本公開涉及電網(wǎng)交互式低溫能量存儲系統(tǒng)和具有廢冷回收能力的低溫能量存儲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、通常，數(shù)據(jù)中心依賴電網(wǎng)功率為其操作供應(yīng)足夠的電力。數(shù)據(jù)中心通常需要大量的功率來運行數(shù)據(jù)中心中包含的服務(wù)器和/或其它計算資源。數(shù)據(jù)中心還為其它操作消耗功率，諸如安全設(shè)備、應(yīng)急響應(yīng)設(shè)備(例如，滅火設(shè)備)、和/或用于將服務(wù)器和/或其它計算資源保持在操作溫度的空調(diào)機組(或其它冷卻設(shè)備)。在計算資源和進程需求不斷增長的驅(qū)動下，數(shù)據(jù)中心的功率占用空間穩(wěn)定增加。

2、數(shù)據(jù)中心通常由備用功率系統(tǒng)支持，以允許數(shù)據(jù)中心在電網(wǎng)功率中斷和/或停電的事件中持續(xù)操作。與增加的數(shù)據(jù)中心的功率占用空間相稱，備用功率發(fā)電的部署容量也需要增加，以維持所遞送的和所需要的功率的高可用性。

3、通常，當電網(wǎng)功率不可用或不足時，數(shù)據(jù)中心(和/或其它功率密集型操作)依賴柴油發(fā)電機來供應(yīng)備用功率。柴油發(fā)電機需要化石燃料來操作，具有大的碳占用空間，并且通常生成大量不期望的噪音。柴油功率發(fā)電機還需要定期測試運行，以確保發(fā)電機正常操作。電網(wǎng)功率還需要化石燃料來供電。使用化石燃料來生成功率是氣候改變的已知因素。此外，已知電網(wǎng)功率在極端溫度下(諸如極端高溫或極端低溫)會發(fā)生故障。

4、低溫功率發(fā)電已被建議作為潛在的備用電源。然而，制冷劑必須存儲在非常高的壓力或非常低的溫度下，以維持制冷劑的能量密度。此外，由于低溫隔熱材料的泄漏，會導(dǎo)致所存儲的制冷劑蒸發(fā)，從而產(chǎn)生固有的熱損失。許多現(xiàn)有的液體制冷劑存儲箱的每日蒸發(fā)損失約為0.1％至0.5％。雖然這些損失在日常規(guī)模上是低的，但備用功率發(fā)電應(yīng)用需要在長期規(guī)模上存儲液體制冷劑(例如，幾個月到幾年)。損失液體制冷劑而成為蒸發(fā)損失是不期望的，因為生成液體制冷劑在碳占用空間和功耗方面都是昂貴的。

5、本文所公開的主題不限于解決任何缺點或僅在諸如上述環(huán)境中操作的實施例。相反，提供此背景技術(shù)僅是為了說明可以實踐本文所描述的一些實施例的一個示例技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了具有廢冷回收能力的電網(wǎng)交互式低溫能量存儲系統(tǒng)的實施例。在一些實施例中，低溫能量存儲系統(tǒng)包括至少一個制冷劑存儲設(shè)備，其中至少一個制冷劑存儲設(shè)備包括過冷回路(subcooling?loop)，并且可配置為存儲有蒸發(fā)損失或沒有蒸發(fā)損失的制冷劑。低溫能量存儲系統(tǒng)可以附加地包括低溫裝置(cryoplant)，該低溫裝置被配置為與至少一個制冷劑存儲設(shè)備的過冷回路相互作用，并且被配置為與電源相互作用。低溫能量存儲系統(tǒng)還可以包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為控制低溫裝置與電源和至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用，其中該控制系統(tǒng)被配置為根據(jù)多種操作模式來控制低溫裝置與電源和至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用。多種操作模式至少包括：冷卻模式、被動存儲模式、燃料電池備用模式、和液化模式。

2、本發(fā)明還公開了包括至少一個制冷劑存儲設(shè)備的廢冷回收系統(tǒng)，其中至少一個制冷劑存儲設(shè)備包括過冷回路和制冷劑取回口(withdrawn?cryogen)。廢冷回收系統(tǒng)可以附加地包括被配置為與至少一個制冷劑存儲設(shè)備的過冷回路相互作用的低溫裝置，以及被配置為控制低溫裝置與至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用的控制系統(tǒng)。廢冷回收系統(tǒng)還可以包括燃料遞送路徑，該燃料遞送路徑被配置為從制冷劑取回口延伸至一個或多個燃料電池，其中燃料遞送路徑被配置為與熱能存儲設(shè)備的至少一個集合相互作用，以促進與制冷劑的氣化相關(guān)聯(lián)的廢冷的回收，該制冷劑的氣化是經(jīng)由制冷劑取回口從至少一個制冷劑存儲設(shè)備中取回的。在一些實施例中，低溫能量存儲系統(tǒng)和廢冷回收系統(tǒng)是相同的系統(tǒng)。

3、本發(fā)明進一步公開了包括至少一個制冷劑存儲設(shè)備的能量存儲系統(tǒng)，其中至少一個制冷劑存儲設(shè)備包括過冷回路，并且可配置為存儲有蒸發(fā)損失或沒有蒸發(fā)損失的制冷劑。能量存儲系統(tǒng)附加地包括與至少一個制冷劑存儲設(shè)備的過冷回路通信的低溫裝置，其中該低溫裝置被配置為與電源相互作用。能量存儲系統(tǒng)還可以包括與低溫裝置和電源通信的控制系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)被配置為根據(jù)操作成本度量中的至少一個度量來控制低溫裝置和電源的操作，以選擇性地激活或選擇性地停用低溫裝置。

4、在一些實施例中，操作成本度量包括制冷劑的成本、數(shù)據(jù)中心的能量使用、電力的成本、過量的電能的可用性、可用能量的類型、和蒸發(fā)損失的成本中的一個或多個。在一些實施例中，當操作成本度量中的一個或多個方面滿足一個或多個操作閾值時，控制系統(tǒng)實現(xiàn)多種操作模式中的一個或多個操作模式。

5、提供本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
是為了以簡化形式介紹一系列概念，這些概念將在下面的具體實施方式中進一步描述。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標識所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在用作所要求保護的主題的范圍的指示。

技術(shù)特征：

1.一種能量存儲系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述冷卻模式包括所述低溫裝置和所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用，所述相互作用包括使工作流體循環(huán)通過所述低溫裝置和所述過冷回路，以促進存儲在所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備內(nèi)的制冷劑的冷卻。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述工作流體通過所述低溫裝置和所述過冷回路的所述循環(huán)使所述制冷劑稠化或過冷卻，以在所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備內(nèi)存儲熱能。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述制冷劑的所述稠化或所述過冷卻使得能夠在與所述被動存儲模式相關(guān)聯(lián)的至少一段時間內(nèi)沒有蒸發(fā)損失的情況下，在所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備內(nèi)存儲所述制冷劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述被動存儲包括在所述至少一段時間段內(nèi)不操作所述低溫裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述燃料電池備用模式包括所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備、所述低溫裝置、和一個或多個燃料電池的相互作用。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述至少一個制冷劑存儲設(shè)備、所述低溫裝置、和所述一個或多個燃料電池的所述相互作用包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量存儲系統(tǒng)，其中取回的所述制冷劑沿著所述燃料遞送路徑發(fā)生氣化。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的能量存儲系統(tǒng)，其中與所述氣化相關(guān)聯(lián)的至少一些廢冷由所述低溫裝置回收。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量存儲系統(tǒng)，其中所述液化模式包括：

11.一種廢冷回收系統(tǒng)，包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢冷回收系統(tǒng)，其中所述熱能存儲設(shè)備的至少一個集合包括被配置為存儲與所述制冷劑的氣化相關(guān)聯(lián)的所述廢冷的多個元件。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的廢冷回收系統(tǒng)，其中所述熱能存儲設(shè)備的至少一個集合包括所述低溫裝置的一個或多個熱交換器，所述低溫裝置的所述一個或多個熱交換器被配置為促進將與所述制冷劑的氣化相關(guān)聯(lián)的回收的所述廢冷傳送到所述低溫裝置。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的廢冷回收系統(tǒng)，其中經(jīng)由所述低溫裝置的所述一個或多個熱交換器回收的所述廢冷有助于在所述廢冷的所述回收之后經(jīng)由所述低溫裝置執(zhí)行的一個或多個操作的效率。

15.一種能量存儲系統(tǒng)，包括：

技術(shù)總結(jié)
能量存儲系統(tǒng)包括至少一個制冷劑存儲設(shè)備，該制冷劑存儲設(shè)備包括過冷回路，并且可配置為存儲有蒸發(fā)損失或沒有蒸發(fā)損失的制冷劑。該系統(tǒng)還包括低溫裝置，該低溫裝置被配置為與電源和至少一個制冷劑存儲設(shè)備的過冷回路相互作用。該系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為控制低溫裝置與電源和至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用。該控制系統(tǒng)被配置為根據(jù)多種操作模式來控制低溫裝置與電源和至少一個制冷劑存儲設(shè)備的相互作用，操作模式包括：冷卻模式、被動存儲模式、燃料電池備用模式、和液化模式。

技術(shù)研發(fā)人員：R·納吉莫夫
受保護的技術(shù)使用者：微軟技術(shù)許可有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6