410c、2410d和2410e均限定内导槽2411，液体物质（诸如但不局限于水）可穿过该内导槽 2411。根据一个实施方式，配重2410a至2410e可由位于管2420的上部的并与参照图9描述的架900类似的支撑架（未示出）支撑。另外，该架可包括锁栓（例如与参照图9所述的锁栓902类似的锁栓），该锁栓可构造成将配重保持在架上的合适位置。 [0149] 结合与图9的锁栓902类似的锁栓，阀2412可构造成根据期望定位配重。配重2410a至2410d的阀2412示出为位于打开状态。根据一个实施方式，在打开状态下，该阀构造成缩回（或枢转）以打开一端处（例如导槽的下端）处的内导槽2411，从而液体可进入该端处的导槽。这样，对应的配重不构成控制沿管2420的运动。配重2410的阀2412示出为位于关闭状态。根据一个实施方式，在关闭状态下，阀构造成延伸（或枢转）以关闭一端（例如导槽的下端）处的内导槽2411，从而液体不能进入该端处的导槽。与抓钩1000的突出部件的控制类似，如参照图10所述，阀2412可控制成置于打开或关闭状态。根据一个实施方式，阀具有致动器，在另一实施方式中，手动控制或电动控制该致动器。 [0150] 如上所述，每个配重均可包括操作阀2412，该操作阀（在其打开状态下）使得流体进入内腔2411中。当阀2412关闭时，阀2412阻止液体进入内腔2411中。图24的系统中的能量存储和伴随的存储能量的释放可以与参照图23A和23B所述类似的方式进行。 [0151] 参照图24，在操作的能量存储与能量释放阶段期间，一个配重（或者多个配重）中的阀2412选择为在轴2420中升起（或降下），并且置于其关闭状态下（例如，参见图24中的配重2410e的阀2412，该阀处于关闭状态）。结果，配重2410e在向下方向上沿管2420移动，由此逐步增加发送到泵-涡轮机2440的液体的压力。 [0152] 而且，在操作的能量存储与能量释放阶段期间，一个配重（或者多个配重）中的阀2412选择为保持静止，并且位于其打开状态下（例如，参见图24中的配重2410a的阀2412）。 结果，配重2410a在管2420中的位置大体保持稳定。 [0153] 在上述的实施方式中，在主体（例如图23A的配重2310）下方形成液体压力，该主体由密度比管中流动的液体的密度高的材料形成。另外，可在主体上方形成液体压力，例如，该主体由密度比管中流动的液体的密度小的材料形成。该压力可形成在系统250中，现在将参照图25描述系统250。该系统包括电动机/发电机2550、泵-涡轮机2540、配重2510、压力密封件2530和管2520。在一个实施方式中，一个或多个这些结构与图23的系统中的对应结构类似。该系统还包括轴结构2560。轴2560例如包括但不局限于由适当的钢性材料（诸如但不局限于金属、塑料、合成材料等）制成的大体筒状管。轴2560具有中心导槽，容器2570支撑在该中心导槽中，以在管2560（未示出）的上端处的第一位置（图25中所示）与第二位置之间运动。容器2570可具有胶囊状、筒状、球状、盒状或其它形状。 [0154] 根据一个实施方式，容器2570为大体中空的水密封闭的容器，该容器容纳密度小于增压液体（例如空气）的材料。根据一个实施方式，容器2570是空气容器，容器2570内的空气压力可构造与液体的外部压力抵消，以防止容器2570塌缩。压力密封件2580位于容器2570上。功能与图23的密封件2330类似，一个实施方式的压力密封件2580的大小适于至少覆盖容器2570与管2560的内周之间的间隙，以在其间形成水密密封件。 [0155] 参照图25，为了释放存储的能量，系统便于使配重2510向下运动，该系统与图23A的配重2310类似，由密度大于配重2510下方的液体的密度的材料构成。由配重2510沿轴2520向下运动造成的增压力可由因浮游容器2570沿轴2560向上运动造成的增压力增强。容器2570容纳密度比轴2520和2560中流动的液体的密度小的材料。 [0156] 在可选实施方式中，该系统在存储能量和释放所存储的能量中采用浮游容器2570，而不是配重2510。与前述实施方式类似，该可选实施方式的容器2570容纳密度比周围液体的密度低的材料。当涡轮机沿与图23A中所示的箭头相反的方向增大轴2540中的液体压力时，存储能量。结果，容器2530上方的流体中的压力增大，以朝轴2540的下端推动容器 2530。这样，能量存储在系统250中（例如，参见图25的构造）。 [0157] 参照图26，示出了另一个实施方式。该实施方式的特征包括一体结构，该一体结构可相对紧凑地构成。在该实施方式中，系统260包括电动机/发电机2650、泵-涡轮机2640、回流管2660和压力密封件2630。在一个实施方式中，这些结构中的一个或多个与图23的系统中的对应结构类似。系统260还包括管2620。存储管2620包括但不局限于由适当的钢性材料（诸如但不局限于金属、塑料、合成材料等）制成的大体筒状管。存储管2620的筒状管限定内导槽，回流管2660的至少一部分通过该内导槽延伸。在一个实施方式中，配重2610的大小适于在管2620中移动，因此，配重2610具有与管2620的内腔大体一致的形状。根据一个实施方式，滑动压力密封件2630位于配重2610上，而至少横跨在配重2610与存储管2620之间。密封件2630防止增压流体流过密封件。 [0158] 在图26中所示的构造中，当配重2610在向下方向上沿管2620移动时，释放能量。配重2610的质量迫使液体通过管2620和在管中2660以图26中所示的箭头的方向通过管2660流出。液体的流动驱动泵2640，这使得电动机/发电机2650形成待输送到例如电网的电力。 [0159] 根据另一个实施方式，在存储管2620的一端处设置压力箱2670。压力箱2670可容纳压缩空气或适当的气体。这样，压力箱2670允许涡轮机上的绝对压力输出增大，由此防止对涡轮机组件的气蚀和因此形成的损害。 [0160] 根据一个实施方式，可使用风能来驱动包括例如图26的系统260的系统的系统。参照图27，示出了风力系统270的实施方式的示意性代表图。根据该实施方式，风力涡轮机2700驱动液压泵2770，以将液压流体（例如水）通过过压力管2780抽入，并抽回至水管2760。 水压迫使配重2710沿存储管2720向上移动。液压泵2770的使用可帮助消除与使用电动泵相关的效率损失（例如，因风能转换为电而发生的效率损失（用于操作电动泵），然后将能电能转换因到机械能（在电动泵中））。另外，由风力涡轮机2700提供到泵-涡轮机2740（通过压力管2780）的流体压力可与从向下移动的存放配重2710提供到泵-涡轮机2740（通过回水管 2760）的流体压力结合，以驱动泵-涡轮机，由此使电动机/发电机2750旋转，并例如向电网供电。这有助于消除用于向风力涡轮机塔直接联接的发电机的需要。因为该发电机可能笨重和/或昂贵，因此，消除该发电机的需要降低系统的结构要求和/或成本。 [0161] 根据另一个实施方式，参照图28，与图26的系统260类似的系统280可构造成用于安装在水上场所。根据一个实施方式，存储管2820可构造成安置在水体（例如海洋）的底部上。支索线2890（根据一个实施方式，其与图12的系泊线1250类似）用于将系统锚固到底部，并帮助将系统保持大体竖直的取向。根据另一实施方式，在系统的上端处（或靠近该上端）提供一个或多个浮游室2892，以帮助保持系统的大体竖直取向。根据一个实施方式，浮游室2892为可飘浮部件，该飘浮部件大体中空，并且包含密度小于水的材料。根据一个实施方式，浮游室1892由钢硬的耐用材料（诸如但不局限于金属、塑料、合成材料等）形成。根据一个实施方式，参照图28，系统的上部位于海平面上方，例如以提供可支撑风力涡轮机的平台。根据其它实施方式，该系统可完全浸没在水体中，以降低系统对风力和潮汐力的敏感性。 [0162] 参照图29，现在描述根据一个实施方式的存储能量的方法。如步骤291所示，当能量需求比高峰时期低时，存放配重在非高峰期间抵抗重力从第一高度抬升到第二高度。这样，存放配重的重力势能增大。如步骤292所示，保持存放配重的重力势能，以在高峰期间释放。根据另一实施方式，如步骤293中所示，存放配重的重力势能在高峰期间释放。存放配重的重力可下降，从而其重力势能被释放。 [0163] 本发明的实施方式涉及储能系统，该储能系统可用作可靠的、可调度的基底负载电源，以及间歇电源。在具体的实施方式中，该系统可将由再生源（例如由日光收集器和风力涡轮机收集的再生源）形成的能量作为动力。根据本发明的实施方式，来自太阳和/或风源的较大部分的输出被引到大型储能单元中，该储能单元然后可在随后的时间（例如根据需要）释放该能量。 [0164] 尽管上述的某些实施方式涉及通过其存储“非高峰”能量以用于随后的“高峰”应用的系统，但本发明的实施方式还涉及用于频率调节或者能量形成调节的系统。在该系统中，产生的能量的水平与需要的能量的水平之间的差被平衡，以减小该差或使该差最小。根据该实施方式，存放配重（例如，与图2的存放配重202类似的配重）可沿其行进的路径可具有适当的竖直长度，诸如但不局限于大约200米以上的长度。在具体的实施方式中，路径的竖直长度介于大约200米至400米之间。 |
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